如何將科技史講出歷史感
——以人教版《近代物理學的重大發展》為例

江西師范大學附屬中學 張鵬 萬維其

如何將科技史講出歷史感
——以人教版《近代物理學的重大發展》為例

江西師范大學附屬中學 張鵬 萬維其

如何尋覓科技史教學的靈魂？在回答這一問題上，不少教師提出了自己的真知灼見。王曉榮老師提出近代物理學的講授應放在人文精神視閾下解讀。①王曉榮：《人文精神視閾下的“近代物理學的奠基人和革命者”教學思考》，《歷史教學》（上半月）2015年第17期。李江、趙玉潔老師則認為近代科技史教學立意應放在文化史視閾中建構。②李江、趙玉潔：《文化史視閾中近代科技史教學立意建構》，《歷史教學》（上半月）2015年第17期。上述幾位老師對于科技史教學提出了各自不同的視角，但有一點不謀而合，即科技史教學的靈魂不是科學知識普及，而是彰顯科技史背后的歷史感和人文性。人教版《近代物理學的重大發展》一課，課標要求“了解經典力學的主要內容，知道相對論、量子論的主要內容，認識其在近代自然科學理論發展中的歷史地位”。如果教師機械解讀課標，課堂上只是在史實層面梳理近代物理學發展歷程，那么這堂課則變成了物理學知識普及課，而這亦非歷史老師所長。最終的結果必然是教師照本宣科，生搬硬套，課堂枯燥沉悶，歷史課變成了無根之木，顯得失魂落魄。如何在課堂教學中體現科技史的人文底色，筆者以對李約瑟難題的回應為切入，以西方數理科學代表人物的不同人生際遇為線索，把本堂課的主旨落在了探究科學發展與文明大傳統之間的內在聯系上。

整節課以李約瑟難題為中心，以難題的提出、難題的探究以及難題的現代詮釋為線索，力求在科技史中講出歷史感。

一、李約瑟難題的提出

上課后，教師直接出示問題。

師：“李約瑟難題：中國古代科學領先于世界，但為什么科學和工業革命沒有在近代中國發生？”

生：明清時期閉關鎖國政策，自給自足的封建經濟。

生：封建君主專制，統治者的文化專制。

師（過渡）：有學者認為，對于歷史上沒有發生的事情，我們很難去探究原因。所以與其糾結此問題，不如去探討此問題的反面，即“近代科學何以出現在西方”。

以對李約瑟難題回應作為導入，把科技史學習與解決世紀難題聯系起來，有利于激發學生的學習積極性。且李約瑟難題與本課主題密切相關，有助于學生理解科學發展與文明的互動。

二、李約瑟難題的探究———近代科學的發展歷程

近代科學的特征如果用一句話加以概括，即“自然世界研究的數學化”。而這一特征不是來自于近代科學革命，而是發端于古希臘科學，被柏拉圖稱之為“新普羅米修斯革命”。基于此，筆者拉長歷史的焦距，以《雅典學院》中兩位古希臘數學家的故事為切入點，通過中西文明對待數學的不同態度，引導學生認識西方悠久的數理科學傳統，理解古希臘文明與科學發展之間的內在聯系。

拉斐爾在梵蒂岡使徒宮所作壁畫《雅典學院》

師：一講到西方科學史，就不禁讓我們想到歐洲人的精神家園古希臘，這里涌現出了一大批偉大的哲學家、思想家、科學家。觀察《雅典學院》一圖，大家知道哪些古希臘賢人？

生：中央拱門下手指著上天的應是柏拉圖，象征著其關注的是理念世界。

生：緊挨著柏拉圖的學者應是他的學生亞里士多德。

師：同學們觀察得很仔細。但今天這兩位賢者還不是我們的主人翁。應該是誰呢？

學生疑惑中……

師：我們既然講自然科學發展史，那么一切自然學科的基礎學科是什么呢？

生：數學，數學是一切自然學科的基礎。

師：在拉斐爾所繪的《雅典學院》中，兩位古希臘數學家值得我們注意。第一位就是畫面左下角紅衣書寫者畢達哥拉斯。畢氏學派認為“萬物皆數”。對于他們而言，數并不僅僅是計算符號，還是神秘、有生命的事物。畢氏學派發現正方形的對角線和邊長“不可測比”，亦即根號2不能表為自然數的分數。這對于“萬物皆數”的畢氏學派而言無疑是一個大危機，教派的基本信念隨時面臨崩潰的危險。于是該“比例”成為了畢氏學派的最高機密，向外界泄露者等同叛徒而要被處死。危機往往引發革命，古希臘數學界的一系列危機極大地激發了學者的好奇和決心，從而觸發古希臘的數學革命。其中集大成者就是《雅典學院》右下角俯身指石板者歐幾里得。他的代表作《幾何原本》將此前許多數學家以不同方式、不同途徑所得到的推論、定理、結果，以相同結構熔鑄于一爐。

師：如果我們拿西方的《幾何原本》與中國的《九章算術》比較，會發現中西文明對于數學的認識有何差異？

生：中國把數學當作是一門計算技術，對于數學原理少有問津；而西方則全力推動數學理論研究以探究宇宙的奧秘。

出示板書：

1.畢達哥拉斯的苦悶

2.歐幾里得的不朽之作——《幾何原本》

師：西方的科學啟蒙何以出現在古希臘？

生：古希臘的城邦體制；民主政體。

生：古希臘人文主義思想的發展。

師：古希臘城邦衰敗之后，西歐社會進入“帝國時代”和漫長的中世紀，總體來講這一時期數學領域沒有出現跨越式發展，西方科學進入夕陽階段。而隨著文藝復興的到來，歐洲中世紀的結束，西方科學界再次迎來了群星璀璨的時代。

出示板書：

3.伽利略的“言不由衷”

出示材料：

68歲高齡的伽利略被傳喚到羅馬，即使他已健康狀況欠佳。1633年4月，他出現在宗教法庭上。起訴人已告知他必須“完全放棄太陽是宇宙中心的觀點”，而且必須不“主張、傳授或維護它”。現在伽利略事實上已無選擇的余地。他必須跪下來閱讀對他罪行的寬宥詞，他要宣誓“放棄太陽位于宇宙中心、恒定不動，而地球不是宇宙中心的錯誤觀點……”。有人曾經發現，當伽利略出獄時喃喃自語“畢竟地球還在轉動”，并在最后的歲月中秘密出版了《關于兩門新學科與數學證明的談話》，以對話的形式總結了在落體、拋體和動力學基本規律方面的研究成果，系統描述了如何通過大量實驗為新科學（材料力學和動力學）奠定基礎。

——希瑟·庫珀《圖解天文學史》

師：請指出伽利略“言不由衷”的具體表現。

生：伽利略宣布放棄他的關于地球運動的“錯誤觀點”，但事實上伽利略沒有放棄自己的信仰，而是進一步深入地研究，并強調實驗的作用。

師：是什么導致了伽利略的“言不由衷”？

生：羅馬天主教會勢力干涉科學發展，妄圖通過宗教權力捍衛宗教權威。

師（過渡）：1642年1月伽利略逝世，教會拒絕給他榮耀的葬禮，但這絲毫不影響這位偉大的科學家的歷史地位。在接下來的時光中，歐洲開始逐漸接受了他的科學觀與宇宙觀。一個來自于英國的性格孤僻青年接過了他的科學火炬。

出示板書：

4.孤僻青年的不世發現——牛頓經典力學體系

牛頓花費大量精力于煉金術以求窺見上帝的生化創造之功，力圖從自然法則中尋找世界末日的根據，甚至甘冒天下之大不韙與革職危險來捍衛自己的信仰。

出示材料：牛頓一生的大事年表

1642年，艾斯克·牛頓出生，兒童時期生活艱苦，成年后性格孤僻。

1661年，進入劍橋大學的三一學院，該學院的教學基于亞里士多德學說。

1727年與世長辭，葬在威斯敏斯特教堂。

師：試指出牛頓人生之中最主要的貢獻。

生：形成了一個以實驗為基礎，以數學為表達形式的牛頓力學體系。

生：確立了近代科學的范式。

師：大自然暨其規律為夜幕所掩，上帝命牛頓出世，天地遂大放光明（蒲柏所作牛頓墓志銘）。

師：發現自然規律的孤僻青年與伽利略的命運有何不同？

生：天壤之別，伽利略遭到宗教法庭審判，而牛頓卻在英國享有盛譽。

師：是何原因導致了兩人的命運如此迥異？

生：社會環境不同，伽利略生活的時代存在強大的宗教權威；而牛頓生活在17世紀中后期的英國，資本主義經濟不斷發展，光榮革命后英國確立了資產階級民主政體，社會較為寬容；英國的航海殖民需要科學家的技術支持。

在近代科學人物中，本課之所以選擇伽利略與牛頓，首先是由于他們在近代物理學革命中的不朽地位，可以用兩位的生平故事引導學生認識近代科學的發展進程，尤其是理解實驗與數學表達對于科學發展的重要性。其次則是伽利略受到宗教審判，而牛頓則享有盛譽，引導學生分析兩人境遇迥然不同的原因，從而理解科學發展與社會環境之間的內在關系。

三、李約瑟之謎的現代詮釋——科學發展需要什么土壤

他山之石，可以攻玉。以西方文明為參照，通過回顧西方自然科學發展史，引導學生分析科學發展需要什么土壤，幫助學生進一步思考李約瑟難題，從而理解科學發展與不同文明范式之間的關系。

生：重視實驗；偉大的科學家的出現。

生：寬容的社會制度；自由的思想氛圍。

（總結板書）：

科學外史：社會-經濟制度變革（經濟的迅速發展，民主制度的建立，寬松的社會環境等）

科學內史：數理科學傳統的積累

理性主義思想的傳統

李惠軍老師認為：只有糅合了“歲月的味道”，滲入了“人文的底色”，歷史課堂上的科技史才顯得妙不可言！①李惠軍：《靈魂的追問（7）——在歷史的底色下感悟科技發展的事理》，《歷史教學》（上半月）2015年第15期。基于此，筆者以科學家的科學成果與人生境遇為主線，從畢達哥拉斯的苦悶到歐幾里得的豁然開朗，從伽利略的“言不由衷”到牛頓的享有盛譽，把研討的范圍從科學史本身推廣到西方思想史與文化史，通過提供西方政治、經濟、文化、宗教傳統等一系列材料，引導學生充分理解科學發展與西方文明變遷之間的內在聯系。

但本堂課的立意尚不盡于此，課堂講授的是西方科學史，心中關懷的卻是科學與中國文化之間的關系。中國古代科學領先于世界，但為什么科學革命沒有在近代中國發生？中國古代科學真的領先于世界嗎？科學發展需要怎樣的社會環境？到底有沒有一條中國特色的科學之路？李約瑟難題帶來的現代詮釋，依然發人深思。

（責任編輯：李月琴）

張鵬，江西師范大學附屬中學一級教師（郵編330046）。萬維其，江西師范大學附屬中學特級教師（郵編330046）。