自然科學史在大學科學教育中的應用問題分析

盧江波

摘要：自然科學史是以人類科研活動、科學發展及其規律為研究對象的歷史科學。目前，在大學科學教育中，普遍存在教師對自然科學史重視不足、忽略科學背后的思想史和人文性等問題。本文對自然科學史的概念及其在實際教學中普遍存在的問題進行深入分析討論，并有針對性地提出解決方法，以實現利用自然科學史對大學生進行科學啟蒙以及對其科學素質的全面培養。

關鍵詞：自然科學史；科學教育；科學思想史；科學人文性

自然科學史包括兩個層面的含義，“一階科學史”為敘述過去所發生的科學史實，“二階科學史”也稱為“科學編史學，”是對支配歷史敘事的觀念進行的反思和解釋，這種支配上述敘事的觀念被稱為“編史學綱領”。奧地利著名物理學家和哲學家馬赫在1895年提出“沒有任何科學教育可以不重視科學的歷史和哲學”。1904年，法國物理學家和哲學家保羅·郎之萬提出在自然科學教育中要重視“史”的教育。1996年，美國《國家科學教育標準》第一次將“科學史和科學本質”作為培養科學素養的核心內容，認為利用科學史進行教育，可以促進學生對科學本質的把握，促進其科學素質的提高。目前，在本科生的課程教學中仍然存在一系列問題，比如，教師對自然科學史的重要性認識不夠、理解不夠深入，將自然科學史引入課堂的切入點不夠靈活，學生教師之間互動性不足，以及只關注科學史的故事性而忽略其中的深刻思想等原因，影響自然科學史對本科生的科學啟蒙和素質培養作用。

目前，自然科學史在本科生科學教育中主要存在以下四個問題。

第一，教師對自然科學史的理解不夠深刻，對其重視程度不夠。

在本科教學中，有些教師仍認為具體知識是最重要的，專注于對具體知識的理解和訓練，卻忽略了與具體知識相關的自然科學史，這樣容易造成學生科學視野的狹窄，不利于其形成開創性思維。對于具體知識來說，如果拋開其產生的時代信息，如政治、科技等就會導致具體知識點的孤立，學生也很難體會到這個知識點的重要意義以及發現者的開創性思維。比如，X射線、放射性和電子的發現過程；從現代科技的角度看實驗儀器和過程有些簡單，但是在19世紀末他們被稱為世紀之交物理學的三大發現。

第二，教師只注重科學史故事，而忽略科學思想史。

學生容易被科學故事吸引，但是科學故事一般具有單一性和孤立性，很多故事之間并不具有明顯的關聯。所以，教師需要帶領學生深挖知識背后的思想史，看到不同時代、不同概念之間的關聯以及邏輯關系。科學史上最著名的概念思想大爭論莫過于微觀粒子到底是粒子性還是波動性的爭論了。牛頓（1643—1727）、惠更斯（1629—1695）、托馬斯·楊（1773—1829）、菲涅耳（1788—1827）、沃納·卡爾·海森堡（1901—1976）、埃爾溫·薛定諤（1887—1961）和阿爾伯特·愛因斯坦（1879—1955）等眾多著名科學家都加入了此番論戰，分別提出了自己對微觀粒子本質的理解。最終，橫跨近三個世紀的微觀粒子的粒子性和波動性爭論被新的觀念“波粒二象性”所統一。

第三，教師對學生年齡、心理、思維和思想的成熟性把握不夠準確，導致對自然科學史講解深度把握不準。

不同年齡甚至不同地域大學生的身體素質、心理和思維情況都是不同的。在具體課程中，教師要對每個班級學生的年齡、心理、思維和思想情況有一個全局的了解，要有針對性。在大一課程中，關于科學史故事的介紹就多一些，涉及一部分科學思想史。在大四的課程中，需要側重科學思想史，對學生進行一定的科學啟蒙與訓練。自然科學史的最高階段是“科學史觀”，屬于對自然科學歷史的哲學思考，屬于研究生階段的教學內容，需要根據具體情況決定是否涉及科學史觀的級次。

第四，教師對科學的人文性認識不足。

自然科學的發展給社會帶來了巨大的進步，尤其是近20年，航天、材料、醫學和互聯網科技等蓬勃發展，但是人類也面臨前所未有的困境，出現了人與自然、人與人的背離。這是因為人們在進行科研活動時，忽略了科學的人文性。中國科學院大學哲學系孟建偉教授認為科學精神本身就是一種人文精神，或者說是人文精神的重要組成部分。在課堂中，教師可以通過回顧豐富多彩的自然科學史，分析人性，對學生進行科學人文性的教育與影響，促進大學生健康人格的形成。

總之，要實現對學生科學素質和人文素質的全方位教育，需要深入分析自然科學史在科學教育中存在的具體問題，深挖科學史的教育資源，重視自然科學的人文性，結合實際情況尋找合適的教育策略和方法。

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