緣起于近代教育變革的教育技術(shù)裝備

趙曉寧　新喬　任熙俊

1 引言

當(dāng)我們把視野聚焦在現(xiàn)今已獲得巨大發(fā)展的系統(tǒng)化的教育技術(shù)裝備自身發(fā)展規(guī)律的考察，透過紛繁的科學(xué)和教育發(fā)展的歷史煙云，將會清晰發(fā)現(xiàn)教育技術(shù)裝備隱現(xiàn)在其中的軌跡。這一軌跡的源頭從16世紀(jì)左右的歐洲開始一直綿延至今，伴隨文藝復(fù)興運動催生的近代教育變革和17世紀(jì)的科學(xué)革命、科學(xué)建構(gòu)，教育技術(shù)裝備從無到有、從小到大，經(jīng)歷了從特殊到一般、從初級到高級、從孤立到聯(lián)系、從局部到全局、從單一到系統(tǒng)的逐漸完善，從個別科學(xué)目的應(yīng)用到教育全面普及應(yīng)用，從個別發(fā)明、手工制作到工業(yè)化生產(chǎn)的400余年的歷史發(fā)展過程。概言之，教育技術(shù)裝備與近代教育制度變革同時產(chǎn)生，近代教育理念和制度、科學(xué)發(fā)展和科學(xué)教育、教育現(xiàn)代化建設(shè)都分別在不同歷史階段對教育技術(shù)裝備的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。

探究教育技術(shù)裝備起源問題亦即教育技術(shù)裝備“從哪里來”，而為了使這一問題得以清晰表述，就不能不涉及包括文藝復(fù)興運動在內(nèi)的啟蒙運動對近代教育變革及科學(xué)革命的影響，它們共同構(gòu)成了教育技術(shù)裝備得以產(chǎn)生的廣闊歷史背景。

文藝復(fù)興和啟蒙運動使歐洲近代社會與中世紀(jì)傳統(tǒng)產(chǎn)生明顯的分界，教育與科學(xué)發(fā)生重大變革，教育與科學(xué)在一個新的環(huán)境中獲得前所未有的重大發(fā)展。

2 歐洲近代教育變革對教育技術(shù)裝備的影響

啟蒙運動是發(fā)生于近代歐洲的資產(chǎn)階級反封建的思想文化運動，代表著歐洲文明的開始。作為啟蒙運動先聲的文藝復(fù)興（the Renaissance）運動，歷經(jīng)14世紀(jì)到16世紀(jì)，始于意大利，逐漸擴展到全西歐，是人類歷史上第一次空前的思想解放運動。文藝復(fù)興運動的淵源應(yīng)追溯至歐洲中世紀(jì)歷史發(fā)生的重大變化——自13世紀(jì)以后，統(tǒng)治歐洲的拜占庭帝國逐漸衰弱，終于被奧斯曼帝國所替代，使原來生根在東方的希臘文明和基督文明，包括原來在西方就有的日耳曼和羅馬文明扎根在西歐。隨著13世紀(jì)前后動力技術(shù)的進步，出現(xiàn)了能夠用人力操控的抽水機器的發(fā)明，進而風(fēng)力、水力機器得到應(yīng)用，生產(chǎn)得到一定的發(fā)展。

文藝復(fù)興運動推動了由神本主義向人本主義的轉(zhuǎn)變，推動了城邦的發(fā)展，也推動了掌握城邦的知識、技能、文化的中產(chǎn)階級“自我”存在意識的發(fā)展。這個時期出現(xiàn)了但丁、薄伽丘、馬基雅維利、達(dá)·芬奇、莎士比亞等代表人物，文藝復(fù)興理念通過這些人物的作品很快傳播到歐洲各地，產(chǎn)生了深刻的影響，促進了文化批判意識，人們的未知世界發(fā)生了變化，推動了人們的思想發(fā)展。

在這一背景下，英國率先于歐洲開始了工業(yè)革命。17—18世紀(jì)，西歐資本主義有了較大發(fā)展，新興資產(chǎn)階級的力量日益壯大，要求教育變革以適應(yīng)社會發(fā)展的需求。但是，當(dāng)時歐洲大陸的政治仍是教權(quán)主義占統(tǒng)治地位，所以教育變革首先必須改革教會教育制度，變少數(shù)人的教育為普及化的國民教育，變教會事業(yè)為國家事業(yè)，強調(diào)人的價值和權(quán)利。在這一強大思潮的推動下，教育在宗教中獨立出來，科學(xué)與傳統(tǒng)分離，出現(xiàn)了伽利略所屬的林嗣學(xué)院，以及后來陸續(xù)出現(xiàn)的一些科學(xué)研究機構(gòu)，如成立于1660年的英國皇家學(xué)會等，科學(xué)與教育以一種全新的姿態(tài)改變著教育與宗教、科學(xué)與神學(xué)的從屬關(guān)系，進入社會生活，推動社會發(fā)展。數(shù)學(xué)家約翰·沃利斯在談到1645年的科學(xué)活動會議時說：“我們的任務(wù)是（排除神學(xué)問題和國家事務(wù)）論述和考察哲學(xué)的探索，以及與之有關(guān)的東西，如物理學(xué)、解剖學(xué)、幾何學(xué)、天文學(xué)、航海學(xué)、靜力學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)、機械學(xué)，以及關(guān)于自然的實驗?！?/p>

在歐洲，近代教育經(jīng)歷了一個國家化的過程。表現(xiàn)在教育投入方面，逐漸由私人民間投入轉(zhuǎn)為國家投入，國家財政投入預(yù)算的比例逐漸增加。教育投入的國家化，不僅對教育發(fā)展起到基礎(chǔ)性保障作用，客觀上也直接推動了教育技術(shù)裝備的發(fā)展，因為在對教育的投入中，有相當(dāng)部分規(guī)定用于儀器設(shè)備的購置，這一效應(yīng)是不言而喻的。教育投入的國家化，對國家經(jīng)費使用的有效性也有著明顯的益處，因為國家投入除應(yīng)用于教學(xué)需要之外，還可通過教育用于支持科學(xué)發(fā)展，推進科研成果的轉(zhuǎn)化，為國家提供源源不斷包括科學(xué)在內(nèi)的社會發(fā)展所需的人才儲備。這一認(rèn)知在拿破侖時代的法國就成為國家共識。1747年，法國建立了世界上第一所公立工程師學(xué)?！窐?qū)W院，各國也相繼成立了包括職業(yè)學(xué)校在內(nèi)的專業(yè)院校。專業(yè)學(xué)院的建立進一步促進了教育技術(shù)裝備的完善化發(fā)展。

教育的國家化、世俗化、公民化，推動教育規(guī)模不斷擴大，教育變革逐漸成為一種普遍現(xiàn)象：課程體系發(fā)生深刻變化，科學(xué)教育進入教育教學(xué)，成為課程內(nèi)容體系的重要構(gòu)成部分。不斷深入的變革，產(chǎn)生了對教育技術(shù)裝備的現(xiàn)實需求，規(guī)?；呐渲煤蛻?yīng)用成為必然；分科制、分級制、分班制的學(xué)校制度，使之對教育技術(shù)裝備的需求更為具體化；與此同時，科學(xué)的發(fā)展也在不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，拉動進入教育的裝備品類不斷豐富，呈現(xiàn)出體系化趨勢。

教育技術(shù)裝備正是在科學(xué)和教育變革背景下產(chǎn)生和逐漸發(fā)展起來，進而成為教學(xué)機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)配置，成為教育構(gòu)成不可或缺的重要部分和基礎(chǔ)保障。教育技術(shù)裝備的建設(shè)、配置和應(yīng)用，因其直接關(guān)系到教學(xué)目標(biāo)和秩序，關(guān)乎財政經(jīng)費，也自然成為教育管理的重要內(nèi)容。400多年來，雖然教育制度、教學(xué)內(nèi)容發(fā)生很多變化，但對這一趨勢從未構(gòu)成些許影響，教育技術(shù)裝備也從未中斷自身不斷發(fā)展和完善、演進的進程，以至于現(xiàn)在已不能設(shè)想一個沒有教育的世界，同樣也不能設(shè)想一個沒有教育技術(shù)裝備的教育。

3 科學(xué)、教育、儀器設(shè)備相互影響

教育技術(shù)裝備還與近代科學(xué)、儀器設(shè)備發(fā)展有密切關(guān)系。近代教育的產(chǎn)生和發(fā)展在相當(dāng)程度上依托近代科學(xué)發(fā)展的成果，從這個意義上說，教育技術(shù)裝備的物質(zhì)形態(tài)的構(gòu)成又是近代科學(xué)研究發(fā)展的產(chǎn)物。

這里討論的是在近代教育和現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展變革基礎(chǔ)上產(chǎn)生的教育技術(shù)裝備，顯然它不是廣義的所有教育教學(xué)裝備，而是與近代科學(xué)儀器設(shè)備有關(guān)的，與科學(xué)儀器設(shè)備有繼承、轉(zhuǎn)化應(yīng)用淵源的那一部分教育技術(shù)裝備，包括為說明各種科學(xué)現(xiàn)象和主張采用的儀器、設(shè)備，進而引入教育應(yīng)用成為教具的人工制品——器物。

在各種語言的字典中查找科學(xué)的定義，得出一個比較符合這里所討論的范疇的定義：科學(xué)是關(guān)于世界的有條理和系統(tǒng)化的知識的集合，也可以指其中的一個分支，如物理學(xué)或者是地質(zhì)學(xué)；這些知識通過思考、觀察和實驗獲得，從而得知自然現(xiàn)象所遵循的客觀定律。在日文中，“科”指科學(xué)中所有的分支，從數(shù)學(xué)、物理到哲學(xué)所有科目；“學(xué)”即學(xué)習(xí)，特指在專門機構(gòu)中的學(xué)習(xí)，教育的主旨就是指學(xué)習(xí)任何一門科學(xué)。德語中代表科學(xué)的是“Wissenschaft”一詞，但它比英語中“science”一詞含義更廣泛，意指系統(tǒng)的知識，不僅有化學(xué)、物理科學(xué)和生物科學(xué)，而且有歷史科學(xué)、語文科學(xué)和文學(xué)。當(dāng)然，化學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等通常被稱為自然科學(xué)（Naturwissenschaften），但所有系統(tǒng)的研究都置于“Wissenschaft”麾下。

任何一個學(xué)科領(lǐng)域的核心理論都是由對客觀事物的解釋構(gòu)成的，應(yīng)當(dāng)再次指出的是，它們并不總是正確的，而是在不斷地接受檢驗和質(zhì)疑，關(guān)鍵在于從事科學(xué)活動的人的思維模式。對物質(zhì)世界的認(rèn)識，一直以來，科學(xué)一般分為三個層面：一是宏觀的，就是人可以感知到的、視覺可以看到的東西，如星空、山、海洋；二是微觀的，包括人眼睛看不到，但可以使用儀器感知到、測量到，從直覺上認(rèn)為它存在的東西，如原子、分子、蛋白質(zhì)、一百億光年以外的星球；三是超微觀的，這一類物質(zhì)只能理論推測，用實驗驗證，但從來不知道它是什么，如量子、光子，盡管知道粒子可以有自旋和能級、能量，但是很難通過直覺理解。歸根結(jié)底，科學(xué)取決于從事科學(xué)活動的人、支持他們的機構(gòu)、他們所用的儀器以及他們所觀察的現(xiàn)象。更廣泛地說，從事科學(xué)活動的人，他們的思維模式、儀器設(shè)備共同構(gòu)成了并不斷推動著科學(xué)實踐的演進，其中儀器設(shè)備扮演著重要角色。

一般認(rèn)為，現(xiàn)代科學(xué)發(fā)端于1543年。這一年，尼古拉·哥白尼發(fā)表了《天體運行論》，這部著作從根本上糾正了太陽系天文學(xué)，提出了日心說。1609年，當(dāng)伽利略用他所新發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡觀察天空，并且發(fā)現(xiàn)其中帶有根本性的真理，可以支持日心說的發(fā)現(xiàn)時，實際上是為科學(xué)思想和科學(xué)實踐樹立了一個典范。

從哥白尼的日心說開啟近代科學(xué)時代的大幕，以后的150多年間，爆炸性地出現(xiàn)了一個科學(xué)與教育上的繁星璀璨的時期。信奉地心說的亞里士多德哲學(xué)的傳統(tǒng)宇宙觀漸漸退出人的認(rèn)知世界，代之以一個無限的宇宙。如果說現(xiàn)代科學(xué)的序幕是由哥白尼開啟的話，那么，人類社會則是由伽利略、牛頓開始，步入了現(xiàn)代科學(xué)殿堂的大門，僅在物理學(xué)方面就發(fā)生了一些重大變化，開普勒改進了哥白尼的體系，提出行星沿橢圓形軌道運行；伽利略應(yīng)用望遠(yuǎn)鏡觀察到遠(yuǎn)超人們所想象的更為遼闊的浩瀚星空、木星的衛(wèi)星、超越人們生理視力極限的天體。在微觀層面上，數(shù)學(xué)分析開始用于分析物體的運動，產(chǎn)生了慣性的概念。牛頓將這一時期的科學(xué)推向更為壯觀的舞臺，提出并闡述了行星軌道引力的平方反比定律，“洞穿了諸神的住宅”（愛德蒙·哈雷）。17世紀(jì)末，牛頓科學(xué)中又出現(xiàn)了萬有引力定律。

教育教學(xué)和科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)之于教育技術(shù)裝備，在啟蒙運動后期，在第一次工業(yè)革命后及第二次工業(yè)革命過程中，經(jīng)歷了較為明顯的歷史嬗變和分化，教育與科學(xué)研究產(chǎn)生了深度的融合與分化的趨勢：因教學(xué)問題的需要，為方便知識傳授，形成了一批相對專業(yè)的教學(xué)裝備，包括實驗室設(shè)備及教學(xué)器材；同時，科學(xué)也因研究的需要，對精密與精確的追求，產(chǎn)生了一批科研設(shè)備及儀器。二者相互作用，共同推動了教育與科學(xué)的發(fā)展，很多教育成果轉(zhuǎn)化為科研發(fā)展的動因，很多科研成果也得以進入教學(xué)，豐富了教學(xué)內(nèi)容體系。十分明顯的是，一批科研儀器設(shè)備不斷順利進入教育教學(xué)，應(yīng)用于科學(xué)教育實踐，促進了教學(xué)設(shè)施的體系化和規(guī)?；?/p>

科學(xué)發(fā)展影響了教育技術(shù)裝備體系化進程。從16世紀(jì)中期至19世紀(jì)初期，歷經(jīng)200多年，隨著科學(xué)的建構(gòu)、分科，教育技術(shù)裝備隨之形成了涵蓋物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)、天文、博物學(xué)等多學(xué)科的豐富的品類較齊全的儀器設(shè)備體系，建立起了博物館、圖書館、實驗室、植物園等相應(yīng)的初具規(guī)模的各類近代教育設(shè)施。400余年來，科學(xué)在一代又一代科學(xué)工作者的不斷接力式探索中，逐漸形成一個相對完整的知識體系及基礎(chǔ)框架，這意味著逐漸豐富的科學(xué)知識體系為教育提供了系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，帶動著教育的發(fā)展，教育的發(fā)展也意味著與之相適應(yīng)的科研儀器設(shè)備不斷轉(zhuǎn)化為教學(xué)應(yīng)用，教育技術(shù)裝備內(nèi)容因之得以不斷擴展，逐漸成長為一個相對獨立、具有突出教育特征、與教育全面融合的較為完善的專業(yè)體系。

這里介紹一下萊頓瓶。近代科學(xué)教育興起以來，萊頓瓶一直是實驗教學(xué)常用儀器。有關(guān)實驗生理學(xué)的例子，或許能夠使人更好理解科學(xué)實驗、科學(xué)教育、實驗設(shè)施的相互關(guān)系。1740年代，實驗生理學(xué)的興起與實驗物理學(xué)和化學(xué)中稀薄的流體理論的出現(xiàn)相一致。正如化學(xué)從基于原子之間的吸引和排斥的研究轉(zhuǎn)向研究酸、堿和金屬的化學(xué)特性一樣，生理學(xué)從把身體的器官描述為杠桿、滑輪、泵、篩網(wǎng)轉(zhuǎn)向研究諸如生長、營養(yǎng)、再生等使生命不同于機器的特征。當(dāng)然，新的實驗物理學(xué)和化學(xué)對生理學(xué)和醫(yī)學(xué)有著直接的影響。電學(xué)允諾擁有關(guān)于生理學(xué)的答案，電鰻和敏感的植物是研究的候選生物，因為它們都表現(xiàn)出用電保護自己的特性。英國、法國和德國的電學(xué)家從他們的實驗中得出結(jié)論，通過電的種子、通過電的植物發(fā)芽更早一些、快一些，通過電的動物比沒有通過電的動物要輕一些。電鰩、圭亞那電鰻和非洲電鯰都被研究過，以便發(fā)現(xiàn)它們的電的來源。解釋這些動物在導(dǎo)電介質(zhì)中怎樣產(chǎn)生電擊是非常困難的，但是亨利·卡文迪許證明，給定足夠大的電容，電擊可以在水下釋放，他甚至用毛皮附在一個大號萊頓瓶上，制造了一個模型電鰩來證明他的觀點。

電產(chǎn)生了肌肉運動，這表明，身體中的電很可能以流體的形式帶著感覺刺激和運動指令在神經(jīng)中運動。但是，早期機械論的失敗敦促人們要小心謹(jǐn)慎，因此，在18世紀(jì)中葉，主要的生理學(xué)家馮?哈勒論證說，把電物質(zhì)等同于動物精神未免是過早的事情。哈勒的謹(jǐn)慎是明智的，因為18世紀(jì)的實驗技術(shù)完全不可能揭示神經(jīng)沖動的電化學(xué)本質(zhì)。然而，內(nèi)科醫(yī)生很快明顯成功地利用了電的治療方法，因此，第一個研究生物電的意大利醫(yī)生路易吉·伽伐尼的看法并不令人感到驚異：蛙腿中包含著有機的萊頓瓶，當(dāng)它放電時，就導(dǎo)致蛙腿的踢動。生理學(xué)中電現(xiàn)象的復(fù)雜性，使18世紀(jì)的實驗者可望而不可即，但重要的是，他們正在試圖把物理實驗結(jié)果應(yīng)用到生命世界中去。

玻璃的電學(xué)性質(zhì)給所有早期的實驗家制造了極大的混亂。他們的理論假定：電流體不僅存在于帶電物體上，而且存在于它周圍的氣氛中。富蘭克林用煙，法國電學(xué)家諾萊用細(xì)粉，去檢測這種氣氛的存在并展現(xiàn)其范圍。電吸引和電排斥被假定是由這種氣氛的直接作用引起的。玻璃不導(dǎo)電（除非加熱時），但傳播電的影響。豪克斯比和格雷能夠輕易地透過幾層玻璃吸引輕物體，電以弗通過玻璃還是沒有通過玻璃呢？金屬甚至濕布能導(dǎo)電，卻屏蔽吸引效果。豪克斯比沮喪地發(fā)現(xiàn)，能穿透玻璃瓶壁的電卻能被薄平紋細(xì)布阻塞。電學(xué)理論家們就像他們長期未能區(qū)分電流體及其與電的吸引和排斥影響一樣，也長期不能解釋這種特殊的異常。氣氛，無論是靜止的還是運動的，都不會是電，同時也不會是電的吸引影響。

起電盤引起人們極大的注意，因為它似乎提供了用不完的補充電。伏特于1775年向約瑟夫·普里斯特利描述了他的起電盤。如圖1所示，一個嵌進金屬盤（A）中的用樹脂和蠟做成的絕緣的餅狀物（B）；在餅的上面有一塊帶著一個被絕緣把手的金屬板（C）。實驗者首先通過摩擦餅或者從萊頓瓶給餅充電，使其帶電；然后把金屬板放到餅上并且接觸板的頂部，以放掉由于荷電餅的存在而感應(yīng)的電荷；接著握著被絕緣的柄，移開金屬板，發(fā)現(xiàn)金屬板荷了電，這種電荷可轉(zhuǎn)移到萊頓瓶。這個過程想重復(fù)多少次就能重復(fù)多少次，而不會減少餅上的電荷。伏特從這個實驗引出結(jié)論：電停留在餅上，只有一種力到達(dá)板上；沒有電氛或者以弗是耗不盡的，因此，電氛不能解釋起電盤。

實驗者只要用被絕緣的把柄舉起和放下金屬板（C），并且次數(shù)適當(dāng)?shù)厥闺姾陕涞胤诺綦姾?，就可以得到?shù)量無限的電。用這樣的裝置，能使任何數(shù)量的萊頓瓶（G）荷電。這種形式的可分離電容器有效地摧毀了電的以弗理論。

4 實驗教育：近代科學(xué)教育的重要發(fā)端

實驗本身并不是近代的創(chuàng)新。近代教育變革初期的實驗教學(xué)，包括方法和內(nèi)容，更多體現(xiàn)為對實驗傳統(tǒng)、科學(xué)實驗方法的繼承，并非完全來自科學(xué)家群體的科學(xué)研究，其中部分來自人類文化中的實驗傳統(tǒng)，部分來自繼承中的發(fā)展和變化。

繼承與發(fā)展 實驗在近代教育、科學(xué)變革之前便是一直獨立存在的現(xiàn)象。實驗室的傳統(tǒng)至少可追溯到公元3世紀(jì)前。Laboratory（實驗室）一詞與labor（工作）源于同一個拉丁語詞根：實驗室就是人們工作的地方。英語中開始用laboratory一詞至少始于19世紀(jì)初，而屬于同一時代的另一個同源詞elaboratory（精制室）指的則是早先存在的一種特別的房間，在那里人們可以精心制作東西，即試圖通過勞動生產(chǎn)出成品，特別是從賤金屬中煉制出金。因此，早期的實驗室通常是煉金的場所，但到近代以來，該詞匯以及它所表示的場所已為人們所熟悉，在那里，人們已不僅僅研究化學(xué)，而且也研究其他自然世界現(xiàn)象。

在希臘和中國，較早就有人主要利用實驗方法和實驗室進行了大量的科學(xué)研究。隨著各個領(lǐng)域、民族間的文化交流，科學(xué)的影響也日漸擴大。其中，穆斯林學(xué)者在文藝復(fù)興之前的數(shù)個世紀(jì)中，所做的實驗遠(yuǎn)不只是重復(fù)他們從希臘人那里接收來的遺產(chǎn)。在代數(shù)方面，他們發(fā)展出來多項式的概念，并首創(chuàng)了習(xí)慣上歸功于笛卡爾的代數(shù)幾何學(xué)。隨著理論科學(xué)和實用工藝之間的傳統(tǒng)壁壘被削弱，不同類型的實驗被引進科學(xué)。數(shù)學(xué)和物理學(xué)富有成效的結(jié)合是由埃及物理學(xué)家阿爾哈曾（約965—1040）取得的，對他來說，光學(xué)變成了一門研究視覺幾何學(xué)的學(xué)問。

生活在13—14世紀(jì)的德國人西奧多里克，曾經(jīng)利用一個裝滿水的大玻璃球作為雨滴的模型，研究了虹的成因。16世紀(jì)，科學(xué)實驗傳統(tǒng)在西歐科學(xué)發(fā)展中得以復(fù)興，在教育中與科學(xué)實驗相互借鑒，形成實驗教學(xué)的一般形式、方法和技術(shù)、課程體系。

實驗相對于類比法，事物的直觀性、啟發(fā)性是寓于事實的確定性基礎(chǔ)上的。新的實驗方法不僅反映了各科學(xué)學(xué)科的知識、經(jīng)驗、方法、成果，同時給學(xué)習(xí)者以信心，并將信心轉(zhuǎn)化成科學(xué)探索精神、方法和興趣，突破自然邊界，進入一種科學(xué)思維中。

實驗教育：近代教育的重要標(biāo)志 19世紀(jì)初，學(xué)生，成千上萬的學(xué)生跋山涉水來到德國的大學(xué)。他們來自包括英國在內(nèi)的歐洲各地以及北美洲。19世紀(jì)30年代時，研究化學(xué)的人去吉森大學(xué)的李比希那兒，而初露頭角的顯微鏡專家則去柏林找繆勒。學(xué)生對科學(xué)實驗抱有極大的興趣和熱情，他們中很多人選擇的標(biāo)準(zhǔn)不僅是學(xué)校和專業(yè)，而且更注重哪所學(xué)校有良好的實驗學(xué)習(xí)條件——優(yōu)秀的實驗師、實驗室及實驗儀器設(shè)備。

這一進步很大程度上在于德國教育中的實驗室建設(shè)和實驗教學(xué)的傳統(tǒng)。從19世紀(jì)各大學(xué)附屬的研究所建立時期開始，德國就開始了活躍的實驗教學(xué)活動，涌現(xiàn)出一批實驗師型的優(yōu)秀學(xué)者。吉森大學(xué)化學(xué)研究所的尤斯圖斯·馮· 李比希很早就對化學(xué)懷有興趣，曾短期當(dāng)過藥劑師學(xué)徒，之后到過波恩大學(xué)和埃爾蘭根大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)，又到法國巴黎學(xué)習(xí)了兩年；在巴黎獲得著名化學(xué)家特別是蓋·呂薩克的指導(dǎo)，學(xué)習(xí)實驗室實驗；1824年，年僅21歲便成為吉森大學(xué)的化學(xué)教授。他指導(dǎo)的研究所注重用定量分析新方法進行實驗教學(xué)，開展實踐培訓(xùn)，吸引了大量學(xué)徒前往求學(xué)。為容納更多學(xué)生，研究所添置了更多研究設(shè)備，擴大了實驗室規(guī)模。他的生物化學(xué)實驗推進了這一學(xué)科的產(chǎn)生和發(fā)展。

1855年，一位美國觀察家這樣寫道：“從來沒有一個民族像德國人那樣對自己大學(xué)教育制度的發(fā)展付出了如此多的思考和艱辛——沒有一個民族從大學(xué)提供的服務(wù)中獲得如此大的益處，也沒有一個地方能使它們在國民的生活中扮演如此重要的角色?！贝饲凹s一個世紀(jì)時，這些德國大學(xué)還只是些優(yōu)秀的高級中學(xué)，但100年之后，它們——主要是它們的專業(yè)學(xué)院——已成為幾乎所有學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域著名的研究中心。

實驗室：人才成長的沃土 實驗室建設(shè)相對于實驗教學(xué)具有更為久遠(yuǎn)的歷史。中世紀(jì)已有煉金術(shù)和占星術(shù)的實驗室。盧浮宮的畫藏中有一名畫描繪了16世紀(jì)的其實是煉金所用的一間化學(xué)實驗室：一個裝飾豪華的地下室，地面上擺滿了蒸餾器、坩堝。

19世紀(jì)以前，實驗室均屬私人所有，有的設(shè)在地下室，有的設(shè)在廚房一角。瑞典化學(xué)家貝采里烏斯每年只收一名學(xué)生，他的實驗室就設(shè)在自家廚房。

化學(xué)實驗相對容易，因為直接為實際生活所需，瓶子、罐子、試劑雖不可少，但價格相對便宜；相對來說，其他實驗費用就較高了，如溫度計、望遠(yuǎn)鏡等，當(dāng)時屬于高級奢侈品，價格昂貴，平常人買不起。

物理實驗是實驗室早期應(yīng)用最為普遍的內(nèi)容。英國科學(xué)家胡克是建立物理實驗室的先行者，他建立了皇家學(xué)會實驗室并在其中完成了許多著名研究。1662年，他擔(dān)任英國皇家學(xué)會的儀器館長，免費設(shè)計儀器設(shè)備，每周向皇家學(xué)會的例會提供三四個有意義的實驗。

較早的物理實驗也往往是在私人住宅進行的，實際上沒有專門的實驗場所。伽利略時代已經(jīng)有比較正規(guī)的物理實驗研究，伽利略做過許多實驗，但他并沒有明確提出過自己的實驗室。牛頓的白光色散實驗是他在劍橋大學(xué)的住宅中進行的。波義耳關(guān)于氣體彈性的研究也是在他自己的私人實驗室里完成的。

最早的規(guī)模較大的物理實驗室當(dāng)屬柏林大學(xué)的物理實驗室，由化學(xué)實驗家、1845年成為柏林大學(xué)物理和技術(shù)教授的馬格努斯創(chuàng)建。開始時他也是用自己的住宅辟出幾間屋當(dāng)實驗室，學(xué)校給予財政資助。當(dāng)時私人實驗室還被當(dāng)作大學(xué)機構(gòu)的一部分，大學(xué)里還未形成專業(yè)的完全屬于大學(xué)的實驗機構(gòu)。直到1863年，馬格努斯的實驗室才正式成為柏林大學(xué)物理實驗室。

1748年，羅蒙諾索夫說服俄國科學(xué)院在彼得堡建立了一個綜合型實驗室，設(shè)施儀器裝備齊全、精良，開展有關(guān)化學(xué)、冶金學(xué)以及光學(xué)和電學(xué)研究。1818年，蓋·呂薩克也在那里建立了實驗室，后來在吉森大學(xué)任教的李比希在這里得以做了很多化學(xué)實驗。憑借這一經(jīng)歷，李比希到吉森大學(xué)任教后，建立了用于教學(xué)和研究的實驗室，并開始配置實驗助手。

英國皇家研究所也是在化學(xué)實驗室基礎(chǔ)上創(chuàng)辦的，由倫福德創(chuàng)建于1800年，法拉第在這里以畢生精力研究各種電化學(xué)和電磁現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了電解定律、電磁感應(yīng)和磁光效應(yīng)。

1835年，法國路橋?qū)W院成立了世界上最早的土木工程實驗室，用于培養(yǎng)工程師。

早期的實驗教育就比較注重實驗教學(xué)方法的研究，注意到要與生產(chǎn)生活實踐相結(jié)合，采用最新的科研儀器，注重實驗教師的培養(yǎng)，注重對學(xué)生進行研究方法的培養(yǎng)。針對廣泛與興趣相關(guān)的問題展開研究，也是實驗教育發(fā)展所關(guān)注的問題。英國的開爾文在1846年成為格拉斯哥大學(xué)的物理教授，他開始要求學(xué)生自己動手做實驗。當(dāng)時倫敦的幾所大學(xué)都設(shè)立了學(xué)生用的物理實驗室，但實驗未列入正規(guī)物理課程，也沒有規(guī)定學(xué)生必須參加實驗研究。1871年，劍橋大學(xué)建立卡文迪許實驗室；1874年，麥克斯韋出任第一任主任，同時也是實驗物理學(xué)教授。麥克斯韋主張將實驗引入物理教學(xué)，在學(xué)院講授的同時輔以演示實驗，并要求學(xué)生自己動手。麥克斯韋說：“這些實驗的教育價值，往往與儀器的復(fù)雜性成反比，學(xué)生用自制儀器，雖然經(jīng)常出毛病，但他們卻會用仔細(xì)調(diào)好的儀器學(xué)到更多的東西。調(diào)好的儀器，學(xué)生易于依賴?！睆哪菚r起，使用自制的儀器成為卡文迪許實驗室的傳統(tǒng)。1879年，麥克斯韋去世，斯特拉特繼任主任，在他的主持下，卡文迪許實驗室系統(tǒng)開設(shè)了學(xué)生實驗課。

麥克斯韋任職卡文迪許實驗室主任期間的工作，創(chuàng)立了英國實驗物理的研究傳統(tǒng)與學(xué)風(fēng)，對后來實驗室及實驗教學(xué)發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。他在卡文迪許培養(yǎng)出的第一代實驗物理人才，為英國物理學(xué)振興奠定了基礎(chǔ)；他確立的實驗室建室宗旨引用了《圣經(jīng)》中的一句名言，雕刻在實驗室的橡木大門上：主之作為，極其廣大，凡樂之嗜，皆必考察。大意是說：上帝創(chuàng)造的世界無所不包，凡是對此奧秘有興趣者都可以考察。這既反映了麥克斯韋的宗教情感，也反映了他的科學(xué)追求與科學(xué)觀。他提出的實驗室建設(shè)的方針、主張，強調(diào)加強實驗在教育中的作用，要克服“粉筆物理學(xué)”弊端，呼吁實驗室不僅要提供和傳播真實的科學(xué)原理，而且要提供和傳播批判精神，將研究精神注入教學(xué)。

科學(xué)實驗和實驗教學(xué)活動的發(fā)展，使人們更進一步認(rèn)識到許多科學(xué)難題只有通過更精密的實驗設(shè)計才能解決。應(yīng)實驗教學(xué)和科研活動的需要，許多新的實驗設(shè)施不斷被制造出來。麥克斯韋主持卡文迪許實驗室開始，便主持并自己動手開發(fā)制作儀器，并積極推動學(xué)生自己動手做實驗。麥克斯韋倡導(dǎo)研究性的實驗儀器設(shè)備，盡可能由教師和學(xué)生自己動手制造。他認(rèn)為研究的目的在于創(chuàng)新，而創(chuàng)新的東西往往沒有合適的可供使用的現(xiàn)成的儀器設(shè)備。麥克斯韋正是通過自制儀器設(shè)備，自己動手實驗，尋求準(zhǔn)確測量的方法，建立了扎實、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)?？ㄎ牡显S實驗室自制儀器自麥克斯韋起蔚成風(fēng)氣，如發(fā)現(xiàn)電子的陰極射線管，威爾遜的云霧室，阿斯頓的質(zhì)譜儀，計數(shù)器、加速器以及發(fā)現(xiàn)α、β、γ射線使用的儀器設(shè)備等，幾乎都是根據(jù)研究需要自己發(fā)明制造出來的。

在短短幾年間，卡文迪許實驗室里走出了多名實驗物理學(xué)家，對近代科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。例如：W.M.?？怂钩蔀橹x菲爾德大學(xué)的物理教授；A.舒斯特主持領(lǐng)導(dǎo)曼徹斯特大學(xué)的實驗室，成為著名的實驗物理教授；J.A.弗萊明任大學(xué)電氣工程教授，二極管的發(fā)明人，皇家學(xué)會會員，對微電子技術(shù)的發(fā)展做出過開創(chuàng)性的重大貢獻(xiàn)；R.T.格拉茲布魯克與W.N.肖則是編寫英國第一本實驗物理教科書的作者；J.H.波印亭成為伯明翰大學(xué)的物理教授，皇家學(xué)會會員，發(fā)明了太陽、行星和空間絕對溫度的測量方法；等等。

實驗室教育培養(yǎng)了那個時代的一批批優(yōu)秀人才。在實驗室接受過訓(xùn)練的學(xué)生中就有后來成為卓越科學(xué)家的亥姆霍茲、丁鐸爾等，也出現(xiàn)了不少優(yōu)秀的實驗技術(shù)人才。

實驗室的教學(xué)化：近代教育的重要變化 16世紀(jì)以

后，實驗室對自然科學(xué)發(fā)展的影響逐漸增強，成為人們獲取自然知識的重要場所。到了17世紀(jì)末，盡管這一時期實驗室仍多以研究應(yīng)用為主，其教育價值還不是十分明顯，但一個重要變化是自然科學(xué)課程先后進入歐洲各主要國家的大學(xué)課堂，很多大學(xué)都因之設(shè)立了科學(xué)課程的教授職位，這無疑預(yù)示著實驗室及實驗教學(xué)的新發(fā)展。

近現(xiàn)代教育的一個重要標(biāo)志就是實驗教學(xué)的興起和持續(xù)發(fā)展?？梢赃@樣認(rèn)為，實驗室和實驗教學(xué)是現(xiàn)代教育的一個重要特征，是科學(xué)教育的必經(jīng)途徑，是通往科學(xué)的入口。只有通過實驗及實驗學(xué)習(xí)，才能將科學(xué)現(xiàn)象的分析和觀察建立在理性基礎(chǔ)上，理解科學(xué)現(xiàn)象并做出解釋，進而將對未知世界的感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識，養(yǎng)成科學(xué)思維方式——內(nèi)化為個人的科學(xué)素養(yǎng)。

19世紀(jì)30年代，德國柏林大學(xué)的馬格努斯開了將熱衷于實驗研究活動的學(xué)生引入實驗室接受指導(dǎo)的先河。隨后，英國格拉斯哥大學(xué)教授開爾文勛爵將一座廢棄的酒窖改造成為實驗室，由起初邀請學(xué)生到這里協(xié)助他工作，到后來學(xué)生主動來這里，在他的言傳身教下進行創(chuàng)造性研究，學(xué)生的實驗熱忱和興趣由于他的實驗工作內(nèi)容、熱情和與學(xué)生保持著密切的交往而被極大地激發(fā)出來，使這個簡陋的實驗室存在長達(dá)25年之久。

實驗和實驗室的發(fā)展，極大地促進了教育近代化進程。19世紀(jì)后半葉，隨著歐美資本主義國家工業(yè)化革命的興起，對科學(xué)技術(shù)人才產(chǎn)生巨大需求。這種需求一方面促使歐美等各國的教育規(guī)模急劇擴大，學(xué)生人數(shù)激增；另一方面，師徒式實驗室及實驗教學(xué)已難以滿足巨大的學(xué)生人數(shù)培養(yǎng)的要求。為了適應(yīng)這種需要，新型學(xué)?！槭±砉W(xué)院得以創(chuàng)辦起來。在首任院長、物理學(xué)教授羅杰斯倡導(dǎo)開設(shè)正規(guī)的實驗課程的思想影響下，學(xué)院于1870年從哈佛大學(xué)聘請愛德華·查爾斯·皮克林來主持物理系工作。他創(chuàng)辦了美國第一個物理實驗室，并編寫了一本實驗教科書（在世界教育史上，這本書是最早出版和最有影響的學(xué)生物理實驗指導(dǎo)書），開創(chuàng)了大面積開設(shè)物理實驗課程的教學(xué)模式，使實驗課程成為學(xué)生為得到學(xué)位而必修的一門有計劃的、系統(tǒng)的課程，從而由高等教育班級集體實驗教學(xué)制取代了師徒式的私人實驗室個別物理實驗訓(xùn)練。這一模式不久就被美國的其他一些大學(xué)相繼效仿，同時促成了歐洲許多大學(xué)物理實驗教學(xué)的變革。

在教育技術(shù)裝備體系中，實驗室及其儀器設(shè)備是一個相對穩(wěn)定、獨立的部分。隨著近代教育變革，實驗室建設(shè)漸成為近現(xiàn)代學(xué)校建設(shè)的重要內(nèi)容，與教學(xué)發(fā)展需要相對應(yīng)，品類繁多的實驗儀器設(shè)備分學(xué)科分別集中于不同的實驗室，構(gòu)成不同的實驗室功能與形式，諸如應(yīng)用于課堂、演示需要的物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)等儀器設(shè)備，實際上也是構(gòu)成實驗室儀器設(shè)備體系的一部分。實驗室進入學(xué)校教學(xué)，一方面推動了教學(xué)發(fā)展，另一方面逐漸使普及實驗室教學(xué)應(yīng)用成為共識，從大學(xué)、職業(yè)、專科院校漸至中學(xué)理科教學(xué)，進而影響到人文學(xué)科、通識教育等。

綜上，實驗教育對近代歐洲教育變革起到了積極促進作用。近代教育變革時期的實驗教育，是近代科學(xué)教育的重要形式，帶動大量原用于個人科學(xué)研究、實驗的儀器、設(shè)備成為實驗教育的儀器、設(shè)備，并初步創(chuàng)建形成了近代實驗教學(xué)的模式和方法，為實驗教育進而為實驗教學(xué)儀器、設(shè)備發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

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