科學(xué)史中的思維爭(zhēng)辯及其對(duì)科學(xué)教學(xué)的啟示

樓凱

【摘要】? 科學(xué)史是提升科學(xué)本質(zhì)理解與發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。本文以血液循環(huán)發(fā)現(xiàn)史為例，對(duì)科學(xué)發(fā)展的辯證過程及其中蘊(yùn)含的科學(xué)思維、科學(xué)文化意蘊(yùn)進(jìn)行分析探討，并以此提出些許科學(xué)教學(xué)上的啟示。

【關(guān)鍵詞】? 科學(xué)史 科學(xué)思維 科學(xué)教學(xué)

【中圖分類號(hào)】? ?G632.4? ?? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A ? ? 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2019）04-084-01

“當(dāng)我們致力于探討如何發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維時(shí)，為什么不嘗試從了解與學(xué)習(xí)科學(xué)史著手呢？”基普尼斯如是說道。的確，科學(xué)史是學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)、運(yùn)用科學(xué)方法解決實(shí)際問題的“最真實(shí)”情境，是提升科學(xué)本質(zhì)理解與發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)的“最有效”途徑。本文以血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)史為例，分析其中科學(xué)思維爭(zhēng)辯過程，希冀從中獲致科學(xué)教學(xué)上的啟示。

一、血液循環(huán)發(fā)現(xiàn)史

早古希臘時(shí)期，人類已賦予血液特殊的品質(zhì)。當(dāng)時(shí)，一種普遍的認(rèn)知是：心臟是人體的中心，是智慧的所在，其控制血液在全身的流動(dòng)，以此為人體提供熱量。爾后，蓋倫提出了“靈氣說”。人體在攝入食物后，在胃里轉(zhuǎn)變成乳糜的流體物質(zhì)，并在移動(dòng)到肝臟時(shí)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)檠?。此時(shí)的血液是充滿營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“自然靈氣”，在流經(jīng)肺部時(shí)與空氣混合，從而又增加了一種“生命靈氣”，在流經(jīng)大腦時(shí)，又融入了“動(dòng)物靈氣”。其中，自然靈氣提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，生命靈氣提供呼吸所需的氣體，動(dòng)物靈氣提供各種活動(dòng)所需的能量。蓋倫的理論的一致性以及精致的內(nèi)部協(xié)調(diào)性，與當(dāng)時(shí)盛行的神學(xué)思維天然契合，因而一經(jīng)提出便成為人體血液的權(quán)威學(xué)說

隨著伽利略開創(chuàng)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，蓋倫的靈氣說開始漏洞百出。維薩留斯與塞爾維特通過解剖實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)人體的血液流動(dòng)是循環(huán)的，但他們并沒有得出血液之所以循環(huán)流動(dòng)的原因所在。之后，法布里修斯在人體的靜脈內(nèi)壁中發(fā)現(xiàn)了一種“神奇”的小瓣膜，它的特別之處在于永遠(yuǎn)朝著一側(cè)打開，而向相反的方向關(guān)閉。遺憾的是，法布里修斯并沒有將這一發(fā)現(xiàn)與血液循環(huán)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來。直到英國(guó)學(xué)者哈維的出現(xiàn)，流傳至今的血液循環(huán)理論才真正得以確立。1968年，哈維出版了《心血運(yùn)動(dòng)論》一書，這本只有72頁(yè)的小書系統(tǒng)總結(jié)了他發(fā)現(xiàn)的血液循環(huán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

二、血液循環(huán)發(fā)現(xiàn)史中的科學(xué)思維爭(zhēng)辯

（一）蓋倫為何篤信“靈氣說”

為何蓋倫始終未能從靈氣的懷抱中驚醒，從而發(fā)現(xiàn)其學(xué)說的錯(cuò)誤呢？科學(xué)的發(fā)展并非置身于真空，而是浸潤(rùn)于人類的社會(huì)歷史文化之中。蓋倫所處的時(shí)代，宗教信仰、神學(xué)思維是當(dāng)時(shí)人們思想的全部皈依。因此，“不可見”的靈氣自然可以用神的名義獲得解釋，這不僅是當(dāng)時(shí)蓋倫篤信靈氣說的必然宿命，也是自然科學(xué)發(fā)展進(jìn)程中一種規(guī)避不去的思維范式，加之這些學(xué)說可以成功地解釋某些生活現(xiàn)象，導(dǎo)致人們縱使被束縛也不愿輕言背棄。

（二）哈維的辯證批判

到了哈維的時(shí)代，神學(xué)思維經(jīng)由理性啟蒙及實(shí)驗(yàn)科學(xué)的創(chuàng)立已被科學(xué)世界所消解，這時(shí)候，實(shí)驗(yàn)、證據(jù)、推理是科學(xué)理論發(fā)展的主旋律。哈維曾說：“我并不認(rèn)為解剖學(xué)應(yīng)從神學(xué)家或者哲學(xué)家的公理出發(fā)，而是要從解剖事實(shí)和自然的結(jié)構(gòu)出發(fā)?！碑?dāng)然，哈維天生對(duì)生物感興趣，積累了廣博深厚的知識(shí)，對(duì)心臟、血液?jiǎn)栴}長(zhǎng)期反復(fù)的思索，并對(duì)前人的積淀始終懷揣一顆懷疑的心。機(jī)遇終究只垂青有準(zhǔn)備的頭腦，辯證批判的思維意識(shí)，加上縝密的實(shí)驗(yàn)論證，哈維最終創(chuàng)立了血液循環(huán)理論。

（三）科學(xué)理論的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換

從蓋倫的靈氣說，一直到哈維的血液循環(huán)理論，事實(shí)證明科學(xué)理論的建構(gòu)是一個(gè)不斷自我糾錯(cuò)與完善的過程?？茖W(xué)史上的無數(shù)例子都鮮活地說明了這一點(diǎn)。比如，我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了“天圓地方說”、“地心說”、“日心說”、“開普勒定律”、“牛頓萬(wàn)有引力定律”等的發(fā)展演變。盡管這些科學(xué)理論的轉(zhuǎn)變有時(shí)需要漫長(zhǎng)的等待，但長(zhǎng)期辯證正是其發(fā)展的必經(jīng)之路。當(dāng)某些更具解釋力的證據(jù)、方法出現(xiàn)時(shí)，原先的理論只能走向衰落并逐漸退出歷史舞臺(tái)。因此，科學(xué)理論絕非亙古不變的永恒真理。

三、科學(xué)教學(xué)上的啟示

（一）讓學(xué)生成為科學(xué)思維的親歷者

科學(xué)史蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)思維資源，從科學(xué)家身上可以窺見諸如自我反思、批判論證等科學(xué)精神。以此觀照我們現(xiàn)今的科學(xué)教學(xué)，在機(jī)械傳授科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，這些科學(xué)史上的科學(xué)思維、科學(xué)精神，卻早已不知被放逐到了哪個(gè)角落。在我們?cè)絹碓街匾暱茖W(xué)本質(zhì)的今天，我們亟需將科學(xué)史上的思想文化精髓整合到科學(xué)教學(xué)中，運(yùn)用科學(xué)史的探討與辯證，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家曾面臨的真實(shí)情境、親歷科學(xué)家的思考過程，體驗(yàn)科學(xué)進(jìn)展的真實(shí)旅途。

（二）轉(zhuǎn)變科學(xué)教師的角色定位

在當(dāng)下的科學(xué)教學(xué)中，教師往往將自己視作已掌握科學(xué)知識(shí)的權(quán)威，將科學(xué)知識(shí)強(qiáng)制性地“灌塞”給學(xué)生依然是科學(xué)課堂的主流。然而，真實(shí)的科學(xué)史進(jìn)程告訴我們，科學(xué)的真正價(jià)值并不在那些生硬、冰冷的科學(xué)理論中，而在于經(jīng)由這些理論所折射出的思維觀念、文化意蘊(yùn)，這些才是能真正涵養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的成分。因此，科學(xué)教師亟需轉(zhuǎn)變角色定位，把自己看作是同學(xué)生一起的科學(xué)探究者，真正以求知的態(tài)度引領(lǐng)學(xué)生一起體驗(yàn)科學(xué)史的豐富內(nèi)涵，和學(xué)生一起走過一次次心智發(fā)展的旅程。由此，教師才能真正了解學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中的思維模式及可能遭遇的困難，并給予針對(duì)性的支持和幫助。

（三）維持科學(xué)史的豐富性

在功利主義盛行的今天，分?jǐn)?shù)成為科學(xué)教學(xué)成敗的衡量標(biāo)準(zhǔn)。由此，科學(xué)課堂追求的是科學(xué)知識(shí)在師生之間的高效傳遞，科學(xué)史則往往只停留在為科學(xué)知識(shí)提供歷史背景或者激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的淺顯層面。這顯然會(huì)破壞科學(xué)史的完整性，從而縮減科學(xué)史的教育價(jià)值。因此，在科學(xué)史融入科學(xué)教學(xué)的過程中，不但不應(yīng)過度簡(jiǎn)化科學(xué)史情境，更應(yīng)該維持科學(xué)史的豐富性和復(fù)雜性，使學(xué)生在真實(shí)的情境中，了解科學(xué)知識(shí)建構(gòu)的整個(gè)過程，掌握科學(xué)探究所需的方法與技能，并養(yǎng)成具有批判性與創(chuàng)造力的科學(xué)思維和科學(xué)精神。