實(shí)驗(yàn)教育與實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)施

新喬 趙曉寧 任熙俊

1 引言

實(shí)驗(yàn)在很多方面優(yōu)于一般的觀察和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，是一種以認(rèn)識(shí)自然為首要目的的實(shí)踐活動(dòng)和研究方法。實(shí)驗(yàn)概念由英國(guó)博物學(xué)家、哲學(xué)家羅吉爾·培根（Roger Bacon，約1214—1294，見(jiàn)圖1）首先提出，他說(shuō)：“實(shí)驗(yàn)是探求真理的唯一法門?！彼岢觯骸岸?tīng)到的不可信，歸納和推想出來(lái)的也不可靠。”自然科學(xué)應(yīng)當(dāng)加以實(shí)驗(yàn)，培根主張靠“實(shí)驗(yàn)來(lái)弄懂自然科學(xué)、醫(yī)學(xué)、煉金術(shù)和天上地下的一切事物”。在學(xué)校教育中，實(shí)驗(yàn)是開(kāi)展科學(xué)教學(xué)、培養(yǎng)科學(xué)思維的重要方法和途徑。實(shí)驗(yàn)教育相對(duì)于類比法，其直觀性、啟發(fā)性是寓于事實(shí)的確定性基礎(chǔ)上的，其所適用范圍有時(shí)可能是有局限的，但它的結(jié)果都是可仿效的，這對(duì)教學(xué)的影響不言而喻。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法不僅具體反映了各科學(xué)學(xué)科的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、方法、成果，同時(shí)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，進(jìn)入無(wú)限復(fù)雜、豐富的自然世界中，即進(jìn)入一種科學(xué)思維中。

在近代教育變革的推動(dòng)下，隨著理論科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)、工藝之間的傳統(tǒng)壁壘被削弱，科學(xué)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)在歐洲近代科學(xué)、教育發(fā)展中得以復(fù)興，實(shí)驗(yàn)教育逐步得到廣泛認(rèn)同和積極實(shí)施，不同類型的實(shí)驗(yàn)被引進(jìn)教學(xué)，成為分布于科學(xué)課程的重要教學(xué)形式。

近代實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式所采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和內(nèi)容，體現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)和近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究方法的繼承、發(fā)展。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的暢通交流、融合、相互補(bǔ)充與共同促進(jìn)，在進(jìn)一步推動(dòng)科學(xué)教育發(fā)展的同時(shí)，也帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)施逐漸形成較完整的適應(yīng)教學(xué)發(fā)展的體系。

2 實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)教育

實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)? 實(shí)驗(yàn)在近代教育變革、科學(xué)變革之前便是一種一直獨(dú)立存在的現(xiàn)象。在中世紀(jì)，希臘人、中國(guó)人，以及穆斯林學(xué)者們較早地便利用實(shí)驗(yàn)室及儀器，將實(shí)驗(yàn)作為主要方法，進(jìn)行了大量的科學(xué)研究，曾在文藝復(fù)興之前的數(shù)個(gè)世紀(jì)中取得一批重要的科學(xué)成果。

實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)至少可追溯到公元前三世紀(jì)。歐洲人最早的實(shí)驗(yàn)是阿基米德（Archimedes，公元前287—前212）的王冠實(shí)驗(yàn)（圖2）。據(jù)說(shuō)他洗澡時(shí)發(fā)現(xiàn)了浮力現(xiàn)象，狂喜之余跳出澡盆，光著身子一邊往家里跑一邊大聲地重復(fù)道：“ε?ρηκα！”“ε?ρηκα！”（希臘語(yǔ)：“發(fā)現(xiàn)啦！”“發(fā)現(xiàn)啦！”）但那時(shí)人們尚未了解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)被稱為“自然法術(shù)”，知識(shí)的獲得主要是靠對(duì)客觀事物現(xiàn)象的觀察。

公元二世紀(jì)，醫(yī)學(xué)上的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了蓋倫、威廉·哈維和約翰·亨特等杰出人物。蓋倫提出氣的概念，用氣質(zhì)代替了希波克拉底體液理論中的人格，形成四種氣質(zhì)學(xué)說(shuō)，此分類方式一直在心理學(xué)中沿用至今。

化學(xué)在早期的譯本中被描述為一種秘術(shù)（secret art）。

在八世紀(jì)，伊斯蘭學(xué)者曾補(bǔ)充了一種新的金屬理論，說(shuō)金屬是由哲人經(jīng)臆測(cè)做出，由汞和硫組成，當(dāng)這兩種元素達(dá)到完美比例便產(chǎn)生金子。煉金術(shù)把神秘主義帶進(jìn)亞里士多德或者伊斯蘭的元素理論。物理學(xué)上，中世紀(jì)的煉金術(shù)許多與亞里士多德（Aristotle，公元前384—前322，古希臘哲學(xué)家、科學(xué)家）學(xué)說(shuō)結(jié)合在一起，土、水、金、火這四種元素不但構(gòu)成亞里士多德物理學(xué)的基礎(chǔ)，而且它們的屬性可以相互轉(zhuǎn)換，由此可以讓一種元素轉(zhuǎn)變成另一種元素。[1]23

古希臘研究自然界的方法中，所缺少的是實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用。例如：亞里士多德否認(rèn)真空的可能性，理由是他推斷物體會(huì)以無(wú)限的速度運(yùn)動(dòng)，而這一理論在當(dāng)時(shí)是不可能被實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證的。在整個(gè)中世紀(jì)，對(duì)物質(zhì)現(xiàn)象的研究只是根據(jù)被廣泛接受的亞里士多德的權(quán)威，通過(guò)推理來(lái)檢驗(yàn)。[1]511

13世紀(jì)，雖然英國(guó)的羅吉爾·培根已經(jīng)提出“實(shí)驗(yàn)”概念， 提倡科學(xué)實(shí)驗(yàn)，但由于時(shí)代的限制，沒(méi)有產(chǎn)生多大影響。

達(dá)·芬奇被稱為近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的開(kāi)路先鋒。達(dá)·芬奇在反對(duì)教會(huì)和經(jīng)院哲學(xué)的斗爭(zhēng)中，主張向大自然請(qǐng)教，提倡實(shí)驗(yàn)方法，認(rèn)為科學(xué)如果不是從實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生并以一種清晰實(shí)驗(yàn)結(jié)束，便是毫無(wú)用處、充滿荒謬的，因?yàn)橹挥袑?shí)驗(yàn)才是確實(shí)性之母。

迄至14世紀(jì)初，阿爾·法里西構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，用裝滿水的玻璃球來(lái)模擬雨滴，以便對(duì)虹進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。近代科學(xué)變革引發(fā)人們對(duì)科學(xué)的極大熱情，科學(xué)實(shí)驗(yàn)隨之開(kāi)始成為普遍應(yīng)用的科學(xué)方法：“實(shí)驗(yàn)是探求真理的唯一法門?！痹谖乃噺?fù)興運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)下，伴隨著自然科學(xué)同宗教神學(xué)、經(jīng)院哲學(xué)的激烈斗爭(zhēng)，近代西歐率先開(kāi)始興起實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，一批哲學(xué)家、科學(xué)家極力提倡科學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)教育，并把科學(xué)實(shí)驗(yàn)作為戰(zhàn)勝對(duì)手、壯大自己力量的有力武器。[2]45

耶穌會(huì)會(huì)士們是17世紀(jì)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的領(lǐng)軍人物，直到1733年他們的團(tuán)體衰落以前，一直占據(jù)突出位置。[3]5917世紀(jì)中葉，在這個(gè)群體之外出現(xiàn)民間實(shí)驗(yàn)組織，如在梅第奇大公的倡導(dǎo)下，意大利佛羅倫薩成立一個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)組織。顧名思義，實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)致力于當(dāng)時(shí)的自然哲學(xué)問(wèn)題的精密實(shí)驗(yàn)研究，主要致力于共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且出版了《自然實(shí)驗(yàn)論文集》。而類似的相關(guān)科學(xué)交流活動(dòng)17世紀(jì)上半葉就已經(jīng)在西歐其他國(guó)家出現(xiàn)了。

近代實(shí)驗(yàn)教育的發(fā)展

1）初期實(shí)驗(yàn)教育不成熟與不完善的情況。17世紀(jì)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)進(jìn)入學(xué)校教育，但不成熟和不完善的情況仍很普遍。近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始沒(méi)有專業(yè)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。“17世紀(jì)，實(shí)驗(yàn)哲學(xué)家是一群常被人們譏笑的邊緣人物，他們奮力拼搏以期贏得王宮貴族的認(rèn)可，并且在自己的研究實(shí)踐中模仿顯貴的行為方式，以使他們的活動(dòng)合法化?！盵1]6817世紀(jì)早期，德國(guó)大學(xué)在確立化學(xué)的地位方面處于領(lǐng)先地位。然而這門學(xué)科的學(xué)術(shù)狀況仍然取決于醫(yī)學(xué)教育的需求。由于教師常常沒(méi)有薪金或者所得報(bào)酬過(guò)低，因此要依靠從醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生、內(nèi)科醫(yī)生、藥劑師和其他對(duì)化學(xué)有興趣的人那里收取學(xué)費(fèi)。當(dāng)化學(xué)由于醫(yī)學(xué)院的極大成功而在萊頓大學(xué)和愛(ài)丁堡大學(xué)蓬勃發(fā)展之時(shí)，它在牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)卻已經(jīng)被冷落很多年了。[1]327

到18世紀(jì)初，雖然在歐洲一些學(xué)院和大學(xué)，包括數(shù)學(xué)課程與物理學(xué)課程的整合得到初步發(fā)展，但當(dāng)時(shí)整個(gè)歐洲開(kāi)設(shè)的物理學(xué)新課程并非是嚴(yán)格的數(shù)學(xué)物理學(xué)，物理學(xué)是因果性的科學(xué)，數(shù)學(xué)是分析性的科學(xué)，而解剖學(xué)、植物學(xué)和化學(xué)是通過(guò)解剖和演示來(lái)講授的簡(jiǎn)單的描述性科學(xué)。早在1700年，體驗(yàn)自然（experience nature）被作為大學(xué)所提供的正式課程，但想獲得這種機(jī)會(huì)的學(xué)生必須轉(zhuǎn)到醫(yī)學(xué)院，選修解剖學(xué)、植物學(xué)和化學(xué)課程。然而實(shí)驗(yàn)同數(shù)學(xué)一樣在傳統(tǒng)的物理學(xué)中沒(méi)有地位，盡管專業(yè)性解釋中經(jīng)常提及它。教授們或許已經(jīng)擁護(hù)牛頓物理學(xué)，但他們并未運(yùn)用《原理》中的數(shù)學(xué)方法來(lái)解釋牛頓的理論。相反，他們避開(kāi)數(shù)學(xué)分析而選擇先用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明牛頓物理學(xué)的可靠性，之后進(jìn)行解釋性實(shí)驗(yàn)。特別是在英國(guó)，雖足以保證有數(shù)學(xué)愛(ài)好的學(xué)生對(duì)當(dāng)時(shí)數(shù)理物理學(xué)發(fā)展的情況有良好了解，但這些以拉丁文講授的課程主要是幾何學(xué)及其實(shí)際應(yīng)用，除了偶爾用一些印制的表格外，很少利用視覺(jué)資源、儀器設(shè)施來(lái)教學(xué)。[1]44

18世紀(jì)初期，培根倡導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)哲學(xué)在學(xué)院的高等教育的正式課程中似乎沒(méi)有多少位置，學(xué)生很少有機(jī)會(huì)親眼見(jiàn)到實(shí)驗(yàn)和演示，也沒(méi)有機(jī)會(huì)去實(shí)踐[1]45，而常見(jiàn)的講授式的實(shí)驗(yàn)課程，儀器的使用與正式課程又很少邏輯的聯(lián)系，教師重在展示特殊儀器的多種用途，比如無(wú)所不在的空氣泵，而且課程經(jīng)常由一些兼任者承擔(dān)，比如皮埃爾·波利尼埃（1671—1734）就曾在巴黎的許多大學(xué)兼課。[1]54

醫(yī)學(xué)課程與教學(xué)設(shè)施關(guān)系密切，但由于醫(yī)學(xué)課程中的核心學(xué)科（生理學(xué)、病理學(xué)和治療學(xué)）與物理學(xué)一樣，長(zhǎng)期被認(rèn)為是因果性科學(xué)，因此，它們的教學(xué)都沒(méi)有可視化的教學(xué)輔助;解剖學(xué)、植物學(xué)和化學(xué)—藥劑學(xué)與傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)研究沒(méi)有什么聯(lián)系，地位很低，因此，這三門學(xué)科通常由經(jīng)驗(yàn)較少的年輕教授講授。赫爾曼·布爾哈夫（Henmann Boerhaave，1668—1738）就是典型的例子，他的教書(shū)生涯便是1709年在萊頓大學(xué)從植物學(xué)這門自己完全不懂的學(xué)科開(kāi)始的，通常三門學(xué)科以綱要的形式進(jìn)行講授。[1]44-45

2）實(shí)驗(yàn)教育的積極變化。早期科學(xué)與實(shí)驗(yàn)學(xué)家為實(shí)驗(yàn)教育發(fā)展搭建了橋梁。第一個(gè)想到將實(shí)驗(yàn)作為說(shuō)明完整和一致的物理課程的一種方法的是法國(guó)人雅克·羅奧（卒于1672），他于1670年左右最先在法國(guó)許多城鎮(zhèn)講授笛卡兒學(xué)派自然哲學(xué)的私人課程，于是他的課程便成為打破大學(xué)物理教學(xué)壟斷局面的力量之一。[1]54在大學(xué)里，羅奧的最早模仿者可能是約翰·凱爾（1671—1721），他是一位為牛頓物理學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程的蘇格蘭人，大約于1694—1709年間在牛津大學(xué)講授牛頓物理學(xué)。約翰·凱爾于1704年在牛津大學(xué)引入實(shí)驗(yàn)課程，不久后劍橋大學(xué)也這樣做了，由塞繆爾·克拉克翻譯的羅奧的《物理學(xué)》的拉丁文版本成為流行教材，書(shū)中到處可見(jiàn)的腳注無(wú)不洋溢著牛頓哲學(xué)以及受到鼓舞的表述，反駁了羅奧原著的笛卡兒主義觀點(diǎn)。[1]309

在啟蒙運(yùn)動(dòng)早期，歐洲大陸上對(duì)牛頓哲學(xué)最堅(jiān)定的支持來(lái)自荷蘭。在萊頓的格雷德、赫爾曼·布爾哈夫和彼得·范·米森布魯克（Pieter van Musschenbroek，1692—

1761）精心實(shí)驗(yàn)了牛頓的著作中已觀察過(guò)的科學(xué)方法，并在這個(gè)過(guò)程中創(chuàng)立了新的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)校。從17世紀(jì)70年代起，實(shí)驗(yàn)演示就是萊頓大學(xué)物理學(xué)課程的一部分。1715年，威廉·雅各·范·格雷弗桑德（1688—1742）訪問(wèn)倫敦，參加了關(guān)于“實(shí)驗(yàn)哲學(xué)”的各種講座。兩年后，他被指定擔(dān)任萊頓大學(xué)的教席，并建立自己的有實(shí)驗(yàn)演示的講座。[1]3101720年，格雷弗桑德出版了他極為成功的《實(shí)驗(yàn)確證的物理學(xué)中的數(shù)學(xué)元素，或牛頓哲學(xué)導(dǎo)論》，這本書(shū)用許多實(shí)驗(yàn)例證闡述了牛頓哲學(xué)。此書(shū)當(dāng)時(shí)便受到英國(guó)數(shù)學(xué)家們的極大好評(píng)。[3]35

從17世紀(jì)下半葉笛卡兒物理學(xué)開(kāi)始在課堂上講授起，臨時(shí)教授便開(kāi)始在正式講演之外提供實(shí)驗(yàn)物理作為課外課程。第一個(gè)這樣的課程似乎早在17世紀(jì)60年代的維爾茨堡就已經(jīng)出現(xiàn)[1]54。17世紀(jì)90年代，隨著笛卡兒主義者進(jìn)入大學(xué)課程表，巴黎大學(xué)也引入了類似的實(shí)驗(yàn)演示課程。授課者是皮埃爾·波利尼埃，他被委任建立一門演示課程，以闡明笛卡兒派教授紀(jì)堯姆·德古梅（1745年去世）在其講座上講授的原理。波利尼埃的演示十分受歡迎，他繼續(xù)每一年里講幾次課。他也作了一些面向公眾的講座，這些講座也獲得很大的成功，年輕的國(guó)王路易十五在1722年也聽(tīng)了他的講座。[1]309

18世紀(jì)，科學(xué)教育方面發(fā)生的變革，盡管許多方面是通過(guò)教會(huì)和政府對(duì)新科學(xué)表現(xiàn)出較為積極的態(tài)度才實(shí)現(xiàn)的，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)全面融入課堂教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教育得到全面發(fā)展，很大程度上顯然也得益于一大批科學(xué)家與實(shí)驗(yàn)學(xué)家長(zhǎng)期不懈的努力。在這些科學(xué)家的推動(dòng)下，到18世紀(jì)，在接受牛頓的現(xiàn)象物理學(xué)的整個(gè)歐洲，實(shí)驗(yàn)教育開(kāi)始逐漸普及，18世紀(jì)30—40年代，在意大利、德國(guó)和別的國(guó)家，實(shí)驗(yàn)教學(xué)（講座）已變得很常見(jiàn)，且被受教育的人所樂(lè)于接受。同時(shí)，新課程開(kāi)始被給予更多實(shí)驗(yàn)性的偏愛(ài)。[1]310

帕維亞大學(xué)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)家亞歷山德羅·伏特多年講授實(shí)驗(yàn)哲學(xué)，并且很好地利用了物理實(shí)驗(yàn)室來(lái)從事研究工作和輔助教學(xué)。他認(rèn)為研究者和教師的角色之間沒(méi)有矛盾，并且懇請(qǐng)政府提供更多的資金和空間，“[我]可以貢獻(xiàn)我所有的才智來(lái)促進(jìn)我所從事的科學(xué)事業(yè)，并加強(qiáng)對(duì)年輕學(xué)生的指導(dǎo)”[1]69。具有象征性意義的是，當(dāng)1721年獲得薩維爾教授席位的詹姆斯·布雷德利（1693—1762）在1729—1760年間在阿什莫爾博物館講授實(shí)驗(yàn)物理學(xué)時(shí)，已經(jīng)明確意識(shí)到提供單獨(dú)的和受歡迎的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)課程的必要性[1]56。

在逐步深入的近代科學(xué)教育變革過(guò)程中，隨著科學(xué)發(fā)展和工業(yè)文明的推進(jìn)，科學(xué)教育不可逆轉(zhuǎn)地走向建制化，使部分實(shí)驗(yàn)科學(xué)家、科學(xué)實(shí)驗(yàn)者從研究者、業(yè)余愛(ài)好者轉(zhuǎn)變?yōu)槁殬I(yè)教師、實(shí)驗(yàn)師，就成為順理成章的事情;又由于18世紀(jì)自然哲學(xué)不斷分化為不同的分支，逐漸轉(zhuǎn)由專業(yè)的教授講授，帶動(dòng)從事教育的科學(xué)家、實(shí)驗(yàn)哲學(xué)家的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，這兩種因素推動(dòng)形成早期的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，對(duì)實(shí)驗(yàn)教育發(fā)展起到極大保障作用。如諾萊于1739年被選為巴黎科學(xué)院的成員，這是他的前輩波利尼埃沒(méi)有做到的。1753年，國(guó)王為他在納瓦拉學(xué)院設(shè)立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)新教席，成為在全歐洲的學(xué)院和大學(xué)里設(shè)立類似教席的典范[1]310。

在新的國(guó)立學(xué)院開(kāi)始設(shè)立專業(yè)實(shí)驗(yàn)教席職位，法國(guó)18世紀(jì)初就開(kāi)設(shè)了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)課程，盡管此時(shí)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)課程一般在主要課程以外，或許仍由外行人通常在學(xué)生結(jié)束其物理學(xué)學(xué)年之后的假期講授，但這門課也無(wú)疑具有重要的示范效用，同時(shí)還總是對(duì)包括婦女在內(nèi)的公眾開(kāi)放。而且在還沒(méi)有幾個(gè)機(jī)構(gòu)任命專門的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授的情況下，巴黎納瓦拉學(xué)院和獨(dú)立的王家學(xué)院（今天的法蘭西學(xué)院）于1753年和1769年設(shè)立了兩個(gè)最重要的教授席位，教授實(shí)驗(yàn)物理學(xué)課程。一些大學(xué)還極為重視為教師和實(shí)驗(yàn)家提供可以進(jìn)行教學(xué)、研究工作的空間，建立了專用的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)陳列室，將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)作為保障教學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)基本措施。[1]57

社會(huì)對(duì)新科學(xué)的發(fā)展和追求，也對(duì)實(shí)驗(yàn)教育的深入實(shí)施起到積極的促進(jìn)作用。在法國(guó)的工科學(xué)校里，數(shù)學(xué)（包括微積分）第一次被列入教學(xué)計(jì)劃，成為后來(lái)教育廣泛遵循的一個(gè)范例。如英國(guó)劍橋大學(xué)主要以數(shù)學(xué)的方式為學(xué)生介紹新物理學(xué)課程。在航海技術(shù)、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)、工程學(xué)、植物學(xué)、人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、政府事務(wù)和保險(xiǎn)等實(shí)際事務(wù)中，表現(xiàn)出的對(duì)于數(shù)量化和理性方法的日益重視，更帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)課程的深度普及。[1]265

教材重構(gòu)：實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的重要標(biāo)志

1）化學(xué)教科書(shū)?；瘜W(xué)教科書(shū)的近代傳統(tǒng)是由安德烈亞斯·利巴菲烏斯（約1540—1616）的《煉金術(shù)》（Alchemia，F(xiàn)rankfurt，1597年）開(kāi)始的。煉金術(shù)，中世紀(jì)以來(lái)形成的一種具有濃厚迷信色彩的觀念，認(rèn)為它有各種不同的重要目的，包括把賤金屬轉(zhuǎn)變成為銀和金，生產(chǎn)出珠寶以及其他貴重物品，并且調(diào)制出治病的藥物，尤其是宣稱可以延長(zhǎng)生命的仙丹妙藥，17—18世紀(jì)盛興一時(shí)，很多科學(xué)家也想以此來(lái)?yè)Q取君主（王室）的某種庇護(hù)。[1]326

利巴菲烏斯是一名信奉路德教的校長(zhǎng)，他采納從事教學(xué)的人文主義者的方法，界定這門學(xué)科的主題，把許多化學(xué)制劑配方的古代文本形式系統(tǒng)組織在有關(guān)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)題下，對(duì)定義進(jìn)行劃分并依次闡述每個(gè)部分，諸如此類，用一系列二分法呈現(xiàn)整個(gè)學(xué)科，并以樹(shù)形分支圖的形式加以描述。利巴菲烏斯堅(jiān)持化學(xué)作為一門學(xué)科的獨(dú)立性，并把它置于各種實(shí)用技藝之上的主導(dǎo)地位?；瘜W(xué)的這種教學(xué)法上的闡述是一種抗?fàn)?，用以反?duì)利巴菲烏斯所認(rèn)為的瑞士煉金術(shù)士和醫(yī)生帕拉塞爾蘇斯16世紀(jì)后期追隨者的蒙昧主義和神秘主義。[1]326

堅(jiān)守系統(tǒng)的方法是18世紀(jì)的化學(xué)教科書(shū)所具有的主要特點(diǎn)，其他形式上的特點(diǎn)基本上也是源自利巴菲烏斯。盡管隨著時(shí)間的流逝，這些特點(diǎn)有某種程度的改變。這些教材通常會(huì)討論典型實(shí)驗(yàn)室的儀器，介紹預(yù)備過(guò)程的細(xì)節(jié)，如蒸餾、升華、過(guò)濾和溶解等具體的化學(xué)操作都被羅列出來(lái)并加以分類。如赫爾曼·布爾哈夫從1732年開(kāi)始講授《化學(xué)原理》，這一做法一直延續(xù)下來(lái)。18世紀(jì)一些教師為傳統(tǒng)的化學(xué)課本大綱也做了一些改變，即有關(guān)該學(xué)科歷史的介紹性的評(píng)論。萊頓的布爾哈夫、格拉斯哥和愛(ài)丁堡的威廉·卡倫（1710—1790）都采取了這種做法，將本學(xué)科信息的完整性與連續(xù)性統(tǒng)一起來(lái)。[1]326-327

弗蘭德的教科書(shū)《化學(xué)講義》（1709年）是其在牛津阿什莫爾博物館地下實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的講演的匯編。這本書(shū)重申了講義中的公理，而且進(jìn)一步用它們對(duì)各種化學(xué)反應(yīng)做出解釋。但弗蘭德在此書(shū)中未能解釋為什么有些物質(zhì)具有相似的化學(xué)特性，吸引力似乎與特性無(wú)關(guān)，而化學(xué)家們認(rèn)為這種特性是某些物質(zhì)所特有的。為此，在隨后的幾十年里，弗蘭德的書(shū)有時(shí)會(huì)被自然哲學(xué)家引用，卻很少被化學(xué)家引用。有些著作把化學(xué)物質(zhì)間的相互吸引或“親合力”與牛頓的力的概念聯(lián)系起來(lái)，但是正如人們所了解的一樣：化學(xué)親和力的排序在18世紀(jì)化學(xué)中有一個(gè)重要的功能，并且完全獨(dú)立于牛頓思想之外。[1]330

2）物理學(xué)教科書(shū)。物理學(xué)方面，荷蘭語(yǔ)的教材，通過(guò)把按傳統(tǒng)包括進(jìn)來(lái)的植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、解剖學(xué)和生理學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容刪去，在重新規(guī)定“物理學(xué)”范圍的過(guò)程中起了主要作用，推動(dòng)了教學(xué)發(fā)展。[1]310

從17世紀(jì)70年代起，實(shí)驗(yàn)演示就是萊頓大學(xué)物理學(xué)課程的一部分。在教學(xué)方式的創(chuàng)造中最有影響的是牛頓的忠誠(chéng)信徒威廉·雅各·范·格雷弗桑德。1715年，格雷弗桑德訪問(wèn)了倫敦，參加了關(guān)于“實(shí)驗(yàn)哲學(xué)”的各種講座。兩年后，從1717年開(kāi)始，他被指定擔(dān)任萊頓大學(xué)的教席，任數(shù)學(xué)和天文學(xué)教授，并建立自己的有實(shí)驗(yàn)演示的講座。他以“牛頓哲學(xué)導(dǎo)論：物理、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)證”（1720—1721年）為題，出版了有關(guān)著作并獲得巨大成功，接連出版了幾種拉丁文和英文的版本。他的學(xué)生彼得·范·米森布魯克在烏特勒支大學(xué)工作多年之后，轉(zhuǎn)到萊頓繼承了他的教席，也像他一樣寫了一本非常成功的教科書(shū)。這些教科書(shū)在1726—1769年間以各種語(yǔ)言出版了內(nèi)容不斷擴(kuò)充的許多版本。[1]310

雖然羅奧和部分大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授也都曾出版過(guò)有關(guān)課程內(nèi)容方面的著作，但還是格雷弗桑德于1720—1721年在萊頓用拉丁語(yǔ)出版的物理學(xué)教材真正確立了新課程的結(jié)構(gòu)。格雷弗桑德著作唯一的英文譯本由凱爾在牛津大學(xué)的繼承人讓·西奧菲勒斯·德薩居利耶（1683—1744）在該世紀(jì)中葉完成，一共印刷六版，后來(lái)被格雷弗桑德在萊頓的繼承人、萊頓瓶的發(fā)明者彼得·范·米森布魯克在死后（1762年）出版的著作《自然哲學(xué)·導(dǎo)論》所取代，此書(shū)在18世紀(jì)下半葉非常成功。[1]55

波利尼埃的著作代表了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)觀對(duì)法國(guó)教育的首次大滲透。波利尼埃在1709年曾出版自己的講義，其后相繼再版。再版的版本表明波利尼埃本人把實(shí)驗(yàn)當(dāng)作尋求知識(shí)的途徑的自信增強(qiáng)了：在初版中，他只把實(shí)驗(yàn)說(shuō)成是說(shuō)明理論原理的補(bǔ)充方法，但在第三版及以后的版本里就變成是到達(dá)真正的物理學(xué)的唯一可靠的方法了。波利尼埃曾宣稱，在他的書(shū)出版后，使用他講義的巴黎教師們開(kāi)始在其他地方得到仿效。

波利尼埃的地位后來(lái)被讓·安托萬(wàn)·諾萊（1700—1770）所替代，他的六卷本《實(shí)驗(yàn)物理學(xué)講義》進(jìn)一步明確了這個(gè)領(lǐng)域的更具體的新定義，在1743—1748年間出版并重印多次，在30多年里一直是法國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的權(quán)威角色，其所開(kāi)設(shè)的配有實(shí)驗(yàn)演示的公眾講座課程還成為巴黎社交生活的一個(gè)特別節(jié)目，并吸引了王家的眷顧。[1]309

格雷弗桑德和其他荷蘭物理學(xué)家使物理學(xué)成為現(xiàn)在所認(rèn)識(shí)的物理科學(xué)的范圍，從而重新定義了物理學(xué)。從1720年開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)通常包括對(duì)熱、光、電和磁的研究，而解剖學(xué)、醫(yī)學(xué)、博物學(xué)和化學(xué)則被排除在外。格雷弗桑德著作的法文書(shū)名是“物理學(xué)基礎(chǔ)”（1747年），米森布魯克寫了一本《論物理學(xué)》，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了示范實(shí)驗(yàn)。[3]52

在德國(guó)，實(shí)驗(yàn)及教學(xué)之所以興旺，原因之一是基于由克里斯琴·沃爾夫修訂和詮釋了的萊布尼茲的哲學(xué)基礎(chǔ)。沃爾夫的《獲得更精確的自然知識(shí)和藝術(shù)的普遍有用的研究》（1721—1723年）與格雷弗桑德的《物理學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》同年出版。與格雷弗桑德的著作一樣，沃爾夫的書(shū)描述了示范實(shí)驗(yàn)，并詳細(xì)說(shuō)明了如何進(jìn)行，如何制造和使用這些儀器設(shè)施。[3]52

法國(guó)科學(xué)家貝爾納雖從未出版過(guò)教科書(shū)，但他的講課以及發(fā)表的整整10卷《講義集》，專門討論了形成中的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。其最著名的著作《實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)研究導(dǎo)論》（1865年）總體概述了應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)際上這是一部由勤于實(shí)踐的科學(xué)家曾撰寫過(guò)的最系統(tǒng)地闡述科學(xué)哲學(xué)的著作。貝爾納要求科學(xué)實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行積極觀察，尤其是要仔細(xì)檢查某些具體特征，只有這樣，才能對(duì)疾病有清楚的了解。沒(méi)有生理學(xué)就沒(méi)有病理學(xué)，而沒(méi)有生理學(xué)和病理學(xué)，就沒(méi)有科學(xué)的治療法。他認(rèn)為這三者——生理學(xué)、病理學(xué)、藥理學(xué)——構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)的三大支柱，而且每一個(gè)都是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。

（未完待續(xù)）