科學(xué)思想及其科學(xué)教育功能

蔡鐵權(quán), 謝佳瑩

(1.浙江師范大學(xué) 物理與電子信息工程學(xué)院,浙江 金華 321004;2.浙江師范大學(xué) 教師教育學(xué)院，浙江 金華 321004)

0 引 言

鑒于科學(xué)觀念在科學(xué)教育中的重要價(jià)值，筆者在文獻(xiàn)[1]中探討了科學(xué)觀念的概念界定，梳理了不同歷史時(shí)期特定的科學(xué)觀念，闡述了科學(xué)觀念在科學(xué)教育中的價(jià)值表現(xiàn).對科學(xué)觀念的理解離不開對科學(xué)思想的研究，科學(xué)思想的發(fā)展與科學(xué)觀念的形成具有內(nèi)在的一致性，從本質(zhì)上看，科學(xué)思想史也是科學(xué)觀念史.今天，當(dāng)我們把科學(xué)觀念確立為中小學(xué)科學(xué)教育中的學(xué)科核心素養(yǎng)時(shí)，就必須對科學(xué)觀念形成的淵源作出追溯，這就自然地需要對科學(xué)思想發(fā)展歷史進(jìn)行回溯，也無可置疑地把科學(xué)思想作為當(dāng)前科學(xué)教育改革中不可或缺的核心要素.如果我們認(rèn)同“不熟悉科學(xué)思想的歷史，就無法洞悉科學(xué)的本質(zhì)”[2]這一說法，那么，科學(xué)思想自然就成為科學(xué)教育和科學(xué)教育改革的關(guān)鍵，成為公眾科學(xué)素養(yǎng)提高的突破口.從這樣的視角出發(fā)，我們對科學(xué)思想的內(nèi)涵和本質(zhì)、科學(xué)思想在西方的演進(jìn)及中國固有的科學(xué)思想傳統(tǒng)作出概覽，并在此基礎(chǔ)上，對科學(xué)思想與科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之間的關(guān)系，對科學(xué)思想的科學(xué)教育功能等作出論述，為我們面臨的科學(xué)教育改革提供借鑒.

1 科學(xué)思想的內(nèi)涵與本質(zhì)

對科學(xué)思想的內(nèi)涵界定，不同的學(xué)者有不同的認(rèn)識(shí)，我們基本認(rèn)同林德宏的觀點(diǎn)：科學(xué)思想是指自然科學(xué)的理論思想和自然科學(xué)中的哲學(xué)思想.自然科學(xué)中的理論思想，即自然科學(xué)的基本概念、基本觀點(diǎn)和基本理論；自然科學(xué)中的哲學(xué)思想，主要是關(guān)于科學(xué)和自然界的一般理論思想，包括科學(xué)觀、科學(xué)方法論、自然觀、科學(xué)研究及傳播與應(yīng)用的社會(huì)觀.科學(xué)思想是自然科學(xué)成果和哲學(xué)之間的聯(lián)系紐帶[3].筆者又融合了其他學(xué)者的見解和自己的認(rèn)識(shí)，可以這樣認(rèn)為:科學(xué)思想是自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)與人文學(xué)科的融合，內(nèi)涵豐富、深刻，功能復(fù)雜、多樣，只有理解了科學(xué)思想，才能真正地理解科學(xué)、理解科學(xué)教育.本文正是從這樣的認(rèn)識(shí)出發(fā)，縱向概括中西方科學(xué)思想的發(fā)展脈絡(luò)，揭示出其中與科學(xué)教育改革和發(fā)展具有內(nèi)在聯(lián)系的因素，闡釋其蘊(yùn)涵的科學(xué)教育功能.

科學(xué)成果是科學(xué)思想的載體，而科學(xué)思想是科學(xué)成果的靈魂，是科學(xué)成果核心深處的并主宰著科學(xué)成果的凝聚體.但科學(xué)思想不是空穴來風(fēng)或神來之筆，而是由科學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化而成的，是依據(jù)科學(xué)活動(dòng)而得到的，是在科學(xué)研究過程中形成、升華出來的.科學(xué)思想又是人類思想的核心，先進(jìn)思想的形成必須從科學(xué)思想開始，在公眾的科學(xué)素養(yǎng)提升和我國的科普及科學(xué)傳播中，科學(xué)思想都居于重要的地位.

從科學(xué)思想的定義來看，科學(xué)思想作為認(rèn)識(shí)自然科學(xué)的理論思想，就是人類認(rèn)識(shí)自然界的思想觀念和思維方法，包括在對事物進(jìn)行研究時(shí)必要的思維模式和方法，研究物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和變化規(guī)律時(shí)所使用的語言、符號(hào)和概念，以及如何觀察外在世界，運(yùn)用有限的概念、公設(shè)和規(guī)律，推理演繹成嚴(yán)密的理論體系，運(yùn)用實(shí)證的方法檢驗(yàn)理論的正確性與可信度，并上升為人類對自然界的統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)、觀點(diǎn)和信念.總之，科學(xué)思想是科學(xué)的核心，是科學(xué)教育的關(guān)鍵，是科學(xué)教育改革的要素之一.

2 西方科學(xué)思想的演進(jìn)

科學(xué)思想有一個(gè)漫長的歷史發(fā)展過程，只有深刻地理解了這一過程，才有可能理解今天的科學(xué)思想.

遠(yuǎn)在公元前6世紀(jì)的古希臘，哲學(xué)家們就開始對自然進(jìn)行思考，提出了他們對自然的獨(dú)特看法，這種看法就是自然哲學(xué)思想.這些自然哲學(xué)思想中，就有著深刻的科學(xué)思想內(nèi)涵.米利都學(xué)派試圖用自然因素來解釋自然現(xiàn)象；畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為“萬物皆數(shù)”，將自然本質(zhì)數(shù)學(xué)化，提出了數(shù)學(xué)天文學(xué)；愛利亞學(xué)派從實(shí)體的角度考察事物的形成和變化，由基本的元素或物質(zhì)微粒解釋宏觀經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)象；柏拉圖(Plato)主張真正的知識(shí)只能通過對抽象理念的哲學(xué)深思才能獲得，試圖通過數(shù)學(xué)研究來探求事物的本質(zhì)，他認(rèn)為：“只有概念性思維才是真知，所有其他認(rèn)知方式——感性直觀和表象都不能提供科學(xué)層面上的確信”[4].在柏拉圖這里，概念性思維被提升為關(guān)于世界的客觀洞見，思想的力量已經(jīng)初見端倪；亞里士多德(Aristotle)強(qiáng)調(diào)從事物的本質(zhì)探求事物的終極原因和目的，廣泛的、直接的、對科學(xué)本能的興趣使他立即采用了觀察的方法，并把經(jīng)驗(yàn)觀察和理念的辯證法最大限度地結(jié)合起來.對亞里士多德而言，一個(gè)理念最完美的定義一定展現(xiàn)了這個(gè)事物的原因以及這個(gè)事物自身的內(nèi)在確定性，他不僅是最具思辨色彩的思想家，亦是一位精確的和永不倦怠的觀察家，是世界上最博學(xué)的人之一[5].古希臘的哲學(xué)家們對自然的認(rèn)識(shí)蘊(yùn)涵了十分深刻的科學(xué)思想，到了文藝復(fù)興時(shí)期，通過這種對自然認(rèn)識(shí)的提倡和升華，孕育了近代科學(xué)革命.

中世紀(jì)基督教文化繼承了自然科學(xué)知識(shí)與古希臘哲學(xué)思想相結(jié)合的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)，亞里士多德的學(xué)說被視為基督教文化的理論權(quán)威和知識(shí)基礎(chǔ).同時(shí)，中世紀(jì)基督教文化包含了各種異端思想材料，經(jīng)院哲學(xué)內(nèi)部的論爭促進(jìn)了觀察、實(shí)驗(yàn)和歸納研究的深入，打破了人們對抽象觀念的信仰，使思想的自由在實(shí)證自然科學(xué)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展，促進(jìn)了近代科學(xué)思想的產(chǎn)生.吳國盛[6]認(rèn)為，近代科學(xué)是希臘文明和基督教文明相融合的產(chǎn)物，這種融合為文藝復(fù)興及近代科學(xué)的最終誕生奠定了制度基礎(chǔ)(大學(xué))和觀念基礎(chǔ)(經(jīng)院哲學(xué))，在這個(gè)意義上，吳國盛斷言“沒有基督教就沒有近代科學(xué)”.科學(xué)思想的淵源是悠長的，而沒有源就沒有流，源遠(yuǎn)才會(huì)流長.

1543年，哥白尼(Nikolaus Copernicus)發(fā)表了《天球運(yùn)行論》，書中研究出一系列詳細(xì)的行星模型，構(gòu)建出一個(gè)真實(shí)的相互關(guān)聯(lián)的體系，哥白尼的創(chuàng)造性觀點(diǎn)既是舊傳統(tǒng)的頂峰，又是新傳統(tǒng)的開端.正是從他這里開始，開普勒(Johannes Kepler)、伽利略(Galileo Galilei)和牛頓(Isaac Newton)等人才能前赴后繼，不斷地想象他們的新世界.由此開始，哥白尼的工作改變了鄰近學(xué)科，并逐漸地改變了哲學(xué)家和知識(shí)分子的世界.在這場革命中，哥白尼占據(jù)著不可動(dòng)搖的中心地位[7].

16—18世紀(jì)，科學(xué)思想是以牛頓力學(xué)機(jī)械論的形成和流行為代表的.1687年，牛頓的劃時(shí)代巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版，牛頓所取得的成就對于他的大部分同時(shí)代人甚至他的直接繼承者來說，是極其具有挑戰(zhàn)性的[8].由于牛頓力學(xué)的空前成功，力學(xué)成了帶頭學(xué)科、基礎(chǔ)學(xué)科、主導(dǎo)學(xué)科，力學(xué)的理論與思想普遍化了.隨著古代自然生存轉(zhuǎn)向近代技術(shù)生存、農(nóng)業(yè)文明轉(zhuǎn)向工業(yè)文明，古代的有機(jī)論轉(zhuǎn)向了近代力學(xué)機(jī)械論，人類由崇拜胚種轉(zhuǎn)向了崇拜機(jī)器.

19世紀(jì)科學(xué)成果層出不窮、影響深遠(yuǎn).物理學(xué)中的能量理論、熱力學(xué)三定律和電磁學(xué)理論，化學(xué)中的原子論、元素周期律和有機(jī)化學(xué)的發(fā)展理論，生物學(xué)中的進(jìn)化論、細(xì)胞學(xué)說和遺傳學(xué)理論，等等.這一時(shí)期的科學(xué)思想可以借用愛因斯坦(Albert Einstein)的話來概述：“上一世紀(jì)(指19世紀(jì))所有的物理學(xué)家，都把古典力學(xué)看作是全部物理學(xué)的甚至是全部自然科學(xué)的牢固的和最終的基礎(chǔ)”[9].當(dāng)時(shí)，整個(gè)物理學(xué)界都堅(jiān)信物理學(xué)的基礎(chǔ)是建立在力學(xué)之上不可動(dòng)搖的，包括麥克斯韋(James Clerk Maxwell)的電磁學(xué)理論也是建立在力學(xué)的基礎(chǔ)之上的，形成了盛行一時(shí)的力學(xué)世界觀.

20世紀(jì)是科學(xué)革命的世紀(jì)，是科學(xué)思想發(fā)生根本轉(zhuǎn)型的世紀(jì).20世紀(jì)之初，出現(xiàn)了物理學(xué)的兩大革命——相對論與量子論.20世紀(jì)40年代以后，科學(xué)新思想接踵而至：計(jì)算機(jī)問世，宇宙大爆炸理論出現(xiàn)，復(fù)雜系統(tǒng)論建立，信息科學(xué)突飛猛進(jìn)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出，地質(zhì)板塊構(gòu)造學(xué)說問世，耗散結(jié)構(gòu)理論、超循環(huán)理論、混沌學(xué)、協(xié)同學(xué)理論、突變理論先后誕生，非線性科學(xué)理論形成，弦理論、宇宙膨脹、遺傳信息、系統(tǒng)自組織理論及黑洞輻射、高維空間、虛粒子、虛時(shí)間等猜想紛紛亮相[10].20世紀(jì)的科學(xué)思想以追求統(tǒng)一性和探索復(fù)雜性為主流，風(fēng)起云涌，激蕩澎湃.

時(shí)至21世紀(jì)，隨著希格斯子的發(fā)現(xiàn)、引力波被探測、中微子質(zhì)量的確證、黑洞照片的問世、暗物質(zhì)和暗能量研究的不斷發(fā)展，等等，21世紀(jì)的科學(xué)成果將更加激動(dòng)人心，21世紀(jì)的科學(xué)思想將會(huì)出現(xiàn)更大的發(fā)展和突破.

3 中國科學(xué)思想的傳統(tǒng)

著名科學(xué)史家席澤宗[11]早就呼吁要重視對中國科學(xué)思想史的研究，并認(rèn)為這對實(shí)現(xiàn)我國科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化具有十分重要的意義，對科學(xué)家來說，學(xué)習(xí)科學(xué)思想史是提高理論思維能力的一個(gè)重要途徑.當(dāng)然，科學(xué)教育、提高公眾科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)普及和傳播都缺少不了科學(xué)思想的內(nèi)容.

中國古代究竟有沒有近現(xiàn)代意義上的科學(xué)，有沒有科學(xué)思想，本文不擬具體論證，但從這樣的觀點(diǎn)來認(rèn)識(shí)，是不失公允的：即中國古代有些傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想當(dāng)時(shí)并未影響或?qū)е驴茖W(xué)發(fā)展，但在后來以至現(xiàn)代，對科學(xué)研究有啟發(fā)和引導(dǎo)作用、對整個(gè)科學(xué)發(fā)展體現(xiàn)出思想價(jià)值的，就應(yīng)作為是科學(xué)思想[12].

撰寫了皇皇巨著《中國科學(xué)技術(shù)史》的英國學(xué)者李約瑟(Joseph Terence Montgomery Needham)在其科學(xué)思想史卷第二卷中這樣寫道：“……也許，最現(xiàn)代化的‘歐洲的’自然科學(xué)理論基礎(chǔ)應(yīng)該歸功于莊周、周敦頤和朱熹等人的，要比前人至今所認(rèn)識(shí)到的更多”[13].由中國科學(xué)院院士席澤宗[14]主編的《中國科學(xué)技術(shù)史·科學(xué)思想卷》，用洋洋灑灑84萬字，系統(tǒng)地論述了從我國遠(yuǎn)古到東周初年、春秋戰(zhàn)國、秦漢、魏晉南北朝、隋唐、宋元、明清之際的科學(xué)思想，是當(dāng)代我國有關(guān)科學(xué)思想史的集大成之作，也是權(quán)威之作.

中國科學(xué)思想具體有哪些傳統(tǒng)？概括地說，大致有下列內(nèi)容：1)道.道的本意為道路，引申有規(guī)則、法則、規(guī)律、方法等含義，也表示言論.道家學(xué)說建立使“道”字成為表示宇宙萬物本原和規(guī)律的哲學(xué)范疇，而儒家則重在討論道的社會(huì)規(guī)范內(nèi)涵.2)氣.氣是構(gòu)成天地萬物的基本質(zhì)料，以精微無形、絕對連續(xù)的狀態(tài)存在，它運(yùn)動(dòng)不息，不生不滅，是自然萬物相互作用的中介.古人以氣為基礎(chǔ)，形成了一副物質(zhì)的、運(yùn)動(dòng)的、連續(xù)的、混沌一體的宇宙圖像.這是中國古人長期持有的基本自然觀.3)陰陽.古人認(rèn)為，陰陽代表了包括人類在內(nèi)的宇宙萬物所具有的兩種基本屬性或本質(zhì)，陰陽的相互作用與消長變化決定萬物的運(yùn)動(dòng)變化.但陰陽論對事物的描述往往是籠統(tǒng)的、模糊的，有一定的思辨性.4)五行.通過對木、火、土、金、水這5種物質(zhì)之間相生相克的邏輯關(guān)系的描述，五行反映了有機(jī)聯(lián)系性、周期演化性、多元制約性、整體系統(tǒng)性的基本思想內(nèi)涵，并被廣泛運(yùn)用而滲透于古人認(rèn)識(shí)活動(dòng)的各個(gè)方面.5)天人關(guān)系.天人合一與天人相分是互補(bǔ)的兩個(gè)方面.近代以來，發(fā)生了多次“天人關(guān)系”的學(xué)術(shù)爭論，發(fā)表了不少觀點(diǎn)相左的論文和專著.但在中國文明發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的歷史上，這兩種思想都發(fā)揮了重要的作用.6)宇宙演化思想.古代的宇宙演化理論有道演化說、太一演化說、太極演化說、元?dú)鉁u旋運(yùn)動(dòng)演化說、宇宙膨脹及周期演化說，等等.這些理論中不乏比較有價(jià)值的，但大多具有思辨性，并帶有宗教神學(xué)色彩.7)循環(huán)演化觀念和物質(zhì)不滅思想.循環(huán)演化觀念是古代一種重要的自然觀或宇宙觀，近似地揭示了一部分事物運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，在科學(xué)史上有較大意義，反映了古人對物質(zhì)不滅這一科學(xué)原理所達(dá)到的認(rèn)識(shí)水平.8)自然化生觀念和有機(jī)論宇宙觀.古人認(rèn)為，不同的生物之間，以及不同的金屬或礦物之間，都可以由一物轉(zhuǎn)化為另一物，且彼此具有關(guān)聯(lián)性，這是一種有機(jī)的自然觀.中國古人在認(rèn)識(shí)世界的過程中，要求把握事物的整體，側(cè)重研究事物的行為、功能和結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)人的思想和行為與自然相統(tǒng)一.中國古代的自然感應(yīng)觀念、自然規(guī)律觀念也可以納入這種思想中.9)動(dòng)植物資源保護(hù)思想.在先秦時(shí)期，國家設(shè)有專門的組織及律令保護(hù)動(dòng)植物資源，保證自然資源的可持續(xù)利用，而且形成了一種良好的社會(huì)文化氛圍.道家的生態(tài)倫理思想和超越意識(shí)也體現(xiàn)出類似的觀念.10)技術(shù)觀.道家主張?zhí)斓雷匀?，所以反對技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用.儒家重視工匠的技術(shù)活動(dòng)，提倡發(fā)展技術(shù)來滿足國家的需要.但是，儒家對工匠技術(shù)的價(jià)值認(rèn)定在于功利實(shí)用，因而反對“雕琢文采”和“奇技淫巧”之作.墨家主張各種技術(shù)發(fā)明，以利民實(shí)用為上，技術(shù)活動(dòng)以節(jié)儉實(shí)用為目的，技術(shù)行為必須遵從規(guī)范.11)先秦時(shí)期的邏輯思想.名家、墨家和儒家都有初步的邏輯思想，但以名辯為中心，且未形成一門獨(dú)立的學(xué)科.12)宋明理學(xué)的格物致知.早期，格物致知是士人實(shí)現(xiàn)修、齊、治、平政治抱負(fù)的先決條件，到了宋代，被賦予了一定的認(rèn)識(shí)論意義，具備“探賾索隱,窮幾洞冥”的精神.在明清西學(xué)東漸中，格物致知的觀念在西方科學(xué)技術(shù)的傳入及其在中國興起的過程中發(fā)揮了積極的作用.13)明清經(jīng)世實(shí)學(xué).經(jīng)世實(shí)學(xué)思潮提倡批判精神、求實(shí)學(xué)風(fēng)、經(jīng)世思想和啟蒙意識(shí)，是對古代實(shí)用性傳統(tǒng)的延續(xù)，對于推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展具有積極的作用[15-24].

對中國科學(xué)思想傳統(tǒng)如何評價(jià)？我們可以參考一些意見然后作出判斷.李約瑟[25]認(rèn)為“從公元前1世紀(jì)到公元15世紀(jì)，在把人類的自然知識(shí)應(yīng)用于人的實(shí)際需要方面，中國文明要比西方文明有效得多”.農(nóng)、醫(yī)、天、算代表了中國古代的科學(xué)技術(shù)成就的主要內(nèi)容，因此，吳文俊[26]說過，“中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在它的獨(dú)創(chuàng)性、社會(huì)性以及特有的東方色彩，聯(lián)系實(shí)際、注重計(jì)算是我國古代數(shù)學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)”.董光璧[27]的研究結(jié)論是：發(fā)生在20世紀(jì)下半葉的當(dāng)代科學(xué)思想的三大轉(zhuǎn)向，即從物質(zhì)論到信息論，從構(gòu)成論到生成論和從公理論到模型論，恰好與中國科學(xué)傳統(tǒng)的三特征契合，這或許昭示著中國科學(xué)思想傳統(tǒng)的未來意義.而愛因斯坦[28]認(rèn)為西方科學(xué)的發(fā)展是建立在希臘哲學(xué)家發(fā)明的形式邏輯體系和文藝復(fù)興時(shí)期形成的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)之上的.馬來平[29]認(rèn)為，中國歷代知識(shí)界“經(jīng)世致用”觀念和強(qiáng)烈的“參與意識(shí)”，導(dǎo)致中國缺少純粹、強(qiáng)烈的以“求真”為目的的科學(xué)研究.科學(xué)并不排斥致用性，以致用為目的也可以激勵(lì)人參與科學(xué)活動(dòng)的熱情，但是，只以致用作為科學(xué)目的，難以使人始終保持相對獨(dú)立的、冷靜的、理智的科學(xué)理性精神，反而會(huì)受到由致用性產(chǎn)生的多方面的束縛與局限，影響科學(xué)家研究的自主性，尤其在基礎(chǔ)科學(xué)的研究中放棄對重大理論研究的關(guān)注，而失去重大理論創(chuàng)新的機(jī)會(huì).當(dāng)然，重要的是能夠汲取我國傳統(tǒng)科學(xué)思想中的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又吸收西方科學(xué)思想的精華作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的借鑒，盡快提高我國科學(xué)技術(shù)的水平，實(shí)現(xiàn)偉大復(fù)興的中國夢.

4 科學(xué)思想與科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

從科學(xué)思想豐富的內(nèi)涵和中西方的傳統(tǒng)來看，多方面與科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)相關(guān)，或者說，科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)可以從科學(xué)思想的寶庫中汲取各種養(yǎng)料和啟示.

4.1 促進(jìn)科學(xué)觀念的形成

著名的科學(xué)思想史家亞歷山大·柯瓦雷(Alexandre Koyré)在他的研究中揭示了伽利略(Galileo Galilei)與新柏拉圖主義的關(guān)系.通過對大量歷史文獻(xiàn)的解釋，他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致伽利略新物理學(xué)與新天文學(xué)誕生的，不是新事實(shí)的發(fā)現(xiàn)，而是新觀念的發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)甚至只是為了論證這種新理論.“是思想，純粹未有摻雜的思想而不是經(jīng)驗(yàn)或感知覺為伽利略·伽利萊的‘新科學(xué)’提供基礎(chǔ)”.在討論從一直運(yùn)動(dòng)著的船桅頂下落的球這個(gè)著名例子時(shí)，當(dāng)憑經(jīng)驗(yàn)的亞里士多德學(xué)派對手問他：“你做過實(shí)驗(yàn)嗎？”伽利略自豪地宣告：“不，我不需要做實(shí)驗(yàn)，即使沒有任何經(jīng)驗(yàn)我也能斷定它是如此，因?yàn)樗荒懿蝗绱恕盵30].顯然，作為近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的奠基人，伽利略的“新科學(xué)”并不是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，也不是發(fā)現(xiàn)了新事實(shí)，而是思想，是科學(xué)思想的變革，是新觀念的發(fā)現(xiàn)，這對我們理解科學(xué)本質(zhì)是一個(gè)十分精彩的歷史事實(shí)，對于科學(xué)教育中核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容——科學(xué)觀念的理解，也是非常有力的例證.

科學(xué)思想必然要研究自然科學(xué)發(fā)展的各個(gè)階段上人們對自然界的認(rèn)識(shí)和看法，即自然觀念；對自然科學(xué)本身的認(rèn)識(shí)和看法，即科學(xué)觀念.科學(xué)教育要實(shí)施科學(xué)觀念的培養(yǎng)，若舍棄科學(xué)思想這一途徑，就失去了洞察科學(xué)觀念的視角，無法了解科學(xué)觀念產(chǎn)生的背景、條件，無法理解科學(xué)觀念的發(fā)展，不知道科學(xué)觀念對科學(xué)與社會(huì)進(jìn)步的影響，不懂得知識(shí)的本質(zhì)問題以及如何認(rèn)識(shí)科學(xué)及認(rèn)識(shí)中的主客觀關(guān)系，不明白科學(xué)方法決定著科學(xué)理論的結(jié)構(gòu)特征、科學(xué)理論成就的大小，不能領(lǐng)會(huì)科學(xué)理論可靠性和合理性的依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn).從這樣眾多方面來看，科學(xué)思想是科學(xué)觀念養(yǎng)成的必經(jīng)之路.

科學(xué)思想的發(fā)展是隨著科學(xué)概念的形成和發(fā)展而展開的，新概念的形成和演進(jìn)是科學(xué)理論成長的核心，科學(xué)革命的產(chǎn)生本質(zhì)是一場概念革命.典型的如量子理論，起源于黑體輻射問題，但在光電效應(yīng)解釋中，把光看成光量子是公然反對已建立的波動(dòng)理論，這需要革命性的概念變革，當(dāng)然也是一場科學(xué)思想和科學(xué)觀念的革命性變革.其后，海森堡(Werner Karl Heisenberg)的測不準(zhǔn)原理和玻爾(Niels Henrik David Bohr)的互補(bǔ)原理、德布羅意(Louis Victor·Duc de Broglie)的物質(zhì)波，等等,把這些量子概念簡單地追溯到經(jīng)典物理學(xué)，肯定是錯(cuò)誤的做法，薩卡德(Paul Thagard)[31]在他的重要著作《概念革命》一書中詳盡地闡釋了這一主題.而這對我們在科學(xué)觀念的養(yǎng)成中理解概念轉(zhuǎn)變的重要性是十分必要的.

4.2 促成科學(xué)思維的培養(yǎng)

安德森(Philip Anderson)感慨地說：我也感知到一些科學(xué)發(fā)現(xiàn)，如分形、混沌、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之類的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，正為我們孕育著一場思維方式革命的種子.他指出“從常識(shí)得來的關(guān)于空間、時(shí)間和物質(zhì)的性質(zhì)不是其背后理論結(jié)構(gòu)的‘真正’性質(zhì).當(dāng)我們逐漸理解它們的時(shí)候，我們認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn).這讓物理學(xué)同常識(shí)日益疏遠(yuǎn)，一種對科學(xué)家和公眾都可能產(chǎn)生災(zāi)難性后果的疏遠(yuǎn).近代物理學(xué)離世俗男女已經(jīng)非常遙遠(yuǎn)了”[32].這正是在告示我們，科學(xué)發(fā)展的結(jié)果不僅導(dǎo)致科學(xué)思想的革命，也預(yù)示著一場思維方式的革命，科學(xué)教育中的科學(xué)思維培養(yǎng)是迫在眉睫的課題.

偉大科學(xué)家的杰出貢獻(xiàn)，首先產(chǎn)生于他們獨(dú)特的科學(xué)思想.愛因斯坦是閃耀在20世紀(jì)科學(xué)天空的巨星，他驚世駭俗的科學(xué)成就和他的統(tǒng)一性思想不可分割，這種思想不僅廣泛運(yùn)用于他早期的科學(xué)探索，幫助他取得了非凡的成就，而且也引領(lǐng)和統(tǒng)攝了他的其他一系列科學(xué)思想，如邏輯簡單性、相對性、對稱性與幾何化等，都是統(tǒng)一性思想的具體原則在不同方向上的具體表述[33].

當(dāng)代物理學(xué)大師楊振寧1954年從局域?qū)ΨQ性出發(fā)創(chuàng)立了非阿貝爾規(guī)范場理論，1956年提出弱相互作用下宇稱不守恒及其他重大科學(xué)成果.他的科學(xué)思想主要是：首先找到一定的對稱性，以此為出發(fā)點(diǎn)，通過諾特定理推出物理規(guī)律，接著在已知對稱性和物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步達(dá)到更大、更深層次上的對稱性認(rèn)識(shí).依次類推，循環(huán)往復(fù)，形成不斷深化的、對自然本質(zhì)的認(rèn)識(shí)過程[34].

4.3 提供科學(xué)探究的范例

具有杰出成就的科學(xué)家，其科學(xué)思想無不具有獨(dú)創(chuàng)性、批判性，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，敢于否定、質(zhì)疑前人的已有結(jié)論和成果，勇于提出自己別具一格的思想觀點(diǎn).從伽利略到牛頓，從麥克斯韋到霍金(Stephen Hawking)，無不如此，這為我們培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維提供了大量精妙絕倫的案例.科學(xué)家取得他們特殊科學(xué)貢獻(xiàn)時(shí)的科學(xué)思想及探索歷程，為科學(xué)教育中的科學(xué)探究提供了光輝的典范，樹立了指路的明燈，是最理想的榜樣和值得仿效的楷模.

4.4 樹立科學(xué)態(tài)度的榜樣

1955年發(fā)表的3個(gè)著名科學(xué)家宣言，即《哥廷根宣言》《羅素-愛因斯坦宣言》與《邁瑙宣言》，特別是《羅素-愛因斯坦宣言》的發(fā)表，促成了一個(gè)國際性會(huì)議——帕格沃什科學(xué)與世界事務(wù)會(huì)議，并引發(fā)了一場著名的科學(xué)家國際和平運(yùn)動(dòng)——帕格沃什運(yùn)動(dòng).《羅素-愛因斯坦宣言》向全人類發(fā)出的“記住你們的人性，忘掉其他”的呼吁，是人類永恒的格言，而且表明了“科學(xué)家們能夠?yàn)榻鉀Q因科學(xué)發(fā)展引起的復(fù)雜問題作出重大貢獻(xiàn)”.帕格沃什運(yùn)動(dòng)始終強(qiáng)調(diào)科學(xué)家的倫理和道德責(zé)任，保證科學(xué)技術(shù)用于人類的利益[35].這并不是說帕格沃什運(yùn)動(dòng)就能解決重大的國際爭端和沖突，而是它充分凸顯了科學(xué)家的科學(xué)精神和理性思維，體現(xiàn)了強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感和對國際義務(wù)的擔(dān)當(dāng)，反映了科學(xué)家對全人類命運(yùn)的關(guān)心、對科學(xué)技術(shù)作用的正確態(tài)度，全面地展現(xiàn)出科學(xué)家崇高的思想境界.這對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任素養(yǎng)是極好的教材，是極其生動(dòng)有力的素材，其本身也是科學(xué)思想中極其輝煌的內(nèi)容.

5 科學(xué)思想的科學(xué)教育功能

“學(xué)科教育，只傳授知識(shí)、技能，不講思想，其結(jié)果是學(xué)生抓不住問題的本質(zhì)，這對培養(yǎng)創(chuàng)造性思維非常不利”[36].這是史寧中教授說的數(shù)學(xué)教育.實(shí)際上任何一門學(xué)科教育都是如此.科學(xué)思想具有多方面的科學(xué)教育功能，隨著科學(xué)教育改革的推進(jìn)和在科學(xué)教育過程中的不斷發(fā)掘，這種教育功能將逐漸豐富和全面.

5.1 科學(xué)思想有利于培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀

科學(xué)思想有利于學(xué)生從科學(xué)的角度認(rèn)識(shí)世界，了解自然，理解人生.在科學(xué)教育的長期培養(yǎng)下，學(xué)生注重事實(shí)觀察，反對純粹主觀臆造；主張理論與客觀事實(shí)一致，反對脫離事實(shí)的理論建構(gòu)和違背理論的純粹經(jīng)驗(yàn)觀察；提倡追求真理，反對一切形式的謬誤和弄虛作假；追求科學(xué)的真善美，反對各種各樣的假惡丑；擁護(hù)先進(jìn)、進(jìn)步和發(fā)展，反對落后、倒退和衰?。毁澇煽茖W(xué)，抵制迷信.科學(xué)思想使人明智、理性、睿智，使人的思想得到升華，心靈得到凈化，素養(yǎng)得到提升.

科學(xué)思想有利于彌合科學(xué)文化與人文文化、東方文化與西方文化之間的分裂.早在20世紀(jì)50年代，斯諾(Charles Percy Snow)就提出了兩種文化的問題，到20世紀(jì)90年代，西方出現(xiàn)科學(xué)之戰(zhàn)(science war)，我國在20世紀(jì)之初也出現(xiàn)過科玄論戰(zhàn)，20世紀(jì)90年代，科學(xué)主義與人文主義之爭爆發(fā).科學(xué)思想是科學(xué)和哲學(xué)之間的橋梁，是連接科學(xué)文化與人文文化之間的紐帶.這是一個(gè)宏大的議題，將另行撰文詳細(xì)闡述.

自我國近代以來，東西之爭、古今之議從未間斷，科學(xué)無國界，不同的民族和各種文化都為科學(xué)的發(fā)展作出過貢獻(xiàn)，近現(xiàn)代我國不斷學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，同時(shí)也為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷奉獻(xiàn)出我們的成果[37].

科學(xué)思想有利于提高我們的民族自尊與文化自信.在本文的第3部分,筆者梳理了中國科學(xué)思想的傳統(tǒng)，相對于西方的科學(xué)思想，我國的科學(xué)思想傳統(tǒng)具有自己的特色，從對當(dāng)代科學(xué)的貢獻(xiàn)與啟示來看，一點(diǎn)也不遜色于西方文化中的科學(xué)思想，而且還具有獨(dú)特和先見之處.正如諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、耗散結(jié)構(gòu)理論的創(chuàng)立者普里高津(Ilya Prigogine)[38]指出的：“中國文明對人類、社會(huì)與自然之間的關(guān)系有著深刻的理解.……中國的思想對于那些想擴(kuò)大西方科學(xué)的范圍和意義的哲學(xué)家和科學(xué)家來說，始終是個(gè)啟迪智慧的源泉”.這正可以激勵(lì)年青一代奮發(fā)圖強(qiáng)，盡快發(fā)展我國的科學(xué)技術(shù)，使我國真正成為社會(huì)主義強(qiáng)國.

5.2 科學(xué)思想有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

科學(xué)思想中有成就的科學(xué)家、一流科學(xué)大師創(chuàng)造的杰出案例不勝枚舉.可以直接學(xué)習(xí)他們的經(jīng)驗(yàn)或吸取教訓(xùn)，吸納他們走向成功的科學(xué)認(rèn)識(shí)論和方法論，掌握他們?nèi)〉脗ゴ罂茖W(xué)成就的有效方法，追蹤他們高超的思維模式、奇思妙想，效仿他們的高尚情操、獻(xiàn)身科學(xué)的崇高人格，從中理解科學(xué)本質(zhì)，把握科學(xué)發(fā)展的規(guī)律和趨向，開闊眼界，活躍思維，樹立雄心，不斷創(chuàng)新.

思想比知識(shí)更重要.楊振寧[39]曾說過，1982年在意大利埃利啟會(huì)議上，狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)與楊振寧談到愛因斯坦對物理學(xué)最重要的貢獻(xiàn)時(shí)，狄拉克認(rèn)為是愛因斯坦引入的時(shí)空對稱思想.盡管廣義相對論的提出是異常深刻和富有獨(dú)創(chuàng)性的，但時(shí)間和空間的對稱對以后物理學(xué)的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生更大的影響.在狄拉克看來，愛因斯坦的物理思想對物理學(xué)的貢獻(xiàn)無疑比物理知識(shí)更重要.學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)會(huì)一些物理學(xué)的概念、規(guī)律、原理和理論是需要的、必要的，但要揭示和領(lǐng)會(huì)其中蘊(yùn)含的物理思想，才能獲得對物理世界的根本認(rèn)識(shí)，這是物理教育的本質(zhì)所在.教學(xué)元素周期律，不是讓學(xué)生去記憶背誦，而是要抓住原子量這個(gè)關(guān)鍵概念，通過探討原子量與元素性質(zhì)之間的相互關(guān)系，幫助學(xué)生達(dá)到對化學(xué)元素的本質(zhì)性的認(rèn)識(shí)，理解門捷列夫(Дмтрий Ивнович Менделéев)得出元素周期律的科學(xué)思想，才是真正把握元素周期律的真諦[40].

5.3 科學(xué)思想的演化規(guī)律與個(gè)體成長的發(fā)展過程具有邏輯一致性

目前義務(wù)教育階段科學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容大體上相當(dāng)于古代科學(xué)的內(nèi)容.學(xué)生的認(rèn)知水平和思維特征也接近于古代人們對自然的看法和他們的科學(xué)觀念.這種類似，為我們確定基礎(chǔ)科學(xué)的教育目標(biāo)、課程內(nèi)容和教學(xué)方法提供了相當(dāng)好的坐標(biāo).這個(gè)階段的學(xué)生總是會(huì)以自己的經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)為依據(jù)去理解書本中的知識(shí)、認(rèn)識(shí)書本以外的世界，而科學(xué)的概念和原理卻與經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)相距甚遠(yuǎn).在科學(xué)教育中，過多或過分強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)情景的創(chuàng)設(shè)及列舉日常生活的例子來比附，甚至認(rèn)為這樣的教學(xué)可以幫助學(xué)生理解深?yuàn)W的概念，將抽象理論形象化，這其實(shí)是極大的誤會(huì)，是對學(xué)生的誤導(dǎo).

高中階段科學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容則相當(dāng)于近代科學(xué)的前期內(nèi)容，重視觀察和實(shí)驗(yàn)，挑戰(zhàn)權(quán)威和宗教信仰，提倡懷疑和創(chuàng)新精神，注重理性思維的培養(yǎng)，逐漸向整體綜合轉(zhuǎn)化.高中階段，學(xué)生已初步具備獨(dú)立思考能力，而且思想活躍，富有朝氣和勇氣，亟需在科學(xué)教育中加以主動(dòng)思想方法的引導(dǎo)與點(diǎn)撥.但是，這種引導(dǎo)和點(diǎn)撥必須遵從科學(xué)思想演化的規(guī)律，符合學(xué)生的認(rèn)知能力和已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，任何一種超越規(guī)律的行為和急于求成的功利做法只會(huì)適得其反.

6 結(jié) 語

科學(xué)是一個(gè)歷史發(fā)展的過程，科學(xué)思想也是一個(gè)歷史發(fā)展的過程，并在發(fā)展的過程中不斷前進(jìn)，不斷地糾正不足，不斷地走向真理.科學(xué)思想研究成果如何運(yùn)用于科學(xué)教育，或者說科學(xué)教育如何更好地利用科學(xué)思想及其研究成果，需要科學(xué)教育工作者去努力.本文的寫作一方面是筆者對科學(xué)思想長期的關(guān)注和興趣所在；另一方面也是長期對科學(xué)教育進(jìn)行研究和在科學(xué)教育實(shí)踐中不斷思考所致.誠然，西方科學(xué)思想有悠久的傳統(tǒng)，有豐富的內(nèi)容，由此導(dǎo)致西方科學(xué)技術(shù)的近現(xiàn)代發(fā)展；中國悠久的科學(xué)思想傳統(tǒng)也有其獨(dú)特之處，這一傳統(tǒng)為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了有益借鑒.科學(xué)思想與科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)具有內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，二者在本質(zhì)上是一致的，所以，科學(xué)思想具有多方面的科學(xué)教育功能，為科學(xué)教育改革和發(fā)展提供啟示.同時(shí)，這也對科學(xué)教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了要求，值得在科學(xué)教師的職前培養(yǎng)和職后培訓(xùn)中加以重視.

要破解中國基礎(chǔ)科學(xué)課程改革的核心難題，有多方面的因素，科學(xué)思想不是唯一的途徑，但確是不可缺省的要素之一.