历史（心得）之教学研究通过科学史进行德育的探索

历史（心得）之教学研究通过科学史进行德育的探索

历史论文之教学研究通过科学史进行德育的探索 ‎ ‎    在科学教育中进行科学史教育时〔1〕，德育是其重要组成部分。通过科学史进行德育既是将理工科教学与 德育有机结合的最佳点，也是理工科专业教师进行德育的最有效途径。下面，结合教学实践，谈谈我们的认识 与作法，冀图取得抛砖引玉的作用。 ‎ ‎    1 在科学教育中要重视人的作用 ‎ ‎    自然科学发展的一个基本特点是科学知识的积累和历史继承性。由于自然现象纷繁复杂，只有在继承前人 业已获得的知识基础上前进，人们对自然规律的认识才能从比较肤浅和零散发展到比较深刻和系统，从比较片 面发展到比较全面。因此，科学决不是哪一个时代的产物，而是人类社会整个历史时期内不断积累起来的知识 和智慧的结晶。正是在这个意义上，经典力学的创始人牛顿评价自己：“我之所以比别人看得远些，只是因为 站在巨人的肩膀上。”〔2〕也正因为科学具有积累的特征，在一个相当长的时间内，在科学教育中忽视人的作 用、忽视科学史是一个普遍现象。但是，如同不可否认杰出人物在历史中的突出作用。在科学发展史中，科学 家的作用同样是很重要的，而科学家在追求真理时所表现的奉献精神、在科学研究中的甘辛劳动与科学精神， 科学家的成功与失误、科学家的成长与发展道路、科学家的品德力量……所有这些给人的启迪与教育，甚至超 ‎ 过了科学内容本身。正因为如此，许多著名科学家都十分重视科学发展中人的作用，爱因斯坦说：“联系科学 的发展来追踪理论的形成具有特殊的魅力。”〔3〕诺贝尔奖获得者、反粒子的主要发现者之一塞格雷则说：“ 不过，我相信：物理学同样有一个丰富的组成部分，是关于人的。”〔4〕因此，在科学教育中，在以科学内容 、科学方法为主的前提下，联系科学史进行德育绝不是强加的“政治任务”，而是科学教育中不可割舍的重要 组成。 ‎ ‎    2 科学道德教育是核心内容 ‎ ‎    通过科学史进行德育，可以涉及许多方面：辩证唯物主义的世界观、科学道德、科学精神、科学作风等， 其中科学道德是核心。爱因斯坦在评价居里夫人的功绩时说得好：‘我们不要仅仅满足于回忆她的工作成果对 人类已经作出的贡献。第一流人物对于时代和历史进程的意义，在其道德品质方面，也许比单纯的才智成就方 面更大。”〔5〕多年的教师生涯使我们懂得：“善教者，使人继其志。”因此，在科学道德教育中，我们突出 了如下几个方面： ‎ ‎    (1)造福人类的献身精神 ‎ ‎    纵观整个科学史，我们看到：优秀科学家，总是把献身科学、造福人类做为自己的崇高目的。诺贝尔曾毫 迈地说：“我是世界的公民，应为人类而生。”美国发明家爱迪生则说：“我的人生哲学是工作，我要揭开大 自然的奥秘，并以此为人类造福。我们在世的短暂的一生中，我不知道还有什么比这种服务更好的了。”〔6〕 ‎ 他俩的话是众多优秀科学家为造福人类、献身科学誓言的代表。 ‎ ‎    正是这种造福人类的崇高目的，激起了科学家不怕牺牲自身一切的献身精神。在自然科学的各个领域，留 下了许多感人肺腑的故事。居里夫人、诺贝尔为科学献身的光辉事迹是大家熟知的。美国动物学家卡尔·施密 特(K.Schmidt,1890—1957)为科学献身的感人事迹却罕为人知：他在实验室观察一条美洲毒蛇时，不幸被蛇咬 伤，由于种种原因，他无法逃脱死神的袭击，在生命最后弥留之际，他没有留下其他遗言，却以惊人的毅力记 下了毒蛇咬伤自身的反应：“体温很快升到39.5℃”，“胃剧痛”，“燥热、耳鸣”，“睁开眼睛时，眼皮疼 ……”，“四小时了，我的伤口、鼻、嘴开始出血……”，“我看不见体温表了，情况非常严重……”，日记 最后的几句话是“血从鼻子和嘴里淌出来，疼痛消失了，软弱无力，我想开始脑充血了。”这篇带血的日记， 是后人鉴别、诊断蛇毒的珍贵资料，也是他为科学献身的壮丽史诗。 ‎ ‎    造福人类的崇高目的，也激起了科学家对人类正义事业的高度责任感。他们力求科学发展符合全人类的根 本利益，随时预防消极后果的出现，敢于旗帜鲜明地反对帝国主义战争，敢于反对法西斯主义。众所周知：居 里夫人和爱因斯坦都是著名的反法西斯战士。在第一次世界大战中，居里夫人曾亲赴前线抢救伤员。1939年， 爱因斯坦在获悉铀核裂变的消息后，为防止希特勒抢先制出原子弹，他与费米、齐拉特等科学家一道写信给美 ‎ 国总统罗斯福，建议美国研究原子弹。正是在这一建议下，美国政府组织了“曼哈顿工程”。 ‎ ‎    (2)报效祖国的爱国主义精神 ‎ ‎    热爱祖国是一种巨大的精神力量，是几乎所有优秀科学家都具有的一种纯洁的、永恒的感情。微生物学的 奠基人——法国科学家巴斯德说得好：“科学固然没有国界，但科学家应该把所有的力量，献给他的祖国。” 〔7〕 ‎ ‎    正是这种爱国之情，使他们为了祖国的繁荣富强，奋进拼搏，立志向上，一当做出成就后，又会以其成就 、发明、发现为国争光。大家知道，居里夫人发现第84号元素后，即命名为钋(Po,Polonium)，以纪念她的祖国 波兰(Poland)。其实，元素周期表中还有不少元素是以发现者的祖国命名的，如“锗”(Ge,Germanium)的命名 即德意志(Germany)，“钌”(Ru,Ruthenium)源自俄罗斯的拉丁名Ruthenia，“钫”(Fr,Fra-neium)源自Franc e，为以法国为荣的意思。 ‎ ‎    也正是这种爱国之情，使他们把祖国的利益看得高于一切。为了祖国的尊严与荣誉，他们可以忍辱负重， 直至效命疆场。前苏联科学家科罗廖夫，是著名的喀秋莎大炮的设计者。是他，在1957年大胆采用捆绑式火箭 ，成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，可他当时是一名因肃反扩大化而被错罚的“囚犯”。1961年当他 为苏联设计第一艘载人宇宙飞船时仍被监外“保护”。这种忍辱负重为祖国做出杰出贡献的科学家，难道不值 ‎ 得我们敬仰讴歌吗？第二次世界大战中，诺贝尔物理奖获得者约里奥·居里在巴黎被沦陷的危急时刻，毅然加 入法国共产党，不惜牺牲生命献给保卫法兰西的伟大斗争。他一方面想尽一切办法不让德国人有效地使用回旋 加速器作核裂变研究，另一方面又秘密领导地下抵抗运动，并利用实验室装配武器与炸药供给抗德特工队…… ，他这种强烈的爱国主义精神，是法兰西民族的骄傲。 ‎ ‎    热爱祖国是我国科学家的光荣传统。解放前，不少科学家怀着“科学救国”、“工业救国”、“教育救国 ”的激情，“以学勾践卧薪尝胆、为中华富强而奋发”的爱国壮志，为“中华崛起”而跨洋过海留学，学成之 后又纷纷回国办厂、兴学。候德榜、詹天佑、茅以升、李四光、竺可祯、吴有训、严济慈、周培源、苏步青、 钱三强、钱伟长、卢嘉锡、童第周、高士其……是这些人的杰出代表。周培源为使所学报效祖国，不仅自己开 出了“弹道学”课程，还选送自己的得意门生何泽慧到德国从师于弹道学权威Cranz教授、亲送王大珩到“南京 弹道研究所就业”，促使王大珩毕生把自己所学应用于国防事业。〔8〕当五星红旗在神州大地升起后，他们中 许多人抛弃优厚的生活待遇、完善的科研条件，想尽一切办法冲破重重险阻，回到新生的人民共和国。张文裕 、赵忠尧、钱学森、华罗庚、吴仲华……是这些人的杰出代表。在社会主义建设中，他们中有的人甘愿“隐姓 埋名一辈子”〔8〕，如曾为原子弹、氢弹的创制作出重大贡献的王淦昌、彭桓武、郭永怀、邓稼先、于敏、周 光召、王承书曾经好几十年在人世间“消失”‎ ‎，为了赞誉以他们为代表的中国核武器专家，人们说：“为了核 武器研究，原子能研究所是满门忠孝。”〔9〕对于他们的组织者，曾以发现铀的四分裂而著称于世的核物理学 家钱三强，有人说：他是中国的奥本海默。而他们中的大多数人，则根据社会主义建设的需要，自觉调整自己 的科研方向，或自觉到最艰苦的地方去创业。如：华罗庚搞优选法与统筹法，蔡希陶重橡胶生产与科研，蒋筑 英专攻应用光学，彭加木献身新疆塔里木盆地……在改革开放的今天，一大批学有所成的年轻科学家，又效法 师祖，不为优厚的物质待遇所动，甘愿回到贫穷的祖国，立志为中华民族争光，韦珏、陈章良……是这些人的 杰出代表。总之，我国科学家热爱社会主义祖国，为了祖国的繁荣富强、毕生对事业执著追求的高尚精神，是 学生的榜样与学习楷模。 ‎ ‎         (3)敢于冒险、敢于创新的开拓精神   人们在向未知领域探索的过程中，各种习惯势力、已有的学说与传统的观念，常常会严重束缚人们的思想 ，只有具备敢于冒险、敢于批判、敢于创新的开拓精神，才有可能冲破习惯势力的阻挠、传统观念的束缚、完 善或修正原有的学说，开辟新领域，创造新天地。 ‎ ‎    钱三强在回顾自己的科学生涯时，曾向中国物理学界提出：“在科学中没有禁区，没有绝对权威，也没有 千古不易的定论和所谓的‘终极真理’。”‎ ‎〔10〕许多杰出科学家，正是基于不迷信，敢于闯禁区，才取得重 大突破，作出主要贡献的。哥白尼、伽里略、伽罗瓦、拉瓦锡、达尔文、孟德尔、巴甫洛夫爱因斯坦、海森伯 、杨振宁、李政道等都是敢于突破旧的束缚，从而取得重大突破的著名科学家。J.J.汤姆逊在卢瑟福获诺贝尔 奖庆祝会上说“在能移对科学做出的一切贡献之中，观念的突破是最伟大的。”〔11〕李政道、杨振宁推翻宇 称守恒律，就是这种观念突破的重大发现。大家知道，一个对称原理产生一个守恒定律是物理学中的“金科玉 律”，其中左右对称导致宇称守恒律。至本世纪50年代，在亚原子领域，种种实验表明：θ介子与τ介子具有 相同的质量、自旋、电荷与寿命，应为同一种Κ介子。但在衰变中却显示它们的宇称不相同，与其它实验矛盾 ，这就是著名的θ-τ之谜〔12〕。坚信宇称守恒的绝大多数物理学家对此迷惑不解，而深受中国传统文化熏陶 的两位年轻的中国科学家杨振宁、李政道，也许受了中国古代阴阳太极图的启示，敢于“冒天下之大不韪”， 提出在弱相互作用中宇称不守恒及实验验证的建议，以中国女科学家吴健雄为首的实验小组成功地证实了这一 发现，李—杨因此获1957年度诺贝尔物理学奖。 ‎ ‎    (4)追求真理、坚持真理的务实精神 ‎ ‎    爱因斯坦说：“对真理和知识的追求并为之奋斗，是人的最高品质之一。”〔18〕古今中外的优秀科学家 ，在探索自然界奥秘、寻求纷繁复杂的自然现象的本质与规律时，在追求真理、坚持真理、捍卫真理的过程中 ‎ ‎，总是表现出巨大的勇气、坚强的信念和崇高的气节。这是科学家品德力量中又一伟大之处。 ‎ ‎    一般地说，人们在揭示自然界奥秘、把握客观事物契机、在追求真理、发现真理的过程中，既要有敢于冒 险、敢于创新的开拓精神，又要为此长期积累、储备，要有毅力，要有恒心。巴斯德有一句名言：“机遇只偏 爱有准备的关脑。”澳大利亚科学家W.I.B.贝弗里奇在所著《科学研究的艺术》一书中，例举了机遇在新发现 中作用的实例近30个，〔14〕无一不说明了这点。 ‎ ‎    一般地说，新生事物的出现总不是一帆风顺的，而科学家在追求真理，发现真理时，更需愈越重重障碍或 阻隔。他们既要有非凡的勇气与开拓精神，又要有对新发现、新发明的坚定信念，以及敢于坚持真理，为真理 不屈不挠，奋不顾身的坚强斗志。在科学史上，许多优秀科学家为坚持和捍卫真理或遭受挫折，或付出沉重代 价、以至生命的例子比比皆是。布鲁诺、伽里略因支持与宣传日心说，而惨遭罗马教廷的杀害与监禁；赫胥黎 为坚持与捍卫达尔文的生物进化论，与英国天主教势力奋战了25年；孟德尔的遗传规律被宗教界视为异端邪说 ，直到他死后35年才被承认与传播；法国青年数学家伽罗瓦19岁时为群论所做的奠基性研究受到科学史上少有 的冷遇与压制，直至他死后14年才公之于世……。 ‎ ‎    在科学探索的道路上，没有“常胜将军”，失误与错误是经常发生、难以避免的。可贵的是，许多优秀科 ‎ 学家，不仅能在作出发现前，严格试验、寻找错误，杜绝错误；作出发现后，有了错误，也能及时纠正，甚至 对于自己长期坚持的思想，在新的事实面前，也勇于放弃。这种勇于修正错误的可贵精神与坚持真理的坚定信 念是一致的，也是科学家取得成功的一个重要因素。 ‎ ‎    (5)淡泊名利的无私精神 ‎ ‎    以造福人类作为科学研究目的科学家，必然具有淡泊名利的无私精神。在科学史中，许多成绩卓著的科学 家大都具有这一美德。居里夫人对待财富的态度是大家熟知的：她发现镭以后，许多商人企图以高价购买生产 镭的专利，居里夫人则回答：“没有人应该由镭致富，镭是一种元素，它是属于全世界的。”〔15〕在科学史 上这种例子还很多：伦琴发现的X射线、富兰克林发明的一种新式火炉、戴维发明的矿山安全灯、我国化学家黄 鸣龙的黄鸣龙还原法……都放弃了专利，诺贝尔用自己全部财富设立奖金，以奖励全世界对科学与和平事业作 出杰出贡献的人，而许多诺贝尔奖获得者则不把奖金据为己有：居里夫人把两次奖金全部用于科学实验和购买 公债；伦琴把全部奖金献给维尔茨堡大学，用以促进科学研究；瑞利把奖金的一半赠给卡文迪许实验室……。 爱因斯坦淡泊名利的美德更值得后人敬仰。他拒绝每分钟1000美元的电台演讲，却同意将1905年发表的30页的 《论动体的电动力学》论文重抄一遍拍卖，将所得650万美元全部捐献支援法西斯战争。他曾婉言谢绝就任以色 ‎ 列总统，死前立下遗嘱：不发讣告、不举行葬礼，骨灰秘密保存，不建坟墓，不立纪念碑。他于1955年4月18日 1时25分逝世，下午4时即火化。 ‎ ‎    在通过科学史宣扬科学家品德力量时，客观地、恰如其分地评介少数科学家不道德行为等负面现象也是有 益的。例如：斯塔克效应是一个在原子物理、量子力学、量子化学等课程中均出现的课题。在讲完斯塔克效应 的微观机制后，我们说：德国科学家斯塔克因此获1919年诺贝尔物理奖，但自此以后他走上了背离科学、追逐 名利的道路。英国科学家韦伯在《诺贝尔物理学获奖者》一书中评价他差不多与所有同事都争吵过，唯独勒朗 德一人除外，后者因对犹太人的“教条物理学的痛斥得到了斯塔克的支持……。1947年斯塔克72岁时，因追随 希特勒被判刑4年。”斯塔克后来在回忆录中歼悔了自己的过失。从学生震惊、惊异的神态，我们知道这段话不 是多余的！ ‎ ‎    3 “有机结合”对教师提出于更高要求 ‎ ‎    既然人是科学发展中的重要因素，在科学教育中也就必须是有机地进行德育教育，而不是生搬硬套、东拼 西凑，也不能喧宾夺主，为讲史而讲史。只有这样，才能产生共鸣、才能在学生心灵深处引起振撼，才能使学 生终生受益。为要有机地进行德育教育，就对教师提出了更高的要求。 ‎ ‎    首先，教材要率先改进。大家知道，教材是教学指导思想、培养目标、课程基本要求的具体体现，是教师 ‎ 组织教学内容、进行教学的基本依据，也是学生从该课程获取教益的主要根源。因此，一本好的教材，不仅要 精炼、准确的表达本课程的科学内容，而且还要从科学发展的角度，从做人、长智慧、长能力的角度出发编写 。近年来，国内外一些行家已在这些方面作了成功的尝试。如美国著名物理学家E.U.康登著的《原子结构》， 我国物理学家、中科院院士杨福家著的《原子物理学》都是受到大家欢迎的这种教科书。笔者在自己主编的《 结构化学基础》一书中也作了这样的努力。 ‎ ‎           其次，“有机地结合”，要求教师改进教学方法，从探讨问题、发现问题的角度讲课。我国著名科学家钱 伟长在给青年学生谈治学经验时，十分推崇吴有训教授的物理课，吴先生就是这样讲课的，他的课在我国老一 辈物理学家的脑海中留下了难忘的印象，事实上，许多有经验的深受学生欢迎的教师也是这样讲课的，在讲完 光的二象性后，我们说：静止质量为零，通常显示波动性的光具有粒子性，现在能否反过来想：静止质量不为 零，通常显示粒子性的实物粒子也具有波动性？你有过这样的想法吗？你能提这样的问题吗？正当不少物理学 家为光的二象性迷惑不解的时候，一个刚从历史学研究转向物理学的法国年轻人德布洛意大胆地提出实物粒子 也有波性的假设，并继续作了深入的工作，德布洛意因此获1929年度诺贝尔物理奖。从学生惊喜和专注的眼神 ，我们知道，这段话在学生心灵深处撞起了火花。 ‎ ‎    其三，“有机地结合”，要求教师要多投入、多付出。具体地说，要求教师要认真学习科学史，特别是要 对本学科的发展史有较深入的了解。为此，还要博览群书，要多读一些科学家的传记，讲演或书信集，要勤动 笔做摘录，要做有心人，当然，在高校评职称重科研、轻教学的现实面前，这样做是“不合算”的，是做“无 用功”，但当我们在课堂上看到学生们赞许的眼光、专注的神态、爽朗开心地微笑，当我们想到自己有幸置身 于科学的殿堂。有幸站在大学的神圣教坛得天下英才而教，我们又有什么理由不认真的投入与付出呢？ ‎ ‎   参考文献 ‎ ‎    〔1〕何伯珩，《在理科教学中进行科学史教育的探索》，高等理科教育，1994年，第3期，30～36页。 ‎ ‎    〔2〕H.W.Turnbull,The Correspendence of Isaac Newton,Vol.1,Cambridge(1959),P416. ‎ ‎    〔3〕〔13〕许良英等译,《爱因斯坦文集》(1)，商务印书馆，1977年，第177、190页。 ‎ ‎    〔4〕E.塞格雷著，《从X射线到夸克—近代物理学家和他们的发现》，上海科技文献出版社，1984年，第 3页。 ‎ ‎    〔5〕赵中立，许良英编译，《纪念爱因斯坦文集》，上海科技出版社，1979年，第37页。 ‎ ‎    ‎ ‎〔6〕姚炎祥、刘叙和、赵清爽，《科技人才修养十二讲》，红旗出版社，1984年，第11页。 ‎ ‎    〔7〕Rene Vallery—Radot著，丁柱中译，《巴斯德传》，中华书局，第5页。 ‎ ‎    〔8〕彭桓武、何泽慧、王大珩，《缅怀周培源老师》物理，1994(23)年第3期，第188～189页。 ‎ ‎    〔9〕王春江著，《裂变之光·记钱三强》，中国青年出版社，1990年，第203页。 ‎ ‎    〔10〕秋埔，《物理学家成功秘诀再探》，现代物理知识。1993年第1期，第4页。 ‎ ‎    〔11〕阎康年，《诺贝尔奖对中国人应该有缘》，现代物理知识，1993年第2期，第3页。 ‎ ‎    〔12〕杨振宁，《物理学中的宇称守恒及其他守恒定律》，杨振宁演讲集，南开大学出版社，1989年，第 220～221页。 ‎ ‎    〔14〕W.I.B贝弗里奇著，陈捷译，《科学研究的艺术》，科学出版社，1979年，第28～32页、第165～17 3页。 ‎ ‎    〔15〕艾芙·居里著，《居里夫人传》，商务印书馆，1981年，第294页。     ‎