为什么要在科学课程中讲科学史

张铭

这两年，我们分期在本杂志中介绍历史上的科学家和科学实验，讲述一些科学史上的小故事。为什么要在科学课程中讲科学史呢？

1科学史有助于科学素养和人文精神的培育

科学课程通常指自然科学领域里的物理、化学、生物和地理等学科的相关课程。在我国基础教育的小学阶段即设置有科学课，中学阶段设置有物理、化学、生物和地理等课程，大学阶段有诸多的学科和专业课程。在我国的科学课教育中非常注重知识的传授和技能的培养，而在人文精神和科学精神的培养上比较欠缺。导致这一现象出现的原因之一是我们关注了科学知识和科学技术发现的结果和它们的应用价值，而忽略了科学发现的历程中所体现的人文价值。这是我们要在科学课中讲历史的重要原因之一。

从教学实践来看，各层次的科学课教学中，学习者对科学史都是非常感兴趣的。如果把科学史上科学发现的历程和科学知识在现实生活中的应用融入教学中，科学就是活的过程而不是单纯的知识。而且人类学习自然科学知识的认知过程与人类探索自然的认识过程在秩序上是基本一致的，所以根据科学史开展科学课的教学符合人类学习认知的特点，使学生能够更好地理解和掌握所学知识。同样，人文精神的形成也与人类认识自然的过程密不可分。因此科学发现的历程既是人类认识自然的过程也是人文精神的形成过程。

科学课中讲历史还可以从对科学原理的历史认识过程中，更深入和准确地理解科学知识。科学课程和科学教育不仅是学习科学知识，更要理解科学的本质。通过了解科学概念的形成和演变过程，可以使我们认识科学的不确定性、真理的相对性。从科学发现的背后了解各种认识论的形成和冲突，从而建立科学的价值观，培育科学精神，而科学精神本身就是人文精神的组成部分。科学教育的重要目标就是培养科学精神和人文精神。

哈维的心血运动论、牛顿的数学原理、哥白尼的日心地动说和爱因斯坦的相对论，这些自然科学中的伟大发现和重要理论的建立过程，无一不曲折且充满争议，无一不体现了科学价值和人文价值对人类文明的双重影响。

科学争论、科学知识的不确定性和可变性、甚至科学丑闻不能否定科学本身，反而有助于对科学的理解，认识到人类对科学本身的认知和理解也是具有转换特性的。

科学教育的主要目标不是培养少数的科学精英，而是培养具有科学素养和人文精神的公民。在这一目标中，科学史在科学教育中具有重要的作用。把科学史融入在各级各类科学课程的教学中，用科学史的温床培育学生的科学素养和人文精神，传播人类文明，推动人类社会的发展与进步。

2STS和HPS教育理念在科学教育中的应用

STS是指科学（Science）、技术（Technology）和社会（Society）。STS以科学史、科学哲学和科学社会学等学科为基础，在学科融合的基础上进行理论综合，形成对科学、技术与社会之间相互关系的新的认识和理解的交叉学科。而HPS教育最初是指科学史（History）、科学哲学（Philosophy）和科学教学（Science teaching），后来HPS教育逐步演化为科学史（History）、科学哲学（Philosophy）和科学社会学（Sociology of science）。HPS教育的核心思想是：改变科学教育中用解释科学概念来传播科学知识为主的传统教育模式，主张从科学史的角度还原科学知识形成的本来面目，在了解科学发现的过程中，学习科学方法、培养与自然科学有关的人文精神、价值观以及科学技术与社会的关系等。

STS和HPS的基础都是科学史，它们都提倡科学史与科学教育特别是科学基础教育的结合。所以我们不难看出在科学课中讲历史的重要性。最早将科学史和科学哲学引入到科学教育中的是德国物理学家、生物学家和哲学家马赫（Ernst Mach，1838～1916）。马赫在19世纪末就提出将科学史和科学哲学融入科学教育，他认为：“每一个年轻学生都要切身感受一些科学和科学的发现，并达到其最终的逻辑结果。这种学习材料自然主要与科学名著选读联系起来。这样，教师就可以使少数有影响的、简明易懂的‘科学思想在学生头脑里生根，使其深思熟虑。”遗憾的是马赫的思想在当时并未得到广泛的重视。直到二战后，以美国哈佛大学校长科南特（James Bryant Conant，1893～1978）为首的一批学者，认为：“学生需要对科学建立起一定的理解，这样才能使他们把自然科学的发展和人类活动联系起来。不仅要让学生理解实验科学的基本方法，还要让学生理解科学作为一种有组织的社会活动的发展过程。要实现这一目标，最好的方法就是让学生‘再体验科学史事件。”由此，HPS教育开始在大学和中学中推广。

澳大利亚的马修斯（Michael R. Matthews）在1994年出版的Science Teaching： The Role of History and Philosophy of Science一书对科学史在科学教育中的应用的方法、价值进行了较为全面的概况和总结，是一本较为权威的参考书。

3重要的科学史案例是科学教育的重要资源

了解科学史上的重要案例可使我们的教学更精彩。在生命科学领域，国内外有很多的优秀的生命科学史著作，从不同的层面、不同的视野回顾和分析生命科学史上的重要事件和人物、生物学实验过程及一些核心概念形成的历程。

哈佛大学的恩斯特·迈尔（Ernst Mayr，1904～2005）在1982出版的《生物学思想发展的历史》（涂长晟译的中文版第二版由四川教育出版社2010年出版）是科学史上的名著之一。迈尔原籍德国，毕业于柏林大学，后入美国国籍，在哈佛大学工作多年，从事动物学的研究工作，被誉为“20世纪的达尔文”。《生物学思想发展的历史》着重介绍和分析了现代生物学主导思想形成的背景和发展，特别是不同学派的争论而形成的生物学思想发展的历史。有些章节可能需要读者有较好的生物学背景。

马格纳是美国普渡大学的科学史领域的教授，其2002年出版的《生命科学史（第三版）》（刘学礼译的中文版由上海人民出版社于2009年出版）从生命科学的起源到现代科学的创立；生理学、微生物学、遗传学、分子生物学等学科的建立和发展等内容，非常生动地介绍了生命科学中的重要事件、重要人物、生物学各学科之间的联系、方法论的形成与发展、生物科学与社会的关系，是一本很容易上手的生命科学史教材。

大名鼎鼎的沃森（James D Watson）（获1962年诺贝尔生理学或医学奖）1968年写的《双螺旋——发现DNA结构的故事》（刘望夷重译的中文版由化学工业出版社于2009年出版）被誉为科学史上的名著。它是DNA双螺旋结构的发现者沃森对那段历史的个人回顾，而DNA双螺旋结构的发现被认为是20世纪最伟大的科学成就之一。这本书还没有出版就饱受争议，出版后更是争议不断。从这本书本身及其争论中，我们可以看到不同的人物从不同的角度和不同的立场在科学贡献中的态度不同。