我们为什么会误读亚里士多德

李耀俊 黄明超

(广西民族大学理学院物理系,广西 南宁 530006)

·物理学家与物理学史·

我们为什么会误读亚里士多德

李耀俊 黄明超

(广西民族大学理学院物理系,广西 南宁 530006)

部分师生对亚里士多德与落体运动认识存在误区,具有辉格式科学史的特征．为了发挥科学史的教育功能,教师应当具备建构主义科学观,认真选择科学史的教学内容,创新教学活动与模式．

物理教师;亚里士多德;科学史;辉格认知

1 被误读的亚里士多德与落体运动

落体运动是高中物理的重要内容,新课标要求学生通过史实,初步了解近代科学产生的背景,认识实验对科学发展的推动作用．现有“人教版”、“沪科版”、“司南版”等教材,都结合科学史,强调亚里士多德观察石头比羽毛先落地,提出“重物下落快”的错误学说,然后介绍伽利略的研究工作,突出他凭借抽象思维、科学假说、科学实验等方法,开创近代科学的新篇章．

如果有追根究底的学生提问:为什么亚里士多德没有把羽毛揉为一团再进行比较呢?为什么其后1900多年没有其他学者尝试简单的实验呢?相信很多教师无法圆满地解答这些疑惑,因为教材没有过多关注亚里士多德,重点突出伽利略冲破传统束缚,挑战迷信权威的科学精神．当教师采取快捷高效的教学活动、简单直观的演示实验,历代贤哲对物体运动充满曲折的探索、不同思想进行碰撞交锋的过程,就会这样轻描淡写地一带而过．

事实上,亚里士多德(公元前384—前322年)被誉为古希腊最渊博的学者,第一个提出完备的物理学体系．他认为运动是现实的变化过程,以内在运动来解释自然万物的生成变化规律[1]．伽利略和牛顿等人开创的经典物理学,运动特指空间方面的位移,只有机械运动而没有内在变化．亚里士多德采用“四因说”与“自然位置”理论来描述物体运动,把运动分为强制运动和自然运动,认为强制运动需要外力的推动,任何物体都有返回其天然位置而运动的本性．他设想在月下世界充满轻重不同的4种元素——土、气、水、火,气和火由于轻的本性而向上运动,到达其天然位置月球;土和水由于重的本性而向下运动,到达其天然位置地心．一个物体自然向下的运动取决于包含重元素的多少,物体所含重元素越多则下落就越快．

对于自然下落的物体,亚里士多德说“我们看到同一重量或者同一物体,运动的快慢有两个原因: (1) 运动所通过的介质不同,(2) 运动物体自身轻或重不同,如果运动的其他条件相同的话”[2]．他首先考虑介质的影响因素,认为介质对运动有阻碍作用,物体运动越快则阻碍越大．同时介质的密度越大,阻碍作用也越大．对于轻重不同物体的运动,他说“我们看到有较大动势的物体(假设结构上的其他方面相同)通过同一距离的速度也较大,并且速度的比等于这些物体量的比”．这就是我们熟悉的、也是批判最多的“重物比轻物先落地”的最初理论来源．

爱因斯坦曾经感慨地说:“有一个基本问题,几千年来都因为它太复杂而含糊不清,这就是运动的问题．”人类对落体运动的认识,经历古希腊、古罗马的自然哲学家简捷、思辨的推理,到中世纪科学家、艺术家的观察和演绎,最后“科学之父”伽利略的实验和数学证明[3]． 亚里士多德的一些错误结论来源于对自然的感性观察与推理解释,和人们日常观察的一些现象基本吻合,因此流传长久广泛．著名科学史家托马斯·库恩研究发现,由于语言的演变发展,亚里士多德物理学与现代物理学具有完全不同的思想基础和理论框架,一些相同的概念也具有截然不同的内涵,但是亚里士多德物理学没有任何重大的错误．

2 物理课程的辉格式科学史

亚里士多德堪称古希腊百科全书式的伟大思想家,不幸的是,后世人们对他的认识充满了偏差．黑格尔评价说“虽然他乃是许多世纪以来一切哲学家的老师……亚里士多德直到最近几乎还未被认识,所流行的乃是关于他的一些最错误的偏见．”[4]现行物理教材多次批驳亚里士多德的错误学说,例如他提出“力是促使物体运动的原因”,同样被伽利略通过斜面实验而推翻．这种片段化和随意引用科学史资料,忽视对科学事件真伪与否的慎思明辨、对前因后果的寻踪觅迹、对关键要素的穷根究源,根源在于人们对科学史的辉格认识[5]．

1931年英国学者巴特菲尔德出版《历史的辉格解释》,提出辉格史的编史学概念,在西方史学界引起巨大争议．所谓辉格史,就是参照今日来研究过去,赞扬过去的进步,是为了肯定和颂扬今日．科学史领域的辉格式研究倾向由来已久,就连科学史奠基人萨顿(G.Sarton)也强调,“科学历史是人类进化过程中唯一清晰可辨的、明确无误的一种进步”[6]．按照进步的原则,凡是有利于科学进步的因素加以保留,凡是不利于科学进步的因素便被忽略．

1983年在意大利帕维亚召开“用物理学史革新物理教育”国际讨论会,曾任国际物理教育委员会主席的弗伦奇教授,用风趣的笔触写道:“人们试图赋予物理教学以历史的度量时,暴露出一些基本问题,多数问题起源于下述事实,即很少把物理学和历史当作平等的伙伴来对待……若我们不是为了历史自身的缘故用它,而只是把它作为达到某种目的之手段,历史很容易被歪曲和纂改[7]．”

教师对科学史认知有时也闪现辉格式的特征,他们以现代科学为衡量标准,评价历史事件对科学发展的贡献,那些没有导致科学进步的理论被视为毫无价值和错漏百出．物理教材涉及的一些科学史内容,也存在如下明显的辉格史倾向.

(1) 过分渲染科学研究的艰难曲折,试图塑造科学家不畏艰险、锲而不舍的探索精神．或者借由科学发现故事,强调某种科学方法的价值,高度简化科学发现的过程描述,忽视科学探究需要综合应用多种方法,是历经复杂过程和坚持努力的结果．

(2) 轻率地推论科学家的崇高品格,科学人物表现出完美无缺的个性,认为他们怀着献身科学的无私精神,致力于探索自然世界的奥秘,强调科学发现带给科学家的社会声誉地位．

(3) 简单将科学人物划归为促进科学进步和阻碍科学发展两类,批判科学发展的错误理论学说,突出现代科学的真理性和绝对性．片面强调科学研究以固定的步骤模式进行,忽视科学家的思想背景和社会环境,忽略对历史成果的借鉴以及科学团体的交流．

有学者从如下哲学层面分析了科学课程存在辉格科学史的原因[8]．

(1) 教育哲学中的知识中心主义,重知识而轻能力,重记忆而轻思维,强调科学史为科学知识合法性辩护的功能．

(2) 科学哲学中的朴素经验论,认为科学知识是观察与实验的结晶,科学发展是线性和不断累积的过程,科学家是客观公正、心胸开阔的．

(3) 历史哲学中的移时史观,以目前的科学知识来研究历史,理解它的发展如何导致当前的科学,误导对过去科学地位的评价．

3 物理学史的课程教学与反思

我国从2001年启动新一轮基础教育改革,强调科学教育要提高学生的科学素养．科学史能够有效沟通科学和人文之间的鸿沟,帮助学生树立历史感和批判精神,使他们洞悉科学思想与方法,潜移默化中渗透科学素养教育．由于课程标准与教材开发、教师教育培训等客观原因,不少教师对科学史的认识还停留在较低的工具价值层面,仅将其当做激发学习兴趣、活跃课堂气氛的辅助手段,热衷于谈论科学家的趣闻轶事,宣扬未经考证的野史传说．

为了避免对科学史的辉格式认知,教师应当具备建构主义的科学观,将科学家置于当时社会环境中解读,全面理解科学的发展机制．当教师尝试把科学史融入课堂教学,面对课程体系与内容的限制、教材编写和设计的规定、教学组织管理的压力,需要思考一系列相关问题,包括针对课题选取详实准确的科学史料,将教学课题和科学史有机结合,指导学生进行科学探究活动．

针对中学生的认知发展与思维特点,科学史的选择内容要符合以下原则.

(1) 趣味性原则.尽量避免单纯的科学事实、实验数据、科学家生平历史的简单罗列,使用符合学生年龄特点的文字语言表述,包含色彩鲜明的图画．

(2) 教育性原则.揭示科学概念发展的转变,突出科学知识具有假设性、暂时性、局限性等特征,重视科学知识的重建．

(3) 客观性原则.帮助学生理解概念发展的内外动因,在历史的脉络中把握科学概念,还原科学家鲜活个体从事的真实活动．

(4) 社会性原则.科学研究由许多科学家持续进行,聚焦科学含有的人性特征,避免学生对科学形成消极刻板印象．

为了避免科学史教学中的走过场和作秀形式等弊端,1990年Roach.Linda.E和Wandersee.James.H开发“互动式科学故事”,确保教师能在有限条件下,有效组织学生学习科学史知识,思考领悟科学本质[9]．他们精心设计时长10～15min的科学故事,选择科学家从事科学

图1 “互动式科学故事”教学模式

研究的重要事件或历史片段．故事编制采用“二元对立”,以科学史实为基础创造冲突,采用故事高潮处中断的办法以此制造悬念,激发学生的好奇心和求知欲．故事中断以后,学生预测故事后来的发展,教师在恰当时机揭晓真实的历史结局,随后课堂讨论中引导并修正学生对科学本质的看法．“互动式科学故事”模式具体的教学流程如图1所示．

1 宋斌.亚里士多德物理学中的“原因”和“运动”概念[J].现代哲学,2008(5):81-87.

2 亚里士多德.物理学[M]. 张竹明译. 北京:商务印书馆,1982.

3 仪德刚.人类对落体运动的认识及意义[J].力学与实践,2007(1):86-88.

4 黑格尔.哲学史讲演录(二卷) [M].北京:商务印书馆,1978.

5 汪明.当前科学史教学常见问题盘点[J].教育评论,2015(5):117-119.

6 张明雯.科学史的辉格解释与反辉格解释[J].自然辩证法研究,2004(11):102-105.

7 A.P.弗伦奇. 把历史引进物理教学的乐趣和危险[J].大学物理,1986(3):36-45.

8 肖磊,徐学福.科学课程中的辉格史批判[J].教育学报,2012(4):72-80.

9 Roach Linda E,Wandersee James H. Putting people back into science: Using historical vignettes. School Science and Mathe-matics,Nov.1995．

2017-03-22)

本文受2015年广西科技开发项目“数字化科普教育基地的创立与可持续发展”(编号2015ED31107)资助.