科学史中的思维争辩及其对科学教学的启示

楼凯

【摘要】  科学史是提升科学本质理解与发展科学素养的有效途径。本文以血液循环发现史为例，对科学发展的辩证过程及其中蕴含的科学思维、科学文化意蕴进行分析探讨，并以此提出些许科学教学上的启示。

【关键词】  科学史 科学思维 科学教学

【中图分类号】   G632.4            【文献标识码】  A     【文章编号】  1992-7711（2019）04-084-01

“当我们致力于探讨如何发展学生的科学思维时，为什么不尝试从了解与学习科学史着手呢？”基普尼斯如是说道。的确，科学史是学习学科知识、运用科学方法解决实际问题的“最真实”情境，是提升科学本质理解与发展科学素养的“最有效”途径。本文以血液循环的发现史为例，分析其中科学思维争辩过程，希冀从中获致科学教学上的启示。

一、血液循环发现史

早古希腊时期，人类已赋予血液特殊的品质。当时，一种普遍的认知是：心脏是人体的中心，是智慧的所在，其控制血液在全身的流动，以此为人体提供热量。尔后，盖伦提出了“灵气说”。人体在摄入食物后，在胃里转变成乳糜的流体物质，并在移动到肝脏时进一步转变为血液。此时的血液是充满营养物质的“自然灵气”，在流经肺部时与空气混合，从而又增加了一种“生命灵气”，在流经大脑时，又融入了“动物灵气”。其中，自然灵气提供营养物质，生命灵气提供呼吸所需的气体，动物灵气提供各种活动所需的能量。盖伦的理论的一致性以及精致的内部协调性，与当时盛行的神学思维天然契合，因而一经提出便成为人体血液的权威学说

随着伽利略开创实验科学，盖伦的灵气说开始漏洞百出。维萨留斯与塞尔维特通过解剖实验发现人体的血液流动是循环的，但他们并没有得出血液之所以循环流动的原因所在。之后，法布里修斯在人体的静脉内壁中发现了一种“神奇”的小瓣膜，它的特别之处在于永远朝着一侧打开，而向相反的方向关闭。遗憾的是，法布里修斯并没有将这一发现与血液循环运动联系起来。直到英国学者哈维的出现，流传至今的血液循环理论才真正得以确立。1968年，哈维出版了《心血运动论》一书，这本只有72页的小书系统总结了他发现的血液循环运动规律及实验依据。

二、血液循环发现史中的科学思维争辩

（一）盖伦为何笃信“灵气说”

为何盖伦始终未能从灵气的怀抱中惊醒，从而发现其学说的错误呢？科学的发展并非置身于真空，而是浸润于人类的社会历史文化之中。盖伦所处的时代，宗教信仰、神学思维是当时人们思想的全部皈依。因此，“不可见”的灵气自然可以用神的名义获得解释，这不仅是当时盖伦笃信灵气说的必然宿命，也是自然科学发展进程中一种规避不去的思維范式，加之这些学说可以成功地解释某些生活现象，导致人们纵使被束缚也不愿轻言背弃。

（二）哈维的辩证批判

到了哈维的时代，神学思维经由理性启蒙及实验科学的创立已被科学世界所消解，这时候，实验、证据、推理是科学理论发展的主旋律。哈维曾说：“我并不认为解剖学应从神学家或者哲学家的公理出发，而是要从解剖事实和自然的结构出发。”当然，哈维天生对生物感兴趣，积累了广博深厚的知识，对心脏、血液问题长期反复的思索，并对前人的积淀始终怀揣一颗怀疑的心。机遇终究只垂青有准备的头脑，辩证批判的思维意识，加上缜密的实验论证，哈维最终创立了血液循环理论。

（三）科学理论的动态转换

从盖伦的灵气说，一直到哈维的血液循环理论，事实证明科学理论的建构是一个不断自我纠错与完善的过程。科学史上的无数例子都鲜活地说明了这一点。比如，我们对宇宙的认识经历了“天圆地方说”、“地心说”、“日心说”、“开普勒定律”、“牛顿万有引力定律”等的发展演变。尽管这些科学理论的转变有时需要漫长的等待，但长期辩证正是其发展的必经之路。当某些更具解释力的证据、方法出现时，原先的理论只能走向衰落并逐渐退出历史舞台。因此，科学理论绝非亘古不变的永恒真理。

三、科学教学上的启示

（一）让学生成为科学思维的亲历者

科学史蕴含着丰富的科学思维资源，从科学家身上可以窥见诸如自我反思、批判论证等科学精神。以此观照我们现今的科学教学，在机械传授科学知识的同时，这些科学史上的科学思维、科学精神，却早已不知被放逐到了哪个角落。在我们越来越重视科学本质的今天，我们亟需将科学史上的思想文化精髓整合到科学教学中，运用科学史的探讨与辩证，让学生体验科学家曾面临的真实情境、亲历科学家的思考过程，体验科学进展的真实旅途。

（二）转变科学教师的角色定位

在当下的科学教学中，教师往往将自己视作已掌握科学知识的权威，将科学知识强制性地“灌塞”给学生依然是科学课堂的主流。然而，真实的科学史进程告诉我们，科学的真正价值并不在那些生硬、冰冷的科学理论中，而在于经由这些理论所折射出的思维观念、文化意蕴，这些才是能真正涵养学生科学素养的成分。因此，科学教师亟需转变角色定位，把自己看作是同学生一起的科学探究者，真正以求知的态度引领学生一起体验科学史的丰富内涵，和学生一起走过一次次心智发展的旅程。由此，教师才能真正了解学生在科学学习中的思维模式及可能遭遇的困难，并给予针对性的支持和帮助。

（三）维持科学史的丰富性

在功利主义盛行的今天，分数成为科学教学成败的衡量标准。由此，科学课堂追求的是科学知识在师生之间的高效传递，科学史则往往只停留在为科学知识提供历史背景或者激发学生学习兴趣的浅显层面。这显然会破坏科学史的完整性，从而缩减科学史的教育价值。因此，在科学史融入科学教学的过程中，不但不应过度简化科学史情境，更应该维持科学史的丰富性和复杂性，使学生在真实的情境中，了解科学知识建构的整个过程，掌握科学探究所需的方法与技能，并养成具有批判性与创造力的科学思维和科学精神。