點教育》科學史教材是教育的活水

2024-08-12 05:50

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筆者指出,有關科學史的教育,過去一直受到冷落。(示意圖/Pixabay)

筆者指出,有關科學史的教育,過去一直受到冷落。(示意圖/Pixabay)

本文所稱的「科學」屬狹義,但指物學(natural sciences),也就是一般人說的「自然科學」,主要包括物理學、化學、生物學與地球科學(含天文學)。通常大家在各級學校所接受的科學教育,都只限於其知識層面,包括基本概念、律則、理論等。

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有關科學史的教育,過去一直受到冷落。但本文要指出:教育的要旨本在啟蒙(enlightenment),在開明心靈(freeing of the mind);科學史裡其實蘊藏著豐富的開明心靈的教材,是教育的活水。

首先,科學史讓我們認識科學理論是如何發明出來的。例如,從伽利略研究落體問題,我們可以學到如何到察異求同,如何簡化變因,如何先分析後綜合,又如何做實驗以支持理論。從牛頓研究光與重力,我們可以學到如何問問題?如何設計實驗?如何從實驗歸納出結論?如何利用算學(mathematics)從假設演繹出理論?

其次,科學史讓我們見識而學習科學家的聯想能力。例如,伽利略如何從擺(pendulum)聯想到斜面;牛頓如何從蘋果下落聯想到月球繞地的運動;法拉第如何從電流的磁效應聯想到磁場變化可能有電效應;達爾文如何從不同島上同種鳥的細微差異聯想到「物種演化」。

其三,科學史讓我們認識到科學家的探究態度與方法。例如,牛頓把所有觀察、思考與演算都密密麻麻記在大筆記本上;法拉第在長達42年的研究生涯中,每天堅持作實驗日誌,身後乃留下皇皇七大卷、長達3,236頁的巨著;達爾文經過五年隨「小獵犬號」的周遊後,其專注與勤奮的態度讓他父親大為吃驚,判若兩人。又例如,焦耳終身研究熱能的變化;邁克生終身研究光速的測量;……。

其四,我們可以發現科學家的出身各異——有人是貴族,有人是平民。虎克出身寒微,但創造力驚人;法拉第從窮困與失學中求知並力爭上游,在成名後保持不驕不餒;達爾文有富裕的家庭,卻孜孜不倦;拉瓦錫躋身政要,還每天在自己的實驗室裡待上幾個鐘頭。但無論出身的差異,科學家們探究的初始動機都不是為名利,而是出於好問、好理

其五,科學史讓我們體會到牛頓所說的「我是站在巨人肩膀上,因而看得更遠。」以及愛因斯坦所寫的「創造—新理論並不是像毀去舊穀倉後,就地建造一高樓。是像登山,見得更新更廣,而發現原先出發點與其豐饒環境間意想不到的關聯。出發點仍然在,也仍然看得見,只是變得更小,成了更廣見地中的一個小部分。」牛頓站在伽利略的肩膀上;愛因斯坦站在牛頓的肩膀上;波爾與海森堡又站在愛因斯坦的肩膀上。科學是一個跨時代的合作事業,不斷向前演進。

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