點教育》科學史教材是教育的活水

2024-08-12 05:50

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其六,我們看到有些科學家成功在生前,有些科學家成名於後世。前者例如伽利略、牛頓、達爾文與愛因斯坦。後者例如卡文迪西、卡諾與孟德爾。科學是人類集體的事業:有人做苦工,有人發腦力,成功不必在己。歷史性的成就不爭於一時。電磁學是經過庫侖、伏特、安培、法拉第等等人的點滴接力,才終於有馬克斯威爾的集大成。

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其七,科學家的才能與作為不一:或擅長從實驗整理現象(experimentation),或擅長從現象探求律則(phenomenology),或擅長建構理論(theorization),或擅長依據理論解釋舊現象或預測新現象(explanation and prediction),或擅長將理論應用於工程技術(application),或擅長「探本究原」(philosophizing),或兼擅長上述多項的才能。有些理論成就在實驗之前,有些理論成就在實驗之後;但可以肯定的是,實驗與理論兩者相輔而相成

其八,我們看到有些成就源自於科學家長期不懈的奮鬥,有些成就卻出於偶然的發現。還有好些事例顯示,有科學家原本做實驗是想支持某甲理論,最後卻支持了與之對立的某乙理論。雖然有幸與不幸,不做則一定不會有結果;「正面」的結果與「負面」的結果都是結果。

其九,我們看到在許多探索的過程中,人們曾經走過不少岔路與冤枉路,經久才步入正途。例如,人們曾經長久以來以為力是運動的因,到牛頓才指出力其實是改變運動狀態的因;「以太」(aether)的觀念曾經根深蒂固,到愛因斯坦提出相對論後才遭到揚棄;人們曾長時期以為熱是物質,後來才知道它是一種能量。而且大師也有盲點:例如,牛頓堅信光是微粒的集合,於是在他權威的影響之下,光的波動說延後了一百多年才成形;又,愛因斯坦堅信「上帝不擲骰子」,卻間接促進了他所質疑的量元物理學(quantum physics)的更上層樓。

其十,我們還可從科學史的總體發展,認識到科學的發見需要三項要件:一、好探索心(curiosity);二、閒暇(leisure);三、表達不受限制(freedom of expression)。又,從探討中國科學發展何以落後於西方,我們得以認識到:形式推理(formal logical system)與系統實驗(systematic experiment)這兩套方法極為重要必須加以補強。

在述說前面這些後,且來考察我們的教學現場。我們的科學教學通常著重代公式、答題目,而不鼓勵提問題;我們的評量方式常採用選擇題而非問答題或解釋題;我們的教材中罕見科學史的內容。通俗的科學家傳記,常注重講故事而忽略了說推理過程;而故事又多以訛傳訛——例如蘋果掉到牛頓頭上,伽利略在比薩斜塔表演落體之類。

總的而言:在我們的教學現場,「趣味心」與「功利心」掩蓋了「好探索心」;「欲速心」取代了「認真心」;「標準答案心」抹煞了「猜想心」與「求是心」;「競爭心」勝過了「合作心」。於是,不僅基本功沒學好,對科學的認識也偏差了,許多人甚至敬而遠之。

需要改進之處甚多;但無疑在科學教育中增加科學史教材,可以彌補上述的缺憾。具體的建議如下:第一、取消高級中學裡「探究與實作」的單獨設科,恢復各學科原本應有的足夠時數。第二、在基礎科學知識的講述之餘,各學科的教材中應增加有關科學史的內容(可以插入方框的方式呈現)。第三、將「探究與實作」的精神與實踐融入各學科中;科學史裡豐富的資料,其實就是各學科「探究與實作」的現成好教材。

進一步說,科學家們勤奮專注的精神,認真講理的態度,與跨越時空的合作方式,更是品德教育的優良教材。

*作者為諄筆群主筆

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