近代教育技術裝備基礎設施（續二）

趙曉寧 新喬 任熙俊

（接上期）

教科書 ?任何教學領域都不能在缺少公認的范式教科書情況下長久存在下去。這些教科書提煉了對于此學科至關重要的基礎研究成果和技術。

1）化學教科書。化學方面，18世紀前半葉，在法國有幾本很暢銷的教科書，它們是博爾哈維和萊默里寫的[5]97。尼古拉·萊默里（1645—1715），法國化學家，他的《化學教程》于1675年初問世，并有許多版本和譯本，對化學產生廣泛影響。這本書對于利用海鹽的精（鹽酸，HCl）析出溶解于強水（硝酸，HN03）中的某些金屬的方法所作的探討，充分地反映出這本書的基調：海鹽的精的較大的尖粒子貼近并且搖動強水粒子，直至溶液中含有的金屬被沉淀出來。他進而寫道，一些化學家在解釋反應時認為，鹽的酸性與強水中揮發性的、含硫的堿相結合，從而迫使后者釋放金屬。萊默里有一重要觀點，認為對事物性質的最好解釋莫過于深入這些形狀的各個組成部分，來說明它所產生的效果。

萊默里和其他人所探討的確定形狀的粒子在任何意義上都未觀察到;它們是從觀察到的性質中推論出來的，并且實際上將粒子想象成與所討論的現象相適應的任何形狀和運動都是可能的。中和反應在萊默里的化學中具有重要地位，他的《化學教程》將大多數反應歸結為某種堿對某種酸的中和反應則表明了他的一種基本傾向。他傾向于運用一些寬泛的物質種類概念來進行思考，以一種基本形狀描述酸，并以另一種描述堿，無論經驗如何啟示他，他一直暗示說所有酸和堿具有終極同一性，甚至所有物質都是同一的。在他看來，化學不是要致力于種種可持久存在的物質的分解和化合，而是要致力于將有延展性的粒子鑄造成一些普遍的形狀。

到1750年左右，由于工業需求的增加，特別是冶金業的發展，使法國對德國的化學教科書愈益重視，1750—1760年，許多德國化學教科書被譯成法文。1757年，德馬希（J.F.Demachy，1728—1803）翻譯了榮克爾（Johann Juncker，1679—1759）的《化學理論和實踐大綱》（1730年），出版時書名改為《基礎化學：柏克爾和斯塔爾原理》。霍爾巴赫于1766年翻譯了斯塔爾的《在有關硫爭論中偶然得到的想法》。他是負責《百科全書》礦物學和冶金學條目的編輯，一位忠實的燃素論信徒，這本書可能是闡述燃素理論最清楚的一本書。德國最重要的化學家是馬格拉夫（Andreas Sigismund Marggraf，1709—1782），1740年代柏林科學院出版了他的論文集《備忘錄》，1750年代這本書贏得法國化學家的贊賞。[5]97-98

德國教材的流入，與在羅埃勒（Guillaume-Francois Rouelle，1703—1770）推動下法國化學的復興是同時發生的，法國大部分居領導地位的化學家都在羅埃勒手下學習過。羅埃勒于1742年在國王花園開始了他的著名的化學演講，非常重視吸收德國化學家的成就，他將燃素論做了一些修改，然后在法國推行。當拉瓦錫（也聽過羅埃勒的演講）于1772年開始他的燃燒實驗時，燃素論在法國和英國已經廣泛流行了近20年。[5]98

17世紀60年代和70年代，已任劍橋大學教授的年輕牛頓，精心研究了波義耳的著作，從中提取了在他關于物質結構的思索中占有重要地位的材料。在1706年，這一化學思考作為一個疑問（Query）附在《光學》拉丁文第一版后出版，這也就是現在英文版中的“疑問31”，它代表了17世紀化學思想所達到的一種最高水準。如同波義耳的化學一樣，牛頓的化學同機械論自然哲學有著緊密的聯系，盡管牛頓在斷言粒子之間存在力時不同于波義耳以及17世紀的大多數人。波義耳在化學中發現了一種手段用以證明所有的自然現象都來源于運動中的物質粒子，而牛頓則在化學現象的證明中發現物質粒子互相吸引和互相排斥。[2]311

2）植物學教科書。馬蒂亞斯·雅各布·施萊登（Matthias Jacob Schleiden，1804—1881），德國植物學家，1839—1863年在耶拿大學任植物學教授，與德國動物學家施萬共同奠定了細胞學說的基礎，著有《植物學概論》等。繆勒的一名學生撰寫的《人類組織手冊》第一版于1852年出版，被認為是第一本組織學教科書。[6]26

3）醫學教科書。衛生和醫療知識在18世紀廣泛傳播，遠遠地超出內科醫生、外科醫生、藥劑師和助產士的范圍。18世紀的醫學著作中，最經常被重印的手冊之一是韋斯利的《簡單藥物》，這本書在1747年首次出版。它的文字簡單易懂，全書包括導言和各種疾病的處方。導言將治病放在一種宗教的語境中。韋斯利是基督教衛理公會的創始人，他提倡純潔的生活，親身實踐“潔凈即敬神”的生活。他的藥物大部分是對易采得的藥草的簡單配制。[2]125

19世紀中期，德國魯道夫·菲爾紹出版《細胞病理學》。這本書雖然一直是魯道夫·菲爾紹最著名的一本書，但并不是一部系統的論著，而是1858年初他在新建成的柏林病理學研究所所作系列講座的講稿集，當時的主要聽眾是開業醫師。魯道夫·菲爾紹研究的依據不僅僅是人們已有所了解的那句名言“所有的細胞均來自細胞”，而且還有另外三條原理：所有的疾病都是由生命細胞發生自動或被動混亂引起的;細胞之所以能發揮其機能，是因為其內部發生的物理和化學過程，顯微鏡能展現其中的某些情況;結構的反常情況包括正常結構的退化、轉化和重復。[6]35-36

威廉·亨特從1756年后專攻婦產科，并逐步使之成為正規醫學的一個分支，而不只是與接生有關。在揚·范雷姆斯迪克的協助下，亨特對婦女妊娠期和分娩期子宮的變化做了詳細研究。他出版了三部著作，其中的《婦女妊娠期子宮解剖學》（1774年）反映了他在產科解剖方面的研究成果。這是一部了不起的著作，書中有大量精確的插圖，反映了明快、生動的寫實主義特質。隨之而來的是世紀之交愛德華·桑迪福特（1793—1835）的《解剖學博物館》。在這部精美的圖書里，其中的人體解剖雕版畫可能有點兒格式化，但特別大膽，直到亨利·格雷于1858年出版著名的《解剖學》之前，一直無人能夠取而代之。直到今天，格雷的《解剖學》仍然是標準的教科書，部分原始圖版的復制品甚至在20世紀末進入21世紀的各種版本的出版物中還一直出現。[2]502

4）物理學教科書。熱力學這一新科學體現在蘭金（1859年）、泰特（1868年）、麥克斯韋（1871年）相繼出版的教科書中。“能量科學”最為著名的文本當屬湯姆森和泰特合著的《自然哲學論》（1867年）。最開始時，《自然哲學論》旨在討論自然哲學的所有分支，限于只出版一卷，包括動力學的理論基礎。從動力學中推演出靜力學，湯姆森和泰特將牛頓第三定律（作用與反作用定律）重新闡釋為能量守恒，并將“作用”視為做功比率。創造極值條件的移動對這種以功為基礎的物理學是必要的，非點力（point forces）是動力學的理論基礎，整個系統以最經濟的方式從一個地方到另一個地方的趨勢決定了系統各部分的力和運動。在新動力學中，變化后的原則（尤其是最小作用）起了核心作用。[3]267-268

主要是由于湯姆森偏愛實踐計劃勝過著作計劃，《自然哲學論》的出版延遲了，麥克斯韋就有了機會寫作補充著作《電磁通論》（1873年）。正如泰特當時在《自然》上的一篇評論中寫道的，麥克斯韋《電磁通論》的主要目標是，“除了告知我們有關電學和磁學的實驗事實外，就是徹底推翻了超距作用的概念”。19世紀40年代中期，威廉·韋伯曾以超距電荷相互作用為基礎建構了一個新的、統一的電學理論，但在1854年到他去世的這25年內，麥克斯韋為了將韋伯的理論從最強有力的和最有說服力的解釋的顯赫位置上拉下來，做了不懈努力。經過進一步加工提煉，電磁學全部概念、電磁學的能量研究方法在《電磁通論》中得到全面闡釋。[3]268

作為三一學院年輕的指導教師，麥克斯韋的第一篇電學論文《論法拉第力線》（1856年）的讀者代表了（自劍橋哲學協會1819年成立以來）該學校的數學機構和科學機構，這篇論文的目的是引起劍橋大學老一代的數學改革者的興趣，主要是威廉·惠威爾，惠威爾曾一直提倡涉及分析奧妙的幾何推理作為大學通識教育的教學核心。這篇成就了麥克斯韋職業生涯的論文具有強烈的劍橋“運動學的”研究傳統（尤以斯托克斯的流體動力學論文、光學論文及霍普金斯的物理地質學論文為代表），這一傳統將幾何規律的公式化作為數學動力學理論的先決條件。[3]268-269

5）數學教材。大多數教科書從理工學院和高等數學研究機構提供的課程講義發展而來。伴隨著那個時代急劇膨脹的教育目標產生了一些新的學術流派，法國教科書為整個19世紀教科書制定了標準。奧古斯丁·路易·柯西的《分析教程》（1821年）在一系列以微積分為同一書名的法國教科書中給出第一個基于有限概念的現代表述。在美國，西爾韋斯特·弗朗索瓦·拉克魯瓦（1765—1843）的《微分學與積分學專論》在西點學校被引入，替換了很多初級英國課本。當E.E.庫默爾（1810—1893）和卡爾·魏爾施特拉斯（1815—1897）在1860年創立柏林研究會時，他們為其圖書館所購置的第一批書中，除了歐拉的拉丁文的微積分課本外，其余都是法文的。[3]103

萊昂哈德·歐拉的《無窮小分析引論》（1748年）為那些想了解什么是18世紀微積分標準版本的人提供了范例[3]103。德國數學家希爾伯特1897年出版的《代數數域的理論》吸收并拓展了始于高斯、具有德國傳統的數論的許多主要成果。僅僅兩年后，他又出版了《幾何基礎》，此后這本小冊子12次再版。希爾伯特強烈的個性給哥廷根的氛圍留下了深深的印跡，在那個數學、天文學和物理學有著前所未有的相互影響的時代，數學家和天文學家、物理學家交往甚密。然而，希爾伯特也通過他的文字作品產生了巨大影響。作為兩個劃時代教科書的作者，他開創了一個現代數學模式，并最終在20世紀的研究和教育中的許多方面占據了主導地位。通過重新定義歐幾里得（Euclid，前330—前275，古希臘數學家，被稱為幾何學之父）幾何學的公理基礎，希爾伯特不僅為幾何學而且為總體的數學基礎建立了一個新范例。[3]104

范德瓦爾登（1903—1996）基于代數結構思想的《現代代數學》（1931年）第一次全面闡述了代數學。正如利奧·科里指出的，范德瓦爾登的課本是一個世紀里最具雄心的事業的一個樣板，尼古拉·布爾巴基——一個數學家集體的筆名（主要是法國）——試圖發展一種數學結構理論，足以為現代數學的主體提供一個主體框架。[3]104

6）教材應用變化。在德國，大多數學生僅花很少時間學習已出版的課本，因為他們參加的課程教學已反映了授課教授的思想。19世紀，那種一個灰胡須學者站在講臺上照本宣科，聽眾努力保持清醒的傳統講座方式已消逝了。盡管新時代的講座一般都以課本為基礎，但都是以保證自由思考和口頭表述的方式進行的。一些教師將他們寫的教科書內容記在腦子里，而另一些則始終即席演講。但無論他們各自的講課方式多么不同，現代講座代表了一種新的教學形式，這種形式強調了數學中口頭交流的重要性。它也導致出現數學教科書的一種新類型：通常權威的講座筆記時常建立在著名大學數學教授授課的基礎上，這一傳統始于卡爾·G.J.雅可比。因此，為了學習魏爾施特拉斯的分析，人們可以去柏林在擁擠的演講廳里做筆記，也可以試著借別人的專家演講的記錄稿。像阿道夫·赫維茨和里夏德·庫朗教科書的印刷版本只是很久以后才出現。[3]103-104

此時對自然界的更為系統的專門研究仍起著重要作用，但專業研究期刊的重要性日益增長，與鼓勵教學和學術研究緊密聯系的制度創新相結合，削弱了曾占統治地位的標準專著。這個趨勢在哥廷根達到鼎盛，在那里，1895—1914年，費利克斯·克萊因（1849—1925）和達維德·希爾伯特（1862—1943）的講座課程吸引著世界各地的天才學生。[3]103-104

顯然，教科書是一個動態文化的龐大系統。眾多近代科學家撰寫了大量教材成為科學教育的重要依據，為科學教材的繁榮發揮了不可或缺的重要作用，其中包括婦女的貢獻。大約在1800年前后的英國，婦女在物理科學領域的零散貢獻越來越多，且貴族氣越來越少。當時，簡·馬爾塞（1769—1858）開始撰寫她著名的通俗教材《化學的對話》系列。卡洛琳·赫舍爾（1750—1848）則在天文學方面給予她哥哥威廉很多輔助，且獨立確定了八顆彗星。在法國，索菲·熱爾曼（1776—1831）在她父親的圖書館中閱讀物理學書籍，以“Henri Le Blanc”的筆名秘密給僅接受男性的理工學院呈交了筆試材料，她還與卡爾·弗里德里希·高斯通過信。1831年，蘇格蘭婦女瑪麗·薩默維爾（1780—1872）將拉普拉斯的《星云假說》翻譯成英文。[3]47

科普著作 ?嚴肅的主題、活潑的形式使科普著作從它開始出現便不乏讀者，且受歡迎的程度不亞于知名的文學作品。由于科普寫作作者通常是專職作家，而不是杰出的科學家，因而通常被科學權威評價為比教科書要低等的著作。到了19世紀，這種情況有了相當大的變化，那時科學家如漢弗里·戴維、邁克爾·法拉第、托馬斯·亨利·赫胥黎、尤斯圖斯·馮·李比希和赫爾曼·馮·亥姆霍茲多是通過從公共講座或文章中得到啟發，進而見解能力得到提升。[3]65

赫胥黎在大眾講座中除了希望能夠傳授科學方法之外，還認為對待任何教條的或形而上學的東西都應該具有不可知論的態度。在他之后，科學主義（即認為只有經驗的科學解釋才獨一無二為真的觀點）獲得穩固地位，特別是在科普作家中。而那些挑剔的杰出科學家不喜歡這樣，他們當時和之后經常保留或尋求宗教信仰和形而上學的興趣。鮑爾弗·斯圖爾特（1828—1887）和彼得·格思里·泰特（1831—1901）的《看不見的宇宙》是一部普及熱力學的著作，也是一部關于宗教與教學的著作。而鮑爾弗的哲學作品是想要確立這樣一種看法，即科學同其他事物一樣，也是有信仰基礎的。[3]78

年輕的湯姆·泰勒斯科普曾以德薩居利耶向斯波爾丁紳士會會員作講座的方式為少兒作《牛頓的哲學體系》講座。和阿爾加洛蒂一樣，湯姆·泰勒斯科普用日常物品講解自然規律。像魯斯伯格那樣，他把自然哲學變成能夠被他的聽眾從視覺上、感覺上以及聽覺上理解的景象，一支蠟燭、一個板球或壁球便能說明日食或月食。整本書與其說是講座，不如說是對話。湯姆·泰勒斯科普總是被他的兒童聽眾打斷，接著就和他們一起進行一場富有教益的談話。事實上，這本書可能具有雙重的口語特征：它不僅具有講座兼對話的形式，而且可以像別的兒童圖一樣被大聲地朗讀。由于這本書與別的牛頓主義者的解釋不同，因而很暢銷，僅在18世紀的英國就出版發行了3.5萬冊。[2]117-118

有用知識推廣學會（The Society for the Diffusion of Useful Knowledge）于19世紀20年代開始出版工作，引起宿敵基督教知識促進學會（Society for the Promo-tion of Christian Knowledge）的震驚。19世紀30年代，狄奧尼修斯·拉德納（1793—1859）編輯了一套小冊子，即《袖珍百科全書》。小冊子包括約翰·赫舍爾（1792—1871）寫的《初論》，這位偉大的多面手兼自然哲學家在書中論述了科學方法。他還曾經編著了《論天文學》，以及其他關于不同科學的技巧精湛的書籍。這套《袖珍百科全書》還包括有威廉·斯溫森（1809—1883）對生物學的有趣論述，他提倡以圓圈的形式對生物有機體進行五類劃分的分類體系。最成功的信息出版商中有錢伯斯兄弟——愛丁堡的威廉和羅伯特。1844年，羅伯特（1802—1871）匿名發表了《萬物博物學的遺跡》，因其進化論的觀點（從銀河系到人類）而聲名狼藉，受到廣泛攻擊，但其書被廣泛閱讀。[3]68-69

科學期刊 ?科學期刊出版物是科學教育資源的一個重要部分。科學學會的學報是18世紀科學出版的主要方面。18世紀以來，在科學社團的支持下，開始出現學術交流和傳播知識的新手段，即科學期刊[2]81，如英國皇家學會的《皇家學會哲學學報》，法國科學院的《皇家科學院史以及數學和物理的論文報告》《外國學者論文報告集》，柏林學院也創辦了自己的雜志。僅就數量而言，專業學會出版的學科期刊同樣已經超越科學學會出版的學報，并成為科學家尋求信息和發表科研成果的主要資源[2]91。

巴黎科學院及其姊妹科學院的特色是每年或更長一段時期都會出版成卷的論文集。倫敦皇家學會的《哲學匯刊》大約每季度出版一次，其他一些機構有時候也發行季刊。“這些科學學會的期刊出版專注于科學，但并不局限于某一個專業或學科。科學學會的論文集并沒有囊括當時整個科學出版物，而有些獨立的期刊，如《學者雜志》、耶穌會的《科學與藝術史評論》、埃爾·培爾的《文壇紀要》和萊布尼茨的《博學學報》都為歐洲的讀者提供了重要的途徑，使其能夠了解科學和自然哲學領域中的發展狀況。然而，作為大多數知名學者首次發表其科研成果的媒介，科學學會的出版物還是最為重要的。當時，其余的科學出版機構發表的大多是些沒有多大創意的文稿。換言之，有創造性的科研論文大多是出現在科學學會的出版物中的。各學會之間也系統地分發各自的刊物，這就使得其他學會的會員，確切地講，也就是那些對科學學會的出版物最感興趣的讀者，更容易得到這些刊物（這與當時機構圖書館和私人圖書館使用受很大限制相比較而言的）。”[2]81-82

用知識發展的美國哲學學會簡稱APS（費城，1768年），這是在本杰明·富蘭克林的推動下建立的學會。APS在18世紀出版了三卷重要的《學報》并積極參與同時代的科學活動。由于該學會與富蘭克林這位偉人的聯系，它所獲得的國際聲譽或許比它本身應得到的更多。美國獨立之后，美國文理科學院于1780年在波士頓成立。另外一家學會類型的機構也出版論文集，發揮著典型的歐洲地方學會層面的作用。[2]86

18世紀的科學院和學會以各種各樣的方式促進了自然科學的發展，會員在學會會議上呈交其研究成果。以巴黎科學院的年刊《歷史與紀錄》為代表的各學術團體的學報很快就成為發表科研成果的主要媒介。通過資助成千上萬的有獎競賽，科學院對研究工作進行了積極指導，這些大獎賽對于那些就贊助機構所設定的主題而進行的工作提供了經濟獎勵和發表途徑。[2]80

在18世紀，洛倫茨·克雷爾（1745—1816）利用其刊物《化學年報》發表了很多化學方面的研究論述。達爾文在1788年的《哲學匯刊》上發表了一篇關于絕熱壓縮的論文，并完成了他最著名的著作——《植物園》。韋奇伍德在《哲學匯刊》上發表了一系列溫度測量和化學方面的論文，還進行了獨創性的研究，即如何去除光學玻璃中的粗條紋和條痕。威瑟林出版了他的臨床研究《論毛地黃》，像其他被普里斯特利所鼓勵的月光社成員一樣，他也開展了化學研究，并在《哲學匯刊》上發表了關于化學礦物學的論文。

科學期刊這種18世紀的獨特出版形式一直保持穩定。到18世紀末期，開始出現分學科的期刊。整體來看，克雷爾的《化學學報》（1778年）、柯蒂斯的《植物學雜志》（1787年）、《化學紀事》（1789年）和《物理學紀事》（1799年）的出版，既標志著一種新式科學出版物的產生，實際上也標志著科學進入19世紀以后的一種新的發展[2]82-83。

在意大利，1858年，弗朗切斯科·布廖斯基（1824—1897）創建了《純粹與應用數學年鑒》。19世紀末，意大利數學家已被公認為幾何學絕大多數領域的世界領先者[3]110。

1896年，韋爾奇和埃布爾創辦了《實驗醫學》雜志（Journal of Experimental Medicine）[8]146。

在法國，弗朗索瓦·馬讓迪于1821年創辦了《實驗生理學》雜志（Jounal de Physiologi Expérimentale）。第二期起，他在刊名中加上了“與病理學”（et Pathologie）[8]130。

（未完待續）