科學史中的思維爭辯及其對科學教學的啟示

樓凱

【摘要】? 科學史是提升科學本質理解與發(fā)展科學素養(yǎng)的有效途徑。本文以血液循環(huán)發(fā)現(xiàn)史為例，對科學發(fā)展的辯證過程及其中蘊含的科學思維、科學文化意蘊進行分析探討，并以此提出些許科學教學上的啟示。

【關鍵詞】? 科學史 科學思維 科學教學

【中圖分類號】? ?G632.4? ?? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A ? ? 【文章編號】? 1992-7711（2019）04-084-01

“當我們致力于探討如何發(fā)展學生的科學思維時，為什么不嘗試從了解與學習科學史著手呢？”基普尼斯如是說道。的確，科學史是學習學科知識、運用科學方法解決實際問題的“最真實”情境，是提升科學本質理解與發(fā)展科學素養(yǎng)的“最有效”途徑。本文以血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)史為例，分析其中科學思維爭辯過程，希冀從中獲致科學教學上的啟示。

一、血液循環(huán)發(fā)現(xiàn)史

早古希臘時期，人類已賦予血液特殊的品質。當時，一種普遍的認知是：心臟是人體的中心，是智慧的所在，其控制血液在全身的流動，以此為人體提供熱量。爾后，蓋倫提出了“靈氣說”。人體在攝入食物后，在胃里轉變成乳糜的流體物質，并在移動到肝臟時進一步轉變?yōu)檠骸４藭r的血液是充滿營養(yǎng)物質的“自然靈氣”，在流經肺部時與空氣混合，從而又增加了一種“生命靈氣”，在流經大腦時，又融入了“動物靈氣”。其中，自然靈氣提供營養(yǎng)物質，生命靈氣提供呼吸所需的氣體，動物靈氣提供各種活動所需的能量。蓋倫的理論的一致性以及精致的內部協(xié)調性，與當時盛行的神學思維天然契合，因而一經提出便成為人體血液的權威學說

隨著伽利略開創(chuàng)實驗科學，蓋倫的靈氣說開始漏洞百出。維薩留斯與塞爾維特通過解剖實驗發(fā)現(xiàn)人體的血液流動是循環(huán)的，但他們并沒有得出血液之所以循環(huán)流動的原因所在。之后，法布里修斯在人體的靜脈內壁中發(fā)現(xiàn)了一種“神奇”的小瓣膜，它的特別之處在于永遠朝著一側打開，而向相反的方向關閉。遺憾的是，法布里修斯并沒有將這一發(fā)現(xiàn)與血液循環(huán)運動聯(lián)系起來。直到英國學者哈維的出現(xiàn)，流傳至今的血液循環(huán)理論才真正得以確立。1968年，哈維出版了《心血運動論》一書，這本只有72頁的小書系統(tǒng)總結了他發(fā)現(xiàn)的血液循環(huán)運動規(guī)律及實驗依據。

二、血液循環(huán)發(fā)現(xiàn)史中的科學思維爭辯

（一）蓋倫為何篤信“靈氣說”

為何蓋倫始終未能從靈氣的懷抱中驚醒，從而發(fā)現(xiàn)其學說的錯誤呢？科學的發(fā)展并非置身于真空，而是浸潤于人類的社會歷史文化之中。蓋倫所處的時代，宗教信仰、神學思維是當時人們思想的全部皈依。因此，“不可見”的靈氣自然可以用神的名義獲得解釋，這不僅是當時蓋倫篤信靈氣說的必然宿命，也是自然科學發(fā)展進程中一種規(guī)避不去的思維范式，加之這些學說可以成功地解釋某些生活現(xiàn)象，導致人們縱使被束縛也不愿輕言背棄。

（二）哈維的辯證批判

到了哈維的時代，神學思維經由理性啟蒙及實驗科學的創(chuàng)立已被科學世界所消解，這時候，實驗、證據、推理是科學理論發(fā)展的主旋律。哈維曾說：“我并不認為解剖學應從神學家或者哲學家的公理出發(fā)，而是要從解剖事實和自然的結構出發(fā)。”當然，哈維天生對生物感興趣，積累了廣博深厚的知識，對心臟、血液問題長期反復的思索，并對前人的積淀始終懷揣一顆懷疑的心。機遇終究只垂青有準備的頭腦，辯證批判的思維意識，加上縝密的實驗論證，哈維最終創(chuàng)立了血液循環(huán)理論。

（三）科學理論的動態(tài)轉換

從蓋倫的靈氣說，一直到哈維的血液循環(huán)理論，事實證明科學理論的建構是一個不斷自我糾錯與完善的過程。科學史上的無數(shù)例子都鮮活地說明了這一點。比如，我們對宇宙的認識經歷了“天圓地方說”、“地心說”、“日心說”、“開普勒定律”、“牛頓萬有引力定律”等的發(fā)展演變。盡管這些科學理論的轉變有時需要漫長的等待，但長期辯證正是其發(fā)展的必經之路。當某些更具解釋力的證據、方法出現(xiàn)時，原先的理論只能走向衰落并逐漸退出歷史舞臺。因此，科學理論絕非亙古不變的永恒真理。

三、科學教學上的啟示

（一）讓學生成為科學思維的親歷者

科學史蘊含著豐富的科學思維資源，從科學家身上可以窺見諸如自我反思、批判論證等科學精神。以此觀照我們現(xiàn)今的科學教學，在機械傳授科學知識的同時，這些科學史上的科學思維、科學精神，卻早已不知被放逐到了哪個角落。在我們越來越重視科學本質的今天，我們亟需將科學史上的思想文化精髓整合到科學教學中，運用科學史的探討與辯證，讓學生體驗科學家曾面臨的真實情境、親歷科學家的思考過程，體驗科學進展的真實旅途。

（二）轉變科學教師的角色定位

在當下的科學教學中，教師往往將自己視作已掌握科學知識的權威，將科學知識強制性地“灌塞”給學生依然是科學課堂的主流。然而，真實的科學史進程告訴我們，科學的真正價值并不在那些生硬、冰冷的科學理論中，而在于經由這些理論所折射出的思維觀念、文化意蘊，這些才是能真正涵養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的成分。因此，科學教師亟需轉變角色定位，把自己看作是同學生一起的科學探究者，真正以求知的態(tài)度引領學生一起體驗科學史的豐富內涵，和學生一起走過一次次心智發(fā)展的旅程。由此，教師才能真正了解學生在科學學習中的思維模式及可能遭遇的困難，并給予針對性的支持和幫助。

（三）維持科學史的豐富性

在功利主義盛行的今天，分數(shù)成為科學教學成敗的衡量標準。由此，科學課堂追求的是科學知識在師生之間的高效傳遞，科學史則往往只停留在為科學知識提供歷史背景或者激發(fā)學生學習興趣的淺顯層面。這顯然會破壞科學史的完整性，從而縮減科學史的教育價值。因此，在科學史融入科學教學的過程中，不但不應過度簡化科學史情境，更應該維持科學史的豐富性和復雜性，使學生在真實的情境中，了解科學知識建構的整個過程，掌握科學探究所需的方法與技能，并養(yǎng)成具有批判性與創(chuàng)造力的科學思維和科學精神。