近代科學教育的興起與發展（續三）

新喬 趙曉寧 任熙俊

（接上期）

3 課程變革：理念、文化與重構

傳統與新科學課程的復雜交集? 1700年之前，神學是科學的女王，神學院在大學里是最重要的學院，神學課程也將哲學課程作為預備課程。16世紀和17世紀，在大學和學院體系里，對自然界的學習分為三個獨立的學科領域或三個不一樣的學科。自然科學通常位于哲學之下，哲學有四個學科分支：邏輯學、倫理學、物理學和形而上學。后三科的教學順序每個世紀各有不同，但邏輯學總是放在課程一開始時講授，因為它提供了理解其他哲學學科的分析工具。物理學或自然物體的科學，如同倫理學和形而上學一樣，是一種邏輯科學，它們之間沒有認識論上的不同。特別是物理學和形而上學，它們通常被看作有密切的聯系，前者提供了神的仁慈的證據，而后者證明了神的存在和品質。[3]40

這個時期，亞里士多德學說是一種有活力的、兼容并蓄的物理哲學，它可以成功地將大多數新觀察到和發現的現象納入其體系之中。這說明耶穌會的物理學仍然堅持托馬斯主義的亞里士多德學派的立場：自然界是物質質料和形式的融合，而形式是不重要的，只有將自然現象進行形式上和性質上的解釋才是合法的。

在學校教學中，牛頓的學說并非很容易被人們所接受，而是相反，曾一度受到很大阻滯。在17世紀90年代，牛頓的萬有引力定律和他關于光與顏色的理論一直被蘇格蘭（尤其是愛丁堡）的大學教授們談論著，然而他對笛卡兒的漩渦理論的批判又過了十年才得到同情的接受。在進入18世紀之際，蘇格蘭的教授們試圖將牛頓的發現容納在笛卡兒的物質空間論內，不愿放棄沖力物理學。1704年，愛丁堡教授查爾斯·厄斯金（1680—1763）提出一組強烈支持牛頓學說的物理理論，盡管如此，他仍然宣稱：“萊布尼茨無疑已經清楚地闡明了重力是源自周圍的流體沖力，就像磁性運動一樣;這從他對天體運動原因的研究中可以清楚地看出?！盵3]42

這種情況與當時傳統課程有很大關系。一方面，一定意義上，此時的科學課程仍然是基于因果性和演繹性的，內容和結構都是亞里士多德式的：它的目的是通過構建嚴格的因果鏈，用關于自然界的不允許懷疑的基本原理，解釋觀察到的自然現象。在許多歐洲天主教地區和整個西班牙、葡萄牙所屬的美洲地區，特別是在耶穌會控制的大部分學院和大學里更是如此。當時，物理課程的講述從一般到特殊，從向學生介紹亞里士多德的《物理學》的主題出發，然后到《論天》《論生滅》《氣象學》《論靈魂》和《自然諸短篇》等著作中的主題。[3]40

另一方面，在新教徒的世界，在由非神職的或非宗教的教授授課的天主教學院、大學里，傳統的亞里士多德式物理課程的核心已經或正在被拋棄，作為替代，教授們大多擁護新機械論哲學的一些形式。這些教授絕大多數是笛卡兒的信徒，他們向學生傳授宇宙是被自然現象充滿的空間。其中的自然現象，無論月下和月上，都幾乎可以完全用運動著的無限可分的粒子來解釋。在法國，巴黎大學信奉天主教的世俗教授追隨著笛卡兒在1644年的《哲學原理》（Principia Philosophiae）中明確表達的機械哲學觀。18世紀的頭20年中，在德意志北部的新教大學，因為萊布尼茨的單子論，至少是因為它對有機物質的解釋，笛卡兒物理學以一種折中的形式快速傳播。[3]41

1700年左右，強大的笛卡兒派在大學和學院課堂出現，但這并不真正表明歐洲的物理學教授已經分為傳統派和現代派。事實上，笛卡兒派的課程在許多方面是傳統的。笛卡兒哲學和亞里士多德哲學一樣，其中的物理學都是直接基于對亞里士多德的邏輯研究之上的因果性與描述性的科學。更明顯的是在課堂上，笛卡兒物理學的詞匯仍有亞里士多德的痕跡。此外，笛卡兒哲學課程中沒有數學的內容，而且并沒有嘗試通過實驗使傳統的課堂口述更生動。誠然，一些新教徒的笛卡兒派哲學教授，諸如M.G.勒舍爾的課程像實驗物理學，但是實際并非如此。與其他同時代的教授（包括笛卡兒學派和亞里士多德學派）一樣，僅通過描述實驗來講授課程，以明確他們的立場——他們自己并不做實驗。笛卡兒物理學僅在一個方面可謂全新類型的物理學，那就是它強調物理學是一個實踐的科學。亞里士多德學派一向主張自然哲學是一個理論的科學。與此相反，像勒舍爾這樣的教授只是給實驗哲學家披上了功利主義的修辭色彩。在1714年的就職演講中，勒舍爾認為，一門物理知識的最終目的在于，為人類的生存所必需的所有技術的進步。[3]42

18世紀的大學和學院的課程結構上呈現的是像以往一樣的四門或五門的教學。為了給大學學習做準備，學生仍要進行長期的古典語言學習。人文學院中的哲學學習依然包括四門傳統的哲學學科。首先，盡管同時代的自然科學已經有了長足的進步，但幾乎不存在任何認真地將物理學與哲學的其他部分正式分開的嘗試。學生獲得自然世界的入門知識仍是通過作為哲學一部分的物理學。事實上，所有的哲學科目經常由相同的教授講授。在蘇格蘭，除了亞伯丁的國王學院外，18世紀上半葉，如果說不同哲學學科的專業化教職正在緩慢建立的話，在大革命前的法國全職學院中卻從未出現過。直至這個世紀末，北美的學院和大學的教職專業化也沒有多大進步。

當進入18世紀的時候，課程結構調整——賦予數學和自然哲學更重要的地位或聲望，課程的重要性和自然科學的地位沒有明顯的提高。教育結構總體上缺乏變化，尤其是在人文課程中，未能給予自然哲學更重要或更與眾不同的地位，這反映出在教會和國家看來，學院和大學體系的目標仍未改變。與之前的幾個世紀一樣，該體系打算培養出神學、法學和醫學這三門傳統學科的有用人才，尤其是前二者。要達到這樣的目標，最好的辦法就是使未來的新生擁有更堅實的傳統教育、不同哲學分支的綜合知識以及一段時間的專業訓練。課程中的自然哲學地位不可能被提升很多，一年的物理學學習足矣。

然而這種情況也預示了兩種可能的轉化：一方面，包括物理學課程在內的哲學課程被認為與宗教正統學說毫無沖突，并且還提供概念和邏輯工具，通過這些工具，許多啟示錄式的真理或許可以得到理性的支持;另一方面，對上帝和他的創造物也會有更深入的、非圣經的理解。這也意味著一旦神學的束縛被打破，哲學便失去了它曾經附屬和依賴的角色，那么，科學發展便自然會帶動哲學加速分化成不同專業，新課程的情況或許正是以這樣一種方式開啟了18世紀后的變化。

課程理念與重構? 在傳統與新科學課程復雜交集中，新科學課程的生命力逐漸顯現出來，并且在不斷沖破傳統樊籬的過程中緩慢卻頑強地生長著。

1）新舊課程理念的轉換。盡管在法國大革命之前，大學和學院并沒有為自然科學提供更多的空間和更高的地位，但這一情形并不意味著在表面已經固化的制度下，課程理念和課程內容沒有發生變化，科學教育本身的活力正在悄然增長。

首先看物理學課程方面發生的一些變化。隨著關于自然界如何運作的新觀念的出現，物理學教學的重點發生變化，較少地注意“適用于一切物體的本性、實質和性質”的傳統問題（所謂的一般物理學），而更多地注意“對這個世界上包含的各種特定物體或者各種實在有形個體的考察和討論”（即具象的物理學）。這種變化明顯地顯現在雅克·羅奧（1620—1672）于1671年初次出版的一本非常流行的《物理學》中。在此書中，笛卡兒的物理學被闡述為一門實驗科學，主要的獨特之處在于它的以無處不在的以太中的微粒機制的解釋，而不提笛卡兒本人所強調的形而上學基礎。在18世紀初的幾十年里，這種新的著重點在教科書中已變得很普遍。

牛頓學說的傳播在很長一段時間內都是很困難的事情?？疾炫ｎD物理學是如何進入歐洲大陸學院和大學課程的過程，可能會更方便看到科學課程變化過程中的理念變化。18世紀初，大學物理仍是亞里士多德學派的傳統，信奉對自然世界進行簡單的研究。那時，除英國、北美殖民地和荷蘭（牛頓物理學在這里在18世紀第二個十年中就被講授），大多數物理課程仍然為笛卡兒學派控制，甚至在耶穌會控制的學校中還講授亞里士多德學派的理論。如直至18世紀30年代，卡恩的耶穌會學校的一位教授夏爾-阿里耶熱·巴厄夫（1715—1762以后）依然堅持亞里士多德學說的月上和月下世界的區別，只是在解釋月下自然現象的行為時才接受機械論解釋。甚至在英國和荷蘭，這個世紀上半葉依舊有很多傳統物理學與牛頓學說一起傳播。牛津大學和劍橋大學常稱它們自己的課程為自然哲學，而大批導師仍支持因果性的、非數學的物理學，曾在1717—1755年和1760—1762年用以考試牛津大學基督教學生的規定的物理課本，居然是丹麥人卡斯帕·巴托尼努斯（1585—1630）在17世紀早期寫的《物理學手冊》。[3]52

法國科學院的成員在18世紀頭30年中堅持為笛卡兒旋渦理論和當時歐洲文化的法國中心地位尋找數學辯護，所以牛頓的現象論物理學在歐洲大陸的學院和大學扎根很慢并不奇怪。同樣，考慮到法國科學院的權威——那些曾經的少壯派，諸如克勒洛——一度竭力支持牛頓的方法，所以革命在1750年后迅速產生影響也就不令人驚奇了。而在那些由于耶穌會士被驅逐的天主教歐洲個別地區（1758年從葡萄牙開始，到1774年該命令被完全廢除），牛頓物理學的傳播則要容易得多。盡管耶穌會士在該世紀行至3/4時明顯擁護牛頓學說——這無疑是在羅馬的牛頓派數學家羅歇·博斯科維什（約1711—1787）的影響下，然而他們的課程已經被不斷譴責過時。在天主教歐洲中伴隨教會在哲學教學中統治地位的改變，這些長期以來的權威不得不考慮物理課程的內容和表述，即使他們依然對待徹底革新大學課程的呼吁無動于衷。[3]53

18世紀，一種新的關于大學物理的概念在得到發展。當法國科學院在1699年分成若干組時，新科學被分為六個種類，包括三個數學的（幾何學、天文學和力學）、三個醫學的（解剖學、化學和植物學），可以看到物理學并不在其中。但到1795年，當科學院重組為研究院一部時，科學知識的重新分類密切地反映了大學里的發展。不只物理學成為一個獨立的部分，而且在物理學所屬的數學科學與實驗或分類科學之間做出了明確的區分。[3]71

新物理科學是大學里的一種創造。不管牛頓的現象自然哲學以何種方式被講授，同樣引發了科學概念的重新定義及物理學課程變革，本質上，它已經成為研究慣性自然現象可見運動的課程，包括力學、靜力學、動力學、光學、聲學和天文學等科學分支。實驗物理學家還引入了新的、十分具有表演性的科學——磁學和電學，雖然它們直到19世紀初才被數學化。于是，物理課程不再包括地球物質結構、氣象學和生物體結構的研究，一種新型的物理學出現了，它與亞里士多德自己的著作《物理學》和《論天》所包含的題目相符（盡管不精確），但是無視他的其他著作的內容。物理學課程本身與實用數學傳統課程的大部分內容顯現出驚人的相似（事實上科學也是這樣被傳授的）。因此，到了該世紀末，許多學院和大學的——盡管不是全部的——數學教授把精力都放在純粹數學上，他們講授可用于自然界研究的技術（包括圓錐曲線和微積分），但不再講授實踐數學偽裝下的數學物理學。[3]58

數學論證對構建物理學的基礎和前提起了很大的作用。雖然數學課程作為一門學科，過去被認為是與哲學不同的，且從屬于哲學（它以抽象的方式來處理自然實體），但是它與天文學、光學和音樂一起，早在中世紀就已構成大學文學院課程中很重要的一部分。這種講授應用數學和理論數學的傳統在16世紀和17世紀得以沿襲。正是在這些從古代繼承下來的數學化了的學科中，以及在被伽利略成功地數學化的力學中，發生了17世紀科學革命期間的主要進步。雖然學院和大學傳授的許多課程僅僅是基礎的，并只包含歐幾里得幾何學的第一部，但仍有些學院將中世紀繼承下來的知識進一步發展，并在17世紀開始講授天文學、光學、聲學和動力學中的最新進展。[3]43

其中，耶穌會士的許多課程是專門為未來陸軍和海軍軍官以及一些貴族階級而設計的。傳統上，這些貴族（至少在歐洲大陸）不參加學院和大學的課程，如果他們獲得了關于自然界的科學知識，也大多（或者全部）是從書本而不是課堂中獲得的。雖然教會支持亞里士多德派并反哥白尼派（尤其是在法國），但他們的數學教授仍然可以自由地提出一個實用數學的非因果性科學，賦予他們有限的聽眾在彈道學、筑城術和航海學方面一個堅實的基礎，甚至可以給聽眾介紹一些自己正在推進其發展的電學和磁學等新學科。巴黎耶穌會士路易·貝特朗·卡斯特爾（1688—1757）1728年出版的以“簡略普通數學”為題的教科書就是一個很好的例子。[3]43

此時，亞里士多德學派和笛卡兒學派的物理課程也開始部分地反映了對新科學的關心。大部分開創先河的實驗哲學專家開始對自然效應或“事實”產生日益高漲的興趣。這種興趣并非是傳統因果物理學的產物，而主要是來自對自然現象進行仔細的測量和觀察，以期發現支撐常規行為背后的可描述的數學法則。同時代的實驗哲學家確實找到了一條途徑，把它在某種程度上看作為數學課程中的一部分來直接講授。在牛津和劍橋，教學任務大體上是由精通數學并愿為此奉獻的數學家承擔的，他們在理論數學和實踐數學的教學方面均提供有效的指導。牛頓，這位劍橋大學盧卡斯席位（1663年成立）的主持者，只是17世紀末到18世紀不列顛諸島大學中一群杰出的數學家中最優異者之一。正是這些教授，特別是格雷果里王朝時期在圣安德魯大學、愛丁堡大學和牛津大學講授數學的教授們，最先在大學內態度堅決地支持牛頓的物理學。作為數學能人，他們有能力理解牛頓的《原理》（Principia）中的論證，并領會他對笛卡兒行星運動沖力解釋的批判。因為他們的科學是分析性的，而不是因果性的，他們可以自由地擁護牛頓的一個具有不同的力的宇宙概念，而不會因其認識論的立場給自己帶來麻煩。與他們的哲學同事不同，他們不必受限于一定要為牛頓物理學提供先驗的機械論原理，而可以從專業角度連貫地講授數學哲學。[3]44

2）以教科書為中心。醫學教學的變化具有典型性。從18世紀初開始，標準化的實踐要求科學教學應用一本教科書作為課程的中心。不管一個醫學系宣稱自己有多么進步，18世紀大多數的醫學教育（即使不是全部，也差不多）是以講座和解釋性評論的形式進行的。盡管教授們原先是圍繞古代醫學教科書的經典來構建他們講授的課程，當時經典教科書有弗里德里希·霍夫曼（1660—1742）的《醫學基礎》（1695年）和赫爾曼·布爾哈夫（1668—1738）的《醫學原理》（1708年）。哈勒編的《關于醫學原理的學術講座》（1739—1744年）輯錄了布爾哈夫為學生講課的內容，由《醫學原理》中截取的短章節系列組成，每章節后都附有布爾哈夫的大量的解釋性評論。[3]404

《醫學原理》這門課程構成很多大學醫學理論入門教程，它一般覆蓋五個主題：生理學、病理學、癥候學（關于癥狀的解釋）、治療學和營養學（保持健康的規則）。用現代的眼光看來，對于一門醫學理論課程來說，這是一種奇怪的組合，但是《醫學原理》的構成方式有其歷史和學術方面的理由。從歷史的角度來說，《醫學原理》中涉及的具體主題比僅僅是歷史上的羅列所能揭示的聯系更緊密。在它們中聯系的主線之一是它們都特別注重人與外部環境的相互作用。這些從古代開始就被認為是“非自然”的相互作用，被分為空氣、食物和飲料、運動和休息、排泄和停滯、睡眠與清醒以及心理影響六大類。從病理學角度來看，這些非自然的事物構成對于病因的認識。[3]405

通?！夺t學原理》被作為三或四年制課程的第一年的主課。第一年的其他課程可能包括植物學、解剖學和化學這三門專業學科。在這個學制的第二個階段，學生要學習普通病理學和病理學各論、藥材學（學習各種各樣的藥物以及它們對人體的作用），可能還有治療學。最后，在這個學制的第三個也就是最后一個階段，學生一般要專門學習普通治療學和治療學各論、寫處方的方法、手術，最后是臨床實踐，他們在這個過程中將有機會參與護理病人。[3]405

講授方式包括從課本中選取段落大聲朗讀，這些段落被添加了例證性和解釋性的說明。由于這個原因，教科書通常是用標有序號的段落，以格言警句風格進行寫作的，這種格式有利于前后參照，并且使不專心的學生有機會能夠在授課過程中找到所學內容的位置。

重視通過實踐方法完成教學過程。倫敦的醫學教育也很有特色，比較重視完成實踐環節教學，這里開發有各種各樣的私人講座課程，讓學生在這個大都市的醫院中觀看內外科醫生如何進行他們的工作。在倫敦，醫學理論和別處所教授的理論并沒有顯著的不同，但是在倫敦學校中的臨床取向，說明在那里教授給學生的是為了適應醫學臨床實踐的知識。

3）強調學術自由。強調學術自由，是18世紀歐洲大陸大學科學課程發展的一個新的特征。

18世紀的一件大事是1733年位于漢諾威領地的哥廷根大學的創立。哥廷根大學的哲學學院從創立起，就有著令人羨慕的自由。其1737年的條例明確規定，只要不講授任何反對宗教、道德和國家的內容，教授可自行選擇課本和安排課程，因此吸引了大量有活力和有才能的尤其是自然哲學和醫學、數學方面的教師。在自然科學教授中有電學實驗家和地質學家格奧爾格·克里斯托夫·里希登伯格（1742—1799），醫學教授包括植物學家和生理學家阿爾布萊希特·馮·哈勒（1708—1777）、博物學家約翰-弗里德里希·布魯門巴赫（1752—1841）。由于這些教授許多都是活躍的研究者，哥廷根很快就擁有了自己的科學團體和出版的學報，這與同樣擁有這些教授的選帝侯科學院截然不同。[3]49

允許不同學術觀點存在，認識論基礎可以不同，但作為學科應是一個整體，這是洪堡改革時期確立的原則。這一原則在洪堡改革之前被用來培訓古典文學教師而不是自然科學家，其根源也與18世紀下半葉的哥廷根有密切聯系。以1781年的《純粹理性批判》為開端，康德在三本經典論著中給他的同胞們論證了道德科學與物理科學的認識論區別。1798年，隨著他的哲學觀點逐漸被新教徒國家甚至被德意志信仰天主教的地區所接受，康德又邁出堅定的一步，即在他的《系科之爭》中把哲學學院與其他學院完全分開，宣稱專業學院的課程應受到政府的監督，因為政府的責任是維護市民安全，關心他們的思想產物，而政府也有責任給予哲學學院的教授完全的自由。[3]50

為了共同的科學事業，在根本上保障學術自由討論和爭鳴，在新型大學里必須要設立一門系科，該系科因其學說理論而不受政府指令的限制，它應享有不發號施令，卻對一切指令做出判斷的自由。到18世紀末，許多德意志北部及其他大學開始成為科學研究的中心，開始出現模仿哥廷根大學模式的學校。各個學院和大學在課程上都根據當時的科學發展成功地進行了調整，而且這些改變時常是自發的。

19世紀，盡管德意志哲學學院的教授很少有人贊同洪堡的原則，但他們還是很快就適應了這種結構下的教學生活，通過專業研究或討論班為自己的學科建立獨立的身份。如在黑爾姆施泰特和萊比錫，約翰·弗里德里希·普法夫（1765—1825）教授和卡爾·弗里德里希·興登堡（1741—1808）教授建立了一所數學分析的聯合學院，創辦了第一份數學期刊《純粹和應用數學文獻》?；瘜W家洛倫茨·克雷爾（1744—1816）也在黑爾姆施泰特組織了德意志新興化學團體，并且定期出版化學刊物。在未設立道德科學與自然科學分離的制度時，德意志北部大學科學和數學教授在伊曼紐爾·康德的認識論著作的激勵下，便已經開始自發發展學院內、外的橫向的學術合作，開展討論交流。[3]50

物理教學方面的變化特別巨大。18世紀的最后十年，歐洲大陸每個角落講授的課程，都是已經被人們接受的牛頓萬有引力學說、多種力的宇宙觀和研究自然世界的激進的現象論方法。結果，完全打破了五個世紀的傳統后，學院和大學的物理學在很大程度上已經不再是一門致力于將基本原理與各種自然效應聯系起來的因果性的科學了，它轉而成為一門分析性科學，即用數學的法則來解釋支配自然物體的行為。這是一種全新的物理學，更接近于同時期歐洲大陸的后牛頓實驗哲學家的科學認識論。很明顯，這也是一種與其他三門哲學課程沒有關系的物理學。在文科和理科正式分開的一個世紀前，現象論的物理學開宗明義地強調，作為一個整體的、關聯的和四合一的學科的傳統哲學概念已不再被接受了。[3]52

歐洲還有很多地方主要以數學的方式為人文學院的學生介紹新物理學課程。18世紀劍橋大學的情形就是如此。一種數學化的牛頓自然哲學整個18世紀都在牛津大學由頭銜為數學教授的人講授，這些人即牛頓在盧卡斯席位的繼承者，諸如盲人尼古拉斯·桑德森（1682—1739）。然而與牛津大學相反，劍橋的大學生在上物理課時可能采用一種與他們在上作為預科學習內容的物理課時一樣的方法。新數學物理學在18世紀的劍橋教育中的角色不應被夸大，考慮到大學教育系統中學生至上的原則，大多數學生很少被傳授數學物理學內容，就像他們在牛津的同齡人一樣，通過參加自然哲學的或公共或私人的實驗課程，粗略認識牛頓自然哲學的要點。[3]57

（未完待續）