洋務運動時期物理教科書科學啟蒙特點及其影響

劉志學 張 磊 王尊博

（牡丹江師范學院教師教育學院，牡丹江 157011）1

（牡丹江市第十一中學，牡丹江 157011）2

（牡丹江醫學院藥學院，牡丹江 157011）3

1840年爆發的鴉片戰爭以清政府的慘敗、一系列不平等條約的簽訂告終，正如馬克思所言“英國的大炮破壞了中國皇帝的威權，迫使天朝帝國和地上的世界接觸?！盵1]

割地、賠款、開發通商口岸等戰爭后續事宜的陸續開展，讓林則徐、魏源等開明知識分子和士大夫越來越認識到 “開眼看世界”與“師夷長技以制夷”的必要性。經過徐、魏等人多年的呼吁，結合當時的內外交迫的國情，曾國藩、左宗棠、張之洞等晚清重臣也逐漸認識到向西方學習的重要性，一場以“師夷長技以制夷”為目標、以“中體西用”為指導思想、以“自強求富”為宗旨的洋務運動拉開了大幕。物理教科書作為洋務學堂開展物理教育的教學材料和進行科學啟蒙的重要載體，也在這一時期得到了極大的豐富和發展。

1 洋務運動時期物理教科書的基本情況

為實現“師夷長技以制夷”的目標，洋務派官員除興建廠礦、引進西方工業體系、開辦洋務學堂外，還開設翻譯館翻譯西書、傳播西學。洋務運動之前，西書的翻譯事業主要由傳教士譯書機構開展，洋務運動發起之后，眾多洋務譯書機構的參與，開啟了中國人主動引入西方自然科學知識、進行科學啟蒙的新時代。

洋務運動時期，影響力較大、譯書成果較為豐碩的當屬上海江南制造局翻譯館和北京京師同文館。江南制造局翻譯館成立于1868年，在曾國藩上奏皇帝申請創設翻譯館的奏折中寫道：“蓋翻譯一事，系制造之根本。洋人制器出于算學，其中奧妙皆有圖說可尋。特以彼此文義捍格不通，故雖日習其器，究不明夫用器與制器之所以然……擬俟學館建成，即選聰穎子弟隨同學習，妥立課程，先從圖說入手，切實研究，庶幾物理融貫，不必假手洋人亦可引伸，另勒成書”[2]，奏折很快得到了朝廷的批準。江南制造翻譯館從1868年開辦直至1912年終結，45年間共譯書241種[3]，其中，翻譯館譯書種類按照數量多少排序分別為：兵學、工藝、兵制、醫學、物理①熊月之著作中將格致、電學、聲學、光學等分列，鑒于此類書籍的內容主要為物理學知識，筆者在此將其合稱為“物理”。、礦學、農學、化學、算學、交涉、史志、船政[4]，通過數量的多少可以看出，翻譯館譯書的傾向性，即與富國強兵相關的實用類的如兵學、兵制和工藝制造類書籍，為該館譯書的首選，其他類別的書籍則很少，其中，翻譯物理教科書共11部。

京師同文館創設于1862年，創設目的是為清政府培養外交和外語人才。1868年增設格致館，開始教授物理、化學等自然科學課程。京師同文館在其存續的40年間，共翻譯西書25種[4]317。同文館譯書大致分為三類，一類為法律、歷史等社會科學知識，如《萬國公法》等共計9種；一類為物理、化學、生物、生理、醫學等自然科學知識，如《格物入門》（見圖1）、《格物測算》、《化學闡原》等共計14種；一類為外語工具書類，如《英文舉隅》等共計2種。由上述譯書的種類可以看出，同文館譯書兼顧自然科學和社會科學，可見，同文館在引入西學過程中，對自然科學與社會科學同樣重視，這種情況的產生，主要是由同文館最初創設的目的即為培養外交和外語人才決定的。

圖1 《格物入門》書影

經過筆者之前統計，洋務運動時期共出版物理教科書23種（見表1）[5]，其中洋務譯書機構出版15種、教會譯書機構出版8種。可見，洋務譯書機構已經成為這一時期物理教科書編寫、出版的主力，特別是京師同文館和江南制造局譯書館一南一北，共同撐起了洋務運動時期西書翻譯與引入的大業。

表1 洋務運動時期物理教科書統計表（1860～1900年）

2 洋務運動時期物理教科書科學啟蒙的特點

2.1 “中體西用”背景下的物理學知識體系構建

科學知識作為科學文化的重要組成部分，為科學文化的發展和延續提供了支撐和基礎。各個時期的物理教科書中，科學知識都占有重要的地位，科學知識也是教科書發揮其科學啟蒙作用的主要內容。

經過傳教士譯書時期的譯介和引入，大部分物理學知識都以教科書的形式被引入中國。洋務譯書時期引入的物理學知識進一步規范，并逐步引入了部分最新的物理學成果，開闊了國人的知識視野，特別是洋務學堂的廣泛開設，作為“中體西用”中“西用”的主要內容，物理學知識的科學啟蒙作用得到了進一步的發揮。

2.1.1 力學知識引入情況

洋務譯書時期翻譯的力學知識主要有丁韙良譯的《格物入門》（卷五力學）和偉烈亞力、傅蘭雅及李善蘭翻譯的《數理格致》。《格物入門》（卷五力學）一書中的力學知識較為基礎，而《數理格致》譯書的原本為牛頓的《自然哲學的數學原理》（下稱《原理》）。《原理》作為科學史上最偉大的著作[6]、第一次科學革命集大成之作，對之后的物理學、數學、哲學和天文學等學科的發展都產生了重大的影響。《數理格致》一書是牛頓《原理》在國內第一次翻譯介紹 ,在中國科學發展史上具有重要意義[7]。

2.1.2 熱學知識引入情況

丁韙良譯的《格物入門》（卷二氣學）一書中，對風雨的形成、蒸汽機、火輪車、火輪船、紡織機等熱學知識和熱學機器進行了介紹。特別是針對紡織機、蒸汽機、火輪車等國人眼中新奇之物，進行了詳細的介紹，并對這些機器應用的前景，以及對經濟、社會和工業發展的重要作用進行了論述。在論及紡織機是否對從業者生活產生影響時，丁韙良寫道：“汽機通行以后，不惟無害，且有大益，其法初興，未免多人另圖生計，然從此衣服布匹等物，價值頓減，且自火力一做，而百業具隆，如挖煤開礦打鐵造橋行船運車造輪車鐵道各事，用人極多，因火輪舟車，易至遠方，載貨運糧，無不便捷，以致民眾較前尤為富足。”[8]正如丁韙良所述，紡織機投入使用之初，肯定會對傳統的紡織工人生活造成影響，使他們被迫另謀職業，但從長遠來看，機器工業生產代替手工業是歷史發展的必然趨勢，同時，隨著生產力水平的提高，也會帶來生產成本的降低，帶動相關行業的繁榮，因此能夠促進經濟的整體發展。

2.1.3 聲學知識引入情況

丁韙良譯的《格物入門》中論及的聲學知識為普及性的，傅蘭雅、徐建寅翻譯的《聲學》則相對專業性更強，《聲學》一書的原本為英國著名物理學家丁鐸爾（英文名：J.Tyndall，現譯為：廷德耳）《聲學》（Sound，1869）,該書詳細介紹了聲學相關的物理概念、理論與實驗，為近代中國出版的最早的聲學專著，截至20世紀初，引入中國的聲學知識都沒有超出《聲學》一書的范圍[9]。當時的學術界更是高度評價《聲學》一書的學術價值，在徐維則、顧燮光的《增版東西學書目》中寫道：“西人論聲音之理日精，此書所載，半屬淺說，然論發聲、傳聲、成音、音浪，頗覺透辟。中國極少新譯之本，讀此足以稍窺崖略。”[10]

2.1.4 光學知識引入情況

丁韙良編譯《格物入門》（卷二氣學）中的下章名為“論光”，對光源、光速、分光、光的折射、光的反射、凸透鏡、凹透鏡、顯微鏡、望遠鏡、彩虹、海市蜃樓、光的波動說等光學知識和光學儀器進行了介紹。對于國人較為關注的顯微鏡等光學儀器，丁韙良進行了詳細介紹，設計了“顯微鏡為何物、其鏡何如、顯微鏡之力何法計算、顯微鏡有何益處、用顯微鏡可決疑獄否”等問題，對顯微鏡的構造、原理、放大倍數、用途等進行了論述，針對顯微鏡在案件偵破中的作用，丁韙良寫道：“西國有殺人逃逸者，其所佩小刀，沾染血跡，詢之，以牛血對，或疑之，持刀質于明識者，知為人血，嚴鞠之，廉得其情，賴顯微鏡考察之力也?！盵11]作者通過教科書對警察運用顯微鏡破案過程的描述，使國人對顯微鏡在生產、生活中的用途有了大概的認知。

金楷理、趙元益翻譯的《光學》一書的原稿，為英國著名物理學家丁鐸爾講授光學課程所使用的講稿《光學》（Light，1870），該書詳細介紹了光譜及其應用、光的干涉、衍射、偏振，對光的直線傳播、照度和照度定律、光速及其測算、眼睛的視覺原理、眼鏡、牛頓環等光學現象和光學知識，并對幾何光學和波動光學知識進行了重點論述，為第一部系統介紹波動光學的著作[9]116。

2.1.5 電磁學知識引入情況

傳教士譯書時期引入的電磁學知識主要為《博物通書》（見圖2）和《博物新編》（見圖3），其中，《博物通書》簡單介紹了常見電學現象和電學儀器，重點介紹了電報機，而《博物新編》僅安排了一節介紹了部分簡單電學知識。

圖2 《博物通書》書影

圖3 《博物新編》書影

1879年刊行、由傅蘭雅和徐建寅翻譯的《電學》，原本為英國物理學家、化學家諾德的《電學教科書》（The Student’s Textbook of Electricity）?！峨妼W》全書共10卷8冊，配備插圖402幅，字數23.8萬，為近代中國第一部系統介紹電磁學知識的中文譯著[12]。

1899年，由傅蘭雅、王季烈翻譯、江南制造局翻譯館出版的《通物電光》一書則首次引入了西方近代物理的最新知識——X射線[13]。該書原本為1896年美國學者莫耳登、漢莫爾所著的《X射線》（The X Ray）。1895年德國科學家倫琴發現X射線，1899年，制造局翻譯館即將這一近代物理學研究成果引入中國，可見這一時期在洋務機構的推動之下，科學傳播的速度得到了極大的發展，科學成果引入的效率要明顯高于傳教士譯書時期。

2.2 科學方法的滲透

科學方法是人們在認識世界和改造世界的過程中，所運用的符合規律和原則的手段和途徑。近代自然科學的建立，就是以伽利略的實驗觀察與數學推理相結合的科學方法創立為標志，并使科學在文藝復興、宗教改革和啟蒙運動之后得到快速發展，進而引發了科學革命、工業革命，使歐洲結束封建社會、進入資本主義社會。中國傳統思維方式注重天人合一的有機自然觀，重綜合、輕分析；重思辨、輕實證；重模糊、輕精確[14]，導致我國古代許多科學成果都停留在經驗層面和應用層面，缺乏深入的原理探究，直接影響了近代科學在中國的發展。

物理學以實驗為基礎，每個物理概念的建立、每個物理規律的發現，每個物理定理的檢驗，都需要經由實驗或由實驗驗證。丁韙良對實驗在物理學習中的作用具有清晰的認識，其在《格物入門》（卷一水學）的凡例中寫道：“學者諳其理，習其事，二者并進方覺工夫有味，而實效可望，然每舉一端器具材料，務臻精審，否則試之不驗。”[15]

藤田豐八、王季烈等人翻譯的《物理學》一書，作為近代第一本譯自日本的、第一本以“物理學”命名的教科書，在中國物理教科書史上具有開創性地位。該書非常重視在教科書編寫過程中實驗法、數學方法等科學方法的運用。顧燮光在其《譯書經眼錄》中對該書中實驗等科學方法的運用給予了高度評價，“皆立說證明實驗，列代數算式以求其理之確當，譯筆亦清疏可喜?！盵10]528《物理學》一書在論及“定質與流質之粘力（即固體與液體間的附著力，筆者注）”時寫道：“就定流二質之互有作用，及互相附切，而區別之為三……今先就第一項以觀其現象即功益，現象如左：一以流質加于定質，則必散流于其面以潤之，例如在玻璃上之水，在金銀錫鋅上之水銀是也。而流質被定質插入其中，則必沿其定質或沿器之壁而顯其上升，例如第二十五圖［見圖4（a）］，查玻璃桿與水中是也。”[16]作者首先給出附著力的概念，之后通過小實驗驗證附著力的存在，并配合插圖的使用，使讀者能夠對附著力有更加清晰的認識。

同時，《物理學》一書也非常重視等效法等科學方法的運用。如在論述彈力時，作者寫道：“然如象牙等之物質，其有凹凸性（彈性，筆者注）與否，單就外觀似難確定，何則其質頗堅，僅逢微力，而其變化不顯故也，雖然今以一法，可得知其有凹凸性焉，如第二十四圖［見圖4（b）］，取大理石板一塊，使其面極平滑，以煤煙涂之，二用象牙球置其上，則象牙球只現細小之黑點，板上亦惟留一小痕而已，然將牙球自高處墜于板上，則牙球之黑點并板上之痕較先時甚大，愈自高處下墜則黑點與板上之斑愈顯也，是即牙球下落，其一處變為平坦，此即乃聲黑點，旋因凹凸性而復故形也。”[16]66

圖4 《物理學》一書插圖

由上述論述可知，對于象牙球等質地較堅硬的物體，其是否具有彈性，很難直接觀測。作者通過使其撞擊帶有煤灰的大理石板，觀察其在石板上留下的痕跡判斷彈力的大小，通過這一等效轉換，將堅硬物體是否具有彈性這一難以理解的問題，轉換為直觀且易于操作的問題，為學生認識其中的物理意義提供了幫助。

2.3 科學精神的啟蒙

科學精神是人們在進行科學研究過程中表現出的信念、價值標準和行為準則。在科學發展過程中，科學家體現出的百折不撓、勇于創新、求真務實、民主開放、理性實證、不怕犧牲的科學精神，激勵著一代又一代學者投身科學事業，推動著科學的進步與發展。

物理學引入中國之初，在物理教育中注重科學方法和科學精神的滲透，有助于加深學生對科學的理解、轉變學生的思維方式，可以有效激發學生的學習和探索熱情，促進科學啟蒙。丁韙良在《格物入門》《格物測算》等兩書過程中就多次以不同方式展示科學方法、滲透科學精神。

《格物入門》（卷四電學）中論及英美兩國工作人員歷盡艱辛鋪設海底電纜時提道：“夫以格物之士，窮究有年，始獲電學之妙法，而二國之眾竟能恒心銳志，不惜重幣，務底于成，可謂任重而道遠矣，亦可知凡天下之挫而抑之者，正其勉而堅之者?！盵17]通過對英美兩國鋪設電纜工作的論述，向學生展示了科學精神在科學實踐中的巨大作用。

3 洋務運動時期物理教科書存在的問題

3.1 “中體西用”“師夷長技”等思想影響下的實用技術取向

在“中體西用”思想的指導之下，西方的科學技術僅作為“西用”，屬于“工具”“技藝”層面的知識，而學生的思想教育、倫理道德教育仍舊以“中學”即中國傳統儒家文化為“本體”。因此洋務譯書機構明確禁止在物理等科學教科書中摻雜宗教思想，從而確保其作為“西用”的純潔性，在發揮其“用”的工具屬性的同時，保證“中體”在學生思想教育中的絕對權威性。因此，這一時期的物理教科書等西學教科書的價值取向以“實用”為主。

在“ 師夷長技以制夷”“自強求富”等思想的影響下，這一時期的譯書大致都圍繞著上述主題進行，所譯之書也都要盡量貼合這一主題。因此，傅蘭雅完整翻譯《大英百科全書》的理想被與“船炮工礦”相關的書籍所取代，大量的與工業生產相關、與軍工技術相關的實用技術類知識成為翻譯、引入的重點。洋務譯書的實用化取向更多的是出于政治上的動機而非經濟上的動機[18]。洋務派官員大多為身居高位的漢人，在滿族人統治的清王朝政治體系當中處于一種較為微妙的局面，如何在政治斗爭當中保存實力、擴大影響力、減少守舊派的非議并獲得當朝皇帝的認可，成為洋務派官員必須面對的問題。因此，在西學引入過程中，引入與“自強求富”相關的實用類、技術類西學知識，自然成為洋務派的首選。

洋務派基于實用目的的西學引進，其直接結果就是，重視實用技術、特別是軍事技術，弱化并忽視基礎科學理論。因此，這一時期的洋務教育培養的主要是實用人才，而缺乏科學研究人才。這些洋務學堂學生與傳統學堂的儒生相比具備一定的西學知識，但不具備科學研究的能力，無法促進中國科學的發展。正如主管京師大學堂（由早期的京師同文館發展而來）的孫家鼐所言：“總署同文館各省廣方言館之式，斤斤于文字語言，充其量不過得數十翻譯人才而止。福建之船政學堂，江南制造局學堂及南北洋水師武備各學堂皆囿于一才一藝……故辦理垂數十年，欲求一緩急可待之才而竟不可得者。所以教之之道未盡也?！盵19]作為參與洋務運動的清末重臣，孫家鼐對洋務學堂教育的實用性取向是深有體會的，對其培養人才的缺陷認識也是深刻的。

3.2 科學教育與科學實驗研究的脫節

科學教育不同于中國傳統文化教育，必須與觀察、實驗、數學計算等相結合，才能夠獲得理想的教學效果。但洋務學堂的科學教育受制于守舊派的阻撓、洋務派自身的認識不足等因素影響，一直沒有將科學教育與科學實驗研究很好地結合起來，沒有建立起科學研究的社會環境和機制[18]199。

科學儀器和實驗場所是開展科學實驗所需的必備之物，但洋務學堂的實驗場所建設滯后而遲緩。同文館創辦于1866年，在丁韙良等人的努力下，1876年創設化學實驗室和博物館、1888年創設天文館和物理實驗室[20]。這些科學教育所需的實驗場所，歷經了十幾年、二十年才得以建成，可見其建設阻力之大。特別是天文館的建立，更是引發了洋務派與守舊派的論戰，最終雖得以建立，其功能也僅限于一般教學之用，而不能開展科學研究。

科學研究是一項社會化的事業，其繁榮與發展需要各種社會力量的參與與支持。當時，就有學者認識到科學研究與科學發展的社會化屬性，認為“西人積思慮于百年以前，欲成一精微之器，不惜工本，致力于繁重之器，歷久而后成……有及未能卒業，傳之子孫，歷數世而告闕成功者?！盵19]231-233但是，限于當時的社會環境和科學實驗研究的物質環境，雖有少數人盡個人所能，開展了一定的科學研究，如李善蘭、徐壽、徐建寅、華蘅芳等人所進行的科學研究與實踐，但最終難以取得較大的科研成果。

4 洋務運動時期物理教科書科學啟蒙的影響

4.1 構建了基于“中體西用”的科學教育體系

為減輕來自于守舊派的阻力，洋務派所創辦的洋務教育都要遵從“中學為體、西學為用”的原則，以維護封建制度和封建倫理道德的合法性和統治地位。其培養目標是“欲使中西之學兼綜條貫，各盡所長，則道義不可偏廢”，其課程設置也必然是中西混搭，不論在京師同文館、福建船政學堂還是其他洋務學堂，“圣諭廣訓、孝經、見習策論”等“中學課程”都在其課程體系中占有很大比重。

在科舉選士制度尚未廢止，傳統儒學教育占據主導地位的晚清時期，這種“中西兼學”的教育方式可能是洋務派官員所能想到的最理想的教育形式。洋務教育在不改變儒學教育主體地位的前提下，在封建教育體系中引入了現代科學教育，培養了早期的科技人才，為近代科學在中國的發展奠定了基礎。

4.2 培養了中國第一批本土科學人才

參與洋務譯書工作的中國學者，是國人中較早接觸西方近代科學的群體，也是西方科學進入中國學生視野的媒介。他們一方面學習科學知識、一方面傳播科學知識，同時，也在一定范圍內開展科學研究，為近代科學在中國的傳播做出了重要貢獻。

李善蘭、徐壽、徐建寅、華蘅芳、李杕、謝洪賚等參與洋務譯書的中國學者，一般都是受到了墨海書館等教會譯書機構所譯西書的影響，對西學深感興趣。通過自學和傳教士的指導，獲得了一定的科學知識，走上了科學啟蒙和科學傳播的道路，之后進入洋務機構，參與譯書工作和科學教育工作。如華蘅芳先后在制造局翻譯館譯書12部、160余卷，并在格致書院、自強書院、兩湖書院等新式學堂任教，傳授科學知識。徐壽、徐建寅父子最初參照《博物新編》等書籍，制作了“黃鴣號”汽輪船名震一時，以后被李鴻章招致麾下，在天津機器局、江南制造局翻譯館等機構任職，并與偉烈亞力、傅蘭雅、林樂知、金楷理、李鳳苞、趙元益等外國傳教士、中國學者合作，“成書數百種，泰西聲、光、化、電、營陣、軍械各種實學，遂以大明?！盵21]

這一時期，在部分國人的眼中，科學已經由“奇淫巧技”逐漸轉變為“機器制造”之本，但由于科學知識并非科舉考試科目，學習科學無法參與科考獲得功名，這些科學工作者雖參與科學翻譯、開展科學教育、進行科學實驗，為洋務運動的發展、為近代科學在中國的傳播與民眾的科學啟蒙付出了畢生的精力，但并未獲得相應的回報和社會地位。因此，這些近代中國科學啟蒙先驅的付出與貢獻，值得國人永遠銘記。

4.3 為維新運動、辛亥革命提供精神養料

洋務譯書時期引入的科學知識盡管是以實用為主的一般知識，但這些西學書籍引入了全新的知識體系，極大改變了中國傳統知識分子的知識結構和價值觀念，重塑了他們的自然觀、世界觀和宇宙觀?？涤袨?、梁啟超、譚嗣同、孫中山、章太炎等維新思想家、革命家都深受江南制造局翻譯館等洋務機構譯書的影響，著作中經常出現“愛力”“以太”“格致”等科學詞語。雖然他們對近代科學知識的理解可能較為粗淺，他們將自然科學知識引入社會科學當中，特別是用來解釋近代中國的政治走向，可能有些偏頗、牽強，但這些西學知識對其思想形成的重要作用、為其變革政治制度提供新的理論基礎的事實卻是不容忽視的。

洋務派所開展的洋務運動、引入西學的最初目的是在不改變原有封建統治的前提下，引入西方近代科學和工業體系，在有限范圍內輸入西學，補充中學，實現富國強軍、維護清王朝的封建統治。但其引入的西學知識并沒有在自然科學領域產生太大的影響，這一時期的自然科學也并未取得大的突破。但其在社會科學領域卻產生了巨大的影響，為維新派、革命派理論的形成提供了精神資源和思想武器。這一事實應該是晚清政府特別是洋務派官員所不想見到，卻又是真實發生的。