科學(xué)史教學(xué)中的科學(xué)創(chuàng)新構(gòu)成論模型芻議

王民選

摘要：科學(xué)史教學(xué)中可以使用科學(xué)創(chuàng)新構(gòu)成論的模型，該模型把科學(xué)創(chuàng)新活動分解為創(chuàng)新主體、特定難題、方法規(guī)范，模型有助于學(xué)生在動態(tài)的科學(xué)活動中把握科學(xué)創(chuàng)新的基本特征，并培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：科學(xué)史教學(xué);科學(xué)創(chuàng)新構(gòu)成;難題;方法規(guī)范

中圖分類號：G302 ????文獻標識碼：A

作為人類實踐活動的科學(xué)創(chuàng)新是科學(xué)研究主體解決特定難題的創(chuàng)造性活動。區(qū)別于有學(xué)者提出的科學(xué)創(chuàng)新過程論，科學(xué)創(chuàng)新構(gòu)成論模型是在特定時期科學(xué)活動的相對靜止狀態(tài)，恰如歷史長河中的一個切面，其中都有三種基本構(gòu)成要素：創(chuàng)新主體、特定難題、方法規(guī)范。在科學(xué)史教學(xué)過程中采用構(gòu)成論的模型分析，可以讓學(xué)生在變動不居的科學(xué)活動中把握研究的規(guī)律，培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新思維。

1創(chuàng)新主體

創(chuàng)新主體是創(chuàng)新活動的原因，是創(chuàng)新活動的發(fā)動者、設(shè)計者。創(chuàng)新活動源于創(chuàng)新主體的自由創(chuàng)造，創(chuàng)新活動的發(fā)展過程取決于主體，成敗取決于和外界的互動。因此創(chuàng)新主體不單純地體現(xiàn)為主觀性，它是主觀和客觀的結(jié)合。創(chuàng)新不完全是一種內(nèi)在的活動，它是一種創(chuàng)造性的實踐活動。

1.1創(chuàng)新主體的先行觀念

對科學(xué)研究過程的理解有兩種截然對立的觀點：科學(xué)始于觀察、科學(xué)始于問題。對科學(xué)創(chuàng)新也存在著相應(yīng)的對立觀點：科學(xué)創(chuàng)新始于搜集材料、科學(xué)創(chuàng)新首先是觀念創(chuàng)新。觀察、收集資料毫無疑問是科學(xué)創(chuàng)新過程中必不可少的環(huán)節(jié)，然而科學(xué)創(chuàng)新過程的起點卻在于觀念，隨后才能有觀察、資料的搜集等等。創(chuàng)新主體最重要的角色是先行觀念的把握者，其次才是觀察者、新資料的發(fā)現(xiàn)者。科學(xué)創(chuàng)新決不是憑空產(chǎn)生的，也不可能從赤裸裸的材料開始，而是基于研究者先行具有、先行視見和先行把握的東西，開始于對這些在先的東西的質(zhì)疑和破解。

先行觀念是科學(xué)創(chuàng)新的必要條件，可以在波普、漢森等科學(xué)哲學(xué)家那里得到理論支持。波普的背景知識接近于先行觀念的范疇，它們是認識的起點，也是科學(xué)創(chuàng)新的起點。波普認為知識絕不能始于虛無，它總是起源于某些背景知識，背景知識和先行觀念很接近，它指在當時被認為是理所當然的知識。所有知識的增長都在于修改以前的知識——或者是改造它、或者是大規(guī)模地拋棄它。

科學(xué)創(chuàng)新與常規(guī)科學(xué)研究都起始于觀念，科學(xué)創(chuàng)新區(qū)別于常規(guī)科學(xué)研究之處就在于創(chuàng)新主體所持的先行觀念有別于傳統(tǒng)觀念。第谷和開普勒都是科學(xué)史上偉大的天文學(xué)家，第谷的觀察是開普勒發(fā)現(xiàn)行星運動定律的基礎(chǔ)，但一般認為開普勒才是科學(xué)的創(chuàng)新者。從外在條件來看，第谷是一個天才的觀測家，使用世界第一座現(xiàn)代意義上的天文臺，擁有當時世界上最豐富、最詳細的一手觀測資料。然而第谷的先行觀念是傳統(tǒng)的，他只能是傳統(tǒng)天文學(xué)體系的維護者，不可能成為科學(xué)創(chuàng)新者。

1.2創(chuàng)新主體的理想信念

在科學(xué)發(fā)展的常規(guī)時期，敢于提出新觀念的人屬于另類，非主流的，是被忽視的一個群體。事實上，他們和主流的同行相比，解決的難題不多，工作也不是那么卓有成效。科學(xué)創(chuàng)新過程中科學(xué)家面對前所未有的挑戰(zhàn)，這會讓他們不安乃至痛苦。著名物理學(xué)家泡利在經(jīng)典物理學(xué)危機和量子力學(xué)誕生之際曾寫信給幾位朋友：“現(xiàn)在，物理學(xué)又陷入混亂得可怕的時刻。無論如何，它對我來說是太困難了，我倒希望自己一直是一個電影喜劇演員或別的角色，而從未聽說過物理學(xué)。”

值此艱難環(huán)境下，必定解決問題的信念尤其重要，對科學(xué)創(chuàng)新而言，它就是被科學(xué)家確立為必然真的東西，是為解決問題確立的約束條件。科學(xué)創(chuàng)新在時機到來之時，提出新觀念的人即創(chuàng)新主體最終會脫穎而出。

1.3創(chuàng)新主體的新共同體

科學(xué)觀念的競爭是科學(xué)研究人員之間最根本的競爭。在非常研究時期，傳統(tǒng)觀念失去了權(quán)威，各種科學(xué)觀念井噴一樣涌現(xiàn)出來，科學(xué)家在基本問題上各有各的看法，無法形成共識。這個時候，傳統(tǒng)科學(xué)共同體內(nèi)的科學(xué)家不再致力于共同難題的解答，沒有一個共同的目標。科學(xué)家無法（更有可能是不愿意）理解別人提出的觀念，聽不懂他們說的話，業(yè)務(wù)交流很困難，合作關(guān)系無法繼續(xù)。最后對彼此是否處于同一領(lǐng)域都持懷疑態(tài)度，傳統(tǒng)科學(xué)共同體因而分崩離析。

創(chuàng)新的過程就是新共同體形成的過程，然而現(xiàn)代科學(xué)活動畢竟需要科學(xué)家相互協(xié)作，科學(xué)交流始終存在。科學(xué)共同體可以分為許多層次，某一層次的傳統(tǒng)科學(xué)共同體分裂后，科學(xué)研究人員的合作則在另外層次、通過其他渠道進行。科學(xué)創(chuàng)新主體的交流超越了傳統(tǒng)共同體所劃的界限。他們的觀念和傳統(tǒng)觀念及其他新觀念競爭的時候，評議人就不限于傳統(tǒng)科學(xué)共同體，而是更大范圍的科學(xué)共同體。在這個更大的科學(xué)共同體中，科學(xué)創(chuàng)新主體有很多的競爭對手，但也有一些潛在的合作者。他們反駁對手的觀點，爭取同行的同情和支持。綜合看來，這個松散的共同體沒有統(tǒng)一的范式，同一的理論，百花齊放，百家爭鳴。創(chuàng)新主體什么都想試試，已經(jīng)不像常規(guī)科學(xué)時期的科學(xué)工作者那樣把傳統(tǒng)觀念視為圭臬了。這個時候新的想法較多，新的發(fā)現(xiàn)激增。這些想法都是可錯的，需要經(jīng)過一系列實驗的檢驗、淘汰，最終被接受的觀念是最優(yōu)的觀念。這時候一個新的科學(xué)共同體就形成了。

2特定難題

科學(xué)創(chuàng)新是科學(xué)研究主體在歷史性的科學(xué)語境中解決難題的整個活動過程。特定難題即傳統(tǒng)研究者在科學(xué)實踐語境中所面臨的某種困惑，它給出達致某個特定活動的基本要求，創(chuàng)新主體則通過視角轉(zhuǎn)換，把難題消解，使之融于新的知識和實踐語境。

2.1常規(guī)問題

科學(xué)創(chuàng)新中的難題不同于常規(guī)科學(xué)中的問題。解決后者本質(zhì)上是對原有理論基礎(chǔ)的一種鞏固，充實現(xiàn)有的理論框架，是在傳統(tǒng)理論的指導(dǎo)下的解謎活動，是一個知識積累的過程，雖然也有一定程度的創(chuàng)新，但基本上是對傳統(tǒng)的維護。由于解決問題的途徑是多種多樣的，科學(xué)活動顯得豐富多彩，但殊途同歸，最終的謎底是確定的。

科學(xué)創(chuàng)新中的難題則不然。科學(xué)創(chuàng)新主體在科學(xué)實踐的語境中表現(xiàn)出較多困惑，他發(fā)現(xiàn)或者遭遇到了難題，這是科學(xué)創(chuàng)新過程中最關(guān)鍵的一步。這些困惑或者表現(xiàn)為他原有理論和實驗觀察不一致，或者是和其他理論不協(xié)調(diào)。于是難題出現(xiàn)了，而這對于一個有創(chuàng)新精神的科學(xué)家來講也是機遇降臨了。拉瓦錫提出氧化說是為了解決燃素說帶來的難題，從而實現(xiàn)了了理論創(chuàng)新。

2.2難題涌現(xiàn)

難題是在科學(xué)家解決常規(guī)問題或解謎時候涌現(xiàn)出來的，這種解謎活動是科學(xué)家的常規(guī)工作，他們按部就班、持之以恒地工作時不會存在困惑感。在科學(xué)研究中常規(guī)問題是正常現(xiàn)象，而難題則是反常現(xiàn)象。往往有科學(xué)家對這種反常視而不見，把它忽略掉了。他們事后則為失去發(fā)現(xiàn)難題的機會后悔不已。因此難題的發(fā)現(xiàn)本身就是了不起的成就，其重要性不亞于解決難題，發(fā)現(xiàn)難題屬于科學(xué)創(chuàng)新的范疇。

2.3難題消解

難題最初往往被當作常規(guī)問題來對待，科學(xué)家們遵循傳統(tǒng)理論的指導(dǎo)尋找解決的路徑，以達到它預(yù)定的目標。然而隨著時間的流逝，難題的頑固性顯示出來了。常規(guī)科學(xué)的所有手段都使用上也無法克服難題。有些科學(xué)家就把問題擱置，轉(zhuǎn)向其它更加迫切的課題。更多的科學(xué)家的注意力轉(zhuǎn)向難題，解決問題的思路大大開闊了。

早期的解決方案是修補傳統(tǒng)科學(xué)觀點。這些觀點造成了難題所顯現(xiàn)的無法化解的矛盾。科學(xué)家會提出一些特設(shè)性的假說。特設(shè)性假說的增多會使傳統(tǒng)科學(xué)理論看起來不倫不類，極其臃腫。哥白尼時代的托勒密地心說就是如此。傳統(tǒng)科學(xué)的范式開始變得模糊，科學(xué)家們在尋求解決難題的方案時越走越遠，開始跳出傳統(tǒng)觀念的束縛了。他們提出不同的解決方案，互相很難取得一致意見。科學(xué)家嘗試做任何事情，甚至像哲學(xué)家似的提出一些思辨性的理論。

難題的徹底解決通常意味著一種新觀念的誕生，在這種新的觀念下，原來的難題或者反常現(xiàn)象變成理所當然的了，難題被消解了。麥克斯韋電磁理論給物理學(xué)家?guī)砹岁P(guān)于以太性質(zhì)的難題，隨著愛因斯坦相對論的提出這個難題也被消解了，愛因斯坦的世界里沒有以太。

3方法規(guī)范

為了解決傳統(tǒng)科學(xué)研究中的難題，科學(xué)創(chuàng)新主體還需要一套方法規(guī)范，它可以是一套程序性規(guī)則，也可以是一些啟發(fā)性原則。這些規(guī)范為研究者指出應(yīng)該進行或不應(yīng)該進行哪些操作。

這些方法規(guī)范中有一部分是消極的。科學(xué)創(chuàng)新理論提出以后難免會出現(xiàn)一些與觀察不一致的結(jié)論。新出現(xiàn)的問題甚至比解決的問題還要多。在這種情況下，科學(xué)家有時會采取防守策略來化解這些新矛盾，他們必須保護自己的最核心理論。這類方法中的最基本原則是禁止質(zhì)疑它。當研究成果和觀察事實出現(xiàn)矛盾時，科學(xué)家必須發(fā)揮所有的想象力去修改輔助性理論而不觸動核心理論，這其實是一種防衛(wèi)。修補措施有多種：可以修改輔助性假說，如托勒密派的天文學(xué)家不斷地增加本輪和均輪以保護地心說;也可以修改初始條件，海王星的發(fā)現(xiàn)就是由于科學(xué)家為捍衛(wèi)牛頓力學(xué)，而提出天王星外尚有未知行星這個初始條件。

方法規(guī)范中尚有一部分積極的提示或暗示。這類方法反映了創(chuàng)新主體面對新理論產(chǎn)生的矛盾、遭遇到的反駁的另一種態(tài)度：勇往直前。他把這些挑戰(zhàn)看做是暫時的困難，把理論與現(xiàn)實的不一致看做是假象，不為所動。把注意力全部集中在約束條件指引的宏觀方向上，逐步把新理論具體化、復(fù)雜化。比如從簡單的理想化的事例開始研究，在掌握了他們以后，就應(yīng)當轉(zhuǎn)向一些更復(fù)雜和更現(xiàn)實的事例。

4小結(jié)

科學(xué)創(chuàng)新構(gòu)成論模型是對科學(xué)創(chuàng)新活動相對靜止狀態(tài)的描繪，但它并不是一個僵死的框架。創(chuàng)新主體中已經(jīng)蘊含著激勵創(chuàng)新的基本矛盾，面對的傳統(tǒng)科學(xué)的難題，創(chuàng)新者和守成者的對立其實就是視角的觀念的沖突，創(chuàng)新的方法規(guī)范中同樣也蘊含著創(chuàng)新和守成的矛盾。

人類科學(xué)史是一部科學(xué)創(chuàng)新史，在科學(xué)史上大大小小的科學(xué)創(chuàng)新層出不窮，科學(xué)創(chuàng)新思想疊彩紛呈。一般的科學(xué)史教材以時間為序，或按科學(xué)思想內(nèi)在的邏輯演化過程或按科學(xué)體制形成過程，疊架史料，串珠為史。教材中信息量很大，初涉科學(xué)史者往往會目不暇接，不知所措。在教學(xué)過程科學(xué)創(chuàng)新構(gòu)成論模型為學(xué)生提供一種清晰的視角，使之能夠快速把握不同歷史時期的科學(xué)思想、方法和科學(xué)建制，同時也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維能力。

參考文獻

[1]劉高岑.科技創(chuàng)新的過程論分析[J].科學(xué)技術(shù)哲學(xué)研究，2011，28（06）：91-95.

[2]庫恩.科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)[M].金吾倫等譯.北京：北京大學(xué)出版社，2003：77.

[3]吳國盛.科學(xué)的歷程[M].長沙：湖南科技出版社，2013.