科學美：科學教育的審美之維

[摘 要] 科學美對科學和科學教育有獨特的作用，科學美在源頭上旨在促進科學的發展。在科學教育實踐中，可以通過引導學生感受科學理論之美，欣賞物質及其變化的美，贊嘆科學實驗中的美，使學生體驗到科學美。科學美契合我國美善的文化傳統，在我國的文化背景中尤其需要重視科學美，科學美有利于促進我國科學教育的發展。

[關鍵詞] 科學教育;科學美;審美

[基金項目] 2020年湖南師范大學教師教育改革研究實踐項目（2020）

[作者簡介] 耿淑玲（1975—），女，吉林白城人，教育學博士，湖南師范大學化學化工學院副教授，研究方向為化學教育、科學教育。

[中圖分類號] G640? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）42-0096-03? ? [收稿日期] 2020-03-02

一、科學美對科學和科學教育的獨特作用

（一）科學美在源頭上旨在促進科學的發展

科學的源頭無疑要從古希臘的自然哲學開始。自然哲學時期的畢達哥拉斯學派就曾提出了“美是和諧與比例”的觀點。他們也依據這一觀點來建立自己的理論主張，認為世界是和諧的，“和諧是雜多的統一，不協調因素的協調”[1]。畢達哥拉斯學派認為世界的和諧是由數來決定的，美是“數的和諧”。在畢達哥拉斯心目中美是客觀存在的，屬于客觀美學，美的存在不以人的意志為轉移，就像數的存在、數的和諧一樣。這樣一種科學美不僅促進了科學的發展，如畢達哥拉斯定理的提出、黃金分割率的發現。還促進了西方音樂的發展，西方古典音樂里面浸透著數學的和諧。畢達哥拉斯把天文和音樂歸結為數。畢達哥拉斯提出的“美是和諧與比例”的觀點，是哥白尼、開普勒提出新的科學發現的信念支撐。畢達哥拉斯之后對科學美的發展做出重要貢獻的無疑當屬赫拉克利特，他認為科學美不僅僅只限于數的和諧，而是對立面的和諧，是變化的、運動的和諧。這其中體現了對科學美認識的從量到質、從靜止到運動的發展。德謨克利特作為古希臘一位舉足輕重的自然哲學家對科學美也有著獨到的見解，他認為“美的本質在于有條不紊、勻稱、各部分之間的和諧、正確的數學比例”。[2]從中我們能夠看出，古希臘的自然哲學家是以科學美的觀點去看待科學問題的。近現代越來越多的科學家發現了科學美對科學發展的重要作用，人們也愈發堅信“以美啟真”的可能性和現實性。

（二）通過追求科學美，培養整全的人

教育的最終目的是“成人”，而這個“人”是一個“整全的人”，不僅僅有知識，更要有思想、文化、素養以及健全的情感和人格。面對這樣的人性期待，我們所依賴的是人類先進的文化成果。而就人類文化成果而言，人們一度飽受“兩種文化”分裂的困擾，直至今日，這種裂痕依然深植于人們的頭腦觀念中，直接妨礙了學科之間的溝通和融合發展，更是對人才培養造成了人為的壁壘。典型的就是科學主義盛行，造成的人的單向度，正如羅素所言“科學告訴我們的是我們能夠知道的事物，但我們所能夠知道的是很少的;而我們如果竟忘記了我們所不能知道的是何等之多，那么我們就會對許多極重要的事物變得麻木不仁了。”[3]為了減少科學主義盛行的風險，不至于培養出來的人麻木不仁，當下我們要打通科學與人文之間的界限和鴻溝，那么，誰可以勝任這溝通的橋梁呢？科學美應該是當仁不讓的，挖掘和展現科學教育中的科學美，彌合科學和人文的鴻溝，打通學生知識和情感之間的隔閡，實現人的整全。

就科學教育自身而言，科學教育本身是個整體，要想實現科學教育的價值，就要對學生進行整全的科學教育，而不是非常狹隘、單一的科學教育。我們眼中所看到的不能僅僅只是科學知識，而更應看到科學知識背后所蘊藏的豐富的資源，可以說，科學知識只是科學教育中顯現出來的、在場的東西，而它背后那些沒有顯現出來、隱藏的東西是更值得我們探尋和挖掘的，這其中就包括科學美。在科學教育中，學生有了種種美的感悟和體驗，就能發現和體會到學習的樂趣，而且還能將這種情緒帶到其他科目的學習中，甚至于課堂之外?？傊诳茖W教育中，如果僅僅局限于具體的知識內容，就會使學生困擾于細枝末節中，視科學為呆板、毫無生氣的公式和條條框框，而難以形成對科學的整體理解。如果能在這些雜亂無章的知識序列中找到它們的內在邏輯結構，并且以清晰完整的方式表達出來，這個過程就是一個對知識深化、運用的過程，也是一個創造和產生美的過程，有助于學生形成審美能力和審美觀。

如果說，科學是注重理性的邏各斯（Logos），那么科學美則是打通理性與非理性，起到類似努斯（Nous）的作用，健全、和諧的人是理性和非理性得到均衡發展的人，在此科學美可以起到跨越理性的迷狂，達到理性和非理性溝通的完美境界?？茖W美是科學中深層的也是彰而不顯的一個維度，它具有持久深遠的影響和魅力，一旦我們把學生領入其中，他們將能由此窺探科學殿堂的美妙。

二、發揮科學美的教育作用的途徑

既然科學美在科學教育中有重要的作用，那么，我們在科學教育中如何讓學生感受到科學美呢？

（一）感受科學理論之美

科學理論能讓人既感受到邏輯的力量，也獲得藝術的享受;也即科學理論既在邏輯上征服人，也在藝術上感染人。那些運用較少的假設，經過嚴密的邏輯推理，得出普遍而具有深刻含義的科學理論，往往被人們認為具有深刻的美感。如，質量守恒定律和能量守恒定律中蘊藏的永恒和變化之美;勒夏特列原理中體現的平衡和移動之美;原子的核外電子排布中體現出來的層次和秩序之美等。你也許會對科學家的這種創造之美驚嘆不已，但實際上這更是大自然對人類的賜予?？茖W理論的美是有層次性的，越是深入事物本質的科學理論，它所體現出來的規律越簡單，越具有普適性?？茖W美是對大自然及其運動的和諧與優美的反映，這種反映越接近宇宙本質就越簡潔而優美，在自然法則的頂峰上，人類的真和美顯示了高度的契合。

（二）欣賞物質及其變化的美

科學教育中所研究的物質蘊藏著形態各異的美：金屬單質的迷人光澤;苯環分子的六角形環狀結構;明礬的八面體結構;由60個碳原子組成形狀像足球的C60的分子結構等。這些物質的結構中存在著對稱、均勻、穩定之美;而且這些物質結構的發現過程，往往也是科學家追求美的結果。化學教學中所涉及的物質變化之美，更是令人贊嘆：向盛有硫代硫酸鈉（Na2S2O3）溶液的燒杯中滴入幾滴硝酸銀溶液（AgNO3），很快就有白色沉淀（Ag2S2O3）生成，然后又可看見沉淀變成黃色、棕色，最后變成黑色（Ag2S）;酸堿指示劑加入不同酸堿性溶液中，瞬間產生的姹紫嫣紅;向盛有混合均勻的碘粉與鋅粉的燒杯里滴加幾滴水，立刻見到濃煙滾滾……這些奇妙的現象，千變萬化，美麗而神奇，令人向往，能夠極大地激發學生的想象力、好奇心以及對科學進一步探究的欲望。

（三）贊嘆科學實驗中的美

科學實驗中也處處充滿了美，如，實驗裝置的錯落有序、疏密有致;實驗設計思想的新穎;實驗方案的巧妙;實驗操作的行云流水都使人獲得一種美的享受?；瘜W實驗現象中的美景更是美不勝收：藍色硫酸銅晶體在加熱的條件下變成白色的粉末，噴泉實驗的美輪美奐，鐵絲在氧氣中的激情燃燒、火星四射等等，這些神奇的現象強烈地沖擊著學生的感官，激發他們無限的好奇和遐想。教師通過自己的言傳身教，使學生意識和感受到這些無處不在的美，這種美的感受和體驗必將對學生今后的學習和探索產生積極的影響。

三、科學美契合我國美善的文化傳統

由于近代科學產生自西方，我國的科學教育最初是在特殊的時代背景下引進自西方的，科學、科學教育這一非本土產物在我國落地之后，它的發展經歷了很多波折。究其原因之一，就是我們沒能抓住科學中與我國文化傳統相契合的因素。而科學美卻正可以充當這一角色，通過科學美這一橋梁，可以使得科學以及科學教育在我國更好地生根發芽。

（一）在我國的文化背景中尤其需要重視科學美

美對于我國國人而言并不陌生，最早關于美的記述可以追溯到甲骨文。在甲骨文中“美”字與“舞”字與“巫”字最早是同一個字[4]。美的最初表現形式就是原始舞蹈。按照《說文解字》中對美的解釋，一是“羊大則美”，另一是“羊人為美”?！把虼髣t美”，說明美與外物的感性存在，與滿足人的感官（性）需求和享受有關?！把蛉藶槊馈奔慈舜髦蝾^跳舞為美，這說明美與原始的巫術活動有關。我國巫的傳統是由來已久的。這也說明，“美”從一開始就與人們的禮儀社會文化活動有關。與西方文化比較而言，我國的文化傳統是缺少彼岸世界、宗教信仰的，我們的觀念里只有現世世界，在這個現世世界里我們靠禮樂維持著精神生活。我國是一個擁有悠久禮樂傳統的國家，禮樂盛隆也促進了審美水平和境界的提升。與西方不同，我國的美學是上帝缺席情況下的美學，是無神論的美學，甚至是以審美代宗教、審美高于宗教的美學。我國文化所追求的最高境界不是神的世界，而是人與自然和諧共處的審美世界。按照李澤厚先生的說法，我國的美學是以非酒神型的“禮樂傳統”為歷史根基，以“浩然之氣”和“天人同構”為基本特點的。[5]這樣的一種美學傳統，致使我國的美一直關注的是美對人們情感、性情的陶冶，美調節著人們的社會生活，促進社會的和諧。由于美在社會倫理生活中的重要地位，導致我國長期以來的美善不分。由于過于注重美對人類社會的功用，人們很少去單純研究自然外物的美，由此也就導致科學美始終在我國沒能發展起來?？茖W美的缺失，一方面是我國美學發展的遺憾，另一方面也是我國文化傳統發展的必然結果。在這種天人合一的文化氛圍下，人與外物之間的沖突、對立被消解，人們的精力著眼于人事倫理、現實政治，而不是對外界自然物的觀照。

（二）科學美有利于促進我國科學教育的發展

我國的教育傳統是“四書五經”式的，并沒有科學教育的身影，近現代以來我國的科學教育建制是引進自西方的。基于這一點，就決定了我國的科學教育自誕生之日起就打上了后發、外生的烙印。后發、外生的事物若想得以長久的發展，必得在其新的母體中找到與之契合的新生長點。在我國這樣一個以儒家文化為主的流傳了幾千年的文明古國中，能夠找到的與科學教育相契合的因子也是寥寥。唯有科學教育中的科學美可以上承我國的禮樂傳統，下抵科學教育的發展核心。如此既可以彌補我國禮樂傳統中科學美的缺失，又可以抓住了科學教育發展的實質，可謂是直中要害，一舉兩得。在當下這樣一個科學強勢進軍，雙刃劍效果日益凸顯的時代，人們既享受到了科學的便捷和福祉，又被其負面影響糾纏得苦不堪言，一些有識之士早已對此發出過振聾發聵的聲音，又也有一些后覺者抑或已漸漸發覺其危害，意欲擺脫其影響而無力自拔，抑或今日還沉迷于其中不自知?？茖W飛速發展導致的對人性的侵害深深地影響到今日之科學教育。今日科學教育的專業化、功利化都在很大程度上損害了人類的健全。人之為人不僅需要有健全的理性，更要有理性和非理性的和諧。這樣的人才是活生生的有血有肉的人，而不是那些觸目驚心的有知識無人性的人。當你看到新聞中報道的北大學生弒母、林森浩和馬加爵這類的事件，怎不令人痛心！我們無法僅僅把它當作一個新聞事件來看待的，尤其是對我們的學校教育而言，我們要反思自己的責任，要沉痛地反思我們哪里做錯了？哪里做得不夠？否則僅以“個案、特例”來定性，那就是我們的失職，也是教育的悲哀?？茖W教育不僅不應與豐富、健全的人性相悖，更要在此有所作為?？茖W美可以作為一個有效通道，使我們在進行科學教育的同時，對學生進行情感的陶冶，性情的熏陶。

要言之，在具有普遍宗教信仰的西方文化背景下，人們對科學美的信奉更像是一種信仰，堅信上帝創造的自然背后蘊藏著美。而對于宗教意識淡薄的國人而言，對科學美的欣賞則是一種審美體驗，確信科學美中體現著自然的和諧之道。但無論在哪種文化背景下，科學美中所蘊藏的以美啟真、以美育善的價值功能，都是科學教育中最寶貴的精神資源。

參考文獻

[1]北京大學哲學系.西方美學家論美和美感[M].北京：商務印書館，1980：14.

[2]徐繼敏.科學美學思想史[M].長沙：湖南人民出版社，1987：55.

[3][英]羅素.西方哲學史上卷[M].何兆武等，譯.北京：商務印書館，1963：9.

[4]李澤厚.李澤厚哲學文存下編[M].合肥：安徽文藝出版社1999：663.

[5]李澤厚.華夏美學·美學四講（增訂本）[M].北京：三聯書店，2008：81.

Beauty of Science：The Aesthetic dimension of Science Education

GENG Shu-ling

（College of Chemistry and Chemical Engineering，Hunan Normal University，Changsha，Hunan 410081，China）

Abstract：The beauty of science plays a unique role in science and science education，and aims at promoting the development of science.The pursuit of scientific beauty is helpful in cultivating talents of all-round development.In the practice of science education，teachers can guide the students to experience the beauty of science by showing them the beauty of science theory，help them to appreciate the beauty of materials and their changes，and appreciate the beauty of science experiments.The beauty of science conforms to the cultural tradition of beauty and goodness in China，and it is especially necessary to attach importance to the beauty of science in the cultural background of our country.The beauty of science is conducive to promoting the development of science education in our country.

Key words：science education;beauty of science;aesthetic