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展科學素養的有效途徑。本文以血液循環發現史為例，對科學發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展科學素養的“最有效”途徑。本文以血液循環的發現史為例，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、血液循環發現史

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為血液。此時的血液是充滿營養物質的“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現人體的血液流動是循環的，但他們并沒有得出血液之所以循環流動的原因所在。之后，法布里修斯在人體的靜脈內壁中發現了一種“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現與血液循環運動聯系起來。直到英國學者哈維的出現，流傳至今的血液循環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頁的小書系統總結了他發現的血液循環運動規律及實驗依據。

二、血液循環發現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，從而發現其學說的錯誤呢？科學的發展并非置身于真空，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，也是自然科學發展進程中一種規避不去的思維范式，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，而是要從解剖事實和自然的結構出發?！碑斎?，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，哈維最終創立了血液循環理論。

（三）科學理論的動態轉換

從蓋倫的靈氣說，一直到哈維的血液循環理論，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?？茖W史上的無數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展的必經之路。當某些更具解釋力的證據、方法出現時，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學生科學素養的成分。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，并養成具有批判性與創造力的科學思維和科學精神。