论科学家与科学教育之一:科学家与科学课程教材改革

科学家在科学课程教材改革的过程中发挥着任何人无法替代的作用。

德国教育家伊温·李说，科学家参与科学教育改革是在为这项伟大的事业“创造新的黎明”。这是接触到当代科学家思想的深处，被深深地感动了，才有了这样的领悟的。她的话没有丝毫扩张的成分，否则科学教育就处在朦胧之中。站在科学前沿赫赫有名的领袖们纵观科学发展的过去、现在和未来。他们以当代科学思想去观察基础科学技术教育，犹如人们看水晶一般透彻明晰。他们攀登过高峰，当他们回首俯视崎岖山径的时候，最能明辨哪是歧途哪是捷径，对未来的攀登者的培养道路，有可能提出深中肯綮的忠告。

随着科技的飞速发展，科学课程的内容日益膨胀，学生不堪重负，已经成为世界性教育问题。我们“砍”了几十年，书包却越来越沉重。而科学家们从不同的角度思考着这个问题，却提出了令人耳目一新的主意。

美国著名遗传学家杰弗瑞从生命科学发展的角度，对中学生物课程教材的改革，提出了自己的见解：删去仅在生命科学史上有意义的大部分概念，保留那些对生命科学发展有价值的概念。他在审阅高中生物学教材之后说，教材要求学生掌握160多个概念，但是，用于理解当代生命科学和涉及这门科学未来的基本概念不过十几个。如果他的这个意见得到真正实现，那么，中学生物课程教材就有可能只剩下1/10左右，绝不仅是只砍掉一半。《2061计划》将杰弗瑞的意见上升为一个原则：“这就是说，要选择对现在和数十年以后仍然应当知道的知识，以及影响重大的内容。另一方面，就是不再讲授那些过时的技术或受局限于一定科学领域的知识，尤其是要选择那些为人生建造知识大厦的永久基础的概念。”

那么，什么是过时的、受到局限的知识，什么是建造知识大厦永久基础的概念呢？一些科学家或在自己学科的范围或在跨学科的广泛领域，做了具体的探索。美国物理学家安瑟尼·齐将中学物理教材中的定律划分为两种：唯象学定律和基本定律。他用比喻说明二者的关系：二者的关系很象法律学中的地方法规与宪法原则的关系，前者具有暂时性和局限性，后者具有长期性和基础性。他举例说明二者的关系：“例如胡克定律，它表明拉长一个金属弹簧所需要的力，正比于弹簧被拉长的量。这是一个唯象学定律的例子，是观察到的经验规律的一个简单陈述。然而，在本世纪30年代，金属理论问世了，胡克定律就可以用金属中原子之间的电磁相互作用来解释。胡克定律只针对一个特定的现象，而对支配电磁学的基本定律则可以使我们能够解释各种迷惑人的现象。”

安瑟尼·齐认为物理教材之所以日益庞杂的原因，就是因为教材的编写者们未能区分唯象学定律和基本定律。他们试图找到尽可能多的定律，去解释物理世界中所观察到的每一现象，以至许多学生都被高中或大学的物理课程难住了，因为，他们所见到的只是与自然的内在要素没有多少关系的唯象学定律。事实上，当代基础物理学家正在朝向使定律尽可能少的方向努力。这些基础物理学家的雄心是，用单个基本定律去取代大量的唯象学定律，以达到对自然的统一描述。安瑟尼·齐还说：“当代物理学在着手向进一步的简化进发。我们对自然探究得越深，她就越显得简单。”许多人被一种盲目的观念所束缚，认为高科技等于高不可攀。事实可能正好相反。因为，当代科学是对自然更深刻的认识，提供了人类认识自然更加锐利的思想工具。而且，一些成人理解困难的东西，不等于儿童掌握也困难。因为，儿童对高科技没有畏惧感，却蛮有新奇感。多少儿童成为电脑能手，就是一个证明。儿童虽然缺乏基础知识，但是，他们也因此不保守。成人们对高科技的的保守态度是阻碍教育及时汲取当代科学思想的原因之一。我们不应该忘记在金属理论诞生以后的60多年，即在90年代，中学物理教材中还在介绍胡克定律。基础科学教材改革的滞后，给学生学习带来大量毫无意义的沉重负担，这个状态不能再继续下去了。高科技的产生无疑依靠基础理论，但是，反过来它有可能有助于筛选基础知识，变换理解角度，使过去难以理解的变成易于掌握的。对此，安瑟尼·齐说：“从实质上讲，高等物理比初等物理更简单---这是一个很少向外行人透露的小秘密。”

当代科学的最新研究成果是站在前沿的科学家对自然更深入、更透彻的理解，而正是这个理解，才有可能使基础科学课程变得简洁而易懂。只有理解了当代科学思想的人，才能够成为21世纪的建设者。没有站在科学研究前沿的科学家参与，就没有基础科学课程与教材的现代化，就难以培养出下个世纪合格的建设者。这是被教育史上的课程与教材改革证明了的规律。只要回顾一下哥白尼、牛顿、摩尔根等巨星对基础科学课程的改革的影响，是不难得出结论的。当代科学巨星的思想难道不应该对现代基础科学课程教材教法产生更加深刻的影响吗？