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浅论科学技术史的素质教育功能

发表时间：2020/11/30 来源：《中国教师》2021年1月作者：肖红进

[导读]

肖红进四川省社会科学院研究生院 610071
【摘要】科学技术史作为人类文化的重要组成部分，一般认为其价值主要包含三个方面：科学、道德和艺术。科学追求真，道德追求善，艺术追求美，因此，科技史具有真、善、美的教育价值，即科学素质教育、道德素质教育和审美素质教育。学校的科技史教材中包含和隐含着丰富的科技史料，体现了科学家和我国人民在认识世界、改造世界的过程中科学的思想和方法、高尚的人格品质和道德情操、崇高的人生现和价值观，为学生提供了宝资的知识财富和精神食粮，对学生真、善、美素质的养成起着重要的作用，同时也具有文化传承的功能。
【关键词】科技史；素质教育；科学素质；道德素质；审美素质
中图分类号：G688.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1672-2051（2021）01-041-0.

        党的十九大提出，文化自信是一个国家、一个民族发展中更基本、更深沉、更持久的力量，必须坚持推动中华优秀传统文化创造性转化、创新性发展，更好构筑中国精神、中国价值、中国力量，不断促进社会主义文化大发展大繁荣，努力建设社会主义文化强国。
        学校作为优秀文化传承的重要场所，在推动文化建设中肩负重要使命，可以充分发挥文化传承、文化引领和文化创新的积极作用。其中，科技史教育是文化传承的重要途径。科技史作为一门横跨科学技术发展与历史研究的学科，具有非常重要的价值。科技发展的历史，是反映科学技术孕育、产生和发展演变规律的历史，也是科学思想取得胜利的历史。中国科技史源远流长，中国的科学技术在很长的一段历史时期都居于世界领先地位，浩如烟海的科学技术成就为世界文明的发展作出了突出的贡献，在农学、天文学、数学和中医学领域，诞生了如“四大发明”等影响世界进程的众多科技成果。科技史作为人类文化的重要组成部分，一般认为其价值主要包含三个方面；科学、道德和艺术。科学追求真，道德追求善，艺术追求美，因此科技史具有真善美的教育价值，即科学素质教育、道德素质教育和审美素质教育。
        有学者曾呼吁，“我们要教给年轻人的，与其是科学结论，不如是科学方法，更不如是科学史”①。丰富的科技史料，展示了科技知识在人类进化中的发展过程，体现了科学家和人们在认识世界、改造世界的过程中科学的思想和方法、高尚的人格品质和道德情操，以及崇高的人生观和价值观，这些为学生提供了宝贵的知识财富和精神食粮，对于青少年学生真、善、美的素质养成及提高起着举足轻重的作用。然而，目前我国教育教学中普遍存在着重视科技知识传授、忽视科技史教育的现象，对教材中已有的科技史实，要么熟视无睹，要么轻描淡写，对隐含的科技史实更没有很好地进行开发和利用，这不利于全面提高学生素质，更是与素质教育背道而驰。
        一、利用科技史进行科学素质教育
        科技史之“真”着眼于使学生学到真学问，培养学生崇尚科学、追求真理的精神。科学素质教育是素质教育的重要内容，对学生进行科学素质教育的目的就是培养他们具有科学知识、科学方法、科学技能、科学精神等。
        （一）利用科技史加强学生对科学知识的理解和掌握
        素质教育中的知识传授，不是把学生的身心结构视为消极的、被动的容器和仓库，不是把教学过程视为一种机械的知识灌输过程，而是重在建构“知识素质化”的新模式，把知识传授的重点放在提高人的认知素质上。素质化的知识可分为三个水平层次：第一，是学生牢固记忆的知识；第二，是学生深刻了解的知识；第三，是学生在牢固记忆和深刻了解的基础上能够独立地灵活地运用的知识②。要达到这三个层次，就必须知道知识的由来、发生和发展及其各组成部分之间的关系。科技知识是人类世世代代积累和传承下来的宝贵遗产，而科技史就是一部记载和反映科技知识并逐步积累完善的历史，因此，在教育教学中，如果渗透科技史的教育，更有利于学生记忆、理解和掌握科学知识。
        （二）利用科技史教给学生科学方法
        所谓科学方法，就是在认识世界、认识真理的过程中所掌握的实证方法、逻辑方法和对直觉思维运用的能力。掌握科学方法，无论从学习知识的角度或者从发展能力的角度来看都是非常重要的。纵观科技漫长的发展过程，每一项重大发现发明和每一个重要理论的建立都是科学方法应用的典范。科学家们在追求真理和发现真理的过程中所采用的科学方法很多，除了分析、综合、归纳和演绎等一些基本的思维方法外，还有直觉思维和灵感思维等一些非逻辑思维，一个真理的发现往往是各种科学方法综合利用的结果③。追踪和模仿科学理论或技术发明的产生过程，追踪科学家的研究创造过程，就可以学到一些“逼真”的科学思维方法和研究方法。在教育教学中渗透科技史教育，让学生学习知识的同时，也了解科学家的思维和进行科学研究所运用的科学方法，以鼓励学生自觉学习科学方法，促进学生对科学方法的掌握、内化以及传承创新。
        （三）利用科技史培养学生的科学能力
        科学能力是获取科学知识和探索科学新知识的能力。科学能力的形成是在科学知识的教与学的过程中形成的，科学能力包括的内容比较广泛，如有观察、质疑、想象、实际操作和创造能力等。教师可以采用各种不同的教学方式和手段，组织学生训练科学能力。在此主要探讨一下科技史教育对学生观察能力、问题意识、创新意识和创造能力的培养。
        首先，科技史对学生观察能力的培养。通过对科学家的观察能力这一科学品质的分析，可以让学生学到观察的技巧，从而培养观察的能力。例如，《梦溪笔谈》的作者沈括，善于用科学的眼光捕捉到一些细微的变化，善于发现有价值的信息和问题。他能在当时的科技条件下，在极微小的偏差下发现磁偏角的存在；他能在人们习以为常的现象中，概括出石油的地下矿藏性和特征；他对冰霜的形态、石膏晶体的观察与描述等等，无不显示出敏锐的科学观察力。这是沈括能够在科学研究领域取得突破性成就的重要原因之一。
        其次，对学生问题意识和创新意识的培养。我国有句古语“学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进”，爱因斯坦也说过“提出问题比解决问题更重要”④，都充分说明了质疑的重要性。敢于提出问题、敢于质疑，是科学家进行科学研究、获得真理的前提。学习科技史，可以再现科学家的探究过程，激活学生的问题意识和创新意识。比如，让学生了解华罗庚、陈景润等科学家因为勇于创新、善于创新给社会带来的巨大贡献，认识到创新的重要性，从而更增强他们的创新意识。
        再次，科技史的学习有助于学生创造能力的培养。培养学生创造力是教育的主要目标之一，未来社会需要更多的创造型人才，需要人人都具备创造能力，只是程度高低不同而已。在教学中，教师应精心选择科技史中蕴含着具有丰富创造性特征的史料，以生动的科学发现或科技发明实例、鲜活饱满的人物形象，去激励学生立志于创造、学会创造。
        （四）利用科技史培养学生的科学精神
        所谓科学精神，是对科学的态度、对科学的信念以及对科学的追求精神。东汉时期的刘徽在为《九章算术》作注时，对《九章算术》的每个命题进行了严密的数学证明，并且在其证明工作中，以不证明自明的公理为出发点，对每个数学结论进行论证，从而将数学结论的严密性建立在公理和逻辑之上。他一方面证明或驳证了《九章》中的解法、公式，使之成为可信的科学知识；另一方面又在数学方法和数学理论上进行了卓越的创造性工作，取得了前所未有的成就。明朝的李时珍在编写《本草纲目》的过程中，远涉深山旷野，观察和收集药物标本，除了不辞劳苦到各地采药及以自身试药，他还遍访名医宿儒，到处访问渔夫、农夫等平民以搜集民间验方等。
        在教学过程中渗透我国科技史教育，可以让学生感受到我国学者在探索真理的道路上那种严谨的治学态度、坚定的科学信念和顽强拼搏的科学精神。

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        二、利用科技史进行道德素质教育
        众所周知，“厚德载物”是我国很多学者一生的座右铭。厚德载物也是我国经典传统文化的特征之一。教人要教心，育才先育德。运用我国科技史，可以对学生进行爱国主义、合作精神、艰苦奋斗等道德素质教育。
        （一）爱国主义教育
        中国的科技史，历经灿烂的古代、屈辱的近代和辉煌的现代，为青少年学生教育提供了一部极其生动的爱国主义教材。教育教学中进行爱国主义教育，可以帮助学生了解祖国科技事业的过去、现在和未来，逐步意识到自己作为炎黄子孙应尽的义务和光荣便命，激励学生为振兴祖国的科技事业而认真学好科技知识的热情，积极准备着为祖国的科技事业的发展而努力奋斗⑤。
        首先，科技史教材中蕴含着许多丰富的爱国主义教育，如我国古代的黑火药发明应用、湿法炼铜、造纸术和瓷器的制造等都领先于世界各国，是我国古代文明的标志；还有新中国建立以来，我国在世界上首次人工合成牛胰岛素以及首次合成核糖核酸；
        等等。这些为人类进步作出巨大贡献的例子都可以增强学生的民族自豪感，使学生的爱国主义情感油然而生。
        2020年7月31日，习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通，标志着北斗“三步走”发展战略圆满完成，北斗迈进全球服务新时代。工程建成提前半年完成，彰显中国速度；系统功能强大性能一流，展现中国品质；综合效益显著成果丰硕，凝结中国智慧。新时代北斗精神，是以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神在航天领域的生动诠释，具有强大的鼓舞和激励作用。我国北斗事业的发展史，就是科研人员用全部心血和智慧报效国家的生动写照。无论环境如何变化、队伍如何更替、形势如何发展，北斗人始终秉持着中华民族自立自信、自主自强、勤劳勇敢、吃苦耐劳的传统美德，为了赶超世界先进卫星导航系统，二十六载风雨兼程、九千日夜集智攻关，实现了从无到有、从有到优、从区域到全球的历史性跨越，一次又一次刷新“中国速度”、展现“中国精度”、彰显“中国气度”。这也是值得全体中华儿女在各条战线上为实现中华民族伟大复兴中国梦而大力弘扬的精神基因和光荣传统。北斗七星，自古以来就被人们赋予了司南功能，用以指引方向、分辨四季、标定时刻，更是中华民族几千年来自立自强、辛勤劳作的标志和象征，对于这一代青少年坚定不移走好新时代的长征路，尤为需要接续传承。
        其次，许多科学家本人就是爱国的典范。如中国化工之父侯德榜博士留美8年获博士学位以后，放弃国外的优越条件，以赤诚的爱国之心回到祖国，建立具有世界先进水平的永利碱厂。1939年他首先提出联合制碱的连续工程，在世界上被称为“侯氏制碱法”，这是世界制碱工艺上的重大突破，对制碱和化肥工业做出了杰出贡献。又如量子化学家唐敖庆，在新中国刚刚建立时，放弃国外优越的生活和工作条件，毅然回国，在他起程前夕，他的导师哈弗尔德极力挽留，唐敖庆动情地对导师说“教授先生，我知道我的祖国现在是满目疮痰、百业待兴，但您知道，一个爱国者是不会嫌弃他的祖国贫困的，改变祖国贫困落后的面貌，正是每个爱国者义不容辞的责任。”⑥
        （二）合作精神教育
        应试教育使有些学生严重缺乏合作精神。而当前，正是各门科学技术交融、开放的时代，任何个人的成就和幸福离不开共处合作的精神。因此，培养学生的合作精神势在必行。科技史上团结协作的例子不胜枚举，比如20世纪60年代，我国几十位化学家共同努力，完成了含有51个氨基酸的结晶牛胰岛素的全合成。用科学家们无私奉献、团结协作的崇高品质感染学生，抵制极端个人主义思想对人生的影响，教会处理个人利益与集体利益、国家利益的关系，以更好地为我国的社会主义现代化建设服务。
        （三）艰苦奋斗教育
        在20世纪50年代中期，我国一大批杰出的科学家和科研人员、工程技术与管理人员投身到“两弹一星”的研制中，他们在戈壁荒滩、深山峡谷建立基地，克服常人难以想象的困难，舍弃需要个人舍弃的一切，默默无闻地工作，始终把国家利益作为最高利益、把民族梦想作为最终梦想，苦干惊天动地事、甘做隐姓埋名人。这些科学家崇高的美德可以用来教育学生发扬勤俭节约、艰苦奋斗的优良传统，防止好逸恶劳、贪图享受等不良习气的滋生，特别在当前的新时代中，安静舒适的生活环境和优越的学习条件以及“拜金主义、金钱万能”等谬论的影响，使一些学生产生了轻读书、重经商的思想苗头，致使有的学生学习不刻苦，好逸恶劳，坐享其成。当前，艰苦奋斗教育迫在眉睫。
        三、利用科技史进行审美素质教育
        马克思指出：“社会的进步就是人类对美的追求的结晶”。其美育思想是：促进人的全面、和谐的发展，是美育的根本目的⑦。审美素质主要包括认识美、评价美、感受美、鉴赏美、表达美、创造美等意识和能力。学校教学中审美素质教育的具体任务主要包括：培养学生正确的审美观点，提高学生感受美、鉴赏美、表现美和创造美的能力。
        首先，科学家们不畏艰难、刻苦努力、勇于为理想而奋斗的人生观，能使学生认识到什么是真善美，帮助学生形成正确的审美观念。例如，众所产周知的童第周的故事。童第周出生在浙江省鄞县一个偏僻的小山村里，由于家境贫困，直到17岁才迈
        入学校的大门。读中学时，由于他基础差，学习十分吃力，第一学期末平均成绩才45分，学校令其退学或留级。在他的再三恳求下，校方同意他跟班试读一学期。此后，他就与“路灯”常相伴，天蒙蒙亮，他在路灯下读外语；夜熄灯后，他在路灯下自修复习。功夫不负有心人，到期末他的平均成绩达到70多分，几何还得了100分。这件事让他悟出了一个道理：别人能办到的事，我经过努力也能办到，世上没有天才，天才是用劳动换来的。之后，这也就成了他的座右铭。
        其次，科技之美还表现在有史以来我国人民所创造的物质之美，比如：我国的陶瓷工艺品，晚唐诗人陆龟蒙曾用“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”的诗句盛赞它的美，还有巧夺天工的景泰蓝，让人爱不释手的苗族银饰，古朴典雅的蜡染艺术品，惟妙惟肖的彝族漆器工艺品，绚丽璀璨的铜雕艺术品等，以及起着美化和装饰作用的各种涂料，所有这些无一例外地都能给人以美的感受。随着科学技术的发展，人们追求美的欲望必将促进工业的发展，使新材料、新产品层出不穷。可以说哪里有美，哪里就有科技。
        另外，我国人民在追求真理和运用真理的过程中表现出来的鉴赏美、创造美的能力，有利于启迪学生。例如，秦始皇陵表现了2000多年前中国人民巧夺天工的艺术才能和创造美的能力；再如，我国的故宫是中国历史以及科技文化的象征；又如，以李冰为首的科技专家修建的都江堰，除了其巨大的科学价值和经济效益外，其美的价值也令人惊叹。总之，科技美的存在形态多种多样，出色的科学理论、技术成果、公理定律、定理公式、科学研究活动、科学实验都可以让人神往、陶醉，得到审美享受。
        历史证明，科学技术的发展与国家民族的命运息息相关。在学校教学中，教师作为学生学习的参与者、指导者、组织者以及校内外教育教学资源的开拓者、整合者，应努力挖掘科技史中的素材用于教学，让当代青少年学生更多了解自身的文化处境、明白肩负的责任使命，在提高自己真、善、美素质的同时，达到传承优秀文化的目的。唯此，青少年学生才能在人生道路上健康成长，为中华民族的伟大复兴而努力奋斗。
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