过去的科学教学

    科学列入教育课程为时较晚。它在中世纪教育中没有地位原是不足为奇的，可是在文艺复兴中复活的人文主义也差不多同样地毫不理睬它。在大学里可以学到一些数学，航海学校甚至还教授数学，医科学校也教授一点植物学和化学，如此而已。在十七和十八世纪，科学有了很大发展，但并不是由于它在教育中占着重要地位才有了发展，而恰恰是在它毫无地位的情况下发展起来的。在十九世纪中叶以前，所有伟大的科学家就其科学知识而言都是自学出来的，尽管有了波义尔和牛顿的先例，科学并没有在较老的大学中生根。十八世纪末叶，提供若干充分的科学训练的教育机构只有普里斯特利和道尔顿所任教的英国几所非国教派研究院和拿破仑在那里当过学生的法国炮兵学校。工业革命使科学的重要性提高了。在十九世纪，它逐渐开始进入了大学，后来又进入了中学。剑桥大学的第一任矿物学教授克拉克先生，由于就高级僧侣胸甲上的宝石发表学术讲演而获得了教授职位。这是在一个科学学科中最早授予的教授职位之一。在另一方面，剑桥却不允许当时最有才能的一位英国植物学家詹姆斯·史密斯爵士在那里教书，因为他既非大学成员，又非英国教会的成员。在阿诺德博士的拉格比中学中可以看到的科学的唯一痕迹便是那个不幸的马丁。他把自己的书房变成了一所自然历史博物馆。当时的科学教学带有一点激进主义的味道，因而受到了教会的猛烈反对，特别是在达尔文引起论战之后。

    当人们把科学接受下来的时候，科学要末好象是附于其他学科的一个额外学科，要末就象是灵魂卑鄙，只讲物质，舍弃经典而求科学的人们所选择的道路。连T.H.赫胥黎和他的学生们的大力提倡，也不能把科学从这种景况中拯救出来，或许在剑桥除外。以这种方式把科学列入学校课程所造成的一个结果是：科学教学不是遵照早期科学家们学习科学的方法——师傅带徒弟的方式——来进行，而是遵照原来古典学术的教学法来进行，换言之，主要是以讲课或学术讲演方式进行，除此之外，也不能不适当照顾到实际的实验室活动。

    科学数学的先驱们原以为把科学纳入教育课程会消除古典学术所特有的因循守旧、矫揉造作和往后看等缺点，可是他们却大失所望。当代的人文主义者当初也同样地认为，学习古典作家的原著就能立即消除中世纪经院哲学的乏味的学究作风和迷信。专业教师同他们二者相比也毫无逊色。他们使理解化学反应和阅读维吉尔的《伊尼德》一样变成枯燥无味、背诵教条的事情。当时为科学在教育中的用处辩护的主要理由是：科学可以让小孩了解科学发现的成果，从而得到一点关于他们所在的宇宙的知识，同时通过学习科学方法，教他们学会用逻辑方法和归纳方法思维，他们在第一个目标上取得了某些有限的成就，但在第二个目标上却一事无成。

    也许可以希望受过中等或公立学校教育的有特权的社会成员对一百年前的初级物理和化学知识略知一二。不过他们所知道的也许不比现代的一个聪明的孩子由于对无线电感兴趣或者对校外科学癖好发生兴趣而获得的知识更多。至于说到学习科学方法，那就完全是一个笑话。实际上，为了教师的方便，为了适应考试制度的要求，学生不但没有必要学习科学方法，相反地倒有必要学习恰恰相反的东西，那就是全盘接受教师和教科书所教的东西并且在教师要求之下把它复述出来，不管他们自己是否觉得有意义。受过教育的人对招魂术或者占星术的骗局（更不用说种族理论或者流传的神话等更危险的骗局了）的反应说明：在英国或者德国进行了五十年的科学方法教育并没有产生任何明显效果。学习科学方法唯一之道是一条漫长而痛苦的个人经验的道路。在改变教育制度或者社会制度以使这一点成为可能之前，我们至多只能指望培养出少数能学到某些科学技术的人和为数更少的能对这种技术加以利用和发展的人。

    中学的科学教育现在我们仅仅在这样一个小范围内来考虑教育制度中涉及科学的问题，暂时不希望科学从学生早年起就在全部教学中占有不可或缺的主导地位，象在苏联那样（因为那种希望只是一种幻想），并且仅仅集中力量来研究培养科学工作者的问题。即使这样，目前的制度仍然有极其惊人的缺陷和效率低下的情况。除开某些专门致力于培养极少数儿童的特殊学校之外，学生在十四岁之前，换言之，直到我国大部分儿童完成他们的学业的时候为止，都学不到什么科学知识。的确，在小学中教授了某些自然知识，转弯抹角地讲了一些性知识，不过，要是说这便是科学教育，那是太可笑了。教师对此是没有责任的。即使有世界上最完美的课程表，一次向四十名学生讲授科学也是极为困难的。但是这个早期的限制有其严重的后果。第一，当孩子年龄还小，天生的好奇心还没有被社会传统磨掉的时候，不对他们讲授科学，就会失去唤其他们对科学的持久兴趣的最好机会。实际上，如果教育家们能花时间研究一下科学教学，他们就会发现：它的很多内容的确是适合幼小儿童的接受能力的。事实上，有可能而且有人已经把物理学化学和生物学的基础知识传授给六岁的儿童。这些儿童有的甚至还不识字。

    这个限制造成的另一后果是：许多有前程的科学新兵就在这一阶段中失去了。这一点当然不限于科学。格雷和莫斯钦斯基的著作表明：能力超群的小学生中仅有百分之二十六能在中学里继续学习，而在不能继续学习的那些学生当中，肯定有不少会成为有前程的科学家。的确也有少数人在后来由于当上实验室助理员而参与科学工作，不过人数寥寥无几。无线电业余科学家和其他科学爱好者人数颇多。这一事实就证明了的确存在着潜在的科学人才的巨大储备。

    科学开始在中等学校和公立学校占有一席之地了。然而所讲授的科学知识还非常有限。一开头就遇到一个不利条件：在目前的教育制度下，中等学校和公立学校都不能不教一些平均智力低下的学生，这样就错过了培养真正有才能学生的机会。在大学阶段就可以明显看出由此造成的后果。至今还存在着一种反对科学的顽固的偏见。这种偏见渊源于公立学校的古典传统。科学教师和学习科学的学生往往受到冷遇。就仿佛他们的专业兴趣使他们在社会上低人一等似的。考试制度的传统使科学教学仅限于物理学和化学，也许还有一点生物学，主要是为有志于医学的学生设置的，再就是少得可怜的植物学。据认为：由于某种神秘的原因，植物学可以使女性思想变得纯洁。物理学和化学成为考入大学或取得中学毕业文凭所必需学习的科目，因而变成了最令人厌恶不过的常规课程。中学和大学之间形成了一个恶性循环。任何一方都不能改变课程内容，因为这会引起对方的反对。教授科学的目的是使极少数学过科学的学生能进入大学，而这些学生进入大学的目的又是学习完全原封不动地向后代传授科学的本领。中学科学教师的确花了大量精力，煞费苦心地使所教课程变得有吸引力，但是每吸引住一个学生，就必定要使两三个学生永远放弃科学。一个不幸的事实是：科学中最适于作考试材料的是物理学和化学的公制计算部分（磁铁之间的吸力、碳酸氢钠的化合量和硫酸的化合量）。对懒惰和数学学得不好的学生来说，这些是最困难的部分，而对于另一些真正喜爱科学，并且希望继续进而学习科学中新鲜和有趣的部分的学生来说，这些又叫人恼火。实际上，在中学理化中很少有什么知识不是一百年前就知道了的，而且有很多是三百年之前就知道了的。

    科学教师自然是了解这个情况的，而且一直在不顾麻木不仁和蒙昧主义的阻力，想法进行整顿。最近科学教师协会关于普通科学教学的一份报告同这里提出的不少批评意见颇有暗合之处。这份报告书包含一个学习期限为四年的教学大纲。它也许是第一个具有科学精神的教学大纲。有三位教师把自己学生对有科学意义的日常事物的兴趣列举出来，另有三位教师扼要列举出一些基本科学概念。这两张一览表在教学大纲中交织在一起。这虽然肯定是一个进步，但却缺乏全面性和现代性。生物学的部分很好。但却没有天文学和地质学部分。每年学习的物理学知识分为十个部分。头两年的学习内容每年仅包含十九世纪发现的一个原理，第三年的学习内容仅包含两个这样的原理。只在最后一年，面貌才变得比较现代化一点，可是即使这样，也并未介绍1890年以后的发现。X射线、无线电和电子根本没有提到。化学课就更糟了；整个课程包括的内容都是1810年以前已知的东西。不学习有机化学就无从理解生物学，然而却把有机化学整个地删掉了。

    关于物质结构的现代概念连提也没有提。不过，假如能发扬这个教学大纲的精神的话，还是有可能指望在英国建立起一个有活力的中学科学教学制度的。美国的现代教育委员会已经沿着这个方针又往前走了一步。他们编制的精密的教学大纲相当精确地列出了当代的科学观点，特别涉及科学和社会生活的关系。

    大学的科学教育

    从来没有人研究清楚科学教学在大学中究竟占有什么地位。显然有一种看法认为：非文即理，不学文科，就得学科学。这种态度反映在经常向学生炫示的纯科学的理想中。不过实际上，这是划地为牢，把科学囚禁起来，使它同文化的一切其他方面都隔绝开来，因此，也就是使科学教学完全服从技术训练。即使在这一点上也还是存在着很多混乱看法。科学教学的目的仿佛是期望学生能在日后把它用于某种目的。

    虽然没有精确统计数字，不过在每一百名英国大学理科学生中，可能就有六十名左右的人变成中学教师。他们只要简单地把自己所学的知识向后辈复述一遍就可以了。有三十名进入工商业或政府机关工作，他们在那些地方大部分从事日常工作，而他们在大学所学的大部分知识对他们的工作是没有什么用处的。有三名继续在大学担任教学工作。最后还有两名成为科研工作者。他们不得不吃力地去设法纠正在大学里学到的不正确的和过时的知识，并且还得设法把其余的东西都忘记掉。

    大学理工学院的职能本来就是多种多样的，由于需要各理工学院对多种多样的材料进行研究，就变得更其复杂了，在牛津和剑桥尤譬如此。尽管有了考试制度，进入大学仍然主要是一个资财问题，而不是才能问题。这一事实就意味着：在物理学和化学这样在中学就学过的理科学科中，即使是优等生的课程也必须从极浅易的水平开始，而在所有其余学科中，他们更是要从头学起。其结果，一般大学课程的头两年都用于讲授在质量上更适于中学高年级的教材。事实上，事情竟荒谬到如此程度，以至在一些老牌大学中，奖学金领取者入学考试的标准即令不高于优等学生最后考试的水平，也往往与之不相上下。不过结果却不完全是一件坏事。这就是说：有才能的理科学生完全可以把头两年的功课抛开不管而万无一失，而且由于参加学生社团的活动而学得某些普通文化知识和社会经验。

    讲课制度 在教学方式上，各大学推行的传统无殊于其中世纪前辈所奉行的传统。过去设置讲师专门向学生详细讲解亚里士多德或盖仑①的晦涩文字是有某些理由的。这些学生自然会感到那种文字难以理解。他们也不大可能自己备有书籍。因此，就需要这位理发师兼外科医师②和讲解员相当巧妙地去说明：解剖学的实际事实怎么能够和经典作者的教条式的论述并行不悖。

    所有这一切都已成过去，可是这个教学方法却传下来了，而且还从老牌的大学推广到后来创办的学校，甚至也推广到技术学校。把一个学期中每天的整个上午都用于听科学讲演是一种毫无用处的违背时代精神的错误和一件浪费时间的事情。这并不是说讲演毫无用处，不过可以用其他方式达到同样效果。科学讲演处于两个极端之间。它可能是对讲题的一种有感受的、概括的评述，其目的在于通过详细论述目前达到的限度而不是论述知识的现状、通过把科学同技术问题和社会问题密切联系起来，来引起兴趣和激发学生深思。这种讲演必然是很少的，而且总的说来是不受欢迎的，因为它对考试用处不大。实际上，除非是由大学中来访的著名科学家偶尔发表一些讲演之外，不如用向科学社团宣读论文的方式或者用有充分机会进行讨论的小型辅导班来取代这种科学讲演。

    另一个极端是拘谨的讲课，对所有各点、特别是对最后数据和得出数据的必要数学论据都进行周密而有条理的论述。这些讲演往往沉闷得难以令人置信，不过却极受重视，因为大家明白：听讲的人好好记下笔记就能应付考试试卷中需要钻研书本才能回答的部分。不过明显的事实是：在这种情况下，向学生分发用打字机打下的讲稿能更好地达到讲演的目的。这份讲稿应包含一切必要的数据、公式和论点，这样就成为一份教科书的有用的摘要。某些讲演者甚至真的在讲演之后还另外提供这种讲稿。

    在这两个极端之间自然还存在种种程度不等的中间性的讲课。在不少情况下，讲演的确起了有益的作用。特别是在新的、发展迅速的学科中，讲课能代替还没有写出的教科书。

    在大学里，新的知识仍然被认为有点危险性。一般认为：对低年级学生而言，科学理论需要经过四十年的考验再告诉学生才万无一失。因而一个学生可能在剑桥获得包括物理学和化学在内的自然科学优等生学位，但他除了偶然机会之外，在学校根本没有听说过1900年首次提出的量子理论。维持讲课制度的另一个理由是：它可以使学生有机会看到复杂的实验，而学生自己去进行这种实验是有困难的。虽然这具有某种戏剧性的价值，并可以提高人们对科学的兴趣，不过只是观看实验却很少能帮助人们真正领会实验技术。

    讲课是由示范或实习来补充的。这主要是进行一组预定的实验，并实地练习使用显微镜的技术、化学定量定性分析技术和物理测量技术。示范固然能提供有关科学的操作技术的少得无以复加的知识，可是其作用也仅此而已。即使在高级的示范中，也没有办法超出现有方法范围以外，也无法提示怎样使用科学方法来解决一个其结果尚不得而知的问题，也无法提示怎样使用科学方法来观察一种意想不到的现象。

    在科学作为一种手工工艺的范围内，这种学习方法是不对头的。培养早期的大科学家的方法要比这有效得多。用师傅带徒弟的老方法——即由已经具备工作能力的人们加以监督和帮助，再加上通过摸索熟悉情况的非正规学习方法——传授的科学方法，可能要比安排得最好的一套示范所传授的科学方法多得多。学徒之所以能熟悉情况是由于在实验室里东摸西碰想要解决自己的某些问题，其效率也许是极差的，但毕竟能学到一点东西。

    正是由于考虑到这些大不相同的方法，我们才看出：使人们保留目前的讲课和示范教学的原因不单是虔诚的保守主义；更为有用的办法肯定更加费钱，因为这会提高教师同学生的比例而且会增加每一个学生所需要的仪器设备的数量。

    目前各大学都处于长期财源拮据的境地。它们大大提高教学水平的办法可能有两个，二者必居其一：或者增加人员，不是设置一种课程而是设置好几种课程以适应不同能力和最终从事不同职业学生的需要，或者提高入学标准，只录取智力高的学生。但是第一个办法会增加费用，而第二个办法则会减少收入。所以在我们认清我们的社会为了无效率的大学不能不付出多大代价之前，我们可能还不得不忍受目前的教学制度。

    专业化 在大学科学教学中不知不觉地产生的另一弊病是分系过多。在十九世纪，当科学首次在大学中出现时，它叫做自然科学，不久就划分为物理学、化学、动物学等系，而医学这个较老的系继续存在而且变得更为突出。科学学科大多是分别讲授而且互不通气。从它们的根本性质看来，重复之处势所难免，不过由于缺乏协调，人们往往以相互矛盾的方式把两个学科的共有内容讲授两遍以上。每一学科都被认为是一个或多或少地封闭的知识体系。它不仅要同一个讲求实用的世界截然分开，而且还要同其他学科截然分开，以保持其纯洁性。这就使各个课程变得十分陈旧，考试制度的刻板性自然大大促进了这个过程。

    课程 除了偶尔有一位年青的生气勃勃的教授设法取得重要的教席之外，所有学科的课程都时而扩大、时而紧缩，变化无穷，使人感到很不好过。很不幸，从教学观点来看，科学与经典著作的差异在于：科学的内容不断增加而学习的时间却不变。通常用来应付这种内容增加的第一种方法是：在把新知识加入课程之前，要等待相当的时间。理由是，这个理论还有争论，以后可能还要修正。学究们不大会想起：各学科的较老部分可能更有必要加以彻底的修改。总而言之，为了方便，科学教学中的真理仅仅局限于应付考试的真理。最后当加进新知识时，就把它加在教学大纲的后面，学科的其余内容就要适当地予以紧缩，以便让出地位来。整个过程就象农民穿衣的老办法：每年把一条新裙子穿在旧的上面，并且虔诚地预计到：旧的裙子中总有一条变得太破烂而毫无用处了。结果所有的课程都成为新老内容的大杂烩，其中充满自相矛盾的论点，教师只含糊地一带而过，学生则很少能看出其毛病。例如，化学教学的基本内容是1784年的化学大革命以及它在1808年得出的成果原子论。通过量子论并由于现代物理学的进展，现在我们对化学问题有了更为合理更为直接的解决办法。可是我们也许还得再等五十年，然后才会有某一位有进取心和目光远大的化学教授把目前整个课程都一扫而尽，而代之以一个在当时已经过时八十年的课程。物理学的情况也好不了多少。例如，伦敦大学的大考所依据的教学大纲，大部分内容都是在1880年就发现了的原理。它仅仅顺便提了一下X射线和无线电放射现象，而且对整个现代物理学都略而不提。

    当然大学当局并不是存心要保持过时的课程，不过却存在着一种十分自然的惰性，根本不考虑要定期修改课程或者在各学科的课程之间维持适当关系。象大学生活的许多其他方面一样，这方面的弊病主要也应归咎于考试制度。从教师和学生的眼前利益的狭窄观点来看，就要求考试提纲至少要在若干年内保持不变，以便收集足够数量的标准考题，据以训练或辅导应考者。改变考试提纲和采用新的和陌生的考题会加重教师和主考人的负担，而且也许还会使考试结果中包含的已经相当大的运气因素有所增加。这一点本身就指明了考试制度的另一个内在的缺陷：往往要依赖就事论事的考题、依赖死记硬背、或者依赖某种技术的机械性操作。

    考试 考试是测验知识水平的最便利的方式，一般来说，也能提供最公平的结果。不幸，从了解应考者具有的科学才能的观点来看，考试却恰恰是最无价值的办法。假如我们根据每一个应考者从事崭新的观察的能力或者根据他把一些新观察到的现象有条理地加以归纳的能力来测验应考者的话，换言之，假如我们以科研作为考试办法的话，我们就可以找到更加可靠的理想的办法，来了解应考者在理解和运用科学方面究竟有多大能力。不幸，不把这种测验进行多年，就完全不可能把一个人的天生才能和偶然的反常表现区别开来。可以查明的只有笨蛋和有才能的科学家两类人。笨蛋不能处理显然很容易的问题；有才能的科学家则能解决困难的问题。就大多数人而言，如果困难超出两者的能力范围，或者极为容易，或者极为困难，考查就毫无效果。

    实际上，这种方法是用于或者说理应用于大学高级哲学博士学位考试的。在表面上，这种学位是因为个人科研成绩而授予的，可是说它是一种测验能力的办法，不过是笑话而已。实际的论文是由一二名专家来审查的。他们的结论不管是明智的还是有偏见的，总是受到委员会的支持。而委员会则对论文的内容一窍不通。他们在令人昏昏欲睡的夏日午后，以肘支桌，年复一年地摆出一副姿态，表示同意大学再授予一个学位和再收入一笔费用。

    考试制度的最大害处不在于考试本身和考试成绩的不公平，因为，正如人们经常指出的那样，真正有才能的人即使在考试中也是会顺利通过的。害处在于考试制度所引起的整个思想状态。在大学主要作为富家子弟消磨几年愉快岁月的场所的时候，人们可以对考试理所当然地加以藐视，可是现在一个有教养的公民从十岁开始，一生事业就取决于自己在一连串考试中的成绩，考试就成为不得法的教育的最大的因素。如果没有金钱或者充分的天才做后盾，贸然参加考试是危险的。对没有金钱或充分天才的人来说，一切知识都要以它适应考试目的的价值标准来衡量。这样便恰恰在学生学习一些还有商榷余地的知识，最需要他们发生兴趣时，有意地使他们意兴索然。也许是由于这原因，大学才具有肯定的反面的教育价值；也许正是由于这个原因，学生才在学习开始之时比结束之时更具有全面的和开朗的见解，虽然这一点还没有得到证实。幸而理科学生可以免于受到这种制度的最坏的弊病之害，因为，要求他信奉的正统信念一般仅是相当确定的客观事实，而不是文科中的传统观念。

    医学教育 在整个大学科学教学中，有两个系即医学系和工程学系占有特殊地位。由于历史和社会的原因，医学教学一直是同科学教学主体分开的。它在学术上是各门科学的老大姐，更加完整地保存着中世纪教学传统。医学教学从社会方面言之，要训练出一个大体说来是世代相沿的医生阶层，因此医科学生便同他们在大学中的同学隔绝开来。可以根据两个理由来非议医学教育：莫特拉姆教授在《科学遭受的摧残》一书中出色地说明了第一点。他说，对于行医来说，这是一种极坏的训练，主要是因为它比较忽视对于人类常见病的研究或对于保持健康的根本问题的研究。第二，即使同其他科学教学相比，它也没有把医学当作一门科学来传授，而是把医学当做一种具有传统学理的和有点神秘的技术来加以传授的。

    医学训练的初期阶段，从上述任何一点来看，老实说都是可笑的。青年医科学生所学的物理学、化学以及在很大程度上还有生物学——当然还有植物学——是在丝毫不顾及科学方法或者实用价值的情况下讲授的，大多数医科学生很正确地把这看做是必要的和令人厌倦的始业仪式。他们不得不花最少的力气去学习这种仪式的答礼方法，不过却能在他们的余生中很方便地把这些方法忘掉。学习解剖学和生理学的中间阶段就更加糟糕了。学习第一门学科时，要背诵人体各部分名称，给学生记忆力带来极大负担。这些名称大多已失去临床或生理学上的意义，而且这种学习还同人体各部分器官的用处的知识割裂开来。因为这方面的知识划入了生理学范围。而生理学，主要是由于它同医学的联系，正处于如此混乱和自相矛盾的状态，以至妨碍医科学生从中学取得本来可以学到的大部分重要教训。也许还需要经过多年的共同努力，并且要不顾医学界的猛烈反对才能用一门特别重视人体的相当有条理的形态生物化学来代替这些学科。关于医学教育的后一些阶段，我们在这里没有什么可说。医科学生一旦进入医院，他基本上就永远脱离科学的领域了。

    工程学 工程学系无法而且事实上一般也没有代替实际工程工作所提供的见习经验。因此，与其让学生在工学院中花几年时间来学习关于工程实践的一知半解的入门知识，倒不如让学生用这几年时间联系一个工程师以后工作的社会和经济环境来学习数学、物理和化学。不这样做看来是可惜的。这些实际上最能为社会创造新价值的人们竟在这个时候由于这种教育方法被剥夺了获得任何普通文化知识的权利，真是不幸的事。正同医学一样，工程学是又一个正迅速地变成世代相传的行业，这也是一个不利条件。因此，工科学生的平均能力水平要比整个大学的学生水平为低，他们也和医科学生差不多一样地同一般大学生活隔绝开来。