现代科学与现代教育

人文通识课讲义现代科学与现代教育孙中才著三亚学院(三亚572022)现代科学与现代教育孙中才著–主要阐述以下4章的内容：–第一章现代科学的产生与发展––§1.1近代科学的诞生–§1.2现代科学对人类思想精华的继承––第二章现代科学的本质特征–§2.1现代科学的自然本质–§2.2现代科学的思想特征与精神特征–§2.3现代科学的性质–第三章现代教育的兴起–§3.1当代教育结构与科学主义贯彻–§3.2科学精神通过教育得到普及–§3.3科学发展的规律支配着教育–和社会文明的进步–第四章高等教育大众化的趋势––§4.1“知识经济”时代到来–§4.2大学教育改革的趋势–§4.3高等教育大众化是新历史的开端–第一章现代科学的产生与发展第一章现代科学的产生与发展在第一章里，我们准备主要讨论两节内容，即：§1.1近代科学的诞生§1.2现代科学对人类思想精华的继承§1.1近代科学的诞生§1.1.1牛顿的《原理》开创了近代科学1687年，牛顿发表了他的著作《自然哲学的数学原理》开创了近代科学。被认为是人类明白自然和自然规律的开端。波普尔写到：ThenatureanditslawbehindthenightGodsaid：letNewtoncomeAllisinlight翻译过来是：“自然和自然的规律都隐藏在黑夜里头，上帝说:让牛顿来吧，于是，一切都变得清晰、剔透。”近代科学是我们认识了自然和自然规律的事业。它的开端就是牛顿的发现。§1.1.2万有引力定律启示了近代科学在牛顿所阐述的3个定律中，第三定律----万有引力定律似乎对近代以来科学的启发性最大。这个定律写作：122mmFGr两个质点之间遵守着这样永恒的力的关系。这个公式给予人们的震撼，主要为以下3点：（1）事实背后确实有规律和真实；（2）规律和真实是精确的；（3）规律和真实不是能直接看得见的，需要先想，先想出一个关于规律和真实的数学公式，再想办法验证它。§1.2现代科学对人类思想精华的继承§1.2.1古人的两大猜想，一个方法和一部杰作1）两大猜想：古人有两个很伟大的猜想，第一个是：世界分为两个层次，外层的是事实，里层的是真实。真实通过规律支配外层，因此，真实和规律可以看作是同处一个层次，这就是里层。外层是人看的见的，里层是人看不见的，但是通过有效的想象可以认识它们。图1.0古人对事物层次的猜想事实层面规律与真实古人的另一个伟大的猜想是：真实和规律存在于精细之中，不断的有效分析，就可以发现和认识规律和真实。这两个猜想，直到今天，对科学的发展一直起着重要的指导和引导作用。其中第一个猜想，规律和真实隐藏于事实背后，人是看不见的，只有通过想出来的一个办法才能发现它们。这已经被近代以来的科学所证明，的确如此。第二个猜想，在具体的思路上，更是导致现代科学在不断进步。通过不断分析，就可能发现和认识新的规律和真实。原子、电子和基本粒子，分子式、结构式，还有DNA，都是在这个思想的指导或引导下，才被发现并得到认识的。2）一个方法公理化方法。古代哲学家在研究的实践中确立了这种一般方法，是对思想表达所规定的程序。具体地，公理化方法所规定的形式表达，就是要严格遵守这样的过程，即：定义（definitions）--公理（axioms）--引理（lemma）--命题（propositions）--证明（proof）。直观地看，公理化方法就是从少量的公理出发，通过连续的演绎和归纳，得出一个远比前提条件要丰富得多的知识体系。公理化方法在古代的的成功运用，首推欧几里德的《几何原本》，是古代最完美运用公理化方法的典范，造就了古代的一部杰作。3）一部杰作平面几何。也称欧氏几何。这是近代以前，古代研究结果中，唯一最完整的科学著作，也是流传至今，对近现代科学仍然有着重要影响作用的伟大思想积成。它是一部杰作。五条公理作为基本前提条件，把对三角形里的角和线的观察纳入其中，经过演绎、归纳，便得出了一系列比例和对应关系。在公理的保证下，这些比例和对应，步步联系，环环紧扣，构成了一个逻辑上连续严密的知识体系。自然，其中的知识总量远超过前提条件所涵盖的内容；规律的结构与传递关系，也远超过人们凭借直观所能察觉和判断的；准确性和精确性更超出了人们的想象。公理化方法，建立了一个最简洁的数理分析结构，形成了一整套内部严谨完备的语言法则，给逻辑进程的形式化表达提供了一个明确的框架。事实表明，古代的两大猜想是完全正确的，它们对现代科学的发展仍然有着重要的引导和指导作用，至今没有其他思想可以替代。公理化方法依然放射着真理的光辉。古代的这部杰作----欧几里德的《平面几何》一直是全世界今天的初等数学的教材。在近代科学的初创时期，公理化方法直接引导加利略得出了“理想实验”的科学假设；欧几里德的《几何原本》直接引导了牛顿的思想表达，导致他坚持了科学的思维，得出了三大定律。现代科学是人类思想精华的继承和发展，又是一场思想的革命，建立了一条新的思路，树立了一种新的精神，开辟了一项人类的新的事业，造就了一个新的人群，把人类历史推进到了一个新的阶段。历史事实表明，作为一个古老的文明民族和国家，我们中华民族和古代中华帝国，在这两个猜想方面有不朽的贡献，例如关于“道”和“理”的思考便很有深刻的内容，对于“精细考察可以发现永恒”似乎也不乏智慧。然而，在建立一种哲学方法方面，能明确地规定一条思想路线，并且，能够被后来所证明，是一条有效地深入真理的路径等形式化手段方面，就明显地存在不足；而要得出一部伟大的著作，并达到《几何原本》水平，已经证明，是不可能做到的。或许，正是因为我们的古代在人类思想精华方面的贡献存在这样的情况，导致近代科学没有在我们这个文明古国里诞生，也导致我们的传统思想与现代科学总是要有个比较漫长的磨合或者融合，或者最终通过认证，不得不退出的过程。在这个过程里，其实总免不了充满了保守与创新，落后与先进，或者糟粕与精华的矛盾和冲突。能够看到，中华文化对世界的思想和精神有很多贡献，有些是精华性的，对世界文化的发展，具有永恒的影响力量。然而，在遇到世界性的新事物与我们的传统和经验有矛盾或者冲突时，我们确实应该看到，我们的传统和经验通常距离真理和进步可能稍远一点，过分地强调话语权，过分地争夺话语权，恐怕很容易地会与保守、落后和糟粕发生联系，而使自己退步。在科学发展面前，更是如此。顺应潮流，学习在先，千万不要在新发现面前摆老资格、老经验，更不要以为我们泱泱大国没有没见过的，洋玩意儿不过就是新花样。更不要在明显地显露我们落后之后，赌气自残，以丑为美，以不怕“没了退路，一死了之”为荣。你走你的阳关道，我走我的独木桥。应该提倡有智慧，有理性，有礼，有利，有节。力争以科学至上，智慧至上，真理至上，取代其它的各种“至上”。§1.2.2现代科学的发展从科学本身的结构和现代科学的功能与作用来阐述。1）科学自身结构的发展专门化发展与科技共同体的形成。历史事实表明，自从牛顿的三大定律发现以后，自然科学出现了迅猛的发展。在这种发展中，数学起到了最基础的作用。而在数学中，起着更重要作用的是由牛顿和德国的莱布尼茨所创立的变分学。牛顿建立物理学之后，变分学和物理学就共同地成了科学发展的基础。很快，发展出了化学。于是，化学又加盟到数学、物理学所构成的这个基础之中，构成了以数理化构成的基础科学群。在这个群的推动下，科学有了更迅猛的发展，首先，基础科学群在原有的数理化成分之外，又增加了天地生，即新增了天文学、地质学和生物学。今天，就是这六大基础科学支撑起各种技术学科，又支撑起各种技术，构成了一个共同体，这就是科学技术共同体，简称科技共同体。在科技共同体形成之后，人们看到了，科学有了精细的发展，其中一个重要的表现是数学从自然科学里面分化出来，成了一个独立的与自然科学与社会科学并立的大门类；再一个重要的表现是，社会科学里经济学达到了科学理论所要求的起码水平，形成了自己的科学范式，成了一个常规科学学科。另外，技术在1776年加入科学主义的教育之后，以更加迅猛的速度，在短短的100多年时间里就成了科技共同体的主体，据1984年的调查，全世界学习技术的学生占到专业教育学生总数的87%，课程占到92%以上，而从事技术研究的专业人员占社会专业专职研究人员95%以上。从自身结构的发展来看，科学的发展途径如下，见图1.1.图1.1科技共同体的形成过程物理学数学数理化天地生科技共同体应用学科技术学科今天，科技共同体已经普及到了全世界，世界上绝大多数国家都形成了以科技共同体为基础的、由国家管理技能来保障的社会建制。见图1.2。图1.2现代科学技术共同体与有关的社会建制哲基础科学自然科学数学技术科学工程技术社会科学基础科学哲学从过去的数学加物理的简单结构，发展到现在的科技共同体，是一个学科专门化发展到活动整合，和由单独学术建设发展到国家和社会建制的过程。自然，这也是一个学术成长、发挥作用和地位提升的过程。在这条道路上，发生过很多值得纪念的大事。其中，最主要的事情，堪称路标的有5个（a,b,c,d,e）：a.1687年，牛顿的《自然哲学的数学原理》发表；b.1776年，英国剑桥大学授予瓦特博士学位，标志着技术纳入了科学引领的范畴，科学与技术密不可分了。c.1901年诺贝尔奖开始颁布，意味着科学研究的普适性、独立性和权威性已经发展到世界公认的水平；d.1984年，联合国教科文组织的调查报告表明，联合国成员国的绝大多数国家已经建立了门类齐全的科学院，建立了现代教育体系。现代科技共同体得到了世界性贯彻，科技研究和科学主义教育的全球通识化，或者全球一体化的时代已经到来。在20世纪后期，现代科学与现代教育之间，现代科学和现代教育与现代社会之间，明显地出现两个“互动”，这就是“科学与技术之间的互动”，和“科学与经济之间的互动”，前者简称“科学--技术互动”；后者简称为“科学—经济互动”。关于这两个互动，我们准备在第四讲“普及现代专业教育的深远意义”里，针对知识经济和大学改革趋势的讨论中，再行展开。e.1995年，随着网络技术的发展，和原来教育系统的改革，全球高等教育大众化开始。主要表现有3：（1）著名大学课程公开，全球选课开始，知识普及程度提高；（2）全球性学术交流频繁，前沿学术思想传播速度加快；（3）科学本土化要求显现，重大科学研究成果越来越集中与少数研究机构，科学精品推动全局的态势出现。科学的发展成了文化发展的主要动力多年过去，科学的功能性发展日益明显地展现出来。概括地讲，就是现代科学的发展成了推动人类文化历史的主要动力，现代科学本身成了人类新历史阶段的精髓。近代以来的科学确立了人类与自然的新的关系。现代科学是人类新思想、新方法、新精神。现代科学开辟了人类的一个新活动，造就了一种新的生产力。现代科学展示了人类社会的专业化前景。第二章现代科学的本质特征第二章现代科学的本质特征–在第二章里，我们准备主要讨论下列三节内容。即：–§2.1现代科学的自然本质–§2.2现代科学的思想特征与精神特征–§2.3现代科学的性质§2.1现代科学的自然本质300多年过去，随着现代科学和人类认识水平的提高，现代科学的自然本质，以及发现科学的这种自然物质的本质属性，开始为人类所认识，已经比较清楚地认识到了，现代科学本身是人类大脑结构与自然规律和真实的一种对应。a.人类大脑是自然创造的一种利器。按照另一位也叫艾萨克的人、著名的美国科普作家艾萨克▪阿西莫夫(IsaacAsimov,1920-1992)的说法，上帝创造了包括一切生物在内的万物，他让每一种生物都有一种独具构造的器官，从而让每一种生物都有了一种独特的、与众不同的本领。狗和熊的鼻子构造精巧，嗅觉高出人类千百倍；蝙蝠有肉膜翅膀，口耳能发送和接收超声波，黑暗中飞行，能力绝非一般；病毒细菌微不足道，却能向一切生物发起进攻，而且，只要时间允许，最后的胜利必定属于它们。利器在握，各显其能。上帝给予人类的利器是大脑。大脑