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第五章内容摘录

二、科技史专题的教学问题与对策

科学是指运用范畴、定理、定律等思维方式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系，早期科学史的发展往往与宗教和哲学有一定的联系。技术泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能，技术史记录人类发明的各种技术应用，与人类的经济活动有着密切的联系。科技史以人、自然、社会和科学技术之间关系的演变为对象，是一门揭示科学技术发展规律的学科。美国科学史学科的奠基者萨顿说过，科学史是“客观真理发现的历史、人的心智逐步征服自然的历史”。其目标是“解释科学精神的发展，解释人类对真理反映的历史，以及人们的思想从黑暗和偏见中逐渐获得解放的历史”。了解中外科技发展的进程、主要成就及其影响，感受科学家坚忍不拔的探究精神和追求真理的勇气，体会科学思想和方法的魅力，树立崇尚科学精神，坚定求真、求实和创新的科学态度是科技史内容教学的基本价值和要求。

（一）中国科技史内容的教学困惑

对中国科技史的内容，课程标准未设专门的学习主题，相关学习要点包含在“古代中国的科学技术与文化”以及“现代中国的科学技术与文化”两个专题之中。古代部分要求在概述其科技成就的基础上，“认识中国科技发明对世界文明发展的贡献”；现代部分则要求在列举新中国成立以来科技发展主要成就的基础上，“认识科技进步在现代化建设中的重大作用”。教学过程中，老师们普遍遇到了以下一些困惑和问题。

1．应该选择哪些科技成就作为教学的内容

课程标准没有对科技史内容作出明确的规定，各版本教科书所选择的科技现象因此有很大的差异。以古代部分为例，人民版最为简明，只介绍了四大发明，捎带着说了一下中国古代的科学思想。岳麓版涉及的范围，除四大发明外，还安排了“天文学的成就”、“算经与圆周率”、“古代农书”、“从《黄帝内经》到《本草纲目》”四个子目。人教版在简要介绍四大发明内容的基础上，设立了“《九章算术》和珠算”、“《石氏星表》和浑仪”、“《授时历》和四大农书”以及“《伤寒杂病论》和《本草纲目》”四个子目。不同版本教科书所选择的内容，可以说都反映了古代中国的科技成就，都体现了课程标准的学习要求。这种情况在近现代部分也有类似的表现。对差异如此大的教材内容，教师该如何选择？

《全日制义务教育历史课程标准（实验稿）》，在中国古代史板块专门设有“科学技术”的主题，在中国近代史和现代史板块的主题中提出了近现代科技史的学习内容。它们与高中课程标准提出的学习要点基本相同。以古代部分为例，学习内容不仅有四大发明还有青铜工艺、数学、医学和建筑工程，其学习要求的提法也与高中相似，如“了解‘四大发明’，认识中国古代科技发明对世界文明发展的贡献”。初高中教科书的内容选择和呈现方式也大体相仿。如何在初中内容的基础上寻找新的视角学习，是高中科技史教学必须面对的问题。

一方面是初高中科技内容的重复问题，另一方面则是中国古代科技与现代科技之间的内容断裂问题。中国科技史的内容，高中课程标准只列出了古代和现代部分的学习要求，单单略去近代科技的学习要点，容易使人心生疑窦：古代和现代中国的科技都有骄人的成就，那近代的怎样呢？实际上，了解近代中国学习西方科技的进程、内容以及落后于西方的原因，对激发学生的爱国热情、深刻理解明清时期思想高压政策和闭关锁国政策的危害性，以及促进现代社会开放意识的形成等都有很好的作用。

2．以怎样的心态对待中国的传统科技

在当前的历史教学中，对中国传统科技的态度明显地存在着两种截然相反的价值取向。一种是虚骄自大。受传统教学的影响，一部分人喜欢以排名次的方式历数我国的科技成就，有的甚至不管事实与否拔高其价位，把一切说得相当的大。早在半个多世纪以前，著名史学家傅斯年就对这种现象作出过批评：“譬如造纸印刷诸事，诚当大书特书，然若以为价值与蒸汽机相等，则近于妄。又如张衡的测地震器，固是一段佳话，然若与盖里律（伽利略）之发明并论，尤近于诬”。[①]另一种恰恰相反，是有点妄自菲薄。在教学中不仅不承认中国领先于世界的科技成就，还以没有得到验证的传说对其讽刺、挖苦和攻击，甚至不恰当地运用有关材料引导学生从反面的角度看待中国的科技成就。如有的老师总喜欢盲目引用以下一段话作为教学的中心内容：鲁迅在《电的利弊》一文中说，“外国用火药造子弹御敌，中国却用它做爆竹敬神；外国用罗盘针航海，中国却用它看风水”。鲁迅的这段话最初发表于1933年2月16日《申报·自由谈》，旨在揭露国民党反动派不用先进装备抵抗外来侵略却用来镇压革命群众的罪行，并非为了说明古代中国科技在本土和外国的不同作用问题，而且这段话显然也不完全符合事实。

古代中国科技对人类文明的发展做出过重要的贡献，这是世界所公认的。造纸、火药、印刷术和指南针不仅改变了中国人的生活质量，也提高了中国人在国际上的声誉和地位。以此为学习内容，容易激发学生对祖国历史与文化的自豪感、自信心。古代中国的科技成就如果不介绍四大发明是说不过去的，但仅仅只有四大发明的内容，确实难以展现我国科技发展的水平。据1975年出版的《自然科学大事年表》记载，明朝以前世界上的重要发明和重大科技成就中，中国占一半以上。天文学、医学、数学和建筑等既有中国特色、至今仍对国人生活有重大影响的科技知识应当成为学习的内容。近代时期，由于我国远远落后于西方，国人无法站在时代的高峰综观世界文明发展的全局，丧失了评估我国古代科技对世界文明发展所作贡献的资格与自信。今天我们再谈及这些内容时，应当比我们的前辈更成熟一些，既要为我们先人的成就而感到骄傲，也要总结其长处和短处，知道不足和努力的方向。

这一部分内容的教学，老师可以参照课程标准做出新的教学设计。古代中国科技的学习，可以造纸术和印刷术的发明为例，就古代中国四大发明的形成、传播以及对人们的生活和世界文明的贡献问题展开具体的学习研究；也可以中医药或丝织技术为例，就其发展历程和社会生活的影响问题进行重点的学习。在学习新中国的科技成就之前，可以先了解近代时期中国学习西方科技的基本内容和成就以及中国落后于西方的原因。同时，对现代中国科技成就的介绍也应当客观，既要指出在航天和农业科技领域所取得的成就，也要承认我们在诸多方面与发达国家的差距。

（二）世界科技史内容的教学困惑

“近代以来世界科学技术历史足迹”专题的学习要点，以物理学和生物学的重大成果为科学的代表，以蒸汽机、电气技术和网络技术为技术的代表，勾勒出了近代以来世界科学技术发展的概貌及其对人类社会产生的巨大影响。但从科技史的特点考虑，课程标准这样的设计有许多问题值得商榷。

1．技术史与工业革命内容的关系问题

课程标准所提出的科学史和技术史的学习要求，主要与近代以来科技革命的内容有关。科学技术革命包括科学革命、技术革命和产业革命三个既有联系又有区别的过程。科学革命引起技术革命，技术革命导致产业革命。一般认为，历史上的技术革命和产业革命是工业革命两个相互联系的过程。几乎所有的通史著作都以工业革命为题阐述技术革命和产业革命的内容，很少有将其分开叙述的，将其分离就会造成重复叙述或者两者都说不清楚的结果。“蒸汽机的发明”和“电气技术的应用”分别是第一次和第二次工业革命的核心内容，但课程标准却把“蒸汽机的发明”、“电气技术的应用”的学习要点与工业革命的学习内容做了分割。工业革命的内容被安排在了必修二模块，技术革命的内容被安排在了必修三模块，两个孪生兄弟从此天各一方。两次工业革命的进程，都起始于科学革命和技术革命，只有明确其发明和发展的进程，才能说清楚产业革命。单说技术革命而不说产业革命，技术革命的学习就没有意义。要了解世界市场，必先了解工业革命，而技术革命则是工业革命绕不开的学习内容。笔者认为，技术革命的学习要点没有单独开设的必要，相关内容并入工业革命中，既可以将相关问题表述得更为透彻，也可以避免不必要的重复。

2．近代科学史的内容选择问题

在历史课中，近代物理学和生物学等科学史的教学内容怎样选择？是从经典力学和进化论的具体内容上着眼，还是从其历史发展的进程上着眼？其答案似乎是明摆着的。但教学过程中的一些现象告诉我们，要在两者中作出正确的选择并不轻松。

笔者随意从某些网站下载了相关内容的教学资料，试将其中一个课件有关“经典力学”的教学内容和建议转录如下：

（一）经典力学体系的创立和发展

1．伽利略对亚里士多德力学观的否定

亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地持续运动下去。

教学建议：对亚里士多德的力学观可以举例做简要的说明和分析，如举“推箱子”的例子（略）。关于“伽利略的力学观”的教学，可以补充伽利略“斜面实验”的动画演示，以利于学生形象地认识他的观点，理解伽利略对经典力学建立的主要贡献。

2.牛顿对前人科学理论的发展

（1）经典力学体系的主要内容：物理运动三定律，包括惯性定律、加速度定律、作用与反作用定律；万有引力定律。牛顿力学体系及数学、天文学方面的研究成果记载在他的科学巨著《自然哲学的数学原理》中。

教学建议：关于“经典力学体系的主要内容”的教学，可以补充一些动画资料，以利于学生的理解。惯性定律的实例；作用与反作用定律的实例：炮弹例子（略）

（2）经典力学体系的历史地位

理论的综合：牛顿力学体系正确地反映了宏观物体低速运动的客观规律，对自然界的力学现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大综合。经典力学体系的建立标志着近代科学的形成。

实践的验证：根据万有引力定律，人们准确地算出地球的平均密度和扁平率，正确地解释了潮汐的成因。根据这一定律，人们还发现了海王星、冥王星。

但牛顿的理论仍然有缺陷，比如他的绝对时空观；新研究的现象，比如，电磁波、光的传播和快速的电子运动，等等，都不遵循牛顿的力学定律。也就出现了所谓的物理学危机。（由此引出爱因斯坦相对论内容的教学）

从较高的点击率看，很多人可能就以这样的内容和方法展开教学的。有的老师会说，这有什么奇怪的，教科书就是这样写的啊！如某一版本教材的“牛顿及其经典力学的主要内容”子目，就是对牛顿力学体系的介绍。其中，既有万有引力定律的公式及其说明，也有运动三定律的定义及说明。在必修三的世界科技史专题中，多数教材将近现代物理学的内容编为一课，并以牛顿力学体系、量子力学和相对论的具体内容作为教学要点。

这样的做法也在情理之中，因为课程标准也是从这样的角度提出教学要求的。如：“了解经典力学的主要内容，认识其在近代自然科学理论发展中的历史地位”；“知道相对论、量子论的主要内容，认识其意义”。既然要求从“近代自然科学理论发展”方面认识其“历史地位”，从物理学发展的角度作教学设计好像也没错。

但是，这样的课是历史课吗？学生在这样的课上学到的是历史知识还是物理知识？科技史的课程内容应当着眼于科技发展的历史现象还是历史上的科技现象？

从历史学科的特点出发，近代科学史的学习内容应当着重考虑这样一些问题：牛顿运动的三定律和万有引力定律是哪来的？是针对什么问题而提出的？这一科学发现与当时的社会环境有怎样的联系？它们为什么会出现在17世纪？其发展过程如何？它在自然科学史上有怎样的历史地位？它对当时人们的思想观念、科学研究、社会生产和生活产生了怎样的影响？我想这些内容应当是历史课中科学史内容的教学要点，也是学生感兴趣的内容。

（三）近代科学史的发展进程与教学重点

与其他历史现象一样，近代科学也有其产生的历史条件，并经历了逐步发展的进程。历史教学中，只有在了解其产生、发展的基础上才能理解这一内容的教学重点。

1．近代科学产生的历史条件

近代科学首先在天文学领域获得突破不是偶然的，而是当时政治、经济和思想等多种因素作用的结果，是时代的反映。

（1）思想的洗礼。

16世纪以来，随着文艺复兴运动的扩展和深入发展，人们对自然界的认识产生了革命性的变化。面向现实世界，注重实践的时代精神，激励人们对宗教神学宇宙观的质疑和对新知识的探索。

（2）经济发展的要求。

随着新航路的开辟和海外殖民扩张的进行，新的植物、动物和恒星甚至新的人和新的人类社会相继被发现，所有这些都向传统的观念和假想提出了挑战。与地理学和航海术有密切联系的天文学的研究越来越受到重视。生产经验的积累和技术能力的提高，也为其创造了一定的条件。

（3）占星术和炼金术的贡献。

在科学赖以产生的实验和观测中，魔术与经验有一席之地。可以说，欧洲天文学的革命起源于占星术士们的努力，化学、生物学的发展则来自炼金术士的发财梦想。从哥白尼到牛顿，他们经历了从占星术士到科学家的转变过程，占星术和炼金术为科学的诞生做出了一定的贡献。

2．天文学革命和经典力学的发展过程

古时候，人们从直观上认为地球是静止不动的，日月星辰东升西落是由于它们在围绕地球旋转。古希腊哲学家亚里士多德认为整个宇宙是一个多层水晶球，地球位于水晶球的中心，恒星、行星、太阳和月亮都在各自的轨道上围绕地球旋转。其运动的轨迹是正圆形，地球是宇宙的中心，是地狱的鬼魂与天堂诸神之间生命之链的中心。他的观点在托勒密的天文学著作中得到了进一步的完善。地球中心说符合上帝选定地球为宇宙中心的说法，也符合罗马教廷代表上帝主宰世界的精神，因而成了统治欧洲一千多年的宗教神学的基础。

中世纪的占星术士们为找出天堂和诸神，对星空进行了长期的观测。然而他们越观测，对地球中心说的宇宙理论就越怀疑。他们感到不解的问题是：如果太阳在一个完美的轨道上围绕地球旋转，为什么一年四季中昼夜的时间长短不一？如果行星都围绕地球作正圆形旋转，为什么它们离地面的距离有时看起来近、有时看起来远？为什么在一年的不同时间里，这些行星有时明亮、有时暗淡？为解释这些问题，他们提出了许多天才的设想。其中，一种称之为“本轮说”的观点认为，如果太阳运行轨道不以地球为中心，其围绕地球运行的轨道不是同心圆，而是不正规的大圆，有关的问题就可以理解了。这些设想引起了当时欧洲一些著名的大学对相关问题的讨论。哥白尼的太阳中心说就是在这样的情况下诞生的。应当指出的是，当时的大多数科学家，甚至像哥白尼、伽利略、开普勒和牛顿这样的人都对占星术有研究，并从事过占星预测活动。

1543年哥白尼《天体运行论》一书的出版，是天文学革命的开始。它对人们的思想观念和世界观产生了重要的影响。丹麦天文学家第谷和开普勒发展了哥白尼的学说。第谷认为，除了地球以外所有的行星都围绕太阳转动。为了证明这一理论，他与学生开普勒一起，绘制了当时最为精确的行星运动表。开普勒经过计算，提出了行星运动定律。认为行星围绕太阳运动的轨道是一个椭圆，而不是一个正圆。并证明了行星围绕太阳运动时的速度和与太阳之间的距离有一种精确的数学关系。意大利科学家伽利略用自制的天文望远镜观察天体，发现了木星的周围有四颗卫星，说明了并非所有的星球都围绕地球转动的说法，并使哥白尼的日心说变成了大众都能接受的思想。同时，伽利略还通过实验，发现了自由落体定律，大大改变了亚里士多德以来的物质运动的观念，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。

牛顿的力学体系是在总结伽利略和开普勒等前人经验基础上形成的。伽利略根据斜面实验发现了水平方向的惯性运动，牛顿则把它扩大到任意方向，“任何物体没有外力作用将永远保持静止或匀速直线运动状态”。这就是牛顿第一定律，即物体运动的惯性定律。开普勒证明了行星围绕太阳运动时的速度和太阳之间距离的数学关系。牛顿从研究地球对月球的引力入手，综合了开普勒等人关于行星运动定律等有关成果，成功地导出了万有引力定律：“宇宙中的物质的每个粒子都对其他每个粒子有引力；引力与两个粒子之间距离的平方成反比，与它们的质量乘积成正比。”他对此做过这样的说明，“月亮既不会掉下来，也不会离去，那是因为它的运动正好抵消了地球的引力。”牛顿把地球上的运动和天体的运动概括到同一个理论之中，形成了以实验为基础、以数学为表达形式的牛顿力学体系，即经典力学体系。“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上”，这句话正确地反映了经典力学的形成过程中继承与发展的关系。

以经典力学的形成为标志的近代科学的产生，其历史意义是多方面的。从其在自然科学理论发展中的历史地位上说，物质运动三大定律构成了近代力学体系的基础，万有引力定律使力学和天文学在理论上达到了相当完备的程度，以实验为基础、以数学加以精确表达的近代科学从此形成。从其在欧洲历史发展进程中的地位上说，史家称其为从宗教神学的束缚下解放出来的科学革命，并把其与工业革命和政治革命一道列为近代欧洲的三大革命。科学革命对欧洲乃至于人类社会的政治思想、经济发展、文学艺术和社会生活方方面面都产生了广泛而深远的历史影响。

3．近代科学史内容的教学重点

历史课程以人类的科学技术问题为学习要点，主要包含三方面的知识内容。一是体现科技发展成果的知识，如经典力学的运动三定律、万有引力定律的具体内容和表现等。它们一般以学科专业的术语、公式和原理的方式呈现，可以认为是一种学科知识。二是体现科技发展进程的知识。其中，有与科技发展背景相关联的内容，如导致17世纪科学革命产生的文艺复兴运动、欧洲的经济活动和航海活动；有与科技发展影响相关联的内容，如科学革命所引起的欧洲经济发展、思想观念和社会生活的变革；也有与科技发展线索相关联的内容，如从哥白尼的太阳中心说到伽利略和开普勒的科学发现，再到牛顿力学体系近代天文学的发展进程。三是体现学科精神的知识。人类科学的发展是在“猜想”与“反驳”的进程中前进的，既有牛顿等科学家“站在巨人肩膀上”的继承与发展的斗争，也有爱因斯坦等人对“巨人”提出挑战的勇气和决心。科学发展进程中蕴含着的科学家勇于探索、不断创新的意志、品德和态度，就是科学史内容的学科精神，也是培养学生崇尚科学精神，坚定求真、求实和创新的科学态度的基本内容。

在历史教育中，学科知识与学科精神的教育价值和教学功能有明显的区别。体现学科发展成果的知识是一定历史阶段的产物，其对客观世界的认识常常有一定的局限性。从历史的发展实践看，一切有形的、物质的成果都将随着时间的流逝而失去它的使用价值，只有那些可以表达人类对真理的理解和追求的精神成果才是永存的。对学习者来说，理解学科精神比掌握学科知识重要得多。学生通过学科成果获取其文化信息只是手段，其目的是要理解和欣赏渗透在其中的审美情趣、聪明智慧、劳动技能和对生活的态度等无形的精神财富。对经典力学的学习，不只是要认识其在“近代自然科学理论发展中的历史地位”，还要认识其对人类社会的经济、思想观念和世界观的历史影响，更为重要的是传承与发展科学家的创新精神和科学态度。要达到这样的教学目标，就需要学习与科学发展进程相关联的知识内容，即了解：科学的发现是在怎样的背景下展开的？经过了怎样的发展历程？后一阶段的成果与前一阶段相比，其进步之处是什么？这些成果又产生了怎样的历史作用和影响？

对科学史内容的学习，如果以经典力学和量子力学的术语、定义和原理为教学重点，只能展现其学科的知识，无法理解其学科的精神。只有从近代科学相关联的历史背景和影响出发，才能理解科学革命对西欧乃至于人类社会的历史意义。只有明确哥白尼、伽利略、开普勒和牛顿各自的科学发现及其发展过程，才能理解科学家的创新精神以及继承与发展的关系，也才能对近代科学的发展做出全面的分析和评估。可见，历史课中科学史内容选择的着眼点，不是体现学科专业成果方面的知识而是体现其发展进程的知识。其教学重点，不是对科学专业知识的理解和运用，而是对引起近代科学产生和发展因素的分析和评价。历史课注重从文化史的发展进程中汲取精神素养的丰富成果，这样才能从本质上领会文化内容的真正魅力。正是从这一角度出发，历史学科总是把科学技术等内容纳入文化的领域来加以梳理和总结。

为方便教学，高中新课程世界近现代科学史的内容，可以考虑从近代科学史和现代科学史两条线索展开。近代科学史可以经典力学和进化论的形成过程为主要内容，从反对宗教神学的角度确立教学的主题及其价值。现代科学史可以量子力学和相对论的形成过程为主要内容，从物理学的新发展及其对现代社会影响的角度确立教学的主题及其价值。

（四）近代科学史内容的教学设想

中世纪的欧洲，科学沦为了宗教神学的奴婢。从1543年的《天体运行论》开始，科学革命首先在天文学领域获得突破。哥白尼、伽利略和开普勒等科学家在这方面作出了突出的贡献。牛顿经典力学体系的建立，使近代科学从基督教宇宙观的束缚下解放了出来。19世纪中期的进化论，第一次把生物学放在完全科学的基础上，是对宗教神学观的又一次重大的冲击。以科学革命为主题，从反对宗教神学的角度选择教学内容，可使学生在欧洲现代化的大背景下认识科学史的发展进程问题和历史影响问题。近代科学史的教学内容可以从四个方面考虑。

（1）   天文学革命。

通过对欧洲中世纪上帝造人说和地心说的观点，以及哥白尼太阳中心说和伽利略的观察实验，说明近代科学首先在天文学领域获得突破的过程和历史意义。其中重点说明两个问题。第一个问题是中世纪欧洲的宗教神学观，主要是地心说和上帝造人说。地心说认为地球是宇宙的中心，太阳和月亮及其他行星围绕地球旋转。地心说符合上帝选定地球作为宇宙中心、基督教会代表上帝统治世界的观点。上帝造人说认为世界上的一切生命都是上帝创造的，上帝是人类的主宰。这种宇宙观和神学教义与中世纪的政治以及社会观念有着紧密的联系，成为欧洲神权统治的象征。第二个问题是与地心说相对的日心说。包括哥白尼1543年发表的《天体运行论》以及为之提供证据的伽利略和开普勒的研究活动及其成果的材料。毫无疑问，日心说和地心说是完全对立的世界观。

教师通过相关的材料在简单陈述中世纪的欧洲以及亚里士多德的宇宙观后，可通过讲故事的形式叙述相关的内容，并提出以下一些问题引发学生的思考：两千多年前的亚里士多德怎样看待我们居住的地球及其与其他星球之间的关系？在中世纪，他的宇宙观为什么会被基督教会所利用？有人说，天体革命起源于占星术士的努力。你认为占星术士们为此做出的贡献主要有哪些？每个学生都生活在地球上和宇宙之中，古人对地球以及其他星球的看法容易激起其学习兴趣。以此为切入点，应当是不错的选择。

太阳中心说的内容学生比较熟悉。教师可以在补充哥白尼简要生平和观测天体运动材料的基础上，要求学生结合《天体运行论》的相关材料和文艺复兴运动的内容，就哥白尼“太阳中心说”的形成及其历史作用进行评价。

日心说与基督教会所支持的地心说，其对宇宙的解释是完全相反的。日心说推翻了“上帝选定地球为宇宙中心”的谬论，具有反对宗教神学的意义，科学开始从神学的束缚下解放出来。尽管日心说也有相当大的局限性，因为太阳也不是宇宙的中心，宇宙是无限的。但它在当时来说，其社会意义是无可估量的。大诗人哥德说：“哥白尼地动学说撼动了人类意识之深，自古无一种创建、无一种发明，可与之相比……。因为若是地球不是宇宙的中心，那么无数古人相信的事物成为一场空了。谁还相信伊甸园的乐园、赞美的颂歌和宗教的故事呢？”引导学生对日心说的历史影响进行评价，可以培养其全面分析问题和归纳问题的能力。通过引导，学生能够认识到日心说所蕴含的反对愚昧、崇尚理性和客观地认识世界的科学精神。

（2）经典力学。

通过对伽利略地上物体运动的实验研究、开普勒行星运动的观察研究，以及牛顿综合其成就的科学研究等内容，帮助学生认识近代科学研究中继承与发展的关系和科学家的创新精神。

在牛顿经典力学的主要内容中，有关物体运动三定律和万有引力定律的具体表现是物理课重点学习的内容，历史课所要学的应当是相关科学发现的特点以及形成过程中的影响因素。以下两则材料有助于相关问题的理解。

材料一  哥白尼提出了一个正确的太阳系结构假说；伽利略发现了地上物体运动的一些基本规律，以观察事实支持了哥白尼；开普勒发现了天空中行星运动的情况，但认为是像磁石那样维持运动的；而牛顿则把他们所有的伟大成就统一起来了，他不仅回答了物体如何运动的问题，而且回答了物体按什么规律运动的问题。……自古以来，天上和地上被看作各自遵从不同的力学运动规律的两个世界，经典力学打破了两者之间的界限，把万有引力定律和牛顿运动三定律视为宇宙间一切机械运动的普遍规律，从力学上证明了自然界的统一性。

——王鸿生《世界科学技术史》

材料二 这是揭开天空面纱的一个轰动一时的、革命性的解释。牛顿已经发现了一个能够通过数学被证明的基本宇宙定律；这一定律既可适用于整个宇宙，也可适用于最微观的物体。事实上，自然界就仿如一个巨大的机械装置，按照可以通过观察、实验和计算来确定的某些法则在进行运转。

                          ——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》

通过对伽利略、开普勒和牛顿的科学活动内容的简要补充，可提出这样一些问题引发学生思考。如从材料一看，牛顿力学体系的形成与伽利略和开普勒的科学发现有何联系？从中说明了什么问题？《全球通史》对牛顿科学发现的特点和影响作了哪些方面的归纳？对此你有何看法？牛顿的力学体系是在总结前人经验基础上的进一步发展。从伽利略和开普勒的科学发现到牛顿经典力学体系的形成，可以看出科学发现史上继承与发展的关系，也可以看出科学家不满足于现状不断创新的科学精神。

关于牛顿力学体系特点的学习，除了运用材料信息归纳有关内容以外，还可以引导学生将其与中国古代科技进行比较。通过研究对象、方法和结果等方面不同项目的对比，以明确西方近代科学和中国古代科技发展的特点，并对近代中国科技落后于西方的根源有较为清醒的认识。

天文学是近代科学首先突破的领域，理应成为近代科学史的基本内容。哥白尼的太阳中心说以及开普勒、伽利略和牛顿的科学成就都与天文学的发展有一定的联系。天文学革命所反对的是基督教会所支持的地球中心说的宇宙观。地心说的内容因此也就成了学生理解相关问题的起点。近代科学史内容的教学，如果一开始就说伽利略的自由落体定律和牛顿的三大定律，那么，对此学生除了死记硬背以外恐怕不会有什么好办法。先提出中世纪的宇宙观，就为科学革命内容的理解找到了基点。16、17世纪的科学革命，其最初含义应当是对宗教神学的革命。哥白尼、伽利略和牛顿的斗争过程，就是科学从封建神学的束缚下解放出来的过程。有关占星术士活动内容的提出，符合历史的实际，也对恰如其分地评价哥白尼的太阳中心说创造了条件。

（3）进化论。

通过进化论的形成和斗争过程内容的介绍，理解进化论的主要观点和历史意义。近代以来，基督教神学受到极大的冲击，但上帝造人的说法仍然被人们普遍接受，由此影响到近代生物学的发展。英国科学家达尔文通过广泛的考察和研究，在前人研究的基础上提出了与其相反的说法。达尔文认为世界和生活于其中的生命是经过几百万年的进化过程才形成的，而不是如《圣经》所言是上帝在六天之内造出来的。进化论从根本上改变了大多数人对生物界和人在生物界中地位的认识，颠覆了上帝造人的观点。有人说，达尔文主义似乎将人从地球历史上的中心地位赶了下来，把造物主从有生命的研究领域驱逐了出去。

就像牛顿因为发现了支配宇宙物体的定律而主导了17世纪的科学一样，达尔文因为发现了支配人类进化的规律而主导了19世纪的科学。有关人类起源问题内容的学习，既要了解进化论的主要观点也要知道“神创论”的说法，只有这样才能理解科学和宗教在人类起源问题上产生的分歧，也才能理解进化论的意义。以下材料有利于相关问题的理解。

材料一  他的进化论认为，现在各种不同形式的动植物种类不是作为单独的、特殊的创造行为的结果而固定不变的，它们是不同的、可变的，是有着共同的原始起源的自然结果。达尔文认为变异借以发生的主要方式是“自然选择”。……在他所著的《物种的起源》（1859年）和《人类的起源》（1871年）这两本同等重要的书中，达尔文阐发了他奠立于自然选择理论基础上的进化论，并将用于解释人类的起源。结果引发了一场不仅影响了生物学，还波及到宗教、哲学、社会学，甚至政治学的大争论。

尽管受到宗教界和其他集团的敌视，达尔文主义仍然对西方社会产生了深远影响，其根本原因在于它对适者生存和生存竞争的强调极巧妙地与时代倾向相结合。

——斯塔夫里阿诺斯《全球通史》

材料二  达尔文推翻了那种把动植物物种看作彼此毫无联系的、偶然的、“神造的”、不变的东西的观点，第一次把生物学放在完全科学的基础上，确立了物种的变异性和承续性。

                          ——《列宁全集》人民出版社1955年版

历史课学习进化论的观点，目的是要在了解与“神造人”区别的基础上，认识其反对宗教神学世界观的历史意义。对中国的学生来说，批判“神造人”的谬论并不困难，对进化论观点的理解也不会有多大的麻烦。教学中，可以结合达尔文环球考察的经历以及进化论者与神学势力论战的内容，引导学生从时代背景的角度以及社会意义上思考相关问题，如进化论者与“神创论”者在人类起源问题上有何差异？达尔文进化论的主要观点是什么？他的观点为什么在当时会引起生物学、宗教和哲学甚至政治学的大争论？为什么说达尔文进化论中“适者生存”和“生存竞争”的观点与时代的倾向相吻合？结合所学知识就社会达尔文主义对近代中国的历史影响作出评价。

从生物学的进化论到达尔文学说在社会舞台上的运用，反映了进化论对人类社会政治和思想观念上的影响。19世纪中后期，达尔文主义被用来为殖民主义和帝国主义作辩护。近代中国的爱国知识分子则把它作为刺激国人奋发图强、实行改革和发展的工具。有关达尔文主义的讨论内容，容易激活与其有联系的其他知识，以建立起新的认知结构，也能起到催生情感和意志的作用。

（4）科学革命的历史影响。

通过对不同时期人们思想观念和文化生活变化等内容的联系和比较，理解近代科学革命对欧洲乃至于人类世界的历史影响。

经典力学和进化论的形成，从其在自然科学理论的历史地位而言，这是近代科学形成的标志；从社会历史影响而言，这是一场思想观念领域的革命，并对人类社会的现代化具有十分重要的作用。以下两段材料有利于相关内容的理解。

材料一  英国伦敦大学伯贝克学院教授米歇尔•亨特说：三百年前，人类的思想还充斥着迷信和恐惧，水为什么往低处流？太阳为什么升起落下？这些今天看来简单之极的问题，在当时却是根本无法认识和把握的。直到艾萨克•牛顿出现，人类才终于结束了这种状态。牛顿通过自己的伟大著作宣告了科学时代的来临，他告诉世人：自然界存在着规律，而且规律是能够被认识的。牛顿的发现，给人类带来从未有过的自信。曾经匍匐在上帝脚下的人类，终于大胆地抬起头来，开始用自己理性的眼光打量世界。

                                 ——《大国崛起·解说词》

材料二  可以说，它已经开始控制了其他因素——正如中世纪基督教在渗透到生活和思想的各个角落后开始支配其他事物一样。因此，当人们谈及最近几代人中被传入日本等东方国家的西方文明时，我们不是指希腊一罗马哲学和人文主义思想，也不是指日本的基督教化，而是指在17世纪后半叶开始改变西方面貌的科学、思维模式和文明的所有工具。

——赫伯特·巴特菲尔德《现代科学的起源》

史家在论述经典力学和进化论的历史影响时，总是将其放在社会的大环境下认识。所谓科学革命的说法，绝不止于自然科学本身的变革，还包括对宗教神学的斗争。中世纪以来，科学被用来解释上帝存在的合理性，成了宗教神学的奴婢。14、15世纪的文艺复兴带来了人类思想的解放，引起了人们对旧的宇宙观的怀疑和对新知识的探求。天文学首先获得了突破，近代化学和生物学也逐渐产生，科学从宗教神学的束缚中获得解放。教学中，可引导学生首先从这一方面入手思考相关问题。如：有人说，17世纪的牛顿把造物主从无生命现象的研究领域驱逐了出去，19世纪的达尔文又把造物主从有生命现象的研究领域驱逐了出去。这种说法有没有道理？对此谈谈你自己的看法。

科学革命还对社会经济和人们的生活等方方面面产生了重大的影响。在19世纪结束时，科学已经成为西方社会一个日益重要的组成部分，其影响涉及到生产方式、生活方式和思想方式各个领域。它不但深深地影响了西方，也对东方乃至于整个世界产生了深远的影响。教学中，可就此方面引导学生做些思考。如：在欧洲近代史上，17世纪的科学革命对18世纪的政治革命和19世纪的工业革命有何影响？19世纪中后期，西方的科学技术对东方的日本和中国产生了怎样的历史影响？说明了什么问题？相关问题的分析，可以在与经济、政治和思想文化等内容的联系中使科学史的内容获得新的意义，也可以在突出近代以来科学革命历史意义和社会影响的过程中弘扬科学的精神。

这样阐述经典力学和生物进化论的内容，少了纯专业的公式和原理的纠缠以及近代科学概念的纷扰，所提出的观点有了史实证据的支撑。通过学习，可以在了解近代科学产生和发展的基础上，自然意识到科学与宗教神学的本质区别以及对解放人们思想的历史作用，坚定科学信仰、反对迷信的价值观教育也在教学过程中得到了自然的渗透。

从哥白尼的太阳中心说到伽利略、开普勒和牛顿的科学发现，再到达尔文的进化论，连接成一线的主题就是与宗教神学的斗争，也就是反对宗教的科学革命。实际教学中，不少教师认为科学史的教学乏善可陈，往往一带而过。其实，只要参透了科学史的精髓，这部分内容就可以成为教学中的一个亮点。