科哲筆記(11)_科學史教學的前提

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「科學家和一般人對創造性的科學活動的印象,來自同一個權威性的源頭…至於這權威的源頭,我心中主要想到的是科學教科書、通俗作品、和以它們為根據的哲學著作…三者都紀錄下過去諸革命的穩固結果,並展示目前常態科學傳統的基礎。」(頁169-170)
這一章要解釋的是現代教科書如何斬除了歷史感,使我們看不到革命的過程、且以為科學的發展是連續性的。
教科書的功用,是使常態科學延續下去。也因此在一個科學革命之後,教科書受當時常態科學的語言、問題結構、標準等改變,必須得部分或全部重寫。對於一般的讀者而言,他們的只能碰觸到最近一次的革命歷史。
再來,教科書要使學生迅速熟習當代科學社群認為已知的事。它必須分別逐個的處理常態科學中的各種實驗、觀念、定律、理論等。這在教學上無法避免,但這樣撇除歷史氣息的結果,會讓教科書發揮一種暗示:科學家從古至今都在追求諸典範界定的特定目標,科學家在過程中砌磚建樓似的,在當代科學知識體上,逐步累加新的事實、觀念、定律、理論。
但作者認為事實並不是這樣,因為許多當代科學的問題在最近一次科學革命發生之前並不存在,如同前一章節所說的,科學家的「世界觀」在每一次科學革命後都產生了極大的改變,過往的科學家在過去的典範中,以自己的工具、解題準則去解決他們的問題。
作者最後說:「在科學的諸多面向中,教學形式更能決定我們對科學的本質、以及發明及發現在它的進展中所扮演的角色的看法。」
我想從實際教學層面來頭談科學史這件事。
若從現今課綱的架構,科學史是高中才開始需要觸及的領域,或許在目前國中小的教學、甚至課外書,都會穿插一些科學家的故事,但那些都仍是滿片段的歷史。
舉例來說,我們通常都以為日心說的提倡者是哥白尼,而且他提出日心說後從此替換掉過往的地心說,但從歷史上來看並非如此。日心說的初始模型早在古希臘時期就出現,與地心說的初始模型可說是並列存在的,只是基於人類文明的發展、宗教的崛起等因素使得地心說成為主流,以地心說為核心的探究更是不斷為這理論進行精煉。
哥白尼純粹以一名「涉世未深」的年輕角色,從數學的觀點認為地心說過於複雜;反觀古希臘亞里斯塔克提出的日心說則是簡潔易懂,又能解釋地心說處理過的現象。哥白尼實際上只是日心說的擁護者,以及日心說的精煉者。
至於日心說真正取代地心說的時機,應該要歸功給克卜勒,因他將公轉軌道變成橢圓形、讓魯道夫星表預測星體運行的能力更準,人們才放棄了地心說,擁抱了新的典範。
這段歷史,至少在高中以前是不會提及的,但我也覺得就算以我現在真的理解了這段歷史,我也不覺得高中以前有必要學習這些。主要原因在於要能夠理解這段歷史,必須要將地心說與日心說的基本概念弄清楚,但這個內容其實非常艱澀,國中小的學生基於認知層次可能未到位、以及基礎科學的底子都不足的狀況下,學習這些只是變成一知半解。反觀到了高中以後,擁有基礎學識涵養下,應該較有能力將這兩個理論並列分析。
只是這樣的安排會出現一個問題,那就是學生為了先奠定基本學術涵養,勢必得先學習其中一套典範,不可避免的,他們一定是學習目前最經典的典範。在這樣的狀況下,如果我們到高中以後才開始把舊的典範拿出來談時,學生很容易會覺得舊典範根本不值得一提,無法真且感受到典範之間的「不可共量性」。
若大家與我一樣,認同科學史教學的價值,也能認同孔恩所提出的「不可共量」的觀點,在教授科學史、分析不同時期的典範之前,我們其實還有一項能力可以先交給學生,那就是「批判性思考」。
我認為,唯有在學習的過程中,不斷讓學生去提問、辯論、反思,讓學生從小在學習教科書中每一個知識時,也能同時保有一個「知識的價值是可能轉變」的態度,那麼未來他有能力從科學史中更深入這些理論的發展時,相信也能夠以更客觀的心態去看待從古到今的這些典範轉移。
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這裡會放上與科學教育、科學哲學相關的探索(inquiry)文章。「硬殼」就是要你探索。
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我們每個人所接觸的世界本質上是相同的,卻因為我們的經驗、所受規範影響而看見不同的樣貌,這不只是在科學領域會出現,我們生活中總是遇到類似的狀況;困擾的是當擁有不同生活經驗與信仰的人碰面,因我們使用的「語言」不同而難以理解對方。
如果按照剛剛所說的,科學革命要成功,新典範勢必得破壞並取代舊典範,那在衝突的過程中,肯定也會遇到舊典範支持者嘗試辯駁、拯救的狀況。多數狀況下,舊典範支持者拯救理論的方式,就是強調它在一定範圍內能夠解釋清楚,但若典範無法容納新現象,而是一味的限制其解釋的範圍,那麼科學工作終究會因為典範的限制而被停滯。
就作者對科學演進的理解,他開宗明義表示絕大多數科學家遇到異常現象時,並不會隨意認定它是典範的反例(證明典範為錯的案例),反之,他們會將它視為常態科學工作中必須要處理的「謎」。也就是說,科學家仍會在「相信典範為真」的狀況下,將這些異常現象作為能精煉典範的事件之一。
從這兩件事來談「危機」,似乎就算有人有「先見之明」仍然不夠,必須要等到「死到臨頭」的狀況,才有可能將某些觀念翻轉。而在轉變成功以前,觀點紛紛擾擾的狀況肯定會是常態,直到有個新現象成為轉變的關鍵,促使大規模的思維轉變。
科學家從觀察到異常現象到改變典範,其實需要經過很長一段時間。轉變的期間,會有越來越多人注意到異常現象,並且加以研究,直到發現原來的典範已經不可能對異常現象做解釋時,才會真正產生變革。
這一章節,作者想要解析規則、典範與常態科學之間的關係。從科學史的脈絡檢視每段時期的重要事件,作者發現要找到科學社群的典範,甚至是共有的典範,其實非常容易,但是擁有共享的典範不代表就擁有共同遵守的規則。
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