科学美：科学教育的审美之维

[摘 要] 科学美对科学和科学教育有独特的作用，科学美在源头上旨在促进科学的发展。在科学教育实践中，可以通过引导学生感受科学理论之美，欣赏物质及其变化的美，赞叹科学实验中的美，使学生体验到科学美。科学美契合我国美善的文化传统，在我国的文化背景中尤其需要重视科学美，科学美有利于促进我国科学教育的发展。

[关键词] 科学教育;科学美;审美

[基金项目] 2020年湖南师范大学教师教育改革研究实践项目（2020）

[作者简介] 耿淑玲（1975—），女，吉林白城人，教育学博士，湖南师范大学化学化工学院副教授，研究方向为化学教育、科学教育。

[中图分类号] G640    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）42-0096-03    [收稿日期] 2020-03-02

一、科学美对科学和科学教育的独特作用

（一）科学美在源头上旨在促进科学的发展

科学的源头无疑要从古希腊的自然哲学开始。自然哲学时期的毕达哥拉斯学派就曾提出了“美是和谐与比例”的观点。他们也依据这一观点来建立自己的理论主张，认为世界是和谐的，“和谐是杂多的统一，不协调因素的协调”[1]。毕达哥拉斯学派认为世界的和谐是由数来决定的，美是“数的和谐”。在毕达哥拉斯心目中美是客观存在的，属于客觀美学，美的存在不以人的意志为转移，就像数的存在、数的和谐一样。这样一种科学美不仅促进了科学的发展，如毕达哥拉斯定理的提出、黄金分割率的发现。还促进了西方音乐的发展，西方古典音乐里面浸透着数学的和谐。毕达哥拉斯把天文和音乐归结为数。毕达哥拉斯提出的“美是和谐与比例”的观点，是哥白尼、开普勒提出新的科学发现的信念支撑。毕达哥拉斯之后对科学美的发展做出重要贡献的无疑当属赫拉克利特，他认为科学美不仅仅只限于数的和谐，而是对立面的和谐，是变化的、运动的和谐。这其中体现了对科学美认识的从量到质、从静止到运动的发展。德谟克利特作为古希腊一位举足轻重的自然哲学家对科学美也有着独到的见解，他认为“美的本质在于有条不紊、匀称、各部分之间的和谐、正确的数学比例”。[2]从中我们能够看出，古希腊的自然哲学家是以科学美的观点去看待科学问题的。近现代越来越多的科学家发现了科学美对科学发展的重要作用，人们也愈发坚信“以美启真”的可能性和现实性。

（二）通过追求科学美，培养整全的人

教育的最终目的是“成人”，而这个“人”是一个“整全的人”，不仅仅有知识，更要有思想、文化、素养以及健全的情感和人格。面对这样的人性期待，我们所依赖的是人类先进的文化成果。而就人类文化成果而言，人们一度饱受“两种文化”分裂的困扰，直至今日，这种裂痕依然深植于人们的头脑观念中，直接妨碍了学科之间的沟通和融合发展，更是对人才培养造成了人为的壁垒。典型的就是科学主义盛行，造成的人的单向度，正如罗素所言“科学告诉我们的是我们能够知道的事物，但我们所能够知道的是很少的;而我们如果竟忘记了我们所不能知道的是何等之多，那么我们就会对许多极重要的事物变得麻木不仁了。”[3]为了减少科学主义盛行的风险，不至于培养出来的人麻木不仁，当下我们要打通科学与人文之间的界限和鸿沟，那么，谁可以胜任这沟通的桥梁呢？科学美应该是当仁不让的，挖掘和展现科学教育中的科学美，弥合科学和人文的鸿沟，打通学生知识和情感之间的隔阂，实现人的整全。

就科学教育自身而言，科学教育本身是个整体，要想实现科学教育的价值，就要对学生进行整全的科学教育，而不是非常狭隘、单一的科学教育。我们眼中所看到的不能仅仅只是科学知识，而更应看到科学知识背后所蕴藏的丰富的资源，可以说，科学知识只是科学教育中显现出来的、在场的东西，而它背后那些没有显现出来、隐藏的东西是更值得我们探寻和挖掘的，这其中就包括科学美。在科学教育中，学生有了种种美的感悟和体验，就能发现和体会到学习的乐趣，而且还能将这种情绪带到其他科目的学习中，甚至于课堂之外。总之，在科学教育中，如果仅仅局限于具体的知识内容，就会使学生困扰于细枝末节中，视科学为呆板、毫无生气的公式和条条框框，而难以形成对科学的整体理解。如果能在这些杂乱无章的知识序列中找到它们的内在逻辑结构，并且以清晰完整的方式表达出来，这个过程就是一个对知识深化、运用的过程，也是一个创造和产生美的过程，有助于学生形成审美能力和审美观。

如果说，科学是注重理性的逻各斯（Logos），那么科学美则是打通理性与非理性，起到类似努斯（Nous）的作用，健全、和谐的人是理性和非理性得到均衡发展的人，在此科学美可以起到跨越理性的迷狂，达到理性和非理性沟通的完美境界。科学美是科学中深层的也是彰而不显的一个维度，它具有持久深远的影响和魅力，一旦我们把学生领入其中，他们将能由此窥探科学殿堂的美妙。

二、发挥科学美的教育作用的途径

既然科学美在科学教育中有重要的作用，那么，我们在科学教育中如何让学生感受到科学美呢？

（一）感受科学理论之美

科学理论能让人既感受到逻辑的力量，也获得艺术的享受;也即科学理论既在逻辑上征服人，也在艺术上感染人。那些运用较少的假设，经过严密的逻辑推理，得出普遍而具有深刻含义的科学理论，往往被人们认为具有深刻的美感。如，质量守恒定律和能量守恒定律中蕴藏的永恒和变化之美;勒夏特列原理中体现的平衡和移动之美;原子的核外电子排布中体现出来的层次和秩序之美等。你也许会对科学家的这种创造之美惊叹不已，但实际上这更是大自然对人类的赐予。科学理论的美是有层次性的，越是深入事物本质的科学理论，它所体现出来的规律越简单，越具有普适性。科学美是对大自然及其运动的和谐与优美的反映，这种反映越接近宇宙本质就越简洁而优美，在自然法则的顶峰上，人类的真和美显示了高度的契合。

（二）欣赏物质及其变化的美

科学教育中所研究的物质蕴藏着形态各异的美：金属单质的迷人光泽;苯环分子的六角形环状结构;明矾的八面体结构;由60个碳原子组成形状像足球的C60的分子结构等。这些物质的结构中存在着对称、均匀、稳定之美;而且这些物质结构的发现过程，往往也是科学家追求美的结果。化学教学中所涉及的物质变化之美，更是令人赞叹：向盛有硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶液的烧杯中滴入几滴硝酸银溶液（AgNO3），很快就有白色沉淀（Ag2S2O3）生成，然后又可看见沉淀变成黄色、棕色，最后变成黑色（Ag2S）;酸碱指示剂加入不同酸碱性溶液中，瞬间产生的姹紫嫣红;向盛有混合均匀的碘粉与锌粉的烧杯里滴加几滴水，立刻见到浓烟滚滚……这些奇妙的现象，千变万化，美丽而神奇，令人向往，能够极大地激发学生的想象力、好奇心以及对科学进一步探究的欲望。

（三）赞叹科学实验中的美

科学实验中也处处充满了美，如，实验装置的错落有序、疏密有致;实验设计思想的新颖;实验方案的巧妙;实验操作的行云流水都使人获得一种美的享受。化学实验现象中的美景更是美不胜收：蓝色硫酸铜晶体在加热的条件下变成白色的粉末，喷泉实验的美轮美奂，铁丝在氧气中的激情燃烧、火星四射等等，这些神奇的现象强烈地冲击着学生的感官，激发他们无限的好奇和遐想。教师通过自己的言传身教，使学生意识和感受到这些无处不在的美，这种美的感受和体验必将对学生今后的学习和探索产生积極的影响。

三、科学美契合我国美善的文化传统

由于近代科学产生自西方，我国的科学教育最初是在特殊的时代背景下引进自西方的，科学、科学教育这一非本土产物在我国落地之后，它的发展经历了很多波折。究其原因之一，就是我们没能抓住科学中与我国文化传统相契合的因素。而科学美却正可以充当这一角色，通过科学美这一桥梁，可以使得科学以及科学教育在我国更好地生根发芽。

（一）在我国的文化背景中尤其需要重视科学美

美对于我国国人而言并不陌生，最早关于美的记述可以追溯到甲骨文。在甲骨文中“美”字与“舞”字与“巫”字最早是同一个字[4]。美的最初表现形式就是原始舞蹈。按照《说文解字》中对美的解释，一是“羊大则美”，另一是“羊人为美”。“羊大则美”，说明美与外物的感性存在，与满足人的感官（性）需求和享受有关。“羊人为美”即人戴着羊头跳舞为美，这说明美与原始的巫术活动有关。我国巫的传统是由来已久的。这也说明，“美”从一开始就与人们的礼仪社会文化活动有关。与西方文化比较而言，我国的文化传统是缺少彼岸世界、宗教信仰的，我们的观念里只有现世世界，在这个现世世界里我们靠礼乐维持着精神生活。我国是一个拥有悠久礼乐传统的国家，礼乐盛隆也促进了审美水平和境界的提升。与西方不同，我国的美学是上帝缺席情况下的美学，是无神论的美学，甚至是以审美代宗教、审美高于宗教的美学。我国文化所追求的最高境界不是神的世界，而是人与自然和谐共处的审美世界。按照李泽厚先生的说法，我国的美学是以非酒神型的“礼乐传统”为历史根基，以“浩然之气”和“天人同构”为基本特点的。[5]这样的一种美学传统，致使我国的美一直关注的是美对人们情感、性情的陶冶，美调节着人们的社会生活，促进社会的和谐。由于美在社会伦理生活中的重要地位，导致我国长期以来的美善不分。由于过于注重美对人类社会的功用，人们很少去单纯研究自然外物的美，由此也就导致科学美始终在我国没能发展起来。科学美的缺失，一方面是我国美学发展的遗憾，另一方面也是我国文化传统发展的必然结果。在这种天人合一的文化氛围下，人与外物之间的冲突、对立被消解，人们的精力着眼于人事伦理、现实政治，而不是对外界自然物的观照。

（二）科学美有利于促进我国科学教育的发展

我国的教育传统是“四书五经”式的，并没有科学教育的身影，近现代以来我国的科学教育建制是引进自西方的。基于这一点，就决定了我国的科学教育自诞生之日起就打上了后发、外生的烙印。后发、外生的事物若想得以长久的发展，必得在其新的母体中找到与之契合的新生长点。在我国这样一个以儒家文化为主的流传了几千年的文明古国中，能够找到的与科学教育相契合的因子也是寥寥。唯有科学教育中的科学美可以上承我国的礼乐传统，下抵科学教育的发展核心。如此既可以弥补我国礼乐传统中科学美的缺失，又可以抓住了科学教育发展的实质，可谓是直中要害，一举两得。在当下这样一个科学强势进军，双刃剑效果日益凸显的时代，人们既享受到了科学的便捷和福祉，又被其负面影响纠缠得苦不堪言，一些有识之士早已对此发出过振聋发聩的声音，又也有一些后觉者抑或已渐渐发觉其危害，意欲摆脱其影响而无力自拔，抑或今日还沉迷于其中不自知。科学飞速发展导致的对人性的侵害深深地影响到今日之科学教育。今日科学教育的专业化、功利化都在很大程度上损害了人类的健全。人之为人不仅需要有健全的理性，更要有理性和非理性的和谐。这样的人才是活生生的有血有肉的人，而不是那些触目惊心的有知识无人性的人。当你看到新闻中报道的北大学生弑母、林森浩和马加爵这类的事件，怎不令人痛心！我们无法仅仅把它当作一个新闻事件来看待的，尤其是对我们的学校教育而言，我们要反思自己的责任，要沉痛地反思我们哪里做错了？哪里做得不够？否则仅以“个案、特例”来定性，那就是我们的失职，也是教育的悲哀。科学教育不仅不应与丰富、健全的人性相悖，更要在此有所作为。科学美可以作为一个有效通道，使我们在进行科学教育的同时，对学生进行情感的陶冶，性情的熏陶。

要言之，在具有普遍宗教信仰的西方文化背景下，人们对科学美的信奉更像是一种信仰，坚信上帝创造的自然背后蕴藏着美。而对于宗教意识淡薄的国人而言，对科学美的欣赏则是一种审美体验，确信科学美中体现着自然的和谐之道。但无论在哪种文化背景下，科学美中所蕴藏的以美启真、以美育善的价值功能，都是科学教育中最宝贵的精神资源。

参考文献

[1]北京大學哲学系.西方美学家论美和美感[M].北京：商务印书馆，1980：14.

[2]徐继敏.科学美学思想史[M].长沙：湖南人民出版社，1987：55.

[3][英]罗素.西方哲学史上卷[M].何兆武等，译.北京：商务印书馆，1963：9.

[4]李泽厚.李泽厚哲学文存下编[M].合肥：安徽文艺出版社1999：663.

[5]李泽厚.华夏美学·美学四讲（增订本）[M].北京：三联书店，2008：81.

Beauty of Science：The Aesthetic dimension of Science Education

GENG Shu-ling

（College of Chemistry and Chemical Engineering，Hunan Normal University，Changsha，Hunan 410081，China）

Abstract：The beauty of science plays a unique role in science and science education，and aims at promoting the development of science.The pursuit of scientific beauty is helpful in cultivating talents of all-round development.In the practice of science education，teachers can guide the students to experience the beauty of science by showing them the beauty of science theory，help them to appreciate the beauty of materials and their changes，and appreciate the beauty of science experiments.The beauty of science conforms to the cultural tradition of beauty and goodness in China，and it is especially necessary to attach importance to the beauty of science in the cultural background of our country.The beauty of science is conducive to promoting the development of science education in our country.

Key words：science education;beauty of science;aesthetic