近代教育技术装备基础设施（续二）

赵晓宁 新乔 任熙俊

（接上期）

教科书  任何教学领域都不能在缺少公认的范式教科书情况下长久存在下去。这些教科书提炼了对于此学科至关重要的基础研究成果和技术。

1）化学教科书。化学方面，18世纪前半叶，在法国有几本很畅销的教科书，它们是博尔哈维和莱默里写的[5]97。尼古拉·莱默里（1645—1715），法国化学家，他的《化学教程》于1675年初问世，并有许多版本和译本，对化学产生广泛影响。这本书对于利用海盐的精（盐酸，HCl）析出溶解于强水（硝酸，HN03）中的某些金属的方法所作的探讨，充分地反映出这本书的基调：海盐的精的较大的尖粒子贴近并且摇动强水粒子，直至溶液中含有的金属被沉淀出来。他进而写道，一些化学家在解释反应时认为，盐的酸性与强水中挥发性的、含硫的碱相结合，从而迫使后者释放金属。莱默里有一重要观点，认为对事物性质的最好解释莫过于深入这些形状的各个组成部分，来说明它所产生的效果。

莱默里和其他人所探讨的确定形状的粒子在任何意义上都未观察到;它们是从观察到的性质中推论出来的，并且实际上将粒子想象成与所讨论的现象相适应的任何形状和运动都是可能的。中和反应在莱默里的化学中具有重要地位，他的《化学教程》将大多数反应归结为某种碱对某种酸的中和反应则表明了他的一种基本倾向。他倾向于运用一些宽泛的物质种类概念来进行思考，以一种基本形状描述酸，并以另一种描述碱，无论经验如何启示他，他一直暗示说所有酸和碱具有终极同一性，甚至所有物质都是同一的。在他看来，化学不是要致力于种种可持久存在的物质的分解和化合，而是要致力于将有延展性的粒子铸造成一些普遍的形状。

到1750年左右，由于工业需求的增加，特别是冶金业的发展，使法国对德国的化学教科书愈益重视，1750—1760年，许多德国化学教科书被译成法文。1757年，德马希（J.F.Demachy，1728—1803）翻译了荣克尔（Johann Juncker，1679—1759）的《化学理论和实践大纲》（1730年），出版时书名改为《基础化学：柏克尔和斯塔尔原理》。霍尔巴赫于1766年翻译了斯塔尔的《在有关硫争论中偶然得到的想法》。他是负责《百科全书》矿物学和冶金学条目的编辑，一位忠实的燃素论信徒，这本书可能是阐述燃素理论最清楚的一本书。德国最重要的化学家是马格拉夫（Andreas Sigismund Marggraf，1709—1782），1740年代柏林科学院出版了他的论文集《备忘录》，1750年代这本书赢得法国化学家的赞赏。[5]97-98

德国教材的流入，与在罗埃勒（Guillaume-Francois Rouelle，1703—1770）推动下法国化学的复兴是同时发生的，法国大部分居领导地位的化学家都在罗埃勒手下学习过。罗埃勒于1742年在国王花园开始了他的著名的化学演讲，非常重视吸收德国化学家的成就，他将燃素论做了一些修改，然后在法国推行。当拉瓦锡（也听过罗埃勒的演讲）于1772年开始他的燃烧实验时，燃素论在法国和英国已经广泛流行了近20年。[5]98

17世纪60年代和70年代，已任剑桥大学教授的年轻牛顿，精心研究了波义耳的著作，从中提取了在他关于物质结构的思索中占有重要地位的材料。在1706年，这一化学思考作为一个疑问（Query）附在《光学》拉丁文第一版后出版，这也就是现在英文版中的“疑问31”，它代表了17世纪化学思想所达到的一种最高水准。如同波义耳的化学一样，牛顿的化学同机械论自然哲学有着紧密的联系，尽管牛顿在断言粒子之间存在力时不同于波义耳以及17世纪的大多数人。波义耳在化学中发现了一种手段用以证明所有的自然现象都来源于运动中的物质粒子，而牛顿则在化学现象的证明中发现物质粒子互相吸引和互相排斥。[2]311

2）植物学教科书。马蒂亚斯·雅各布·施莱登（Matthias Jacob Schleiden，1804—1881），德国植物学家，1839—1863年在耶拿大学任植物学教授，与德国动物学家施万共同奠定了细胞学说的基础，著有《植物学概论》等。缪勒的一名学生撰写的《人类组织手册》第一版于1852年出版，被认为是第一本组织学教科书。[6]26

3）医学教科书。卫生和医疗知识在18世纪广泛传播，远远地超出内科医生、外科医生、药剂师和助产士的范围。18世纪的医学著作中，最经常被重印的手册之一是韦斯利的《简单药物》，这本书在1747年首次出版。它的文字简单易懂，全书包括导言和各种疾病的处方。导言将治病放在一种宗教的语境中。韦斯利是基督教卫理公会的创始人，他提倡纯洁的生活，亲身实践“洁净即敬神”的生活。他的药物大部分是对易采得的药草的简单配制。[2]125

19世纪中期，德国鲁道夫·菲尔绍出版《细胞病理学》。这本书虽然一直是鲁道夫·菲尔绍最著名的一本书，但并不是一部系统的论著，而是1858年初他在新建成的柏林病理学研究所所作系列讲座的讲稿集，当时的主要听众是开业医师。鲁道夫·菲尔绍研究的依据不仅仅是人们已有所了解的那句名言“所有的细胞均来自细胞”，而且还有另外三条原理：所有的疾病都是由生命細胞发生自动或被动混乱引起的;细胞之所以能发挥其机能，是因为其内部发生的物理和化学过程，显微镜能展现其中的某些情况;结构的反常情况包括正常结构的退化、转化和重复。[6]35-36

威廉·亨特从1756年后专攻妇产科，并逐步使之成为正规医学的一个分支，而不只是与接生有关。在扬·范雷姆斯迪克的协助下，亨特对妇女妊娠期和分娩期子宫的变化做了详细研究。他出版了三部著作，其中的《妇女妊娠期子宫解剖学》（1774年）反映了他在产科解剖方面的研究成果。这是一部了不起的著作，书中有大量精确的插图，反映了明快、生动的写实主义特质。随之而来的是世纪之交爱德华·桑迪福特（1793—1835）的《解剖学博物馆》。在这部精美的图书里，其中的人体解剖雕版画可能有点儿格式化，但特别大胆，直到亨利·格雷于1858年出版著名的《解剖学》之前，一直无人能够取而代之。直到今天，格雷的《解剖学》仍然是标准的教科书，部分原始图版的复制品甚至在20世纪末进入21世纪的各种版本的出版物中还一直出现。[2]502

4）物理学教科书。热力学这一新科学体现在兰金（1859年）、泰特（1868年）、麦克斯韦（1871年）相继出版的教科书中。“能量科学”最为著名的文本当属汤姆森和泰特合著的《自然哲学论》（1867年）。最开始时，《自然哲学论》旨在讨论自然哲学的所有分支，限于只出版一卷，包括动力学的理论基础。从动力学中推演出静力学，汤姆森和泰特将牛顿第三定律（作用与反作用定律）重新阐释为能量守恒，并将“作用”视为做功比率。创造极值条件的移动对这种以功为基础的物理学是必要的，非点力（point forces）是动力学的理论基础，整个系统以最经济的方式从一个地方到另一个地方的趋势决定了系统各部分的力和运动。在新动力学中，变化后的原则（尤其是最小作用）起了核心作用。[3]267-268

主要是由于汤姆森偏爱实践计划胜过著作计划，《自然哲学论》的出版延迟了，麦克斯韦就有了机会写作补充著作《电磁通论》（1873年）。正如泰特当时在《自然》上的一篇评论中写道的，麦克斯韦《电磁通论》的主要目标是，“除了告知我们有关电学和磁学的实验事实外，就是彻底推翻了超距作用的概念”。19世纪40年代中期，威廉·韦伯曾以超距电荷相互作用为基础建构了一个新的、统一的电学理论，但在1854年到他去世的这25年内，麦克斯韦为了将韦伯的理论从最强有力的和最有说服力的解释的显赫位置上拉下来，做了不懈努力。经过进一步加工提炼，电磁学全部概念、电磁学的能量研究方法在《电磁通论》中得到全面阐释。[3]268

作为三一学院年轻的指导教师，麦克斯韦的第一篇电学论文《论法拉第力线》（1856年）的读者代表了（自剑桥哲学协会1819年成立以来）该学校的数学机构和科学机构，这篇论文的目的是引起剑桥大学老一代的数学改革者的兴趣，主要是威廉·惠威尔，惠威尔曾一直提倡涉及分析奥妙的几何推理作为大学通识教育的教学核心。这篇成就了麦克斯韦职业生涯的论文具有强烈的剑桥“运动学的”研究传统（尤以斯托克斯的流体动力学论文、光学论文及霍普金斯的物理地质学论文为代表），这一传统将几何规律的公式化作为数学动力学理论的先决条件。[3]268-269

5）数学教材。大多数教科书从理工学院和高等数学研究机构提供的课程讲义发展而来。伴随着那个时代急剧膨胀的教育目标产生了一些新的学术流派，法国教科书为整个19世纪教科书制定了标准。奥古斯丁·路易·柯西的《分析教程》（1821年）在一系列以微积分为同一书名的法国教科书中给出第一个基于有限概念的现代表述。在美国，西尔韦斯特·弗朗索瓦·拉克鲁瓦（1765—1843）的《微分学与积分学专论》在西点学校被引入，替换了很多初级英国课本。当E.E.库默尔（1810—1893）和卡尔·魏尔施特拉斯（1815—1897）在1860年创立柏林研究会时，他们为其图书馆所购置的第一批书中，除了欧拉的拉丁文的微积分课本外，其余都是法文的。[3]103

莱昂哈德·欧拉的《无穷小分析引论》（1748年）为那些想了解什么是18世纪微积分标准版本的人提供了范例[3]103。德国数学家希尔伯特1897年出版的《代数数域的理论》吸收并拓展了始于高斯、具有德国传统的数论的许多主要成果。仅仅两年后，他又出版了《几何基础》，此后这本小册子12次再版。希尔伯特强烈的个性给哥廷根的氛围留下了深深的印迹，在那个数学、天文学和物理学有着前所未有的相互影响的时代，数学家和天文学家、物理学家交往甚密。然而，希尔伯特也通过他的文字作品产生了巨大影响。作为两个划时代教科书的作者，他开创了一个现代数学模式，并最终在20世纪的研究和教育中的许多方面占据了主导地位。通过重新定义欧几里得（Euclid，前330—前275，古希腊数学家，被称为几何学之父）几何学的公理基础，希尔伯特不仅为几何学而且为总体的数学基础建立了一个新范例。[3]104

范德瓦尔登（1903—1996）基于代数结构思想的《现代代数学》（1931年）第一次全面阐述了代数学。正如利奥·科里指出的，范德瓦尔登的课本是一个世纪里最具雄心的事业的一个样板，尼古拉·布尔巴基——一個数学家集体的笔名（主要是法国）——试图发展一种数学结构理论，足以为现代数学的主体提供一个主体框架。[3]104

6）教材应用变化。在德国，大多数学生仅花很少时间学习已出版的课本，因为他们参加的课程教学已反映了授课教授的思想。19世纪，那种一个灰胡须学者站在讲台上照本宣科，听众努力保持清醒的传统讲座方式已消逝了。尽管新时代的讲座一般都以课本为基础，但都是以保证自由思考和口头表述的方式进行的。一些教师将他们写的教科书内容记在脑子里，而另一些则始终即席演讲。但无论他们各自的讲课方式多么不同，现代讲座代表了一种新的教学形式，这种形式强调了数学中口头交流的重要性。它也导致出现数学教科书的一种新类型：通常权威的讲座笔记时常建立在著名大学数学教授授课的基础上，这一传统始于卡尔·G.J.雅可比。因此，为了学习魏尔施特拉斯的分析，人们可以去柏林在拥挤的演讲厅里做笔记，也可以试着借别人的专家演讲的记录稿。像阿道夫·赫维茨和里夏德·库朗教科书的印刷版本只是很久以后才出现。[3]103-104

此时对自然界的更为系统的专门研究仍起着重要作用，但专业研究期刊的重要性日益增长，与鼓励教学和学术研究紧密联系的制度创新相结合，削弱了曾占统治地位的标准专著。这个趋势在哥廷根达到鼎盛，在那里，1895—1914年，费利克斯·克莱因（1849—1925）和达维德·希尔伯特（1862—1943）的讲座课程吸引着世界各地的天才学生。[3]103-104

显然，教科书是一个动态文化的庞大系统。众多近代科学家撰写了大量教材成为科学教育的重要依据，为科学教材的繁荣发挥了不可或缺的重要作用，其中包括妇女的贡献。大约在1800年前后的英国，妇女在物理科学领域的零散贡献越来越多，且贵族气越来越少。当时，简·马尔塞（1769—1858）开始撰写她著名的通俗教材《化学的对话》系列。卡洛琳·赫舍尔（1750—1848）则在天文学方面给予她哥哥威廉很多辅助，且独立确定了八颗彗星。在法国，索菲·热尔曼（1776—1831）在她父亲的图书馆中阅读物理学书籍，以“Henri Le Blanc”的笔名秘密给仅接受男性的理工学院呈交了笔试材料，她还与卡尔·弗里德里希·高斯通过信。1831年，苏格兰妇女玛丽·萨默维尔（1780—1872）将拉普拉斯的《星云假说》翻译成英文。[3]47

科普著作  严肃的主题、活泼的形式使科普著作从它开始出现便不乏读者，且受欢迎的程度不亚于知名的文学作品。由于科普写作作者通常是专职作家，而不是杰出的科学家，因而通常被科学权威评价为比教科书要低等的著作。到了19世纪，这种情况有了相当大的变化，那时科学家如汉弗里·戴维、迈克尔·法拉第、托马斯·亨利·赫胥黎、尤斯图斯·冯·李比希和赫尔曼·冯·亥姆霍兹多是通过从公共讲座或文章中得到启发，进而见解能力得到提升。[3]65

赫胥黎在大众讲座中除了希望能夠传授科学方法之外，还认为对待任何教条的或形而上学的东西都应该具有不可知论的态度。在他之后，科学主义（即认为只有经验的科学解释才独一无二为真的观点）获得稳固地位，特别是在科普作家中。而那些挑剔的杰出科学家不喜欢这样，他们当时和之后经常保留或寻求宗教信仰和形而上学的兴趣。鲍尔弗·斯图尔特（1828—1887）和彼得·格思里·泰特（1831—1901）的《看不见的宇宙》是一部普及热力学的著作，也是一部关于宗教与教学的著作。而鲍尔弗的哲学作品是想要确立这样一种看法，即科学同其他事物一样，也是有信仰基础的。[3]78

年轻的汤姆·泰勒斯科普曾以德萨居利耶向斯波尔丁绅士会会员作讲座的方式为少儿作《牛顿的哲学体系》讲座。和阿尔加洛蒂一样，汤姆·泰勒斯科普用日常物品讲解自然规律。像鲁斯伯格那样，他把自然哲学变成能够被他的听众从视觉上、感觉上以及听觉上理解的景象，一支蜡烛、一个板球或壁球便能说明日食或月食。整本书与其说是讲座，不如说是对话。汤姆·泰勒斯科普总是被他的儿童听众打断，接着就和他们一起进行一场富有教益的谈话。事实上，这本书可能具有双重的口语特征：它不仅具有讲座兼对话的形式，而且可以像别的儿童图一样被大声地朗读。由于这本书与别的牛顿主义者的解释不同，因而很畅销，仅在18世纪的英国就出版发行了3.5万册。[2]117-118

有用知识推广学会（The Society for the Diffusion of Useful Knowledge）于19世纪20年代开始出版工作，引起宿敌基督教知识促进学会（Society for the Promo-tion of Christian Knowledge）的震惊。19世纪30年代，狄奥尼修斯·拉德纳（1793—1859）编辑了一套小册子，即《袖珍百科全书》。小册子包括约翰·赫舍尔（1792—1871）写的《初论》，这位伟大的多面手兼自然哲学家在书中论述了科学方法。他还曾经编著了《论天文学》，以及其他关于不同科学的技巧精湛的书籍。这套《袖珍百科全书》还包括有威廉·斯温森（1809—1883）对生物学的有趣论述，他提倡以圆圈的形式对生物有机体进行五类划分的分类体系。最成功的信息出版商中有钱伯斯兄弟——爱丁堡的威廉和罗伯特。1844年，罗伯特（1802—1871）匿名发表了《万物博物学的遗迹》，因其进化论的观点（从银河系到人类）而声名狼藉，受到广泛攻击，但其书被广泛阅读。[3]68-69

科学期刊  科学期刊出版物是科学教育资源的一个重要部分。科学学会的学报是18世纪科学出版的主要方面。18世纪以来，在科学社团的支持下，开始出现学术交流和传播知识的新手段，即科学期刊[2]81，如英国皇家学会的《皇家学会哲学学报》，法国科学院的《皇家科学院史以及数学和物理的论文报告》《外国学者论文报告集》，柏林学院也创办了自己的杂志。仅就数量而言，专业学会出版的学科期刊同样已经超越科学学会出版的学报，并成为科学家寻求信息和发表科研成果的主要资源[2]91。

巴黎科学院及其姊妹科学院的特色是每年或更长一段时期都会出版成卷的论文集。伦敦皇家学会的《哲学汇刊》大约每季度出版一次，其他一些机构有时候也发行季刊。“这些科学学会的期刊出版专注于科学，但并不局限于某一个专业或学科。科学学会的论文集并没有囊括当时整个科学出版物，而有些独立的期刊，如《学者杂志》、耶稣会的《科学与艺术史评论》、埃尔·培尔的《文坛纪要》和莱布尼茨的《博学学报》都为欧洲的读者提供了重要的途径，使其能够了解科学和自然哲学领域中的发展状况。然而，作为大多数知名学者首次发表其科研成果的媒介，科学学会的出版物还是最为重要的。当时，其余的科学出版机构发表的大多是些没有多大创意的文稿。换言之，有创造性的科研论文大多是出现在科学学会的出版物中的。各学会之间也系统地分发各自的刊物，这就使得其他学会的会员，确切地讲，也就是那些对科学学会的出版物最感兴趣的读者，更容易得到这些刊物（这与当时机构图书馆和私人图书馆使用受很大限制相比较而言的）。”[2]81-82

用知识发展的美国哲学学会简称APS（费城，1768年），这是在本杰明·富兰克林的推动下建立的学会。APS在18世纪出版了三卷重要的《学报》并积极参与同时代的科学活动。由于该学会与富兰克林这位伟人的联系，它所获得的国际声誉或许比它本身应得到的更多。美国独立之后，美国文理科学院于1780年在波士顿成立。另外一家学会类型的机构也出版论文集，发挥着典型的欧洲地方学会层面的作用。[2]86

18世纪的科学院和学会以各种各样的方式促进了自然科学的发展，会员在学会会议上呈交其研究成果。以巴黎科学院的年刊《历史与纪录》为代表的各学术团体的学报很快就成为发表科研成果的主要媒介。通过资助成千上万的有奖竞赛，科学院对研究工作进行了积极指导，这些大奖赛对于那些就赞助机构所设定的主题而进行的工作提供了经济奖励和发表途径。[2]80

在18世纪，洛伦茨·克雷尔（1745—1816）利用其刊物《化学年报》发表了很多化学方面的研究论述。达尔文在1788年的《哲学汇刊》上发表了一篇关于绝热压缩的论文，并完成了他最著名的著作——《植物园》。韦奇伍德在《哲学汇刊》上发表了一系列温度测量和化学方面的论文，还进行了独创性的研究，即如何去除光学玻璃中的粗条纹和条痕。威瑟林出版了他的临床研究《论毛地黄》，像其他被普里斯特利所鼓励的月光社成员一样，他也开展了化学研究，并在《哲学汇刊》上发表了关于化学矿物学的论文。

科学期刊这种18世纪的独特出版形式一直保持稳定。到18世纪末期，开始出现分学科的期刊。整体来看，克雷尔的《化学学报》（1778年）、柯蒂斯的《植物学杂志》（1787年）、《化学纪事》（1789年）和《物理学纪事》（1799年）的出版，既标志着一种新式科学出版物的产生，实际上也标志着科学进入19世纪以后的一种新的发展[2]82-83。

在意大利，1858年，弗朗切斯科·布廖斯基（1824—1897）创建了《纯粹与应用数学年鉴》。19世纪末，意大利数学家已被公认为几何学绝大多数领域的世界领先者[3]110。

1896年，韦尔奇和埃布尔创办了《实验医学》杂志（Journal of Experimental Medicine）[8]146。

在法国，弗朗索瓦·马让迪于1821年创办了《实验生理学》杂志（Jounal de Physiologi Expérimentale）。第二期起，他在刊名中加上了“与病理学”（et Pathologie）[8]130。

（未完待续）