我国化学学科的诞生及早期发展探讨

我国化学学科的诞生及早期发展探讨

我国化学学科诞生的背景

(一)国际历史背景:现代化学学科的确立及化学工业的发展

在西方,现代化学脱胎于多个源流,其中包括古希腊时期的“元素说”、阿拉伯人的化学和炼金术、文艺复兴时期的医学化学等。1661年,波义耳(R.Boyle)在牛津出版了《怀疑的化学家》(ScepticalChymists),该书提出了10个问题,对17世纪60年代之前相关化学研究进行了全面的质疑与批判。“化学史家曾经不止一次地指出过,正是这部著作使古老的‘黑术’(古埃及‘化学’概念的直译)走上了科学的道路。”[2]后经一个多世纪的发展,至1778年,法国化学家拉瓦锡(A.L.Lavoisier)引领了化学革命,他提出燃烧的氧化学说,阐明了燃烧现象的本质,并创建了一套用以描述其理论体系的化学术语(词汇),使其化学理论和语言成为了化学的核心内容。[3]此后,随着原子论和分子论的提出,物质转化及物质组成问题得到了圆满的解释,一系列化学基本概念和化学基本原理得到了阐明和确立,有机化学、无机化学、物理化学等分支学科也相继建立。至此,化学的研究目的、范围和方法已经清晰明确,化学基本上成为一门独立的学科,而不再是其他学科的附庸。在化学学科知识增长、化学学科纲领确立的同时,从拉瓦锡领导的化学革命到19世纪中期,化学学科的建制化也取得了重要突破。以当时被称为“三巨头”(TheBigThree)的法国、英国和德国为代表,西方现代化学实现了职业化和建制化,建立了全国性的化学学会、融教学与研究为一体的现代化学实验室,化学开始进入教育和科研体系。[4]18世纪既是化学学科发生重大变革与快速发展的时期,也是化学工业的萌芽和初步发展时期。三项重大技术的进步奠定了现代化学工业的基础:1749年,约翰•罗巴克(J.Roebuck)在普雷斯顿潘实现硫酸的商业化生产;1798年,英国工业化学家台耐特(C.Tennant)对氯气漂白技术的重大改进;1789年,法国吕布兰(N.Leblanc)对纯碱生产工艺的重大改进。[5]化学工业的产生和发展,极大地改变了人类社会的生产和生活面貌,为人类社会的现代化奠定了基础。可以说,19世纪的西方,在“现代化学学科纲领的确立”、“化学学科的建制化”、“化学工业的形成与发展”三个方面都取得了重要突破。这并非简单的巧合,三者相互之间有着密切的关联。一方面,化学学科知识的发展为化学工业提供了良好的智力支持,而化学学科建制化则为这种智力支持提供了制度保障;另一方面,化学工业的发展能够为化学知识的增长、化学专业人才的培养提供物质与经济支持。正是在这种宏观背景下,伴随着现代学校教育体制的诞生,使得化学进入了西方现代学校,成为学校教育学科群中的重要一员。

(二)国内历史背景:“西学东渐”时期化学的传入

正当西方化学迅速发展的时候,中国社会的变革和西方教会组织的传教活动等引发了西学东渐的过程。相应的,化学也开始了向中国传播的历程。

1.化学知识在中国的早期传播及“化学”一词的出现

早在鸦片战争之前,英美等资本主义列强就加紧了对中国的经济、文化和教育侵略。一方面,西方传教士来华传教,带来了部分科技知识,其中有许多关于采矿炼金、制造医疗药物等涉及化学工艺的内容。如德国耶稣会士汤若旺(JeanAdamSchallvonbell)与我国学者将德国矿物学名著《论金属》翻译成《坤舆格致》,其中就涉及化学知识,但由于当时社会动乱,该书译稿未及发行,现下落不明。[6]另一方面,西方国家开进中国的商船和炮艇已经用到了许多化学物品,例如用于灭火器的硫酸、用于焊接的盐酸、鉴别金属用的硝酸以及氢氧吹管等。[7]这样,古老中国的传统文化与现代西方科学开始了最初的碰撞,二者在碰撞中“化合”,生成着中国化学学科的最初源头。“化学”直接来源于英文chemistry一词的意译。Chemistry源于希腊文Khemia,后者是埃及一个古国的名字,指该国的土地为黑色,因而该词含有“埃及学”或“神秘学”的意思,而后逐渐演化成Chemistry。而在之前的汉语中,并没有“化学”一词,只是在唐末五代时期有一本道教著作《化书》。据郭宝章等人考证,我国最早出现“化学”一词,是在1856年。[8]是年,英国人韦廉臣(AlexanderWilliamson)出版《格物探源》一书,该书卷三论“元质”(元素)时写道:“轻二养一成为水,?一绿一成为盐(NaCl),铗一淡一养三成为火硝(KNO3)。读化学一书,可悉其事”。同年,英国人伟烈亚力(AlexanderWylie)在其执笔的《六合丛刊》发刊号《小引》中写道:“比来西人之学此者,精益求精,超前轶古,启明哲未言之奥,辟造化未泄之精。请略举其纲:一为化学、言物各有质,自有变化,精诚之上,条分缕析,知有六十四元,此物未成之质也”。此后,该词迅速流传开来,因为“化”在汉语中有“变化”、“造化”的意思,用“化学”来翻译Chemistry,“既典雅又切当”。还需要提及的是,与我国早期科学名词时有来自日本不同,“化学”一词是先在我国出现,而后传去了日本。

2.化学书籍的翻译

鸦片战争以后,中国沦为半封建半殖民地国家,西方列强在中国猎取了很多特权。同时,国人与西方人的交流也“被频繁”起来,从西方人那里接触到了许多新的东西,丰富了科学技术方面的知识。“重要的是书刊和教育,只有这样才能起显著作用和达到系统化的目的。”[9]1855年由英国人合信(BenjaminHopson)所著的《博物新编》是第一本介绍近代科学的中文常识性书籍,分三集分别讲述了气象学、物理和化学,天文,动物学。化学部分讨论了空气的组成、氧、氢、氮、硫酸等的性质和制法。1867年,江南制造局在徐寿的倡议下,开始翻译科学技术书籍。1871年底,徐寿和傅兰雅翻译的《化学鉴原》出版,这是我国近代第一部专门的化学译著,译自美国韦尔斯(DavidA.Wells)所著的《韦尔斯化学原理和应用》一书的无机化学部分。1875年,两人又翻译出版了《化学鉴原续编》,该书译自英国国王学院化学教授蒲陆山(CharlesL.Bloxam)所著《化学》一书的有机化学部分。这一时期化学译著数量不少,详见表1。上述一系列化学译著的出版,改变了19世纪60年代以前化学知识引进与传播落后的状况。至19世纪末,由于徐寿等人在化学译著方面的努力,使化学知识的引进甚至走在了数学和物理学的前面。#p#分页标题#e#

“洋务运动”时期我国的化学教育

化学译著的相继出版促进了化学知识的传播,但若使化学学科在中国建立,就必须发展化学教育,培养化学专门人才以适应社会发展的需要。鸦片战争以后,中国全面被西方压迫,形势岌岌可危。朝廷部分官员和知识分子开始意识到科技教育的重要性,并提出了学习西方科学技术的主张。这一努力发生在19世纪60年代初到90年代中期,史称“洋务运动”。中国最早的现代化学教育也在此期间产生。

(一)京师同文馆

1862年,清政府为培养外语人才创办了京师同文馆,这是中国近代第一所新式学堂,也是最早开办化学教育的官办学校。1866年,恭亲王奕为在同文馆开办科学教育而委托休假回国的中国海关总税务司赫德在欧洲物色数学、天文、化学和物理学等学科的科学教师。不过直到1871年,赫德聘请的化学教习法国人毕利干才来到北京。不久,同文馆开设了化学课程。毕利干在法国接受过专门的化学训练,作为专职的化学教习,他的化学水平非以往传教人员能比,在同文馆担任教习20余年,为开创中国的化学教育事业作出了重要贡献。继毕利干之后,担任化学教习的是德国人施德明(CarlStublman)。此外,同文馆初期的两名优秀毕业生承霖和王钟祥,曾担任化学副教习。[11]同文馆在开设化学课初期,程度很浅。如1872年的岁考(年终考试)化学试题共6道:(1)用汉字写氯酸钾的化学式;(2)次硝镪酸,其代字(化学式)若何;(3)天气助火,何故;(4)水系何物相合之质;(5)做轻磺气(硫化氢),其法若何;(6)磺镪水其性质何如?以何法能多炼磺镪水?这些试题均属于最基础的简单化学知识。1876年,同文馆订立了八年制课程,化学在第七年开设,此外,第八年课程还规定:天文、化学、测地诸学科,欲精其艺必须专门努力专研,或一年或数年不可限定。[12]1879年,同文馆设立化学的专修班(汉文化学),招收了13名学生。客观来说,同文馆并没有培养多少专门的化学人才,但在中国化学教育史上有着重要地位。首先,京师同文馆的化学教育是我国近代官办化学教育之始;其次,同文馆的化学教育具有一定的示范作用,带动了清末化学教育的开展;第三,同文馆翻译了一定数量的化学著作,在化学知识的引进上做出了一定贡献。

(二)格致书院

1874年,徐寿在英国驻上海领事麦华佗(W.H.Medhurst)的倡议下建立了以宣传科技为宗旨的格致书院。格致书院与旧书院有本质区别,它只传授科技知识,不讲儒家经典,是我国第一所专门进行科技教育的新书院,对我国近代科技教育、化学教育的形成和发展有深远影响,是我国近工学院的雏形。[13]由于主办人徐寿擅长化学、重视化学,所以格致书院成为我国传播化学知识、实施化学教育的最早基地。在格致书院先后颁布的《格致书院章程六条》(徐寿,1874)以及《格致书院会讲西学课程》(傅兰雅,1895)等文件中,详细阐明了实施科技教育和化学教育的一套新的教育制度、教学内容、教学方法等,并已涉及了实验课和仪器设备。[14]除上述两个影响较大的教育机构外,基督教新教在清末开办的教会学校很早就开始从事科学教育。较早开设化学的教会学校有山东登州文会馆。至1890年,主要的教会学校如上海圣约翰书院、苏州博文书院、杭州育英书院、南京汇文书院等教会学校均开设了化学课。自强运动期间,清政府也开始向欧洲派遣留学生,学习西方的科学技术,这些留学人员在国外接受了较好的化学教育,但专修化学的人极少。事实上,直到19世纪末,中国还没有形成培养科技人才的必要机制。[15]一方面,当政者始终把教育改革当作不亟之务;但更重要的是另一方面,传统的科举制度严重阻碍了科学教育的发展。这导致很多教育改革措施流于空文。

我国现代化学教育体系的确立

从科学社会学的角度看,科学教育的专门化和职业化是科学建制化发展的重要环节。[16]在中国,若要将从西方移植的化学学科建制化,那么化学教育体系的创立与发展就成为首要环节。只有将化学纳入教育体系,培养一代又一代的化学人才,才能使化学得到广泛的社会认可。从中国当时的社会条件看,仅仅依靠民间的力量是不可能实现化学教育建制化的,中国化学教育的建制化必须走“自下而上”与“自上而下”相结合的道路,既要依靠强大的国家力量建立各种相关的体制,又要依靠各种民间组织和学术力量促进化学学术研究和化学教育的发展。

(一)清末新学制的颁布与化学教育体系的初创

20世纪初中国的教育改革是从废除科举制度开始的。1902年清政府颁布《钦定学堂章程》,但没有实行。1904年,主要参照日本近代学制的《奏定学堂章程》颁布,史称“癸卯学制”。1905年,袁世凯、张之洞等奏请停止科举、兴办学堂。同年9月2日,光绪帝上谕,宣布从第二年开始停止一切科举考试,正式废除科举。[17]从此,新学制得以顺利推行,科学教育真正纳入了中国的教育体制,中国的化学教育开始了制度化发展。表2是清末几个学制中所规定的化学课程开设情况。此外,在师范学堂也开设了化学课,以培养化学师资,如光绪三十二年的《学部订定优级师范选科简章》中,就规定了史地、理化、博物和数学四种课程。大学堂所设化学课程已较为完备,如《奏定高等学堂章程》规定,第二类学科(预备入格致大学、工科大学、农科大学)第二年的化学课包括化学总论、无机化学,每周3小时;第三年的化学课为有机化学,每周5小时,其中讲义3小时,实验2小时。第三类学科(预备入医科大学)第二年的化学课学化学总论、无机化学,每周3小时,第三年的化学课为有机化学,每周6小时。可见,当时化学教育体系已初具规模。癸卯学制的颁布和科举制度的废除使全国各地迅速兴办了各级学堂,特别是小学堂、中学堂和师范学堂。接受化学教育的人数大大增加,化学教育体系初步形成。

(二)民国初期学制的演进与化学教育体系的初步确立

1911年爆发辛亥革命,推翻了清朝政府的统治。民国成立后,1912年1月9日“教育部”成立,蔡元培出任教育总长,1月19日,颁发了《普通教育暂行课程标准》,规定了新的中小学课程内容及教学计划,同年9月公布新的教育宗旨及学校系统,称为“壬子学制”,次年加以修订,合并为“壬子癸丑学制”。随后在1912年9月-10月,“教育部”先后公布了小学、中学、师范、专科及大学令。至此,以“忠君”、“尊孔”为核心的封建教育体制被瓦解,一个注重公民道德的新教育体制开始建立。“”和新文化运动的蓬勃兴起使“民主”与“科学”成为主流。此时,我国教育界形成了这样的共识:科学是一个不断发展创新的体系,科学教育不仅传授相关学科的理论、知识、技能,而且要培养受教育者的科学态度、科学方法和科学精神。[18]新文化运动后,中国的学术界、科学界和教育界再次掀起了学习西方的热潮,主张反对封建专制、提倡个性解放、人格独立的中国知识分子,更多地表达了对注重教育实用性并与生产领域和社会生活密切相关的美国教育的渴望,开始对以日本教育体制为蓝本的壬子癸丑学制进行反思。同时,中国民族工业不断发展,对学校教育提出了新的要求,民族资产阶级出于发展生产、办好企业的目的,迫切要求学校能培养出一定数量的受过职业教育和训练的劳动者,以及经营生产管理企业的各种专门人才。日本模式的旧学制已不能满足社会的需要,其弊端集中表现在:模仿日本,不适合中国国情;中小学划分不当,中学年限过短,小学年限过长;预科阻碍学制统一;升学、就业难以兼顾;学制缺乏弹性;课程设置不灵活等。[19]于是,新学制与新课程改革就势在必行了。#p#分页标题#e#

(三)1922年新课程改革与现代化学教育体系的正式确立

1922年1月1日,民国教育部颁布《学校系统改革令》,由此正式拉开以“民主”、“科学”为旗帜和灵魂的新学制和新课程改革运动。所谓“新学制”,即采用美国诞生于进步教育运动时期的“六三三”学制。所谓“新课程”,即创建与新学制相适应、以教育民主为根本追求的新课程体系,这集中体现在当时颁布的《新学制课程标准纲要》中。[20]《学校系统改革令》确立了新学制与新课程改革的七大指导思想:“1.适应社会进化之需要;

2.发挥平民教育精神;3.谋个性之发展;4.注意国民经济力;5.注意生活教育;6.使教育易于普及;7.多留各地方伸缩余地”。[21]由此开启我国教育民主化运动的历史进程。1922年新学制(亦称“壬戌学制”)与新课程改革,以及随后民国时期的课程改进,使我国学校化学在课程目标、课程内容、教科书体系、教学方法改革诸方面取得了划时代的进步,由此真正确立起以追求教育民主、倡导科学探究为主旨现代化学教育体系。

1.课程目标

同这一时期全部自然科学课程的目标一样,综合来说,化学课程目标在于过化学教学指导学生认识自然、欣赏自然,以陶冶情趣,指导学生研究自然,理解科学发展,以培养科学的研究方法和理性精神,如1936年颁布的《初级中学化学课程标准》列出的第一个目标:“引起学生对于自然现象有浓厚之兴趣,养成随时随地注意自然现象之良好习惯”。[22]这一点,集中反映在任鸿隽起草的高级中学公共必修科目《科学概论》的“目的”之中:(1)注重科学精神及方法,以矫正吾国自来为学弊病;(2)少作论理上言谈,以期合于高中学生程度;(3)多叙科学发达史,以补学生科学智识之缺乏;(4)略阐科学上重要概念,以引起学生研究趣味。[23]可见,新学制对于科学精神、科学方法、科学史及演变、科学的社会价值已有全面考量,这甚至超出了我们今天对于科学教育的理解。另一方面,强调生活教育,注重化学课程与学生生活经验的融合,是化学课程改革的又一主旋律。如《高级中学化学课程标准》目标规定,“阐明化学与国防,工业,农业,医药,卫生,家庭等之关系,以及利用自然之方法。并特别注重实际应用能力之养成”、[24]《初级中学化学课程标准》目标规定,“训练学生观察、考察、思想,尤其实际应用之能力”[25]等等。

2.课程内容

在新学制的影响下,化学课程内容范围扩大,在注重科学知识传授的同时,开始注重科学精神的培养和科学方法的指导。如1932年颁布的《初级中学化学课程标准》中,化学课程内容包括了“空气”、“水”、“金属”等总计18个模块的内容。而1936年颁布的《高级中学化学课程标准》中,涉及了无机化学、有机化学、物理化学、化工等各细分学科共55个模块的内容(其中第55个模块为“化学与国防之关系”)以及34个相关实验。特别要提及的是任鸿隽《科学概论》中的内容:(1)科学之起源:好奇心,实际需用;(2)智识之进化:迷信-经验-正确智识;(3)智识之种类:文字的智识,事实的智识,学术分类的大概;(4)科学精神:求真、尚实、贵确、存疑;(5)科学目的:发现事物公例与因果关系;(6)科学方法:论理上的———比较、归纳、演绎,实施上的———观察、试验、推理、假设、验证;(7)科学发达略史:文艺复兴以后科学研究之崛起———由神力说至近世天文学———由魔术说至近世物理化学———由创世说至近世天演说;(8)近世科学概念:物质、能力、空间、时间;(9)科学之应用:科学发明,科学与工业,科学与疾病等;(10)科学在近世文明之位置。[26]这样的内容把前述目标落到了实处。而这门公选课的设立,也体现出对分科课程所不能实现的科学教育内容的关注。

3.教学方法

在教学方法方面,当时的化学课程有两点特别突出,即注重生活实际和实验教学,强调教学要依赖于生活、依赖于实验。如1936年颁布的《初级中学化学课程标准》的教法要点是:“以日常生活所常遇之事物或用实验表示之现象为出发点,先使学生对于该问题发生浓厚之兴趣,然后徐徐引入教材。”接下来还以“空气”为例,详细阐释了教学的大体过程。实验是化学的基础,实验教学无疑是最重要的化学教学方法之一。1934《中学化学设备标准》颁行,各地学校化学设备得到了一定的扩充,可满足老师演示和学生实验的需要,使得实验教学空前发展。[27]如1936年的初级中学标准中,时间要求是:(1)讲习一学年,每二周五小时;(2)实验每二周一次,每次一小时。而在高级中学标准中,实验显得更受重视,要求是:(1)讲习一学年,每周三小时;(2)实验每周一次,每次三小时。这基本达到了各占一半的状况。这值得我们当前的化学教育改革深思。另外,随着各种教育思潮的涌现以及留学人员带回的国外教育思想和资料,也使得化学教学方法不断地丰富,其中影响较大的有“设计教学法”和“道尔顿制”。总之,化学教学方法不再是中国传统的单一讲授模式。化学教学方法的丰富和改进,推动了化学教育进一步向前发展。自1927年起,中国处于国民政府统治时期,“科学救国”、“科学化运动”充斥着当时人们的思想。化学教育在国民政府时期所制定的教育方针中占有重要的比例。1929年,国民政府确定了三民主义的教育宗旨:“中华民国之教育,根据三民主义,以充实人民生活,扶植社会生存,发展国计民生,民族生命为目的,务期民族独立,民权普遍,民生发展,以促进世界大同。”[28]在这样的教育宗旨下,我国的化学教育体系取得了长足的发展。可以说,20世纪二三十年代是我国化学教育迅猛发展的时代,同时也是我国化学学科本土化探索的重要阶段,是我国化学学科建制化的重要时期。

历史经验及当下意义

如果从1856年“化学”名称在我国正式确立算起,西方化学传入我国已近160年历史。我们从化学及学校化学的发展史中至少可获得下列启示:#p#分页标题#e#

(一)科学即文化,化学传入我国的过程即是中西文化互动、会通的过程

同其它科学学科一样,化学不只是一套关于物质构成及其转化的知识体系,还是一种文化系统,它表征着一种独特世界观、对待世界的态度和生活方式,比如用变化或转化的方式认识世界、对待生活。我们既不能借口中国早已在生活中发明了火药、道家早就有了“炼丹术”而固步自封地认为中国早已有了“化学”,也不能用西方化学等实验科学的成就来漠视、贬低甚至根本否定中国民族文化、传统文化的价值。我们既要看到中西两种文化各自的独特价值、内在价值,又应在尊重差异的前提下诚实、完整引进西方文化,由此实现中西文化的互动、会通和中国文化新的繁荣。我们从“化学”一词的诞生可以生动看出两种文化互动的典范:它既接续了中国文化既有的崇尚变化的传统,又完整引进了西方现代化学的实验科学体系,使其具有了可理解性。

(二)化学作为学校学科,既要与社会生活、学术领域建立联系,又应保持自身的独立性

化学作为一门现代实验科学,当然有“经世致用”之功。然而,如果只追求“实用”,则无法完整把握“化学精神”。无论是“西学东渐”时期,还是“洋务运动”时期,化学学科之所以发展缓慢,一个重要原因是只追求“师夷长技”、只为了“坚船利炮”,最终连“实用”的目的也未真正达到。作为一个学术领域,化学有自身的理智传统和内在价值。作为一个学科,其本质是科学精神、探究方法和智慧的生活方式。作为一门“学校学科”(schoolsubject),它不仅要拥有“化学精神”和“化学探究方式”,还要尊重学生的需要、认知方式和生活经验,帮助学生在课堂上和生活中探究化学、发展科学精神和科学素养。从历史发展看,我国化学教育最终确立并获得长足发展时期,恰恰是1922年新课程改革时期。

(三)我国当前化学课程改革需要认真汲取、继承1922年课程改革的智慧遗产

我国2001年基础教育新课程改革所确立的化学课程体系有三个根本特征:第一,崇尚科学探究,不仅将“科学探究”作为一以贯之的基本理念和教学方法,而且将“科学探究”作为课程内容标准的重要主题;第二,尊重学生经验,让学生基于自身兴趣和生活经验,通过“做科学”去学习化学;第三,倡导课程综合化,强调化学与社会发展、社会生活的内在联系,将“科学-技术-社会”教育渗透化学课程,培养学生完整的科学素养。[29]这些特征的本质是在化学课程中实现科学、民主和个性自由的融合。这与1922年化学课程改革形成跨世纪呼应。认真研究和借鉴以教育民主为根本鹄的的1922年课程改革及其宝贵经验,将为我国当前方兴未艾的化学课程改革奠定历史和智慧基础。

本文作者:李雁冰 邹逸 单位:华东师范大学课程与教学研究