实验教育与实验仪器设施

教学计划，成为后来教育广泛遵循的一个范例。如英国剑桥大学主要以数学的方式为学生介绍新物理学课程。在航海技术、实验物理学、工程学、植物学、人口统计学、政府事务和保险等实际事务中，表现出的对于数量化和理性方法的日益重视，更带动实验物理学课程的深度普及。[1]265

教材重构：实验教学发展的重要标志

1）化学教科书。化学教科书的近代传统是由安德烈亚斯·利巴菲乌斯（约1540—1616）的《炼金术》（Alchemia，Frankfurt，1597年）开始的。炼金术，中世纪以来形成的一种具有浓厚迷信色彩的观念，认为它有各种不同的重要目的，包括把贱金属转变成为银和金，生产出珠宝以及其他贵重物品，并且调制出治病的药物，尤其是宣称可以延长生命的仙丹妙药，17—18世纪盛兴一时，很多科学家也想以此来换取君主（王室）的某种庇护。[1]326

利巴菲乌斯是一名信奉路德教的校长，他采纳从事教学的人文主义者的方法，界定这门学科的主题，把许多化学制剂配方的古代文本形式系统组织在有关实验的标题下，对定义进行划分并依次阐述每个部分，诸如此类，用一系列二分法呈现整个学科，并以树形分支图的形式加以描述。利巴菲乌斯坚持化学作为一门学科的独立性，并把它置于各种实用技艺之上的主导地位。化学的这种教学法上的阐述是一种抗争，用以反对利巴菲乌斯所认为的瑞士炼金术士和医生帕拉塞尔苏斯16世纪后期追随者的蒙昧主义和神秘主义。[1]326

坚守系统的方法是18世纪的化学教科书所具有的主要特点，其他形式上的特点基本上也是源自利巴菲乌斯。尽管随着时间的流逝，这些特点有某种程度的改变。这些教材通常会讨论典型实验室的仪器，介绍预备过程的细节，如蒸馏、升华、过滤和溶解等具体的化学操作都被罗列出来并加以分类。如赫尔曼·布尔哈夫从1732年开始讲授《化学原理》，这一做法一直延续下来。18世纪一些教师为传统的化学课本大纲也做了一些改变，即有关该学科历史的介绍性的评论。莱顿的布尔哈夫、格拉斯哥和爱丁堡的威廉·卡伦（1710—1790）都采取了这种做法，将本学科信息的完整性与连续性统一起来。[1]326-327

弗兰德的教科书《化学讲义》（1709年）是其在牛津阿什莫尔博物馆地下实验室发表的讲演的汇编。这本书重申了讲义中的公理，而且进一步用它们对各种化学反应做出解释。但弗兰德在此书中未能解释为什么有些物质具有相似的化学特性，吸引力似乎与特性无关，而化学家们认为这种特性是某些物质所特有的。为此，在随后的几十年里，弗兰德的书有时会被自然哲学家引用，却很少被化学家引用。有些著作把化学物质间的相互吸引或“亲合力”与牛顿的力的概念联系起来，但是正如人们所了解的一样：化学亲和力的排序在18世纪化学中有一个重要的功能，并且完全独立于牛顿思想之外。[1]330

2）物理学教科书。物理学方面，荷兰语的教材，通过把按传统包括进来的植物学、动物学、解剖学和生理学等学科的内容删去，在重新规定“物理学”范围的过程中起了主要作用，推动了教学发展。[1]310

从17世纪70年代起，实验演示就是莱顿大学物理学课程的一部分。在教学方式的創造中最有影响的是牛顿的忠诚信徒威廉·雅各·范·格雷弗桑德。1715年，格雷弗桑德访问了伦敦，参加了关于“实验哲学”的各种讲座。两年后，从1717年开始，他被指定担任莱顿大学的教席，任数学和天文学教授，并建立自己的有实验演示的讲座。他以“牛顿哲学导论：物理、基础数学和实验实证”（1720—1721年）为题，出版了有关著作并获得巨大成功，接连出版了几种拉丁文和英文的版本。他的学生彼得·范·米森布鲁克在乌特勒支大学工作多年之后，转到莱顿继承了他的教席，也像他一样写了一本非常成功的教科书。这些教科书在1726—1769年间以各种语言出版了内容不断扩充的许多版本。[1]310

虽然罗奥和部分大学实验物理学教授也都曾出版过有关课程内容方面的著作，但还是格雷弗桑德于1720—1721年在莱顿用拉丁语出版的物理学教材真正确立了新课程的结构。格雷弗桑德著作唯一的英文译本由凯尔在牛津大学的继承人让·西奥菲勒斯·德萨居利耶（1683—1744）在该世纪中叶完成，一共印刷六版，后来被格雷弗桑德在莱顿的继承人、莱顿瓶的发明者彼得·范·米森布鲁克在死后（1762年）出版的著作《自然哲学·导论》所取代，此书在18世纪下半叶非常成功。[1]55

波利尼埃的著作代表了实验的科学观对法国教育的首次大渗透。波利尼埃在1709年曾出版自己的讲义，其后相继再版。再版的版本表明波利尼埃本人把实验当作寻求知识的途径的自信增强了：在初版中，他只把实验说成是说明理论原理的补充方法，但在第三版及以后的版本里就变成是到达真正的物理学的唯一可靠的方法了。波利尼埃曾宣称，在他的书出版后，使用他讲义的巴黎教师们开始在其他地方得到仿效。

波利尼埃的地位后来被让·安托万·诺莱（1700—1770）所替代，他的六卷本《实验物理学讲义》进一步明确了这个领域的更具体的新定义，在1743—1748年间出版并重印多次，在30多年里一直是法国实验物理学的权威角色，其所开设的配有实验演示的公众讲座课程还成为巴黎社交生活的一个特别节目，并吸引了王家的眷顾。[1]309

格雷弗桑德和其他荷兰物理学家使物理学成为现在所认识的物理科学的范围，从而重新定义了物理学。从1720年开始，实验物理学通常包括对热、光、电和磁的研究，而解剖学、医学、博物学和化学则被排除在外。格雷弗桑德著作的法文书名是“物理学基础”（1747年），米森布鲁克写了一本《论物理学》，重点强调了示范实验。[3]52

在德国，实验及教学之所以兴旺，原因之一是基于由克里斯琴·沃尔夫修订和诠释了的莱布尼兹的哲学基础。沃尔夫的《获得更精确的自然知识和艺术的普遍有用的研究》（1721—1723年）与格雷弗桑德的《物理学的数学基础》同年出版。与格雷弗桑德的著作一样，沃尔夫的书描述了示范实验，并详细说明了如何进行，如何制造和使用这些仪器设施。[3]52

法国科学家贝尔纳虽从未出版过教科书，但他的讲课以及发表的整整10卷《讲义集》，专门讨论了形成中的实验科学。其最著名的著作《实验医学研究导论》（1865年）总体概述了应用于生物医学的实验方法。实际上这是一部由勤于实践的科学家曾撰写过的最系统地阐述科学哲学的著作。贝尔纳要求科学实验者进行积极观察，尤其是要仔细检查某些具体特征，只有这样，才能对疾病有清楚的了解。没有生理学就没有病理学，而没有生理学和病理学，就没有科学的治疗法。他认为这三者——生理学、病理学、药理学——构成了实验医学的三大支柱，而且每一个都是一门实验科学。

（未完待续）