在去年召开的科学扫盲(scientific literacy)会议上,地球物理学家罗伯特 · 赫曾(Robert Hazen)为与会同行做了一个小实验,他问与会的25位地球物理学家,有谁能解释DNA和RNA的区别。“结果,在这25位科学家中只有两人给出了两者之间区别的令人信服的解释”,现在华盛顿卡内基研究院的赫曾说。这两位能作出解释的科学家的专业是鉴别化石有机分子,这是一个要同DNA、RNA打交道的领域。赫曾说道,他在另外一个场合曾与一位荣获诺贝尔奖的化学家谈起近来发生的地震一事,交谈中,赫曾发现,这位科学家表示他从未听说过“板块构造”一说。而事实上板块构造理论已成为当代地质学和地球物理学的基础。

以上这些多少有点令人难堪的事例并非个别现象,而只是折射出当今科学家们知识构成现状的几个例子。赫曾和另一位物理学家詹姆斯,特雷弗(James Trefil)最近合写了一本名为《科学主旨:完成科学扫盲》(Science Matters:Achieving Science Literacy)的著作。通过与遍布全美国的同行们的讨论,这两位作者确信,科学家们通常对本专业领域外的学科领域所知甚少或一无所知,且这一现状的发展更是堪忧。他们告诫道,科学家中存在的这种科盲现象的本源是大学阶段的学科设置,现有的这一教育系统明显地使大批的成年人相信占星术而不相信进化论,甚至讲不清到底M地球绕着太阳转还是太阳绕着地球转。

依赫曾和特雷弗之见,这种恶性循环的情况正在继续。对范围广泛的科学知识所知无几的科学家将其授课的范围也缩小到极窄的范围,因此,绝大多数大学生对授课内容引不起兴趣也就不足为怪了,这些大学生最终充其量成为如他们的师长那样的专业知识面很有限的科学家。对此的一个补救办法是对那些非理科专业的大学生多传授一些科学新知识。赫曾和特雷弗已在弗吉尼亚州的乔治 · 梅森大学(George Mason University)提出了类似的计划。但现在的一个问题是,具有较广博学科领域知识的科学家实在鲜见,即使有也未必有兴趣去执掌教鞭。

赫曾和特雷弗为他们的见解也为他们的新著广泛宣传,他们上电台、上电视,并在报刊上多方呼吁以期引起社会重视。

并不令人惊奇的是,赫、特两位有关科盲扫盲的观点并未获得广泛的理解。Science杂志曾征求一批对科学教育有兴趣的科学家和教师的意见,结果发现上述被征询者只对赫、特的如下看法表示赞同,即研究科学家们通常表现出来的科盲现象应指这些科学家对自己专业领域以外的科学知识所知甚少。费米实验室的诺贝尔物理奖得主雷德曼(Leon Lederman)自己为例说:“就我个人对生物学的喜好而言,我的分子生物学知识甚为浅显。”绝大多数被征求意见者同意美国国家科学院院长弗兰克 · 普赖斯(Frank Press)先生的话 :“绝大多数科学家至少知道大多数科学示例。”普赖斯认为,每一所大学里至少还是有几位博学的科学家教授的、赫曾和特雷弗也承认,他们夸大了存在的不足以求引起对此问题的重视,但他们仍坚持现有的研究人员对他们专业以外的学术领域的知识所知不多。

然而,即使此一说是可信的,绝大多数受Science杂志之邀发表看法的科学家都不认为自己是拟议中的新的知识传授方法的反对者。纽约州立大学石溪分校的技术与社会系主任约翰 · 特鲁克萨尔(John Truxal)说:“教授基础课的科学家对学习其他学科的知识不会感到有什么问题。”

对此,特雷弗存有疑义,他说,在你接触某一学科知识以前,你必须得相当熟悉这门学科。他以自己为例说,他花了两年时间才得以得心应手地完成在梅森大学的授课任务,因为他先前对许多学科的知识特别是生物学知识所知甚少。赫曾也补充说,如果他们想学的话,他们完全可以掌握本专业以外的知识,但他们并不准备这么做,因为他们并不认为有此必要。赫、特两人的观点是,大学里的全体教研人员的聘期、经费都是根据他们从事的研究工作而定的、而非视他们的授课情况,因此几乎没有鼓励教研人员通过拓宽本身的学科知识来提高教学质量的动力。通过教授基础科学课,你并不能提高自己在本学科领域的知名度,现在唯一的动力是本人对此有兴趣。

如此的结果,赫、特两人认为,就导致了大学的科学课程通常只能培养出极少数最终能成为科学家和工程师的毕业生 · 届时研究科学家要以能培养出更多的新型科学家为荣,并以培养出科学门外汉为耻。特雷弗认为,现有科学家中的科学盲也是一个问题,“如果你自己说不出所以然,你很难作出判断。”所以科学家们通常对要他们教授本专业以外的学科知识不感兴趣,因此那些想学习科学的非理科专业的学生将面临着两者择一的选择,即要么是冲淡的科学课程,诸如“诗歌中体现的物理学”,要么是科学史或科学与社会课程 · 普林斯顿大学校长哈罗德、夏皮洛(Harold Shapiro)承认这是一个问题,他说:“现在的学生可以选择的(科学课程)范围相当有限,我们需要一系列新的步骤。”

这种所谓的新步骤是何种类型的?在梅森大学,赫曾和特雷弗提出了一份主要面向艺术、音乐类院校学生的“科学上的重要思想”或称“科学评论课程”(参见1990年4月13日Science)。在一学期时间里,学生被授以范围广泛的科学概观介绍,这一概观反映为20个基本问题中(见附表)。这种课程的目的之一,赫曾说,是使学生们能阅读报刊上有关全球变暖、超导超级对撞机、基因治疗之类的文章。

普赖斯在这方面似乎更有雄心,他提议,作为核心课程的一部分,每一个非理工科学生应能有2年的基础科学和技术课程学习。其他人,如特鲁克萨尔则建议,采用令一般同学都有兴趣的课程,如全球变暖或在医学新进展中涉及的伦理问题,作为对学生的科学方法的介绍,“你真正尝试干的事是促进学生的自信心,如此,他们才能捧起(科学)教材,并有兴趣研读。”

然而对这种新课程究竟以何种形式教授为好,尚有不同看法。普赖斯认为,现在很少有这类可作基础科学教育的教材。还有一个问题是,由谁来教授这类基础科学课程?尽管在这方面仍有不少困难,但已经有几个大学在这方面行动了。普赖斯认为,只要有4~5个这样的示范榜样,其他学校会随之响应的。这样将有助于科学家和大众中“科学盲”的扫除。

附表:20个最基本的科学原理

罗伯特 · 赫曾和詹姆斯 · 特雷弗认为,绝大多数科学家都认为有一些能覆盖整个科学领域的最重要和最基本的观点,以下列出的是他俩的看法,这不妨可以和你自己心目中的“20个最基本科学原理”作一比较。

首先列出的是为全世界所有科学家公认并已据此构成有效科学方法的原理:

1.宇宙是有规律的且可预测的;

以下赫曾和特雷弗列出了6个反映其他所有科学领域知识结晶的原理,首先是牛顿的三大运动定律,概括为:

2.一组描述所有运动的定律;

有关热动力学的第一、第二定律支配着热、能行为。

3.能量是守恒的,且

4.能量总是由高效向低效转化;

我们所知的有关电、磁、电磁辐射,包括可见光,红外和紫外辐射、微波、X射线、无线电波的所有事物都是由以下原理引出的:

5.电和磁是同一种力的两个方面;

质、能的基本性质可由以下两个更重要的原理表述:

6.所有的物质均由原子构成,且

7.所有的物质——粒子、能量和电子自旋速率均以独立的单位作用,若不加以变换则不能测量任何东西。

以下,赫曾和特雷弗调查了科学的不同领域以鉴别涉及每一学科领域的基本原理,其中与化学相关的有:

8.原子是由电子粘合而聚合的,且

9.物质的行为状态取决于其原子的排列状态。

在物理学方面,他俩列出了五大原理,涉及基本粒子、天体物理学、宇宙学等:

10.核能来自质量转换;

11.宇宙万物实屑上是由夸克和轻子组成的;

12.星体如同其他一切东西,有生有死;

13.宇宙诞生于过去的某个特定时刻,自那时起,宇宙就开始膨胀;且

14.每个观察者都能看到相同的自然定律,这反映在爱因斯坦的广义、狭义相对论中。

现代地质学、地球物理学、地球科学基于对以下原理的理解上:

15.地球表面是不断变化的,没有一种地形是一成不变的;且

16.地球上的万物均以周期性作用;

欲悉知生物学的真貌,研究地球上的生命现象,则需了解:

17.所有的生物都是由细胞——生命的化学工厂——构成的;

18.所有生物都基于相同的遗传密码;

19.所有的生物种类均由自然选择进化而来,且

20.所有的生命都是相关的,而这正是生态学的基本观点。

[Science,1991年1月18日]