從科學教育到教育科學化:近代自然科學對教育的影響

歐洲近代自然科學的興起，對科學教育的傳播和教育科學化進程產生了重要影響。它使人們對自然、人和生活有了更加深入的理解，激發了人們探索科學教育的興趣；它給人們提供了研究事物的新方法和新原則，引導教育走向科學之路；它為教育開闢了更為廣闊的新天地，鼓勵人們探索教育科學規律的勇氣。正如美國學者弗羅斯特指出：「一場影響人類全面生活並使人們開始科學探索的革命已經爆發，這場革命最終將在原子和太空時代得到繁榮。在教育事業中，人們可以清楚地看到這場革命的影響。」

一、歐洲近代自然科學的興起

科學革命始於文藝復興時期，而17世紀是歐洲社會自然科學蓬勃發展的時期，被譽為歐洲歷史上「科學的世紀」。英國哲學家羅素指出：「近代世界與先前各世紀的區別，幾乎每一點都能歸源於科學，科學在17世紀收到了極奇偉壯麗的成功。」

中世紀人們對自然現象普遍缺乏興趣，其根源在於一種超自然的觀點和向往來世的思想佔據支配地位。文藝復興時期人們開始表現出研究自然的興趣，這種狀況主要是自然主義精神促成的。自然主義與超自然主義截然不同，前者關注現實生活，重視經驗和事實；後者則傾向於神秘。「而那時期比較魯莽的人，要揭示外在世界的秘密，卻採取荒誕不經和虛偽欺騙的手法。他們不運用觀察和實驗的方法，卻不耐煩地希望用神秘的手段和高於感官知覺的特殊的內在的啟示，來迫使自然供出自己的秘密。」其他人並不滿足於這種探究自然秘密的方法，而是急於要掌握控制自然的能力，迫使它符合自己的願望。「但是，他們確實認為自然是神秘力量的表現，相信同這些精靈發生神交就可以控制自然現象。他們希望通過秘密的技術和符號以及各種各樣神秘的方式，或者發現畢達哥拉斯學說所指出的寫成自然這部書的隱秘的數字，來達到這種目的。這就是巫術或魔術。……他們還極重視用巫術的方法轉化金屬，這就是製造金子的技術或鍊金術。」總之，人們希望找到探索自然奧秘的試金石，並對自然完全加以控制。隨著時間的推移，荒唐的因素逐漸被剝除，鍊金術演化為化學，佔星術演化為天文學，巫術演化為實驗，而神秘的畢達哥拉斯數論則培育了對數學的興趣。

英國學者沃爾夫指出：「科學的近代是跟著文藝復興接踵而來的，文藝復興復活了一些反對中世紀觀點的古代傾向，而且部分地也是由於這個原因，那些對中世紀的生活和實在觀心懷不滿的人都擁護文藝復興。……中世紀基督教趨向於自我克制和想往來世。恪守宗教生活誓約的理想的基督教徒一心想著天國。他對自然界和自然現象，從根本上說毫無興趣。……重見天日的希臘和羅馬古籍猶如清新的海風吹進這沉悶壓抑的氣氛之中。詩人、畫家和其他人激起了對自然現象的新的興趣；有些勇敢的人充滿了一種渴望自主的理智和情感的衝動。」隨著人文主義者對人性和人的自然本質的揭示，他們開始對自然界及其運動規律進行新的探索，尤其是通往東方新航路的開闢，進一步振奮了人們的探索精神。他們不再把對自然界的理解建立在信仰和啟示上，而是直接訴諸於對自然界的考察和探究。「和中世紀的思想家大多開始於對傳統文本的閱讀不同，近代早期的科學家最為看重的是觀察和假說的建構。」在中世紀的黑暗之後，科學以意想不到的力量蓬勃興起，並且以驚人的速度發展。「世間再度看見往昔於二千年前在希臘化的亞歷山大裡亞所見的景象——為數眾多的研究者與教師、實驗室、資料收藏、交換知識觀念的設施，簡言之，一種適宜於科學進步的社會與知識環境。」這是地球從未經歷過的最偉大的一次革命，也是一場偉大的科學復興。在這場科學革命中，出現了哥白尼、克卜勒、伽利略、牛頓等科學巨匠，他們成功地利用了當時的數學和物理學研究成果，在天文學上突破了佔統治地位的託勒密「地心說」，創立並發展了「日心說」，由此揭開了近代自然科學革命的序幕。

隨著自然科學的空前發展，人們開始重新認識和發現自然界，對周圍事物產生極大的好奇心，這是當時的時代個性。由於印刷術的改進，古典科學著作得到廣泛傳播，有利於人們擺脫希臘和拉丁古典作家的觀念及經院主義哲學的束縛。17世紀是近代科學蓬勃發展的時期，「在大學的外面，到處都充滿了對科學的好奇，這種好奇心在平信徒中比在神職人員中更富於創造力，因為長期以來神職人員幾乎是學術的惟一的監護人。在義大利以及別的地方，科學團體正在興起，講師的職位正在設立，重要的本國語著作也不乏人在撰寫。應用科學包括數學、物理學和化學正在飛速發展；不久，培根將強調自然知識的功用，並把手藝人的經驗提升到幾乎與哲學家的見識相等同的水平」。這場發生在自然科學領域的革命，極大地改變了人們對整個宇宙的認識與理解，並為整個歐洲思想界帶來了翻天覆地的變化。對於這種科學文化界的巨大變化，德國著名教育史家鮑爾生指出：「其主要原因，一方面是超自然主義的舊神學的崩潰，另一方面是自然科學，尤其是作為現世主義的新哲學基礎的數學的迅猛發展。人們對於神學和基督教的興趣，在宗教改革運動和反改革運動的鬥爭中，曾經再度興起，並曾在世界上佔了統治地位，在某時期還幾乎壓倒文藝復興所提倡的世俗教育的勢力；在現在這個歷史時期，宗教興趣卻被現代哲學和科學的學術勢力所排擠，而且在很多領域中確實被消滅了。」正如地理大發現改變了人們的思維習慣一樣，近代自然科學的興起則啟發了人們的思想，培育了人們的理性、自信心、優越感、樂觀主義和科學探索精神。

二、科學教育的探索：倡導科學教育的先驅們

隨著近代自然科學的興起，人們探索科學教育的興趣空前高漲。一批具有遠見卓識的思想家，最早敏銳地洞察到科學的實用價值及其教育意義，並積極倡導科學知識的傳播和推廣。拉伯雷的《巨人傳》、培根的「所羅門宮」、彌爾頓的學園、配第的科學組織、誇美紐斯的泛智論、康帕內拉的《太陽城》、安德裡亞的《基督城》以及洛克的紳士教育，幾乎涉及自然科學的所有領域。

拉伯雷是16世紀法國重要的人文主義作家，他在長篇小說《巨人傳》中通過描述巨人卡岡都亞受教育的過程，將經院主義教育和人文主義教育進行鮮明對比，譏諷經院主義教育的可笑和無用，突出科學教育在人文主義教育中的重要作用。拉伯雷的科學教育思想集中體現在卡岡都亞給兒子龐大固埃的信中。在這封信中，卡岡都亞為兒子擬定了一份新的教育大綱：「……至於七藝中的幾何、算術和音樂，在你年輕的時候（那時候你不過五六歲），我曾經教過你一點兒，你要繼續學習下去，如果可能，把餘下的都學完。至於天文學，要學習所有的規則。……至於自然科學知識，我要你仔細地學習；要做到沒有一處海洋、河流和泉水裡的魚類你不知道；天空中的飛鳥、森林裡或是在果園裡的一切灌木和喬木、生長在地面的各種草和花卉、隱藏在地球內部的各種礦產以及世界東方和南方可以見到的各種各樣的寶石，所有這一切你都應該知道。此外，必須非常仔細地閱讀希臘、阿拉伯和羅馬各地醫學家的著作，也不要輕視猶太法典的學者和讖緯學家的學說；你應該學習解剖學，獲得關於微觀世界即人的充分的知識……」卡岡都亞的要求幾乎囊括了當時自然界的全部內容，是一個培養人全面發展的知識體系，更是一幅現實主義教育的寬廣圖畫。在新教育大綱中，拉伯雷主張通過旅行、參觀、實地考察等教學方法，把科學知識和實際生活聯繫起來。他雖然沒有形成完整的科學教育思想，但已經意識到自然科學知識在整個完美生活中的重要地位。拉伯雷重視自然科學及直觀教學等觀點，為後來科學教育思想的形成奠定了基礎。

培根是17世紀英國唯物主義哲學家、近代科學歸納方法的創始人。他的著作處處洋溢著對新知識、新發明以及科學的熱情嚮往和讚揚，充滿了對僵死、空洞的經院哲學的嘲諷和輕蔑。他在1594年聖誕節演出中借「王子」之口表達了徵服自然的科學教育理想：（1）建立一個最完備、最廣博的圖書館，以便收藏一切對啟發理智有價值的書籍，而不管它們的出版年代、印刷方法、使用的語言和地區等因素；（2）建造一個寬敞奇妙的花園，裡面生長著各種各樣十分茂盛的植物，花園與放養適當種類的淡水湖和鹹水湖相連，在花園四周的房屋飼養一些珍禽異獸；（3）開設一所美麗的陳列室，分類陳列任何人工或機器所製造的東西；（4）開辦一個設有工廠的實驗室，擁有生產工具、熔爐和實驗器具等。培根的科學教育理想後來成為他在《新大西島》中描述的「所羅門宮」的雛形。「所羅門宮」是專門為研究自然和人類而建立的一所規模較大的科學教育機構，它具有從事科學研究所需要的各種設施。例如，用來凝結、冷凍和保存各種物體的大洞穴，用來進行土壤實驗和嫁接、發芽、試驗的各種果園和花園，用來飼養各種鳥獸的動物園，用來配製各種各樣的藥草製劑、藥材和藥品的藥房等。「所羅門宮」還擁有進行各種科學試驗的實驗館，如光學館、音樂館、機器館、數學館、香料室和魔術室等。總之，在科學主宰著一切的「所羅門宮」，科學與學術享有極大的自由，人們熱心從事各種科學研究。可以說，培根在科學上具有遠見卓識，他幾乎預見了現代科學的各種實驗和創造活動。他的構想揭示了科學與人類社會生活之間的密切關係，為科學知識的世俗化繪製了藍圖。培根的後繼者受其鼓舞把「所羅門宮」的夢想變成了現實，各國科學社團正是順應這種新時代的需要而誕生的。

彌爾頓是17世紀英國著名詩人、政論家，也是科學教育的倡導者。他對傳統經院主義教育進行了猛烈抨擊，建議創辦一種重視自然科學知識兼具實科性質的學校，他稱之為「學園」。學園的課程計劃包括人文科學、社會科學、神學和自然科學四部分，其中自然科學佔很大比重。彌爾頓為學園擬定的自然科學和應用科學範圍十分廣泛，包括算術、幾何、天文、自然地理、物理、數學、三角、築城學、建築學、工程、航海、農業、生理學、醫學、解剖學、自然哲學中的氣象史、礦物學史、植物學史、動物學史以及自然哲學方法論。他還主張讓學生閱讀一些醫學家的著作，使他們了解一個人的氣質、脾氣、幽默以及如何應對粗魯；主張把獵人、捕野禽者、漁夫、牧羊人、園丁、藥劑師和其他科學家、建築師、工程師、航海家、解剖師的實踐經驗引入自然科學的教學。「這些知識和經驗給他們染上真實的自然色彩，使他們不會忘掉，並且給他們以與日俱增的快樂。」在彌爾頓生活的時代，近代自然科學正處於起步階段，自然科學的成就還不足以取代古典著作的權威，因而他雖然重視自然科學知識，卻主張學生從古希臘羅馬著作中學習自然科學，這說明他的科學教育觀具有新舊交替時期的兩重性。這種使古典主義課程和實科教育相結合的理想，在17世紀70年代英國率先創辦的學園中變成了現實，而且在洛克的《教育漫話》中得到進一步發揮。

配第是17世紀英國著名經濟學家、皇家學會的創始人之一。針對當時人們從事科學研究各自為政的弊端，他主張建立一個有利於科技傳播與發展的科學組織。這一建議被認為是後來英國皇家學會創辦的先聲。為使教育與生產勞動相結合和普及科學技術教育，配第建議創辦勞動小學和機械中學。勞動小學主要對兒童進行基礎知識及能力和製造業訓練，因而課程分為兩部分：前者包括閱讀、寫作、繪畫、製圖、算術、幾何、外語、音樂等；後者包括車工、製作數學儀器和鐘錶、雕刻、製作樂器、磨製玻璃工藝、植物栽培和園藝、船艦模型、地球儀、解剖學等實用技術。機械中學是一種實科中學，除學習科學知識之外，還要學習旋工、鐘錶、雕刻、造船、地球儀、羅盤針、香料等。機械中學設有科研機構和配有科研設備，如生物示範園、水族館、陳列館、機器模型、圖書館、天文館、地球儀、試驗田等。受培根感覺主義和經驗主義的影響，配第主張採用直觀教學原則，強調學習與勞動相結合，重視兒童在工場中的實際操作。為更好地了解手工藝知識的發展狀況，他建議對所有知識重新審查，並從中篩選一切有關實際或實驗的學問，將它們編成一部大型著作。配第強調教育與科技及手工業生產相結合，設計新的學校模式，反映了17世紀資本主義發展的需要以及人們強烈要求改革傳統教育的願望。他的關於收集各種科學知識彙編成書的建議是誇美紐斯泛智論及百科全書的先導，他所描述的機械中學與培根《新大西島》中的「所羅門宮」交相輝映。配第在教育史上首次使用了「實科」這個詞，後來德國教育學家席姆勒將在哈勒創辦的新學校稱為「實科中學」。

誇美紐斯是17世紀捷克著名教育家，他從1634年起開始致力於探討「泛智」問題，所謂「泛智」是指廣泛全面的科學或智慧。1650年他應邀擔任匈牙利政府的教育顧問，期間創辦了一所「泛智學校」，並為該校擬定了一份教學計劃，名曰《泛智學校藍圖》。這份計劃內容豐富，自然科學佔有較大比重，如五年級邏輯班教師門口上方寫著「不懂自然哲學的人不準入內」，牆上貼滿了邏輯法則，學習內容有數學、地理學、天文學、光學、機械發明史、文體、希臘語、戲劇表演等。誇美紐斯的泛智思想和重視科學教育的主張體現在其一系列著作之中。例如在《母育學校》中，誇美紐斯為6歲以下兒童提出了一個廣泛詳細的教學計劃，內容包括自然、光學、天文學、地理學、年代學、歷史學、家政、政治學、辨證法、算術、幾何學、音樂、語言等學科，他認為通過這種啟蒙性質的教育可以為兒童奠定各門科學知識的基礎。在《大教學論》中，誇美紐斯擬定的國語學校課程除當時流行的讀、寫、算、宗教和唱歌外，還增加了經濟學、政治學、天文學、地理、自然、世界歷史等常識；拉丁語學校除了開設文法、辯證法、修辭學、算術、幾何、音樂和天文學外，還增設物理學、地理、年代學、歷史等學科。總之，他主張加強新興自然科學知識教學，對學生進行一種「百科全書」式的教育。誇美紐斯對科學教學法也提出了卓越的見解，他把教學中的直觀性奉為「金科玉律」，認為「科學的真實性和確定性有賴於感覺的證明者勝於任何其他證明」。作為一種知識結構，泛智論貫穿於誇美紐斯為各級學校所設計的教學內容之中，這一理論適應了張揚理性、尊重科學知識的時代潮流，表達了重視普及教育和科學教育的美好願望。

康帕內拉是17世紀義大利著名思想家和早期空想社會主義者。他設計的太陽城十分重視自然科學的學習和研究，古典主義和神學幾乎銷聲匿跡。按照他的設想，從2、3歲起兒童就應在有學問的老人帶領下，一邊在城市中散步和遊戲，一邊觀看和學習四周城牆上的圖畫，從而獲得最簡單的科學知識；從7、8歲起兒童一邊學習初等數學和其他自然科學，一邊從事自己所喜愛的生產勞動，如各種手工業、農業、畜牧業等；接著開始研究比較抽象的科學，如數學、醫學等，並經常舉行討論和辯論；最後大家在各種科學和手工業部門獲得與其能力相符的職務。在太陽城各城區的內外城牆上都懸掛著華麗的圖表，這些圖表幾乎包括了所有的自然科學和社會科學，如天文、佔星學、幾何、歷史、邏輯、修辭、文法、醫學、物理、農學、地理、動物學、地質學、政治學等。太陽城有許多教師負責講授這些圖表和繪畫的意義，因此兒童在10歲以前就能毫不費力地通過直觀教學掌握各種科學的基本知識。康帕內拉認為，僅從書本研究某種科學的人只是一些外行和學究，只有聯繫實際的教學才能培養出隨機應變的有才智的人。康帕內拉在《太陽城》中創立了一種社會主義國家學說，太陽城裡知識統帥權力，除了按知識劃分外，人人平等，沒有階級差別。教育是普及和強迫的，它以數學和自然科學為基礎，訓練學生適應各種職業。《太陽城》是繼莫爾的《烏託邦》之後又一部重要的空想社會主義著作，其中的科學教育主張對後世產生了深遠影響。

安德裡亞是17世紀德國思想家，他在《太陽城》和《烏託邦》的影響下，於1618年寫成《基督城》。基督城十分重視科學研究，建立了許多科研機構。例如，在解剖室，研究者從事動物和人體解剖實驗，以幫助人們弄清人體各器官的位置，認識生命和各器官的運轉；在物理大樓，展示著自然發展史的各種圖像，包括氣象萬千的天空、各個地區迷人的景色、不同種族的人們、動物的畫像、萬物的形態以及各種石頭和寶石，這些都是用於科學研究的自然界樣品；在數學大樓，有供研究用的天體圖和地圖，有星羅棋布的天空圖和日月星辰的仿製品等。基督城注重科研成果的轉化，建立了有利於科學技術應用的各種工場，這些工場從事金屬加熱、冶煉、溶化和鑄造、製鹽、制磚、製造玻璃和陶器。基督城強調培養公民的科技興趣，要求人人接受科學教育，因而在自然科學研究和科技應用中公民對於科學都有一種特殊的感情。「他們在很久以前就受過訓練，深諳科學工作的箇中三味，並且對於自然界的內部奧秘感到由衷的興趣。」基督城對科學教育的重視也體現在學校教育中，在基督城中心有一所寬敞美麗的學校，學校設有8個講堂，分別是文法、算術、邏輯、天文學、自然科學、音樂、倫理學和神學，青少年可以自由地在8個講堂接受科學教育和訓練。安德裡亞重視通過直觀教學進行科學教育，基督城與科學教育相關的設施有實驗室、解剖室、藥品供應室、機械器具陳列室、繪畫和圖片工作室、數學實驗室等，學生在這些實驗室接觸實物，能更形象地認識事物。安德裡亞在《基督城》中重視科學實驗和科學教育等思想，對後世具有深遠的影響。

洛克是17世紀英國著名哲學家、教育家，他在《教育漫話》中明確提出教育的目的在於培養紳士。紳士既不是教士或學究，也不是朝臣，而是事業家。為使紳士掌握各種有用的知識和技藝，洛克提出了一份內容廣泛的教學計劃。在這份教學計劃中，他依據「功用」原則選擇學習科目，主張課程設置應把現代實用科目與古典科目結合起來，兼顧實用與裝飾。洛克要求紳士學習的科目包括書寫、閱讀、圖畫、速記、法文、拉丁文、希臘文、地理、寫作、算術、商業、數學、天文、幾何、歷史、年代學、倫理學、民法、法律、邏輯學、修辭學、自然哲學、跳舞、音樂、擊劍、遊泳、騎馬、園藝、細木工等。他以功利主義思想為指導，論述了紳士學習各種科目的意義。「自然界中的許多事物是一個紳士所容易知道及必需知道的，此外，還有許多事物乃是以愉悅與利益，作為對尋幽探奇者的艱辛勞動的豐厚回報。不過我認為，上述種種事物寧可從諸如那些親身進行過合理實驗與觀察的作者去獲得，而不是來自於純思辨方式的構想。」他認為一個人如果能夠在許多領域進行探索，廣泛地閱讀，大量地研究人類及其思想和生活方式，就會具有精神上的自由；而一個雖然深入徹底但只研究了少數幾門學科的人絕不可能達到這一目的。洛克倡導實物教學，主張讓兒童親自觀察各種事物，使他們獲得有關事物鮮明的印象，從而牢固地記住它們。洛克為年輕紳士所擬定的教學計劃反映了當時新興資產階級對教育的實際需要，是彌爾頓科學教育觀的新發展。《教育漫話》成了17世紀70年代在英國興起的學園的理論支柱，直到18世紀末以前這種新型學校還在英國久盛不衰。

在近代自然科學的影響下，上述思想家從不同的立場和視角探索科學教育理論，大力倡導科學教學，這種科學思潮是教育理論中對經院主義教學內容進行改造的催化劑，有力地衝擊了當時學校盛行宗教神學、古典主義和脫離實際的傾向，推動學校教育進一步貼近生活和社會實際。

三、科學教育的實施：新型學校與科學教育的傳播

伴隨著近代自然科學的興起、資本主義經濟的發展以及思想家們對科學教育的探索和大力倡導，在歐洲主要國家誕生了一批新型中等學校。這些學校除開設原有的古典主義學科外，科學技術知識開始普遍受到重視，一些新的教學方法（如實物教學、直觀教學、觀察、實驗、實習等）也得到廣泛運用，從而極大地推動了近代科學教育的傳播。

16世紀德國教育家梅蘭希頓按照新教思想與人文主義相結合的原則建立了新型中等學校，其主要課程除人文學科、古典語言和宗教教育外，在規模較大的學校高年級還講授科學基礎知識，如數學、幾何學、物理學和天文學等。在17世紀後半期就開始醞釀的哈勒學園堪稱當時教育革新的典範。這是一所以貴族學校為基礎招收高年級學牛的寄宿學校，它試圖把傳統的古典學科與現代語言、現代科學結合起來。在現代科學方而．學園設有幾何、數學、生物學、解剖學、歷史、地理等學科，而且把重點放在實物教學和實際應用上。例如，幾何課儘可能增加野外實習，數學中的分數要以實物講解，夏季應到鄉村或田野講授生物學，冬季要利用雕刻或動物屍體講授解剖學。在哈勒學園的影響下，大多數地位較高的學校都在課程中增加了現代語言和自然科學。1708年席姆勒在哈勒創辦了一所「數學、力學、經濟學實科學校」。這所學校以數學、自然科學和經濟學研究為中心，講授數學、物理、機械學、自然、天文學、地理、法律、繪畫和製圖等實用科目，在教學法上廣泛應用了繪畫、圖表、標本、模型等直觀教具，帶有明顯的功利主義和現實主義色彩。1747年赫克爾在柏林創辦了經濟一數學實科學校，設有算術、幾何、力學、建築學、製圖、貿易、商品製造、自然知識、人體知識、動物學、植物學、桑樹栽培和養蠶等課程，學生按製造業、建築業、農業、簿記、礦業、商業等分為不同的班級，先接受數理基礎訓練，然後按志願進行專門的職業訓練。這在科學技術教育上邁出了一大步，隨後在德國許多城市相繼出現了一批類似的實科中學，成為德國教育制度的重要組成部分。

17世紀法國幾乎所有的學校都掌握在教會團體手中，學生均需服務教會並恪守共同的教規。1637年曾在耶穌會學院受過教育的笛卡兒發表了《論正確指導理性和在科學中尋求真理的方法》一文，認為耶穌會教育並未給他留下任何確定的信念，於是轉而依靠理性方法研究哲學和科學，他認為按照這種方法進行研究，其結果是確定無疑的。受笛卡兒的影響，基督教聖樂會首先對耶穌會教育權威提出了挑戰。聖樂會崇尚笛卡兒的理性主義哲學，致力於改革中等學校。聖樂會中學的課程和教學方法體現了教育新觀念特別是現實主義：古典文學在課程中佔顯著地位，但也包括法語、現代外語、法國史以及數學、地理、物理、化學、解剖學等自然科學；大多數課程用法語教學，強調歷史、代數學和算術，運用地圖和其他直觀教具講授地理，在實驗室從事物理、化學和解剖學研究。聖樂會雖然在名望和勢力方面不能與耶穌會相匹敵，但其教育活動一直延續到法國大革命。該時期法國貴族教育在課程設置上也發生了根本變化，除學習貴族的必修科目拉丁語外，更注重學習法語、西班牙語和英語等現代語言；經院哲學被笛卡兒哲學所取代，數學和新興科學代替了傳統的「四藝」，並採用理論聯繫實際的方法進行講授；為了提高貴族子弟未來的行政管理能力，歷史、地理、法律和政治備受重視。該時期國家對工商業的幹預也刺激了法國科學教育的傳播。例如，17世紀中期在朗格勒為戰爭孤兒創辦了一所貿易學校，開設數學、建築學理論課程以及織布、製鞋等實踐課程。法國政府也成立了一些專門學校教授藝術、設計和建築等科學知識，如1648年的皇家繪畫學園、1671年的皇家建築學園、1682年的國立航海學校、1688年的藝術學校等。18世紀法國高級技術學校得到進一步發展，為了給海陸軍部隊和建築業輸送工程師，1716年奧爾良公爵創建了「路橋人才集團」，專門提供建築、數學、物理和化學教育的路橋學校由此誕生，該校是歐洲最好的土木工程學校。與此同時，採礦學校、繪圖學校、商業學校、軍事學校、航海學校也紛紛建立。科學教育的發展使得這一時期法國在技術教育方面遙遙領先於歐洲其他國家。

英國實行科學教育的先驅機構當推「學園」。由於文法學校和大學都掌握在國教徒手中，許多非國教派教士創立了一種規模小而且收費廉的新型中等學校，他們吸收了彌爾頓和洛克的思想，重視自然科學和現代外語，運用英語教學。例如，1715年瓦特在倫敦創辦了一所實科性中學，學校擁有各種各樣的實驗儀器，建立了科學實驗室，採用演示和實證等教學方法，傳授數學、天文學、地理學、航海學、軍事學、簿記和自然科學等。1740年由約瑟夫·蘭德爾建立的希思豪學園，專門為中上層階級提供所需要的課程，8歲至18歲的學生達170人，圖書館擁有藏書1400冊，科學儀器包括太陽系儀等。後來蘭德爾在約克開辦了另一所學園，宣稱不採用文法學校僵化、專制、以書本為中心的教學方法，而採用更靈活和實用的方法。隨後，化學家普裡斯特利創建的瓦林頓學園在課程現代化上更進了一步，課程包括英國文學和文法、歷史、化學、地理、解剖學和自然科學等。18世紀末弗羅蘭在巴斯創辦了一所學園，課程分為三類：第一類闡述人與自然的關係，包括數學、物理學、化學、天文學、博物學和應用科學；第二類闡述人與人類自身的關係，包括拉丁文、法文、義大利文、文法、邏輯、修辭學、詩、繪畫、音樂和體育；第三類闡述人與人之間的關係，包括古代和近代史、政治學、經濟學和名人傳。與此同時，弗羅蘭的妻子也為女子建立了一所實科中學，其辦學精神與男校基本一致。以上這些學校注重科學知識教學，適應了當時資本主義發展的潮流，同時有助於訓練一批作為工業革命先驅的職員、機械師、技術革新者和企業家，因而深受社會特別是中產階級歡迎。該時期傳統的公學和文法學校也開始增加一些現代學科，如1770年伍得徹爾文法學校在招生廣告上聲明，除希臘語和拉丁語外，還講授算術、簿記、對數、幾何學、測定法、三角學、力學、測量術、水準測量、航海學、地理學、自然哲學、天文學以及地球儀的使用等。

17世紀俄國仍是一個落後的封建農業國家，文化教育發展緩慢。在17世紀80年代的莫斯科，只有24％的城市居民（成年男性）識字。17世紀末沙皇彼得一世考察歐洲各國後，為增強國力，在軍事、財政、工商業、農業、文化教育和科學方面進行了全方位改革，其中創建實科學校進行科學教育是彼得一世改革的重要措施。為培養軍事和工業部門的各種專門人才，1701年在莫斯科建立了炮兵學校，要求教給炮兵及官員子弟以讀、寫、算及其他技術的科學知識。學校分為初級班和高級班，前者學習讀、寫、算，後者學習幾何、三角、製圖及炮兵技術等，學制四年，合格者送往部隊或參加其他工作，不合格者送到炮兵廠當工人。隨後，彼得一世頒布法令創辦數學與航海學校，要求教授數學、航海學以及與航海有關的各種科學。學校分為數學班和航海學班，學制四年，所設課程有數學、天文學、地理學、測量學、航海學等。學生畢業後大多送往荷蘭、英國等地深造，回國後擔任艦隊軍官。從1701年至1716年，數學與航海學校為俄國海軍培養了1200名骨幹，還培養了不少造船業的專家和教師。18世紀初彼得一世還允許設立了外醫科學校、工程學校、外國語學校、計算學校、礦業學校等，這些學校在科學教育的傳播中發揮了重要作用。「在這些學校中，知識的世俗傾向、新的教育形式、與實踐的聯繫擴大了人的視野，增強了人認識周圍世界的可能性。所有這些都極大地拓展了世俗文化的活動範圍。」

可見，在近代自然科學蓬勃發展的背景下，歐洲主要國家的學校教育也發生了根本變化，主要表現為一批新型學校的建立、課程內容的世俗化、科學知識的廣泛傳播及新式教學方法的運用等。在這場科學革命中形成的新知識、新理念與新方法，不僅給歐洲教育發展提出了新的要求，而且也提供了新的機遇。從此以後，歐洲教育逐漸朝著科學與理性所指引的方向邁進。

四、近代自然科學對教育科學化的貢獻

自然科學的成就對教育理論和實踐都產生了巨大的衝擊力。在歐洲近代自然科學的影響下，自然科學知識獲得空前增長，科學研究方法取得突破性進展，科學理性精神得以確立。這些變化對西方教育理論及學校教育制度產生了重要影響，極大地促進了教育內容、教學方法和教育理論的科學化，是推動西方近代教育發展的強大動力。

首先，自然科學的發展促進了學科分化，出現了許多新興的獨立學科，如天文學、物理學、化學、力學、光學、熱學、電學、氣象學、地質學、地理學、解剖學、醫學、生理學、藥學、植物學、動物學、建築學等，都在16—17世紀得到長足發展，推動了教學內容的科學化。隨著近代科學教育的興起，具有實用價值的自然科學和社會科學逐漸擴大了在課程中的影響，並日益取得主導地位，而不切實際的宗教神學和古典主義受到排斥。經驗主義認識論的代表人物如培根、洛克等，明確闡述了與形上學和神學知識觀不同的新知識觀——科學知識觀。「因此，如果說，在知識觀念問題上，16世紀還只是一個對形上學和神學知識觀進行懷疑的世紀的話，那麼17世紀則是一個真正解構和建構的世紀。」美國學者布魯巴克指出：「一些人對通過感覺經驗的新方法探究自然表現出極大的熱情，例如，英國的哲學家培根和捷克教育家誇美紐斯，他們已經看到一個新的課程輪廓，即依據科學而構建的百科全書式課程。」自然科學對教學內容的衝擊打破了傳統的學制框架，導致了新型學校的產生，如彌爾頓的學園、誇美紐斯的泛智學校、配第的機械中學、各種實科學校等，對後來西方學校教育制度產生了深遠影響。新型學校的出現，一方面擴大了教育對象，使中產階級和平民子弟也有機會接受中等教育；另一方面削弱了宗教教育的統治地位，促進了教育的世俗化，並對長期以來盛行的古典主義提出了挑戰。

其次，自然科學注重觀察、實驗、經驗、獨立思考，否定傳統與權威，推動了教學方法的科學化。隨著自然科學的發展，自然科學理論中的某些新方法、新工具被引入學校教學活動，以取代往日機械背誦、強迫記憶、盲目服從權威的教育方法，在教學方法上打破了口耳相傳的舊傳統。「自然科學理論是建立在大量經驗和實驗觀察事實基礎上的，它通過對經驗和實驗結果的歸納和分析，提出一種邏輯構造型的理論體系作為理論框架。」實物教學、直觀教學、模型、標本、圖表、參觀、實驗、實習、製作等新的教學方法，使教學活動更加生動活潑和豐富多彩，有助於提高學習興趣和教學效果，培養學生的創造能力。培根是近代科學教育的先驅。他在大力提倡科學知識的同時，對於如何獲得科學知識的新方法進行了探討。他指出：「科學當中迄今所做到的一些發現是鄰於流俗概念，很少鑽過表面。為要鑽入自然的內部和深處，必須使概念和原理都是通過一條更為確實和更有保障的道路從事物引申而得；必須替智力的動作引進一個更好和更準確的方法。」他認為過去科學和哲學之所以毫無結果，是由於缺乏正確的方法，因此我們必須找到求知的一種新途徑，那就是新邏輯、新工具。培根提出了科學歸納法，主張通過觀察和實驗從許多具體事物中尋找共同規律，認為一切知識都是由歸納而來，可靠的知識必定來源於正確的歸納法。同樣，誇美紐斯深信以感覺經驗為基礎的教學方法最可靠，洛克認為感覺是心靈「白板」獲取知識的唯一途徑，這些思想都深刻地影響了教學方法的革新。

再次，自然科學發現了宇宙內部存在的客觀規律和秩序，在其啟示下一些教育家努力探索存在於教育工作中的客觀規律，使教育教學研究由單純的經驗總結上升為教育理論，使感性認識上升為理性認識，從而促進了教育理論的科學化。順應自然既是人文主義學者在教育活動中遵循的原則，也是一種工作方法，同時還是他們進行理論探索的依據。如誇美紐斯提出教育應當摹仿自然，「教導的確切的規則只能從自然借取」。根據這一原則，他論證了學校工作制度、教學組織形式、教學原則、教學方法、學校紀律等。過去人們往往引用聖經或宗教教條論證教育規則，誇美紐斯雖然沒有完全擺脫舊傳統的窠臼，但他在引用聖經之餘力圖尋找一個新的理論依據和論證方式。誇美紐斯引證自然的做法表明他探索教育教學規律的可貴嘗試，突破了教會宣傳「聖經包含一切真理」的禁區，使人們的注意力從天國轉向現實生活，有利於教育工作擺脫宗教神學的桎梏。有學者指出：「在教育學史上，是誇美紐斯首次從科學認識的角度強調並試圖探討教育規律。……在教育學史整個發展譜繫上，誇美紐斯開創了近代的『自然主義教育學』理論流派之先河。」可見在教育理論中自然適應性、向自然學習、模仿自然，反映了人們探索教育及教學客觀規律的願望。

最後，自然科學使人們重新認識了自己，拋棄了以往有關人性問題的原罪論、宿命論和悲觀論。正如羅素指出：「科學引起的另一件事就是關於人類在宇宙間的地位的想法發生了深刻的變化。……哥白尼學說本來應當有傷人類自尊心，但是實際上卻產生相反效果，因為科學的輝煌勝利使人的自尊復活了。」一些人文主義學者和思想家熱情歌頌人性，崇尚人性的美好，以全新的觀點重新討論人性問題，改變了對教育目的觀的看法，主張教育為現實生活服務、培養適應社會發展需要的實用性人才。「新的教育目的觀將在科學精神和人文主義精神的結合中得以建構。甚至由於自然科學的發展，人文主義的傳統從此慢慢讓位於科學知識對社會生活一切方面的影響，包括對教育目的觀的影響。」另外，隨著自然科學的興起，以巴黎科學院、英國皇家學會和柏林學院為代表的科學社團也應運而生，既開創了科學專業化和社會組織化發展的先河，也從思想觀念和教育實踐方面極大地擴展了高等教育的範疇及內涵。[25]同時這些專門的科學社團也是推動科學知識傳播的主要機構。