中国物理教育从无到有并达到国际水平的历程——1.鸦片战争与洋务运动
赵凯华，北京大学物理系教授，2016年7月成为亚洲首次获得国际物理教育委员会（C14-ICPE）设立的唯一奖项国际物理教育奖章（ICPE-Medal）的学者。
上篇：
1.鸦片战争与洋务运动
2.甲午战争 戊戌变法 京师大学堂
3.庚子之变与废除科举兴学堂
中篇：
4.明国初年创办大学物理系
5.30年代物理人才辈出
6.科学救国 实业救国
下篇：
7.抗日战争时期教育史上的奇葩
8.四十年代本土科学家的成长
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近代教育体系起源于西方，它是与近代的政治、经济、文化和科学技术发展相适应的。 近代教育体系的兴起与公元14世纪到16世纪欧洲的文艺复兴(Renaissance)而产生的启蒙运动有关。 欧洲曾经历过神权和专制政府统治的黑暗时代(Dark Age), 一些思想先进的人物顺应时代发展的需求，提出从神权和专制政治思想的桎梏下解放“人”，允许每个人独立思考，并意识到自己在历史发展中的地位,充分发挥人的作用.这也就是“解放人性”。当时提出了人道主义(humanism)和人本主义(humanitarism)，追求恢复古希腊时代曾经存在过的思想自由和民主制。
在黑暗时代，一切都要服从“神的思想”(以教士编的“经典”为代表)和专制君主的旨意，不得违反，否则严刑酷罚。而在古希腊时代，允许各种思想自由存在，可以百家争鸣，城邦政治具有民主的色彩.思想家、哲学家、科学家，如苏格拉底(Socrates, 470BC—399BC)、柏拉图(Plato, 427BC—327BC)、亚里士多德(Aristotle, 384BC—322BC)、阿基米德(Archimedas, 287BC—212BC)、欧几里得(Euclid, 300BC左右)等，名人辈出。
经过发轫于意大利的文艺复兴运动，欧洲面貌大为改观.先后出现了哥伦布(Christoforo Colombo,约1451—1506)、达芬奇(da Vinci,约1452—1519)、哥白尼(Nicolaus Copernicus,1473—1543)、马丁·路德(Martin Luther,1483—1546)、伽里略(Galileo Galilei,1564—1642)等文化名人.新思想推动各种社会改革和学术突破性的发展.牛顿(Sir I.Newton,1643—1726)的运动力学奠定了物理学的基础，英国经过修改的《自由大宪章(Magna Charta)》和1689年由英国议会颁布的《权利法案》一起，限制了君权，保证了议会和人民的权利，成为英国君主立宪制的法制性权威文件.资本主义的经济制度和民主的政治制度在欧美各国取得了国富民强的效果，近代教育体系也得到相应的发展，并趋于成熟.反观我华夏上千年来的教育，从塾、庠、序、校、书院的私学，到国子监、太学的官学，基本上以四书五经、儒家经典为内容，以科举考试为目标，与近代社会的发展全然格格不入。
19世纪中叶，西方列强肆行对外扩展，在亚洲先占领印度和南洋诸国，当时清政府采取闭关锁国政策，对此不闻不问。
道光二十年(庚子1840)英国以强迫销售鸦片为导火线，悍然派兵入侵，挑起战火，世称鸦片战争.战后迫使清政府于道光二十二年(壬寅1842)签订《江宁条约》，割香港，赔款2106万两白银，开放5个通商口岸，限我关税权。此后， 英法联军于咸丰六年(丙辰1856)入侵，陷广州；咸丰八年(戊午1858)占大沽口； 咸丰十年(庚申 1860)直抵北京，焚掠圆明园，朝野震惊.战争迫使清政府于咸丰八年和十年签订多项不平等条约，赔款总额达1600万两白银，增设通商口岸多处. 在此期间，俄国以调停有功和利益均沾为名迫使清廷签约，先后夺我黑龙江以北、外兴安岭以南60多万平方公里的领土(咸丰八年)和乌苏里江以东40多万平方公里的领土(咸丰十年)。
这些丧权辱国的惨痛教训，使朝野人士对我国的国力远远落后于世界各国之现状有所觉醒，遂掀起一场“洋务运动”，以求增强国力，救亡图存。
当时日本面临同样的问题. 1853年美国海军在三浦半岛登陆，打开日本门户，被迫通商.这使日本掀起一场维新运动.1868年睦仁天皇废除幕府制度，改元明治，扶植发展资本主义工商业，世称明治维新.嗣后，1889年颁发《帝国宪法》，确立君主立宪的近代天皇制和内阁制，号召“富国强兵，殖产兴业，文明开化”，建立近代教育体系，向西方学习，开启民智.经十余年，国力大增。
在我国，洋务运动中购买机器、轮船、洋枪洋炮和军舰，建立新式陆海军； 建电厂，发展纺织等轻工业、制造业和航运业；开矿山、敷铁路、设邮局和电报局.与此同时，商业也有所发展。
洋务运动中，出使西欧日本者，或出洋游历者，目睹国外政治、经济、科学、文化、技术、教育等方面的情况，大开了眼界，纷纷著文或上书朝廷，介绍自己的见闻，并提出如何办学的建议。
由于洋务运动发展的需要，在教育方面开办了许多异于私塾和旧式书院的“西学堂”.同治元年(1862)以后在京师和上海建立同文馆，专事培养外语人才，兼翻译外国书籍.各省纷纷建立方言学堂、实业学堂、时务学堂、武备学堂、海军学堂等等，新式学堂因此兴起.举其要者，有恭亲王奕訢、李鸿章、曾国藩奏准在北京设立同文馆, 招收八旗子弟入学，实为我国设立新式学堂之始；李鸿章奏准于1863年在上海设同文馆，招收汉人.1866年左宗棠奏设船政学堂于福建，招生分习英法语言文字及制造驾驶轮船之法，派沈葆桢为船政大臣。1869年上海制造局内设翻译馆，译格致(物理学)、化学、制造方面的书籍.光绪年间，1878年张焕纶于上海办正蒙书院，以新法教学.1879年天津设电报学堂.在天津，李鸿章于1882年开办水师学堂，1885年开办武备学堂.1893年张之洞奏设自强学堂于武昌, 分方言、算学、格致、商务四斋，惟商务、格致两门未开办。1895年盛宣怀奏设中西学堂于天津，分设头等学堂、二等学堂各一所；同年，湖南湘乡举人创建东山精舍；同年12月文廷式、康有为组织强学会于北京，附设强学书局，刊发中外记闻报纸，旋被杨崇伊奏准查封，御史胡孚宸奏准将强学会改设官书局。1895年华亭钟天纬还于上海开办三等谢帖学堂，以语体文编教本，为国语教科书之先声.1896年张之洞奏准江西绅商于高安设蚕桑学堂，等等.这些学堂以官办为主，也有少数是民办的.新式教育的开办对当时的科举考试也产生了影响，1887年总理衙门(管外事的)奏准设算学一科(包括格物、机器与各国史事在内)取士。
下面我们以京师同文馆为例，对这类在我国处于萌芽状态的新式学堂作一介绍。
京师同文馆是于同治元年(1862)7月29日开办的，附属于总理衙门.设管理大臣、专管大臣、提调、帮提调及总教习、副教习等职。总税务司英国人赫德任监察官，实际操纵馆务.先后在馆任职的外籍教习有包尔腾、傅兰雅、欧礼斐、马士等。中国教习有李善兰、徐寿等.美国传教士丁韪良(W.A.P.Martin)自1869年起任总教习，历25年之久. 该馆最初只设英文、法文、俄文3个班，后陆续增加德文、日文及天文、算学等班.招生对象开始限于14岁以下八旗子弟，1862年6月入学的仅10人，以后扩大招收年龄较大的八旗子弟和汉族学生，以及30岁以下的秀才、举人、进士和科举正途出身的五品以下满汉京外各官，入学学生逐年增多. 学习期限初定3年毕业，自光绪二年(1876)后改为两种：由外文而及天文、化学、测地诸学者，8年毕业；年岁稍长，仅借译本而求诸学者，5年毕业.除汉文外其他课程多由外国人担任教习.考试严格，有月课、季考、岁考3种.每3年举行大考一次，列入优等者升官阶，次等者记优留馆，劣等者除名.馆内待遇较优，除膳食、书籍、纸笔由官家供给外，每月尚有薪水银10两。同文馆的课程设置基本没有"四书五经"之类的传统科目，学生毕业后大半任政府译员、外交官员、洋务机构官员、学堂教习。该馆附设印书处、翻译处，曾先后编译、出版自然科学及国际法、经济学书籍20余种。此外还设有化学实验室、博物馆、天文台等. 光绪二十七年十二月(1902.1)并入1898年创建的中国第一所具有现代意义的大学——京师大学堂。
可以看到，同文馆是应外事的需要而开办的，但其课程设置兼顾了一些自然科学基础.在我们介绍同文馆的同时，值得介绍一下其中所用的自然科学教材，由此可窥见当时水平之一般.同治七年(1868年)同文馆刻本《格物测算》共8册, 是总教习丁韪良编的.丁韪良认为，中国的国民教育上千年来都被纯文学、伦理和政治的框框所限制，因而在自然科学上远远落后于西方.即使是中国最高级的学者对于石头为什么会落地的问题，也不会比牛顿以前的欧洲人知道得多.因此他不受系统或章节的限制，选择适合于学生或学生感兴趣的知识点来进行编写. 比如该书卷五《气学》就被分为上章“论天气 (空气、大气)”，包含“天气压力”“论天气涨缩”“测气球”“测飞机”等内容；下章“论热气”，包括“论天气随冷热涨缩”“论寒极”“求寒极度”等；最后还附有“测算音学”，包括“计声音之大小”“声音之速”“实质传声”等. 《格物测算》前三卷为《力学》，占了很大比重，后五卷分别是《水学》、《气学》、《火学》、《光学》、《电学》.力学卷一有六章，“论物之动静”“论重质相吸之力”“论物之重心”等；卷二有六章，“论力之分合”“论火器”“论物之摆动”等；卷三有七章，“论杠杆”“论斜面”“论梁木之力”等.丁韪良解释说：“是书自力学始，因所算多在物力，且力学之理通行万物，故不但以力学为先，亦力学较为详备，是以演为三卷；”“是书之力学即重学也，盖重学无非力学之一端，而力学实重学之根源也。”作为物理学的基础，丁韪良这般高度地重视力学是不无道理的，打好基础的重要性不言而喻。《格物测算》 将“格物”和“测算”结合，就是自然科学理论和算术应用题的演练相结合.丁韪良在序言中论述：“盖格物与算学互为表里，独知算学而不及格物，则虚而无凭；习格物而不明算学则狭而不广，二者相辅而行方能钩深致远.……欲阅是书宜通晓算学，因书中皆用算学诸理以推物力，意在用算而不在讲算也.除几何，形学，勾股，代数常用外，其微分、积分亦恒有不得已而借用者。”教材中每一章讲解到公理公式后，都附有演题.演题具有较详细的解答过程。在当时计算和表达，尚不宜用西方惯用的符号和公式，在《格物测算》的讲解中，丁韪良对书中所用的各种中文标志符号作了详尽的规定：如命未为半径，寅为地力，丙为常数，又以无代未知之数，甲、乙或子、丑代已知之数，亦间有用春、秋等字之处，插图中的标记一致都以甲、乙、丙、丁等来表示.书中所涉及的科学定理也被丁韪良用地道的文言文加以表述。例如：问：“奈端(牛顿)力学三纲何也？”答：“物之静，非力不动；物之动，非力不止；一也.物之受力者，每力均有功效，二也.凡用力必有抵力，与之相等，三也.” 这与我们在当代物理教科书上读到的牛顿三定律基本符合.1889年同文馆出版《增订格物入门》时，很多清政府高级官员和士大夫，如李鸿章、徐继畲者，写了序言，推崇备至。
说起办新式学堂，不能不谈教会的功劳。近代科学知识最早是由传教士传入我国的，著名的如明朝时的利玛窦，清初的汤若望和南怀仁。.康熙皇帝本来是很欣赏传教士的，后来因礼仪之争(教会禁止拜孔祭祖)而遭到驱逐。鸦片战争后国门被打开，教会再次进入中国，建教堂、设医院、办学堂，和从事育婴堂、麻疯院等慈善事业，是教会传教的重要方式.天主教于1850年在上海创办徐汇公学.基督教最先在1844年受英国东方女子教育会之命设女校于宁波，同年分设英华男女两校于厦门。此后创办的学校有一大批，列举其中一些如下：真书院(1846李朗)，英华男校和怀仁女校(1850鼓浪屿)，真道学校(1858厦门)，育英学堂(1864北京)，裨治文女学(1865北京后迁上海)，格致书院(福州)，培雅学堂和度恩学堂(1865，1866，上海，圣约翰大学前身)，南伟烈书院(1865九江)，崇实馆(1865北京，崇实中学前身)，育英义塾(1845宁波，1867杭州，之江大学前身)，圣保罗书院(1870香港)，存养书院后改称博习书院，再后并入1881年在上海所设的中西书院，是为东吴大学之前身。此后还有儒励女学(1875登州)，悦来书塾后改华英学校(1878,南翔到吴兴)，汇文女学(1882南京)，等等。当中国尚在用八股试帖开科取士的时候，基督教带来了西洋教育制度，用格致科学来训练人才，对中国人是一件极为陌生的事。因为这种新教育不能应付科举考试，而传统的观念又是读书为了做官，一般人不愿把他们的子弟送进教会学校.只有两种人敢去尝试：一是要读书而没钱的贫寒人家，因那时的教会学校不但不收学费，反而津贴学生的衣食零用；二是想进洋行海关谋生的人，他们鉴于教会学校注重英文课程，利于造就买办阶级.然而，大家都以为进教会学校带点冒险性质，教外学生是很少的，多数是一些基督徒家的子弟.教会办学校的初衷也是为基督徒子弟便于读书。
综观这段时期的新式学堂，官办的多为技工式学校，中专水平， 且绝大多数为工商技术方面的，理科和人文学科方面的几乎没有。教会学校也都是中小学水平，但后来的一些著名的教会大学由此脱胎而出。
洋务运动与教育有关的另一个方面是派遣留学生.1870年容闳上书曾国藩条陈派遣幼童赴美求学，1871年曾国藩、李鸿章奏准《派遣幼童赴美肄业章程》，1872年陈兰彬、容闳为正副委员，带领第一批学生梁敦序、詹天佑等30人赴美，此乃中国派学生赴外留学之始。1873年沈葆桢奏派船政学堂学生30名分赴英、法学制造、驾驶诸科，因台湾事起未能成行；两年后派学生数人随法国人日意格赴法学习船政，这是正式派学生赴欧留学之始.1877年李鸿章奏派船政学堂未行学生赴美习制造、驾驶，1890年总理衙门奏准英、俄、德、法、美5国大臣，每届带学生2名.1896年出使日本大臣嘉佑带学生唐宝锷、胡宗瀛、戢翼翬等13人留日，此乃派人留日之始.这批留学生日后归来，成为我国最早的一批新型知识分子，对我国的近代化建设发挥了开创性的作用。
引文格式: 赵凯华. 中国物理教育从无到有并达到国际水平的历程[J]. 物理与工程，2016，26（6）.
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