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时务学堂理科教材的幕后故事:传教士、科学家与洋务运动

时务学堂的课程,设有格算门,让学生学习格算之学,其中包含了算、理、格物诸学,这些也就是今天所说的数学、物理、化学、地理乃至天文诸学科。而涉及众多学科,自然要有相应的质量优秀的教科书以供学习,但当时中国并没有由中央统一编著的自然科学教科书。这些教材各有来历,从中可以窥见晚晴在向西方学习的洋务大潮中的一个侧面。

现从《第一年读书分月课程表》中摘录格算之书,并按学科分类如下。

数学:《学算笔谈》、《笔算数学》。以为学算显浅易入之书。

《几何原本》、《形学备旨》。二书宜参互读。《代数术》、《代数备言》。二书宜参互读。

《代数备旨》、《代数难题》、《代微积拾级》、《微积溯原》。

天文学:《谈天》与天文图说、天文揭要参看。

地理学:《地学浅识》与《地学指略》、《地学稽古论》并读。

化学:《化学鉴原》、《化学鉴原》续编、《化学分原》。

自然科学常识教科书:《格物质学》。此为言格致总学,最新而最明白之书。

这些教材中,有中国人自己的著作,譬如《学算笔谈》是晚清数学家华衡芳对数学的一部评论性著作,也是一部通俗浅近的教科书;也有很多是很多教材是来华传教士和中国助手所所编著,如狄考文编译了大量数学和科学教材。而中国科学家也会与传教士合作进行西方教材的翻译。他们为中国教育的近代化做出了巨大的贡献。

首先要提的是狄考文(Calvin Wilson Mateer ,1836—1908),他是美国基督教北长老会来华传教士、教育家、翻译家和慈善家、中国近代科学教育的先驱。在山东从事宣教、教育长达45年之久,创办了中国第一所现代高等教育机构文会馆、广文大学(齐鲁大学之前身);开设博物馆,传播西方的科学与文化,被誉为“十九世纪后期最有影响的传教士教育家”。在其人生最后十八年,担任圣经翻译委员会主席,主持翻译了流传至今的圣经中文译本“和合本”。狄氏精数学,时务学堂学生所读的《笔算数学》、《形学备旨》、《代数备旨》,均由狄考文编译而成。

《笔算数学》—— 我国教育史上最早的笔算课本

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《笔算数学》,是清末美国传教士狄考文与他的学生邹立文(文会馆第一届毕业生。后留校任数,是狄考文编写教科书的重要助手)编译的,初版于光绪元年(1875年)。 这本书是我国教育史上最早的笔算课本 , 也是初次把阿拉伯数字引入中国的“功臣”。

1864年,狄考文夫妇在山东登州(现蓬莱)创办了一所学校,1876年,学堂改名为“文会馆”, “取以文会友之意”。1884年发展成中国第一所现代大学。狄考文将西方先进的教育体制和现代科学知识介绍过来,最早引入了数学笔算。它开设的数学课程门类最多,细分多达10门。但狄考文在引进西方现代数学时,遇到了许多障碍。

首先是教材的版式问题。当时中国人看的都是传统的竖写形式,无法阅读西方书籍。狄考文在编写《笔算数学》一书时,便兼顾中西传统习惯,将加减乘除四则运算的算术例题,设计成横式和竖式两种。这样一来,学生既能理解题意,又可以很快适应西式教育。同时,此书还完成了近代中国传统算学由竖排向横排的过渡,并为中国现代数学教材的编写提供了模板和范本。其次是文体的问题。当时文言八股风行,艰涩难懂,普通家庭的孩子无法读懂,所以狄考文在编写数学教材时采用了“白话”和“文理(文言文)”两种版本,开创了用白话编写教科书的先河。

当时,阿拉伯数字被认为是“洋文”,在官方看来,使用洋文是大逆不道的,曾经在科举考试中,一位考生因为使用阿拉伯数字而被判了零分并赶出考场。直至1906年,在官方学堂的教材中,仍然见不到阿拉伯数字。

狄考文在1877年上海传教士大会上积极倡导使用阿拉伯数字,并首先在文会馆的数学教材编写中,将中国大写数字改换成阿拉伯数字,加减乘除符号采用 “+ 、-、× 、÷”,分数记法也采用分子在上、分母在下,这种形式一直沿用到今天。《笔算数学》一书出版后,再版30余次,流行近半个世纪,成为清末民初全国新式学堂首选和通用的数学教材。

狄考文还编译了《形学备旨》,该书由美华书馆于1885年出版,是一部初等几何教科书.与同时期中文数学译著相比,该书在书名选取、内容编排、数学符号使用、白话文体选择及教学理念上都有其独到之处,是近代编写水平较高的初等几何教科书。出版后广受欢迎,在 26年间印刷 24 次,且有多个版本 ,说明社会需要之多,影响之大。该书对几何学在中国的普及起到了重要作用。

《代微积拾级》——西方微积分著作的第一部中文译本

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咸丰年间墨海书局刻本《代微积拾级》

《代微积拾级》内容包括代数几何(即解析几何)、微分学和积分学三大部分。这部书由清代著名数学家李善兰与英国汉学家、伦敦传道会传教士伟烈亚力(Wylie Alexander, 1815~1887)合作翻译。

墨海书馆是1843年英国伦敦会传教士麦都思、美魏茶、慕维廉、艾约瑟等在上海创建的书馆,是上海最早的一个现代出版社,撰写、翻译了许多介绍西方政治、科学、宗教的书籍。1852年夏,自幼喜爱并精于数学的李善兰到上海墨海书馆,将自己的数学著作给来华的外国传教士展阅、受到伟烈亚力等人的赞赏,从此开始了他与外国人合作翻译西方科学著作的生涯。李善兰与伟烈亚力翻译的第一部书,是欧几里得《几何原本》后九卷(前六卷由徐光启与利玛窦合作翻译,他们于1606年完成前6卷的翻译,1607年在北京印刷发行。),并在1857年完成翻译。

接着,《代微积拾级》于1859年在上海墨海书馆出版,底本为美国数学家罗密士在1851年所著的《解析几何与微积分》。李善兰创造的微分、积分二词,及其精确地刻画了数学分析学的特征,在中国沿用至今。今日,东方各国使用汉字的地方,都采用这两个名词。因而这是一份具有国际性的贡献。

《代微积拾级》的影响不仅限于中国。它东渡日本,形成了中日数学交流历史上的重要事件。在日本明治维新之前,日本数学家多受中国古代数学的影响,熟悉汉文表达的数学含义。他们对于西方“相对艰深”的微积分学,直接阅读原作尚有困难。于是《代微积拾级》成为了一块可以利用的跳板。1872年(明治五年),日本出版了《代微积拾级译解》。日本著名数学史家三上义夫说:“第一次将欧洲数学引入日本的,肯定是李善兰和伟列亚力翻译的罗密士的微积分。该书出版不久就传到了日本”。

中日两国的数学名词中,使用汉字的部分,大多相同。初等数学部分大多源自徐光启和利玛窦翻译的《几何原本》,高等数学部分则始源于这本《代微积拾级》。类似微分、积分的新名词,还有代数、常数、变数、已知数、函数、系数、指数、级数、单项式、多项式、微分、横轴、纵轴、切线、法线、曲线、渐近线、相似等,都出自伟列亚力和李善兰之手。

李善兰并不乏杰出的继承者。华蘅芳就是一位。华蘅芳(1833—1902),字若汀,中国清末数学家﹑科学家、翻译家和教育家。江苏无锡县人。出生于世宦门第,青年时(1853年)与同乡好友徐寿游学上海,在上海墨海书馆拜访翻译西方近代科技书籍的李善兰,并结识了传教士伟烈亚力和傅兰雅、以及容闳等人,开阔了眼界。华蘅芳与李善兰交往,李氏向他推荐西方的代数学和微积分。1861年为曾国藩擢用,和徐寿一同到安庆的军械所,绘制机械图并造出中国最早的轮船“黄鹄”号。他曾三次被奏保举,受到洋务派器重,一生与洋务运动关系密切,成为这个时期有代表性的科学家之一。

华蘅芳同傅兰雅共译出《代数术》25卷(1872年),《微积溯源》8卷(1874年)等一大批著作。这两套书籍是继李善兰同伟烈亚力合译《代数学》与《代微积拾级》(1859年)之后的两部重要着作。华衡芳译作文字明白晓畅,内容丰富多彩,使高等数学的基础知识和基本方法得以进一步传播。他还介绍了西方数学家和数学史。他是李善兰之后引进西算影响最大的人。

《化学鉴原》——中国第一本近代化学理论教科书,《无机化学》的老祖宗

同华蘅芳同游上海的无锡老乡徐寿(1818—1884)也是一位杰出的人才,他被许多科学史专家都公推为我国近代化学的启蒙者。《化学鉴原》就是徐寿参考英国一本教科书《Well’s Principles of Chemistry》一书的无机化学部分所翻译的。该书是“韦而司科学丛书(Well's Scientific Series)”系列之中的一种,由英国人傅兰雅口译、徐寿笔录而成。书中以当时已知的各种元素分章,简要的介绍了各种元素及其化合物的性质、制取方法、用途等。反映了当时的化学成就,难度相当于今高中一年级教科书水平。

徐寿青少年时学过经史,研究过诸子百家,常常表达出自己的一些独到见解,因而受到许多人的称赞。然而他参加取得秀才资格的童生考试时,却没有成功。经过反思,他感到学习八股文实在没有什么用处,毅然放弃了通过科举做官的打算,转向了经世致用之学。

1856年,徐寿再次到上海,读到了墨海书馆刚出版的《博物新编》中译本,这本书的第一集介绍了诸如氧气、氮气和其他一些化学物质的近代化学知识,还介绍了一些化学实验。这些知识和实验引起了他的极大兴趣,他购买了一些实验器具和药品、根据书中记载,边实验边读书,加深了对化学知识的理解,同时还提高了化学实验的技巧。徐寿甚至独自设计了一些实验。

随着洋务运动的兴起,博学多才的徐寿引起了洋务派的重视,曾国藩、左宗棠、张之洞都很赏识他。1861年,曾国藩开设了安庆军械所,他以研精器数、博学多通的荐语征聘了徐寿和他的儿子徐建寅,以及包括华蘅芳在内的其他一些学者。1863年,徐寿、华蘅芳以及17岁的徐建寅,一起在安庆内军械所开始了试制蒸汽动力舰船的工作。1866年4月,在徐寿、华蘅芳主持下,南京金陵机器制造局制造出中国海军的第一艘蒸汽动力船一一"黄鹄"号。

为了组织好译书工作, 1868年,徐寿在江南机器制造总局内专门设立了翻译馆,除了招聘包括傅兰雅、伟烈亚力等几个西方学者外,还召集了华蘅芳、季凤苍、王德钧、赵元益及徐建寅等略懂西学的人才。

1868年起,徐寿在江南制造总局"翻译馆"从事翻译工作17年,专门翻译西方化学、蒸汽机方面的书籍。系统地介绍了19世纪七、八十年代化学知识的主要内容。《化学鉴原》就是这时与傅兰雅合作翻译的。在翻译中,他凭借过人的智慧,巧妙地发明了音译的命名方法,首创了一套化学元素的中文名称。即把化学元素的英文读音中的第一音节译成汉字,作为这个元素的汉字名称。例如,对固体金属元素的命名,一律用"金"字旁,再配一个与该元素第一音节近似的汉字,创造了 “锌”、"锰"、"镁"等元素的中文名称,被我国化学界接受,沿用至今。日本得知后,立即派学者来我国学习,并引回日本使用,徐寿对我国近代化学发展起着先驱的作用。

为了传授科学技术知识,徐寿和傅兰雅等人于1874年在上海创建了格致书院。这是我国第一所教授科学技术知识的场所。它于1876年正式开院, 1879年正式招收学生,开设矿物、电务、测绘、工程、汽机、制造等课目。同时定期地举办科学讲座,讲课时配有实验表演,收到较好的教学效果。为我国兴办近代科学教育起了很好的示范作用。

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《化学鉴原》

时务学堂的几本理科教材,浸透了中国的科学家和来华传教士的辛勤汗水,他们在传统社会向近代社会转型的过程中,投身于教育事业,引进和传播国外先进的科学技术,对近代科学技术在我国的发展作出了不朽的贡献,值得后人铭记。

黄冠华 整理

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