跟大師學創造力3：達爾文與演化論+21個自然實驗

總導讀◎鄭國威

導讀◎陳振威

大事紀年表．導論

第一章 在達爾文之前

分類學

第二章 舒服愜意的年少時光

活動：當個後院博物學家

活動：後天獲得的性狀

活動：做個士魯斯柏立薄餅吧

活動：古典教育

第三章 航向遠方

活動：尋找植物寶藏

活動：學習打繩結

活動：南美洲料理時間

活動：寫一篇旅行日誌吧！

第四章 尋找解釋

活動：自己做化石

活動：飄洋過海的植物

第五章 人類理解的轉捩點

活動：去看猿

活動：數數看，一共有幾代

第六章 讓世界天翻地覆的觀念

活動：自製地質層

活動：獵捕偽裝蛋

活動：長得美好處多多

第七章 不甘不願當名人

活動：肉食性植物

活動：種子的策略

活動：情緒左與右

第八章 達爾文之後

活動：「猴子判決」大辯論

活動：未來的演化

跟大師學創造力系列 總導讀

• 鄭國威（泛科學總編輯及共同創辦人）

身為一介投身科學知識傳播與教育領域的文科生，我一直在找尋兩個問題的答案。第一個問題是，要怎樣讓比較適合文科的孩子不要放棄對理科的好奇心與興趣？第二個問題是，要怎樣讓適合理科的孩子未來能夠不要掉入「專業的詛咒」。

選擇理科或文科，通常不是學生自己由衷的選擇，而是為了避免嘮叨跟麻煩，由環境因素與外人角力出的一條最小阻力路徑。孩子對知識與世界的嚮往原本就跨界，哪管大人硬分出來的文科或理科？更何況，過往覺得有效率、犧牲程度可接受的集體教育方針，早被這個加速時代反噬。當人工智慧加上大數據，正在代理人類的記憶與決策，而手機以及各種物聯網裝置，正在成為我們肢體的延伸，「深度學習」怎麼會只是機器的事，我們人類更需要「深度的學習力」來應對更快速變化的未來。

根據國際學生能力評量計劃（PISA，Programme for International Student Assessment），台灣學生雖然數理學科知識排名前列，但卻缺乏敘理、論證、思辯能力，閱讀素養普遍不足。這樣的偏食發展，導致文科理科隔閡更遠，大大影響了跨領域合作能力。

文科理科繼續隔離的危害，全世界都看見了，課綱也才需要一改再改。但這樣就能解決開頭問的兩個問題嗎？我發現的確有解法，而且非常簡單，那就是「讀寫科學史」，先讓孩子進入故事脈落，體驗科學知識與關鍵人物開展時到底在想什麼，接著鼓勵孩子用自己的話來回答「如果是你，你會怎麼做？」「如果情況變了，你認為當時的XXX會怎麼做？」等問題，來學習寫作與表達能力。

閱讀是 Input，寫作是 Output，孩子是否真的厲害，還得看他寫了什麼。炙手可熱的STEAM教育，如今也已經演變成了「STREAM」——其中的R指的就是閱讀與寫作能力（Reading & wRiting）。讓偏向文科的孩子多讀科學人物及科學史，追根溯源，才能真正體會其趣味，讓偏向理科的孩子多讀科學人物及科學史，更能加強閱讀與文字能力，不至於未來徒有專業而不曉溝通。

市面上科學家的故事版本眾多，各有優點。仔細閱讀過這系列，發現作者早就想到我尋覓許久才找到的解法。不僅故事與人物鋪陳有血有肉，資料詳實卻不壓迫，也精心設計了隨手就可以體驗書中人物生活與創造歷程的實驗活動，非常貼心。這套書並不只給孩子，我相信也適合每個還有好奇心的大人。

導讀

◎ 陳振威（新北市國教輔導團國小自然輔導團專任輔導員）

16-17世紀誕生了伽利略與牛頓等天文學、數學與物理學家，19世紀則誕生了達爾文這位偉大的生物學家。本書除了透過文字如實的記敘達爾文的一生，還配合21個有趣的操作活動，讓我們輕易理解達爾文的想法與發現，藉此將達爾文人生中最重要的經歷描繪出來。伽利略被教皇逼迫公開宣誓放棄他的「非地心說」，且在1633年被判終身監禁，在此之後包括達爾文在內的多位科學家，由於他們的新發現，人們也開始懷疑起上帝的存在。

科學家對於科學的發現往往是導因於多一點點的思考，別人認為理所當然的事物與現象，背後的原理與概念就是科學家們時常思考的。例如，當牛頓看到蘋果掉下來，他會想到月亮是不是也應該被地球往下拉呢？伽利略看到教堂上的吊燈被風吹動時，他用脈搏測量吊燈來回擺動的時間，經過實驗後才會發現影響單擺週期的因素。達爾文也不例外，當他看到加拉巴哥群島上的鳥，鳥嘴長得不一樣時，他不會覺得理所當然，反倒想到是不是因為吃的東西不同，所以才會演化出各自適合的鳥嘴。

達爾文還有一個值得我們學習的地方。

當他看到各式各樣的生物時，他會先把看到的記錄下來，然後回家再慢慢比對與研究，進而找到一些可能可以歸納的原理原則。在搭乘小獵犬號冒險的期間，他就是依此科學方法進行研究，以及像所有偉大科學家一樣，透過不斷的實驗或觀察記錄，然後抽絲剝繭才會有驚人的發現。

看完這些科學家的好奇心與研究精神，讓我們不得不佩服他們，也希望自己能像他們一樣，保有對萬事萬物的好奇，進而思考問題的背後原因，讓我們一起跟大師學創造力吧！

導論

查爾斯．達爾文疲憊至極……他搭乘英國皇家海軍小獵犬號環遊世界，回到英國已經兩年了。這段期間他一直在整理、記錄從旅行途中收集回來的動物、植物與化石。在1836年10月，當小獵犬號終於返抵英國時，這名年輕人鬆了一口氣，他長達五年的海上生活總算結束了。小型小獵犬號的生活環境侷促又不舒服，達爾文常常嚴重暈船。可喜的是，在這趟旅程中，他發現了上千種奇異特殊的動物、罕見的植物，以及神祕的化石，他迫不及待想要把這些新奇發現撰寫成書。

這次回到家鄉，讓達爾文充滿了活力。這位年輕的博物學者從小在英國鄉村長大，當他首度搬至倫敦時，就近租了個房間，著手進行他希望能成為傑作的作品。奮力寫了兩年，一本書變成了三本（而且還只完成了其中一本）。要達成目標，看似遙遙無期。他還發現自己根本無法專心在一個主題上，每當他仔細研究一個標本，心裡總是冒出更大的問題：世界上各式各樣的動物是從哪裡來的？以及，為什麼化石總是看起來跟活生生的生物不同？

更糟糕的，達爾文發現自己討厭住在大城市。他喜歡童年家鄉的開闊空間，以及他在旅途中去過的荒郊野地。現在，每當他看向窗外，就只看得到倫敦髒兮兮的街道、汙濁的空氣以及忙碌擁擠的人群。他知道，該是時候休息片刻，以保持頭腦清醒。

自1838年起，達爾文開始閱讀一些所謂休閒讀物──任何能吸引他目光的有趣書籍，他都能飽讀一番。目的就是讓自己別總是想起那一盒盒標本，更別再去看房裡那一疊疊的筆記。

在10月下旬的某天傍晚，研究告一段落的達爾文正在閱讀《人口論》——這本書四十年前就出版了，至今仍舊很暢銷。作者是一位名叫馬爾薩斯的神父，他試圖想要搞懂為什麼英國始終有這麼多的窮人——雖然這本書不像冒險故事或是浪漫小說那麼有娛樂性，不過達爾文很開心能讀到一本與他自己的動植物研究完全無關的書。至少他是這麼認為。不過後來事實證明，他實在錯得離譜。

※

在達爾文環遊世界的旅途中，他明白了一些其他科學家已經知道的事情：世界上動物種類之繁多，超乎以前人類所能想像。在挪亞方舟這個故事寫成的古代，人們認為世界上最多只有一百種不同的動物──狗、貓、牛、獅子、老鼠、羊、狐狸、老鷹、麻雀、甲蟲、鹿、猴子一類；這些動物各不相同，種類卻不多，挪亞可以很輕鬆就把牠們統統裝進方舟裡。但在1800年代中期，達爾文的年代，探險家已經發現了成千上萬種不同的動物，而且每年還會增加超過一百種的新動物。每當達爾文看著自己手邊的動物樣本，他常會想：是不是每一種動物都已經完全長好了，而且是跟其他物種徹底不同？或者這些動物彼此之間有某種關聯？達爾文尤其困擾於為何某些物種彼此長得如此相像，又有著明顯的不同？某種鳥的鳥喙比其他鳥的稍微長了一點點；某種猴子跟另外一種幾乎一模一樣，差別只在這種猴子的牙齒很尖利。究竟為何？

達爾文開始相信，所有動物都是源自同一個祖先，在數百萬年間，慢慢一點一滴的改變，最後出現了數種不同的型態。這些不同型態的動物又繼續發展成為我們今日所見的各種動物。這個過程，被命名為「演化」。演化的想法，其實存在已久，然而沒有人（包括達爾文）能夠搞清楚動物到底是怎麼進化的。多年來，許多觀點被提出來，卻似乎都不太能成立。甚至有一位很優秀的作家宣稱，動物長出新特徵純粹是靠意志力……達爾文愈想專心研究他的樣本，愈容易分心去想他所謂的「物種問題」。事實上，由於達爾文對這個主題實在太有興趣，所以他在撰寫小獵犬號探險紀錄的同時，也同時把他對於演化的想法偷偷記錄在一本祕密筆記上頭。

時間回到1838年那個秋天的傍晚。他拿起馬爾薩斯的書，將演化問題拋諸腦後，只想要好好放鬆一下。他坐了下來，吁了口氣，開始閱讀。

馬爾薩斯的主要論點是，這世界上的人口太多，人口數量又增加得太快，快到人類來不及準備足夠的食物餵飽每一個人，於是，人們為了得到足夠的食物總是在爭執，更要與其他人競爭才能擁有舒服的生活。有些人是贏家，有些則很不幸的輸了。那些輸掉的人，最終會淪落到街頭乞討，住在像是倫敦這種大城市裡的貧民窟。馬爾薩斯在書中不斷強調，當人口數量大到失去控制的程度，某些災難無可避免的便會隨之而來，使得那些最弱小的成員死去。這些災難有時是饑荒，有時則是瘟疫、戰爭，或者是其他災禍。不過，根據馬爾薩斯的理論，導致貧窮與痛苦最根本原因，是人類增加的速度快過於糧食增加的速度。

達爾文發現，這些說法很有道理。他隨即領悟，同樣的理論不只適合於解釋人類的處境，還可以用來解釋所有物種的狀況。比如，在野外，多數動物會生下一窩寶寶，而其中大部分的寶寶會夭折，若非餓死，就是遭掠食者吃掉了。

他靈光一閃，以前怎麼沒想到呢？達爾文受到了大大的震撼，他又驚又喜，甚至連手上的書都掉到地上了。馬爾薩斯無意中為達爾文揭開了演化的祕密，長達好幾個世紀的科學家，都覺得神祕難解的問題。

達爾文並且思考著，野外那些少數能存活的動物寶寶，到底有什麼特別的呢？達爾文知道每一個小寶寶都跟同胞手足有些微的差異。比如一隻兔子寶寶，牠的腿不如姊姊有力，狐狸出現時，這隻小兔子很可能會來不及逃命，狐狸就會抓住並吃掉這隻跑得慢的小兔子，而跑得快的兔子姊姊，不但能順利逃走、活下來，最後還可以長大並且生下牠自己的寶寶。這批兔子寶寶會繼承牠們媽媽的強壯快腿，然後存活下來的小兔子長大後，又會生出牠們的寶寶，整個過程會不斷重複。透過這樣漸進式的方式，隨著每一代的出生，物種會有所改變──繼續發展出更強壯的跑步肌肉、偽裝效果更好的不同毛色、更能吃得到食物的長脖子等等。伴隨著足夠的時間，並且繁衍出夠多代的後代，地球上的物種很可能就是靠這樣的方式進行演化。

要知道，在1838年，這是一個驚人的想法。大多數人相信是上帝只花了六天時間創造出世界和物種，《聖經》就是這麼說的。達爾文很怕一旦他公開了這個理論，人們會嘲笑他或是攻擊他。於是他把這個超棒的想法留給自己，寫在祕密筆記裡。他那時還不知道這一本「祕密」筆記會愈寫愈多，寫了二十年之久，他也不知道有一天這本筆記會出版，並且被盛讚為史上最偉大的書之一。

活動1.分類學

分類學，是分類的科學，也就是將東西分類到相關家族與群體之中。瑞典博物學家林奈創造了可以將所有動、植物非常妥善分類的方法，科學家們至今仍繼續使用。你可以設計一套屬於你自己、適用所有種類物品的分類法。

所需材料

＊20－50樣不同的小東西

＊20－50張厚紙片或卡片紙

＊一張非常大的紙（例如大牛皮紙）

＊透明膠帶

用名片背面的空白處製作厚紙片，或是將厚的彩色圖畫紙剪成5平分公分的方紙片，甚至可以用舊的營養麥片的空盒裁剪而成。去後院逛逛，看看鄰近的地方，或是從家裡收集各樣不同有趣的小東西：小樹枝、死掉的蟲子、小玩具、植物的一部分、石頭、堅果、髮飾、遊戲棋子、橡皮擦、貝殼——各式各樣你找得到的東西！

把所有東西散放在地上。挑一樣，在卡片上方寫下物品名稱，再寫下根據幾個分類而判定的物品基本特性。可以設計你喜歡的分類，或者參考以下選項：

• 製作的原料是什麼？（塑膠、木頭、金屬、動物性原料等等）
• 有機的或是非有機的？（有機的是指東西原來是活的，或是有一部分是活的。例如，葉子是有機的，因為葉子曾是樹木的一部分，其他用木頭製作的物品也算在內，像是牙籤。石頭或是用金屬製作的物品則是屬於非有機的，因為這些東西並沒有生命。）
• 顏色？（綠色、棕色、紅色、混合多種顏色等等）
• 在屋子裡頭或是在外面發現的？
• 是不規則形狀或是形狀規則對稱？
• 可以吃或是不能吃的？
• 會沉入水中或是會浮在水面上？
• 有沒有腿？

如果採用這些分類條件，舉個例子，假設你在沙發底下發現一小截斷了的鉛筆，分類卡片上的內容會像這樣：

• 鉛筆
• 木頭做的
• 有機的
• 黃色
• 在家裡發現的
• 形狀規則對稱
• 不可以吃
• 會浮在水面上
• 沒有腿

將每一樣東西製作分類卡。試著在每一張卡片上用相同種類去進行分類。如果你不確定某樣東西的某個項目該是哪一類，問問可能會知道的人。有時候，答案可能會出乎你的意料之外！（例如，橡皮擦是有機的，因為橡皮擦是用橡膠做的，橡膠則是來自橡膠樹。）當你完成分類卡，就把它們散放在大張的紙上，並且在上方大大寫著「分類表」。

現在是要發揮真正創意的時候了。在大張紙面上，按照你的邏輯把分類表歸類。所有塑膠製品歸成一組，紅色物品是另外一組，可以吃的又是一組。（萬一你有紅色塑膠扣子，該怎麼辦呢？先把塑膠物品的卡片歸在一組，然後將扣子的分類卡放在這一組下面一點的位置，接著把紅色這一組放在扣子分類卡的旁邊。這樣就可以看出扣子是屬於這兩組的。）繼續進行分類工作，安排好分類卡的組別，直到你覺得每樣東西的分類位置夠好，類似的種類與物品夠靠近彼此。或者，先把所有物品分成兩個主要大類（例如，「在屋子裡頭」跟「在外頭」），然後再細分出小一點的種類，以此類推。

當你全都分類好，也對眼前的分類結果感到滿意時，用膠帶把卡片固定好。然後畫線（用尺畫會比較容易些），標示這些組別彼此的關係。還可以寫上每一個小組的分類關鍵字。

等你完成以上的工作，就可以把你的分類表貼到牆上囉！