浅论古生物学与儿童科学教育

李峰

大多数孩子都会对恐龙和化石感兴趣，用他们的话说：“恐龙很酷！化石最帅！”现今社会，流行文化让恐龙和化石成为大多数儿童乃至许多成年人认识和接触自然科学的最佳途径。这些远古生物集科学、艺术和想象力于一身，极大地激发了儿童对远古世界的好奇心，为他们的思维插上了“科学之翼”。

一、与古生物相关的儿童科学教育现状

近年来，孩子们对化石和地球生命史的兴趣大为增加。许多孩子在学龄前阶段就已经掌握了不少恐龙等古生物的名称和相关知识。孩子们了解的古生物知识远多于他们的父辈，因此教授相关课程的教师都不得不竭尽所能地在知识储备上超过学生。儿童的古生物知识正在日常生活中不断得到强化。古生物相关的图书和出版物层出不穷，化石新发现也不断见诸于电视、报纸和网络媒体。此外，儿童假期出游也常会选择自然博物馆、恐龙主题乐园或地质公园这样的古生物“圣地”，甚至连各大商业购物中心也以恐龙等古生物为噱头来吸引客流。

古生物学提供给孩子们学习科学知识的机会远多于其他学科。许多教育工作者也会刻意将恐龙和其他古生物加入课程中来吸引学生。孩子们通过参加恐龙主题夏令营或古生物科考研学等活动学习古生物知识，实地参与化石的发掘过程，更加深刻地认识保护化石资源对后世子孙的重要性。孩子们对化石和恐龙的浓厚兴趣让古生物成为对儿童进行科学教育的理想途径。

二、古生物对人类的作用

要探讨古生物在儿童科学教育中的作用，就要首先了解人类研究古生物的目的和意义。科学家研究古生物的目的主要有三点：其一是记录地质历史中的生物多样性。包括生命起源以来，曾经出现的所有动物、植物和微生物。层出不穷的化石新发现说明人类对远古时期的生物多样性还知之甚少。其二是追溯地球生命的演化史。研究含有化石地层的年龄能够为我们提供地球生命史变迁的时间信息。将某些亲缘关系相近的物种按照其生存的时代排序，就能重建某一类群的演化史。其三是通过对远古生物的研究，提出关于生物进化和生态系统演变的新证据和新观点，有时甚至是关于整个地球系统演化的新理论。生物的进化与灭绝不仅是重大的理论问题，而且对于人类学会如何在当下及未来保护和治理我们赖以生存的地球家园也具有指导和借鉴意义。

三、古生物对儿童科学教育的作用

古生物学与当今和未来世界息息相关。它能帮助孩子们了解生物与自然环境之间的相互关系。同时还能帮助他们更好地理解生物进化、灭绝和生物多样性等相关概念和原理。例如：了解地质历史中全球气候的突变事件，有助于孩子们理解类似现象可能对现代生物造成的影响。了解气候变化对古生物的影响还有助于孩子们理解未来生态系统的变化趋势及其对土地开发利用可能产生的影响。理解这些至关重要，因为人类社会还不能有效地应对人口过度增长及伴随而来的社会城市化进程和野生动物栖息地逐渐消失等问题，而这些问题正是影响人类社会未来发展和地球生物演化进程的关键。古生物学能够让孩子们以地球数十亿年的生命史为鉴，学习如何为地球家园的福祉做长远规划。

四、易于儿童掌握的基本研究方法

对古生物进行科学研究的基本方法很简单，也易于掌握。通过参与古生物化石的发现、发掘、修理和研究，孩子们能够熟悉科学研究的方法和程序，甚至能获得一些新的发现。对于孩子来说，古生物研究涉及的数据收集和分析工作与其他学科类似，甚至还要更简单一些。

古生物学家在野外采集化石时会详细记录化石发现的地理位置和产出层位，以此作为确定远古生物所处时代和生存环境的依据。当信息记录完整的化石被运回博物馆、大学或研究所的实验室后，会经过仔细地清理、修复和加固，使其尽可能地接近原始的保存状态。之后，会对化石进行分类鉴定。与标本相关的各种信息，包括标本的分类名称、标本描述、产出层位、采集人和采集时间等信息都会被录入标本的电子数据库，以便查询和共享。同时，化石会被放入标本托盘或标本箱，并安全放置于标本柜中或标本架上，以备后续的科学研究。最后，标本还要统一存入标本库房。为了惠及社会大众，让更多人了解化石标本对认知远古世界的重要性，最具科学研究和教育价值的标本还会进行公开展示。

五、古生物主题的课程设计——以面向儿童的“功能形态学”为例

研究骨骼系统的骨骼学和研究灭绝生物的古生物学很容易激发孩子的兴趣，而功能形态学又能很好地将二者结合起来，充分激发孩子们的求知欲。功能形态学旨在研究生物的形态结构与生物功能的关系，即生物的形态结构应该适应其生活习性、功能要求及生活环境。功能形态学看似有些深奥难懂，但其中涉及的许多科学知识易于被孩子们理解，只是受到学术用语和表述方式的阻碍。因此，使用合适的词语、形象的类比和生动的表述方式就可以让儿童理解许多重要的科学概念和原理。

为了让孩子和他们的父母更容易理解，教授5—6岁儿童类似知识的主题研学活动往往依托各种有趣的古生物，并以生动有趣的名字命名，如“玩转骨头”。这是法国国家自然历史博物馆开设的一门以功能形态学为主题的研学课程。课程分为两个环节：第一个环节在摆满各种动物骨骼和牙齿的科普教室进行;而第二个环节，孩子们将前往该馆中颇受欢迎的古生物与比较解剖厅，观察上千件令人印象深刻的化石和现生脊椎动物的骨架。

在授课环节，孩子们要亲自上手熟悉各种骨骼化石，并在教师的指导下，进行讨论。首先，教师要求各组学生分别观察肉食动物和植食动物的牙齿，然后比较这两类牙齿间的形态差异。孩子们能够很容易地区分那些用来切割刺穿猎物的肉食动物牙齿和具有平坦磨蚀面的植食动物牙齿。之后，孩子们将其与家养宠物的牙齿，以及钳子、锯子和刀子等工具进行比较。在此基础上，教师以灵长类动物为例。孩子们进而发现这些动物兼具肉食动物和植食动物的牙齿特征。这样就自然而然地引出了杂食动物的概念。

接下来，是利用头骨来推断脊椎动物的行走方式。脊髓穿过头骨连接大脑的枕骨大孔是推断的主要依据。如果枕骨大孔位于头骨的后部，且头骨和脊柱成一条直线并平行于地面，则可以推断该动物用四足行走。而枕骨大孔位于头骨的下部或底部且脊柱近似直立，则可能为两足行走。孩子们就不同脊椎动物中相似的骨骼结构在功能上的差异进行比较和讨论。

同样的，通过观察脊椎动物的脚部，从脚趾到脚踝，孩子们会发现有些动物的脚部由众多独立的骨头组成，另一些脚部的骨骼则部分或全部愈合在了一起。动物脚部骨骼的形态与其运动的速度和灵活性有关。三趾马的脚部骨骼高度愈合是适于快速奔跑的典型案例;刃齿虎脚部骨骼不愈合则是运动灵活性的需要。

之后，孩子们会被带到古生物与比较解剖厅。在那里，他们将用课堂上学到的知识做游戏，看谁能从展出的骨架上获得最多的有关动物生活方式的信息。孩子们被分为若干小组，各小组在不了解所观察的骨骼标本是什么生物的情况下进行比赛。教师会提出有关各个标本独特形态特征的问题。例如：孩子们会看到几乎所有哺乳动物都具有相似的手部结构。虽然具体形态存在差异，但大体结构相同。了解这一规律后，孩子们再观察猛犸象的前肢、矛齿鲸的胸鳍和大地懒的前爪，比较它们之间的异同点，并推测这些形态特征与动物生活方式的关系。教师将最终揭晓各个骨骼标本的真实身份。

六、结论

古生物学能够成为帮助孩子们认识科学的重要性，掌握科学研究的相关方法，了解学科间交叉融合方式的桥梁。利用孩子对化石和古生物的兴趣，通过以培养科学素养为目标的研学活动传播科学知识，帮助孩子树立正确的人生观和世界观。古生物研学课程的宗旨是：激发好奇心，普及科学知识，学习科学方法，并体验科学的乐趣。核心目标是帮助孩子们理解自然规律及其背后的科学原理，而不仅是记忆古生物的名称。无论专业背景如何，只要教师能够在传授古生物知识的同时，充分利用儿童身心发展的特点，就能达成科学教育的目标。

注：本文為国家自然科学基金委科学中心资助项目“克拉通破坏与陆地生物演化的研究”（项目编号：416881003）研究成果。

（责任编辑  吴  莹）