像达尔文一样思考

摘要：本文聚焦于如何解决课文《自然选择的证明》的两大难题：其一是学生对达尔文进化论较为常见地带有自以为领会实则并不理解的心态，其二是课文严谨而晦涩的语言和环环相扣的逻辑有点“劝退”读者。对此，我带领学生通读了《物种起源》原著和达尔文的传记等科普读物，使自己和学生能够基本建立对该课文所涉及知识的“知识地图”，以期在专业知识的背景上理解课文的表述意义，先观全豹然后窥一斑，从而在历史意义上理解“达尔文”的诞生意义以及他独特的思考和表达方式。尽管也提到了他的错误，但这是为了帮助同学们更好地理解进化论。

关键词：自然科学论著；知识地图；理论背景；语言分析；达尔文的错误

作为认识世界和改造世界有力的工具和手段，科学卓有成效，因此统编版高中语文选择性必修下册第四单元设置了对几篇自然科学论著的学习，《自然选择的证明》是该单元的第一篇课文，用词准确，表达严谨，思路清晰，逻辑严密，具有很高的科学价值。

但该课文的特殊性质，决定了它有两个比较普遍的理解上的难题：其一，它是达尔文皇皇巨著《物种起源》的最后一章“综述和结论”的节选部分，而且编者节选的是达尔文对前14章内容的简述，他罗列和重申了那些支持自然选择学说的各种事实和论点，并没有对自己的观点展开详细的论述，因而专业性很强，比如“变种”“亚种”之类的专有名词令学生困惑不已，以概括为主的论证方式也因“干货太多”而导致学生难以消化。其二，“物种演化”的知名度太高，“物竞天择，适者生存”已然成为妇孺皆知的常识，学生容易产生“这篇文章不用认真看也能知道最终结论”的心理预期，在达尔文诞生两百多年后的今天，他的学说缺陷也被暴露出来，这进一步造成了学生莫名的“心理优势”，降低了学生的认知动力。

陈静静博士在《学习共同体：走向深度学习》一书中提出：“要进行有效的学习设计，教师要对本学科有系统全面的把握，能够对本学科的‘知识地图’进行确认，并能够以大概念为基础，对学科的系统和框架进行建构。”[1]大概念是学科的核心，也是课堂的基础概念。《自然选择的证明》提出的概念有很多，但是大概念应为“自然选择学说”“遗传和变异”“物种演化”，其他概念诸如“物种和变种”“物种竞争”“过度繁衍倾向”“本能”“性选择”“迁徙理论”等都是位于大概念下一层级的较小概念。围绕着大概念、小概念，我们可以形成关于课文的“知识地图”，指导学生更快地理清文章脉络，发现自己在研读这篇课文时的迷思，进而帮助学生更好地认识课文背后科学的思维方式。

在对《物种起源》有了较为系统的把握之后，我们可以将课堂主题定为“像达尔文一样思考”，假设自己是达尔文，从课文和学生自己在教师的指引下查询到的资料出发，思考如果要“诞生”一个达尔文，需要在头脑中填充上怎样的知识？这符合尼尔森的“逆向设计”，“以始为终”，从学科结果开始逆向思考。[2]在达尔文的理论已经被普遍接受的今天，我们不应满足于学生对其理论的认同——有生物老师就够了；我们应该努力让学生对达尔文及其学术思维有更深刻的理解和接受：达尔文在提出进化论前需要有什么样的理论准备，他需要反驳怎样的反对观点，达尔文本人有哪些时代性的局限？在宏观把握了课文所涉及到的达尔文的思想之后，我们再返回课文，让学生多次触摸文本，在阅读中思考。

任务一 达尔文提出自然选择学说前的知识储备

师：1831年至1836年环游世界的英国帆船“小猎犬号”（H.M.S.Beagle）之所以名垂千古，完全是因为船上一个技术拙劣的水手——达尔文，那么，这次漫长的旅行，究竟给达尔文什么启发呢？

生：小猎犬号一路航行，一路勘测海岸，而达尔文则进行地质勘探，到处搜集动物标本和化石。当然，最著名的是加拉帕戈斯群岛——东距南美大陆约1000公里，此地素以达尔文演化论的发轫地而著称。群岛独特的气候和自然环境，使不同生活习性的动物和植物同时生长繁衍，以至于有“生物进化活博物馆”之称。

生：但是达尔文搜集鸟类标本和化石的时犯了一个错：他并没有留心记录哪只鸟来自哪个岛，因为他当时还把它们当成同一物种。回到英国后，当时最杰出的鸟类学家古尔德指出达尔文收集的“三只来自不同岛屿的嘲鸫”实际上属于三个不同的物种！达尔文大惑不解，忙把小猎犬号的芬雀标本也寄给古尔德。幸亏船员细心，每个标本的产地都做了注明。结果，不同岛屿上的芬雀全部属于不同的鸟种。这就引出一个重大的问题：为什么如此相似的岛屿会有这么多独特的物种呢？也许，它们是由最初的芬雀（它们今天有一个更流行的名字“达尔文雀”）演化而来的？！

师：要证明这一点，达尔文还必须证明一个前提：这些达尔文雀的祖先是同一种鸟类，光说它们长得像可不够。

生：巧的是加拉帕戈斯群岛天然适合证明该前提。群岛由海底火山喷发的熔岩凝固而成的一系列小岛和岩礁组成，形成时间不长，其景观为荒凉的熔岩地形，达尔文雀必定是由南美洲的原始种类移居而来的，为了适应不同的环境，逐渐变成形态各异的物种。在创立“物种演变”学说时，达尔文丰富的地理学知识帮到了他。他曾对英国地质学家赖尔的《地质学原理》着迷，这本书叙述了地球变迁的宏观历史，从地震使土地隆起到火山爆发形成岛屿，而且达尔文在环游地球期间确实亲身经历了火山爆发与地震，用他的话说，“一次强烈地震立刻摧毁了我们的古老想法，象征坚硬稳固的大地如今在我们脚下移动，如同覆在液体上的一层脆皮”，从此，地质演变的观念牢牢扎根。

师：沧海桑田般变化着的地理环境的确是生物演化的最佳舞台。但我们距离演化论还有一个关键的前提没有解决：促使物种投入残酷的生存竞争，以至于逼迫彼此共同进化的动力究竟源于何方？这个动力是达尔文独自提出来的吗？

生：不是，这是马尔萨斯提出来的。他是18世纪英国的经济学家。他著有《人口论》，提出马尔萨斯陷阱理论。该理论认为，人类有高速率增加其个体数量的倾向。若不加抑制人类的数量将按照几何级数增长，速率极其惊人。达尔文无意之间翻阅了这本书，被其理论深深吸引，他以生物学家的直觉敏锐地意识到：何止人类，任何生物都有过度繁殖的倾向！然而，食物和生存资源却是恒定的，这就必然会导致生存斗争。他在《物种起源》的第3章详细解说了这个原理，并列举了很多实例加以论证：生长于沙漠的植物要通过争夺水分而生存；槲寄生依附于苹果树生活，说它是在和寄主作斗争也可以吧？槲寄生得靠鸟类传播种子，所以各类种子植物都得引诱鸟儿前来吞食和传播它的种子，所以各种植物间也在进行生存斗争。达尔文还发现，同一物种间的生存斗争才是最激烈的。在苏格兰，近年来吃槲寄生的槲鸫数量增加，结果使欧歌鸫数量减少；在俄罗斯，亚洲小蟑螂入境后，到处驱赶原有的同属大蟑螂；在澳大利亚，蜜蜂的引进，很快就使当地的无刺小蜂绝迹；一种野荠菜能取代另一种荠菜。一些植物明明能适应更热或者更冷的生存环境，可是为什么它没能分布到更广泛的地方呢？简而言之是因为其他植物的竞争。

生（总结）：可见，达尔文的诞生其实需要很多先决条件：遍布世界的航海冒险，已有的较为科学的地理学、化石学、生物分类学、人口学知识，这些前沿知识要能够完整地成为达尔文的储备，只为了伟大思想的破土而出。牛顿说他站在巨人的肩膀上，其实达尔文又何尝不是如此呢？

任务二 达尔文对质疑的回应

师：《物种起源》尽管一有机会就把基督教的“特创论”批判一番，但是其实上帝创造万物的观念在海洋一般丰富的证据面前不堪一击，达尔文真正要面对的是演化学说本身的理论难点。为此，他站在反对者的立场上提出了一系列质疑，并逐一化解。课文《自然选择的证明》涉及到哪些质疑？

生：如果生物陷入争夺资源的严峻的生存斗争，为何还会有很多看似无用甚至累赘的器官诞生，比如华丽的孔雀尾巴，硕大的鹿角？在课文第7段，达尔文提出“性选择”的概念予以解释。雄孔雀的羽毛越漂亮，雄鹿的角越大，越能吸引雌性与之交配，因此这些对于生存无利甚至有害，但是对于繁殖有益的性状就可以被保留下来，这也是自然选择的特殊一种，而且给自然界带来了无处不在的美。

生：课文第8段提出，正因为自然选择的进行方式只是简单的“适者生存”，所以自然界的一切设计都不是完美无缺的。这应该是针对“神创论”的吧？因为基督教认为上帝创世的目的是建造一个完美的世界供人类欣赏，达尔文否认了自然界的完美，也就否认了这种计划主义的目的性。

生：接下来的第10段分析本能是如何演化而来的。本能作为一种先天性的能力，不如器官、性状那么实在，因此要证实它也是进化而来的就很困难。在《物种起源》第八章，作者花了相当大的篇幅描述了几种特殊的本能，如杜鹃鸟在别的鸟巢内产卵，让别人帮自己育雏；许多蜂是寄生的；一些蚂蚁具有蓄养奴隶的本能；最奇特的是蜜蜂那令人赞叹的建筑能力。达尔文试图用“级进原理”解释，所谓级进原理，可以理解为循序渐进原则。借助欧洲人遍布全世界的探险，达尔文找出了很多中间案例：北美洲的几种牛鹂鸟也有让别人为自己育雏的本能，但是还没有杜鹃这么彻底；一些过彻底的寄生生活的蜂类的身体构造也随着寄生的习性而发生了变化；蚂蚁畜养奴隶的程度也有所不同，有的蚂蚁“奴隶主”完全依赖蚂蚁奴隶而生活，连吃饭都不能自理；最后是最令达尔文头疼的蜂巢，他也找出了比蜜蜂蜂巢更加简单的土蜂蜂巢和墨西哥蜂蜂巢，几种蜂巢依次呈现出由简单到复杂的序列，这让达尔文信心倍增，认为只要假以时日，连续、微小的自然选择也一定能够使墨西哥蜂的蜂房也进化到极完善的地步。

师：让我们从理论层面提出两个反驳。第一条：既然一切物种都是从已有的物种进化而来，那么生命的演化史用简图来表示，就会变成一棵枝干庞大而复杂的生命树，越往根部追溯，物种越基础、数量也越少，直至最后，提出“万物共祖”。这个推论在达尔文时代显得无比疯狂，因为他必须回答：按照这个理论，物种一定具有一个单一的起源，就是说，每一个物种最初只在一个地方产生，然后再向外迁移。可是，很多缺乏迁移能力的动植物都能遍布世界，比如说，在北美洲和欧洲的高山上，有很多相同的植物；非洲的乞力马扎罗山上也有极地植物。请问：他们的祖先是怎么漂洋过海的？

生：课文第13～15段用“迁徙理论”来解释物种广泛的地理分布，不过此处几乎没有举个别的例子，所以我用《物种起源》对应部分补充一下。首先，蝙蝠、鸟类、鱼类的迁移能力是很强的；其次，动物也可以在陆地上自由迁移，我们都暂且不展开。再次，我们看看迁徙能力最弱的植物。鸟类是传播种子最有成效的动物，有的鱼被鸟儿吃掉，鱼胃里的种子也可以被传播到另一片陆地。只要有一颗种子偶然飘到环境适宜的荒地，它就会迅速占领这里，毕竟这里也缺乏天敌。达尔文曾在盐水中浸泡了很多种子，结果很多隔很久还能发芽。

师：但是我还是不能想象有什么鸟类，能把北极的植物带到非洲的雪山上。

生：达尔文用冰期理论进行了解释。在冰河时期，连炎热的赤道也会下雪，因此北极的植物可以生长在这里。等到气候变暖，这些寒带植物就退回到雪山上了，因为只有那里环境适宜。没有高山的地方，自然就灭绝了。

师：看来丰富的地理学知识真是生物研究不可或缺的啊。从理论层面反驳，还有第二条：“自然界没有飞跃”是达尔文的信条，所有物种都是由其他物种经过细微的渐变演化而来的，可是为什么我们并没有见到大量的过渡类型呢？比如猴子和人类，其间的区别是那样的突出和明显，而不是彼此混淆不清。请问，猴子和人之间的过渡物种，那个“猴人”或者“人猴”哪去了？

生：参见课文第12段，首先是因为地质记录极端匮乏，其次是因为“灭绝”在生物演化史上扮演着很重要的角色。一个物种一旦灭绝，就无法重新出现。这就导致了从化石记录来看，表现为新的物种不断取代旧的物种，那些改良较少的中间物种灭绝了。

任务三 达尔文的错误

师：这两个理论有一定解释力，但还是有漏洞。按照达尔文的渐变规则，中间物种即使不占优势，必然也会在漫长的演化史里占据绝大多数时间吧，为什么就难觅踪影呢？而且，地质记录怎么“刚好”就没有保存下来那些中间物种？有没有可能，达尔文也会犯错？

生：达尔文坚持物种渐变论，一再宣称“自然界没有飞跃”，但其实物种在合适的条件下，是可以在短时间内突变的。今天的化石记录完整得多，地球40亿年前就有生物了，但是一直没有任何向复杂前进的迹象。但在距今5.3亿年左右，突然出现门类众多的动物，所有直到今天仍在世的生物形结构都被创造出来了，史称“寒武纪生命大爆发”。达尔文认为，寒武纪前会有一个漫长的演化史，其实并没有。这也可以解释中间物种的匮乏：它们很有可能本来就没有持续很久。

生：达尔文明确反对大陆板块漂移学说，因此面对南美洲和非洲相同类型的大型动物化石，承认自己无法解释。我们今天都知道，南美洲和非洲本是一体的，所以两边的动物高度相似，后来他们分手了，所以就给达尔文造成了难题。只能说，地球变化之剧烈，甚至远远超出达尔文的想象！