科學史上最有梗的20堂地科課（上）：25部線上影片讓你秒懂地科》

作者序 科學史給科學教育的啟發

推薦序1 從漫長的科學發展史中找出最有意思的新梗

推薦序2 向自然叩問時間與空間

地科史關鍵年表

本書特色與人物介紹



第1課 地球是圓還是扁──埃拉托斯特尼

第2課 月相盈虧怎麼來──亞里斯塔克

第3課 從日心到地心──哥白尼

第4課 讀懂地層的歷史──斯蒂諾

第5課 解開潮汐的祕密──牛頓

第6課 發現季風的成因──哈雷

第7課 尋找真正的宇宙中心──赫歇爾

第8課 岩石形成的水火之爭──赫頓

第9課 發現鋒面雨的成因──陸米斯



附錄1 十二年國民教育自然領域 課綱學習內容對應表

附錄2 名詞索引



《科學史上最有梗的20堂地科課（下）：25部線上影片讓你秒懂地科》

作者序 科學史給科學教育的啟發

推薦序1 從漫長的科學發展史中找出最有意思的新梗

推薦序2 向自然叩問時間與空間

物理史關鍵年表

本書特色與人物介紹



第10課 「看見」地球自轉──傅科

第11課 風向的祕密──佛雷爾

第12課 發現溫室效應──廷得耳

第13課 熱氣球、氣象氣球與平流層──泰塞朗．德波爾

第14課 找到地震原因──雷德

第15課 地球的結構（上）：原來地球有分層──莫霍洛維奇契

第16課 地球的結構（下）：發現地核──古騰堡

第17課 大陸飄移說──韋格納

第18課 追蹤聖嬰現象──畢雅可尼

第19課 海底擴張學說──海斯

第20課 臭氧層破洞危機──羅蘭德



附錄1 十二年國民教育自然領域 課綱學習內容對應表

附錄2 名詞索引



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作者序



科學史給科學教育的啟發

文�鄭弼升　LIS情境科學教材 科學史教材內容監製



　　2015年底，LIS開始了科學史教材的製作，也很幸運的能夠得到各界支持，讓LIS能夠持續製作幫助孩子培養科學素養的教材。我們一路從化學史、物理史做到地科史、生物史，在過程中深深了解「以古鑑今」的道理。因此，我們希望透過科學史系列叢書、影片，把我們從科學史看到對學習科學很有幫助的部分，呈現給大眾。



　　相同之處的啟發



　　在製作科學史教材的過程中，我們發現絕大部分科學家的研究，都起因於對現象的困惑，進一步產生好奇心驅使科學家往下研究。像是化學家在解剖死掉的青蛙時，觀察到蛙腿竟然會自己跳動；物理學家觀察到只要水井超過10公尺深，水就沒有辦法被抽上來；地科學家計算出地球白天在太陽的照射下，平均溫度應該會超過攝氏100度，但實際上只有大約攝氏30度。雖然水井已經不在我們的日常生活，平常也沒有機會接觸到青蛙解剖，但如果我們可以把這些充滿啟發的現象，透過文字、影像的方式重現，或許我們就能夠讓孩子在學習科學時，也像科學家一樣充滿好奇。



　　綜觀科學史，我們會發現絕大多數的科學概念，都建立在前人之上；科學家們總是先找出了自然現象中的某個規律，再進一步深究這些規律背後的原因。也就是說，如果缺少了前人提出的基礎概念，那麼許多現在我們能學到的進階概念，可能變得難以理解，或是根本不會被提出來。就好像，如果不知道我們能看見物體是因為「物體把光反射到眼睛中」以及「白光是由不同色光所組成的」，我們也將難以理解物體的顏色是因為只有部分色光反射所導致。因此，科學史讓我們了解科學概念的學習順序，我們也希望藉此，讓孩子可以一步步建構起完整的知識架構。



　　不同之處的啟發



　　雖然物理、化學、地科、生物在發展上有許多相似之處，但本質上也有許多巨大的差異。化學家們往往被燃燒、冒泡、發生顏色變化等，像魔術一樣神祕、迷人的現象所吸引，並努力探究背後的原因，好比說化學家會去研究物質為什麼會燃燒。而物理學家則剛好相反，他們研究的往往是生活中平平無奇的現象，也不深究現象發生的原因，而是試圖用一個簡單的規則來描述這些現象，像是物理學家會研究什麼因素影響了物體的運動，但是他們並不會去研究為什麼物體受到力就會產生運動。



　　最後，地球科學家研究的對象則是那些時間、空間尺度比較大的現象，例如山脈是如何形成的、地球的內部長什麼樣子。也因為他們研究的對象很複雜，地球科學家們往往需要運用許多化學家、物理學家所提出的科學概念來幫助研究、分析，甚至是提出理論。這或許也是我們會把地球科學安排在九年級來學習的原因，因為唯有熟悉了基本的科學概念，我們才能夠去了解、探究更複雜情境的科學現象。



　　在閱讀這套《科學史上最有梗的20堂地科課》時，強烈推薦搭配《科學史上最有梗的20堂化學課》以及《科學史上最有梗的20堂物理課》一起服用，除了讓您在閱讀本書時有充分的化學和物理知識來了解科學家的探究過程，也能夠學習化學家超級有創意的想像力，以及物理學家試圖歸納世界規則的精神。



　　相信這套《科學史上最有梗的20堂地科課》，在透過胡妙芬老師的文字，以及陳彥伶老師的繪圖下，不只能夠讓您深入淺出的了解地球科學知識概念，還能夠讓您清楚理解並學習地球科學家們是如何應用化學、物理的知識，來解決問題，並一步步揭開地球神祕的面紗。



推薦序



從漫長的科學發展史中找出最有意思的新梗

文�羅立　國立臺灣大學地質科學系助理教授



　　在課堂上同時講到科學與歷史，簡直是教師最大挑戰與學生最甜蜜夢鄉的大雜燴。



　　「都已經發生過了，為什麼還要再講一遍？」

　　「講來講去一堆人名，記住有什麼用？」

　　「能夠不用聽一堆專有名詞，改聽科學家的故事真是輕鬆多了。」



　　我想很多學子在面對茫茫書海時，心裡面或多或少都飄過這樣的想法吧？但難道科學史真的是一門這麼讓人望之卻步或是聞聲入夢的學問嗎？



　　科學家哪有這麼天才？一切都是淚水、汗水與口水！



　　科學史正如所有歷史一般，常常提醒我們現在習以為常的事，並不是「注定」會發生的事，反而可能是一連串的誤打誤撞，甚至是巧合與衝撞下的產物。



　　《科學史上最有梗的20堂地科課》告訴我們的正是這樣一系列精采的故事！



　　比如書中一章提到「地球是圓的」，這並不是等到太空梭與衛星照相發明後才證明的事實，也不是今天才有人想到的概念，而是在二千多年前就有人用「觀測」與「數學」推導出來的事情，而且結果居然跟現代精準的量測數字相差不到2%！



　　還有，人類到底從怎麼只從站在地球上觀察到日月星辰的運動，就能理解原來地球只是太陽系，甚至銀河到整個宇宙中小小的一個點？不同學者又是如何一步一步在各種困難中找到突破的想法，堆砌出來我們今天對於宇宙的認識？而科技的進展，又能怎樣進一步讓人類開拓出未知的新挑戰？



　　科學史不斷告訴我們，人類對於世界的好奇心沒有時空分別。



　　儘管不同時代有不同的限制與挑戰，可能是技術上的，也可能是社會環境上的，但這些限制都沒有辦法阻擋人類的思考。不管環境帶來再多的壓迫和挑戰，人們或者站出來大聲疾呼，或者默默埋藏與琢磨自己的想法許多許多年，但總是不放棄任何一點留下思考過程與結果的機會，讓後來的人們可以找尋到新的突破口。



　　結論雖然重要，但過程才是亮點！



　　在教學課堂上我常常提醒自己，也希望能帶給學生這樣的訊息：現代知識這麼多、這麼容易取得，最重要的已經不是記得多少人的名字，或是知道多少個計算公式。而是回過頭來想，某些特定的問題是怎麼被提出來的？是利用什麼樣的方法推導出來？研究者又是怎麼利用當初推導這件事的創意？



　　比如說書中提到蘇格蘭地質學者詹姆士．赫頓，他在面對重要爭議時，並不是單純跳進去打筆戰，或是盲從其他人的論點，而是帶著心中的假設與疑惑親身走進田野調查，尋找證據來修正與堅固自己的假說；又或是韋格納怎麼透過觀察與證據，推斷出古代盤古大陸的存在，進而提出了在當時聽來荒謬的見解。最終這些科學家將理論與實作並進，整合並革新了當時的學說，深深影響了後世地球科學的發展。



　　如果讀者跟我一樣，面對自然環境心裡面總是有不少疑惑，我相信這套書可以為您帶來許多閱讀的樂趣，以及有趣的新知。但我相信更重要的是，透過閱讀這套書讓我們重新理解每個習以為常的認知，其實都是不容易的突破，而現在的我們站在現在的地球面前，又還有哪些挑戰呢？



　　讓我們一起來翻開科學史，而不只是用螢光筆畫上他們的結果，看看這些跟你我一樣是「平凡人」的科學家想破頭與靈光乍現的時刻，說不定你也能像赫頓一樣，從八竿子打不著的地方得到破解難題的靈感！



教育前線與科學思辨的距離

文�洪逸文、王靖華　國立臺灣師範大學附屬高級中學地球科學教師



　　「星垂平野闊，月湧大江流」，這是來自杜甫《旅夜書懷》中的一段文字，也是我們在課堂上用來引導學生思考的一個問題。因為學生常常用星星「高」掛在天空來描述夜晚所見的景象，那在什麼樣的情境下，他們才會看到繁星低「垂」於夜空呢？這兩個動詞的使用方法不同，就是意味著所處時空環境的差異所致。



　　身處建築物叢聚且光害嚴重的現代，人們往往只能看到頭頂的亮星，因此會用「高掛」來描述對它的觀察。對於「垂掛」呢？學生通常會回答說在綠島、蘭嶼這樣的小島，就有機會見到滿天星斗垂掛於夜幕。此時，我們會趁機追問：「這時候環繞四周觀察，所看到的天空會像什麼形狀？」這個問題有助於他們了解古人如何從直觀經驗出發，形成了「天圓地方」的概念。而從歷史觀點來看，古代的自然哲學家對於地球科學的相關思考，也大多是起源「地球的形狀」這個問題。



　　從觀察認識世界 卻從背誦理解科學？



　　華文世界中，我們所使用的「地球」一詞，意謂著我們所居住的行星外觀為球形，因此學生會理所當然地接受地球形狀是圓形的。然而，國外對孩童所持有地球形狀概念的相關研究顯示，不同文化的孩童們都普遍認為地球是平的（或是碟狀平盤），推論這應是受兒童個人的直觀經驗導致。這也意味著從古至今，人們認識自然界通常是從自己直接感官經驗出發，然後再慢慢透過經驗的統整，或者是與他人的溝通，而後才是進行更多的學習，也包含進入學校體制的科學教育。



　　過去臺灣的科學教育（特別是中小學的科學課程），常以「科學產出的最終形式」作為教學與學習的重點，也就是科學知識、科學定律、公式，透過記憶背誦與反覆演算來學習科學，所在意的大多是「知識的正確性」。但這樣的做法卻忽略了科學其實是一種求知的「過程」，也就是如何從現象的觀察出發，進行發現問題、推測甚至實驗，最後對探究的結果進行論證與溝通。本套書的許多內容恰可補足上述的科學求知過程，並作為教學與學習的補充資料。例如：上冊第34頁中關於月相盈虧的4個線索，可以作為從現象觀察後的歸納與邏輯推理訓練；再如學生最易產生迷失概念的潮汐成因，則可透過上冊第77到87頁中，牛頓如何從流星索開始思考，最後解開了地球海水潮汐是受到月球與太陽的共同影響，來引導觸類旁通的思辨歷程。



　　由宗教到實證 地球科學的典範轉移



　　若從另一個角度來審視地球科學的發展史，我們還得注意一個問題：關於許多地球的科學研究理論，大多始於文藝復興時代，當時的學者幾乎都是從週遭生活環境的觀察出發，進而形成自己研究的方向與理論，並沒有一套共同遵守的科學研究方法與標準。但十八世紀後，因為科學社群與科學期刊的流通、工業革命與宗教力量式微等原因，促使了現代的地球科學萌芽。特別是因應礦業的興盛，岩石、礦物與化石相關分類知識不斷增加，地質學開始被視為一門科學，進而透過檢驗地球地殼中的岩石成分與化石，讓人了解地球是有長遠歷史的，而不是某些宗教聲稱僅有數千年的時間。



　　最後，建議使用此套書教學的老師，可以補充「時間尺度」與「空間尺度」的概念，兩者都是地球科學有別於其他學門的特徵，並透過大陸漂移、海底擴張到板塊構造學說的發展舉例。因為造成現今地表地貌形成的力量，可說是以百、千萬年的時間尺度在進行，所造成的影響也不只是地質變化，還可能是全球海洋、氣候系統的變化。

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