第一章

改革自然科學教育的生物學家―露易絲傳奇

葛蕾絲安娜‧露易絲是十九世紀末最傑出的女性科學家之一。

她對鳥類、細菌與水中無脊椎動物的分類有重大的貢獻，

並在晚年致力於自然科學教育，啟發了許多學生。

地下逃亡線

一八二一年八月三日，葛蕾絲安娜‧露易絲（Graceanna Lewis,1821-1912）生於美國賓夕凡尼亞州切斯特郡（Chester）的一個農莊裡。露易絲從小就在農莊裡照顧蘋果樹與幾隻乳牛。她有一個姊姊、兩個妹妹。四個小孩一起幫助母親以絲帖．法瑟爾（Esther Fussel）主持這個農場。露易絲的父親約翰．露易絲（John Lewis），在她三歲時，陪伴一個由南方逃來的黑奴家庭北上加拿大，在途中染上斑疹傷寒，死前給妻子與四個小女兒的遺言是：「我沒有為拯救黑奴感到後悔，我一生最大的遺憾就是太晚才參加這項任務。」

露易絲的父親所參加的任務，稱為「地下逃亡線」（Underground Railroad），專門協助由美國南方逃亡到北方的黑奴，祕密護送他們前往加拿大獲得自由。雖然當時協助黑奴逃亡是會被判死刑的，但是在美國北方州警嚴密檢查下，仍有些人甘冒生命危險去協助黑奴，成千上萬的黑奴因而重獲自由。

「地下逃亡線」的負責人之一是巴多羅買．法瑟爾博士（Bartholomew Fussell），就是露易絲的外祖父。法瑟爾家族的人，有一句口號：「黑奴一無所有，所以幫助黑奴是最好的工作。」他們從小就有這樣的使命感，然後學習各樣專業，散居到美國各州，組成「地下逃亡線」的不同中繼站，當時他們被譏笑為「過度自以為正義的人」與「太想成為殉教士的一批基督徒」。

獨立與叛逆的區別

父親過世後，母親繼續經營農莊，並繼續保護投宿的逃亡者，成為黑奴的庇護所。露易絲寫道：「母親是位意志堅強的女性，喜歡照顧別人，她的一生證明女性能夠在照顧家庭之外，對社會也有貢獻。很多人認為女性獨立是一種叛逆，但是母親的獨立是源自對人類的關懷，因此克服許多困難，幫助更多的人。這種獨立不是叛逆，叛逆是逃避責任的隨心所欲，是摧毀多於完成的事情。」

一八三九年，母親堅持露易絲應該放下照顧農莊的工作，前往三公里外的京伯頓女子寄宿學校就讀。

校長京伯（Abigail Kimber）在第一堂課就開宗明義的說︰「當你進入這所學校，就應該認識學校裡的每棵植物，這是讓你學習感受自然之美的第一步。」京伯開啟了露易絲對自然科學的興趣，她在學校三年，學會辨認校園中兩百多種的植物。

露易絲於一八四二年畢業後，前往外祖父在約克郡成立的女子學校擔任植物學教師，並勤奮自修植物學與動物學。當時的女性比較早婚，露易絲卻一直沒有遇到追求她的男士，經過一陣子的低潮，她自認是「沒人愛的女性」。但是她又寫道：「單身反而有更多的機會去照顧別人的孩子，很多人結婚不代表結束孤單，而是期待的落空。想結婚的慾望，似乎一直糾纏著我的情緒，如何將這慾望提升為眷顧別人的愛呢？學生的一點進步，就是我對教育之愛的一點回饋。」

家在陽光的那一邊

一八四五年母親病重時，露易絲回到農莊，接下「地下逃亡線」的重任。她寫道：「每當想到別人即將獲得的快樂時，自己一點點的不幸，實在算不得什麼」。一個年輕的女性，負責一大片地區的救難工作，露易絲一開始很害怕，不久就振奮起來，她寫道：「我敬畏上帝，所以沒有多餘的心思去擔憂恐懼」。兩年後，她母親過世了，露易絲更獨立了，她將農莊取名為「向陽莊」（Sunnyside），種植更多蘋果樹。

一八六一年，美國南北戰爭爆發，北方政府支持黑奴解放，地下逃亡線的成員不用再隱藏身分，露易絲將農莊改成傷兵救護所，讓州政府的公共衛生委員會負責管理，她則前往紐約，跟當時最著名的鳥類學家卡辛（John Cassin, 1813-1869）學習鳥類分類學。

卡辛是十九世紀中自然科學界的傳奇人物，他從小就喜愛蒐集動、植物標本，青少年時即發現一種植物，是當時的植物圖鑑所未登錄的。卡辛從事進口業與印刷業，但是後來他進口世界各地的鳥類標本多於其他商品，且印刷的書本多為精美的鳥類圖片與研究成果。他在晚年說：「我知道我工作所花的時間，但是我在研究鳥類上的時間，幾乎無法估計。」他一生發現了兩百多種新的鳥類，蒐集的標本比著名的史密森學會（Smithsonian Institute）更多。因為卡辛常用砷去做鳥類標本的保存處理，後來死於砷中毒。

發表第一篇研究成果

露易絲認為她保護黑奴的階段性任務已經結束，但是她看出黑人獲得自由後，仍是文盲，需要有人去教育他們的下一代。要教育別人之前，必須先充實自己。美國在生物學大師亞格西茲（Louis Agassiz,1807-1873）的建議下，於一八六三年成立了「國家科學研究院」（National Academy of Sciences），使研究者較無後顧之憂，學術研究更專業化。露易絲在卡辛的協助下，取得研究獎金，維持自己的生活。

一八六六年，露易絲在《國家科學研究院彙刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）發表第一篇研究報告，鑑定出一種新的鳥類「黑鶇」（Agelaius cyanopus）。過去，很少有女性發表新的生物物種，當時不少科學家質疑這是卡辛的研究成果，不是露易絲發現的。露易絲寫道：「喜愛大自然的人，厭惡人性的偽善，女性的耐心與細心是從事科學工作的優點。」一八六九年，卡辛在工作時突然病逝，露易絲也失去國家科學研究院的研究資助。以後，她成為一名巡迴教師，在美國各高中巡迴教學。她經常教導學生，如何使用顯微鏡觀察鳥類羽毛的結構與分辨植物。

生物科學教育的危機

一八六○年，露易絲長期投身於中學教育後，認為生物科學逐漸產生三個危機：第一、生物科學逐漸由大自然退回實驗室，愈來愈與大自然的美失去連繫；生物科學從多數人自發性的喜愛，變成了少數擁有實驗室的人才能研究的對象。第二、生物科學為了追求學術的嚴謹性，逐漸脫離群眾，生物科學知識愈來愈成為冰冷的學術。第三、生物科學的研究是為了了解生命的本質，但它的發展卻愈來愈無法解答生命的意義。當生物科學逐漸失去大自然，失去群眾，失去生命意義的探索時，生物科學存在的目的到底是什麼？

當時著名的詩人愛默生（Ralph Waldo Emerson,1803－1882）就寫道：「科學家像是一個苦行僧，躲在自己的住處，在這角落發現一點，那個角落發現一點，講一點人怎麼生，說一點人怎麼死，卻忽略人整個存在的價值。」當時的學術王國，只有聰明的人才能進來，大家努力的要趕上別人，卻又不知道最前面是什麼。目睹這些現象，露易絲在一八六九年出版了《鳥類自然科學史》（Natural History of Birds），首先用胚胎分類學的方法去區分鳥種，並且嘗試用數學去量化不同鳥類骨骼的結構，這些新的論點使她贏得其他科學家的注意。

逐漸成名的危機

隔年，露易絲又在著名的《美國自然科學家》（The American Naturalist）雜誌發表一種澳州稀有鳥類〈七弦鳥的研究〉，探討七弦鳥的築巢特性與結構。不久，又在同一雜誌發表〈鳥類翅膀的對稱圖示〉。

正當她的研究如日中天，廣獲科學界肯定時，突然之間，她整個崩潰，無法工作。一八七一年至一八七三年期間，她多次因為精神衰弱進出醫院，一八七四年才逐漸恢復健康。她回到兒時的農莊，重新整頓這一塊荒蕪的土地。

一八七五年十月，「第三屆女性會議」（The Third Congress of Women）在紐約舉行，露易絲獲邀在大會中演講，闡述她在科學界奮鬥多年的經歷。她並未提及被誤會偷竊別人的研究成果，也沒有提到長期沒有穩定的工作，只能依靠巡迴教學過生活；更沒有講到她罹患三年的精神衰弱。露易絲說道：「從事生物學的研究，是赴一場大自然的邀約，在這一場豐富的邀約裡，如果只有男性參加，不但是女性的損失，也將是全人類的損失。」

普世女性教育的分水嶺

露易絲鼓勵女性參與科學研究，她說：「科學知識並沒有性別的差異，所以科學的研究者也不該有性別的差異。」她的演講，像是一把大槌，敲撞長期以來女性對自己角色的局限看法，也挑戰只有男性才能從事科學研究的觀念。露易絲的演講引發更多人思考：難道女性真的沒有科學頭腦嗎？難道女性除了照顧家庭、生兒育女之外，真的對社會不能有其他的貢獻了嗎？

近代女性的教育權、工作權、參政權等，都是由這些思想延伸出來的結果。一八七五年成為女性獲受更多尊重的分水嶺，從此，美國聯邦政府要求女子教育裡要放入科學課程。當然，這不是露易絲一人努力的成果，而是由一批傑出的女性共同推動的。

一八七八年，露易絲將經營多年的農莊賣掉，將所得的錢做為個人的研究基金。她又成為一名巡迴教師，到邀請她的學校短期任教。由於欠缺博士文憑，她只能在中小學任教，教授「鳥類分類的二十堂課」、「植物分類的五堂課」等。她在費城買了一間小房子做為個人研究室，也是沒有巡迴邀約時的住處。她一生一直期待能在大學獲得一個穩定的教職，但是多次的申請都落空，雖然會有失望的時候，只是另有一條新的道路在為她展開，使她的生命成為高等科學研究與中小學科學教育的導管。

細菌與水母分類

露易絲繼續在一流的科學期刊發表研究成果，例如一八八二年，她在美國國家科學研究院的年會上發表〈生物學分類的一般原則〉，提出生物分類不只是在比較標本的相異與相似性，而應建立比較的通則，成為分類上的基本步驟。一八八四年，她在一條臭水溝旁邊，看到水底有些白色的黏狀物，就將它取出，放在顯微鏡下觀察，看到一種從未見過的細菌。她將細胞的結構畫下來，並且仔細分析其生長的環境，發現這種細菌能夠生長在氧氣非常缺乏的水中，這種細菌後來稱為「白硫絲菌」（beggiatoa）。發現「白硫絲菌 」是項重大的成就，它證明在硫化物濃度高的劇毒水中，也有細菌能夠生存其中。

一九○二年，她在《美國自然科學家》雜誌發表一種南美洲已經滅絕的蹄狀動物，是過去未被分類過的物種。此後她又在 「德拉瓦科學協會」（Delaware County Institute of Science）上發表魚類的一些重要特徵，又發表海洋中「放射蟲」（radiates）的分類特徵。一九○九年，她繼續發表美國沿海「水母」（jellyfish）的分類研究。一九一一年，她已經九十高齡了，還是到海邊沙灘上撿拾被海浪沖上來的水母屍體，在「德拉瓦科學協會」上發表櫛板動物門的分類。

讓小學有座花園吧

一八七○年代末，露易絲在生物分類學的研究，已獲得科學界的肯定。但是，她最大的貢獻不僅是在科學研究，更是在突破近代生物科學教育的危機。為了讓學生可以在大自然裡重拾對生物科學的喜愛，她在全國推動「花之任務」（Flower Mission）：在小學校園設置花園，讓學生由種花的過程中，親自觀察生物生長過程的奇妙。她建議學校，種花除了考量花卉的美麗外，也要種植不開花的蕨類；除了種市場賣的花種外，也要移種當地的野花。她鼓勵學生蒐集花的落瓣、落葉，在顯微鏡下觀察，並畫下外表的特徵，也建議學生在一天不同的時候去觀察花的變化。她告訴學生：「當你這樣做，你會發覺周遭不斷的有一百個、一千個奇妙在發生。」她並且要學生採收所種的花朵，送給當地醫院裡的病人。

露易絲絕對沒有想到，「花之任務」在全國小學的自然教育產生多大的回響，逐漸的，許多小學校園裡有學生自己經營的花圃與菜圃。後來，美國政府為了感謝她的貢獻，就將「向陽莊」買下，改成一片大花園，以她的名字命名為「葛蕾絲安娜花園」（Graceanna's Garden）。露易絲也建議在中學成立「寵物屋」（pet's house），讓學生有照顧動物的經驗，甚至讓學生將動物帶回家養，期末再將動物帶回學校。在規模較小的學校成立「繭屋」（cocoon's house），讓有興趣的學生將蟲繭帶回家，蟲繭成蛾後，學生需要繼續照顧，蛾產卵，卵再孵化成蟲，蟲成繭後再交回給學校。

改革自然科學教育的切入點

露易絲的第二個任務，是讓更多的社會大眾，能夠接受大自然的邀約。她認為科學教育有四個切入點。第一是傳統性的，例如學校課本介紹科學定理與實驗程序；第二是介紹「科學新知」，滿足一些人對近代科學的好奇；第三是「科學文學」的呈現，直接去喚醒讀者的理性與感性；第四是「科學圖鑑」，讓人從大自然與科學圖鑑中自我學習，進而產生喜愛自然科學的動力。

一八九○年，露易絲看到「花之任務」與「寵物屋」在各中小學獲得熱烈的響應，轉而學習水彩畫。一八九二年，她用水彩畫出辨識賓夕凡尼亞州森林葉子的圖鑑，她的畫不僅具有藝術之美，也具有科學的精確。這本圖鑑在一八九三年芝加哥舉行的世界博覽會中獲得金質獎，一九○一年在水牛城的「泛美展」又得金牌獎，一九○四年在聖路易斯市的「路易斯安那商展」又得金質獎，後來被賓州州立大學永久珍藏。

生物圖鑑對社會教育的重要

很少科學家會有如此傑出的美術作品，但是露易絲憂心忡忡，她要的不是這些獎牌，而是要讓《生物圖鑑》成為接受大自然邀約的導引。她繼續繪製《蛇類圖鑑》、《鳥類圖鑑》、《野花圖鑑》等，但是沒有出版社肯出版，因為《生物圖鑑》不是市場的暢銷書。露易絲轉向國家科學研究院申請，當時國家科學研究院的經費很多，吸引各地的傑出學者來美國做研究。弔詭的是，「科學研究」可以申請到很多錢，「科學教育」卻沒有錢，國家科學研究院拒絕露易絲的申請案。

露易絲又轉向教育部申請，教育部卻認為《生物圖鑑》不是學校用的課本，不予補助。後來有一位匿名的老婦人知道這件事情，就在遺囑上註明：「出錢，出版露易絲的《生物圖鑑》」。

《生物圖鑑》果然不是暢銷書，卻是長銷書，更重要的是成為社會大眾自我教育的導引。露易絲晚年寫道：「願我的一生，成為給孩子的一件禮物。」她沒有結婚，沒有孩子，但藉著她的《生物圖鑑》，許許多多的孩子因而受益。

生命的存在是有意義的

一八九○年，七十九歲的露易絲已經沒有力氣到各處當巡迴教師了。她回到自己的小屋，進行她的最後一件任務，在生物科學中教導孩子生命的意義，這是一般生物課本未曾著墨的。她在《都市人》雜誌（Urbanista）有個專欄，描述大自然在不同季節的變化。她寫道：「觀察大自然是最純潔的樂趣，永遠不會讓你感到無聊，能夠提升你的心志，培養你對別人的尊重，穩定你的個性，讓你的生命更活潑。讓觀察大自然成為你一生的習慣，使你邁向那光明、愛與存在之永恆的源頭。」

露易絲在貴格會（Quaker）出版的週刊《智者之友》（Friends' Intelligencer）上也有一個專欄，叫做「鳥類和牠的朋友」（Birds and Their Friends），介紹鳥類的羽毛、飛翔、歌唱、與食物，並寫道：「要認識一幅偉大的繪畫，必須先認識畫作背後的作者；要認識大自然，必須認識造物主，否則科學會徒然成為一種智力活動。」

露易絲也是一位研究演化論的學者，英國的演化論大師赫胥黎（Thomas Henry Huxley, 1825－1895），在訪問美國時，曾稱讚她是：「在系統分類學上有最新與最深入研究的人。」但露易絲經常引用哈佛大學教授植物學大師格雷（Asa Gray, 1810－1888）所講的一句話：「演化是一種機制，但不是生命存在的第一個機制，也不是生命結束的最後一個機制。」一八九六年，露易絲在〈真理與真理的教師〉一文中寫道：「自然的法則是上帝的法則，所有自然力量的影響看似複雜，卻讓生物之間存有和諧的關係，因此，生物的存在不是自然力量盲目的篩選，而是藉著在環境中的掙扎，邁向完美。」

第一章

改革自然科學教育的生物學家―露易絲傳奇

葛蕾絲安娜‧露易絲是十九世紀末最傑出的女性科學家之一。

她對鳥類、細菌與水中無脊椎動物的分類有重大的貢獻，

並在晚年致力於自然科學教育，啟發了許多學生。

地下逃亡線

一八二一年八月三日，葛蕾絲安娜‧露易絲（Graceanna Lewis,1821-1912）生於美國賓夕凡尼亞州切斯特郡（Chester）的一個農莊裡。露易絲從小就在農莊裡照顧蘋果樹與幾隻乳牛。她有一個姊姊、兩個妹妹。四個小孩一起幫助母親以絲帖．法瑟爾（Esther Fussel）主持這個農場。露易絲的父親約翰．露易絲（John Lewis）...

前言

十九世紀中葉以前，科學家以男性為主，很少有女性參與其間。二十世紀傑出的女性科學家卻風起雲湧，在科學界有相當大的影響力，例如獲得諾貝爾獎的瑪麗．居里（Marie Curie,1867－1934），傑出的物理學家吳健雄（1912－1997）、生態學家《寂靜的春天》的作者瑞秋．卡森（Rachel Louise Carson,1907－1964）等人。

這批近代女性科學家的成就獲得普世肯定，並影響許多女孩從小就志在理工領域。她們的成果，導因於十九世紀，少數女性以傑出的科學研究成果，證明女性也能從事科學研究。

十九世紀重要的傑出女性科學家，包括：

露易絲（Graceanna Lewis,1821-1912，生物學家）。

布雷克威爾（Elizabeth Blackwell,1821-1910，世界第一位女醫生）。

弗碧綺（Kate Furbish,1834-1931，勇於探險的植物學家）。

理察絲（Linda Anne Judson Richards,1841–1930，建立精神護理的先鋒）。

史華璐（Ellen Swallow,1842-1911，近代食品安全的推手）。

波特（Helen Beatrix Potter,1866-1943，英國作家及自然科學家）。。

蔡斯（Mary Agnes Chase,1869-1963，禾草學專家）。

哈彌爾頓（Alice Hamilton,1869-1970，工業毒性化學開創者）。

耐斯（Margaret Nice,1883-1974，鳥類生態學家）。

道西葛（Helen Brooke Taussig,1898-1986，心臟醫學大師）。

這十位女性都值得我們認識。本書以最特別的生物學大師葛蕾絲安娜．露易絲，做為開卷人物，因為她不僅對分類學有傑出的貢獻，更克服了當時社會認為女性不適合學習科學的觀念，而且對於日後的自然科學教育有深遠影響。



自序

以科學歷史故事教科學

當人剛出生時，是來到一個全然陌生的地方，有陽光、有風吹、有蟲鳴、有鳥叫、有冷熱、有父母說話的聲音、有奶喝、有衣服穿，這是個沒來過的地方。孩子充滿好奇，左看右看，靜靜傾聽，牙牙學語。

在科學教育，十歲以前的孩子都是「天才」。他們因好奇而學習，因純真而發問，愛聽故事而喜悅。以後，許多孩子受教育愈多，似乎知道的愈來愈多，卻漸漸失去了學習的好奇、純真與喜悅。到中學變得沒興趣，到大學還問：「學這麼多，有什麼用？」出了社會，忙這個那個，忘了清晨的陽光多溫柔，吹過樹梢的風聲多好聽，天上的雲彩每日有變化。

我在大學教書多年，工作之餘，也到高中、國中、小學和學生分享，思索這種科學教育銜接上的斷裂，應該如何彌補？我逐漸用「科學歷史故事」來教學生「科學」，因為：

第一， 孩子都喜歡聽故事，是比較沒有壓力的學習。第二，用歷史教科學，是

讓孩子知道科學發現的時代背景，與前因後果，而非只有公式計算與證明。第三，用文字呈現科學故事，可讓孩子知道文字，可以表達科學的發現、程序與情節。

這本書是在這種科學教育的理念下，寫下來的。一九七八年，我在台灣大學唸研究所時，有一晚，受邀在一社區的教育講座講「清潔劑與界面化學」。我知道界面化學的科學原理，我以「洗衣粉與肥皂的發現史」分享，那一晚來聽的人坐滿教室，椅子還排到教室外。我第一次體會科學故事，是科學的教育方式。

一九八一年，我到美國念書，我讀了更多科學史的書。美國圖書館常有舊書拍賣，一大袋舊書，美金一元。我購買、我閱讀、我整理，而後講給我的忠實聽眾——妻子聽。

一九八九年，我回來臺灣教書，上、下課時講給學生聽，學生也愛聽。這本書，就是其中一批以女性科學家為主的故事，讓學生知道，科學研究不在乎性別，而是誠實、愛人與認真。

迄今，我還在講科學的故事。

前言

十九世紀中葉以前，科學家以男性為主，很少有女性參與其間。二十世紀傑出的女性科學家卻風起雲湧，在科學界有相當大的影響力，例如獲得諾貝爾獎的瑪麗．居里（Marie Curie,1867－1934），傑出的物理學家吳健雄（1912－1997）、生態學家《寂靜的春天》的作者瑞秋．卡森（Rachel Louise Carson,1907－1964）等人。

這批近代女性科學家的成就獲得普世肯定，並影響許多女孩從小就志在理工領域。她們的成果，導因於十九世紀，少數女性以傑出的科學研究成果，證明女性也能從事科學研究。

十九世紀重要的傑出女性科學家，包括：

露易絲（...

前言
自序
1. 鳥類、細菌與水中無脊椎動物的分類學——葛蕾絲安娜‧露易絲
2. 世界上第一個女醫生——布蕾克威爾
3. 野花的美拭亮我的雙眼——園藝學家弗碧綺
4. 憐恤人的天使，飛翔吧！——理查絲與精神護理
5. 二十世紀「食品與藥物管制法」的先驅——史華璐
6. 將欣賞大自然的喜悅留給兒童文學——波特與小兔彼得
7. 為小草去探險——蔡斯與農藝禾草學
8. 為了蘆葦我不能倒下——工業毒害學開創者哈彌爾頓
9. 與披著羽毛的音樂家相遇——耐絲與鳥類生態學
10. 聽，孩子的心聲——道西葛與兒童心臟醫學
參考書目

前言
自序
1. 鳥類、細菌與水中無脊椎動物的分類學——葛蕾絲安娜‧露易絲
2. 世界上第一個女醫生——布蕾克威爾
3. 野花的美拭亮我的雙眼——園藝學家弗碧綺
4. 憐恤人的天使，飛翔吧！——理查絲與精神護理
5. 二十世紀「食品與藥物管制法」的先驅——史華璐
6. 將欣賞大自然的喜悅留給兒童文學——波特與小兔彼得
7. 為小草去探險——蔡斯與農藝禾草學
8. 為了蘆葦我不能倒下——工業毒害學開創者哈彌爾頓
9. 與披著羽毛的音樂家相遇——耐絲與鳥類生態學
10. 聽，孩子的心聲——道西葛與兒童心臟醫學
參考書目