周口店地質(zhì)實習(xí)中北京猿人遺址的教學(xué)探討

韓鳳祿　穆云濤　徐冉

摘要：本文總結(jié)了周口店地區(qū)從北京猿人發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在85年來的古人類研究歷程，認(rèn)為北京猿人遺址的教學(xué)應(yīng)該納入到周口店野外地質(zhì)的實習(xí)中，并從三個方面探討了北京猿人遺址的教學(xué)方法；認(rèn)為北京猿人遺址的教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣、拓展學(xué)生的知識和培養(yǎng)科學(xué)思維、以及建立生物和地質(zhì)融合的綜合研究的概念具有重要作用，這對于認(rèn)識當(dāng)前生態(tài)環(huán)境對人類生活的影響具有積極意義。

關(guān)鍵詞：周口店；北京猿人；人類演化；地質(zhì)教學(xué)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）38-0161-04

一、前言

北京周口店地區(qū)不僅是世界聞名的北京猿人遺址所在地，而且具有豐富的地質(zhì)資源。此地區(qū)三大巖類齊全，構(gòu)造現(xiàn)象豐富，歷來是各個高校地質(zhì)學(xué)專業(yè)學(xué)生實習(xí)的重要區(qū)域。由于現(xiàn)在人們越來越關(guān)注環(huán)境對人類的影響，因此很多學(xué)者呼吁增加和完善第四紀(jì)地質(zhì)，而第四紀(jì)地質(zhì)中最重要的北京猿人遺址尚未納入到教學(xué)體系中。這是由于北京猿人研究主要涉及到生物骨骼解剖學(xué)相關(guān)知識，而與地質(zhì)學(xué)相差甚遠(yuǎn)。筆者認(rèn)為北京猿人的研究雖然主要以生物學(xué)為主，但與它們生活的環(huán)境是分不開的，所以其實是生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)的綜合研究。周口店地區(qū)作為最重要的古人類遺址之一，對于研究人類與環(huán)境之間的關(guān)系和演化具有重要的意義，況且人類的起源也是學(xué)生最感興趣的話題之一。所以對該部分教學(xué)內(nèi)容的開發(fā)和總結(jié)不僅能擴展學(xué)生的地質(zhì)學(xué)知識和技能，而且能夠開拓他們的思維，培養(yǎng)不同學(xué)科綜合分析的能力。因此，本文概括總結(jié)了周口店地區(qū)古人類研究的歷史和現(xiàn)狀，并對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討。

二、周口店地區(qū)古人類研究歷史和現(xiàn)狀

周口店古人類化石研究從上世紀(jì)20年代就已經(jīng)開始了。1918年春，瑞典地質(zhì)學(xué)家安特生經(jīng)朋友介紹來到了周口店，在雞骨山挖掘了一些化石。1921年和1923年，在安特生的指導(dǎo)下，奧地利古生物學(xué)家?guī)煹に够鶎χ芸诘赀M(jìn)行了兩次試發(fā)掘，并將挖出的化石運回瑞典研究。1926年，師丹斯基在整理這批材料時新認(rèn)出一顆疑似人類前臼齒的化石。同年10月，安特生在瑞典皇太子古斯塔夫六世阿爾道夫訪華時公布了這個消息，立刻引起了國際學(xué)術(shù)界的矚目。1927年春，在美國洛克菲勒基金會資助下，中國地質(zhì)調(diào)查所和北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院簽署了《關(guān)于合作研究華北第三紀(jì)及第四紀(jì)堆積物的協(xié)議書》，從而拉開了周口店大規(guī)?？脊虐l(fā)掘的序幕。中國地質(zhì)學(xué)奠基者之一的丁文江擔(dān)任該項目的名譽主持人，中國地質(zhì)調(diào)查所所長翁文灝和加拿大解剖學(xué)家步達(dá)生負(fù)責(zé)具體事務(wù)。此后不久，剛從德國留學(xué)歸來的楊鐘健主持了周口店的具體發(fā)掘工作，當(dāng)時剛從北京大學(xué)地質(zhì)系畢業(yè)的年僅24歲的裴文中也加入到了北京猿人的發(fā)掘工作之中。這一年周口店的發(fā)掘收獲頗豐，獲得了500箱化石材料，又發(fā)現(xiàn)了一顆保存極好的人類下臼齒。加拿大古生物學(xué)家步達(dá)生對這顆人牙進(jìn)行了仔細(xì)研究，命名為“中國猿人北京種”，俗稱為“北京（猿）人”（Peking Man）。1929年12月2日是中國古人類發(fā)現(xiàn)史上最重要的時刻。我國著名考古學(xué)家裴文中在周口店第一地點發(fā)現(xiàn)了北京猿人的第一個完整的頭蓋骨，并載入史冊。隨后，步達(dá)生對這個頭蓋骨進(jìn)行了完整的記述。1927年到1937年是北京猿人發(fā)現(xiàn)的黃金時期。在周口店第一地點共獲得了5件頭蓋骨、14件下頜骨，牙齒147枚，數(shù)塊頭后骨骼，代表了40多個個體。另外還發(fā)現(xiàn)了大量的石器和哺乳動物化石以及取火的證據(jù)，后由德國的解剖學(xué)家魏敦瑞對這批材料進(jìn)行了研究。北京猿人的發(fā)現(xiàn)之所以有這樣重要的意義，是因為他們確立了人類演化過程中經(jīng)歷了直立人的階段，是當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的已知最古老的人類。但不幸的是1941年珍珠港事件爆發(fā)，這批北京猿人化石材料在轉(zhuǎn)運途中全部丟失，至今仍下落不明。而在之后的采掘中，再也沒有發(fā)掘出如此豐富的材料。所幸的是當(dāng)時所做的一些模型保留了下來，這為以后古人類的起源和演化研究提供了重要的參考資料。1949年后，裴文中和賈蘭坡等對周口店北京猿人遺址進(jìn)行了多次發(fā)掘，并有了更多發(fā)現(xiàn)，其中最重要的是1959年在鴿子堂洞西部發(fā)現(xiàn)的一具完整的北京猿人下頜骨。1966年，在第一地點發(fā)現(xiàn)了兩片頭蓋骨。比較巧合的是這兩片頭蓋骨和之前在1934年和1936年發(fā)現(xiàn)的兩片頭蓋骨能夠完整拼合，組成5號頭骨。另外在猿人洞中也發(fā)現(xiàn)了大量的哺乳動物化石和用火的證據(jù)。1977—1979年，在中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所主持下，包括北京大學(xué)、南京大學(xué)、中國科學(xué)院地質(zhì)研究所在內(nèi)的多個科研院所對周口店北京猿人和其他哺乳動物化石、晚新生代地層、溶洞的發(fā)育規(guī)律、孢粉、古土壤、古氣候和年代進(jìn)行了多方面的研究，并取得了豐碩的成果，并于1985年出版了《北京猿人遺址綜合研究》。2009年，在中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所高星的主持下，再次對該遺址進(jìn)行保護(hù)性發(fā)掘，發(fā)現(xiàn)了更多人類用火的遺跡和遺物，為人類能夠主動取火提供了更有力的證據(jù)。但是關(guān)于北京猿人的研究工作并沒有結(jié)束，一些新技術(shù)和新方法的應(yīng)用給人類演化的研究帶來了新的活力。周口店地區(qū)不僅發(fā)現(xiàn)了生活在70—20萬年前的北京猿人，還發(fā)現(xiàn)了其他時期的古人類化石，包括山頂洞人和田園洞人。山頂洞人早在1933年就被發(fā)現(xiàn)，包括3個完整的頭蓋骨、4件下頜骨和數(shù)枚牙齒。但不幸的是在1941年隨同北京猿人化石一同丟失。吳新智院士對這批材料進(jìn)行了重新研究，并認(rèn)為山頂洞人代表了原始的蒙古人種，與中國人、愛斯基摩人和美洲的印第安人相近。2001年，周口店地區(qū)又有了新發(fā)現(xiàn)。田園林場的經(jīng)理田秀梅在周口店鎮(zhèn)黃山店村的田園林場發(fā)現(xiàn)了一處含古人類和古脊椎動物的洞穴。2003年，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所的同號文等進(jìn)行了發(fā)掘和研究，出土古人類化石34件，包括牙齒、下頜和頭后骨骼，另外還有哺乳動物化石29種。進(jìn)一步的測年工作表明田園洞的堆積物在4.2—3.85萬年，比山頂洞人約早1萬年，該處的古人類化石在解剖學(xué)上可歸入晚期智人。另外田園洞人在古DNA的分析上也取得了重大突破，是第一個能夠獲得核DNA的早期現(xiàn)代人。研究表明田園洞人和現(xiàn)在的亞洲人和美洲土著人親緣關(guān)系密切，而和現(xiàn)代歐洲人親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。endprint

三、周口店地區(qū)古人類遺址的教學(xué)與思考

人類的起源和演化本身就能引起學(xué)生極大的興趣，學(xué)生本身愿意參觀北京猿人遺址和博物館，但是頭腦中可能只有一個模糊的人類演化的印象，因此我們在教學(xué)的過程中就應(yīng)該引導(dǎo)他們?nèi)グ严嚓P(guān)的知識串聯(lián)起來，構(gòu)成一個系統(tǒng)；并把人和環(huán)境聯(lián)系起來分析人類的演化過程。周口店遺址博物館保存了大量的化石標(biāo)本和石器，同時以現(xiàn)代化的手段形象生動地再現(xiàn)了北京猿人生活的場景和環(huán)境的變遷，結(jié)合教師的指導(dǎo)，能夠達(dá)到很好的教學(xué)效果。筆者認(rèn)為可以從以下三方面引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識人類與環(huán)境地質(zhì)協(xié)同演化。

1.以講故事的形式回顧北京猿人發(fā)現(xiàn)史。周口店北京猿人發(fā)現(xiàn)史本身就具有傳奇色彩，但大多數(shù)人對此只是一知半解，如幾乎所有人都知道1929年裴文中發(fā)現(xiàn)了北京猿人頭蓋骨，也知道在二戰(zhàn)期間丟失，但是很少有人去查閱他們是如何被發(fā)現(xiàn)的，以及又是怎么丟失的，其實這里面有很多豐富有趣的故事以及感人事跡。首先北京猿人頭蓋骨的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了一個曲折的過程。1927年，裴文中先生從北京大學(xué)地質(zhì)系畢業(yè)，但并沒有正式工作，生活上也比較困難，后經(jīng)當(dāng)時地質(zhì)調(diào)查所所長翁文灝介紹，1928年初參加了周口店發(fā)掘工作。當(dāng)時他對脊椎動物化石并不了解，只負(fù)責(zé)管理工人和記賬，但裴先生是個非常好學(xué)的人，他主動參加發(fā)掘工作，向有豐富經(jīng)驗的工人學(xué)習(xí)脊椎動物化石的鑒定，并研讀有關(guān)的古生物著作?？梢哉f北京猿人的發(fā)現(xiàn)和裴先生本身的刻苦努力是分不開的。1928年底，周口店發(fā)掘工作發(fā)掘到了堅硬巖層，里面化石非常少，這樣再挖下去已經(jīng)意義不大。當(dāng)時負(fù)責(zé)這個項目的楊鐘健先生和布林博士將重點轉(zhuǎn)移到其他方向，只留下裴文中來負(fù)責(zé)這個項目。在克服了重重困難之后，他們挖開了堅硬巖層，再往下化石又增多起來，但也只發(fā)現(xiàn)了幾顆猿人牙齒。1929年秋，可發(fā)掘的沉積巖層的體積越來越小，似乎接近尾聲。到了11月份，雖然天氣轉(zhuǎn)寒，但發(fā)掘工作有了新進(jìn)展。他們又發(fā)現(xiàn)了一個很深的小洞，其洞口僅能容下一個人進(jìn)出。裴文中先生便一個人入洞查看，竟然發(fā)現(xiàn)其中別有洞天，里面有很多哺乳動物化石，而且他還看到一個圓圓的東西，但當(dāng)時并未在意。隨后發(fā)掘工作繼續(xù)進(jìn)行，到12月2日下午四點多的時候挖掘到了這個圓圓的東西，才真正認(rèn)出這是個猿人的頭骨。當(dāng)時所有人都非常興奮，決定把它挖出來，但是偏偏這個頭骨嵌在堅硬的巖層里面。天色已黑，最后只好用撬棍撬了下來。很快，北京猿人的消息就震動了國內(nèi)外。而北京猿人在面世12年后，又突然失蹤更是成了千古之謎。很多當(dāng)事人都曾回憶過北京猿人失蹤的經(jīng)歷，也一直希望能夠找回北京猿人頭蓋骨，但至今無果。關(guān)于北京猿人的失蹤和搜尋有很多文章，筆者僅作概括介紹。1937年盧溝橋事件之后，日本展開全面侵華行動。周口店的發(fā)掘被迫中止，北京猿人化石都保存在北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院內(nèi)。1941年，日美關(guān)系逐漸緊張，戰(zhàn)爭一觸即發(fā)。當(dāng)時的中國地質(zhì)調(diào)查所所長翁文灝考慮猿人化石在淪陷區(qū)不安全，所以和美國協(xié)商后決定暫時將其運送到美國自然歷史博物館保管。由胡承志裝箱，并送到了博文的辦公室。在這之后便沒有準(zhǔn)確的史料了。據(jù)說，博文在11月底把猿人化石送到了美國大使館。12月5日美國的海軍陸戰(zhàn)隊帶著北京猿人化石上了專用列車到達(dá)秦皇島，后計劃把化石送上一艘從上海北駛美國的哈里遜總統(tǒng)號船。這艘船預(yù)計12月8日到達(dá)秦皇島，但剛好12月7號珍珠港事件爆發(fā)。日軍迅速截獲了海軍陸戰(zhàn)隊的專用列車，收繳了所有物資。而哈里遜總統(tǒng)號也未能駛到秦皇島，而被日本軍艦驅(qū)逐擱淺。此后，北京猿人化石下落不明。有人認(rèn)為他們在戰(zhàn)爭中被破壞，也有人認(rèn)為被日本或美國收藏，但這些都只是推測。關(guān)于北京猿人的追蹤還有很多故事，可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀相關(guān)書籍，并從中得到啟發(fā)和教育。

2.以師生互動的形式讓學(xué)生了解生命的演化史。在讓學(xué)生了解周口店發(fā)掘的傳奇故事之后，下一步就要啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，讓他們知道什么是生命的演化、生物和環(huán)境的關(guān)系，以及用何種方法進(jìn)行科學(xué)研究。這也是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)教育的最重要的部分。筆者認(rèn)為應(yīng)該從科學(xué)問題入手，從被動地接受知識到主動尋求答案。首先，北京猿人在當(dāng)時為什么能夠引起如此巨大的轟動？其實這主要由于他們本身的科學(xué)價值以及當(dāng)時的背景。因為在當(dāng)時北京猿人被認(rèn)為是有確定證據(jù)的最古老的人類（之前發(fā)現(xiàn)的180萬年前的爪哇人有爭議）。接下來我們應(yīng)該將知識引申為如下內(nèi)容：人類是怎么從古猿演變成人的呢？最古老的人類在哪里？人類的演化經(jīng)歷了幾個階段？為什么人能夠直立行走？為什么人的腦容量會不斷增加？為什么人能夠演化出復(fù)雜的語言系統(tǒng)？通過這種面對面的教學(xué)能夠啟發(fā)學(xué)生思維，最后再由教師進(jìn)行總結(jié)?，F(xiàn)在我們都能認(rèn)得出人和黑猩猩的區(qū)別，但是在幾百萬年前人類的祖先和黑猩猩的祖先很相似。所以如何區(qū)分呢？傳統(tǒng)觀點認(rèn)為人和動物的區(qū)別是人能夠制造工具，但是黑猩猩也能制造工具，所以現(xiàn)在這一觀點已經(jīng)被摒棄，改用能夠直立行走來定義人類。目前發(fā)現(xiàn)的最古老的人類化石都來源于非洲，所以人類起源于非洲目前是比較確定的。最古老的人類是發(fā)現(xiàn)于中非乍得（Chad）共和國距今600—700萬年的撒海爾人乍得種。那個時候的古猿的腦容量很小，和現(xiàn)代的黑猩猩腦容量相當(dāng)。但是已經(jīng)具有類似于人的小的犬齒和粗壯的眉脊，推測可以直立行走，這也和分子生物學(xué)的證據(jù)相吻合。根據(jù)化石的形態(tài)，可以推算出人類大體經(jīng)歷了遠(yuǎn)古人類（如撒海爾人）、南方古猿、直立人（如北京猿人）、早期智人（如尼安德特人）和晚期智人（如克羅馬農(nóng)人）幾個階段。它們都有各自的特征，但是并沒有嚴(yán)格的界限?？傮w的演化趨勢是越來越適應(yīng)于直立行走，腦容量越來越大，腦殼變薄，面部扁平，犬齒變小等。但是人類的演化仍然存在很多有爭議的問題，比如現(xiàn)代人的起源?，F(xiàn)代人和人類是兩個不同的概念?，F(xiàn)代人的范圍要小的多，僅指從早期智人到現(xiàn)代人的演化過程。一種觀點認(rèn)為現(xiàn)代人是起源于當(dāng)?shù)氐脑缙谥侨嘶蛑绷⑷耍驗樗麄兊幕莼卣魇沁B續(xù)的，比較典型的是中國的古人類化石特征連續(xù)。另外一種觀點認(rèn)為現(xiàn)代人也是起源于非洲，約在18萬年前開始從非洲遷移到世界各地，取代了當(dāng)?shù)氐闹绷⑷嘶蛟缙谥侨恕：笳叩玫搅烁喾肿由飳W(xué)的證據(jù)，在國際上占據(jù)主導(dǎo)地位。但是生物的演化并不是簡單的完全取代的關(guān)系，而是既有取代又有融合，比如早期現(xiàn)代人含有6%—9%尼安德特人的基因。endprint

3.生物與地質(zhì)融合的科學(xué)思維的訓(xùn)練。人類的起源研究既涉及到生物的知識，又需要地質(zhì)的技能。我們要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會去總結(jié)和提煉知識并掌握最新的科學(xué)方法和技能。對化石的形態(tài)學(xué)研究需要人類解剖學(xué)的知識來比較不同個體的形態(tài)差異和演變，對現(xiàn)代人類的DNA和化石中的古DNA的序列對比分析需要更多分子生物學(xué)的知識。對于古人類化石最重要的年代問題，需要用到地質(zhì)學(xué)中最重要的各種測年方法，包括碳-14、裂變徑跡法（灰燼中的榍石）、熱發(fā)光（石英礦物）和古地磁等方法。通過不同的測年方法可以相互驗證避免大的誤差。另外科學(xué)家是如何知道北京猿人的生活環(huán)境的呢？或者可以通過分析堆積物中的礦物成分、古土壤和不同層位不同時期的孢粉樣品進(jìn)行分析，如根據(jù)孢粉組合來判斷植物種類（因為植物對氣候比較敏感），從而追蹤氣候的變化。根據(jù)多家科研單位的綜合研究，周口店的北京猿人總體處于溫暖濕潤的間冰期，但局部時間段偏冷或干旱。另外古人類的生活和溶洞發(fā)育密切相關(guān)，因此溶洞的成因和充填過程同樣會影響到古人類的生活方式。通過分析溶洞的發(fā)育過程可以推斷猿人的遷徙過程，另外還有很多的哺乳動物與猿人生活，這些哺乳動物化石也具有很高的研究價值，有些到現(xiàn)在已經(jīng)絕滅了，有些哺乳動物是北京猿人的獵物，如斑鹿和腫骨大角鹿，但也有猛獸可以和人類抗衡。在猿人生活的洞中還有很多的石片，一般人難以注意這些散碎的石頭。但是這些正是北京猿人所用過的石器，包括尖狀器、砍砸器和刮削器。古生物學(xué)家可以一眼認(rèn)出哪些是人為制造的石器，哪些是自然形成的。人類在演變的過程中，石器也在不斷改進(jìn)，所以根據(jù)石器形態(tài)我們就能判斷當(dāng)時的猿人的生活方式和狀態(tài)。在參觀猿人洞的時候，我們可以就某一個學(xué)生感興趣的話題進(jìn)行深入討論，如北京猿人用火的證據(jù)有哪些。

四、結(jié)論

綜上所述，周口店猿人遺址教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣以及啟發(fā)他們的科學(xué)思維方式具有非常重要的意義。因為這不僅涉及到生命的起源和演化，還有生物和環(huán)境之間的協(xié)同演化，這些對于人類未來的發(fā)展和演化也具有指導(dǎo)作用。所以筆者認(rèn)為雖然周口店的地質(zhì)實習(xí)主要任務(wù)是地質(zhì)的認(rèn)知和地質(zhì)技能的培養(yǎng)，但我們也應(yīng)該關(guān)注地質(zhì)作用和人類的關(guān)系。周口店具有得天獨厚的資源，北京猿人遺址是世界上化石材料最豐富的遺址之一，目前仍吸引著各國的科學(xué)家來考察研究。北京猿人遺址博物館新館也已經(jīng)建成，離中國地質(zhì)大學(xué)周口店實習(xí)站不遠(yuǎn)。所以我們應(yīng)該充分利用現(xiàn)有的資源，開展和普及古人類演化方面的教學(xué)。未來科學(xué)的發(fā)展不會局限于一個學(xué)科之內(nèi)，它必將不斷與其他學(xué)科交叉和融合，才能增加整個學(xué)科的活力，而地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)的交叉與融合也將越來越密切。

致謝：感謝中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）袁晏明教授提出的寶貴意見和建議，感謝中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）“周口店野外地質(zhì)教學(xué)團隊”支持和幫助。

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