2015年2月23日 星期一

老梅石槽旁的生物紀錄

老梅石槽
石蓴
話說老梅石槽雖然最棒的季節在初春,但從初冬至夏初都看得到盎然綠意,右圖就是在6月的景象。這青翠的綠可不是人工所為,多虧還有不少綠藻不離不棄呢。不過綠藻是怎麼在石頭上生長呢?先不要亂猜,你該知道綠藻不是植物界的成員吧;在五界分類系統中,綠藻和其他藻類屬於原生生物界,根本不具有根莖葉等器官,所以絕對不是你準備說出來的「根」。為了找出答案,我決定將眼前的綠藻(主要是石蓴,如右上圖)帶回家好好研究一番。
虧有顯微鏡,我在石蓴的邊緣找到了這個深色的東西,你猜是甚麼?沒錯,就是和植物的根一樣有許多鬚鬚的附著器,不過藻類不需附著器作為水分和無機鹽類的吸收構造,因為幾乎每個細胞都可以直接與海水進行物質交換。
  既然顯微鏡都準備好了,沒理由就這麼結束觀察吧。以顯微鏡觀察這片約五公分的石蓴時,我可是不斷地毯式的搜索、絲毫細節也不放過。不經意發現同一片綠藻上,不同的位置卻有不同顏色組合。各位猜猜看,左右圖各別是那裏的影像呢?其實從左圖上模糊的粗線條就已經宣布答案了。是的,左圖位於附著器附近,而除了附著器附近之外的所有地方,都是如右圖所見,我現在彷彿看到一顆綠色的高爾夫球,你呢?
 小插曲:在採集時為了要避免綠藻乾燥,於是以密封袋裝入海水和石蓴。沒想到回家後發現意外的訪客,在水中亂竄的浮游動物。不過老眼昏花,實在不清楚這些小傢伙到底是何方神聖。這下子顯微鏡又可以發揮了,就順便看看吧。
是啥呀?一團擠在一起的可愛小動物,說甚麼也得仔細觀察看看。於是我吸取一隻較大的浮游動物,在顯微鏡底下不斷觀察,一邊思考這是甚麼東東。不過看著它不斷滑動的附肢,心想是不是過動症患者呢?咦,突然心血來潮,心想如果沒水的話,它還會像現在一樣嗎?
於是用衛生紙邊吸取玻片上剩餘的水分,就在此刻,可愛的傢伙居然就捲起自己的身體,就像龍蝦或其他甲殼類常見的保護動作。卡哇伊喲!放心,我可不想拿它的生命開玩笑。你可別在顯微鏡下掛點喔。不知道加水之後會如何?啊哈,又是活蹦亂跳的模樣了。
嗯,是不是忘了甚麼?喔,對啦,這小可愛應該是節肢動物門、甲殼綱、等腳目之類的生物喔;據說海蟑螂也是呢。


背面觀



腹面觀

變溫動物在低溫環境下的適應方式

佑佑蜷著身子,望著窗外蒼茫的天;口中的喃喃自語雖然沒人留意,卻也在玻璃上染出一團白茫茫棉絮般的霧氣,佑佑提起右手,手指在霧氣上劃啊劃的,這才引起身邊同學的注意─好冷、真想冬眠!
真是個懶傢伙!身旁的阿勇心裡這麼想時,不自覺地打了個冷顫;雞皮疙瘩沒打聲招呼就揪團佔領全身皮膚。還真冷呢,手腳都有點凍了。講桌上剛好有預防流感而準備的耳溫計,於是上前測量自己的體溫─36.4℃,還好嘛,沒受到甚麼影響。
這也不出奇,畢竟我們是內溫動物啊,體溫本來就不該隨著環境溫度而劇烈變動啊。不過變溫動物呢?低溫下的他們該如何?
佑佑因為不能冬眠,從阿勇量體溫開始,就注意著他的一舉一動;見他此刻偏著頭,於是問道:「你在想啥?」
阿勇喔了一聲,接著說:「像我們這樣的內溫動物,體溫不因為氣溫而改變,那外溫動物呢?」
「既然是外溫動物,體溫當然會隨著氣溫而變化啦!」佑佑輕鬆地說。
「所以它們太冷或太熱的時候,該怎麼活下去?」阿勇聽得出來佑佑口氣中有一點驕傲,於是繼續問。
「這個簡單,生物老師在教、你有沒有在聽啊!」哇,佑佑的尾巴都翹起來了,「動物有三種適應溫度的策略,包括行為的適應、生理的適應和構造的適應。」
「願聞其詳。」阿勇作揖禮貌地說:「可否請佑教授說清楚一點。」
「哇,你該不會是玩真的吧?」佑佑也跟著嚴肅了起來:「昇哥上課的時候說過,構造上的適應就是像毛的長短、脂肪層的厚度等;生理上的適應包括流汗啦、顫抖啦;行為上的適應就包括曬太陽或躲在陰涼的地方等。」
「ㄟ,這不就是人云亦云嗎?你沒聽昇哥也說過,學習的同時必須質疑,還要主動學習;換句話說就是要有自己的想法和解決問題的能力。你說的這些我也知道,可是並沒有解決我的疑問啊?」
動畫快樂腳中的企鵝
「不然你的問題是啥,你倒是說清楚嘛!」佑佑說。
「第一個問題,」阿勇說:「你得先搞清楚為什麼我們的體溫得維持在一定的範圍?」
「這個簡單,」佑佑輕鬆地說:「因為生命表現需要代謝活動,代謝過程需要酵素作為催化劑,而酵素的活性受到溫度和酸鹼度的影響很大!也就是說─當體溫太高或太低的時候,酵素會失去活性,到時候生命當然嗚呼囉!這也就是為什麼你在北極只想的到北極熊或海豹,而南極只想的到企鵝了……」
「因為它們都是……」
「恆溫動物!」兩人異口同聲地說了之後,也很有默契地笑了。
「那我也有問題!」怡靜被兩人的對話吸引,也加入討論。「藍鯨也是哺乳類吧,它們也會在寒冷的南極海域出沒……」
「所以也是恆溫動物啊!」
「是沒錯,但這也不是我的問題!」怡靜接著說:「你們可知道藍鯨的食物是啥?」
快樂腳二中的磷蝦
兩人面面相覷,頭上冒出好大的問號。
「當然是南極磷蝦啦,你們沒看過電影『快樂腳2』嗎?」怡靜故意糗兩個呆頭鵝:「現在再想想看,磷蝦應該是恆溫動物嗎?」
「蝦子屬於節肢動物門,應該是變溫動物吧?!」佑佑回答。
「既然如此,南極磷蝦為什麼可以生活在寒冷的南極海域?」怡靜總算說出了她的問題。
「會不會是為了滿足藍鯨的食慾?」阿勇開玩笑的說,自己傻呼呼地笑了起來,見兩人朝他白眼才收斂些。
「記得上課時老師就曾經說過,不論是恆溫或變溫動物,體溫的調節不外乎在構造上、生理上和行為上的適應,或許我們可以從這個線索下手。」怡靜果然厲害。
「我在去年和老爸登玉山時,看到山頂上有的植物體表有絨毛,那時候我就想連植物都和長毛象一樣,為了禦寒居然連毛都長出來了。」阿勇說。
「南極磷蝦應該沒有毛,它們的體表被幾丁質的外骨骼包覆住了。」佑佑說:「至於長的小(只有5~6公分左右),應該也不算是適應,反而更像是被環境條件限制住了。」
「所以我們還是卡在一樣的地方,」怡靜又回到問題的原點,說:「雖然有許多恆溫動物生活在寒冷的極地,但是也有不同的變溫動物在類似的生態系之中,而且不見得是以冬眠的方式度過酷寒。」
她看了看兩位同學,接著說:「any idea?」
「或許可以從另一種角度思考看看。」三個人同時往聲音的方向望去,來者正是昇哥。
「回到剛才提到的酵素概念,佑佑,你說甚麼條件會影響酵素的活性?」昇哥說。
「溫度和pH值。」
「那麼我們身上的酵素最適合的溫度是多少?」
「當然是37度左右啦!」這回阿勇搶先回答:「要不然我們的體溫為啥要保持在37度!」
「難道所有的恆溫動物的體溫都是37度左右?」昇哥又問。眼睛注視著阿勇,鼓勵他繼續發言。
蜂鳥(圖片來源:WEST VOLUSIA,FLORIDA)
「是不是該回答不一樣?」阿勇怯怯地說。
「恆溫動物大概包括鳥類和哺乳類,體溫通常維持在一定的範圍內,多數在三十幾度之間。不過總有些例外,像蜂鳥在活動時可超過40℃,但夜晚卻可能降至低於20℃;另外據說鴨嘴獸的體溫也是在22~32℃之間。」昇哥口若懸河,一發不可收拾:「從酵素適應溫度的角度來看,會不會生活在寒帶的變溫動物體內的酵素在低溫時活性比較高呢?」
「嗯、嗯!」三人一致同意。
「這是我們的推論罷了。太冷的環境中其實還存在另一種威脅……」眼光再度掃描三人片刻,昇哥接著說:「例如我們在急地最容易看到什麼?」
「冰山!」搶答成功的是阿勇。
「所以另一種威脅就是……細胞內的水份結冰?」怡靜以帶著一點點不確定的肯定語調說出心裡的想法。
「很好。」昇哥說:「為了避免細胞結冰,包括不少變溫動物或植物都發展出更厲害的武器;以南極磷蝦來說,他們體內的抗凍蛋白就可以抑制細胞中冰晶的產生。」

「原來如此!」佑佑恍然大悟的模樣,逗得大家都笑了。


圖片來源:
企鵝與南極磷蝦:動畫快樂腳
蜂鳥(hummingbird)WEST VOLUSIA,FLORIDA



2013年9月6日 星期五

概念聯想構圖

壹、前言
概念圖(concept map)
話說概念圖不過就是個工具罷了,為何要同學們不斷地練習呢?就因為這是個思考工具,可以幫助我們組織腦海中既存的概念,並且得以延展思考的面向,進而對主題有更全面的掌握;不止是作為學習的利器,也可以應用在生活中,像旅遊計畫、工作分配,或者影像處理等。概念圖既是一種思考架構方式,在我們的腦海中早就存在著這個軟體,不過看你是否習慣使用罷了。因此推薦給各位,希望同學們可以善用;這軟體沒有絕對的格式,你大可以創造出自己慣用的格式或語法,只要結構清晰,而且別人看的懂就ok啦。
如果有人拘泥於「概念圖」的定義,八成對上述說法有所質疑。沒錯,概念圖( concept map) 這個詞兒確實有其形成的時空背景和架構,讓我們先搞清楚吧。

 

貳、所謂的概念圖
  1. 歷史:
1970年代,康乃爾大學的Joseph D. Novak發展出概念圖繪製技巧,並將這種技巧應用在科學教學上,做為一種增進理解的教學技術。至於學術理論則來自奧蘇貝爾 (David Ausubel )根據建構式學習而提出的同化理論,強調先備知識是學習新知識的基礎框架,有不可取代的重要性。其實所謂的理論就是號稱為專家的人用來說服自己真的是專家的證據罷了,有時拘泥在名詞上,反而無法發揮更大的效果;就像在電影葉問前傳中,葉門的大師兄不能接受葉問在原有的詠春拳加入新拳法一樣─墨守成規就缺少變化,其實啥都一樣,運用之妙存乎一心嘛。

 
  1. 架構
概念圖號稱有包括四大元素:概念(concepts)、命題(propositions)、交叉連接(cross-links)和層級結構(hierarchical frameworks)。簡單地說,概念就是一個詞,概念圖就是要將腦中的詞兒(概念)以層級的方式利用連接線串在一起,並在連接線上寫出兩端概念之間的關聯性。

 

參、另一種想法:
一、概念聯想構圖
利用線條來表達概念關聯性的方法很多,像是心智圖就和概念圖相似,只不過結構較不嚴謹囉(這也是專家說的),其他還有 office word 裡常見的組織圖、流程圖、循環圖和階層圖等,難道一定要楚河漢界不可跨越嗎?我們又不是專家,不如來個飛象過河,只要是順手,不同的圖也可以結合在一起,不只是圖喔,連表格都可以融入構圖中,照樣才能盡可能貼近自己的概念結構嘛;不過為了避免爭議,往後我們的作圖法要換個稱呼─就叫概念聯想構圖吧,聲明在前,我不是專家,不會聲請專利,完全 free style 。

 

二、作法
  1. 確認主題:小明「被迫」要學習「循環系統」,因為昇哥上到這一段了。
  2. 將現有的概念(或訊息)列出:於是小明絞盡腦汁,列出了肺循環、體循環、動脈、微血管、靜脈、左心房、左心室、右心房、右心室、瓣膜、血液。
  3. 建立層級結構:這部分比較難喔,因為列出來的概念是分散的,所以必須在這個階段將概念的架構找出來。小明該如何將列出的概念架構出層次呢?有辦法了!肺循環、體循環式循環路徑的分類;左心房、左心室、右心房、右心室就是心臟的四個腔室;寫關分成動脈、微血管、靜脈;最後瓣膜…只能算在心臟裡;而血液……對了,他和血管、心臟組成循環系統,哈哈,想到這裡,小明心裡爽了起來。
  4. 建立草圖:將概念的層級結構以圓圈或格子寫下來,並以線條或各種組織圖將這些概念連接起來。小明把剛才的架構畫成下圖。
  5. 延伸新概念:當原有架構呈現出來之後,也許會福至心靈想出更多的相關概念,又或者老師的講述突然間懂了,一下子又接收多少城池也說不定。嗯,確實心裡有個譜,連老師講的冠狀循環、節律點等奇怪的名詞都大概知道要放在圖中的哪裡了。
     

     
     
     
  6. 完成概念聯想構圖:簡單的說,當腦中再也榨不出更多的概念、或老師的講述中也沒啥新鮮事了,這時概念已經建構的八九不離十。最後就是修飾一下,或許更賞心悅目一些就大功告成了。
 

2013年8月29日 星期四

基礎生物呼吸生理教案


基礎生物呼吸生理教案與實際操作過程
主題
呼吸生理
適用
年級
高二基礎生物
教材
南一基礎生物
節數
2
設計者
鄭幸昇
教學者
鄭幸昇
設計
理念
呼吸生理是人體和其他生物的必要生理活動,但對於與生俱來的生理機制,我們卻常常忽略它的存在;或許因為習慣成自然、或許因為呼吸主要透過自主神經系統控制,又或許我們太容易對重要事物視而不見。
如何讓學生能夠理解呼吸系統的構造、功能與運作呢?此課程設計以圖畫聯想為起點,藉由學生的自由聯想引導出學生原有的呼吸概念,並從中連結到氣體交換的必要性是為了使細胞進行呼吸作用並產生ATP,因此得以表現生命現象。並透過情境設定和問答法使呼吸概念逐步浮現,包括不同生物的呼吸方式比較。接著再以生活中的實際例子,使同學對呼吸生理有深刻了解;例如以氣胸症狀討論人類的呼吸動力學與被動呼吸的調控。在勾勒出呼吸的完整圖像之後,也透過循環路徑簡圖結合循環系統與呼吸系統的功能,甚至因此討論到氣體在血液中運輸的型式。
教學目標
  1. 學生可以理解生物氣體交換的細胞生理目的
  2. 可以敘述空氣在人體的流動路徑,及呼吸系統的構成
  3. 了解氣體進出人體的動力學:被動呼吸的意義
  4. 可以了解呼吸的調控機制
  5. 使學生了解生活中可見的不同生物,其氣體交換方式可能有差異
  6. 認識人體氣體交換的方向和循環途徑的連結
學生
分析
  1. 高中學生普遍對課程有疏離感,缺乏學習熱情
  2. 對新鮮議題有興趣,約半數學生可以參與討論
評量
口頭問答
建構概念圖

 

節次
教 學 流 程
課程內容
時間
課堂操作紀錄
第一節
  1. 先備呼吸概念之誘導

     
1.自由聯想:下圖的可能情境?

2.設定情境:當A被設定後,B和甲可以代表什麼,而右圖又代表何義?
(1)A=氧氣
(2)A=二氧化碳
(3)不過換說回來,細胞難道就閒著沒事所以不停的氣體交換嗎?
3.甲的多樣性:圖中的甲可以是細胞,就代表細胞的氣體交換,但甲可以是多細胞生物嗎?如果是魚、是水母、是門前的桂樹、或是人呢?










(1)(2)氣體交換:組織呼吸和肺呼吸
(3)細胞呼吸




3.生物呼吸方式比較與呼吸表面的特徵

 
3'

 

 

 
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二、氣體交換之進階聯結
1. 這不是雪人!
 
(1)將上圖想像成為血液循環途徑的話,A、B、C分別代表甚麼呢?(別忘了複習含氧血和減氧血的路徑)
(2)透過循環簡圖將前述的組織呼吸/肺呼吸與體循環/肺循環結合,可以再畫出氣體在不同微血管的移動方向,並接著討論氣體在血液中的運輸型式




(1)呼吸系統與循環系統的關聯






(2)氣體(氧氣和二氧化碳)在血液中的運輸型式

 
7'

 

 

 

 

 

 
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三、人體呼吸系統與氣體流動途徑
1. 短片: 透過短片,讓學生直接看到呼吸系統的型態與氣體流動的過程
(1) 吸菸過程中氣體的流動途徑
(2)呼吸道內視鏡


1.人類的呼吸系統組成與功能
(2)會厭軟骨

 
15'
 
第二節
一、引起動機
1. 氣胸病患的症狀:小葉曾因氣胸而開刀,氣胸會也那些症狀呢?又為何影響病人健康呢?


1.氣胸介紹

 
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二、呼吸調控
1. 操作胸腔與肺的模型:

 

 
2.人類的被動呼吸模式,並了解人體呼吸運動的調控


1.胸腔體積變化與氣體進出的關係
2.呼吸運動的機制與調控/二氧化碳的必要性

 
5'

 
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三、延伸學習
1.活動:
(1)感受呼吸運動:驗證胸腔的體積變化
(2)測量肺活量:一般人肺活量的比較

 
2.認識人類呼吸模式
(1)胸式呼吸:靠肋骨的側向擴張來吸氣,用肋間外肌上舉肋骨以擴大胸廓。
(2)腹式呼吸:利用橫隔膜的收縮與放鬆,造成胸腔體積改變所產生的吸氣與呼氣的作用。
(3)比較胸式呼吸和腹式呼吸肺活量的大小


1.肺活量與肺泡功能




2.比較不同呼吸模式的效率
腹式呼吸的優點

 

 
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15'

 

 
 

 


 


 


2013年8月18日 星期日

生命現象


 

前言:
當同學們第一次打開高中基礎生物課本時,心中難免覺得似曾相似;沒錯,因為國中就學過了嘛!再仔細查看目錄,卻又會有「大概或者也許學過、只是恐怕幾乎忘了」的感覺。原因之一可能是你的記性不夠好;不可否認的,基礎生物的內容當然要比國中生物更有。畢竟已經是高中生了,總不能老是小孩子一樣長不大,該學得更深入的東西吧!

該學些甚麼呢?既然是生物學,研究對象當然離不開「生物」囉!所以,學生物前就得先搞清楚何謂「生物」!
「有生命的物體!」總是有人會不假思考地回答。
OK,可否更具體些?
「能表現生命現象!」標準答案;但……啥是生命現象?重要嗎?
生物的生命現象,例如生長、代謝、感應、繁殖、運動等,都只是生物體為了完成生命所進行的各種程序。可想而知那些現象或程序在無生物體應不易發現,但我們果真以生命現象辨識生物和無生物嗎?
不經意看到左圖時,我以為那只不過是一堆石子;眼尖的你是否注意到事有蹊蹺?圖中偏右側的那兩顆「石頭」長相不但不同於其他石子,彼此也太相似了,簡直從同一個模子出來似的!其實這是一種多肉植物(石生花)。在野外環境只有兩種狀況下,我才會注意到它的存在:其一、從中間裂縫迸出花來,其二、當我的腳不巧踩上,於是它只能哀怨地爆出漿汁向我抗議的時候。你呢?
顯然生命現象是生物生存的必然程序,卻不見得可以提供是否為生物的判斷,畢竟有太多的生命現象都非眼所能見的。或者該這麼說,我們就別拘泥在生命現象吧。以石生花為例…當我拾起爆漿的它,除了驚嘆生命的獨特與脆弱之外,突然想到它既然不是石頭,它所爆出的「漿」絕對不是單純由礦物組成,那麼是啥呢?
如果作化學分析的話,你會在爆漿中發現許多不同的化合物,例如水、蛋白質、醣類等(喔,原來生物必須有一定的化學組成呢)。不過聰明的你看的出來腳下的東西絕非只是一堆化合物的水溶液而已,從觸感上總覺得好像還有些……特豬的構造嗎?你心裡如此琢磨著。多虧有好奇心和你一樣強的虎克與許旺、許來登等生物學家,透過他們的觀察和提出的「細胞學說」,我們可以將生物定義延伸到生物由細胞所組成。如果在顯微鏡觀察石生花的遺體,該會看到不少細胞和細胞碎片吧?換言之,沒有細胞構造的物體,就無法被視為生物……例如病毒!當然這樣的定義顯然還不夠周延,否則怎麼到現在還只能稱為「細胞學說」呢?!
生命現象:
還是得回頭談談常見的生命現象。

A、代謝:代謝可以視為生命存在的必要條件;依照反應的模式可分為兩大類:同化作用(合成)和異化作用(分解)。雖然過程眼不得見,耳不能聞,可是它就是發生了……而且還是必須發生呢!眾所皆知生物體既然號稱是有機體,意味著生物體就是有機化學的地盤啦,而生物體的有機化學,一言以蔽之,就是代謝了!若是代謝作用停止運作,啥生命現象都甭提了,也別談細胞了;至於生物……忘了它吧!
  • 同化作用:好比兩個葡萄糖合成麥芽糖一樣,舉凡小分子合成為大分子的過程,就稱為同化作用。
     
  • 異化作用:和同化作用相反,只要是大分子分解成小分子的過程,就像是麥芽糖分解成兩個葡萄糖,就稱為異化作用。
     

上述對同化和異化的解釋雖然清楚但仍過度簡陋;首先,我們得知道在體內的代謝作用極大多數都離不開酵素和能量轉換。眾所皆知,體內的反應無論是同化和異化作用,都需要酵素作為催化劑。至於在能量的轉化上,同化作用往往需要能量才可以合成大分子,而異化作用在分解出小分子的同時則會釋出能量;顯然,大分子可以視為能量的暫存處呢。
此外,大分子變成小分子或小分子轉為大分子的過程有時並非一蹴可幾,最好的例子就是生物學中的兩大作用:光合作用和呼吸作用。光從簡式來看,這兩個反應剛好是大、小分子轉變的逆反應;更重要的,從能量的角度來說,兩者就是生命世界和無生命世界能量轉換的橋樑。所以啦,作為同化和異化作用的例子……超棒。不過同學們得有心理準備,不論是光合作用或呼吸作用,可都是一連串化學反應的組合,而不是單一化學反應那麼簡單。

B、生長與發育生物不論是細胞或個體逐漸增大的過程,都可以視為生長;而發育則是組織器官功能的成熟歷程。就拿人體來說吧,當我們回憶自己哇哇落地之時,長的多麼嬌小玲瓏啊,除了睡覺,最厲害的技能就是吸奶和嚎啕大哭了,圓滾滾的軀體連翻身都不容易,真是惹人愛憐啊。不過這樣的日子並為維持太久,乳汁的養分在我們的身上產生奇妙的作用,於是就在身體逐漸膨脹的同時,我們的臉部表情開始豐富,開始手腳並用地四處爬,開始能夠從聲帶發出令人感動的聲音…麻麻、吧吧……這就是生長發育啦。


 

C、生殖國中男生似乎對這個名詞超敏感,只要看到「生殖」,許多人都會有些異常的反應,難怪得自成一章單獨討論;高中生不會有那麼幼稚了…吧?其實從延續物種的角度來看,生殖不過就是生物個體數目的增加罷了,應該不會有太多的聯想空間。至於增加個體的方式,聰明的你早就知道根據受精與否則可以分為無性生殖和有性生殖兩大類,再考量不同生物的特殊模式後,生殖方式就變得多彩多姿了。

舉例來說,無性生殖概分有單細胞生物的分裂生殖,其他生物的斷裂生殖、出芽生殖、營養繁殖和孢子繁殖等;其中渦蟲的斷裂生殖總是叫人驚呼連連。    

 
至於有性生殖呢,動植物各憑本事。動物的有性生殖過程大致上包括三個階段,我常簡稱為有性生殖三部曲:少女的祈禱、結婚進行曲、禁忌的遊戲……喔,寫錯了,應該是求偶、交配、生育。此外,動物的有性生殖又依照受精地點分成體外受精和體內受精兩大類,簡單的說,無交配行為的生物如多數的魚和珊瑚等、以及假交配的兩生類如青蛙和蟾蜍等屬於體外受精;如果是性器官接觸的交配行為,就一定是體內受精囉。有時我們也會以胚胎發育的養分來源將動物的有性生殖分為卵生和胎生兩大類喔,前者以卵本身的養分提供胚胎所需、後者則由母體提供。
植物在分類上包括四大類,其中蘚苔類和蕨類的有性生殖過程,精細胞仍須透過游泳的方式和卵結合;裸子和被子植物則以花粉管作為受精媒介,所以這兩種都具有花粉和胚珠,受精後的胚珠會形成種子,因此又稱為種子植物。不過雖然有花粉和胚珠,裸子植物的生殖器官是毬果而不是花,不算是開花植物。

 

D、感應生物體對環境改變的認知以及因應策略可以稱為生物的感應,即使是單細胞生物也必須和環境互動,如變形蟲的趨化性;至於多細胞生物的感應,當然更就複雜啦。以動物為例,很多的感覺器官就是為了接收環境的變化而存在,不是嗎!植物也是,如下列捕蟲植物的捕蟲運動或豆科植物的睡眠運動,都可以視為生物感應的例子。

 

E、運動生物體部分或整體個體的位移就是運動,這樣的解釋可以接受吧?



對極大部分的人來說,生物的運動就是可以察覺的個體移動現象,只不過通常直覺反應
在動物身上,其實有些植物也會產生運動,例如捕蟲植物的捕蟲運動
(右圖為豬籠草)、含羞草的觸發運動,還有部分豆科植物的睡眠運動等…



你知道哪些植物是捕蟲植物嗎?
想到捕蟲植物,腦海中浮現的大多是豬籠草或捕蠅草的圖像;至於分布在台灣的捕蟲植物,根據中研院植物所的資料,較常見的則有小毛氈苔、長葉茅膏菜、台灣狸藻等。

 

F、適應曾經有個學生自告奮勇提出適應的例子。
他說:「我知道適應是甚麼情況,因為在我身上就看的到。」當同學們目不轉睛的盯著他看時,他接著說:「以前我剛認識我爸的時候,總是被他的大嗓門嚇到,尤其當他發飆的時候,可是幾年之後,我就漸漸的適應他的聲音,現在我再也不理會它了?」
別太在意這位同學的說法。生物學上的適應或可解釋為:生物面對可能不利的環境,採取必要的改變措施,讓個體繼續存活的過程,這樣的過程可能是短暫的行為改變、週期性的生活模式,或甚至是成為演化的一部分。

 

Summary
 
生命現象是生物維持生命的過程中所表現的點點滴滴,包括生長、繁殖、代謝和感應等。不過生物是個有機體,任何的生命現象或生物組成都環環相扣,密不可分,上述將不同生命現象獨立討論的同時,同學們就可發現彼此之間的關聯性。建議同學們不需拘泥在生物符合幾項生命現象,而是將認識常見的生命現象視為生物學的入門概念。

 

2012年11月30日 星期五

彩葉草作為生物課程素材的可能

 
 
壹、葉綠素是光合作用的條件:
目前國中最常見的光合作用實驗,總是讓學生去包住葉片,一週後再取葉片做實驗;這個實驗的目的是為了證明光合作用需要光。不過有個小困擾,總有人會在實驗前一天突然告訴老師說:報告老師,我們那一組包的葉片不見了,於是老師只能有兩種選擇,其一、實驗再延一週;或是找不到葉片的組別只有乾瞪眼。其實,我們有個更簡單的選擇!已知光合作用需要水和二氧化碳,也許要陽光和葉綠素;既然以陽光作為操作變因總有無法預期的變數,為何不讓葉綠素成為實驗的主角呢?


彩葉草(如上圖)是一種多年生草本植物,學生可以從葉子的型態就輕易判斷出彩葉草是雙子葉植物,更細的分類上則屬於唇形花科(Lamiaceae)鞘蕊花屬(Coleus)。彩葉草因為變種、品種很多,不管是葉型或顏色都相當多變,不過常見的葉型多為闊卵形至圓形,葉緣常有鋸齒,上面被毛,下表面具腺點;葉面色彩一般以紅色為主,而混雜有綠色,黑色,黃色,紫色等。
就拿圖中彩葉草來說,不論顏色如何多變,在葉的基部以中肋為對稱軸,總有顏色較為單調的一小片區域,主要是因為不具有葉綠素,所以是最好的實驗材料;光是想像一採下來就可以開始實驗,而不需像將葉子包鋁箔不但得等一周時間、還要煩惱葉子是否不見,就值得按個「讚」了。

實驗流程:省略一開始包鋁箔和等待一週的過程,其餘和以陽光為變因的實驗過程一樣。

  1. 將葉子放入大燒杯中(有適量的水),煮沸2~3分鐘後取出。
  2. 放有適量酒精的小燒杯置於大燒杯中,葉子再放入小燒杯,注意小燒杯不要過度傾斜。
  3. 繼續加熱到酒精呈現綠色,此時葉子已經變成淺灰白色。
  4. 將小燒杯取出,葉子放到熱水中漂洗片刻。
  5. 將葉子放到培養皿,攤平後滴碘液到葉面。
  6. 紀錄葉子顏色變化。


貳、維管束排列與莖的橫切面
既然已經作為光合作用的材料,當然不能浪費啦,就切一小片莖觀察維管束的排列吧,噫,這莖怎不是圓形的…誰規定莖一定要圓形?話說回來,第四章談到維管束的同時,總會談到維管束在植物莖內的排列:單子葉植物為管束排列成環狀,單子葉散生……如果和芹菜一樣的整法,把彩葉草的莖也泡到紅墨水中,會是甚麼情況啊?





參、植物生殖討論

當然,只要學過國中自然與生活科技的第二冊之後,應該都知道生殖包括有性和無性生殖。彩葉草當然可以開花結果啦,不過如同多數的植物一樣,彩葉草也可以進行無性生殖來增加個體數藉以壯大聲勢。只要方形的莖碰觸到地面,在節的地方就會開始長根,可以想像不久的將來,個體會如何蓬勃發展了!

2012年11月15日 星期四

今天你科學了沒~與會後記


1027~28日科教館研習的次標題-談科學普及的途徑與轉型-乍聽之下好像也沒啥搞頭,為什麼自己卻在大好的假日把自己關在裡面呢?好歹自己也是個生物老師嘛,這兩年還寫過幾篇「類科普文章」呢,不來的話,如何知道這研討會葫蘆裡裝的是甚麼藥?

其實參與研討會的優點不只是對研討內容的深入了解,更多時候是講者的論述與自我概念的衝突與思辨過程,總是可以讓自己沉澱、省視、解構、重塑,然後衝擊出一些新的想法。這一次的研討會議題討論包括專題演講和幾場同時進行的分組討論;雖然報名時約略勾選幾個組別,但是到場時我早已忘了之前的選項,何況有些感興趣的講題被分在不同組別呢,我以游擊戰的方式選擇自己的場次,聽了科普寫作、博物館、科普閱讀的推動和科學演示等拉拉雜雜的一堆,筆記也洋洋灑灑煞有其事;不如為一篇感想唄……

一、科學教師教學策略:演示與POE

科學研究源自觀察與好奇,在追究解答的過程中產生興趣,從而培養正確的科學概念;因此科學教師的最佳工具就是演示。不過演示的目的是為了引發好奇與興趣,必須避免成為表演秀。於是在演示的過程中或之後,就是P0E技巧應用啦!predictobserveexplain~讚啦!在這個歷程中,老師可以和學生對話,瞭解學生的想法~可別急著找出正確解答哦;思辨過程從錯誤推論到正解,反而更能使學生建構更理想的科學架構。

二、科學素養提升的影響因素

1、科普機構的努力:研討會中聽到博物館工作人員的努力,相信社會教育中,博物館、國家公園等想當然是科普知識的平台,題材多著呢,但如何吸引人群?更重要的是,如何形成有意義的學習?,真叫人頭大!

2、科普文章的可及性:要一般人常跑科博館或國家公園或許不容易,那麼書籍、報章雜誌應該比較容易取得了吧,哈哈,這不就是科普文章發揮的舞台嗎?!不過壹週刊讀者遠多於科學人呢~顯然推動科普比八卦有挑戰性。

3、善用電子媒體:據說現在網路資訊是一般人知識的主要來源,而且網路又是無遠弗界,想必是推動科普的重要平台啦!不論是科普文章的普及或是博物館活動的推展,都可以利用網路作為平台呢!不過網路搜尋可比大海撈針,如何使閱聽人更容易得到正確的科普資訊呢~不知道關鍵字搜尋行不行得通?

4、小心,偽科學就在你身邊!不論網路或一般媒體,不論是科學或一般事件的真相,往往都是大聲的才是真的~恐怖哦~偏偏事實往往是安靜的。偶而看到媒體上高談闊論的所謂專家們,無非是利用聳動的言語來吸引觀眾,對他們來說,提高收視率比資料的正確性更重要吧?!盡信書不如無書~看來科學素養的提升得先斬了偽科學才行呢!

三、科普推動與人性:

    做了過河卒子,只能拚命向前~胡適四十自述。剛開始進入教育界的時候,心中執著於有為者亦若是的教學態度;堅持只要有心沒有學不好的,說什麼也要逼學生更上一層樓~結果呢,往往兩敗俱傷~在此先向曾被我「逼迫」的學生們致歉!教得愈久,愈發現果然鐘鼎山林、各有天性~學習實在強逼不得的;真要說的話,教學歷程中最能促進有效學習的方法是老師不斷嘗試各種不同教法,或許能觸動學生對科學的「感動」~另一種說法是「開竅」了。換言之,科普推動的過程必然面對人類智能的差異性,我們不能執著於數字(pisa)卻忽略推動科普的初衷應該是建立友善的接觸科學的機會呢!