2008年9月30日

牛頓的蘋果遇上孟德爾的葡萄

每個月收到科博館的館訊是件令人愉悅的事情,除了看看研究人員的科普文章外,也會順便看看有什麼新活動可以參加。

9月份250期的館訊有一篇胡維新的《日本現代植物學研究的濫觴地:東京大學附屬小石川植物園》(這裡有pdf版),引起我很大的興趣。這篇介紹的小石川植物園中,保留著許多人類科學歷史的軌跡。比如說,這裡可以看見牛頓的蘋果樹和孟德爾的葡萄藤。

這些東西怎麼會在這裡出現呢?這和植物的營養器官繁殖有點關係,也和科學交流有關係。

牛頓的蘋果樹種源是來自牛頓他家裡,這是1964年英國的生物物理化學者Sir Gordon Sutherland送給東大理學部化學科教授水島三一郎的禮物。

葡萄藤則是孟德爾拿來做雜交實驗的植物。當時孟德爾本來是要利用遺傳法則來做葡萄的品種改良,目的是為了可以釀出品質優良的葡萄酒,不過後來實驗沒怎麼進行,孟德爾就在1884年say goodbye囉

後來1913 年, 東大理學部植物學教授三好學去參訪孟德爾的遺跡,帶回了一枝葡萄藤,就種在植物園中,到目前,每年秋天都還可以看見葡萄結實纍纍的樣子。


在我查詢上面這些資料的時候,還看見有篇《ゲノム科学総合研究センター》的所長和田昭允先生寫的一篇:
“ニュートンの林檎”,“メンデルの葡萄”そして“リンネの月桂樹”:物理学・遺伝学・生物分類学の邂逅
他們那邊除了有牛頓的蘋果樹、孟德爾的葡萄藤居然還有林奈的月桂樹!有興趣看一下,上面那份文件第二頁有照片。


參考資料
孟德爾葡萄的由來

照片:(用google 圖片查詢小石川植物園的資料)
照片:牛頓的蘋果
照片:孟德爾的葡萄



2008年9月29日

「心」怎麼來的?

史蒂芬周說「只要有心,人人都可以是食神」
食神
那這個「 心」字到底是怎麼來的?

幾周前搭高鐵時突然看見了月臺對面有那麼個招牌-「心」六倫!
我看著那個「心」字,看了幾分鐘,突然想到,這個「心」是個象形文吧!
心



「心」字左右那兩個點應該就是心耳吧,也就是心房位置外面掛的那兩個小耳朵,那中間那點代表什麼?難道是血液?


Anterior heart arteries picture

圖片來源:http://healthguide.howstuffworks.com/heart-attack-and-acute-coronary-syndrome-in-depth.htm





回到家之後,就到以下這個網站去查了以前的心字是怎麼寫的。
http://www.chineseetymology.org/

heart_character



因為剛看完蠟筆小新,害我看到這些字都覺得很像【蠟筆小新的大象】,特別是金文。
小新
如果我說「心」字是從「大象」變來的,我想國文老師應該會瘋掉。




好啦,正經一點來看,無論是金文還是篆文都表達出心臟內部的分隔,所以古人也許有解剖過心臟囉?
不過另外一個問題就浮出來了,如果這些是心臟的剖面,那為什麼都只有兩心房一心室?
脊椎動物的心臟隔間是這樣的:
一心房一心室:魚
二心房一心室:兩生類、爬蟲類(心室間有不完全的隔間)
二心房二心室:鳥類,哺乳類。

【蛙心臟剖面示意圖】



圖片來源:
http://www.adinstruments.com/education/experiments/teach_experiments/full.php?exp_id=149&name_id=192&template=teaching





既然,「心」字是兩心房一心室,難道!?我們的古人是青蛙?
keroro

所以,從以上可以證明,外星人真的來過地球,而且是keroro那一掛的!他們解剖了自己的心臟,創造了「心」這個字,流傳後世。
終於,這個秘密被我發現啦~~~~


這篇越寫越kuso,害我不知道怎麼收尾。


微生物扭蛋

前兩天網友水母在做個浮游生物模型吧!跟我說,Epoch也有做類似的微生物扭蛋。我想,水母說的就是這個吧!?

微生物扭蛋
其實我在前一陣子瘋「浮游生物」的時候,就去買了這些囉,這裡頭有變形蟲、草履蟲、水蚤...一堆淡水和海洋的浮游生物。
太複雜的很難做,不過簡單的,我倒是很想模仿它們的作品來做幾個來玩,反正我還有一堆黏土。

顯微照片怎麼拍

昨天收到豐任學弟在草履蟲召喚術中的留言
學長你好,看你拍了很多顯微鏡下的照片,而且都蠻清楚的,
其實我自己也有試著拍過,但是都很模糊,我就只是直接把數位相機鏡頭靠到顯微鏡上面去,只是效果真的很差,想問一下妳 你有用什麼特殊的器材嗎?例如單眼、轉接環之類的?

現在我拍顯微照片,都是直接拿小型數位相機靠在目鏡上拍攝,沒有另外再做固定。只要光源夠,快門速度就能提高,自然就不怕晃。當然,能固定是最好的。

除此之外,白平衡也是很重要的。十幾年前生物課本上的顯微照片,大多數都沒做過白平衡,所以看起來都黃黃的。因為一般顯微鏡的光源都是燈泡,拍攝的結果當然呈現黃澄澄的背景,這只要在顯微鏡的光源上加一片藍色濾光片就行了。不然就直接在相機上做設定,或者也可以在進入電腦之後,再設定白平衡,這已經是影像處理軟體的基本功能了。

除了這些以外,目鏡、物鏡和玻片的清潔也是重要關鍵。如果有顆粒,照片上會出現霧霧的影像,那也會降低照片的品質。

以上就是我大致上的心得,報告完畢。

特別的解剖顯微鏡

前一陣子到放設備的地方去挖寶,挖到了這樣一個奇妙的顯微鏡。小小一台,日本進口,而且還是解剖顯微鏡。

外箱


打開來組合之後,就是這副模樣,
兩邊有金屬板可以把手放在上面操作,鏡頭是直接放在旋轉臂上,底下還有反光鏡。如果要用落射光,還可以把透明玻璃板的載物台換成毛玻璃的。



這種在野外使用,應該還蠻方便的。

2008年9月28日

隨身顯微鏡,用處多多

這套裝置是發想自謝迺岳老師的研習活動,參加過謝老師研習的人應該有印象,在活動中,謝老師總是準備了每人一套的材料,讓所有人都能夠參與,這樣省去了共用的麻煩。

其實生物實驗也應該如此,盡可能讓每個人都能有一套材料,就算不能每人一套,也至少能夠每組一套,避免全班共用的困擾。

在觀察生物細部構造時,我們會用顯微鏡,可是要看顯微鏡卻都只能在實驗室操作,如果有個能方便操作,又能每人一套不限場所的裝置,應該是件很棒的事情。最簡單的放大裝置,就是放大鏡,不過實驗室的放大鏡倍率通常只有4倍左右。放大是能放大啦,只是往往看不見更細部的構造。

還好最近幾年光學科技越來越發達,在市面上已經能買到這樣小型的放大鏡,倍率高達30倍,稱它為顯微鏡也不為過,價格約80元。光源的部份就由小型LED手電筒來補足,價格約30出頭。利用鎖匙圈扣在一起,就是攜帶方便,簡單使用的高倍放大鏡,恰好可以在我的課程中使用。




在最近一次課程中,將會利用這個裝置進行維管束觀察。
在這個blog的發展歷史中,維管束一直扮演舉足輕重的角色,簡單的說,「我會紅」和維管束有莫大的關係。不信是吧,你到google查猴子臉絕對就可以查到我。

要看見猴子臉絕非難事,肉眼就可見到了,不過若要一個初學者看清楚,就得用解剖顯微鏡,那得進到實驗室去。為什麼都得進入實驗室呢?何不在教室呢?

利用這個30倍放大鏡和LED燈,以及封口袋裡的這些材料:黏土、竹筷和木筷,就能夠隨處進行這些觀察。

準備這些設備和材料也有些小撇步。
放大鏡和LED燈上都貼上了姓名貼紙和編號的貼紙,被順手牽羊時還可以知道是哪個編號被摸走。封口袋裡的黏土是為了固定筷子,竹筷和木筷事先用簽字筆畫線,竹筷畫黑線,木筷畫紅線。有標示才好指引要看哪根筷子。

另外之後,再準備好木筷和竹筷的剖面放大照片,配合標線、標示,讓學生更能認識各處(韌皮部、木質部)。

為了讓每人一套,花些錢也是應該的,這就是我的投資,至少這些用個十幾年不會壞。對我來說,也是一項我的教學特色。


除了看維管束外,在我們的課程中,還可以用來看花粉、胚珠以及蕨類孢子囊堆。


因為這種放大鏡的特性,所以觀察花粉比較好的方式,是將花粉抹在衛生紙上。將放大鏡壓住柔軟的衛生紙,就可以看見更清楚的影像。(什麼特性?如果你有這種放大鏡就知道了,因為我實在說不清楚啊)


以下幾張照片都是利用數位相機和這種放大鏡的結合來拍攝的,應該可以讓各位多少了解效果如何。

這是在衛生紙上的百合花粉


這是縱切百合子房看胚珠

這則是橫切子房看胚珠

從接尺反應談起

前幾天學弟國財和我聯絡,談到了他在三年級複習的時候講了個東西,挺有幫助的。原來是他和三年級同學談到,接尺反應的反應時間其實用到的就是自由落體的公式。學生聽了都恍然大悟,原來一年級的生物就用到了自由落體的東西。



從自由落體的公式來看,反應時間的算法是這樣,t是反應時間,h是落下距離,g則是重力加速度值(980 cm/每秒平方)


對一年級學生來說,講自由落體的公式又太早,等到在理化學到的時候,老師也不會提到這個和接尺反應有關係。所以生物老師在三年級複習時,結合兩者來談反應時間就挺有幫助的。


國財跟我提到了這個接尺反應後,我想到這個接尺反應的操作,其實至少有兩個問題。


學生接到尺之後,用接到的距離去查表看反應時間是多少。可是好幾版的教科書都只有給偶數距離的反應時間,例如18公分是0.19秒,20公分是0.20秒。學生若是接到奇數的距離,例如19公分就只能用18公分和20公分的反應時間去計算平均。這邊是第一個問題,奇數距離可以這樣求反應時間嗎

那麼平均反應時間又是怎麼算呢,以康軒這一版來說,它是這麼寫的
重複測試5次,計算直尺滑落距離的平均值並查表以得知受試者接尺所需的反應時間
平均反應時間可以這樣求嗎?這是第二個問題





1.奇數距離可以用前後兩個偶數距離求平均嗎?
如果【時間】和【距離】成線性關係,那這樣是沒問題的,但其實成線性關係的是【時間】和【距離的平方根】,這樣能直接求平均嗎?就計算上,誤差不大,但實際就物理量的意義來說,卻大不相同。關於這點,其實解決的方法很簡單,只要教科書附的表加上奇數距離就可以了。


2.平均反應時間應該怎麼求?
教科書是這麼做的:【計算平均距離之後再換算成反應時間】,如果時間和距離成線性關係,這樣是沒問題的,但實際上成線性關係的是【時間】和【距離的平方根】,要得到平均反應時間,應該是得到幾次反應時間之後,再求平均。


如果測試三次,平均反應時間應該是得到三次反應時間再去求平均





但教科書的算法是這樣,得到三次距離的平均之後,再用這個距離去求反應時間


事實上,你看公式也知道上下兩式不會相等,那麼為什麼教科書要那麼做,最主要的原因就是「計算簡單」 而且「差別不大」。

怎麼說,看看下表,求平均反應時間的作法上,Method_1是正確的作法,Method_2是錯誤的,但卻是教科書的作法。在只改變h3的值的狀況下,只看兩位小數的的計算結果,反應時間幾乎都一樣,不過如果用四位小數來看,錯誤的方法反而讓反應時間多出了0.0001~0.0002秒。


實際上來看,接尺反應這個實驗本身就不太精確,像是預備動作時手指不可能完全對準0,接到的距離也只算到公分,所以這麼多的不準確,自然結果也不會太準確。只是從物理量計算的意義看來,有思考能力的國中生,應該去想想,「照著課本的作,是不是有問題」。


既然說到接尺反應,我最近剛作的新玩具,是隻接尺反應專用尺。在這裡可以下載到我先畫好的文件,用100%無縮放比例印出來之後,剪下用口紅膠貼在塑膠瓦楞板上就可以用了,省去查表的麻煩,在上面就有接到時你的反應時間是多少。

我試過用磅數高的紙來印,或是印好之後再護貝,不過經過多次試驗,還是覺得貼在厚板子(如塑膠瓦楞板)上比較適合。

2008年9月25日

「從空中看地球」系列DVD索取活動

隆欽的用教育 捍衛地球!常常會有好資訊呢!

幾個禮拜前看到他說奇美影音有贈送「從空中看地球」的DVD,二話不說立刻也去預定索取
預定網址在此:http://www.chimeimovies.com/news/news_content.asp?id=CZUEZVBHYYRLYJQXOWPREYXUDCNYKN
要訂的趕快,生物保育篇的索取日期只到這個月底而已

只要付150元的處理費(貨到付款)就可以拿到這個好東西啦

這是正面



這是背面



打開來之後又是一個美麗的設計



光碟則是藏在某個空拍圖裡



這是另外一個空拍圖


◎ 生物保育 (上下集)---萬物生生不息,環環相扣
除了一窺肯亞馬賽馬拉保護區、傳統馬賽部落和坦尚尼亞吉立馬札羅山等讓人屏息的生態外,也前往其他生物多樣性蓬勃發展的地區,探討如巴西潘塔納爾的野生生態、剛果瀕臨絕種的犀牛、澳洲塔斯馬尼亞的森林濫墾,與格林蘭的北極熊存亡等問題。


之後的每個月初都有一個主題可以索取DVD耶
10月份是捍衛水資源、11月是保護海洋、12月是地球資源。
包裝應該都會這麼精美吧!?

電子聽診器diy

這一個禮拜做了好多東西,像是聽診器DIY,還有改裝了喉震式麥克風,突發奇想,那是不是可以把聽診器和麥克風結合成電子聽診器呢?

一開始我的對象是喉震式麥克風,我把上回做的聽診器後面挖了個大洞,然後把喉震式麥克風放在後面,再用黏土和膠帶把它們包起來,就像這個樣子


興高采烈去老王的教室試了一下,結果呢完全無效。說真的,還蠻沮喪的。

過了幾天,看著桌面上的失敗品,又想到了,何不改用一般的麥克風呢?於是我又做了一個,這次改用領夾式麥克風、塑膠軟管再加上聽診器的頭。軟管和麥克風直接用黃色膠帶纏繞起來



先用電腦錄音來測試看看,哦哦~果然效果不錯,第一心音和第二心音都可以聽見耶。當然聽見沒什麼了不起,能錄下來是最棒的!

這就是我的心跳聲啊,快快快,要收集我的心跳聲的人要快啊!
--

--

不過其實要有好的表現,還是需要一些後製。
因為錄下的聲音比較小,所以我先用Audacity做【Effect->Amplify】,把聲音放大





必要的時候再弄個【Effect->Equalization】,把100Hz到200Hz附近的聲音提高音量,其他降低。


閒來無事,還可以用【Analyze->Beat Finder】

就可以在畫面中看見哪個時間點有心跳聲呢!,


過幾天再來試試看,能不能用教室擴大機把我的心跳即時放大出來!


diy個簡易氣壓計

我對「儀器」有種莫名的狂熱,要是我有一筆錢,我一定會買下一堆儀器,像是測血壓、濕度、氣壓、光度....各式各樣的儀器。

不過沒錢也有沒錢的作法,這兩天突然很想買個氣壓計,不過上網找到的通常都很貴,只好自己來做一個。還好網路發達,什麼資料都有,我用《barometer diy》當關鍵字,果然找到了作法,而且好簡單!

原作法
是的材料是一個空罐、氣球膜和一根竹籤,不過我翻了家裡的材料,決定用上次做聽診器剩下的保險套代替氣球膜,用吸管代替竹籤。

就只要把膜套進瓶口,吸管黏在膜中央就好了




直接在膜上滴一滴三秒膠就可以把吸管黏住了



高氣壓的時候膜會凹陷,使吸管末端抬高,低氣壓的時候,膜會鼓起,使吸管垂下來,只要弄個垂直的小卡片來畫記當參考,就可以知道現在氣壓是高還是低。這真是簡單方便的氣壓計啊!


參考網址:
http://www.josepino.com/other_projects/index?howto_barometer.jpc

2008年9月24日

喉震式麥克風小改裝

熟悉這裡的朋友,大概會知道我常常會突然對某些主題特別感興趣。最近也不例外,我突然很迷麥克風啊!

要當個成功的老師,大概都要有點「表演慾」,剛開始我都拿手持的大根麥克風,可是一隻手要拿著麥克風,實在讓我沒辦法盡情在舞台上表演啊!

後來我改用無線麥克風,好處是可以脫離線的束縛,深入學生群中。可是我用的無線麥克風用的是領夾式的,不是很習慣,所以我還是得單手拿著麥克風,我依舊無法盡情表演。

前一陣子開始不斷在網路上尋找好用的頭戴式麥克風,總算是找到一款250元的耳掛式麥克風。我本來想在這邊幫他們打廣告的,不過因為他們寄貨實在太粗心了,所以他們喪失了這個機會!我明明向他們買了兩個,結果只寄來一個,後來打電話回去抗議才又寄了一個過來。哼~

在我尋覓麥克風的過程中,下面這款東西曾經短暫進入我的舞台當中。

這個是喉震式耳機麥克風,用在某些廠牌的手機上。左邊有個單耳的耳機,中間圓環是從後面圈住脖子,讓麥克風貼住喉嚨側面,利用說話時的聲帶振動使麥克風收音。他的接頭是分成四段的(三條黑線),從靠近線的地方開始算,1+3段是麥克風,2+4段是耳機。喉震式麥克風除了用在手機上,最常用的就是在生存遊戲裡頭,那些戴著頭盔的玩家們,用一般的耳麥實在不太方便,所以會用喉震式麥克風。


從來沒用過喉震式麥克風,所以對這個很好奇,上網去買了一個,只要100元,真是便宜!但是我要怎麼改裝成我要的接頭呢?本來想去買轉接頭,轉成3.5mm的接頭就行了,不過發現要找到適合的實在不容易。所以乾脆自己改裝好了,反正只是要麥克風的功能,耳機可以直接拆掉了,所以我就把耳機線剪掉,留下麥克風的線,它的線裡頭長這樣,只要去買一個接頭焊上去就行了。


最後的成品就是這樣,只留下麥克風的部份,再加上一個新的接頭,


那麼試用的成果如何呢?坦白說很酷也很有喜感。

那個小圈圈從後面圈住脖子,再加上我用放在口袋裡的無線接收器,所以在我正面幾乎看不到麥克風,不過我卻能千里傳音,這是屬於酷的部份。

這個收音的位置是喉嚨,和口腔出來的聲音不太一樣,聽起來帶點鼻音,有點悶悶的聲音,在喝水、吞口水的時候會有很特別的效果。當我上到一半要喝水時,會聽到教室喇叭傳來如雷的聲音。咕~~~~~嚕~~~~~~~~~,聽起來實在太有喜感了。


後來我還想改裝這個東西變成電子聽診器,不過前幾天的測試還沒能成功,真可惜,好期待能用教室喇叭播出我的心音啊~~

2008年9月22日

關西採礦翻化石

前幾天梅子跟我說,她同事鈞喬老師要去關西錦山做地質調查,問她要不要當專業的跟屁蟲。本來是只有梅子和他兩個人的秘密幽會,結果梅子找了我,我找了季瑾,季瑾找了她男友藝暉,像老鼠會一樣,牽一牽居然變成了小型的自然研習會。

一開始我們在錦山國小集合,逛校園的時候,突然看見牆上掛著小學生的作品,好棒啊!看來是用青楓種子做的耶。


校園裡晃了半天,還是沒能決定要走哪條路線,經過一番討論,乾脆殺去「玉山礦場」吧!


這個玉山礦場是亞洲水泥的礦場,採的石灰岩會經過空中纜車送到橫山鄉的亞洲水泥廠。

台三線往關西的路上,抬頭常常會看見凌空而過的纜車,心裡一直很想去纜車的起點看看,不過一直未能成行,看了地圖才知道原來起點叫作「玉山礦場」。後來還看見網路上說那裡可以採化石,這又加深了讓我前往的動力。

上回生物學科中心辦的野外採集活動,本來有計畫去這個地方,不過後來活動改成去爬樹了。我和梅子本來有一次也要去這裡,不過開車到一半,遠遠看見人家礦場的辦公室,兩個人膽小到不敢再上去。還好這次有專業的人帶隊,再加上有一群人一起去,不然我一定不會自己來這裡。


在Google Earth上可以很清楚地看到整個礦場的樣子。白成這個樣子,難怪叫玉山啊。走北二高的關西路段往東看,很容易看見這個開發的痕跡。


根據這裡的記載,這個礦場雖然不再採礦,但應該還是有運礦到山下



進礦場的告示牌上說明著每天採礦的開炸時間。在幾年前,每天都會有兩次的爆炸聲音。長久下來,說不定也會習慣?


幾千萬年前,這裡是一片淺海,充滿了珊瑚、有孔蟲和貝類等生物。經過時間的累積、地質的作用,這些生物的遺骸成了石灰岩,成了建築的材料



開挖的岩層中,藏著許多秘密



而秘密是什麼,一定得蹲下來仔細尋找



這裡的化石並不是多到隨處可見,所以要找還是費了一番工夫。不過皇天不負苦心人啊,最後化石都是咱們生物老師找到的啊!

我找到了一小片扇貝的化石(硬幣左上方)



梅子一邊吃糖果,一邊找化石,結果在岩壁上發現它



季瑾和藝暉則在一塊大石頭上找到了疑似螺的「模化石」,



除了看化石以外,找礦物也是難得的經驗。石灰岩裡最主要的礦物就是方解石,成份是碳酸鈣。像在這片岩壁裡就可以看到一堆方解石。



方解石特殊的解理,看一眼忘不了。


想起今年康軒版課本的內容,談到大氣演變過程中的二氧化碳何去何從?它是這樣寫的:「部份二氧化碳溶於海水,部份則與鈣結合成為石灰岩,使大氣中的二氧化碳大量減少」

二氧化碳和鈣結合就變成石灰岩,這個步驟會不會太快了點?短短一句話略過了生物的作用,也略過了地質的長時間作用。省略這麼多過程的課文,要教很快很容易,但要教清楚倒是不太容易。

你可能對這有興趣

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...