2012年11月29日

多元評量之生物大圖


我一直覺得國中生物課程裡有著很棒的故事,比方說前陣子教的營養、光合作用、消化、循環那些,其實裡頭可以串成一個很完整的循環故事,只是課本的編排都是以功能為主的去編排,像是把植物製造營養和動物利用營養的放在一章,而植物的運輸和動物的循環也是因為功能所以被放在一起。

把生物的生理功能一個個拆解開來,這樣簡化的方式,當然有助於學生去理解記憶,不過東西都被拆掉了,學生就看不到這些功能彼此相依的關係啦。所以雖然我還是一個個小概念去教,但是我會調整課本的順序,教了營養之後,再教植物怎麼運送營養,怎麼製造營養和儲存,然後教動物怎麼利用營養和運輸,最後會帶回粒線體做的呼吸作用,當然還會提到排泄。簡單說,我是把這些小塊的拼圖,按著順序教給學生,然後再請他們把它拼起來。

既然我希望傳達的是一個完整的概念,所以我的測驗考的也就是這個部份,也就是我最近幾年一直在推的畫生物大圖

我要求學生把養分在生物和非生物之間循環流轉的途徑用畫的或用寫的,相關的概念也盡量呈現,並且要能互相連接。


以下這些就是在30分鐘內開書考完成的優秀作品,養分與循環章節裡的大部分概念都放進去了,真棒
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最後是偷偷拍他們畫大圖的樣子,好認真啊

學生主動填詞的生物歌曲

我覺得我學生還真是能夠在夾縫中求生存啊,因為我老是會有不按牌理出牌的考試,所以學生就得發會創意和想像力,努力克服難關。

這次的課程,我預告了一個考試,是open book的考試,學生都唉唉叫,然後一個學生靖蓉就很智慧的跑到我Blog翻啊翻,猜測我會考什麼東西。

考試那時,她就拿了這張給我說,她猜我會考生物歌曲填詞!她大概是有翻到這篇光合作用歌曲改編彙集吧,這篇連我都要忘記了,她居然還能找得到啊。

雖然最後我考的並不是生物歌曲,不過靖蓉小妹妹還是把這生物歌曲獻給大家(掌聲鼓勵鼓勵),分別是以哥哥爸爸真偉大和作泥鰍為曲,填光合作用、循環系統和消化系統啊。
生物歌曲

也來看紅蟲的血紅素吧

是因為看了日本老師的郵件群組,我又一頭熱的栽進紅蟲裡了。

上次突然想看充氧血,也是因為看到有日本的老師在問血液相關的問題,他們討論討論著,就有老師說...

今の季節、釣具屋さんで手に入るアカムシもヘモグロビンを持っています。酸素
濃度の低い水の中で赤黒かった体が、酸素の多い水に移すとごく短時間で鮮やか
な赤になるので印象的です。
アカムシは冷蔵庫に入れておけば、一週間ぐらいは持ちます。

翻成中文簡單說,就是可以去釣具店買紅蟲,牠們也有血紅素,放在氧氣濃度低的水裡,是暗紅色的身體,移到氧氣高的水中,轉時間就會變成鮮紅色的。把紅蟲放在冷凍庫,可以撐一個禮拜啊。


這個資訊對我很重要啊,如果我每次要看充氧血的美麗鮮紅色,就得自己抽血,那還蠻麻煩的耶。如果直接拿紅蟲來放就能看到變化,那就簡單很多了。

但是問題是,釣具店裡的紅蟲是什麼蟲啊?紅蟲有兩種,一個是搖蚊幼蟲,那是節肢動物,另外一種是絲蚯蚓,是環節動物。我該去找什麼蟲呢?

我想,還是兩個都試試看吧,上網查了,原來水族館就有賣冷凍紅蟲,立刻驅車前往,買了20元一片的冷凍紅蟲(店裡叫它冷凍赤蟲),解凍來看,喔,原來是搖蚊的幼蟲。我弄了兩杯水,把牠們放進去,一杯開始打純氧進去,結果有變化嗎?

似乎有耶,但是我覺得變化真的不太明顯。IMG_0467


從杯子各拿一隻最紅的出來比,勉強可以說有一咪咪不一樣啦,可是還是比不上我的鮮血。
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那麼絲蚯蚓呢?我查到了竹北有人賣活的絲蚯蚓,我也跑去跟他買了1兩15元的絲蚯蚓來測試一下。老樣子,一杯一般水,另外一杯則是打純氧,我打了幾十分鐘喔。

然後挑出來看,ㄟ.....看不出來。
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總之,結論是似乎不太可行,如果真要拿來觀察,也許冷凍的搖蚊幼蟲是可能比較可行的。

題外話,這成群絲蚯蚓搖動的模樣,我覺得比什麼阿寒湖的綠藻球要可愛多了。

2012年11月28日

生物專題指導經驗分享

上週五去竹女講了分享了「生物專題教室: 生物科專題指導經驗分享」,雖然只是簡單分享2小時,不過還是花了很多時間在挖Blog,既然時間都花了,倒不如用文字紀錄吧。


我不太喜歡把專題和科展兩個混用,因為專題研究和科展是有些差異的,專題研究是針對一個科學議題進行深入的研究,而科展是拿這個研究成果拿去參加的比賽,就好像男女交往和結婚兩個有點關係,但是並不相同。交往不一定要結婚,而結婚通常得先有交往(不過也有沒交往的),要作以結婚為前提的交往也是有啦,不過那就和單純的交往不同了。

我和專題/科展的關係是從國中的時候就開始了,不過坦白說從頭到尾我的參與度非常低,沒作實驗設計,也沒做報告,完全恍神的國中生。後來到了大學時,教授因為困擾於常有畢業當老師的學生跑回來問科展怎麼做,所以就在植生實驗裡安排了一個活動,讓學生們自己分組設計完成實驗,自己先學會做專題,以後再教人做專題。不過那時候我反正就當生產線的工人,同學告訴我怎麼做,我就怎麼做,所以有沒有學到怎麼指導科展呢?顯然是沒有,因為當我開始當實習老師時,還是遇上了不少大挫折。

很多學校都有「給菜鳥機會」的默契,反正實習老師或新進老師進來,就叫他帶科展,也不管人家有沒有經驗。其實我覺得比較適當的作法,應該是老鳥要帶著菜鳥走一遍,不然永遠都會讓新人跌跌撞撞。

過去悽慘的經驗不算是這篇的重點,在此跳過不談,我想講的是怎麼在課程中訓練專題研究與探究的能力。在這學校裡,我隔ㄧ年或兩年就會帶一屆資優班,每年面對普通班學生和資優班學生,我思考著資優班學生該怎麼訓練探究,普通班學生又怎麼訓練,有時間嗎?後來我從幾年的經驗中逐漸理出頭緒。




一般課程裡訓練探究能力

以往我帶資優班的學生時,七年級我會在專題課程中教很多加深加廣的知識,等到八年級時開始分組進行專題研究,但我那時候發現,如果等到八年級實際做專題時,再來訓練他們怎麼觀察,怎麼做實驗設計,或是實驗統計或是分析製作圖表,那真的太慢,而且也沒那個機會可以全班都教,頂多我只能教幾個跟我一起做專題的學生。

後來我改變進程,七年級的專題課程中,我除了加深加廣的東西外,我還會加入科學探究能力的訓練,而這樣的訓練也會在一般課程中出現,這樣一來他們到八年級進行專題時,才有足夠的能力去設計與分析。而那些能在一般課程執行的科學探究訓練,我也會在普通班學生中進行,所以並不是只有資優班才有能力和時間能這麼做。普通班和資優班的差異,只有在執行的程度和時間。

探究能力的基礎之一在於批判性思考,講現實的,科學探究和批判性思考有沒有需要教?其實要耶,在九年一貫的課程綱要或是高中課程綱要裡,統統有寫老師要培養學生的探究能力和讓學生培養批判性思考的能力,可是在過度重視課程知識的學校課程中,這些通通被歸為不重要,但我覺得這才是真的帶著走的能力啊。在這個雜七雜八的Blog裡,我就紀錄了很多怎麼訓練學生探究的課程,以下就慢慢翻一些案例出來。





觀察與提問
首先,得要有觀察和提問的能力,學生得要能批判性思考,這個部份我就稱「開天眼」吧,目的要讓學生在不疑處有疑。

這可以用awareness test影片讓學生「有感」,很多資訊出現在眼前,但是我們硬是會忽略(awareness test是什麼,請上youtube查一下,這邊要賣關子)。然後在課程中盡可能加入各種找碴的機會,例如我會在維管束課程講那個該死的猴子臉事件,營養的課程裡,放一些有Bug的廣告,讓學生明察秋毫,從原本什麼都相信的13歲靈長類,變成會懷疑的小靈長類。



而觀察的能力,可以從許多校園觀察的課程開始,而提問可以從科學方法時就開始,或是許多課程中,有機會讓學生開口就能訓練。






修改課本實驗與活動紀錄

接下來許多的探究能力都可以從修改課本實驗開始做起,幾年前我就看活動記錄本很不順眼了,特別是那個問題與討論。比方說,蛋的觀察那個活動,裡頭就有個問題是問「試推測蛋的哪裡可以發育成小雞」,你們真的相信學生光是看個蛋黃、小白點就會想到「喔,就是小白點變成小雞的啊」,那些答案我們心知肚明,一定是抄在黑板上叫學生照樣抄的啊。真的要能推測出這樣的過程,你得提供學生整個卵發育成胚胎的圖片或影片才行啊。

我在教學上對於活動紀錄本的應用一直在變,最早以前,我會在實驗課結束前,在黑板寫上那些答案,學生做完實驗就邊抄黑板,更誇張的是,為了趕課就在黑板上寫好所有的答案,學生一進實驗室就先把答案抄完再開始做實驗。後來我開始有些改變,不一定會在黑板寫答案,盡可能讓學生自己寫,不過有時還是會寫參考答案給低成就的學生抄。

如果我們只把活動紀錄當作是為了作業抽查而做的事,那我們就會錯失很多訓練學生探究能力的機會。現在我已經捨棄活動記錄本,改由筆記本來做這些事,不過這是很極端的作法,沒有練過不要隨便試,而且說不定會被家長抗議,長官約談。

在還沒捨棄活動記錄本之前,有什麼折衷的方式可以藉由活動記錄本來訓練探究呢?最簡單的原則就是,你想訓練什麼,就拔掉什麼。像是把既有的活動結果改成科學短文寫作,既能完成原有目的,也能看出學生迷思或觀察所得,或是把顯微鏡構造的填圖題變成一個設計顯微鏡的開放式問題。




實驗設計

而實驗設計的部份,除了從一開始的科學方法課程中讓學生實作外,更重要的是分享發表與修正自己的實驗。當天眼已經開了之後,也可以開始找課本實驗的碴或是科學節目的碴。當然除了找碴外,透過專家的實驗還可以學到實驗該怎麼設計,像是對照組實驗組的設計,樣本重複的概念等。在大家都會拿來當寒假作業的營養器官繁殖,也可以拿來實作實驗設計。此外,綠豆向光性的實驗,更是簡單能進行試驗的材料。我同事季瑾也作過讓學生先設計養分和酵素的實驗,然後再來實作驗證。

像這些課程是確實可以在普通班中執行的,差別只是老師願不願意改變罷了。



標題與摘要
接著談到專題研究最後會做的下標題與摘要,這兩件事非常重要,關係到作品的可見度。但是最常發生的事是,學生花了好幾個月好不容易完成的實驗,紙本報告也即將完成前,面對標題和摘要卻只花了十分鐘不到的時間,標題隨便定,摘要直接複製實驗目的或動機。標題沒有標題的功能,只會裝可愛,我之前收集生物科展總匯時,就對這件事深惡痛絕,什麼爸爸請你也保重這樣的題目也出現。

老師氣半天是沒用的,這點得讓學生有感覺才行,所以我就會讓學生做一個活動是找最近三年的中學科展作品,評析作品的標題和摘要適切性,找一個最爛的,幫它重新下標和寫標題。這樣的活動,除了幾個學生把原本還不錯的標題改得更爛之外,大部分的都至少有評析能力能判斷什麼叫好標題和好摘要。



圖表製作
一件專題作品除了面貌姣好之外(標題、摘要),內在也要充實,我在科展看板會場逛的時候,常常感嘆,明明一件作品就很不錯,看得出來有花時間心思去設計實驗,可是重點結果的呈現卻是一場災難。原始資料也放進去,圖表也混用,還硬是要用彩色立體圖去呈現。這部份真的需要好好教,同樣的要先教怎麼賞析,做資訊視覺化,這個可以先用氣象報告廣告來作引子。然後我作過一個簡報檔,講的就是圖表製作原則與技巧


口頭發表訓練
再來講的是口頭發表的訓練,要讓學生台風穩健,一定要有多次的訓練才行,這篇「專題訓練-口頭報告」就是講這部份。




題目發想
題目的部份,雖然我自己很會胡思亂想,但是我不喜歡直接告訴學生「來,你就做這個題目吧」。我喜歡讓學生自己發想題目,然後我再把我的想法提出一起討論,找出學生有興趣,而我也有能力指導的題目。找題目有很多方法,我訓練學生做過的一種方式就是混搭,這個是什麼呢?到這個科展題目產生器玩一下就知道了。這裡產生的題目要直接做也不是不可能,但是你一定會作些修改,可是怎麼修呢,這就像華盛頓的斧頭一樣。傳說華盛頓砍櫻桃樹的斧頭現在還留在某個博物館,可是那個斧鏽掉了,所以館方就換新的了,後來木頭柄爛掉了,所以也換成新的了,這當然是假的故事,可是我要說的就是,你可以用這些方式再去發想其他有意思的題目出來。

除了自己矇著頭亂想外,也應該看看其他人是怎麼做的,台灣的資料當然要看科展群傑廳,而日本的,可以用理科賞自由研究等關鍵字去找,我以前也寫過一篇日本的科展相關資料 ,要看英文資料就用Science Fair去找,一些實驗設備可以去Instructable找看看。

其實喔,我覺得如果老師跟學生的天眼都開了,基本上題目不是什麼問題,問題是在實驗設計和執行時間上面。這點就得有同儕討論才行,指導老師單打獨鬥實在不是好辦法,像我們學校的老師群就會三不五時討論一下實驗的瓶頸,給一些建議。




實驗紀錄
無論是帶專題或是科展,紀錄本是一定要有的,我作過兩種形式,一種是用網路的Google文件,學生在電腦前找資料,然後現場就用Google文件紀錄,跨時間地域討論。另外就是用紙本的,而紙本有兩種模式,一個是印刷裝訂成冊的空白實驗紀錄冊,另外一種就是拿活頁紙紀錄。

在剛開始進行討論題目和方向的時候,如果學生的網路環境允許,使用Google文件是不錯,因為可以大量蒐集紀錄資料,但是到了開始設計實驗和進行實驗時,還是得用紙本的。我以前沒有要學生紀錄下討論的東西,結果常常發生每次都在講上次已經講過的東西,後來我就耍狠要學生一定要帶本子來紀錄,不然我就不會跟他討論。

而實驗進行的數據紀錄,如果要作圖,也不一定得上電腦作圖,最基本的就是直接拿活頁紙作簡圖,不需要花太多時間,也不會被設備所絆。如果電腦設備允許,也是可以用電腦作圖,但是最好是每次都能把圖片列印下來放在記錄本裡,不然你討論個東西,還得找到電腦來看。

實驗紀錄還有個相當重要的功能,就是拿來當親師聯絡本。家長往往都搞不清楚小孩子花了那麼多時間,到底是做了什麼,所以你可以在記錄本上留個欄位當導師簽名和家長簽名處,如果有留校做實驗,最後再寫個離校時間。




最後要講的就是,到底做專題為的是什麼?其實這點說來有點無奈,因為教育現場的需求就是拿專題報科展,拿大獎拼升學。不過我的目的是放在培養科學素養。畢竟一個國民能有系統地學習科學知識,就是在中小學的階段,小學六年啟蒙,中學六年深耕,不在這時候努力做,要等到什麼時候呢?難道要等到變成人之後,看那些怪力亂神的節目來學科學嗎?











2012年11月26日

校內教學-看植物的故事

生物課程當中,我覺得有以下四個時機很適合安排走出教室。


  1. 剛開學時的認識校園,可以搭配校園尋寶自然尋寶等活動。
  2. 教完植物的光合作用與維管束之後,可以進入校園講解植物的身體語言
    1. 《樹木的身體語言特展》觀後感與參考資料
    2. 科博館《樹木的身體語言特展》海報
    3. 科博館《樹木的身體語言特展》標本
  3. 教生物分類的植物界時,可以用多元評量的方式來進行
    1. 拍攝校園植物當考試的多元評量
    2. 如何讓校園植物遊戲變成一個以學生為中心的課程
  4. 教生態系時,印象中這個我好像還沒有實作過。

最近進行的就是教完植物的生理之後,進行的校內教學,看植物的身體語言,知悉他們發生的故事,比起單調地介紹植物名字和特徵,學生超級感興趣,連路過的老師都停下腳步。另外還有許多突然出現來拍攝的行政人員,像衛生組長來拍當作環境教育、教務處來拍當作自然科活化教學。
校園教學 校園教學

馬陸

這節看植物的故事,並沒有要把全校的樹都走一次,我的路線如下

  1. 肯氏蒲桃:看樹木修剪產生的不定芽和非結構枝,二次生長,介紹頂芽優勢,看樹皮包覆傷口,接觸生長
  2. 榕樹區:看根,看力學結構,順便抬頭比較和大樓旁邊那榕樹的差別
  3. 綜合大樓前的龍柏:看側枝變主幹
  4. 黑板樹:看大樹種在大樓旁邊會出現什麼問題,拉拔材的根怎麼生長
  5. 大葉桉:看樹皮的木栓層、樹皮的旋轉結構、樹樁長出不定芽
  6. 台灣欒樹:講養分儲存、看多主幹
  7. 雀榕:不定芽產生結構枝、根的力學結構
  8. 破布子和番石榴:看樹皮差異
  9. 小葉桑:幼年葉子和成年期葉子的差別
  10. 亞歷山大椰子:看椰子樹的果實、小苗和不同成長階段
  11. 小葉南洋衫:用老照片比較和現在的差別,向光性
  12. 樟樹:潛伏芽
  13. 羊蹄甲:看樹木的防禦機制、樹洞
  14. 木麻黃:看樹木的防禦機制、超級大樹洞
回來之後,就請學生寫或畫出學到的東西,一些學生是用條列式列出看到的,這兩個學生做的就很特別,一個用畫地圖的方式把這些樹的故事記下來。

何耕旻



另外一位則是用漫畫畫出這些樹木的故事
何國瑋

2012年11月24日

雙氧水加血之大象牙膏

最近對「血」好感興趣,上次幫血打氣,寫了這篇幫熱血打氣吧!鮮紅色的充氧血

看著手上留存的血試管,突然想到傷口塗雙氧水的時候會狂冒泡,那如果我是弄一管雙氧水,然後滴血進去,那會變成什麼樣子呢?


好厲害的血啊,這簡直就是人血版的大象牙膏實驗啊(不懂的麻煩自己點連結去看啊)這個趣味化學活動,我們生物老師也終於能軋一角了(感動拭淚)

2012年11月23日

這款「台灣優良兒少網站徵選活動」

這篇毋庸置疑就是一篇酸葡萄的文章,但是我酸的不是別的網站,而是主辦單位-財團法人台灣網站分級推廣基金會

前幾週在Blog置頂一篇優良兒少網站投票的文章,想說可藉機斂財一番,所以鼓勵大家每天去投我一票,最近得獎名單公佈了,然後這個Blog沒中獎,讓我有點詫異。

看了分數統計的部份,投票統計50%的部份,我是第二名,若是加上推薦20%的計分,我是第一名,但是評審30%給分的部份我居然只有1分。咦,等等,為什麼會有專家評審評分?還有那些比例分數是哪時候出現的?


螢幕擷圖存為 2012-11-23 23:18:31



我回去看了活動辦法,哪裡有寫還要算推薦分數和評審分數?找不到啊。我一直以為這是票選活動啊。

螢幕擷圖存為 2012-11-23 23:22:28



而且在推薦作業流程中,也直接寫了舉辦網路票選後公告得獎名單
螢幕擷圖存為 2012-11-24 00:55:55


既然莫名其妙多出了評審,那就來看看到底評審怎麼看的,自然科學類我覺得每個都很優,所以我沒意見。其他的部份,根據評審的結果,「教育部」網站是教育文化類的優良兒少網站耶?另外,在評審眼裡,全民資安素養網也是第一名耶,這不覺得很奇怪嗎。

如果姑且忽略突然多出來的推薦和評審這兩項,就當它是一開始就有的,這計分方式也十分詭異,因為它是用名次換算成計分來算的。舉個例子來說,自然科學類的「台灣鄉土生物系列-蝴蝶」,有687個人投票給它,卻只拿到1分,而推薦部份有22個人,拿到的是20分,怎麼會有這種計分方式呢?

看到這種情形,真的是很火大。火大的不是我沒中獎,而是整件事情充滿了不合理,而我居然配合這個活動玩了那麼久!莫。名。其。妙。

而這個活動還是由教育部發函(教育部101.8.27.臺電字第1010158841號函)要求各級學校辦理的。

2012年11月22日

解剖雞心影片

幾年前寫過一篇解剖雞心,後來也有很多老師在上循環的時候,用雞心來讓學生觀察。

這兩天趁著對錄影剪接稍微感興趣的時候,趕快拍了一段解剖雞心,片長約5分鐘。以後要解剖前就可以讓學生先看看狀況囉。

豬心解剖影片

週末的時候,看到梅子帶回來美蓮老師拍攝的豬心解剖影片,學到了另外一種解剖豬心的方式了,所以我也跟著來試試看,也錄了剪接了一段約12分鐘的影片,讓學生在操作前可以先看一看。

以前學到的解剖豬心都是把心臟下部的前半和後半一刀切開來看,但這次學到的是把左右心室像是開兩扇門一樣打開來,我覺得這樣的效果比較好耶。


這張照片是上掀式的,不過我底下影片教的是左右掀的
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影片裡還有看卵圓孔。胎兒的卵圓孔是開放的,所以左右心房是通的,但是出生之後就會癒合了。我解剖了幾顆豬心,有些是通的,有些就真的是封閉的。

要看卵圓孔得從心臟背面看,下面這個可以從右心房插到左心房,它是通的(影片裡的就是封閉的)
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這個就主動脈剪開之後,看冠狀動脈開口
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另外,也可以把主動脈剪一圈下來,感覺一下很好的彈性
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這個就是影片囉。光線打得不夠亮,結果學生以為是好幾年前拍的影片

幫熱血打氣吧!鮮紅色的充氧血

我經常都有不知道哪裡來的奇怪想法,最近是突然想到「咦,不知道充氧血的鮮紅色到底長怎樣啊」

是的,教了好幾年生物,都跟學生說充氧血是鮮紅色的,減氧血是暗紅色的,可是我從來都只有在抽血或捐血時看過暗紅色減氧血啊。

是說充氧血也不是拿不到,反正就抽動脈血就好了啊,但是聽說抽動脈血會很痛。因為動脈比較深層,針鑽進去之後,還要轉一轉,想到就抖起來了。

後來我想,何不乾脆抽幾管靜脈血,然後打氧氣進去看看呢?心裡想到就立刻要作,不然火會熄掉,火速請內弟幫忙抽血,就像幾年前做人血果凍一樣,拿到了三管各約3 ml的血。下一步就是回到實驗室要打氧氣進去了,但是要怎麼打呢?

血



我想到的方法是先用排水集氣法,在試管收集了氧氣之後,再用針筒抽出來,再打到這些血裡頭,不過發現這樣太麻煩了。後來想乾脆把那個氧氣產生裝置的橡皮管直接插到血裡頭吧,結果我疏忽了橡皮管和血試管的管徑太接近了,橡皮管一產氣,半管血就從試管裡噴到桌上都是。還好當場沒有學生,不然一定以為我大失血。

後來那半管血我還是想辦法讓它跟氧氣接觸,就把管子放在液面上頭,然後我搖晃試管,像是魚塭打氣一樣,幾分鐘後,什麼反應都沒有啊 !


上面的是原本抽出的靜脈血,下面那管子就是充了氧氣的,有差別嗎?頂多只能看到有點差別啊,但是還是看不出鮮紅色啊。
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後來我想可能是血太多了,所以看不出來,所以就倒出來一點出來比。唉呀!果然我的熱血沒有白費啊!我終於看到鮮紅色的充氧血啦!
氧合血紅素


2012年11月18日

觀察甘蔗,做黑糖

前陣子跟蛇男在FB講到一系列以糖為主的課程,我想起之前去某基金會帶過這樣一部份的課程(詳見糖的系列實驗),除了那些以外,全部聯想起來,大概就有做麥芽糖、做棉花糖、煮糖做hard candy、做碰糖、做焦糖、還可以講旋光度、去買甘蔗汁來作黑糖、也可以做從馬鈴薯洗澱粉出來、或是從麵粉當中洗出蛋白質-麵筋。剩下的水也有澱粉-澄粉。詳細的化學知識可以參考「化學分子世界」這本書。

最近剛好要上學校資優方案的課程,就想拿其中幾個東西來上上,包括從甘蔗汁裡製糖、看燒焦的糖,做棒棒糖。後面兩個活動在這篇都有寫了,這裡講的是從甘蔗製糖。

多年前去寶山看過人家製糖,這次想來用簡單一點的材料來作看看。首先是去買甘蔗。我打算買帶皮甘蔗,除了可以做糖以外,還可以讓學生看看甘蔗裡的維管束

上網查了,知道南大路那裡有家賣燒甘蔗的,於是就驅車前往買了幾隻甘蔗,順便買了杯壓好的甘蔗汁。一般人家做糖都是拿白甘蔗,不過我買的這個是紅甘蔗,要做糖也是可以的啦。

首先來認識甘蔗,人家說倒吃甘蔗,漸入佳境,那麼甘蔗到底哪邊叫頭呢。甘蔗的頭是在下端,上頭則是尾巴,所以不要把甘蔗想成跟人一樣頭在上面喔。你想想吃果子拜樹頭,到底是拜樹梢還是拜底下就知道了。

不過這兩截甘蔗,到底哪邊是頭呢?看得出差別吧?下面那個節間比較長,上面那個節間比較短。甘蔗底部的節間會長得比較長,頂端的則還是短短的。這個現象可以參考一下,我之前拿綠豆芽來作實驗的 綠豆芽怎麼長高,只是我不確定甘蔗是不是像竹子那樣每段節間都會伸長(看麻竹筍綠竹筍)。
甘蔗


甘蔗葉子產生的糖會送到莖儲存,底部會累積比較多的糖。這個和鳳梨頭西瓜尾類似,鳳梨頭只的也是底下的部份,相對於鳳梨頭,另外一邊就是鳳尾,你看鳳梨那顆上面的葉子,不就像是鳳凰的尾巴嗎(雖然沒人看過鳳凰,不過裝飾裡頭偶爾可以看到)。


觀察外型之後,接著就是製糖了,這裡有個取巧方式是用鋁箔小盒,直接放在火上加熱,而且只用一點點的甘蔗汁,過沒多久變成糖漿之後,放涼就成了黑糖了。加熱過程中還要很小心燒焦啊。
甘蔗汁紅糖


螞蟻與蚜蟲

前幾天校慶時負責攝影,用了學校新買的DV,這才發現現在科技真是先進,DV 居然可以邊錄邊拍,有GPS,另外還內建投影機!興奮的拿著這個新玩具到處亂拍時,看見翠蘆莉上居然有一大群一大群的蚜蟲,裡頭有一些是有翅型的,還有螞蟻在四處巡邏,右下角還有隻鱗翅目幼蟲在那邊。




拍攝的時候,學生來看之後就手癢拿了樹枝挑那些蚜蟲,然後就看到那些蚜蟲一隻隻地蠢動,然後就掉下來了。

SpikerBox課程-聽得見的神經電位

週末應婕絲老師之邀到苗栗文林國中上資優方案的課程,由於這個課程規劃是4小時,所以我就可以拿SpikerBox來上神經電位的課程了。平常去演講帶活動,如果只有2-3個小時,時間比較短,就不太能做這個活動了。

雖然大部分的器材都是我這邊可以直接提供,但是因為需要將動作電位錄音下來分析,所以還要承辦單位準備各組一台筆電才行,還不能用電腦教室的PC,因為會有電磁訊號的許多干擾。而每組學生最好以四人為限,人太多,就會有人落單無聊。

這次我規劃的課程主題叫做「聽得見的動作電位」,是以Backyard Brains規劃的實驗Getting Started with Spikes 和 Introduction to Rate Coding兩者融合為主,除了動作電位的基本認識外,還有昆蟲神經系統、昆蟲外部解剖、神經細胞的聯絡等概念,所以需要比較長的時間。

學生在這個課程裡會對蟲腳進行三種處理「無刺激」、「牙籤刺激」、「吸管吹氣」,並計算三種處理引發的動作電位強度和頻率,最後要作圖出來分析。所以是一個完整的探究活動課程。

以下是活動的片段

學生用牙籤刺激蟲腳,觀察持續發生的動作電位


刺激的特寫



持續刺激產生動作電位



學生觀察螢幕的動作電位

今年12/8辦的高中基礎科學教學研習會我就會介紹這個器材和課程。
講題是:小花費也可以做好研究--專題研究的平價儀器
簡介:想做一個需要用到電子儀器的專題研究不一定要花大錢!本次分享介紹利用各種平價軟硬體進行專題研究的方法,如用spikerbox測量動作電位,利用arduino測量各項環境變因、自動控制照相等方法。還可以搭配多種個人電子產品延伸用途,符合學生研究需求。

不過我只講半小時 ,所以應該就不會講arduino那個部份了。那個arduino做專題研究的部份,明年我找時間開個一天小型的工作坊,以後再來徹底玩玩。

2012年11月17日

植物的生存遊戲


晚上逛Del.icio.us這個書籤網站的時候,看到一個遊戲叫做Play the Extinct Game
瞄了一下是BBSRC出的遊戲,BBSRC全名是Biotechnology & Biological Sciences Research Council,中文是英國生物技術暨生物科學研究委員會(我猜會不會就像是台灣的國科會那樣的單位?)

這個Game是Flash做的,我一樣很多事地去查了他的檔案路徑,就在這兒


你扮演的是某株植物,必須努力不讓自己滅絕,但在野外生存或是人工栽培,生存策略就不一樣。如果是野外生存,那就得讓自己產出最多的種子,然後趕快成熟落下。但如果是人工栽培,就得盡可能產生很多很大顆的種子。遊戲設定的月份都是三到九月,得在九月之前完成這些事情。

玩家必須注意根和莖葉的比例,根吸收水分、礦物質,葉子能行光合作用,合成糖出來。如果視野外的植物就得注意要被周圍的植物蓋住了,還得小心乾旱、蟲害等。但是人工栽培的就只要專心長大就好了。

雖然談的是如何避免滅絕,但是和植物的生理以及人擇演化也很有關係呢。

後來我查了BBSRC的其他連結,看到 http://www.bbsrc.ac.uk/society/schools/keystage4
這邊左邊提供了許多活動教案,真的很值得之後拿來細看。

另外一提,後來發現Darwin Inspired這個網站也有連結這個 Game

然後我就在這網站逛了一下,左邊的Resource For Teachers也有提供一些活動教案。(突然想到以後可在Google用 Resource for teacher biology 查看看有沒有一些組織也有寫這種活動教案給老師)








2012年11月15日

課程裡的提問,提問裡的課程

因為之前寫過一篇科學閱讀的提問策略,所以最近就有記者來問一些我在課程作提問的方式和過程。


我怎麼訓練提問
我的課程裡訓練提問的課程,都是在學期初的科學方法課程中,像是這篇從觀察提出好問題,以圖片為例 和101年的科學方法課程 都有提到一些。

為什麼我會覺得提問很重要,坦白說過去我教學的時候,我想的都是老師該怎麼傳遞資訊,後來我才開始想到怎麼從學生那邊知道他們聽到了我的內容,所以我開始弄數字卡片。後來我發現光是得到這樣單一化的答案其實還是不夠,要知道學生到底懂了什麼,得聽他們問出什麼問題。

課室中最常出現的學生提問應該就是檢討題目時「老師,這題我不會」,如果我們老師就只針對題目回答起來,那就錯失機會了。

好的作法,應該先問學生對哪個選項有疑問,請學生說出他的想法,有經驗的老師聽了學生的想法就會知道他的迷思概念存在何處?

提問的背後,都會藏著提問者的先有概念,例如學生可能會認為植物白天不會消耗氧氣,但他不會直接說出自己的想法,當學生提問:「老師,這題為什麼B會對,明明白天就不會產生氧氣啊」,在這個提問中,最後一句就可以抓到學生的迷思概念了。

所以我覺得提問的重要性之一,就是幫助老師找到學生的迷思。前面提到的科學方法課程中,讓學生提問,這目的又不太相同了,目的是讓學生從混雜的現象中辨識出科學議題。



藉由提問想要提昇哪些能力?

我的重點會放在自我省思與培養科學素養,就像是pisa所說的「形成科學議題」的能力。不過要作提問,也並非總是很順利,最常遇到的困難就是時間問題。課程上聽學生問問題,或是我們循著學生的提問繼續追問下去,這花的時間可不少。現在我能做的,多是讓學生下課再來提問,我才有夠多的時間處理。

學生的提問類型,最常出現的是他已經知道答案了,只是他來詢問老師,確定他所知道的答案是對的,抑或是他發現他過去學到的資訊(書、補習班、考題)和我說的不同,因此會提出質疑。




有提問能力的學生有什麼特質?

敢問問題、能夠問對問題的學生,有哪些特質呢?我覺得最明顯的是大量閱讀,接觸許多資訊,無論是資優班的學生或是普通班裡學業成就不高的學生都有這樣的。不過他們剛開始都只是來告訴老師他們看到的資訊,然後來問其中幾個不懂的部份,像是有個低成就的學生,很喜歡看醫療保健版的新聞,所以常常會來問一些怪病。有些學生則是會來告訴我電視上出現了什麼奇妙的新聞,像是發現了野人之類的,那我就會反問「你全都相信嗎?」「哪些地方不相信」,基本上還是透過我的提問,來促成學生的思考,如果不問就不會想了。


另外還有個超會問問題的,常常會問出一些我沒想過的問題。有次他問我蜜蜂螫了人一次就死,胡蜂卻就可以螫很多次,這是為什麼,我就跟他講到產卵管特化成螫針的事。然後他就想到那麼蜂后是不是就不會螫人,還有胡蜂當中負責產卵的雌個體是不是也不會螫人,這些問題看似簡單,但坦白說我也不也沒想過。

後來我問那學生,怎麼這麼會問問題,他說他從小就愛看書,爸爸沒管他們讀什麼書,所以他就會大量閱讀,他們家裡有訂小小牛頓之類的雜誌,小孩拿的雜誌裡有許多問題,但雜誌裡不會直接告訴小孩答案,而是要小孩自己去想。大人那邊也會拿到一本一樣的雜誌,但卻是有答案的版本,所以親子之間就可以藉此問答互動。

也同樣是大量閱讀養成的例子,就是我在這篇《我想要的科學閱讀新風景》提到的學生
國文課講到白居易的詩老嫗能解,結果這學生問了國文老師一個問題,讓國文老師非常驚訝,他問:「為什麼白居易寫完詩,只給老嫗看,不給老公公看,是不是有性別歧視」,這學生想到古代婦女比起男人,比較沒機會能讀書,所以如果老婆婆都看得懂,那就是大家都看得懂。學生發現「老嫗能解」這件事,蘊含了當初社會的氣氛。


淋巴循環的影音資料

上生物課實在很需要一些影片、圖片或是故事來串串場,不然光是聽老師乾乾的講課,學生也是很累的。前面一些單元像是血液循環啦、消化系統等,都有些活動或是影片可以看,可是啊,遇上了淋巴循環,好像就卡關了。

如果是去Youtube找淋巴相關的影片,哇,成串的都是跟你講小臉按摩術,很難找到什麼比較科學的影片耶。啊是怎樣啦,難道大家都有大臉症是嗎?

山不轉路轉,我們可以改用日文去找看看,不過淋巴的日文是什麼呢?雖然我有學過日文,不過突然這麼來一下,我也是想不到怎麼拼啊。不過沒關係,網路服務這麼多,我們可以用 Google 翻譯去翻,或是用維基百科,先找中文的資料,再切換到日文的頁面,這樣就知道淋巴就是リンパ啦。

再用這個單字去Youtube找一下,準確度就高很多了,雖然沒有什麼小臉美容,但是變成小顏マッサージ了,原來日本人也有大臉症啊。

在眾多小顏美容的影片之中,這兩個像是鶴立雞群一樣,噗通就跳出來了,還蠻值得看的。一個是淋巴管收縮的樣子,另外一個是切開皮膚看的樣子。

淋巴管收縮



 四條淋巴管
  

如果真的要看小臉美容的影片,我覺得這個還不錯,至少是有醫生在說明狀況。


雖然我一直吐小臉美容術,不過其實我上課也是會找學生示範被按摩。

擠一擠是真的可以變小啦,而且擠30秒鐘就看得出來了,可是完全都是擠淋巴管的功勞嗎?這點我稍稍懷疑啦,畢竟你擠的還有臉部的肌肉啊,生豬肉輕壓幾下,我猜也有緊實功能,然後可能會變小一咪咪吧。

另外還有個問題是,按一按之後,小臉的持續時間可以多久?如果是單純淋巴管的按摩,我猜想想過沒多久又會垂下來變大餅。

淋巴繼續講還會講到一些病變,我們都會拿象皮病來當例子,但是都沒有關心一下病人怎麼恢復。不過我前陣子看了一本書《闖世代:就用熱血打敗全球倦業潮吧!》,得知TOMS鞋創辦人Mycoskie2006年去阿根廷旅行,看見當地許多人得象皮病。窮苦小孩因為沒鞋穿所以被拒上學,於是他留在阿根廷純手工製作了250雙奧帕嘉圖斯(alpargatas)傳統帆布鞋,賣鞋得到的收入,可讓他製作新鞋送給小朋友,又可販賣銷售。 然後就這樣賣一些鞋子,賺了錢又可以拿去做新鞋送窮人,超勵志的故事呢,(這邊有文章 介紹)

2012年11月14日

科技大觀園改版囉

2008年寫過一篇國科會科技大觀園的RSS來介紹科技大觀園,好歹也有幫忙廣告了這個有豐富資訊的網站。

當時的網站並沒有提供RSS,不過日前管理網站社群的負責人員來信告知,國科會科技大觀園改版了,也有RSS了。另外也有粉絲頁www.facebook.com/scitechvista ,還有Plurk囉

趕快加一加,可以獲得科普新知囉



2012年11月13日

專題訓練-口頭報告

最近的專題課程進行到訓練口頭發表,雖然學生們還沒進行到發表自己的研究,但若是等到那時候再訓練那就太遲了,所以我們在現在就開始進行這方面的訓練。

要教學生怎麼發表,有很多種方式,你可以直接先列出來他們應該怎麼怎麼作,然後再讓他們實際進行。但是我更喜歡的作法是,直接先來報告一下,大家都看到彼此的狀況之後,然後再說明應該注意的狀況。

雖然原先的規劃是講6分鐘,不過我改成4分鐘報告,時間到就自動下台,目的很簡單,這次的報告並不是為了把內容講完整,而是我要讓大家看看彼此是怎麼傳達資訊的。

這邊整理一下學生會犯的錯誤,這些一定要提點,不講的話,他們都覺得這些沒什麼。

  • 麥克風拿太遠,聲音太小聲。麥克風方向錯誤,鼻子噴氣一直噴Mic。
  • 眼神交流太少,全程盯著螢幕,4分鐘內沒有抬起頭來看過觀眾。
  • 全程躲在講桌後面。不過這點不能怪他們太多啦,要走出來得要有人按投影片,或是有無線簡報器。
  • 用PDF文件或Word文件來簡報,檔案格式不是問題,問題是出在那些文件是用來「讀」的,不是讓觀眾「看」的。Word文件一行有好多字,你要全部一次看完這些字,就得把放大比例縮小,這就讓每個字都變得小小的。
  • 顏色問題:目前報告只有出現一個,就是選用紅色字。在電腦螢幕上看紅色字是沒問題啦,但是如果是投影機投出來,再配上背景用黑色或藍色,那個紅色就會變得很不明顯。
  • 動畫:換頁是否要動畫,見仁見智,但如果加上動畫並沒有改善你的簡報,那還是拿掉好了。
  • 用原始資料呈現,沒有以圖表呈現,這個是科學報告的忌諱,因為那些原始資料是解讀困難的,得要經過適當轉換才行。
  • 滑鼠游標搖來晃去,讓觀眾分心

以上這些錯誤,我沒有當場立刻點出,是等到大家報告完之後,讓大家觀看這部影片,然後從中找到自己的錯誤之後,我再一一點出。

2012年11月10日

行動展示盒的研習小筆記

今天去台大參加了台大博物館行動展示盒的研習活動,聽了台大博物館林怡蓉老師的骨頭教案的演示,有好多值得學起來的點。

1.介紹骨頭的時候,可以問學生哪裡看得到骨頭?骨頭除了食衣住行外,在中藥、裝飾、人類學等都會看到。

2.認識骨頭的活動,可以用類似恐怖箱的方式。學生閉上雙眼後,老師放標本在他手上,要求他猜出那是什麼。標本的類型除了動物外,還可以蒐集植物的種子、果實等。

3.骨頭活動還可以將骨頭類型印在軟磁鐵上,進行骨頭拼圖活動。不過可惜的是,那樣呈現的是平面的,比較難呈現出骨頭在立體構造上互相嵌合的關係。

4.講骨頭結構時,可以用花片積木讓學生拼出能支撐最多重量的結構。

5.講牙齒功能時,可以用生菜和肉乾來玩。看看用門齒嚼生菜,臼齒撕肉乾會有什麼感覺。(我是想到生菜可以用海苔來代替)





植物的部份介紹麵包樹的故事(我沒注意到作者是哪位老師)。其中有幾個概念很棒,也是值得一學的。

1.以麵包樹為主軸來介紹根莖葉花果等構造,讓這些名稱有生命的串連。如果是我學校的話,我可能會選榕樹吧,

2.用塑膠分類盒蒐集各種果實,可以用來講果實的分類。這個教案裡準備的果實盒內容物有水稻、葵花子、青楓、青剛櫟、咸豐草、花生、銀葉樹、水黃皮、紫檀、麵包樹等,裡頭有穎果、莢果、瘦果...等果實。
台大植物標本館種子盒


3.教案裡頭有個活動是拿到一個扭蛋盒,內有一種果實,接著要跑關找出它的果實類型、物種名稱、母株模樣,傳播方式等。不過我們後來有討論,如果是要在學校課室裡完成,倒是可以修改成僅留下那個每個人發個扭蛋盒那個部份,就當作是交付學生一個任務,而任務就是一個裝了某植物的扭蛋。接下來的那些問題,可以直接用學習單來完成,最後再要學生到校園裡頭去找這個植物,並拍攝下來,或是標記在學校地圖紙本內。

另外,得知幾個訊息:
1.台大動物標本館是可以申請預約參觀的,網址 http://zoology.lifescience.ntu.edu.tw/equip/museum.htm

2.目前行動展示盒怎麼借,好像還沒看到有網頁說明,不過我去參加活動之後拿到一個「行動展示盒租借辦法」,裡頭寫有關租借相關問題,可以打電話到 02-33662463-106 去問問。如果我有拿到電子檔,再貼來這邊吧。

2012.12更新  想要電子檔的,或是得知消息的,可以加入FB社團NTU博物館行動展示盒

2012年11月8日

讀《身體互動關聯書》

基本上什麼身體使用說明書這類型的書,我通常不翻它,但這本書我是走進平常沒去的書櫃裡翻到的。我有個習慣,去圖書館拿到我的目標書籍之後,我會再走到平常絕對不會走進去的書櫃裡逛,透過這樣去接觸一些我不會碰觸的議題。

這本書裡幾個章節是我感興趣的,都是跟人體解剖學有關係的,而我又很喜歡那些玩身體的東西,所以就剛好match啦。以下的文句很多都是書上寫的,我是重新謄寫,再加上自己的說法和想法。

本體感覺
閉上眼睛,用食指摸鼻子、耳朵、嘴巴、眉毛,想摸什麼就摸得到什麼,明明就沒張開眼睛,我們卻可以用腦去認知這些部位。我後來發現一個新的玩法,右手繞到左邊去摸左邊的眉毛、耳垂,結果會稍稍遲鈍一些耶。


手臂連著哪?
用手指壓住左手臂和身體的接點,然後以壓住的地方為中心,像鳥拍翅膀一樣,這時候感覺一下手臂和肩胛骨的動作,結果肩胛骨幾乎不太動作。這時候用手指順著鎖骨上方往內側移動,摸頸部關節凹下的點,也就是鎖骨關節(鎖骨和胸骨交接處),這時候擺動手臂,就會覺得肩胛骨動得非常大。這個動作就可以讓我們知道一件重要的事情,我們的前肢骨骼到底是怎麼跟身體的中軸骨連的,其實是藉由胸骨連到胸骨上,而肩胛骨並沒有和中軸骨相連。


身體怎麼彎?
立姿體前彎這個動作,身體到底是從哪邊彎呢?大多數人都是從肚臍下面彎,不過那邊是腰椎,那只是個能稍微彎曲的地方。向前彎的時候,其實是從股關節來彎的!

移動大腿的肌肉在哪?
雖然我們的大腿骨是透過股關節連在骨盆腔上,但我們是用哪些肌肉移動大腿呢?其實移動腿部的肌肉在更上頭,那是腰大肌(Psoas major muscle),它連接了大腿骨和腰椎,差不多就是豬的里肌肉的位置啦。肌肉最上方是從第12胸椎開始,這在「手臂緊貼身體向前九十度舉起」時(跟小孩玩小火車的動作),比手肘還高一點的位置,差不多是繫皮帶的位置呢。


脖子在哪裡?
先找到頸關節,第七頸椎是最容易碰到的,就是頭往前彎時,脖子後面突起的那根,那是頸椎的棘突。手摸著那邊,轉動脖子,會感覺到以這裡為中心。頸椎的七塊骨頭就屬這邊最靈活,點頭的時候就是用這邊。

接著找第二頸椎,收下巴,頭往後仰,順著頭部後方從上方往下摸,會發現隆起的地方有個柔軟的地方,那是頸窩,再往下移動,就可以找到一個突起,那就是第二頸椎的棘突。那個地方對到前面,是鼻子下面的位置,所以脖子的長度其實比我們想像的還要長啊!


膝關節在哪?
其實大多數人以為的膝關節是膝蓋骨,膝關節不是這個地方啊,膝關節是大腿骨和脛骨之間的關節,所以得先找到這兩根骨頭。先找大腿骨,手握著大腿往下移動,在膝蓋那附近會卡到一個兩側突起的地方,那就是大腿骨的終點。再來找脛骨,脛骨的起點就是後腳踝的地方,手握著它往上摸,一樣會遇到一個兩側突起的部份,那個就是脛骨的終點。就在這兩塊骨頭的中間凹進去的縫隙,那才是真的膝關節啊,是在膝蓋骨的下方才是。你可以壓著這個地方,彎曲小腿感覺一下。

關於氣候與歷史的書籍

雖然讀的是生物,跟歷史和氣候學很難拉上關係,不過我對這兩個議題的交集倒是很感興趣。

去年讀了《中國歷史上氣候之變遷》,找到了一些生物遷徙和氣候變化的關係。最近讀了《大崩壞:人類社會的明天?》,看到了許多國家的經濟活動受到氣候影響的結果,印象最深的就是作者論述復活節島的衰敗過程,他認為一切都是人類逐漸破壞島內資源所致。裡頭一個觀點說道,為什麼人類會這麼盲目地繼續破壞呢?當他們砍下島上最後一棵樹,他們在想什麼呢?

作者認為他們並不會想到什麼,因為我們沒有辦法明察環境的變化,就好像是一條路上幾天就蓋一棟房子,幾個月下來我們並不會領悟到整個社區都不一樣了,反倒是久久才來一次的人才會發現。

後來,我看到網友推薦前陣子的新書《氣候創造歷史》,這我又更愛了。我很愛看那些古今對照的研究,像這書的作者就有講到以前的匈奴到底是現在哪些國家的人民,還有尼安得塔人到底去了哪裡。甚至還有闡述當初五胡亂華之後,許多北方的人遷徙到南方之後發生的事情。

這裡許多都是以前國中高中時學到的歷史,當我們再以氣候的角度去解讀這些歷史的發生經過,一切就變得更有意思了。

另外還有一本書,叫做《西曆535年大浩劫》,這是好幾年前參加一個線上的水資源研習時,主講教授介紹的。很多年前我曾經找來看過,可是後來我完全忘記書名是什麼,直到幾年後突然又在圖書館的架子上看到它。這本書講的就是鎖定西元535年那幾年的氣候變化造成的世界變遷。

那時候的中國就是魏晉南北朝動亂的時候,那時候也不是只有中國在亂而已,是全世界都在亂。亂的原因是什麼呢?作者認為是東南亞的某個火山爆發所導致,火山灰遍佈全球上空,日照量減少,導致農作物生產量大減。所謂民以食為天,光是這點就足以亡國滅族了啊。

以上就是幾本我還蠻愛的書籍,報告完畢!

2012年11月6日

用滴管演示心搏與脈搏

學生對心搏與脈搏的迷思概念,是我ㄧ直覺得很有趣的。

如果上課趕一點,我們大概就直接講兩個是同樣數字,然後就開始用聽診器做驗證了。不過如果有點時間,倒是可以慢下腳步,先問問學生覺得兩個哪個大?當然先前得先讓他們自己個別先摸過脈搏和聽心音。最近我問了他們,答案很有趣。選到正確答案的是少數,選心搏多和脈搏多的不分軒輊。

選心搏多的說,因為心臟把血打到血管之後,血管的跳動次數就變少了。選脈搏多的說,因為心臟比較大顆,打到血管之後,因為血管比較細,所以就會跳比較多下。

說真的,我覺得如果要完全破除這個概念,如果可以直接觀察心臟跳動和脈搏跳動,那就是最好的了,可是,有可能嗎?所以我隨手拿了一個滴管來作演示,效果似乎還不錯。

我先將塑膠滴管的開口端用手指封住,然後放在桌上避免過度移動,請一名學生閉眼用手摸滴管的細管(靠近擠壓部),感覺振動的次數,而我則是擠壓滴管上端。我會事先告訴其他同學我要擠幾下,演示完後再讓該名學生回答他感覺了幾下。大家有經驗的,看了也知道我做的就是模擬心搏產生脈搏的過程。

但重點則是去問為什麼上面擠一下,底下就振動一下,不過這也很難回答就是了,就只能說「啊,就是這樣啊」

不過這也還是沒能解決前面學生的迷思概念,要解決可能就要改裝一下,讓滴管可以分岔出好幾個細管。想到這個,那我乾脆拿個吹球,前面加個「三通」藉以銜接兩個塑膠管吧,這樣也許還可以延伸出血壓降低的概念,甚至我還可以加上壓電片來當感應器,偵測振動幅度,只是這樣就越來越複雜了

其實我本來想要作的是找個塑膠管套在水龍頭上,請學生閉眼用手感覺水管的跳動,而我則是開開關關水管。

遲鈍的兩點覺

之前提過的兩點覺( 看這邊這邊)通常都是用細細兩個點在測試,但是最近想到一個極端的玩法-用頭皮玩多點覺。

拿兩根鐵絲去碰頭皮,在數公分的距離之下,頭皮還是可以感覺到兩點的差異,不過如果我們改成一次用好幾根手指頭同時頂頭皮呢?

這個活動的玩法,可以請個學生面向觀眾坐在椅子上,老師數根手指頭同時碰觸他的頭皮,請他說說到底有幾根手指。感覺上似乎可以輕易答得出來,但其實真的很難感覺得出來啊!或者用手指頂背也有同樣的效果呢。

玩靜脈的小活動

靜脈不只是可以玩靜脈瓣,或是手電筒照照而已。最近看書還學到了幾招,首先是講到下肢靜脈回流的問題,這時候需要一位學生脫下鞋襪,靜待幾秒會看到腳背的靜脈凸起,這時候就可以講解啦,這個就是靜脈血因重力關係而遲滯在下,身體上方有心臟可以把pump血,但是腳沒有心臟,怎麼把血擠回去呢?

這時候請學生原地踏步幾次後,再度檢視腳背的血管,那就會發現血管變平了。肌肉收縮擠壓血管,就可以讓血液往上擠,再加上靜脈瓣的協助,終於我們可以一層一層地把血液送回心臟了。

再來是講到靜脈血壓的部份,靜脈血壓比動脈血壓低非常多,這個我們透過測量脈搏就能夠知道,靜脈的壓力低到你用手摸都沒什麼感覺了。但是我們還是可以用一個簡單的活動來演示靜脈的低低血壓。

我們需要一個手背靜脈很明顯的同學,請他站著手放低,讓大家觀察他手臂鼓起的靜脈,接著請他手心向下,慢慢把手抬高,在高於心臟數公分的高度,就可以看到原本鼓起的靜脈突然扁下去了。而如果我們請這位學生頭部側偏,做出引頸就戮的狀態,我們卻可以看到在比心臟更高的頸動脈的跳動竟然會透過皮膚而呈現出來,這就是動脈和靜脈的差別了。

2012年11月5日

imagej教學影片

因為日後有些演講和教學會用到 imagej,為了一勞永逸,所以錄了幾段基本的操作如下


如何下載imagej



imagej測量長度和角度



imagej計算葉面積
文章 http://a-chien.blogspot.tw/2007/09/imagej_2149.html




imagej自動計數





imagej手動計數
文章:http://a-chien.blogspot.tw/2007/09/imagej_04.html



imagej計算顆粒數目與粒徑
文章:http://a-chien.blogspot.tw/2013/01/imagej.html



imagej計算人頭
文章:http://a-chien.blogspot.tw/2013/07/imagej.html
 


imagej計算覆蓋率
文章 imagj計算植物覆蓋率

2012年11月4日

停車費繳費機的設計

開始開車以後,對停車場繳費機的爛設計,有著充分的體會。

一部繳費機上面會有許多輸入裝置,包括插入停車票卡的孔、鈔票插入孔、硬幣投入孔、取消按鍵...等。這些年來用過這麼多的機器,我沒有遇過一個好設計,光是找到哪裡可以插票卡就是個困難,插進去之後,哪邊可以投錢又有困難,我和它之間的人機互動,忽左忽右,忽上忽下。當我插進票卡之後,視線還得四處飄移,尋找投幣金額、並按下是否列印收據。我覺得整個過程好像在和繳費機鬥智,難道這世界上沒有好設計的停車繳費機嗎?

終於有天,我遇見了好設計!就在新竹市竹蓮市場附近的停車場
停車費繳費機


繳費機內部的各種機械構造,可能因為許多原因,無法以直線流程來配置,所以自然而然就會被擺成東一塊西一塊,如果沒有經過適當的設計,很容易造成使用者的挫折感(我啦!)

為什麼我說這是好設計呢?最重要的就是它用藍色箭頭標示操作的進程。不管內部機械模組怎麼擺放,使用者只要順著藍色箭頭走一圈,自然就可以完成所有流程,而且過程中不需要用太多的視覺搜索。
停車費繳費機2

此外,版面簡潔也是一大優點。許多繳費機上面還會貼一大張說明,教你怎麼使用這個繳費機。看了說明才懂使用方法的繳費機,根本就不是好的繳費機!


有這些概念之後,再去看科學文章的版面編排,或是教科書的圖文編排,其實就會發現裡頭還有很多需要努力的地方。

2012年11月3日

用人體傳音樂

有天去圖書館閒逛的時候,看到一本簡體書「自主物理實驗」,是翻譯自日本左卷健男教授的書,台灣的版本,好像是翻成愛上物理實驗課。

我本來是要作書裡頭一個電磁感應的東西,讓聲音可以透過電磁感應從收音機傳到別的喇叭去發聲,結果因為記錯怎麼做,後來居然玩出別的名堂來。


我做出了可以用人體傳音樂的東西了!,把訊源(電腦或MP3播放器)的輸出端,分接成兩個鱷魚夾。其一端和喇叭的輸出其中一端相接,兩者的另外一端各接鋁片,手持鋁片,就可以用身體導電,讓喇叭發聲



線是拿一條音源線,從中間剪成一半。沒接頭的那端的三條線,拿其中一條黑線和紅線,各自接個鱷魚夾就可以了,兩條都這麼做,就可以做出兩條其中一端有鱷魚夾,另外一端是3.5mm公接頭的線了,那個線基本上就像是這篇寫的那種線一樣。


隨著接觸鋁片的面積改變,聲音也會改變大小!這個也算是利用身體導電來發聲。真是莫名其妙的發現。以後可以試試看讓數個學生牽手,看能不能傳聲音。

我想到其他的玩法,大概可以弄成電流急急棒,誤觸就會放出音樂。或者跟學生說老師要放影片,可是聲音訊號問題,所以要學生負責握電線,幫忙傳電。

後來我還想到「三個傻瓜」的電影一幕,如果我一手拿著鋁片,然後尿在鋁片上,那喇叭會唱歌嗎?

有實驗精神的我,還真的去作了實驗。結果本人可用10cm的尿柱讓喇叭唱歌。天啊,我怎麼會做出這種實驗。

虎克、雷文霍克和達爾文的顯微鏡


就在10/24雷文霍克生日前幾天,我突然想來查關於單式顯微鏡的歷史。不查還好,一查之下,
發現好多有趣的事情啊!

以下的資料和圖片來自以下這兩篇文章


The Single-Lens Microscope


首先是,我常在研習會場教的單式顯微鏡,本來我一直以為是雷文霍克發明的,但其實虎克在micrographia裡就有講到怎麼做。不過這點常被忽略,因為虎克是把作法寫在序的第22頁裡頭。

虎克當時出的Micrographia的書大賣,雷文霍克雖然是荷蘭人,但可能也讀過翻譯本。這從雷文霍克觀察的東西可以知道,他寫下的順序都跟虎克一樣。也就是虎克在書中寫什麼,雷文霍克就做什麼。


虎克設計的那種複式顯微鏡在當時可算是潮品,就算不會用,許多人也會買一台放在家裡玩賞。此外,雖說虎克有作顯微鏡,但是現在我們google到的許多的「虎克顯微鏡」,其實作者另有他人,那是Christopher Cock做的,虎克做的可能是設計。


接下來這件事非常有趣!虎克在書裡畫了許多精細的圖畫,但是,這些都不是用那個我們熟知的複式顯微鏡看的

後來的研究者有拿和虎克用的顯微鏡類似的顯微鏡做實驗,雖然可以放大,但解析度不高。根本不可能觀察到那麼精細的細節,例如那個跳蚤,虎克畫得之精細啊(另有一說是有聘畫師來畫,真實答案誰知道?)










Flea_Micrographia_Hooke


不過後來有人拿虎克的那個顯微鏡實際觀察跳蚤,並拍攝下數位影像,哇哩,差真多,解析度好差。虎克怎麼可能光是看下面這個樣子,就畫出上面那個圖呢?

螢幕擷圖存為 2012-11-03 21:27:23



其實虎克用的是單式顯微鏡,但應該不是雷文霍克手裡拿的那種,應該是虎克另外製作的。

通常大家會想,單式應該很遜吧,但其實後人有拿雷文霍克做的單式顯微鏡來實際觀察,發現倍率可達200倍以上,遠超過當時的複式顯微鏡。

雷文霍克一生中做了上百台顯微鏡,但幾乎都不見了,只留下幾台而已。這篇文章中,科學家用那些僅存的單式顯微鏡做觀察,發現它的解析度可媲美現在用的顯微鏡。像是精子、白血球、甚至紅血球、細菌等皆可觀察到。

單式顯微鏡後來經過改進,已經不再是雷文霍克做的那種黃銅中間開洞裝鏡頭那種,它變得有點類似前陣子我買的迷你顯微鏡,但是工作距離更大。

這個單式顯微鏡和就是我之前blog貼過的「特別的解剖顯微鏡」很像吧,下圖這個可是達爾文帶著上小獵犬號的單式顯微鏡呢!

螢幕擷圖存為 2012-11-03 21:26:34


不只達爾文用這款顯微鏡,看到細胞核和布朗運動的布朗,用的也是這類型的。布朗可是用單式顯微鏡發現細胞核、布朗運動、原生質流動的啊!

DIY自動控制相機

前面談過了用webcam來定時拍照,但如何在沒有電腦的情況下,又可以定時拍照呢?看來只有改造相機這個方法了。

如果手邊是有電子快門的相機,通常只要直接改裝電子快門線就可以了,再接上如photoduino這樣的控制器就可以了。但是如果是最陽春的數位相機呢?這種根本就不會有電子快門線,也不會有控制的接口。遇到這種情形,我們只有動手拆機改造了!

我改造的相機是從跳蚤市場裡買到的,這台只要200多元,雖然便宜,但畫質還算不錯呢!準備小螺絲起子,把外殼卸下之後,接著要把中間最重要的機身拆出。
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重點是要找到快門的按鍵。通常數位相機的快門都是用一個像這樣的按鈕(S1)在控制的,這個按鈕有四個接點,我們要先確定哪些接點相接可以產生對焦的效果,哪些接點相接是拍照的效果。要確定這些事情,就是在裸機的狀態下開啟電源,然後拿迴紋針,同時碰觸兩個接點,看看會發生什麼事情。找到確定的接點之後,再焊引線拉出來,讓機殼組裝好之後,能夠藉由引線相碰而達到對焦或拍照的功能。為了能和另加的控制器相接,所以我是將接出的引線接在一個3.5 mm的母接頭上。
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如果可以作到把引線接出來,那麼接下來這部相機能做的可就不只是定時攝影了,甚至可以作到感應攝影,例如加裝紅外線偵測模組,就可以變成紅外線感應自動相機。單就價格來說,一台二手數位相機250元、一個微電腦控制器160元( Launchpad)、人體紅外線感應模組100元,合計不到600元。



在做這些改裝的時候,我買了不只一台數位相機,但有些相機拆到最後,還真的不知道怎麼拆下去。像下面這台,就因為找不到繼續下手的地方,因此只好又裝回去了。
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顏色的「比例尺」-校色色卡

中小學的專題研究中,顏色變化的比較還蠻常出現的。例如有人研究的方向是,某植物的葉子經過某種處理之後,顏色會從A色變成B色,或是顏色會從深而淺之類的。

現在很多人都會用數位影像處理,就是把處理前的照片和處理後的照片,放在電腦裡面去比較顏色的變化。很多人會用RGB值的變化來代表顏色的變化,這點我抱持懷疑的態度。這點先不計,我先來質疑一個現象,兩張數位影像照片直接拿來比較顏色,這件事合不合理呢?

如果你不懂我的點,那麼我先講另外的例子,假設我拍了兩張照片,一張主體是我的原子筆,另外一張是台北101,兩張照片我輸入電腦來比較,我發現原子筆的長度有500 pixel,台北101高度有300 pixel,所以原子筆比台北101還高,你認為這樣合理嗎?兩張照片要互相比較,得要在同樣條件之下拍攝,像要比長度的話,就得要在相同距離和焦段拍攝,這樣才能比,如果沒有辦法這樣拍,那麼就要有比例尺來換算比較。

現在回到顏色的例子,許多專題中用以比較顏色的數位影像,沒有在同樣的光線條件下拍攝,也沒有顏色的比例尺,這樣不能拿來互相比較啊!

要在同樣的光線條件下拍攝,可以(1)製作小型攝影棚 (2)鎖定EV值或光圈快門(這可以用全景拍攝的模式來達成),而顏色的比例尺則可用現成的校色色卡產品來作。


目前市面上能購得的較為評價的校色色卡是QPCard 201,拍攝樣品時連同此卡同時拍攝,事後再用軟體QPcard 501來處理。校色之後再進行顏色的比較,這樣比直接用原始檔案來比較合理多了。

QPCard 201在某些網拍賣場就可以買得到了,通常一包會有兩張卡片,價格是1000元有找。

另外,前些時候,我去參觀中研院院慶,看到他們做數位化蒐藏品時,也有用到校色卡。他們用的是 Kodak Q-13,不過現在這款產品已經改為TIFFEN Q-13。




如果有更多經費的話,還可以買ColorChecker Passport來校色。

以webcam進行縮時攝影的方法

進行長時觀察變化的專題研究時,例如看溫度、濕度的變化,最好的情況就是那個儀器本身就有資料紀錄的功能,不然就是要自己做一個(請參考arduino系列),如果都沒有辦法,那麼就需要用到影像紀錄了。

架個攝影機或是webcam,對著要觀測的物品或儀器屏幕持續拍攝,不過如果是拍攝影片,會有影片佔空間的問題,能拍攝的時間就得縮短。遇上這樣的需求時,我們會用webcam的定時攝影的功能,使用軟體每隔固定秒數或分鐘,拍攝一張照片,事後再分析照片來觀察變化。

舉例來說,若要觀察某個植物放在密封袋中,袋內相對濕度的週期變化,那麼就只要用webcam對著袋子裡的溼度計拍攝即可,不過像這樣的案例要注意,溫度會影響濕度,所以溫度應該也要記錄下來。



在windows中,若是XP系統,可用 Webcam Timershot。如果是用Win 7,可以用avacam試試看。此外以下兩個都有免費版本和付費版本可挑選使用,一個是VideoVelocity,另外一個是flix。若是單對錄影有需求,卻偏偏沒有webcam的應用程式可用,建議可以用以下兩個玩玩AMcapDebut video capture



ubuntu上有文字界面的作法,也有圖形界面的作法。

從webcam擷取影像,並合成影片
資料來源
 http://rtadlock.blogspot.tw/2008/11/cheap-time-lapse-with-webcam-vlc-and.html
http://nlippincott.org/easy-time-lapse-video-with-ubuntu

作法
1.事先安裝vlc 和ffmpeg
2.用vlc擷取圖片(下例是從 /dev/video0 儲存每個第10張影片,要知道webacam裝在哪裡,可以用dmesg查詢)
cvlc v4l2:// :v4l2-dev="/dev/video0" -V "image" --image-out-prefix img --image-out-format jpg --image-out-ratio 10 --v4l-fps 30

3.若有將圖片轉換成影片的需求,可以下以下的命令
 ffmpeg -b 1800 -i img%06d.jpg video.mpg


從錄製好的影片中,擷取圖片,並合成新影片
資料來源 http://pr0gr4mm3r.com/linux/how-to-create-a-time-lapse-video-using-ffmpeg/

作法 是直接寫個script去跑影片來合成
#!/bin/bash

# Description: make time lapse video
# Usage: time-lapse.sh   
# Source Video: the video that you are wanting to speed up
# Destination File: the file where the video will be saved
# Frames: the number of frames to pull per second (1 will speed it up the most, 10 will be slower)

mkdir ffmpeg_temp
ffmpeg -i $1 -r $3 -f image2 ffmpeg_temp/%05d.png
ffmpeg -i ffmpeg_temp/%05d.png -b 512 $2
rm -rf ./ffmpeg_temp


圖形界面
如果想直接用圖形界面,可以安裝cheese,在編輯/偏好設定中可以設定每隔幾秒擷取一張,並設定共擷取幾張。


2012年11月1日

「觀察」消化管運動

要看到自己的消化管運動有些簡單的方式。我在《From field to lab: 200 life science experiments for the amateur biologist》讀到一些作法。

這系列活動需要的是鏡子、聽診器和水。生物課裡的聽診器,別只有用來聽心音啊。

面對鏡子喝下數口水,感覺舌頭的運動及觀察自己的喉頭(喉結)改變,或是用手摸著喉結上方的位置,仔細分析這些器官是怎麼運動的。首先舌頭會往上方擠壓並向後推把水後送,接著喉頭會上升,會厭軟骨就會蓋住氣管,這個過程要看動畫比較了解。




這時候你也可以感覺一下呼吸時喉頭的變化,例如試試看吞口水的時候,能不能呼吸。這時是不能呼吸的,因為喉頭上升,會厭軟骨擋住氣管了。

另外,試試深呼吸時,喉頭又會怎樣?用手摸喉頭,這時候喉頭會下降。


當水進入食道之後,通過賁門就會進入胃了。將聽診器放在肋骨下緣,身體中線偏左的地方,或是看著解剖圖,對照食道和胃相接的地方,把聽診器放在那邊,接著喝下幾口水,拿著錶計時,聽看看多久會有水落下的聲音。或是也可以躺下來做這活動,因為食道是蠕動將水向下運送的,水並非靠重力落下,所以躺下或倒立,都一樣會有聲音出現。聽水落下的聲音,會覺得自己很像抽水馬桶。


接著將聽診器放在肚臍下方,這裡可以聽小腸的蠕動。如果剛剛好遇到脹氣,那就更棒了,那個聲音會來來回回的,那是小腸的分節運動造成的。食糜在小腸同一個區段中來回攪動,充分混合。同樣的,光是說其實還是不懂,以下幾段影片搭配服用更佳!






有些人的腸蠕動居然從外面就看得到了啊。


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