2014年3月26日

以inkscape和freecad製作化學結構式模型

好多年前看到有人發揮創意把分子結構做成首飾,那時候心裡就想,有朝一日我也要來作一個。不過這種發在內心的誓言,通常會被埋起來,直到有一天時機到了,才會被挖出來。

自從前幾天磨練了3D建模之後,我接下來的目標就是來作分子模型了,可是分子模型若是作那種一堆球的,到時候根本就沒辦法用3D印表機印出來啊,所以我就來作結構式吧。

一開始找了BKchem這個化學結構式的繪圖軟體,因為它有匯出成svg的功能,可是它匯出的結構式是以線條為主,若是要用3D印表機來印,得要有寬度才行,不能只是線條,所以我就放棄BKChem,開始自己畫了。第一次畫還畫得很順呢,但後來要錄影,所以就重作一次,結果第二次就畫得很醜,而且還一直出錯。不過我也懶得錄了,有興趣的就看看這個一直出問題的東西吧。



製作出來的3D結構式模型是這樣啦,那些比較分子團就用顆球來代替。其實實際印出來以後,才發現球球有擺錯,所以這圖片和下面圖片就會有點不同了。

就是它囉,有顆球球放錯了。

金魚尾巴的人擇



以前講人擇的時候,有特地去找金魚的譜系圖來給學生看,目的是要讓學生知道人類透過有目的性的選種培育,把原先的鯽魚「人擇」出了金魚。

http://www.e-kingyo.com/freepage_5_1.html


最近看到兩則和金魚尾巴有關係的消息,剛好可以湊在一起看,一則是台灣的科學家研究知道了金魚變成雙叉尾的原因了,原文研究可見此


突變也美麗 金魚雙叉尾的秘密
李昀澔 2014/03/24 15:51


中研院細生所臨海研究站團隊發現,金魚的尾鰭會開雙叉,比普通魚類多開1叉,是基因突變所致。(photo by 中研院提供)
【台灣醒報記者李昀澔綜合報導】金魚的基因突變,讓尾鰭「開雙叉」,造成游動時飄逸的視覺效果。我中央研究院團隊日前發表於《自然:通訊》期刊的研究指出,金魚體內1個稱作「chordin」的基因突變,使金魚的尾鰭不像普通魚類般只開單叉。
過去為增加觀賞價值,飼育專家會專門培育尾鰭開雙叉的金魚,卻不明白金魚究竟是如何演化出雙叉尾;中研院細胞與個體生物學研究所宜蘭臨海研究站助研究員太田欽也等人研究發現,金魚有1套chordin基因若發生突變,將導致金魚在發育初期產生「背腹型化」的現象,也就是金魚的背部在發育過程中產生類似腹部的特徵,連帶造成尾鰭開雙叉。
研究人員利用顯微注射技術,將正常未突變的chordin遺傳密碼注入金魚的胚胎,果然會長成尾鰭開單叉的金魚,由此推論雙叉尾是來自突變的chordin基因。
有趣的是,多數動物的chordin基因若產生突變,則極易死亡,但雙叉尾金魚的生長及存活卻不受chordin突變影響;太田欽也解釋,藉由研究金魚產生雙叉尾的機制,將能更加理解如何透過控制動物的發育,達到人工「選育」的目的。


另外一個算是剛好相反的研究,叫做「金魚解放運動」,作者是生物藝術家石橋由也,他做的事情是讓這個千來年的人擇過程逆回去。他挑選親緣關係很遠的金魚來雜交,配到第二代之後,原先的雙叉尾性狀就變回鯽魚的單尾了。





既然說到人擇育種,這兩天剛考段考,我看到七年級這時候有教到磯永吉育種出蓬萊米的事情呢。所以要講人擇的時候,講這個主題也是恰好能跟歷史連結呢!

這裡有相關資料

Freecad進行3D建模

3D印表機我老早就想弄一個了,可是當初考量再三,就是因為我沒學過其他3D建模軟體,頂多就是用sketchup做學校模型,不過總是覺得該學些其他軟體,才能放心跳坑。

後來義無反顧地跳下去玩3D印表機之後,開始東摸西摸了解建模軟體,雖然sketch up應該可以用,不過我的作業系統是ubuntu,得找其他能在linux環境下運作的軟體才能滿足我,後來找到了FreecadopenSCAD來用。

玩了Freecad幾天之後,開始在youtube上找影片,總算是弄懂了一些,以下就是一些作法。

先是基本的







送去轉gcode






做孔子的假3D頭


這個印的是自己



本想當印章用,不過...失敗

2014年3月17日

生物課程裡的生涯發展教育

我們在談重大議題融入課程時,最讓人感覺困難的應該是生涯發展教育吧(人權我已經寫過了,那可以放在遺傳)

在講生涯發展教育前,我先給個故事,這是《共病時代》書裡第11章的末頁(p.298),談離巢獨立:動物的青春期與成長的冒險。

羅伯的兒子-查理的故事或許能增強你的信心。十六歲那年,查理看似走上了歧途。他覺得學校課業很無聊,也找不到唸書的動力,成績因此徘徊在退學邊緣。老師惋惜他缺乏專注。他們說除非那個課題是他感到興趣的,否則他連碰都不想碰。雪上加霜的是,查理喜歡追求冒險:開快車兜風和標靶涉及。等到查理好不容易上了大學,抽煙喝酒成了他在同儕間的註冊商標。 
羅伯非常絕望,他多次設法讓他兒子能夠開始認真面對自己的課業和二十歲以後的人生。他組合了一個「緊急應變計畫」,想挽救他兒子的未來。在某個軟弱卻值得懷念的時刻,他告訴查理:「你會讓自己和所有的家人蒙羞」。
不過別為查理擔心,他並沒有為自己的冒險、叛逆、拒絕接受這世界是長輩告訴他的那個模樣而付出太多代價。 
事實上,他充分利用自己特立獨行的天性,創造出科學史上最有名的一份成就。這個成熟的查理就是查理.達爾文,後來他甚至原諒了父親當年嚴厲的管教,說「我的父親是我所知最和藹可親的人,我全心全意敬愛他。當年他說出這些話的時候,想必是非常生氣。」

面對課程裡的科學史,我們太習慣直述科學家的成功結果,彷彿這些人就是天生就該成功,他們的失敗和努力過程,是最容易被忽略的地方,但是那些也是最感動人心的部份。

面對失敗是否就該放棄逃開?在教科書裡的科學家雖然少(虎克、孟德爾和達爾文、還有一個一直被罵的拉馬克),難道他們都是一帆風順的嗎?

講授科學史除了幫助科學學習之外,我認為在價值觀的形成,也是很重要的一環。

最後貼一下生涯發展教育的課程目標,前面看過達爾文的令人頭痛的青少年時期,再看看這些目標,進入狀況的人應該可以察覺可以怎麼應用吧。

3-1-1覺察自我應負的責任
3-1-2發展尊敬他人工作的意識
3-2-1覺察如何解決問題及做決定
3-2-2培養互助合作的工作態度
3-2-3培養規劃及運用時間的能力
3-2-4培養工作時人際互動的能力
3-3-1學習如何尋找並運用職業世界的資訊
3-3-2培養正確工作態度及價值觀
3-3-3發展生涯規劃的能力
3-3-4培養解決生涯問題的自信與能力

動植物生理的生命教育

不熟課程的人可能疑惑怎麼我總是說國中生物有動物生理和植物生理。

我得先將國中生物的課程架構說一下,國中生物上冊第三章是營養,內容包括食物中的養分和能量、酵素、光合作用、消化系統。第四章是運輸,內容是植物運輸構造、植物怎麼運輸、血液和淋巴的循環。

這兩章用功能區分把動植物的生理作用切開來談了,這樣的分法忽略了生物的整體性,我認為要能更完整的看出生物全貌,應該是講了植物的構造之後,講怎麼進行光合作用,怎麼運輸儲存,然後帶到動物如何攝取養分、並利用循環系統將養分送到全身,最後再帶一點點養分轉換成能量的呼吸作用。

這個學習階段裡的生命教育內涵,藏在植物這個面向裡頭。從教科書的安排,你很難感受到植物其實是活生生的生物,它有感覺,會成長,是和我們完全不同的生命型態。因此我會在這課程裡帶著學生去認識這些巨大或微小的生命。

我們看大樹、摸樹皮,看它怎麼感應環境,怎麼生長,或是看小草、小樹苗,看它們怎麼在強敵環伺的樹蔭下活下來。


動物生理裡怎麼看生命教育呢?仔細想想喔,教科書裡或是課程裡,可能會出現多少疾病啊?

肥胖症、胃潰瘍、便秘、心臟病、象皮病、血絲蟲病、植物人、中風、小腦萎縮症、半身癱瘓、巨人症、侏儒症、甲狀腺亢進、糖尿病、呆小症....。

當呈現給學生這些疾病的症狀時,引來的是哄堂大笑?尖叫?還是尊重?

生理學家或醫生對身體器官的了解,許多都來自於疾病。當某人出現某種疾病之後,醫生再去追查到底是哪個器官怎麼了,然後才知道原來那個器官發生異常會造成這疾病。

所以身為老師的人,當你用笑謔的口氣講著疾病症狀時,你有沒有想過你在塑造什麼樣的生命觀點?


十多年前,九年一貫課綱剛出現時,那時候陸陸續續冒出好多議題,性別教育啦、人權啦、生命教育點點點。每次開領域會議時,教務處就會因應上級要求,轉請各領域要融入這些議題在教學裡頭。我記得那時候我就會想「喔,很難耶,教科書裡就是那些硬梆梆的知識,是要怎麼融入這些進去啊」

可是經過這些年的課程重組和嘗試之後,我發現那些重大議題(性別平等、環境、資訊、家政、人權、生涯發展、海洋教育)根本就已經藏在課程裡頭了,只是我們沒有仔細發現罷了。

賞芽看修剪


去年冬天的時候,幫自己舉辦一場冬芽觀賞會,其實也就是帶著相機到校園裡找冬芽來拍照。突發奇想的做了這件事情,其實是看了《冬芽合唱團》這本書,作者用擬人化的角度把每個冬芽都想像成了一張張逗趣的臉孔,當然我也想試著作,可惜沒什麼臉可以讓我拍。


在決定作一件事情之,我會先搜尋Google,看看這個名詞可以搜到什麼。用日文搜尋冬芽,會看到很多很可愛的冬芽臉,但如果是用英文搜尋winter twig ,看到的又是不同的面貌。

關於芽啊,上個月跑去中興參加劉東啟教授辦的修剪知識認證研習,課程裡劉教授講到不少芽的事情,剛好解答我過去對校園杜鵑的疑問。

以前我曾經和同事聊到,怎麼學校的杜鵑花都開得好少,到底怎麼了。後來我才發現可能和修剪有關係。

雖然杜鵑是春天開花,不過杜鵑的花芽很早就開始準備形成了。宋馥華和張育森在中華園藝的《臺灣地區平戶杜鵑之開花習性》研究了四品種栽培在台大的平戶杜鵑,花季盛開之花芽多為七月底至八月中旬於二次枝上形成。

偏偏我們校園樹木修剪最常發生就是在這前後,暑假、班親會前、運動會前。看似無關緊要的枝條修剪,其實會把花芽都剪掉。當花芽沒了,隔年怎麼會有花呢?

櫻花的花芽形成也很早,在日本,八月就開始形成了,長好之後,就開始休眠了。所以如果在它休眠的時候又幫它喀嚓喀嚓,隔年怎麼有花呢?






由於植物花芽形成和萌芽吸收養分的時機不同,所以不同植物就有不同的修剪時機。

那天聽劉老師說,春花型的植物通常在前一年夏末進行花芽分化,所以真要修剪的就該是開花後修剪,而不是開花前修剪,櫻花就在三月後修剪,杜鵑五月後修剪。而夏花型則是冬至到清明時節修剪。

而松柏則是在開春前修剪。

常綠樹,在冷冷冬天可不能剪,因為養分是儲存在老葉,等待明年長新葉的時候,把養分轉送到新葉。它們三到五月是春梢生長,六到七月是夏稍生長,九到十月是秋季生長期,十月開始光合作用量達到最高,產物會累積在植物體內,成為明年度萌芽的養分。因此,二月到四月樹木葉量不生長的時間為大部分植物最安全的修剪時期。

2014年3月16日

maker的工具牆

自從去了一次金工的工作室還有去了Fablab Taipei之後,就對他們牆上的工具收納十分心動,我是個愛動手作東西的人,工具多也是當然的。過去收工具的方式就是放在箱子裡,需要的時候再拿出來,但隨著工具越買越多,箱子就從一個變成四個,每次拿東西,就得把箱子從櫃子裡搬出來,再把工具從各個箱子裡拿出來,作到我都嫌麻煩了。

於是我決定來弄出一個Maker之牆啦,把工具都掛上去!!



為了保持原本牆面的完整,所以先弄出一個鍍鉻鐵架,再把這些叫做掛勾板的東西用束線帶綁好。這樣買一買光是鐵架也花了1500左右,掛勾板買了兩組,每組是四片,這樣是1000塊左右。本來想要用網架來作,不過這種洞洞板是比較好用的,放置的密度可以比較高。






四根鐵管用的是不同長度,2根45公分的和2根180公分,再加上兩個60x35的鐵網,還有四個60公分的邊條。



不這樣整理出來實在不行啊,我已經因為發生好幾個重複買工具的慘案了。

2014年3月15日

試題解說也錄影片,初試翻轉

最近我們學到生殖遺傳,很多題目都很複雜,當我在台上解題的時候,雖然我自覺講得很清楚,但是我覺得總是沒辦法讓學生按自己的步調速度來理解,以至於我可能得重複講兩三次才行。

可是每個學生都有各自的問題,A不懂的,B說不定早懂了,當我台上解題時,對B來說,能作什麼?讓學生討論後,自己來來問問題嗎?的確有學生會來問,但裡頭有不少是即使有問題,也不太敢問的個性。

讓學生課後另外找時間來問嗎?也行,不過得找我倆的共同空閒時間,通常是午休,如果剛好又有兩個學生不是同時來問,我就得解釋兩次。午休三十分鐘的時間,能講幾題?

一位九年級的學生有天告訴我說,她把複習題本的題目都做完了,所以她想留第八節來問問題,我感動得要哭了。記得七年級她對課業在乎程度很少,可是九年級時變得這麼努力,本來沒上第八節的人,還願意留下來聽課,身為老師當然願意為她多作一些,可是我們有時間嗎?平時我們九年級的第八節都是隔週上的,平均一個月才上兩次課,這樣的時間,我能為她一個人講解所有的疑難問題嗎?

基於上述太多阻礙,我想到了一個解決方式,那就是錄下解題影片。

是的,這跟翻轉教室的出發點有點像,我也的確是從這個角度來思考的。我相信翻轉一定可以解決我過去教學上的一些問題,只是我還需要一些準備,真正執行還需要一些時間。不過此時,我可以先作的就是讓學生可以在家用自己的步調看解題影片學習。

方法也簡單,反正就是螢幕錄影,放上網路,然後給學生看就好了。只是得先跟家長們溝通一下。發信給家長之後,家長們的回應也非常正面,而且很支持這麼作。








除了解題影片外,我也錄了當下課程的影片,讓學生可以回家預習或複習。這不是強迫,所以看的人當然不多,每班1/4~1/3的人數,雖少,但我看到學生們的改變了。


這樣有沒有在翻轉?有一點味道了耶。學生透過影片學習和解題之後,在課堂上或是下課時再來跟我作進一步的討論。有學生主動會在題本上寫上各種重點標示,還告訴我哪個影片的連結放錯了。幾個學生開始會下課來問問題了,他們過去從來沒來找過我的耶,原來是他們終於有機會可以跟上課程了。

我覺得我們這種工廠式的教育很殘酷,跟不上的人常常就被放棄了。我自己就作過這些殘忍的事情,上課一段後,我會問「這邊懂的舉手」,好,有六成,所以我會重新講一次,然後再問「懂的舉手」,懂的有八成了。

然後呢?我應該怎麼作?繼續講第三次嗎?好,講了第三次,也許終於有九成了。再然後呢?

繼續講第四次第五次嗎?直到全部人懂嗎?

很遺憾,我只能選擇繼續下個進度了,剛剛前面進度沒跟上的,就被拋棄了耶。而我重複講好幾次的那時候,已經懂得的人也被拋下。

我想起王政忠老師書裡寫的,我們都是個司機,任務是載乘客到達目的地,乘客是學生,目的地是學習目標。我很熟練地轉彎、加速,用最快的速度、最短的時間到達終點。

到站了,可是乘客根本就不在車上,或是他根本就沒上車。你說我沒完成任務嗎?我可是把車開到終點了呀。

在「懂了嗎」的這個常態分佈裡,我沒辦法顧及最兩端的學生,因為他們是少數。當我開始投入這些事情之後,我才驚覺以前我幫助學生太少了。透過影片來學習當然不是學習的主軸,但它有它基本的好處,那就是差異化教學,用自己的時間,自己的速度來學習,這其實就像是MOD啊,Movie On Demand。

其實仔細想想,這樣的教學影片過去錄的還真不少,像是將imagej操作畫面錄影下來,給詢問問題的網友看,或是學生複習之用。也有是學生作科展海報的過程中,我會將修改海報的方向錄下來變線上影片讓學生看,學生可以用自己有空的時間慢慢看,看不懂還可以重播。或是錄下試題分析方式的影片,讓老師們可以事前預習,事後複習。

此外我指導學生寫科展報告的時候,因為同時指導的件數太多,我沒辦法在那僅有的時間內跟所有的學生都談過,所以我也錄下影片,讓學生可以各自觀看影片,紀錄我建議的修改方向,然後學生就比較不會忘記哪邊要修改。本來四組學生中,每組要花30分鐘以上的時間討論,透過這種方式,所有學生只要10幾分鐘就都搞定了,後續我只要用更少的時間來討論就行了。

以前可能因為軟硬體、網路還沒到位,所以辦不到,但是現在已經和以前很不相同了,改變的時候真的到了啊。

試題分析研習也翻轉

我三月實在很忙耶,居然要在學校辦兩場研習,其中一場就是試題分析的研習。

這主題我覺得值得講,不過我有些卻步,因為要教軟體操作,就以前經驗來說,我覺得大家當場學是懂的,可是回去又忘了,然後又要來問我一次,最後就變成我幫忙分析。要不然就是我教一教,他們覺得太難,然後用了一次,就沒再用了。

想想實在不想做浪費時間的事情,所以乾脆這麼作好了。我先錄下試題分析的教學影片,每段都短短的,五分鐘左右,全部瀏覽花不到30分鐘,然後先把過程都寫在網站上。

然後,我就請教學組發信規定老師們要先看完影片,完成作業。我研習的當天就只做一件事,討論試題分析後的結果。

其實試題分析的重點應該就是放在怎麼解讀分析結果,而不是花時間學軟體操作,這個最不需要,但卻是門檻最高的部份。當我把影片錄好放在網路上之後,老師們忘記怎麼作沒關係,只要會找尋資料再看一次就行了,而我也不用疲於奔命重複講解多次,可說是雙贏的局面。

至於大家實作的結果會是如何呢?拭目以待,就看過幾週考完段考之後,老師們的表現了。

imagj計算植物覆蓋率

來回答網友來信,我必須說,我常常被莫名其妙的來信氣的七葷八素,沒作過功課,就在東問西問的,可是這位同學就不一樣,把問題講的很清楚,也有講自己是怎麼操作,然後哪邊出問題,所以我看了一下就知道他的問題出在哪邊。有想問問題的,請學習好嗎!


我是中原大學土木工程學系,碩二生,我叫OOO,O同學。
在這邊因我的論文需要植生的覆蓋率分析,在網上也收詢到您的Blog,
我看過您的教學影片,我選用了 image J計算葉面積、image J自動計數...等,
但出來的值有差異,我也研究一陣子,但始終沒結果,不知是我選用不適當的
分析方式、還是其他原因。
我的分析方式,是需要植生箱內的綠色部分佔箱中多少面積,所以我先調好比例尺後
使用 CROP圈選出我要的部分,在使用 Color Threshold、再來按 Analyze particle,此時我選用
Outlines 或著是 Nothing 出來的數值差不多(PPT檔),不知是哪個適用?
副檔裡我附了三張照片,還請阿簡老師的專業,指教我如何使用Image J分析植生覆蓋率。
所以在這邊我想請您給我一些建議,或著是說有教學更是感激不盡,非常感謝您
佔用到您寶貴時間,也謝謝您閱讀完我的mail。


以下是計算覆蓋率的教學影片

影片中我一直murmur一個問題,就是整個栽培盆的面積我沒有細算,不過後來我檢查影片,我的盆子前幾張都框的有些誤差,後面幾個就OK了。所以如果後人要作這方面的研究,記得先確認每次框crop都是一樣的位置喔
WLArea
pic153.4534.631,851.0
pic247.9931.111,493.0
pic351321,632.0
pic450.1633.171,663.8
pic550.5332.411,637.7

有性生殖和無性生殖的迷思概念

前些日子教完有性生殖和無性生殖之後,出了一些開放性的問題考學生,然後就意外看到好多學生的迷思概念。

1. 以下四種無性生殖方式,請各舉出一種能進行該種無性生殖的生物,並畫出該種生物進行生殖的過程。(考的是分裂生殖、斷裂生殖、孢子繁殖、出芽生殖)

這題學生的問題是

  • 沒搞清楚分裂生殖和斷裂生殖
  • 認為斷裂生殖都是外力造成(應該是放切渦蟲的影片所害)
  • 認為植物發芽、馬鈴薯發芽是出芽生殖
  • 地瓜切成一塊塊繁殖,是斷裂生殖
  • 人類透過減數分裂產生精卵,從受精卵細胞分裂發育成胚胎是分裂生殖
  • 豌豆的種子當作是孢子



2.以無性生殖和有性生殖兩者互相比較,舉出兩者的優點各一個。
無性生殖比有性生殖好,因為...
有性生殖比無性生殖好,因為...


  • 許多學生認為有性生殖好是因為成功機率大
  • 有性生殖會照顧小孩,無性生殖不會照顧小孩
  • 無性生殖可以一直繁殖

3.請將以下生物放進下面表格中,注意!同一格中可能有一種以上的生物,或是完全沒有。
代選生物:人類(非試管嬰兒)、雞、青蛙、鮭魚、海龜。(每種生物 5 分)
表格是卵生、胎生、體內受精、體外受精的2x2方格

人和雞,學生少有問題,問題最多的是鮭魚,常以為是體內受精,青蛙也是以為是體內受精。


4. 在未受精的雞蛋中,哪個部份屬於卵細胞?
這我覺得題意不夠清楚,本想讓學生回答卵細胞,不過學生回答小白點,看起來也通。所以沒辦法準確知道學生到底知不知道,下次要改成哪個部份是卵細胞。


5. 人類受精過程中,精卵相遇結合的地方是在母體內的什麼地方?(填子宮、陰道、輸卵管)
果然子宮很多人選


6. 開花植物的受精過程中,精卵相遇結合的地方是在什麼地方?(填胚珠、花粉管、花粉)
這題花粉管選了好多,沒細統計,但我覺得有1/4吧。這種概念怎麼教呢?用動畫嗎?後來我就問為什麼人是在輸卵管,不在卵巢?因為卵會跑出來啊,那植物的卵會跑出來嗎?
坦白講,我覺得學生根本就沒這方面概念,只能強記吧。作這個實驗看會不會好點?


7. 花生、酸梅、蕃茄、豌豆,以上四種植物中,在花朵中具有最多胚珠的是哪一種?
答案很意外,本來覺得是送分題,因為都是之前觀察過的,只是有些學生沒帶,但我決得志少是吃過得吧。結果很多人都選豌豆,不選蕃茄。why?


8. 請畫出芭樂果實的橫切面,注意!請畫出種子分佈的情況
因為課程裡有特別教這個,所以我考看看,結果不太能偵測迷思概念,因為畫得太醜了,還有人會畫出子房示意圖。

9. 請畫出雞蛋的示意圖,標示構造名稱(卵黃、卵白、小白點、繫帶),並寫出功能。
原來學生會認為繫帶可以運送養分,他們甚至有人認為繫帶可以從氣室運送氧氣。

10.若你是一名果農,以下兩種情況,你會怎麼處理?(a)想要培育新品種的芭樂,你應該怎麼進行繁殖?(b)想要維持原有品種的特性,又應該怎麼繁殖?
這題答案好開放,出現好多料想不到的答案。直接回答有性生殖和無性生殖是最保守的答案,可是也是最不清楚的答案。很謝謝學生提出各種方式,讓我知道他們原來是這麼想的。

前個題目培育新品種,有人提出嫁接的方式,或是拿去不同環境種,添加不同的激素,作基因改造
後個題目回答的有:組織培養、扦插、果實切塊來種、用原本方式來種、自花受粉、出芽生殖、果實整顆埋土裡


雖然啊,選擇題好改,又可以作試題分析,不過要偵測學生迷思概念的話還是以開放式的問題最好。

從遺傳談人權正義

仔細審視整個生物課程之後,其實會發現上學期談的是個體內的知識(動物生理、植物生理),下學期則是個體之間乃至群體之間的關係了。從生殖、遺傳到生態系,不都是這樣的關係嗎?

其實生物課程裡不同階段的課程都有條隱形線和某些議題相關,比方說上學期末段的生理課(動物生理和植物生理)藏著對生命的尊重,那和生命教育有關係。

遺傳前半段講的孟德爾定律或是基因和遺傳,課程稍硬,但其實是理解這個世界的基礎,而後半段開始談的人類的遺傳和突變等,其實和人權有關係。

預先一提的是,性別的遺傳前面講到染色體的時候,已經先講了,而血型的遺傳則是在講完孟德爾的遺傳實驗之後說的,所以這個和人權有關係的課程僅著重在單基因遺傳、多基因遺傳,遺傳疾病。

首先,我在黑板上畫了一條從140到175的身高組距,然後我讓學生一個個上台在自己所處的組上畫個圈,這件事當然可以由老師統計後,直接畫圖,不過後來我發現讓學生自己把圖長出來,過程會更有意思。

在此之前,我會先問學生,你們認為畫出來的圖會長什麼樣?一座山,還是一個谷?如果是山,那山峰又偏向哪邊?

在繼續追問學生是很有意思的,問著「為什麼你覺得是那樣」,雖然大多數人啞口無言,或是只能回答「啊就是那樣」,但還是有些同學會說出一番理由,像是「像我們班就矮的和高的就不多啊,大部分人都是中間的身高」

實際畫出來那張圖之後(左下圖),結果是個中間凹下去的山,太好了,我可以繼續追問為什麼?特別是問剛剛堅持會畫出一座山的人,於是我們有了第二張圖,把組距從5變成10之後,開始有點山的樣子。





然後,我問「所以七年級的學生,身高多少才算是正常?」,正常不會是一個值而已,它是個範圍,但這個範圍怎麼定呢?學生知道應該看的是「大部分」的人,但大部份要大到什麼程度?

我秀出一張13歲到15歲哺乳類幼獸身長圖,比起一個班級的資料,那更能看出大多數人的身高變化,因為那是全校性的資料。其實學生在此更關心的是「我還會不會長高」,就圖上的資料來看,七年級的男生到了八年級的時候,平均身高會高出不少,八升九的時候就長得不多了,所以暑假過後,小男生就會突然長高不少(一點也不可愛了)。

女生呢?有點遺憾,圖上看起來變化不大啊,女生的身高在小學的時候就已經先長高不少了,國中就變化不大了。

看了圖之後,我問「為什麼學期開始的時候要作健康檢查?」「怎樣的身高才會被學校發通知要去檢查?」,這就需要用另外一張圖來看了。本來我是自己用教育部的身高常模來作圖的,但後來發現有更好的圖,那是台灣兒科醫學會就有很棒的圖。我會知道教育部有身高常模資料,其實是以前實習的時候幫體育組長和健康中心護理師整理資料才曉得的。

台灣兒科醫學會的圖在此:臨床使用之生長曲線圖

醫學上對身材矮小的定義是這樣的,即身高在同性別、同年齡、同種族的正常孩童中,低於第三百分位以下(或低於平均值下兩個標準差)者,才算是身材矮小。

以這個定義來看,就知道身高多少就需要轉介了:(見此資料連結

國民中學
一年級十二足歲男性學生身高不足一三四公分者
一年級十二足歲女性學生身高不足一三八公分者
二年級十三足歲男性學生身高不足一四一公分者
二年級十三足歲女性學生身高不足一四四公分者
三年級十四足歲男性學生身高不足一四九公分者
三年級十四足歲女性學生身高不足一四六公分者


接著講膚色遺傳的時候,我也挑學生上台排膚色,目的是讓學生知道膚色和身高一樣,都有多樣性。如果全世界人類都像我們一樣,依照膚色的深淺站在一起時,你會曉得他是會「逐漸變化」的,隊伍最兩端的是最黑的人和最白的人。


然後我們再用遺傳數字來了解彼此的性狀異同,自己算出遺傳數字之後,再去比較和我性狀相同的有誰,這讓學生非常容易理解,當性狀越多的時候,越不可能有人跟你完全相同的。

光比一個性狀,可能全班有一半的人跟你一樣,但若是看兩個性狀時,剛跟你一樣數字的人就變少了,六個性狀都相同的人可能只有三個,如果繼續延伸到十個性狀或是二十個性狀,那還有多少人呢?

透過身高、膚色和六種單基因遺傳的性狀的比較,我想談的不只是單基因和多基因遺傳,我談是「遺傳多樣性」,每個人都是獨一無二的,還有尊重那些不一樣。

如果你有算上面全班身高人數分佈圖的圓點,你也許會訝異,怎麼人好少,那是因為有些學生不想讓人知道身高,所以我就說他們不用上來畫。有些班級我就會在此岔出去挑戰他們的思維,問幾個問題。

「為什麼你不想上來畫?」這答案通常是不想讓人知道
「為什麼你會允許學校對你作健康檢查,量你的身高,還讓其他你不認識的人知道?,你同意嗎?」,學生會回答因為檢查了對我們好,所以檢查無妨。
「政府懷疑你可能得了傳染病,強迫你作檢查,你同意嗎?為什麼?」這個問題其實沒標準答案,站在不同立場可能就會得到不同的答案,可是光是去思考,就是一件很有趣也很有挑戰性的事情。


無論前面答案如何,某些健康檢查還是有必要的,比如說民國73年開始實施的新生兒篩檢會檢查「先天性甲狀腺機能低下症」,在那之前的小孩,等到發現生長障礙或智力受損再去治療,都已經一歲以上,甚至已經是學齡前兒童了,那治療的黃金時期都過了。新生兒篩檢讓小孩出生之後幾個月,就可以接受治療,讓身體可以正常發育,智力得以正常發展。

健康檢查再往前推到懷孕時期,如果發現胎兒異常,那可以作什麼事情呢?學生通常的反應就是流產,至此,我繼續追問一些我自己都很難回答的問題

「如果是出生後,發現胎兒異常,父母可以決定把小孩殺掉嗎?」學生反應是不可以啊,

「所以,出生後不可以殺掉,那出生前還在肚子裡面發現異常,就可以流產?所以標準在哪?」

「胎兒是否有生命?」

「什麼時候的胎兒才叫做有生命?」

「那精卵是否具有生命?」

「胎兒是否有人權?」這問題真的還蠻難的,都可以寫篇文章出來了

「誰可以決定胎兒是否生存?父母、自身?國家、法律、宗教?」

優生保健法規定,成年已婚女子如果要進行中止懷孕手術時,一定要配偶同意才行,你的看法是?」這個要問的是女性的身體自主權

「父母是否可以要求用精蟲分離術來決定自家小孩的性別?」資料可見此

「丈夫因為意外死亡,妻子可不可以要求死後取精子進行人工受孕?」這方面論述很多,搜尋「死後取精」就可以找到。

這些問題光是問前幾個,就可以讓教室裡充滿討論的聲音了。後面幾個問題有預想,但是沒機會問,我還真想知道學生們的反應。

接下來再談幾個案例,課程繼續講到色盲,這當然是先講色盲是什麼狀況,然後再提提性聯遺傳。

課程裡會談的的,過去都寫過,不多寫

這段的主軸是色盲的基本人權,先講這個「道路交通安全規則第六十四條第一項第二款規定,汽車駕駛人除身心障礙者及年滿六十歲職業駕駛者外,其體格檢查合格標準其中一項是辨色力:能辨別紅、黃、綠色者。」

也就是說無法分辨者,不可以考駕照喔。

「你認為色盲可以考駕照開車嗎?」我問學生,這問題學生有好多答案,有人說就先背顏色再去體檢就好了啊,有人說就請家人開車就好了啊,也有人說當然不可以開車啊,這樣萬一被撞,路人不是很無辜。會認為不可以開車的學生,通常認為為了大多數人的利益,可以犧牲少數人,沒有關係。

也有學生很貼心說,「那就弄條色盲專用道啊」。我說「色盲佔人口數大約10%,一條道路給色盲用,你覺得?」

也有人說反正就記紅綠燈位置就好,那我就問「請問台灣紅綠燈左邊是紅燈還是綠燈?」,這個問題一出,大家就傻了,因為很少去留意。我們自己都很少留意了,然後要色盲的人在車速很快的情況下,還要判斷和回想,這樣好嗎?

還有人說「反正就看隔壁的車囉」,如果附近沒車呢?或是附近的車闖紅燈,你也不知道啊

回到最初問題,如果我們選擇為了大部分人的利益,可以犧牲小部份人的權立,這樣真的可行嗎?


我提出Michael Sandel教授在《正義,一場思辨之旅》舉出的問題問學生

「假設你是一個火車駕駛員,而你駕駛的這輛車正快速在軌道上行駛,時速六十英里,而在軌道盡頭有五個工人在工作,你試著想要煞車,但卻做不到,你的煞車失效了。你感到十分緊張,因為你知道,如果你撞上這五個工人,他們必死無疑。假設這是一個確定的結果,因此你感到非常無助,但接著你發現右邊有條岔路,而那條岔路底只有一個工人在工作,你的方向還可以控制,車輛還可以轉向,可以轉向岔路,撞死一名工人,但閃過五名工人。」

「你該如何做才是正確的?你會怎麼做?為什麼?原因是什麼?」


許多人都會選擇寧可殺一人也要救那五人,我學生也不例外。

問題繼續下去


「這次你不是火車的駕駛員,你是個站在橋上的旁觀者,你正觀察著鐵軌上的狀況,軌道上來了一輛火車,軌道的盡頭有五名工人,煞車同樣失靈,而火車正要撞死那五名工人,由於你不是駕駛員,你覺得非常無助,直到你注意到旁邊有個人,在橋邊站著一個非常胖的人,你可以推他一把,他會掉落軌道,正好擋住該輛車,他會死,但他的犧牲可以救那五個人。有多少人願意把那胖子推下橋?」問題的結果跟剛剛相反,許多人會反過來否定殺一人救五人的想法。

其實問題可以繼續問下去,Michael Sandel教授還有個急診室的精彩問題,不過我就沒繼續問了。
「這次你是在急診室的醫生,同時來了六名病患,他們是一場恐怖的火車意外中的傷者,其中五個人傷勢中等,一名重傷,你可以花整天的時間治療那名重傷患者,但另外五名患者會因無人照顧而亡。或者你也可以照顧那五位患者,治好他們,但同時那一名重傷患者會因為無人治療而死亡。從醫生的角度來看,有多少人會救那五人?有多少人會救那一個人?」

「另一個醫生的案例,這次你是一名器官移植的醫生,面對五名病患,每個人都非常需要器官移植,否則就活不下去。一個需要心臟、另一個需要肺臟、第三個需要腎臟、第四個人需要肝臟、第五個人需要胰臟,而你因為沒有捐贈者,只能眼睜睜看著他們死亡。然後你突然想到,隔壁房間有個只是來檢查的健康的人,你可以悄悄的溜過去,取出五個臟器,這人會死,但你可以救五個人。有多少人會這樣做?」


我想要讓學生思考的是,究竟是不是應該以最多人的利益為主要考量呢?

人權教育的基本理念是:「人權是人與生俱來的基本權利和自由,不論其種族、性別、社會階級皆應享有的權利,不但任何社會或政府不得任意剝奪、侵犯,甚至應積極提供個人表達和發展的機會,以達到尊重個人尊嚴及追求美好生活的目標。」

學習科學之外,我們更應該用科學的角度去檢視社會上有哪些問題是違反人類尊嚴,以及涉及公平、平等的問題。色盲不能考駕照的原因究竟是為了什麼?原因就是我們的燈號是為了「大多數人」而設計的。

這回到我們一開始談的身高問題,大多數人的身高在某個範圍之內,課桌椅的設計也就是為了這些範圍的人,所以我們要因為某些人身高的問題,而限制他不該上學嗎?

或是許多文具都是因應右撇子而設計的,所以我們要讓左撇子都改成用右手嗎?還是禁止他們使用文具?

問題的根本在於設計,如果設計出專給左撇子用的文具也不錯,對吧,但是那右撇子就不能用了啊,所以怎麼作才好?答案是通用設計。通用設計是指無須改良或特別設計就能為所有人使用的產品、環境及通訊。紅綠燈如何變成通用設計呢?這裡我就會講上次寫過的《從紅綠燈看色盲》。


Daniel H. Pink在《未來在等待的人才》寫到未來需要的關鍵能力之一,就是懂得為他人著想的設計能力。未來我希望在這堂課後再加上一些作業,像是搜尋你最喜歡的通用設計,說明為什麼?這作業也不難,就是Google 通用設計之後,看看圖片就有一些了。或是台灣也有通用設計獎的資料,也可以看看。

此外還可以作點為OOO而設計一些什麼。例如你認為老年人是否可以開車?聽力障礙呢?如果你認為不能的話,就為他們作點設計吧。

前面問過台灣的紅綠燈的問題,其實有些大型路口,紅燈是圓的,直行,左右轉燈是有綠箭頭的,這就比傳統的好多了。這裡也可以延伸出一個網路作業,讓學生用Google街景看世界各國的紅綠燈,哪些國家有友善的紅綠燈?

其實電玩遊戲裡頭也有對色盲這塊很關心的,像是魔獸世界這遊戲有色盲模式,而英雄聯盟lol已有色弱模式。

色盲能延伸出的議題其實還非常多,像我蒐集資料的時候,就看到某論壇有些人的想法是這樣:
「真正色盲的人,真的不多~如果有的話,他們的世界只有黑白色!很可憐的」
「色盲是只能分辨黑白兩色,屬於重度殘障,可以領殘障手冊的」
這些就代表大家還真的不太了解色盲,其實也難怪啦,畢竟是真的無法體會啦。不過有些方法可以試試,我這篇有寫怎麼體驗全色盲的感覺

最後可以談的是我這篇孟德爾的遺傳法則教學紀錄講到的白化症
  • 坦桑尼亞流傳著一個說法:白化病之所以產生,是因為惡魔在孩子出生時帶走了他們身上的顏色,這是很不吉利的,因此,根據傳統,大部分白化病嬰兒一出生就應該被殺害。
  • 巫醫認為,白化病人的四肢和生殖器能帶來好運,他們僱人切掉病人的身體器官,賣給當地富有的漁夫和礦主。每一樁交易能帶來3500歐元的報酬,在這個人均年收入只有200歐元的國家,這筆錢相當可觀。殘忍的兇手大部分也是窮人。
這些例子,你當然不會認同他們作法是對的,但是歧視或欺負那些特殊生,卻可能發生在學生之間,這些起因於了解不夠,因此我覺得透過課程教學習尊重與包容,這樣才是真實的教育,也就是我標題裡想講的,遺傳談的是人權正義。

2014年3月2日

電視筆記:切洋蔥和糖結塊

這個是前幾天看 ためしてガッテン-驚きの最新ワザ大連発! 的電視筆記,我是看NHK的,如果要等台灣翻譯變成國興的「老師沒教的事」,不知道還要等幾年?

這次節目一半是回顧過去節目教的生活小秘方,另外一半是新的秘方。

舊秘方有幾個以前沒看過的

剝蛋
煮了白煮蛋之後,要剝殼前先敲裂鈍端,然後中段壓一壓就可以輕易分開蛋殼了,這和內部壓力有關係。敲裂之後,蛋白和蛋殼之間才有空隙。梅子說,放比較久的蛋,氣室大一點,效果會比較好。

可樂搖晃不噴出
記得台灣的節目也作過類似的,搖了之後只要敲敲瓶身,讓壁上附著的小氣泡飄回液面就行。這節目裡頭做的不是敲,而是把可樂放在脖子旁邊夾著,然後你規律地發出「啊~」的聲音,原理其實差不多。也是用振動讓小氣泡脫離瓶壁。(突然想到這可以拿來作點專題的研究耶)

新的秘方有三個, ㄧ個講的是切了魚的鉆板會有魚腥味,該怎麼消除?節目介紹只要用橘子皮抹一抹就可以,不過剛抹沒多久,其實味道還不會消散,效果比用醋抹還差。等過了兩小時之後,味道就可以少非常多,贏過醋的效果。節目中介紹原因是橘子皮裡有可以中和臭味的成份,等兩小時是要等到橘子自身的味道揮發。

第二個秘方是糖結塊怎麼辦?一般都認為糖結塊應該是濕度太高,不過實情恰恰相反,是因為太乾。糖太乾時,會開始長晶,當不同糖顆粒的小結晶互相碰在一起,硬塊就產生了。所以解決之道,就是在結塊的糖塊裡加一小滴水,這樣就可以了,或是放水在一邊,或是放塊麵包提供水氣都可以。不過台灣的濕度都蠻高的,糖結塊的機會好像不太多。

第三個秘方是如何切出不流淚的洋蔥?一些書裡寫洋蔥去冰過就可以,不過其實刀法更重要。洋蔥催淚主因細胞內酵素的作用造成,冰過可以讓酵素活性降低,所以比較不會催淚。而刀法適當可以讓破裂的細胞減到最少。

怎麼切,文字很難描述,簡言之,刀應該是邊滑邊切,而不是直接切下刀。以刀的3D座標來講,一般切法只改變Z軸,XY軸都沒變,所謂邊滑邊切,指的是下刀時同時改變 Y軸和Z軸。(這種描述方法能看得懂的,空間概念應該還不錯)

同樣這種切法也可以用在切蕃茄,一般刀法切蕃茄之後,一定弄得鉆板到處是蕃茄汁。如果是用滑刀的切法,就可以破壞最少細胞,以此減少汁液流出。這就跟我們做組織切片是一樣的,要切得好,刀要利,刀勢也要滑。






帶專題的心得

帶專題好幾年了,有點經驗了,但也常常有挫敗感。

比方說,因為在前幾年的帶領經驗中,發現分析製圖的能力應該及早讓學生養成,所以我在專題課程規劃中,就在七年級的時候花了一段時間在教他們。不過幾週前,學生把他們做了半年的實驗寫成報告初版給我看過之後,我簡直要哭出來,因為看起來就像是七年級完全沒學過的樣子。

於是我花了一節課的時間,重新指導他們圖表製作原則,並要他們自己再上網去找我放在Blog的資料。一週過後,果然有好消息,做出來的圖表就像是送進整形中心一樣,完全改觀。等他們這個課程結束後,我應該把整形前和整形後的圖表都列出來才是。


另外,有組學生在七年級的生物課程裡,只要是食譜式的,有既定流程的實驗,他們都做得很好。可是到了專題課程,要他們自己設計思考實驗,他們卻一直沒有進入狀況。我跟他們討論了方向之後,請他們開始想細部規劃,不料卻卡關數週。一學期不過二十週而已,卡關好幾個禮拜,實在讓我很挫折。其實我只要插手來設計所有實驗,他們負責動手,一切也就解決了,但這是我最不認同的作法,專題課程就是一門獨立研究的課程,老師插手必須有所限度。為此我苦惱好久,一直不知道該怎麼辦,於是問了別組比較上軌道的學生,這該怎麼辦才好。結果學生比我還聰明,只說了一句話「沒有傘的孩子才會努力奔跑」。

當頭棒喝啊,原來我幫他們撐了太久的傘,是時候讓他們自己去淋雨了。於是上學期末我說,你們這樣我要放生你們了。寒假結束後,突然發現這組進步好多,會自己規劃設計,還不斷改良實驗,原來啊,該放生的就該早點放生,保護太多,反而抑止他們成長。


第三個經驗,我到現在還沒找到處理得當的方法。專題研究是資優班的課程,是每週兩天的八九節,我們規劃學生在八年級的專題研究課,就是開始進行科展實驗,七年級則是加深加廣的課程和培養專題研究所需具備的能力。

不過當我開始帶八年級資優班專題時,同時也會帶七年級普通班的生物課程,此時的七年級普通班也會找我簽名要作科展,因為是學校規定每班都要交件。當我的時間都被八年級專題和九年級輔導課佔滿了之後,要挪不出時間去指導七年級的科展,簡直不可能。雖然以前也試過讓七年級學生在八年級專題時間一起來共同上課,不過實際情況是,我根本無法分神去指導他們。

雖然遇到挫折或是問題是家常便飯,但是我覺得專題課程給我一種不同的教學體驗,是一種能更貼近科學本質的感覺,在能力和時間允許的情況之下,帶這課程也是很有趣的。

2014年3月1日

2014的生殖課程規劃

對於我們的生物課程,其實我一直對課程的進程有些意見,常會思考「如果換個順序來上,也許會更好」。幾年前開始試驗這種概念, 發現這樣對我和我的學生幫助很大。

舉例來說,細胞分裂和減數分裂我就覺得它不應該在生殖章節一開始就教,雖然這個是生殖的基礎。對學生來說,他們需要的是具象到抽象,從大而小,由簡而繁這樣的進程,教了細胞分裂減數分裂之後,再去教無性生殖,我覺得少了中間的連結。

因為連結對概念形成十分重要,所以我這次又將課程洗牌了。
左邊是課本上預設的課程順序,右邊則是我這次的課程規劃,幾乎算是反過來上了。


這樣的規劃不是心血來潮想到就這樣做,而是事先思考過的。

蛋的觀察,準備材料非常簡單,我只要買十顆雞蛋和十個透明杯子,就可以在第一節課的普通教室裡玩蛋。

上圖裡,右邊的箭號代表概念連接,第一個箭號的意思是,先講蛋的觀察和人類生殖兩個概念,我的目的是要先讓學生熟悉卵生、胎生,也曉得體內受精。其實這些在小學的自然課程裡,就已經有基本概念了,我這邊做的是喚起舊經驗。

第二個箭號連結是花果實種子的觀察,我是將這個活動直接嵌入課程裡面,也就是邊切就邊認識了植物有性生殖了。過去我也作過先上課,再去實驗室切花切果,但這種方式進行教學時,只能先用示意圖去解釋花和子房的構造,然後才去看實物,然後學生要怎麼將圖片和實物連結呢?

第三個箭號是講完植物有性生殖之後,接續的是植物的無性生殖,談的就是怎麼種植物了,第四個箭號就是接續講不用器官,只用組織的培養方式。

而第五個箭號是講完分裂生殖之後,進入細胞分裂,這樣連結不就很順了嗎?

做這樣的課程規劃變更,開始一定會有阻力,上學期就有學生在上課時問我為什麼要跳著上,我其實早在開學就講過我會這樣做了,但學生就是忘了。

這學期開始時,我不只是口頭告知學生課程規劃,我還將課程規劃的進度表印給學生,讓他們貼在筆記本上。此外,家長也要事先溝通告知。

我繕打了一張說明,講了這學期會學什麼內容,我們會怎麼上課、評量,進度怎麼調整,同時也請家長和我一起協助孩子學習。



家長們的回應也讓我很感動,都是正面積極的回饋









除了回饋以外,也有來自家長的建議。專任老師一般少有機會與家長溝通,但我覺得溝通的確有其必要性。所以在未來的規劃中,我會在一學期中有二至三次給家長的信,內容會包括課程規劃與評量,如何面對國中生物課程,成績分析以及未來複習方式。要作改革或創新,使用者的支持建議很重要啊。


細胞分裂教學2014課程紀錄

細胞分裂到底好不好教,過去我覺得實在很難教,因為過程好抽象,又沒辦法實際看得到,所以一直沒辦法教得很上手。

我花了幾年的時間,每次都重新設計這部份的課程,想從裡頭找到適合的素材與方法來告訴我的學生,到底細胞分裂在做什麼事情。

我的今年又有新的發現了,上回突發奇想做了顯微全景圖之後,那時就想到了一個用洋蔥根尖大圖來教學的方法,這回真的實作了!

其實整個流程就是要讓學生像個科學家一樣發現染色體,並且思考到底它們在作些什麼。

先從教材面來說,我在課前先把洋蔥根尖照片PostRazor切成兩頁可合併黏貼的PDF檔。用postrazor是因為它可以做出有重疊的圖片,這樣隨便切都可以黏貼成不留白的大圖,這個軟體的詳細介紹,可以看看這裡

做出來的PDF檔在這(洋蔥根尖大圖裁切),另外也做了張學習單-洋蔥根尖觀察學習單(pdf)
學習單的內容是這樣的

洋蔥根尖細胞的觀察
  1. 請估算單獨一個細胞長度約有幾 μm?
  2. 請畫出一個細胞的樣子
  3. 請仔細找裡頭有奇怪的東西的細胞,用螢光筆標記這些細胞。
  4. 找到這些有不同樣子的細胞,請把它們的形狀連著細胞壁都畫出來。
  5. 請估算這個圖片中有多少細胞? 
  6. 有奇怪東西的細胞,數量約有多少個? 
  7. 占所有細胞的百分之幾?
  8. 請依照老師的說明,將那些奇怪的細胞進行排序,畫在底下的空格裡

我告訴學生這張洋蔥根尖顯微圖,我是怎麼拍攝製作的,右下角有個比例尺,我們要用比例尺來量單獨一個細胞的大小。量的過程中,也請學生注意圖中哪個部份的細胞最密集,哪邊又最疏,這跟接下來講細胞分裂有很大的關係。在討論的時候,根冠暫且不去討論,那裡的細胞實在太大了。焦點放在根尖的分生組織和上部的伸長區,不過這些名詞也先不說,只要留意這兩處,哪邊細胞比較大。另外也請學生注意無論在哪個細胞,核都是差不多大小的。

 



下一步是請學生畫出一個細胞的圖,這裡的目的是要確認學生知不知道哪個叫做「一個細胞」,我有些學生會誤將細胞核當作細胞。

巡視的過程中,也發現有個學生居然畫出細胞膜,這跟我設想的不同,我希望他們是從實際影像中畫出來。所以我就問他,這個細胞是在哪邊看到的,果然,是在腦中看到的。



下一步是尋找正在分裂中的細胞,不過我並不會告訴學生這些就是分裂中的細胞,我跟學生說,「請在這裡頭找到一些怪怪的細胞,跟你剛剛畫的一個方塊裡頭一顆圓球長得不一樣的細胞,然後用螢光筆標記」。通常有一半的學生還不太能掌握什麼叫怪怪的細胞,不過我走下講台巡視指導之後,他們就立刻能找出一堆了。





細胞分裂的中期、後期和終期,他們都還蠻容易找到的,但是細胞分裂的前期,他們就未必能發現了,因為那看起來像是影印沒印好的樣子,其實那形狀就是細胞核看起來有點不圓,然後裡頭有點空。

接著,我就請學生把這些怪怪的細胞畫下來。請注意看他們的圖喔,我在這都沒有講到細胞分裂什麼的過程,可是學生很清楚的就能畫出中期和後期呦。






這裡還是有個意外插曲,剛剛說的那個學生,要不就是有補習,不然就是先讀過了,他畫出來的圖長這樣,所以我還是問他,「這個細胞是圖裡面的哪個細胞啊?」,答案可想而知。




下一步,我會在黑板上把他們畫出來的圖整理在黑板上,本來有班級我是請他們上台畫,不過因為他們畢竟還沒能掌握細節,所以畫出來的圖就有點難講。我畫出這樣的圖之後,編上編號,請他們在大圖上把這些數字寫在他們的細胞旁邊。









根據剛剛所畫的圖,我請學生仔細看看這些細胞到底在做什麼?這時,幾乎全數學生都能回答出來他們在分裂。這時我會再追問「分裂的時候發生什麼事?」、「分裂的時候看不看得到細胞核?」、「裡頭的東西又是什麼?」。然後我也帶他們推論分裂完變成小細胞之後,下一步就是繼續長大。

我這樣設計是想讓學生當個一百多年前的科學家,當他們透過顯微鏡觀察洋蔥根尖細胞時,心裡頭到底是怎麼想的。


既然都知道它們在分裂,也知道裡頭是染色體之後,下一步我就請學生估算全部細胞有多少數量,正在分裂的細胞又有多少數量,佔多少比例?

我的學生們估算出來的比例在3%-10%之間,那麼這代表什麼呢?

我接著問「身為一個洋蔥細胞,到底你是分裂的時間比較長?還是長大的時間比較長?」。

有的學生第一個反應心想,老師正在教細胞分裂,所以答案就是細胞分裂了,我沒直接給答案,我拿著這張大圖,再問一次同樣的問題,同時也指點那些標上螢光筆的記號。這時就開始有學生恍然大悟,當我再追問「你怎麼知道是長大的時間比較長?」,他們也能回答出「那些分裂中的細胞數量很少」這樣的答案了。然後我就可以補充細胞週期這個資料了。


這個課程結束前再複習一次,1.細胞大多數時間都在忙著長大 2.細胞分裂時,會看不見細胞核,染色體會出現 3.分裂的過程中,染色體也會移到兩個細胞。我想他們也有能力畫出細胞分裂的草圖了。

在接下來的課程中,就會用以前看過的口腔皮膜細胞、植物保衛細胞來開場,然後問「為什麼這些細胞裡頭,我們看不到染色體?」,學生回答有兩種,一是「沒有染色」,不過我會秀出,口腔皮膜細胞沒染色的樣子,再和有染色的相比,即使有染色,也沒看到染色體啊。我說除了染色的原因外,還有一個重要的原因是什麼?我估計半數以上的學生就都能講出「它們沒有在分裂」的答案了。

接下來的課程,其實就和前幾年的差不多了,也是用自製的動畫來講解細胞分裂和減數分裂。雖然材料一樣,但是我發現,這樣鋪陳之後,不僅我講的順多了,過去學生會皺眉的表情也不見了。我想最大的原因是,這樣的課程設計可以讓染色體不再抽象,不再只是那根奇怪的棒子了。

此外,我想過去課程會覺得難上,應該是因為我們都習慣直接告訴學生科學的結果,我們忘了回到最初,忘了把科學發現的過程鋪陳清楚。忘了把那個故事講明白。


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