2011寒假作業紀錄-探究取向的營養器官繁殖實驗

國中生物課程裡所謂那個「做實驗」的部份,嚴格說來,其實不是真的在「做實驗」。真的實驗會有探究原因的部份,因此會設置實驗組、對照組,樣本做到隨機分配、重複次數...巴拉巴拉一些實驗設計。不知道什麼時候開始,以前的「實驗紀錄本」就改成了「活動紀錄本」,我想也就是這個原因吧?

我覺得在國中生物課程裡,要做完整的探究實驗,至少有兩個地方可以作,一個是「綠豆向光性」的那個實驗。我對資優班學生講實驗設計時,就曾經用這個實驗和「流言追追追」的影片為材料,告訴他們要做到更完整,還需要哪些修正。資優班學生因為有外加的課程,所以有時間做這件事,可是對普通班的學生,我就覺得很可惜,因為沒有太多的時間可以操作這個部份,最多也只能在課程裡偶而加一點探究的東西。關於怎麼加一些,還有加哪一些,這個以後可以再來寫篇文章討論討論。

完成探究性實驗,並不是非得要做科展才行,我們老是把做實驗這件事情冠個龐大的目標,好像做實驗就是為了要做科展,可是因為科展容不下小實驗,所以就覺得小實驗既然不可能得科展,那何必做小實驗。

其實做一個小實驗就是一個完成一個專題研究,是針對一個未知的問題,去設計實驗,進行操作,得到結果做分析的一個過程,也就是在課程的最開始-科學方法那部份的實踐。

因為很希望給學生有進行探究實驗的經驗,所以這次的寒假作業就多加了探究的部份,其實這也是來自月鈴老師的經驗傳授。

如何進行
每年寒假,全台灣大概有半數以上的國中生都在做營養器官繁殖的作業,許多的馬鈴薯、地瓜、落地生根被種下,長大,然後被紀錄著。如果要為這個單純的觀察紀錄,加一些探究的東西,最簡單的方法就是設置對照組。這次的寒假作業就多了一些說明,還有簡單的表格來做這件事。


說明:
許多植物除了可以利用種子繁衍之外,也可以利用根、莖、葉等營養器官產生下一代,這種方式稱為無性生殖。在這個寒假中請同學進行一項小型的專題研究,選擇一項植物的營養器官進行種植,並設計一項變因進行營養器官繁殖的實驗。
步驟:
1. 選擇種植材料,例如
  a.塊根:甘藷、紅蘿蔔、白蘿蔔......等
  b.莖:蒜頭、紅蔥頭、薑、萬年青、黃金葛、馬鈴薯......等
  c,葉:落地生根、石蓮......等
2. 選擇應變變因:選定你所要觀察的應變變因,應變變因最好採用可測量的現象,例如根的生長位置或長度、芽的生長位置或長度等。
3. 設計一項操縱變因進行實驗。以馬鈴薯生長為例,你可用溫度、光線等變因設計實驗,或者你也可以採用其他的變因進行實驗。
  a.溫度:不同溫度下對馬鈴薯生長的影響
  b.光線:光照與否對馬鈴薯生長的影響
  c:密閉與否:是否密閉在袋中對馬鈴薯生長的影響
  d:水分:是否浸泡在水中對馬鈴薯生長的影響
  e.施肥:施肥與否對馬鈴薯生長的影響
4. 開始種植:每種材料的種植方法不盡相同,以下列舉幾種作為參考。
  a.甘藷:用牙籤架起置於橫切開來的寶特瓶下半部中,在瓶內加入適當的水,使甘藷底部 3 公分泡水。
  b.石蓮、 落地生根 :在淺碟子或布丁盒等器皿上鋪濕棉花,將葉放置其上即可(或鋪一層土,將葉直接插置土上);其他莖類也可依此方式種植。
  c.萬年青、黃金葛:取一段十數公分的莖(底部須有根節),放置瓶中,使其下半部泡水。
5. 紀錄:從種植的第 1 天開始記錄,之後每隔 1 天觀察並記錄應變變因的改變情形(例如發芽情形或根的生長情形)。每 1 週拍照或繪製植物生長情況。若是寒假出遠門,無法紀錄該次觀察結果,可將該次紀錄延後,並將之後的紀錄跟著延後。
6. 由於寒假氣溫較低,也許有些植物無法在寒假三週內發生改變,但也請持續紀錄。2 月 14 日 開學時將下頁的紀錄表與報告書交給小老師收齊,再轉交老師批改,並請將你所種植的植物帶到學校來與同學分享生長的結果。


寒假作業單發到學生手上的那段時間,是段考的時間,所以完全沒有機會跟學生講應該怎麼操作,所以一切就只能靠學生自己閱讀文件了。其實那時候有質疑學生是否能完成。不過看到一個月後交來的報告,倒是欣慰不少。我四個班110名學生裡有27名學生(約1/4)是我覺得做得很不錯的,給A+。當然其他學生裡也有不認真完成,或是做得很奇怪的。

學生成果
先講設計有誤,做錯,或是做得很奇怪的:
  1. 說要種營養器官,可是卻種綠豆
  2. 實驗拖到最後一個禮拜才做,最後結果就是種不出來
  3. 石蓮花一天就長出花
  4. 結論出現了紀錄沒有的東西,例如結論說有照光會比較長,可是紀錄中卻沒有紀錄到長度變化
  5. 同時出現兩個以上變因
  6. 實驗材料是姑婆芋的葉子!這很大一個啊,不過圖畫起來看起來不太像。
  7. 說是種馬鈴薯,可是最後卻變成番薯。不過這還不算什麼,有個說他種地瓜,然後花了兩週時間地瓜的地下部就長出了好多肥大的新薯!不過他的題目是比較去芽和不去芽的馬鈴薯的生長情形。
做得好的部份:
  1. 實驗數據可以用量化的數據呈現,或是用照片呈現階段性的改變。
  2. 能夠發現誤差的原因。
  3. 改進的地方能想到將變因變得更單純。例如原本的設計是放室內和室外,後來就想到可以改成光照和黑暗。
  4. 能應用到生活面,例如發現馬鈴薯碰水會發芽,所以就想到儲存這些東西時要乾燥。
  5. 觀察到葉片會轉向太陽照射處。
  6. 能提出具體延伸實驗,例如已經萎縮的紅蘿蔔加了水,是不是還會恢復。
書面報告

以下就是A+的學生紀錄表和報告書:
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實物
同樣是種大蒜,不同的種法就會有不同的生長型態,有的長得筆直
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有的這麼彎
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用棉花、衛生紙種的很容易倒伏,用沙土種的就比較直挺

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有的種蘿蔔頭(不過這算不算營養器官繁殖啊?有繁殖嗎?)
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有的是做薄荷的扦插
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種地瓜的發現,沒照光的長出了小白根
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有照光的長紫芽,不過到底這是光照原因還是地瓜擺放位置(基部朝上或朝下)所致呢?
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種馬鈴薯的,有些一個月都不發芽,有些會長芽
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根也發得細長,連根毛都可見到
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也有些可以連葉子都長得茂盛

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聽說在傳統市場買的比較會發芽,可是大賣場買的都不容易發芽,可能是噴過發芽抑制劑吧?或是輻射處理?這個可能就要想辦法問到大盤商或是產地農夫了。

明年再做這個部份的時候,我會規定最後一定要帶實物來學校,不然一定有人會用抄的就交過來了,另外也希望能有時間說明怎麼完成實驗設計,像是要慎選植物。

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