2011年6月3日

「能量的流動」怎麼教

關於能量流動的教學,雖然前年想出了個活動「洞洞杯和滿地溼玩「能量塔教學」

不過我在想,如果沒有帶活動,課堂上該怎麼教這個部份?
課本對這個概念的敘述,僅是短短數行,學生硬背,當然也是背得起來啦。但是我希望這個概念的學習層次,可以從記憶拉高到理解的層次,這是我想努力的部份。

後來我看了月鈴老師的文章從飯盒談起---國中「能量流動」的教學,還有Cambell的普生課本,我覺得可以這麼教看看。

引起動機-與生活連結

「我們一天會吃下多少重量的食物呢?一個排骨便當大約是500g到600g不等,如果一天吃兩餐便當,再加上早餐的麵包牛奶等等,一天至少可以吃下1公斤的食物吧。如果一天吃一公斤,一年就吃下365公斤了,可是我們一年有多出365公斤的體重嗎?為什麼沒有?」

為什麼吃一斤肉沒有長一斤肉?學生至少能回答出「大便大出來了」這個答案,除了這個答案以外,比較進入狀況的學生可能就會回答「我們身體活著,需要能量」。這個時候就可以繼續追問,做什麼事情需要能量?其實吃飯、拉屎、跑步,就算是睡覺也都需要能量。

有了這樣的概念之後,我想,學生至少可以知道,吃進去的食物,有些會拉出來,有些會用掉(產生能量),有些可以用來長肉,不過人能用來長肉的比率並不高就是了。也就是吃下去的只有少部份被留在身體裏面用來成長,大部份都散掉了


如果要講更細,就可以用Campbell 普生的圖片來看
毛蟲
這隻毛蟲吃下去的東西,大概只用了17%的能量拿來長肉,有50%都到屎裡去了,而有33%都是用在呼吸作用。不過如果去算它的生產效率(production efficiency)的話,真正進到身體裡頭的是100J(扣掉拉屎那些),所以這隻毛蟲的生產效率有33%。

鳥類和哺乳類的生產效率大概只有1-3%,魚類那些外溫動物大約可以到10%,昆蟲和一些微生物的效率就更高了,大約可以到40%。鳥類和哺乳類的生產效率這麼低的原因,是因為大多數的能量都用來維持恆溫的狀態了。

再來談到10%的營養效率(Trophic efficiency),也就是一個營養階層的能量到下一個營養階層,大約只有10% 可以被轉移。這個數值要看生態系的種類,大致上是在5% - 20$之間。其實「營養效率」會比「生產效率」還要低,因為下一階的不會整個上一階,例如毛蟲吃葉子,但是不會把樹幹、根都吃光。



能量塔的示意圖

能量塔


另外,能量塔的示意圖,其實我本來是不在意,不過最近在教的時候,就發現圖畫得不好,教就很難教啊。本來我是畫A那種圖,不過後來看了普生上面的圖(圖B)之後,我才發現,雖然兩圖都是金字塔型,可是圖B更能感覺能量漸減的那個概念,因為是真的10%,圖A那個樣子大概是70%。

示意圖的設計,真的要很注意。設計得好,能解釋的概念就夠清楚啊。