2011年9月19日

海帶芽吸水的POE教學策略

教「物質進出細胞方式的時候」,過去的教法是從微觀到巨觀,先從細胞膜上發生了什麼事(擴散與滲透),然後講到整個細胞發生什麼事(膨脹或萎縮),最後再提到一些肉眼可見的現象。

這樣教了幾年之後,就覺得這樣的順序是不是可以調整一下。因為這個科學概念的發展,當初應該是先從巨觀的層次發現問題之後,才開始進入到微觀的層次去看細胞膜上發生的事情。

此外,我也想在課程開始時,用簡單的探究活動開始發展科學概念,所以我就開始尋找適合進行探究活動的材料。

一開始我用紅蘿蔔,全班2-3人分一組,每組發下一個裝了鹽的封口袋和一片紅蘿蔔,然後我用POE的教學策略,請學生先「預測」紅蘿蔔放在鹽中會發生什麼事,然後實際進行之後,在筆記本上寫下「觀察」到的現象,最後提出「解釋」。

我問「紅蘿蔔放在鹽中,會發生什麼事」,很多人答會「出水」
「蘿蔔還會發生什麼事」,有的答「蘿蔔會變硬」,有的會說「會變軟」。
「為什麼?」,有人答「因為水跑出來,就會變硬(或變軟)」
「為什麼水會出來?」「因為外面有鹽,鹽會把水吸出來」

在進行這個探究活動時,的確可以觀察到蘿蔔滲出水把鹽沾濕了。不過蘿蔔加鹽這個作法,卻和課本的概念有些出入。因為課本上講的概念是細胞放在水溶液的環境中,如果我把蘿蔔改放在鹽水裡,那麼「有沒有滲出水」的這件事就無法觀測到了。

因次我想改材料,用乾燥的材料,便宜而且吸水快。一開始想到的是葡萄乾,不過那個吸水太慢了,要好久的時間(詳見葡萄乾加水會怎樣),那更別說我另外想到的酸梅了。

後來我腦筋動到海帶芽上面,梅子常常會弄涼拌海帶芽來吃,那個乾燥的海帶芽,才泡在水中沒幾分鐘就變得很大一片了,看來是很符合我的需求啊!

所以後來我這個課就改成這樣了,在上課剛開始,2-3人一組,一組有兩個封口袋,一個有鹽,一個是空的(改用小塑膠杯也行),請他們各裝一些水到袋子裡,然後我再發下一片海帶芽。

在還沒開始動手之後,先請同學預測,海帶芽放入清水中會怎樣?放入鹽水中又會怎樣?
訪問學生之後,得到很多種答案

「放到清水的會膨脹,放到鹽水中的不膨脹」
「放到清水和鹽水中的,都會膨脹」
「放到清水裡的會萎縮,放到鹽水中的會膨脹」

除了這些預測以外,也請他們說明原因,「為什麼你會這麼想?」。接著就請他們把海帶芽折半,各放一半到袋子裡,觀察變化。
海帶芽

我會喜歡海帶芽的原因,就是因為膨脹的速度很快,不到一分鐘,清水中的海帶芽就會膨脹了。那麼鹽水中的會不會膨脹呢?其實也會。
海帶芽吸水

接著請同學解釋這個現象,「海帶芽會吸水,鹽水裡的也是水啊,為什麼沒有辦法脹得和清水一樣大?」

這個問題會引出有趣的回應,有補習或是有預習的,就會用課本上講的那個解釋方式再講一次,可是其他同學看起來似乎聽不懂這個說法,我想下次先發ABCD卡給他們,讓他們舉一下好了,聽得懂的舉A,聽不懂的舉B。

這個探究活動可以繼續延伸,「把放在鹽水的那片海帶芽,再放在清水裡,又會怎樣?為什麼?」

其實整個實驗的時間花不了多少,時間比較多是花在討論和發表上面。當大多數學生釐清觀念之後,再開始講吸水膨脹和脫水萎縮的概念,最後再進入到微觀細胞膜的那個層次。

另外一提,我覺得海帶芽吸水膨脹的這件事,其實除了滲透作用外,應該還包括浸潤(imbibition)。因為水分不只進入細胞內,還可能進到非質體(apoplast) 中,也就是細胞壁、細胞間隙之中。

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