2013年4月26日

TVBS的錯誤魩鱙漁業產量圖


這兩天TVBS作了一個讓許多人傻眼的新聞,他們報導「魩仔魚非各種魚苗 『網』開一面留生機」 。報導的內容荒謬到讓人懷疑為何作此報導。


令人懷疑不解之處,在pansci的臉書中,有相關的質疑。在此,只對新聞中的圖表試著作正確的呈現,看看到底這樣的圖表想要呈現什麼資訊。




影片中口白「產期內管制三個月的禁漁期,讓這三年產量控制在七百多噸左右」,搭配了這張折線圖。讓人不解之處是,橫軸的排列怎會是2010、2009、2008、2005。



仔魚2


這是原圖裁切後
仔魚


我根據原圖的數據(不知正確與否),重新作圖
仔魚3.png

這圖怎麼樣和「產期內管制三個月的禁漁期,讓這三年產量控制在七百多噸左右」連結?只能說產量從2008年的521公噸,上升到2009-2010年的700多公噸。產量增加來自禁漁的結果嗎?有可能是漁撈技術的改變,或是捕撈時間的拉長,各種原因都有。



2013年4月25日

結合科博館「從龍到獸」的演化與分類課程


前面幾篇談演化教學談的那麼多,接下來要講當課程走出去之後,怎麼跟校外資源結合?

科博館大展-從龍到獸


早在二月的時候,在科博館工作的好朋友美芳就捎來消息告訴我們,科博館有個大展-從龍到獸。




這是科博館花了數年的時間策劃的展覽,標本來自中國的「甘肅地質博物館」與「甘肅和政古動物化石博物館」,再加上科博館所蒐藏的標本,展出了從中生代的恐龍到新生代多樣的哺乳類標本。




開展第二天我們就到展場與策展人張鈞翔博士見面,而且很榮幸地由張博士為我們一群朋友解說這個展覽,他從脊椎動物的骨骼結構講起,談到恐龍的分類,再講到這些展覽的難處與珍貴之處。有了基礎認識之後,我們再進入展場細看這些展品,就有更深一層的認識了。




這個展覽分成了兩個展廳(其實應該算三個,因為有三隻龍是住戶外展場)




1.龍廳

似大地獺肅州龍、巨型北山龍、白魔雄關龍、半月金塔龍、曰倫敍五龍、黃河巨龍、巨齒蘭州龍、康熙橋灣龍、炳靈大夏巨龍、褶皺黎明角龍。

難以想像,這些都是甘肅地區發現的恐龍,近年在中國發現的恐龍「屬」已經超過美國了。(這就是超英趕美嗎?),甚至許多恐龍的學名命名都已經從原先的xxxxsaurs,變成了xxxxlong,就龍的中文發音啊。


2.獸廳
展出哺乳類的多樣性,有各分類群的代表性物種的骨架標本和許多古代哺乳類化石。這裡的重點有三:哺乳動物家族、和政精華大解析(巨犀動物群、鏟齒象動物群、三趾馬動物群、真馬動物群)、胼手胝足演化路。


展品豐富精彩,我覺得除了展示場本身的主軸外,還可以有以下幾個建議方向。

第一、帶一些動物的親緣關係樹圖去觀察展品。像是馬、象、人、恐龍。

第二、展示場有和政地區在新生代晚期的4個不同哺乳動物群,不妨試著不看說明,由化石推論地形與氣候:
  • 底部紅色沙礫岩中 3000萬年前的巨犀動物群 
  • 下部河湖地層中,1300萬年前的鏟齒象動物群 
  • 中部以紅土為主,1000萬年前的三趾馬動物群 
  • 上部的黃土堆,200萬年前的真馬動物群 




既然展場這麼精彩,豈可只有我獨樂樂,於是在學校行政的協助下,我就帶了我們學生去了科博館來一場演化與分類的校外教學了。雖然學生在那之前告訴我,他們過一兩個月後,全年級也要來科博館校外教學。不過我們心知肚明,這種全校幾百人來的校外教學,要能達到學習的效果實在有限。我們這種小而累死人的校外教學,才能真的學到東西啊




如何利用科博館


怎麼利用科博館的資源來學演化和分類呢?
在校外教學課程前,我已經利用積木拼出脊椎動物架構課程配合我收藏的骨骼、牙齒標本讓學生對脊椎動物有一咪咪了解了。

沒有這些資源的人,可以利用科博館裡現成的資源,先預約劇場教室,他們的礦物化石教室裡有「咬牙切齒」和「認識化石」的課程,然後別忘了再預約團體解說(教育活動預約)。

但是,我們帶過解說大概也知道一個情況,30多個學生帶到最後,不太可能全部30多個都乖乖的聽到最後。所以我在導覽解說前後還安排了一個大型活動,當初我沒給他取名字,但視現在我覺得可以取名叫做「科博館拍拍樂」

我給學生合計約兩三個小時的自由時間(含自行用餐時間),讓他們依據我給的任務清單,在科博館的展示中找出符合敘述的展品拍下照片,回家之後再以Google網路硬碟的簡報功能,將照片貼上交作業,而在那之前我已經先做好空白頁框的簡報模板共享給所有學生。


而學生蒐集資料的場所有以下幾區:自然學友之家、地球環境廳-芸芸眾生展示區、龍廳、獸廳。

我們全天的流程是這樣的

07:30 學校出發 (車程90分鐘)
09:00 參觀學友之家,表面工夫主題展
10:00 植物園解說 熱帶雨林溫室
13:00 礦物化石教室-認識化石
14:00 從龍到獸
16:00 離開科博館
17:30 抵達學校

自然學友之家最近的主題展是「表面工夫」,展的可是許多動物的毛皮,還不乏許多海關查獲走私的動物產製品。展出日期從102/1/15 到 102/6/30,瞧瞧! 配合得剛剛好,看骨頭又可看皮毛。你們最近有機會去科博館,一定要進去看看,有很多了不起的東西啊!而且還可以合法東摸摸西摸摸。提醒各位,進去學友之家,要記得寄放包包喔。還有如果有帶學生去,可以先聯絡告知自然學友之家喔。



科博館拍拍樂


接下來就是介紹這個累死學生的「科博館拍拍樂」。本來我預設活動場地就只有在學友之家和龍廳、獸廳而已,不過學生很會跑,還跑去芸芸眾生展示區去解謎。

拍照活動是為了讓學生觀察哺乳類的多樣性,並比較特徵的異同。學生如果自己去走,繞一圈什麼都看完了,可是都沒看到重點,所以我是利用這個活動鎖定他們的焦點,強迫他們一定要觀察到重點。


此外,這些任務裡,還有一些是我之前沒教過的東西,學生遇到這些問題時,自然就會去尋求答案,無論是看展品說明,或是問工作人員或老師都可以,總之是達成了搜尋答案的目的。


我設計的任務如下,有些是當場沒作的,我事後回想,認為以後可以加入的,絕大部分的照片都必須附註動物的俗名。另外我也提醒學生,因為最後要把照片貼到簡報上,所以最好在紙本的任務清單上,先寫好照相機裡的照片編號和動物名字,不然回到家之後可就對不出來哪張照片對應哪個任務了。



學名
□用地名命名的學名
□用人名命名的學名
□用特徵命名的學名
□你覺得最有趣的學名,說明為什麼


□具有同型齒的爬蟲類(頭骨)
□具有同型齒的哺乳類(頭骨)
□具有特化門齒的哺乳類(頭骨)
□無齒的哺乳類(頭骨)
□上門齒及犬齒退化的哺乳類(頭骨)
□有發達犬齒的哺乳類(頭骨)
□具有切裂齒(臼齒)的動物(頭骨)
□具有低冠齒的哺乳類(頭骨)
□有最長的門齒的哺乳類


□雙眼位於頭骨正前方的哺乳類(頭骨)
□雙眼位於頭骨兩側的哺乳類(頭骨)


□單趾的哺乳類(特寫)
□二趾的哺乳類(特寫)
□三趾的哺乳類(特寫)
□四趾的哺乳類(特寫)
□五趾的哺乳類(特寫)


□牛或羊
□鹿
□長頸鹿
□犀牛
□庫班豬


□能夠飛行的哺乳類前肢(特寫)
□能夠挖洞的哺乳類前肢(特寫)
□能夠奔跑的哺乳類前肢(特寫)
□能夠游泳的哺乳類前肢(特寫)
□可以抓握的哺乳類前肢(特寫)
□消失的哺乳類後肢(特寫)


□蹄行的哺乳類(全身)
□趾行的哺乳類(全身)
□蹠行的哺乳類(全身)


□具有鱗片的哺乳類
□有最保暖毛皮的哺乳類
□有最厚皮下脂肪的哺乳類


□這次展覽最早期的恐龍與生存的年代
□這次展覽最晚期的恐龍與生存的年代
□鳥臀目恐龍的骨盆
□蜥臀目恐龍的骨盆



附張作業截圖,這是我們最早繳交的學生-亭君的作品截圖。
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2013年4月21日

串連演化與分類的「建構演化樹」

生物課程的單元編排方式是有意義的,先講生殖和遺傳,接著到了演化,然後講分類。而演化和分類怎麼連在一起呢?因為分類架構必須要符合演化關係,所以我就可以用這個演化樹的活動串連起這兩個單元。


建構演化樹
我非常愛這個演化樹的活動,不過過去作的經驗讓我覺得實在太花時間了,所以後來我將這個活動的內容大幅刪減到剩下29隻小動物,而且我還把動物按照年代都排好了,這樣省去了排動物和剪貼的時間。學生拿到的就是這樣一張紙,假設這個動物叫做卡卡獸好了。(檔案在此

小卡演化樹01



學生要作的事情很簡單,就是要用型態特徵去找到各種動物的祖先和後代的關係,連好之後就會像下圖(標準答案)
  小卡演化樹02


思考的過程比結果重要
學生做好了之後,我就會發下標準答案,讓他們看看自己的和標準答案有什麼不同。不過這時候的重點不在於答對或答錯多少,而是引導思考的過程。

  • 你的演化樹和標準的一樣嗎?
  • 為什麼會一樣?為什麼不一樣?
  • 你發現什麼奇怪的地方嗎?
  • 你同意這個演化樹的畫法嗎?


光是用型態特徵來作演化樹的重建,不見得能畫出正確的樹。我們可以讓學生們彼此互相比較,他們會發現每個人看的點不同,就可能畫出不同的樹。科學家們在建構演化樹時,除了用型態特徵來分,還有什麼依據呢?而且有些特徵未必是祖徵,它有可能是趨同演化的結果。

接著用正確版的演化樹來討論
  • 你認為和12號親緣關係最近的是哪種現存的哪種動物?誰的親緣關係和大家最遠?
  • 這些動物當中有沒有哪一種是活化石?為什麼你覺得那是活化石?
  • 在你建立演化樹的過程中,有遇到哪些困難?為什麼科學家實際建立真實的演化樹時,也會遇到這樣的困難?(學生會說圖好小、看不仔細、許多特徵都好像。真實的科學研究,很多也就是這樣)

分類
接著根據建構出的親緣關係樹(演化樹)將這8種現存的卡卡獸進行分類?誰和誰同屬?誰和誰又是同一科,也請你為這些屬和科命名?

這裡可以引入「單系群」的概念,不過不太需要特別去提,因為這概念顯而易見。例如我問學生如果第2隻和第4隻被放在同一組裡,那麼還有哪隻應該被放進去。(這時候,我下圖是還沒畫上色框的)。或是問第2隻和第7隻放在同一組裡,還有哪些應該放在同一組。

根據單系群分類的概念,我們應該能分出藍色的那四個屬,只是最右邊那個屬是該獨立成一科還是併入左邊那一科,以目前的資料來看,這就不一定了。

以下圖我的分法,就是黃色大框是同一個目,裡頭分了兩個科(紅色),第一個科裡有三個屬(藍色),第二科裡則是單屬單種。以下圖這樣看屬、科、目的關係,你才有可能看仔細什麼叫做同屬比同科的親緣關係近嘛!


小卡演化樹03


命名
當已經為這些分類群命名之後,接著就可以作學名的命名了,虛擬故事是這樣的:
你是研究卡卡獸的分類學家,有天你在遠的要命王國裡面,發現了一隻新種的卡卡獸(編號16號)。因為你是首度發表的科學家,所以你擁有為牠命名的權力。本來命名應該用拉丁文來命名,但是情況緊急,所以你就改用英文來為牠命名,請根據學名的基本命名原則來為這隻新種的卡卡獸命名。請寫下這隻卡卡獸的學名,並說明你命名的依據。


有時間的話,不只可以命名一隻,還可以把現存的八種統統命名。在此我會介紹學名的規則,種小名可能用地名、人名或型態特徵。(我學生為了紀念我,還把其中一隻用我的名字命名哩)

製作圖鑑和檢索表
接著可以進行製作圖鑑的活動。你受政府之託為卡卡獸撰寫圖鑑,圖鑑的附錄需要附上一個檢索表,請幫這些卡卡獸作一個檢索表,好讓鄉親百姓們能夠用你的圖鑑來認識卡卡獸。


在圖鑑裡你還要寫出這動物的年代、提出可能的演化關係。而且還要有生態部份的描述,像是描述牠的生活習性,是水生還是陸生,是不是略食者呢?這時候的牠有沒有很多競爭壓力。(如果選用的動物是現生的那幾種,那就不用考慮年代的部份,但如果是古生物,你就要特別標示年代了)

除了上面講作圖鑑的以外,也可以讓學生針對某些年代的卡卡獸作海報,描述當時的氣候與地理環境,描述牠們之間的關係,食物鏈的關係。然後要說明如何發現這些現象(我發現...),會這樣推測的原因(為什麼我說...),比較這些卡卡獸的異同(牠們的差異是...)

而製作檢索表也未必要8種全分,也可以要求做出四個屬的檢索表就好了。之後再從完整版的動物中,挑選一隻未出現過的,讓學生用檢索表對出,它可能會被分類在哪一屬。


未知年代的挑戰
在這個活動中,還可以有番外篇,例如給予幾張地層圖,說在幾個已知的地層中找到化石了,可是其中一個地層中又發現了過去沒發現的化石物種A,你要從兩張地層圖中去對照出這個化石的生存年代在什麼時候?如果要更狠毒一點,還可以讓地層褶皺、翻轉。

學生程度高一點,還可以乾脆給放射性物質的殘存量,讓他們對照表格來推算這些化石是距今多少年的。

IMG_0844 IMG_0843




有化石就能找到祖先關係嗎?
有虛擬的活動之後,我們也可以看看實際上科學家做了什麼?
以下這兩張都是Campbell Biology裡頭的圖,第一張是人的,第二張是馬的,其實這和我們一開始發下的卡卡獸的圖是一樣的,可以鑑定出生存年代,但是彼此之間的關係到底是什麼?科學家沒有正確答案,只有最佳答案,未來有新的證據出現後,就有可能推翻過去的說法。經由這個活動,我也要學生了解科學的探究過程是怎麼進行的。
IMG_0770 IMG_0771

其他
關於建構演化樹,這有篇教案,是一個人傳一個人畫圖的

演化的模擬軟體

為了教演化,所以找了非常多的演化模擬軟體,但是今年用到不多,其他的就先紀錄在此,也許以後有機會用到

http://www.nysci.org/charlieandkiwi_finches/
http://www.bbsrc.ac.uk/society/schools/keystage1-2/darwin/finch.aspx


 DNA to Darwin,不過有難度,高中生玩可能適合些

一些演化相關的高畫質影片
http://www.hhmi.org/biointeractive/shortfilms/index.html

演化資料的科學閱讀-加拉巴哥、雀喙之謎與小阿蜥之島

今年的課程裡,在演化學說的部份,我找了幾篇文章讓學生讀,分別是《小獵犬號航海記》、《雀喙之謎》、《探險家夏綠蒂的日誌》。



講演化學說時,一定得提達爾文去加拉巴哥群島的事情,除了老師講以外,我心想也可以讓學生讀一下原典吧,於是我找了那本達爾文寫的小獵犬號航海記,把其中他去加拉巴哥的那篇共24頁印下來,交給學生讀。其實目的也只是讓學生看看達爾文看到了什麼,最後就要學生寫個簡單的問題:

【問問達爾文】看了加拉巴哥群島的紀錄後,如果有天達爾文也上臉書了,你最想問他什麼問題,你覺得他會怎麼樣回答?

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除了這份文章,我又想到真正觀察到那些雀鳥的變化,是葛蘭特夫婦的團隊前往加拉巴哥的達芬島所作的研究。《雀喙之謎》這本書講的就是他們的研究,於是我也想把這本書摘錄給學生看,但是量實在太大了,所以我就在網路上找看看有沒有比較簡化的,後來看到了這篇文章,我把後面再做成摘錄,配合實驗的圖表也印給了學生。

在講雀喙的研究時,我用了紐約科學館的多媒體
http://www.nysci.org/charlieandkiwi_finches/

不過因為擔心網路連線問題,所以我把操作的過程錄了下來

 

這篇的作業則是

【芬雀也寫部落格】看完雀喙之謎後,請想像自己是一隻活到1985年的老老中地雀,請寫一篇網誌回憶1977年、1978年、1982年和1985年發生的那些往事。

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 除了上述兩篇文章外,我也找了野生新視界這本書裡的《探險家夏綠蒂的日誌》,那是一個虛擬的故事,基本上和達爾文的加拉巴哥群島差不多。

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從天擇活動裡培養科學素養


PhET玩天擇
天擇遊戲

幾年前我開始把PhET的天擇遊戲放進課程,但今年有點不同,先前只是作為課程後的活動,今年則是把它變成課程單元的主體。

進行方式非常簡單,「玩」就對了。先玩個5分鐘探索,然後開始填答講義上的問題。
我把講義上傳到Google硬碟,這些是參考PhET上有些老師提供的點子

天擇-0 天擇-1 天擇-2

這個活動我是在還沒開始講演化學說之前就先玩的,目的是要讓學生有演化的概念(微演化:等位基因頻率改變),也訓練學生用這軟體設計實驗,驗證自己的想法。


胡椒蛾活動裡的科學探究
課本上的胡椒蛾活動一般我們都是這樣講的,因為淺色蛾在深色樹幹上容易被鳥發現,所以數量就會減少。不過我們要注意喔,課本僅有提供蛾類變化的數據,這其實是沒辦法推論出族群的體色改變是由鳥所造成的,因為可能造成改變的原因有很多,你沒有辦法確認是什麼原因造成這個結果的。

因為這項特點,所以胡椒蛾活動就可以拿來作為訓練科學素養的素材。怎麼說呢?科學方法是觀察→提出問題→提出假說→實驗→...。已經有觀察到的現象,同時也收集了環境發生什麼改變(某某年發生污染),現在就是要根據這些現象,來形成科學議題,提出問題和假說,學生要作的是-思考造成蛾類體色比例變化的原因,除了鳥捕食蛾這個原因外,還有什麼可能性,比方說:

  • 淺色型的基因會造成胚胎發育成功率下降、或是孵化率下降
  • 工廠排出的化學物質會造成淺色蛾的基因突變,使深色蛾增加

形成假說之後,就要開始進行舉證,設計實驗來驗證這些假說是否成立。當然我們不可能實際作實驗,但是學生應該要能說出什麼樣的結果可以支持假說。

這些就是我先前所提生物課程中怎麼教 PISA能力,課堂裡很多東西改一下就可以培養學生有更高層的思考能力,你要教科學素養也是可以在課堂上完成的。

用iPad進行學生中心的地質年代課程

國中生物課本裡頭要學的地質年代,內容不算多,但是教起來會很乾,通常都是老師為中心,用講述式的教法,像我之前的教法就是配合影片來教學,不過今年我用另外一種教學方式,改用iPad來玩玩看。

前陣子學校採購了一些iPad,所以我就讓學生分組使用iPad,而iPad裡裝了兩個App

NHM Evolution:這是大英自然史博物館出的App,要錢的,不過買得值得,我用的是裡頭的timeband功能,它有連續的圖案,可以看前寒武紀到新生代的繪圖,想了解某些生物還可以點進去看更多的介紹。(下面影片36秒開始的部份)






另外一個軟體是EarthViewer,可以看大陸漂移,可以看地球各時期的二氧化碳、氧氣、生物多樣性...等資料來對比。官網在此



我的課程會先用大約10分鐘介紹以下幾點,然後就是學生自己動手操作回答問題的時間了

  1. 地質年代以百萬年為單位,通常寫MYA,表示millions years ago
  2. 古生代、中生代、新生代的意義,留意每個年代何時開始,何時結束
  3. 兩個App的使用方式


我的單子上會先寫上這些地質年代的英文,還有一些物種類群的英文,請學生用NHM evolution 找出以下這些生物的最早出現年代。

  • 蘚苔類、蕨類、裸子植物、被子植物
  • 魚類、兩生類、爬蟲類、鳥類、哺乳類
  • 昆蟲
像這些知識,以前我都是用講述地告訴學生,現在改用讓學生自己發現,雖然時間花得比較久,但是學生學到得也更多,因為他們為了找答案,除了看到我要他們看的生物外,同時也看到了其他生物。此外,也因為有豐富的視覺資料,所以記的可能也比較牢吧。

另外也有一些繪圖或紀錄題:

  1. 前寒武紀的時候,畫出你覺得最奇特的生物,他有多大隻?並寫出它的名字。
  2. 在什麼紀的時候能夠找到三葉蟲(trilobite),牠是陸生還是水生的生物?
  3. 畫出一種古生代你覺得最奇怪的魚類?並寫出它的名字,你為什麼覺得它是魚類?
  4. 畫出一種古生代的兩生類?並寫出它的名字,以及是多少年前的動物?你為什麼覺得它是兩生類?
  5. 人類(Homo sapiens)大約在什麼時候出現?

接著操作EarthViewer來回答以下問題
  1. 科學家發現南極大陸有恐龍的化石存在,請問南極為什麼會有恐龍?
  2. 存在於中生代晚期的犬頜獸(Cynognathus),它們無法游泳或飛越大海,但它們的化石卻在一海之隔的非洲南部和南美洲南部被發現,請解釋為什麼?
  3. 找出地球上共出現幾次大滅絕事件(Mass Extinctions)?哪一次的滅絕事件發生時,使生物減少最多(海洋裡的動物屬)?(提示:用EarthViewer的Charts,點選Biodiversity,以其VIEW的Mass Extinctions)
  4. 台灣會不會找到恐龍化石,為什麼?
  5. 請舉出地球上三個可能可以找到恐龍化石的地點,為什麼?
  6. 比較不同的數據圖探討以下兩者的關係(這個在當時沒要學生寫,但可以日後作討論)
    • 溫度和二氧化碳濃度關係
    • 氧氣濃度與生物多樣性的關係

地質年代28




除了以上兩個App外,另外還有個軟體也很有趣-Devolve Me,這可以看數萬年前的你的模樣,軟體跟我這篇文章用的軟體同一家,但是可以怎麼用在教和學,而不是玩樂呢?這還要再想想。


反思
是不是要有iPad才能作這樣的課程呢?我不認為耶。古生代、中生代、新生代、以及大陸漂移的樣子、各種生物或非生物因子的變化圖,在網路找一下就有許多了,再配合影片拉去電腦教室讓學生自己探索,我想也是能取代NHM Evolution。

而如果是要完全不用電腦,我想也是可以解決的,反正就印出來讓學生分組去翻閱,這樣也是可以的。

2013年4月20日

Geniverse遺傳課程

幾週前在想著怎麼規劃演化的課程時,上網查了一些模擬軟體,意外看到Geniverse這個網站。做出這軟體的Concord是個非營利的教育機構,發展了很多數位課程幫助老師教學和學生學習。

網站中有幾個Project,我非常喜愛,有生態的也有遺傳的,其他的我還沒想好要怎麼用,目前只有在課程中用過這一個Geniverse

其實網站中類似的探究遊戲還有 Geniquest和 Geniville。前者應該就是justmurmur進行訂做一個寶貝時所用的軟體,是在java平台上執行。而後者目前沒開放,所以我也不知道裡頭長什麼樣。







遊戲介紹

Geniverse這個遊戲是在講主角有天在野外百無聊賴地在水池丟著石頭玩,突然看到一隻受傷的龍出現,後頭跟著一群龍的獵人。主角這輩子最想養的就是龍了,於是他和獵人求情,求他們放龍生路,因為主角就是主角,所以說什麼都行,當然獵人就放棄龍了
Geniverse - Google Chrome_006


這隻龍傷得很重,呼吸困難又有許多內傷,偏偏鎮裡的獸醫也沒醫過龍,只能簡單作個處理。
Geniverse - Google Chrome_010


主角問醫生,那麼哪邊可以治療龍呢?獸醫說,你可以去找"The Drake Breeder' Guild",於是主角又帶著這受傷的龍繼續旅行。(看來傷得也沒很重啊,可以一直走)
Geniverse - Google Chrome_014

總之最後主角終於找到了
Geniverse - Google Chrome_015


老樣子,身為主角總是要遇些困難的,這"The Drake Breeder' Guild"的博士一開始說沒辦法救,後來就說要主角留下來學東西。(好,我故事講得真爛,反正不是重點)
Geniverse - Google Chrome_017


重點就是這個Geniverse遊戲有四個等級階段,每個階段都有幾個案子(case),而每個案子又會有些挑戰。
Lab - Google Chrome_020

遊戲裡一開始要作的是先辨認哪種性狀是顯性,哪種是隱性。這用下拉式選單可以選來選去作確認。
Lab - Google Chrome_022


還會有些簡單的挑戰來考試,要你配出目標那隻龍的基因型
Lab - Google Chrome_026



遊戲大部分作的都是配種配種配種。左邊是媽媽龍,右邊是爸爸龍,中間是目標要生出的小龍,所以你就得讓牠們產生精子卵子之後,再挑選精子和卵子讓牠們受精。
Lab - Google Chrome_034


有些關卡則是讓你直接挑選父母的基因型,來生出目標的龍。
Lab - Google Chrome_036


最多的畫面就是這樣,給你兩個品種的龍,要你繁殖出一些特別的龍出來。除了一代雜交之外,你常常還得要自交或回交或回交。所以畫面底下特別有個小框框,可以讓你把生出的小龍放在那邊,以便之後用來配種。
選單_061


這樣看圖應該還是看不太懂,所以我作一小段說明的影片給大家看看




如何進行課程
我進行這課程是去借用電腦教室,兩三個人一部電腦來操作。因為這課程要作的是不只是解決任務而已,還要互相討論找出不同的遺傳模式,所以需要小組合作來完成

我進行的時機是考完遺傳之後,要準備進入演化章節的時候,目的是讓學生有「個體差異」、「育種」和「人擇」的概念。進行的時間就只有一節課而已。但我用的其實是Geniverse的簡化版本-Meiosis Lab

這個就簡單很多,只有四個關卡而已,比較難的只有聯會互換的Challenge 4而已。學生玩完這個meiosis lab之後,如果還有時間,我就會要學生玩一下Geniverse的訓練階段(Training)的Case 5: Certification。

在前面單元學的遺傳學法則算是理論,而這個Geniverse或是 Meiosis Lab則就是將理論應用在實際上了(假設你真的是故事主角的話),這個比孟德爾的豌豆要有趣很多,因為是學生自己就可以操作的事情,雖然界面是英文的,不過只要老師示範一下,學生自己看著圖就可以知道怎麼做了,除了那個互換要再講一下就是了。

未來,我甚至想要在講遺傳前就讓學生先玩玩這個。畢竟生物下冊裡很多單元都是沒辦法靠實驗來驗證或說明的。




任務說明

我把Geniverse裡各關要完成的任務寫在這個講義(Google硬碟)上,另外也把內容貼在此。

Geniverse

Training

Case 1: Enter the Drake

playground

歡迎來到龍之飼育員指南,你在這關要完成的是熟悉控制控制各種性狀的等位基因。你可以用按鈕選擇雄龍或雌龍,看看兩者有什麼外型上的不同?注意有什麼性狀是性聯遺傳?
你可以使用下拉式選單選擇不同的等位基因,看看會出現什麼性狀,也請注意什麼性狀是顯性喔!
當你都熟悉了以後,就按下[Bring it On]進入挑戰吧!
以下是幾個你應該要熟悉的英文:(請將顯性的等位基因圈起來吧)
Metallic 金屬/ Nonmetallic 非金屬
Wings 有翅膀 / No wings 無翅膀
Forelimbs 有前肢 / No Forelimbs 無前肢
Hindlimbs 後肢 / No Hindlimbs 無後肢
Nose Spike 鼻刺

Challenge 1: Make a Drake

開始你的第一個挑戰吧,你要在右邊的染色體上選擇正確的基因組合,使你的龍符合左邊的Target Drake,這關一共有三隻目標龍等著你挑戰喔!也別忘了要選擇正確的性別喔,有些性狀可是雄龍才有的
此外要請你特別注意,左下角有個[Goals is 3 Moves],這代表你必須要在三個步驟內完成任務,這樣你才能得到比較好的成績。

Challenge 2: All Together Now!

這關你的目標是要產生三種有翅膀的龍,但是他們的染色體上帶的等位基因模式不能重複。想一想,當表現型是有翅膀時,他們的基因型會有怎樣的組合呢?當你都設定好了之後,就按下左下角的[Reveal All]按鈕吧

Challenge 3: Shiny, Happy Drakes

這關的目標和前一關差不多,你得找出什麼樣的基因組合,可以產生有鋼鐵顏色的龍。老樣子,當你完成後,就按下左下角的[Reveal All]按鈕吧。

Case 2: My, Oh Sis!

Playground

每條龍都是由爸爸龍和媽媽龍生的,爸爸龍會產生精子,媽媽龍會產生卵子。精子和卵子稱為配子,當它們結合之後,精子和卵子內的染色體就會配對了。
這關是要讓你熟悉這個界面,在這個實驗室中,我們有些特別的工具可以讓你看到配子裡的染色體,而且也能看到這些染色體上的等位基因怎麼分佈的。當你把龍拖曳到黃色圈圈之後,下方的視野就會出現這隻龍的生殖母細胞,按下play按鍵,它就會開始進行減數分裂,如果按下end,它就會直接跳到減數分裂的終點,呈現四個子細胞。當你用滑鼠停在染色體上面,你就會看到染色體上分佈的等位基因模式是什麼。而你如果按下retry,則這個減數分裂就會重新開始進行,等位基因可能就會重新分配一次。舉例來說,本來是是A和B兩個等位基因在同個子細胞,a和b在同個子細胞,但是當你重新再減數分裂一次後,可能A和b就會在一起,而a和B也在同一個子細胞。
當你熟悉這個操作方式後,你就可以按下[Bring it on]來接受挑戰了。

Challenge 1: Making Baby

這關的挑戰目標是要挑選正確的配子組合,生出符合中間的Target Drake。你得先把左邊的媽媽龍拖曳到黃色點上(上面標了Mother),右邊的爸爸龍也拖到它下方的黃點上(標示了Father),讓兩隻龍都進行減數分裂後,用滑鼠點合適的配子(卵子和精子)後,中間畫面就會呈現受精的場景,按下end之後,就會開始產生小龍(offspring Drake),小龍出現後,就把小龍拖曳到Target Drake那隻龍上面。你的目標是要生出兩隻符合要求的小龍。

Challenge 2: Pick the Mommy

這關挑戰也是要生出目標的小龍,但是這回有兩個媽媽龍讓你選擇,到底該選哪個才能生出目標的小龍呢?記得,如果產生的配子中,等位基因分佈的模式不如你所願,你可以按下retry,再度減數分裂一次,系統就會隨機再分裂一次。如果你無法看清楚染色體上等位基因分佈的模式,你可以把染色體拖曳遠一點,這可以讓你看得清楚一點。

Case 3: In the Clutches of Drakes

Challenge 1: In the Clutches of Drakes

這關裡頭,訓練者已經挑選了爸爸龍的基因型,而你要作的就是要選擇媽媽龍的基因型,好生出符合要求的小龍。當你挑選好之後,按下Breed,他們會生下一窩20隻的小龍,隨後你再從這窩小龍中挑出符合要求的小龍,拖曳到中間那隻目標小龍上面。

Challenge 2: Still in the Clutches

這關裡頭,訓練者已經選好了媽媽龍的基因型,而你要選的是爸爸龍的基因型,藉此生出符合目標的小龍。只是這關和前一關不同的是,你得在一窩當中就生出這兩種龍!

Case 4: Traits and Mates

Challenge 1: Settle the Argument

你的夥伴發生爭執,他們對龍的遺傳有不同的看法,你得搞定這件事。
Tars說「小龍的基因大多是從爸爸那邊遺傳來的,媽媽那邊的基因遺傳的比較少」
Tamore說「小龍從爸爸和媽媽那邊得到各半的基因」
Zander說「雄龍的基因會比雌龍的基因更強,也就是會掩蓋住雌龍的基因」
Zenda說「雌龍的基因從媽媽那邊獲得,而雄龍的基因從爸爸那邊獲得」
請你進行繁殖實驗,獲得足夠的證據來看看誰的宣稱是對的。當你完成後,請在下面寫下你認為哪個人說的是對的,並寫出你的證據和推理。

Case 5: Certification

Training Level Certification Exam

終於,你要完成第一階段的訓練了,為了要成為正式的學徒,你得通過認證考試。
現在有條雄龍,我們不知道他的基因型,但是我們可以讓他跟不同基因型的雌龍交配,藉著他們的子代性狀來推論這隻雄龍的基因型是什麼。 請你選擇媽媽龍的等位基因之後,按下[Breed],看看小龍的長相後,判斷出爸爸龍的基因型是什麼之後,按下右下角的[Ready to Answer],回答出爸爸龍到底是什麼基因型。確定之後,再按下[submit],如果要回到實驗室,就按下[Return to the Lab]

Apprentice

Case 6: The Horns Dilemma

Challenge 1: How About Those Horns?

成為學徒之後,你有個新任務了,你得解決「龍角的遺傳」問題-有角是顯性還是隱性?你可以試試看各種繁殖實驗,用來得到支持你宣稱的證據。
你必須用以下的規則寫出你的看法:
宣稱(C):我認為有角是顯性/隱性,
依據(W):這是依據....原理,這個原理的內容是...,
支持(B):我做實驗的證據顯示...

Case 7: What Are the Odds

Challenge 1: The Duchess Wants Drake

這是個來自公爵夫人的訂單,她想要找一對龍,這對龍必須可以生出一窩有50%都是有翅膀的小龍。你可以在繁殖實驗後,按下stats看看是否符合50%的要求,確定之後,再按下中間下方的[Submit These Parents]

Challenge 2: The Archduke's Bragging Rights

現在又有個來自大公爵的訂單,他想要一對龍,能夠生出平均25%是無翅的小龍,但這對龍,也必須能生出50%是鋼鐵色(Steel),50%是木炭色(Charcoal)的龍。除此之外,還必須有75%的龍是有前肢的

Challenge 3: Something Fishy

這是個來自皇家漁業的訂單,他們想要一隻鋼鐵色的龍,這樣才好看見牠在水中游,此外牠也必須沒有翅膀。這對父母能不能生出鋼鐵色,又是無翅的龍?請提出你的看法,並寫出你的解釋。

Challenge 4: Mix 'n' Match

其實在減數分裂,染色體配對時,會發生一件有趣的事情,染色體會互換片段而讓等位基因換了染色體,的位置。當你想要互換片段時,請按下[Swap]之後,在染色體上選擇你要互換的片段,然後再選擇紅色標示的染色體部份,這樣就能夠將染色體互換了。請你試試看,這樣是不是就能夠完成皇家漁業的訂單了?

Case 8: A Tale of Three Tails

Playground

有時候一個基因,可不是只有兩個等位基因啊。你現在遇上了一個新性狀-尾巴的形狀,身為一個學徒,請你找出來這些等位基因何者為顯性,哪些組合會產生什麼性狀。當你都弄懂之後,就準備按下[Bring it On]來接受下一關的挑戰吧。
kinked tail 扭曲尾巴
Short tail 短尾巴
Long tail 長尾巴

Challenge 1: Once , Twice, Three Times a Tail

你必須找到正確的父母來生出目標的小龍,你得留意小龍的尾巴長得可都不一樣啊,還有有些是公的,有些是母的啊。

Challenge 2: High Tail it...

請利用繁殖實驗,找出三隻母龍的尾巴基因的基因型各是什麼基因型?

Case 9: Like Father , Like...

Challenge 1: Like Father, Like Son?

你的下個問題是,爸爸能夠將他的鼻刺(nose spike)遺傳給他的小孩嗎?為什麼小孩只會像爸爸呢?
首先,試著從這兩個親代繁殖出目標的小龍,可能同時符合兩個目標小龍嗎?然後,討論你的實驗結果,寫下你的證據和想法。

Challenge 2: No Business Like Nose Business

寫下你的宣稱,解釋為什麼生出的小龍,公的和母的會有不同的鼻刺?(母的才會有nose spike,公的卻都沒有nose spike)
小秘訣:小龍是可以長大再繁殖的,你可以把生出的小龍放在柵欄裡(stable),然後再拖曳到親代的黃點處,讓他們繁殖,當柵欄已經滿了,你可以按下右下角的Remove From Stable把小龍放走。

Challenge 3: Nosy Argument

反駁以下論點
Lucinda說「媽媽有兩個等位基因是有鼻刺(nose spike),而爸爸只有一個,所以總是由媽媽來決定小孩子是否有鼻刺」
Dale說「男生總是從媽媽那邊遺傳到鼻刺的基因,而女生則是從爸爸,這是從他們繁殖的那窩中得到的證據」
Tamora說「沒有鼻刺是因為X 染色體上的隱性等位基因,男生只有一個X染色體,所以男生比較常出現隱性的性狀」
Tars說「沒有鼻刺的性狀是會隨著不同代而改變的,兒子總是和他的父親不同,而女兒總是和媽媽不同」

Case 10: Certification

Apprentice Level Certification Exam I

利用繁殖實驗來決定媽媽龍的等位基因,按下[Ready to Answer]來交答案

Apprentice Level Certification Exam II

你必須用最少的步驟,來生出目標的小龍。這關一共有四個小關卡。

Journeyman

Case 11: Feelin' Hot, Hot, Hot

Challenge 1: Lava Mama

目前為止,你只有看過木炭色和鋼鐵色的龍,但是現在有了一個新的性狀-赤色(Lava),作繁殖實驗,看看到底顏色是怎麼遺傳的,請寫下你的宣稱和解釋。

Challenge 2: Shine On, Copper Drake!

現在有更多顏色了,還多了一個銅色(Copper),請寫下你的宣稱和解釋,說說看這些顏色是怎麼遺傳的?

Case 12: The Right to Bear Armor

Challenge 1: More than Skin Deep

盔甲數量也是可以遺傳的,前面你所玩的關卡,看到的盔甲都是3片的,但其實盔甲也有5片和0片的,請用繁殖實驗回答「盔甲是怎麼遺傳的」,並寫出你的證據為何?

Case 13: All for one and One for All

Challenge 1: One-at-a-time Targets

請繁殖出目標龍!關鍵是目標龍可能會有不同的父母所生出來的,你可以試試自交和回交。

Challenge 2: Three's a Charm

你必須用同一對父母在同一窩裡就能生出這些目標龍。

Case 14: Color My Drake

Challenge 1: Color Comparison

你的龍有一或兩種顏色:灰(Ash)或沙(Sand)
進行繁殖實驗,直到你有足夠的證據可以說明,這些顏色是如何遺傳的。當你準備好了,就前往挑戰2吧。

Challenge 2: A Drake in Shining Colors

你收到龍可以生出金色或銀色的龍,繁殖他們,去找到顏色遺傳的新證據,解決這個顏色遺傳的大謎團吧!

Challenge 3: Color Masterpiece

完成顏色的,身為一個工作人員,你必須發表一份研究在《龍的遺傳學》期刊上,來得到認證考試的資格。你已經有兩隻木炭色(Charcoal)的母龍,他們來自不同的家族譜系,你還有一隻鋼鐵色(steel)的公龍,請進行縝密的繁殖試驗,完成以下任務
提出一篇論文在《龍的遺傳學》上,確認你的宣稱考慮到所有已知的龍的顏色,描述每種顏色的基因型

Case 15: Certification

Journeyman Level Certification Exam

認證考試就是要繁殖出這四種小龍,不用擔心,你不用在同一窩裡生出他們 。

Master

Case 16: Full Armor Jacket

Challenge 1: Product and Serve

這些龍可能會改變你對盔甲遺傳的看法,當你繁殖這些龍,和組員討論 這些性狀的是怎麼遺傳的。

Case 17: Frosty's Fate

Challenge 1: Finding a New Frosty

公爵夫人給了他女兒一個金色的龍蛋,但是發現生出的小龍有很漂亮的新顏色-雪白(snowy white),但是很遺憾的是,小龍意外死亡了,現在伯爵夫人需要安慰傷心欲絕的女兒,所以伯爵夫人需要你再幫他繁殖出新的雪白小龍。現在她已經把金色的爸爸龍和媽媽龍交給你了。你必須要找到一個方法能夠產生雪白(Frost)的小龍,然後提出一個宣稱解釋要如何生出雪白龍。

2013年4月14日

生物課程中怎麼教 PISA能力之初想

週五聽佘曉清教授演講得到不少關於2015PISA的資訊,2015年的PISA基本上和前幾年差不多,但是會全面改成線上測驗,通通上機考試,之後在台灣2015 PISA國家研究中心中,會看到這些細節。

講到PISA,最近比較常出現在新聞的是北北基特色招生要採類PISA的素養評量,然後就有人說PISA考的東西學校沒有教,所以就有補習班跳出來要開PISA補習班。

我看了真的覺得台灣是鬼島,好東西到了台灣都會走樣。

PISA能力不是新東西
PISA有三個主題在輪,分別是科學素養、閱讀素養和數學素養,每九年就輪一次,2006 PISA的主題是科學素養,所以2015也是科學素養為主,閱讀素養和數學素養為輔,不過2015還會加測合作式問題解決技能。從2006的定義來看,科學素養包括科學舉證能力、形成科學議題能力、解釋科學現象能力。

在講述式課程中我們最常教的就是解釋科學現象,一般大考小考也都考這些,不過科學舉證(解讀科學數據及證據)和形成科學議題就不多了。但這些能力其實早在九年一貫的能力指標中,就已經出現了啊,我之前整理國中生物的能力指標就看到這些能力啦,像是「1-4-5-2由圖表、報告中解讀資料,瞭解資料具有的內涵性質」就是科學舉證啊。其實老師們仔細想一下,這些PISA會考的能力,不都是課程裡面就該培養學生的嗎?除非你培養的就只有科學知識而已!


課程中怎麼教 PISA 能力
當然我們很清楚,許多科學課程裡教的的確就是只有科學知識而已,但是我們怎麼從科學知識再延伸多一些,教學生形成科學議題和科學舉證能力呢?

如果是作專題的學生,這兩個能力基本上應該會被培養得不錯(如果沒培養到,那這學生的專題也白做了)。但如果是沒有作專題的學生呢?怎麼從課程中去教這些,我一邊聽演講,一邊思考自己的教學,然後就發現在生物課程裡,很多都能夠作啊,只是我們必須微調課程。

像要形成科學議題,訓練學生形成問題,然後要學生能作預測,並提出假說,這些其實都可以從課程中的實驗去延伸來作。而且不是說只有資優班能作,以下這些我在普通班裡都作過。細節暫且不說(其實以前也都有寫過),就先說至少有哪些主題可以作。
  1. 觀察動物細胞和植物細胞在不同溶液中的現象(清水、不同濃度的鹽水、糖水)
  2. 利用演化模擬軟體,觀察生物族群變動情形
  3. 修改胡椒蛾的課本活動
  4. 實驗酵素在不同環境的作用
  5. 設計實驗,觀察植物向性
  6. 設計光合作用的驗證實驗
  7. 利用儀器測量人體生理變化(體溫、流汗、心跳)

而且這些不是說光作實驗就算了,你一定要能讓學生能解釋科學數據。既然要論就要有證據,而證據就來自觀察和所學習的科學原理,這就是科學舉證能力。

另外閱讀素養能力,要訓練學生能檢索、擷取、統整、解釋、省思、評鑑。光是在下冊的生態與環境課程中,交付學生任務進行報告與辯證就可以作很多了(例如討論能源政策、風機使用、生態與環境開發),或是閱讀科學經典實驗的文章也可以。像我最近就是給學生讀小獵犬號遊記和雀喙之謎,以及閱讀當初實驗的圖表,這也是要學生從中得到資訊,訓練科學舉證的能力。

訓練這些能力,並不是要學生成為科學家或是會考試能升學,而是要訓練學生理性思考的能力,畢竟有理性思考的士農工商,這個社會才有救啊。

2013年4月6日

動物的有性生殖影片與課程安排

這篇起源自開學前的焦慮

在備課的時候看著這單元我蒐集來的幾十個影片,按照著課本的整理,分成了許多種動物的求偶、交配、產卵、孵化。

分類的方式會決定我怎麼上這個課,我是應該講到體外受精,就放幾種體外受精的影片,講到卵生,就放幾種生蛋、卵孵化的影片。還是說有別種方式呢?

我突然想到不知道哪裡看到的,我們的課本安排就是把本來很很有趣的故事,濃縮成只有完結篇那張,所以不同動物的生活史,被切隔成了體外受精的一群、體內受精的一群,或是分成卵生的一群、胎生的一群。以這樣的分類安排下,我們看到的只有分類完的結果,反而都看不到這些生物的生活史。

後來我改變了資料夾的分類方式,我把同一類的生物放在同個資料夾裡,而這個資料夾裡盡可能收集到這類群生物從求偶、交配、產出下一代到育幼的完整生殖行為。

這樣分類好之後,我發現課程就比以前幾年順多了。

以往都是講到體外受精的時候,就放體外受精的幾個影片,講到卵生就放幾個生蛋、孵化的影片。

現在是先講了體內受精、體外受精、卵生、胎生之後,其實這幾個名詞不用解釋太多,學生都知道那是什麼,他們的問題是搞不懂哪些生物是哪些方式。

所以我就先在黑板上畫了3x3的方格,上頭寫體外受精和體內受精,左邊寫卵生、胎生。接著就要學生思考這五大類脊椎動物該放在哪一格,他們略作討論之後,我再點了幾個同學請他們把答案寫上去。

接著我就問他們所有同學是否同意這樣的擺法?例如「鳥類擺在卵生和體內受精交叉的格子裡,都同意嗎?」這樣的作法是要確定他們知道了多少,又有哪些迷思概念?

如果是已經知道的知識,就不需要花太多時間再說了,比如他們已經知道鳥類是卵生的,所以我就不需要再說這點了。而針對他們沒有完全同意,或是有錯的、有爭議的,我才能花比較多的時間去說明。

圖和影片能抵千言萬語,所以我蒐集來的一大堆圖片和影片就派上用場了。

例如有學生就說鳥類是體外受精,因為沒有陰莖。接著旁邊的同學就說,可是鳥類是在陸地上啊,怎麼體外受精。我等他們互相解決完問題後,就會放雞交尾或是企鵝交尾的影片,看了就知道是體內受精。

再來,有很多學生都認為兩生類是體內受精卵生,他們說因為青蛙會抱在一起。那我就會放兩隻青蛙抱著踢卵泡,還有母蛙在水裡產卵,公蛙在旁邊待著。比較可惜的是,這樣的影片並不能說明青蛙就是體外受精的,不過學生們看著居然也能說服自己。

還有個問題是學生認為爬蟲類是體外受精、卵生,他們說蛇、蜥蜴又沒有陰莖,那我就翻出了蛇和蜥蜴陰莖的照片,還有交配的影片。

諸如此類的教學實例,要說明的是這是個動態教學,除了既定要講的東西外,剩下要放哪些影片,或是說明哪些概念,其實是因應著這班學生的需求。不過前提是,我已經預知了他們會有的問題,所以我可以預先收集教學媒材。解答迷思時,也不需要每個都講,因為並不是每個學生都有同樣的迷思。

在偵測迷思概念時,也可以讓他們各自完成格子,互相比較討論,說出同意這樣擺的理由,或是反對的理由。或是用實體的玩具在地上畫的格子裡擺放,我想這也很有趣才是。

最後,以圖片影片說明了通則之後,我才會再講些例外的,像是鴨嘴獸那樣的例子。

當Google網路硬碟進入教學現場

當Google網路硬碟進入課程中,可以怎麼發揮功能呢?這篇是我的經驗談。

共用簡報繳交營養器官繁殖觀察作業
一般寒假作業都會安排營養器官繁殖,不過今年我沒有,因為我覺得寒假這麼久,許多人可能都是最後一天才造假做出來,所以我改成開學後作。而以前的作法是拍照或繪圖,寫紀錄交上來,但這次則是採用Google簡報共用方式。


首先得讓學生註冊Google帳號後,在台灣的Google帳號申請年齡限制是滿13歲,所以國中生通常無須造假資料。接著是收集學生的Google帳戶(Gmail address),我是讓學生寄信給我,用這樣來收集,不過未來我會先做好Google試算表,設定成只要知道連結都可以編輯的模式,把試算表的連結用Goo.gle縮網址後交給學生,讓學生自己點上來貼Email。


學生作營養器官繁殖作業時,就是在雲端硬碟建立簡報,設定給我共用。他們編輯的方式是直接拖曳上傳圖片,以簡報方式紀錄觀察及拍照。我會事先約定每週日晚間九點前完成當週作業,之後我只要點進去用註解方式即可批改。好處是:我打字比較快,學生可立即看到老師的評閱和建議,也可以線上回覆。甚至我可以把眾多學生簡報放在同一個資料夾中,再度進行全班共用,可讓全班學生觀看其他同學作品,但我僅開放閱讀權限給他們。藉由網路硬碟的界面,我可以看到每個人繳交作業的時間,當然我批改作業的時間他們也知道。不過可惜,目前沒有辦法把評閱意見匯出。


1



2



共用簡報繳交蛋的觀察作業
以上是一人交一個檔案的模式,所以有多少學生,我就得開多少簡報。另外一份作業是蛋的觀察,我沒有在課堂上觀察,而是要他們自行在家觀察並拍照,最後還要把蛋料理掉,當然也要拍照。這份作業我的作法是事先製作每頁已經寫好名字的簡報上傳,並共用給所有人。

4

批閱時,我只要開一個簡報就可以看到所有的作業,本來我擔心幾十個人同時開啟一份簡報,系統不能負荷,但是壓力測試後,發現應該不用擔心。


共用簡報繳交繪圖與攝影作業
除了蛋的觀察外,我也用單獨一份共用簡報,讓學生完成兩份作業,一個是蒐集生活周遭需重整資訊的題材(例如奇怪的廣告或菜單),另外則是用 Libreoffice繪製實驗儀器


3




共用簡報製作環境議題報告
幾年前我也作過用雲端硬碟簡報讓他們作環境議題的報告,記得更早以前我是用Email和隨身碟收簡報,光是收那些簡報,就收到亂七八糟,而且還有病毒問題或是無法開啟的問題,而使用雲端簡報則是可以改善這些問題。

共用文件討論專題
我和學生討論專題題目時,也是用Google硬碟的共用文件功能,此外我會在寒假前要學生在雲端硬碟先完成實驗計畫,這樣我們才能跨越時間和空件的限制進行討論,他們彼此也能用Google Talk討論。


共用資料夾共享課程資料
Google硬碟的共用資料夾功能,也讓我用來把一些上課用到的簡報或影片和學生分享。我有個想法,未來會在週末前將下週課程中比較困難的部份,先用Doceri講解上傳,學生在可能比較能用電腦的時候,事先觀看,並用Googel表單填寫題目,我想來嘗試使用翻轉教室的作法。


待改善
以上雖然看起來好處多多,不過也有缺點就是了。

  1. 並非所有人都有合適的網路與電腦環境,所以出這種網路作業,得事先調查是否大家都有這種環境。如果沒有的話,就是另案處理。
  2. 有些學生家中雖有電腦與網路,但是電腦配備執行Google硬碟的應用程式很吃力,或是他們是用舊版的ie來開啟,以致無法順利使用。




附記:
1.在Google 硬碟中創造與學生共用、共編輯的文件夾的快速作法,使用gclassfolder
http://www.edlisten.com/
http://www.gclassfolders.com/folder-structure


2.使用google表單製作測驗卷(測驗者可即時取得成績)
http://kentxchang.blogspot.tw/2012/02/google.html


2013遺傳教學紀錄

這次的生殖與遺傳教學紀錄,不再只放在細胞分裂和減數分裂怎麼教了,而是要放在更大的格局來看。


老樣子,生殖的部份,我還是從簡單的動物有性生殖開始講,然後講到人類生殖,再來是植物的有性生殖,無性生殖。生殖告一段落,再來講細胞分裂和減數分裂。


染色體的功能
這次做了很大的改變,特地花了十來分鐘講染色體的重要功能。

染色體的功能是什麼?你問學生,學生有一半以上會說是為了遺傳,染色體是可以遺傳沒錯,但是染色體在你身上是用來作什麼的?他有什麼重要性?

課本乍看之下寫得很清楚,實際上很模糊。它說「染色體主要是由成份為DNA的遺傳物質所組成,具有控制生物體遺傳特徵表現的功能」。實際上課本也沒辦法寫得很清楚,因為細節太過於複雜,可是這個概念是這麼重要,怎能不說清楚。

我在還沒細胞分裂減數分裂前,就先用類比來說這個故事,從細胞核裡頭有2套重要的細胞組裝說明書開始吧,這就像是樂高積木的組裝說明書,專門給細胞用來組裝重要的工具。

細胞核裡頭會有些小傢伙把這工具書的其中幾個段落抄一份丟出細胞核,然後有另外小傢伙的核糖體工廠會根據這抄出來的小紙條收集原料做出八種重要蛋白質工具。

工具有哪些?那是「酵抵收受荷運儲結」,酵素蛋白、抵抗蛋白、收縮蛋白、受體蛋白、荷爾蒙蛋白、運輸蛋白、儲存蛋白、結構蛋白。這些工具名字雖然看起來很複雜,但卻都是學生們在上冊都學過的東西(實際講這個,當然得舉一些例子囉)。


細胞分裂與減數分裂的意義
生物,就靠著這八類型的工具才能夠好好活下去,而這些工具要靠那些組裝說明書才作得出來,所以細胞分裂時才要很努力的把組裝說明書再複製一份給新的細胞啊,而要生小孩時就更不用說了,一定也得傳給小孩子這些組裝說明書。減數分裂更不用說了。

我爸這頭兩套組裝說明書,在產生精子的時候得從兩套書裡湊出一套放在精子裡。我媽那也湊出一套。變成受精卵之後,這細胞裡頭就有兩套組裝說明書了,而這受精卵繼續分裂下去,變成兩個、四個、八個,這一個個細胞裡頭都是兩套說明書。

因此,可以看到兩種分裂方式,一種是兩套變成一套的分裂,另外一種則是兩套變兩套的分裂。這一點跟我以前的教法是很不同的,因為以前我絕對不會先講套數。

接著,我就會講剛剛所說的組裝說明書,其實真正身份是染色體,我們細胞裡正是有兩套染色體,其中一套是爸爸給的,另外一套是媽媽給的。這一套一套(說明書),就像小說一樣,有好幾集,我們的一套裡頭可是有第一集到第23集呢。

講完這個之後,就會看以前看過的口腔皮膜細胞、洋蔥細胞,讓學生複習一下那裡頭以前可從來沒看過染色體啊,那染色體哪時出現呢?這時再看根尖細胞。

再介紹一下同源染色體的定義之後,就用以前作的那個Flash檔案來看細胞分裂和減數分裂的過程。

特地講了基因轉錄轉譯產生蛋白質(雖然是類比的),後面很多東西都容易銜接,像是顯隱性啦、突變等等都很好講下去。



染色體的結構
接著就跳過孟德爾的遺傳直接到2-2的內容,先看染色體的SEM圖,以及DNA的結構,我類比成兩條寫了密碼的紙條纏繞在一起,那密碼就是組裝說明書裡頭寫著該怎麼作工具的訊息。而講到染色體聚縮,就用搬家時打包行李的概念來說。(附帶一提,前幾週在學校撿到一個學生的毛毛髮圈,看起來真像是染色體在SEM下的樣子)

打包好染色體之後,就會舉例說某對染色體上有好幾對等位基因,第一對可能是用來教怎麼作酵素,這樣你才可以長高,第二對可能是拿來作血紅素的蛋白,這樣才可以有正常紅血球。依此舉例下去,再用個框,把兩個等位基因框起來,說明那叫做基因,都是用來製造蛋白質工具,控制性狀的產生。這個等位基因和基因,其實學生初聽時,都還有點模糊,所以就會講幾個例子讓學生歸納。



顯隱性的概念
而講到顯隱性時,那個組裝說明書的「書」概念就更好用了。首先就準備兩套書(國文、英文、自然...),你有這兩套書,兩套裡頭的其中一集說明書的一段教你怎麼作酵素剪刀,另外一套的那段也跟你講怎麼作,那你會不會作酵素剪刀呢?當然會囉(這就是AA),如果你拿到的兩套,其中一套告訴你怎麼作,另外一套因為字漏印了,倒反了,或是前後錯置、印錯了,結果這本你也看不出怎麼作,那你會不會作酵素剪刀呢?當然還是會囉(這就是Aa)。如果拿到的兩本書,書裡的那段訊息通通有問題,那你就什麼也作不出來了(也就是aa)。


這個類比能說明複製(類似影印機複製文件),也能夠說明突變的概念,甚至也能延伸到演化。舉例來說,如果這個說明書段落本來教你怎麼作剪刀,結果不小心少了一段,沒教你把剪刀合在一起,結果你就做出兩把美工刀,那這樣是好事還是壞事?這得看環境囉,你這兩把美工刀說不定切澱粉切得特別好,所以你可以獲得比較多營養,生比較多小孩,你就更有機會把這個組裝說明書的段落傳給後代。又或者,你這美工刀切得很爛,結果你就得不到充足營養,給餓死了,所以你這個訊息就傳不了了。

那段已經變成作美工刀的訊息,說不定又有個小突變,插了一個段落是裝電池盒、小馬達的段落,結果本來的剪刀就變成小電鋸了,這就是基因突變造成演化的過程了。


此外2-2 最後一段那個很難讀的懂的段落,講同源染色體分離讓等位基因分離,等到受精時又結合的段落。我則是會先複習減數分裂和受精的過程,然後把那個過程和孟德爾所提互相比較。每次講到這個都覺得孟德爾實在很厲害,在沒看過染色體、不知道基因、DNA的狀況下,光靠算數學,居然就可以推論出這近百年後才得知的知識。




孟德爾的遺傳
講孟德爾的遺傳時,我就會把這篇2011年講孟德爾的基因與分子生物的關係放進去講清楚,這樣故事才能連貫

Mendel’s Genes: Toward a Full Molecular Characterization
http://www.genetics.org/content/189/1/3/T1.expansion.html

例如豌豆的圓皮和皺皮性狀,其實皺皮豌豆是因為作某酵素的訊息被插入了其他文字,導致作不出那個酵素。那個酵素(Starch branching enzyme 1)的功能是把一些糖合成澱粉,沒有那個酵素,澱粉就沒辦法正常合成,豌豆裡的糖就很多,因此在成長過程中很多水就會滲透進去把種皮撐得飽飽的,又因為種皮撐得太飽,所以乾燥時就會變成皺皺的種皮(類似過程請參閱減肥後有鬆垮皮膚的照片)。

另外矮莖的豌豆則是因為訊息被換掉了(G-to-A substitution),所以就長不高變成矮化植株,矮化植株在農業上至少已經被用了1500年了。


有了顯隱性這些概念之後,再去講孟德爾的實驗,這個真的不用花很多時間,課本篇幅那麼大,實在是因為這個很難靠文字說明就講清楚的,我們自己在黑板上教,一下就講完了啊



性狀的比較
課本中比較七種性狀的活動,學生很愛觀察自己的身體,不過我就沒用他原有的設計,因為你跟班長比那幹嘛?人只要夠多,就一定有人會相同啊,全班一定有人會全部一樣的。
  compare

我的作法是叫學生用這七種性狀去作族譜調查的回家作業,不過也要注意這七種性狀有些並非單基因遺傳,且有些性狀會有主觀判斷的問題。學生調查完,我就要他們上台寫自己的族譜,然後另外一批人就要去分析這些性狀的顯隱性。不過因為這些性狀本身就有很大的問題所以分析出來也未必如典型的顯隱性。


另外紀錄一下,學生回家調查性狀,結果有學生說他沒辦法調查美人尖,因為他爸是禿頭,然後我就拍拍他的肩「禿頭有些是遺傳的」


多基因遺傳

多基因遺傳的部份,我是用之前作過的體質調查資料(某地區13-15歲靈長類的體質統計)來分析,這裡也讓學生去讀圖,從中分析意義。

ABO血型
ABO血型也玩推理過程,方式是小組上台出題目,出個5代族譜或是好幾個家族聯姻都可以,但前提是要出合理的血型組合題目,不要有「隔壁老王」出現。接著就是交換寫別組的題目,批改的時候,則是再度交換。意思就是A組出的題目,由B組來寫,但是由C組批改。

IMAG0883 IMAG0882 IMAG0880




小結
這1-1、2-1、2-2,對我而言,我會洗牌重新排列順序,這樣的順序也約是3-4節的時間,不會拖時間,但卻可以教得更好,學生也不至於學得暈頭轉向,因為是有序的故事。



註記1,前陣子看黃正一老師的授課紀錄,他上完人類生殖後,讓學生去寫以下幾題 1.我是自然產還是剖腹產?
2.生產過程順利嗎?有沒有遇到問題?生了多久?
3.你第一眼看到我的時候心中在想什麼?
4.跟媽媽說 "媽媽我愛你,謝謝你把我生下來" ,看媽媽的反應是什麼。

結果媽媽反應好有趣,有媽媽說怎麼生下來的黑黑小小像猴子一樣。第四題有學生寫「媽媽說他也愛我,但他說他現在很忙叫我不要吵他」。這樣子的作業實在很有趣,不過也要留心一些特別狀況。

註記2,未來想在遺傳單元中多多融入人權議題,這裡也是生物課程裡最容易融入的地方,像是生物科技、罕見疾病、通用設計、基因治療、基因隱私...。

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