2014年3月1日

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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