2014年5月6日

串連演化與分類的「建構演化樹」2014

自從多年前開始把caminalcules放進國中的生物教學裡之後,每年都會拿它玩一次,從過去的全套幾十隻同時玩,到去年的課程刪減甚多,今年刪到只剩下十幾隻。畢竟玩這個活動,最重要的不是剪貼,相對來說,應該是在其中延伸的意義才是。


今年嘗試了幾次,發現最適合的流程應該是這樣,我設計了一個情境,我是政府機關,學生擔任科學家。科學家接受政府委託,進行一系列的研究案,最終目的是要找出這些卡卡獸的演化關係並分類。

俗名命名:
觀察現生種的卡卡獸,利用特徵為其命名,我先作示範,例如最右邊一隻,我稱之為六點大屁卡卡獸,另外五隻就由學生分組為其命名。命名結束後,進行猜謎活動。每組說出其中一隻的名字,其他組要猜他們命的是哪一隻,若是猜對,則提問者可加2分,答題者加1分,最多兩次猜謎機會。

此活動在反映同種的生物,往往會有不同俗名,而相同俗名也可能出現在不同種的生物身上。此外未能反映該物種特徵的名字,往往無法被順利答對。

小圖鑑:
先讓學生針對現生的物種觀察,以現有的特徵進行分類,並進行命名。委託他們進行卡卡獸的分類鑑定和製作小圖鑑。因此學生分組進行,組內成員要針對其中一隻進行上述的工作,在筆記本上畫出其中一隻的圖片,並說明其型態特徵,想像生活方式。

檢索表:
將現有的六種卡卡獸進行分類,製作二分叉檢索表,此表要放在小圖鑑的後方。

演化樹的建立:
透過型態特徵請學生將卡卡獸連線,把祖先和後代相連,每個祖先最多只有兩個分叉,最少是0個。學生製作好演化樹之後,我再發現我的答案下去,讓學生比對。接著詢問學生,「你覺得誰對誰錯?為什麼?」,此外也詢問學生「演化的過程是否有標準答案?」

首先,會有很多組和我的答案相同,他們會相信我的是對的,但是有些組會有不同的意見,此時就是讓他們舉出自己的意見,並進行討論。明年我這部份,會再增加的是,我接下來會拿出更有力的證據,說明自己的是對的,怎麼作呢?

在一開始我給他們的卡卡獸圖中,有幾個年代都沒有找到化石,我明年會製作成有把那些年代都補滿的圖,也就是說我有更完整的證據。

有了這個過程之後,我想我詢問「演化的過程是否有標準答案?」,這樣的問題才更加明確。今年沒作到那張完整圖,以至於多數學生在一開始都覺得演化沒有標準答案,其實那是因為我沒有讓學生明白我的問題。

演化當然有一個絕對標準的答案,也就是有個事實存在。當科學家握有的資訊太少,他們就只能猜測,唯有得到更多的證據,才能確定自己提出的答案越接近標準答案。

學生在回答「標準答案」的這個問題時就卡在此處,我問的是「那個事實是否存在」,可是學生以為我問的是「科學家的答案」


從演化關係建構分類
分類必須反應演化的歷史,也就是同個祖先演化而來的後代,應該是歸在同一家,這也就是單系群的概念。教國中生的時候,當然沒必要去講什麼叫單系群,但是國中生是有能力理解的。

我在黑板上把演化樹上的「屬」、「科」、「目」,依照親緣關係一步步圈出來,然後個別帶著學生討論命名,例如有大屁屬、斑點屬...之類的名字。這些屬的名字,雖然應該用拉丁文,但是我是用英文來表示作為其屬名。

從整個演化樹建立出的親緣關係圖,就可以用來說明「階層越高的,物種數量越多,彼此親緣關係較遠」,這些是顯而易見的。



 學名的命名
課程的尾聲回到命名,有了屬名之後,我再請學生依其屬名進行學名的命名,最後終將小圖鑑補齊。在幾個班級之中,我也玩了「優先律」,最先把圖鑑交上來的,其學名才是正式可被接受的,其他晚交的統統不算真正的學名。這件事情不做的話,就會發現每組命出來的學名又都會長的不一樣,俗名可以不一樣,但學名可不行。


種的概念
有些班級結束還有些時間,所以就有了支線活動,我說現生物種的其中兩隻其實是一公一母,那麼你們該怎麼確定他們其實是同種呢?學生參考課本的說法,可以提出「生物種概念」的想法。

隨後我就針對的這兩種生物的幾個特徵,說哪些是顯性的特徵,基因型是AA,哪些是隱性的特徵,基因型是aa。請學生猜測這兩種生物生下來的後代會是什麼樣子,再請學生把牠們畫下來。這其實也是呼應這演化課程剛開始時,我帶學生玩的龍配種遊戲。


課程時間合計約兩節,看起來很花時間,但其實是把講述性質的教材變成學生中心的活動課程,銜接了演化和分類的課程,也為接續下來談的各界分類鋪路。



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