2014年6月8日

能量流動與物質循環的教學方式

物質循環

講到水、碳、氮三種循環,方法是讓學生自己閱讀該段落幾分鐘後,抽籤上台接龍連線並說明。水循環比較簡單,就看兩分鐘,然後我先畫一個人在尿尿,第二個抽到的人就要從這小圖繼續延伸,他就在尿旁畫了河流流入海(尿量大到變河!)然後說明這在做什麼,以此類推,連續十個人左右,就可以完成一個循環途徑,我小結後進入再進入下個循環。

另外一種方式是黑板切兩半,讓學生分組競賽,最快完成兩次循環為勝。但競賽模式,比較無法讓學生個別對全班說明路徑過程。




能量流動

這個單元算是抽象的單元,而事實上這單元,會拿出來考試的頂多只有1/10法則那件事,所以我就用了大量的問題來進行這個課程。

以下的敘述都是以老師主導提問為主,若要發展為學生中心的分組活動也可以把這些問題分散成小組討論的題目。



前一節講能量流動也是類似方式,剛上課就先寫兩個問題「Q1.找出生態系裡的七級消費者」「Q2.菜市場裡的肉為什麼沒有高級消費者?」然後就用這個課程來解決這兩個問題。


第一個問題,學生信誓旦旦說一定有七級消費者。所以我就先黑板畫食物網,從藻類開始,學生一個一個上來接龍,接了10幾個人之後,再問七級消費者哩?學生一定說人類,所以我在旁邊黑板另外起一個食物網,是有人類的。

然後就問學生昨天吃什麼,用他們的食物來畫內有人類的食物網,然後就發現人的食物就那些,我們是初級、次級,三級偶爾可能,四級就不多,遑論七級。

再從昨天吃的食物總量著手,計算昨日食物吃幾公斤,換算過去一年吃多少。然後再算去年到今年胖多少?全班有人胖3,但也有人瘦1。顯然人類是無法當成肉品來賣的,為什麼?原因是浪費錢,一年餵了300多公斤,結果只胖3公斤,甚至還變瘦,有誰願意虧本養人類來賣肉?

再討論吃下去的300多公斤去了哪,學生普遍能回答出變成屎尿,不過比較少人會想到轉換能量。不過有個班一開始我就先請人上台寫光合作用和呼吸作用反應式,所以就有人會想到呼吸產能那件事。要引導到消耗產能需要一些引導

這些引導可以透過提問來作,例如用肉率(feed conversion ratio)的例子,牛是6.8:1,豬是2.9:1,雞是1.7:1,魚可到1.1:1,這是這期NG雜誌的介紹。不過我只講牛和魚,再問為什麼牛的換肉率這麼低,而魚可以這麼高?這可以從內溫動物和外溫動物來分析,然後再繼續追問學生內溫動物的體溫維持怎麼作到?

另外還講一個例子,一桶40公斤的水,外頭溫度可能是20度、30度,而如果要一直維持37度,該怎麼做?答案是一直加熱。那人類如何作到一直加熱?

上述兩問題都是要引出一個概念,吃下去的東西很大一部份都是產能就消耗掉了,然後就講到能量塔。畫的時候,我也不是畫三角形那種,而是用更接近1/10的比例去畫,這樣才能看出高級消費者的能量比例。

有這個塔的示意圖之後,再回頭問第一題,為什麼沒有七級消費者?這可以透過示意圖來了解。

而第二題市場肉類的問題,在我講人類的食物網時,其實就會介紹到絕大多數的肉類都是初級消費者。然後我再問如果要拿老虎肉進入肉品市場,要用多少雞來換一隻老虎?要用多少玉米來換一隻老虎?此題的焦點在於,供養高級消費者,需要大量初級消費者、生產者,還需要大面積的棲地。

能量塔能談的問題可以很深入,我就講到石虎問題,一隻雄性石虎的生活範圍約是6-8平方公里,就算6公里吧,為什麼道路把棲地切一塊,石虎就活不了?

以學校面積來換算比較有感,學校面積約0.02平方公里,所以要300個學校面積才能供養一隻石虎,為什麼要這麼大?

無線電追蹤的研究發現石虎的活動範圍不會超過車流量大的馬路,因此當道路切割棲地後,產生的最大問題就是石虎不過馬路,所以6平方公里切一半,就是變3平方公里,而不是3+3平方公里。而為了在侷限的區域內得到足夠的資源,石虎還是得越過馬路,但過馬路很容易被車撞,造成路殺問題。

棲地減少如何影響高級消費者?棲地減少意味著生產者也減少,試著把黑板上能量塔的生產者擦掉一半,你看上面的高級消費者會怎樣?

另舉已消失的雲豹為例,近數十年鮮少有獵捕壓力,可是雲豹還是掰了,又是為什麼?

另外,再講回市場真的沒高級消費者嗎?這時就會再談初級產業的農林漁牧中,哪種取用的野生資源最多?這可以從這些產業的產品中,哪個會標榜「野生」去想。

野生水果?野生稻?野生樹木?野生牛?野生魚?答案是漁業,漁業裡的高級消費者靠大自然供養,人類無法全程供養。牠們的餌料很多是透過底拖網等漁法得到的下雜魚來的,這點並可講到過漁與混獲的問題。

對生物課程熟的應該可以看出我的作法,將第六章人類與環境的的內容連結到第五章生態。

雖是講述為主,可是我用了大量的問答。本來還想用另外一個教法在能量塔這邊,那可達到高層次的思考-創造。

有了能量流動概念之後,可以讓學生自己設計一個生存遊戲的活動。分組討論設定草的能量點數、豬的能量點數、人的能量點數,然後人要吃多少豬可活、豬要吃多少草能活...設計出一套遊戲規則,並自己設計遊戲情境

設計完之後,讓其他組進行。設計組要設計出好遊戲,執行組要頓悟規則,玩出「荒島上活著最多天」

不過後者這個活動僅有留在老師腦中,尚未切實執行出來。

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