2016年9月29日

生物課程裡的模型製作

生物課本裡有非常多的示意圖,這些示意圖將複雜的事物簡化呈現出來,讓學生能見圖理解。比方說把細胞內的構造(如葉綠體、粒線體)上色標示,再切割一半,顯示內部構造,或是將心臟剖面繪出呈現其內部複雜結構。

不過對於初學者來說,他們倒不一定真的看圖就能理解那是在呈現什麼。就像是上回 用樹脂土製作細胞模型的時候,有學生會認為細胞核的樣貌就是一顆半球再加上1/4的球,又或者有人會認為細胞其實像是製作中的紅豆餅,還沒加蓋的那種。

課本裡的模型

這些示意圖嘗試要將科學裡那些看不到的、抽象的事物具象化,有些是尺度上的變化,把很小的細胞放大或是把葉綠體的內部繪出立體示意圖,有些是用來類比,比方說呈現酵素的鑰匙模型,有些則是去蕪存菁,隱藏其他不相干的物件,像是呈現人體內消化系統、泌尿系統的樣子(所以看這些模型的時候,你不會同時看到其他器官)

當科學家/教科書作者/教科書編輯/教學者用模型來呈現這些事物時,其實和實體都會有一定程度的落差,但學習者卻不一定知道那之間有落差,以至於相信模型本身呈現的樣子,而不知道該事物的真實樣貌。(理化老師想想原子模型、生物老師想想細胞模型、地科老師想想太陽系模型)


具體地說個例子,插圖繪者將平面的紅血球顯微圖像繪製成立體圖(其實還是平面),這是繪者/編輯建立模型的方式,而學習者需要將這個平面的立體圖,在心像中建構出立體的樣子,這是腦裡的建模,如果沒建好就會以為紅血球其實只有凹一邊,因為平面上就是只能看到一個方向啊。


這樣的落差是資訊傳達過程必然會產生的結果,但是能不能有一些方式能讓教學者偵測學習者是否理解模型代表意義呢?其實就是具體的再建模。針對立體模型的這類模型,說穿了就是讓學生用黏土再做出立體的樣子,不過因為並不是所有的模型都是屬於這種平面與立體的模型,所以不是說把所有示意圖都拿來作立體模型喔。比方說長頸鹿演化過程的那個示意圖,那也是個模型,但它是個縮短時間尺度的概念模型,沒事把它變成立體的也沒什麼意義啦。

前面文謅謅的話講完,如果像要看更學理的可以再找一下有關科學建模的文章來看,例如這篇《從科學學習的觀點探討模型與建模能力


這次在自然輔導團年會裡,我分享了《實作融入生物課堂教學》,後1/3的時間是去作立體模型。讓老師們抽籤,從生物課程的建模(目錄)抽出一個主題,然後到這個Google雲端硬碟中找到生物課本裡的模型(課本截圖),然後用樹脂土製作出實體模型。

設定的主要是立體平面和尺度變化這類的空間模型,所以有些就沒有放進去籤筒裡,例如水循環、碳循環這類的模型就不需要。

當下沒講太多這些作法用意,還好昌宏後來有提醒,所以這邊再說一下。其實目的是這樣的,課程裡的「實作」有很多層面,有些是幫助學生產生有意義的連結,有些是給予其學習經驗,而有些還可以讓老師檢查學生的另有概念(有點類似作健康檢查那樣)。

舉幾個現場觀察到一些非生物科老師製作的模型:

  • 淋巴結模型:老師製作出一顆上面有黃色線條的綠圓球,其實圖中的淋巴結是對半切,但卻以為是完整一顆。
  • 紅血球模型:老師製作出一個像單凹的樣子(另一面是平的紅),也做出長橢圓形的樣子,原因也是視角所引起的,因為沒看懂圖片中畫的紅血球側面。(想想瞎子摸象的例子吧)
  • 靜脈瓣模型:製作出內有兩「條」東西的管子,這其實就是立體轉平面的問題,沒有意會到那其實是整片的膜,而僅從側面看就會以為是那就是一條。
  • 心臟剖面模型:喔,這更不用說了,這幾乎沒有人可以理解那複雜結構,怎麼會有一堆洞(只有生物老師會自己腦補看懂,哪些洞是心房心室,哪些洞是動脈切一半)

這時可以仔細想想,如果非本科系的老師會有這些誤會,那麼12-13歲的小孩呢?然後教學者可以作哪些事情呢?


以下是部份老師製作的模型,可以看看你能看懂多少囉


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