2017年5月30日

光華迷宮是怎麼練成的

來這學校十多年了,剛來的前幾週一直在迷路,本來覺得是不是自己的問題,但後來發現大 家把這區叫做「光華迷宮」,然後我就釋懷了。

人家說,走進來之後,不小心就會被洗出去,不然就是拐彎之後就會發現自己出現在別的地方,這到底是個什麼樣的迷宮呢?而為什麼大家又容易在這迷路呢?我想得從認知的角度,和歷史發展的角度來研究一下。
光華地圖遮罩

首先當然是用圖資來解釋一下為什麼容易讓人迷
mapstyle.withgoogle.com這個網站可以把線上地圖轉變成像是X光照片一樣,這能夠幫助我們把複雜的地圖資訊簡化,更容易看出光華迷宮的奧秘。製作詳情請見《瑞竣電子報】No.0142 以X光特效主題看台灣的道路特色


我用了上面那方法獲得圖資之後,再用Inkscape編輯劃線,分析了人稱「光華百慕達」或「光華迷宮」的地方,到底有多迷。





非四邊形的街廓
圖畫 

這區到底迷在哪?我覺得五邊形的街廓要負最大責任,這些特殊街廓彼此相連。在其他城市裡,可能你拐了一個彎,路名就換了,但是這邊你連拐兩個彎,都還是在同一條路上。


如果是四邊形的街廓,你連續右轉三次就會回到原點。但是不熟悉這種五邊形街廓的人來到這裡,連續右轉三次反而是到了新的點。更別說這種街廓在命名街道時,那東西南北和一二三四都是照著無法理解的規則在命名的。






非垂直十字路口
非四邊形街廓的組合,就會造就許多非十字垂直的路口,而且丁字路也不會是丁字路,反而變成Y形路。
cross
在上圖裡,紅色圈圈是非垂直的十字路口,到了這路口,人家跟你說「路口直行」,結果實際上卻是到了路口右轉或左轉。外地來的駕駛人到這裡,最常迷路的地點就是在這樣的地方。藍圈是Y字路口,就如人生有許多分叉點一樣,要好好選,不然又會回到原點。
一位定居台北的日本人栖來光寫了一本書「台湾、Y字路さがし」(在台灣尋找Y字路),走訪了許多Y字路(大多數是台北)。我想他如果來這邊,應該也是會找到不少樂趣。





道路命名規則不同
road
「同一條路就用同樣的路名」用這種規則走光華迷宮,顯然是一定會迷路的。我把光華迷宮裡的道路用顏色來標示,不同路名,我就用不同顏色來表示,然後就會發現有些道路即使是直直一條,過了排水溝就會換路名(左上角紅色和粉紅色的道路,他們是湳雅街和水田街)

你以為拐彎就會換路名,但是橘色的光華東街拐了兩個彎卻都還是同樣路名。即便是學區在此的學生也未必弄懂這些路名規則,當然外地人也會暈頭轉向,就有人在mobile01貼這個光華迷宮的繞口令
「光華東街左接光華一街, 光華一街左邊是光華街 ,
光華東街往右連到光華東一街 ,
光華街北邊的光華北街往右接到光華二街,
國華街的北邊 接光華北街和光華南街,
光華南街會和光華街交叉也和光華東街交叉,
光華東街和田美一街交叉也和田美二街交叉,
光華東一街和田美三街交叉」




就以上幾點「非四邊形街廓」、「非垂直十字路口」、「道路命名規則不同」,約略可以知道這裡之所以會讓人覺得像迷宮,主要是因為這裡和其他地方的道路邏輯不同。當你越熟悉其他地區的道路邏輯,你就越搞不懂這裡的邏輯。


道路的規劃是怎麼開始的?
換句話說,只要弄懂這地區的道路邏輯,你就能進迷宮而不被洗出去了。雖然說「路是人走出來的」,但不見得每一條路都是人走出來的。新路可能是為了打通兩條道路而刻意製造出的捷徑。而且在賞玩道路時,還要注意現在的幹道和支道不一定等於過去的幹道、支道,有可能會是新開道路較寬廣,而讓原有的幹道成為支道。在台灣看老道路,還可以注意一個特徵,就是土地公廟會在道路旁邊,現在看到有土地廟的小路,可能就是過去的主要道路。

road_his

透過「台灣百年歷史地圖」的圖資對照,紅線道路是經建版1989年地圖就已經形成的,其他的綠線和藍線則是1993和2001年的。所以可以推測出這區的發展趨勢是從中央紅色道路區域開始的。這附近有什麼呢?

單純就看幾個路名:光華北街、東街、南街,還有光華街、光華一街、光華二街,把它們畫在地圖上,就會發現這幾個路名圍繞在一個特殊的四邊形街廓。(在不規則的區域裡,出現規則的區塊,反而就是特殊了)
光華宿舍
詢問了學校的超資深退休教師,得知這塊街廓是以前新竹市政府的宿舍區。所以如果把這塊區域當作座標原點來看的話,一切就有道理和邏輯了。(雖然懂了之後還是會迷路,但至少會迷得心甘情願多了)
以北就是光華北街、以東就是光華東街、以南就是光華南街。
而南北穿過這區的三條路就稱為光華街、光華一街、光華二街。

雖然這樣的規劃看似簡單易懂,不過隨著都市更新、人口移入、土地開發,現有道路不敷使用,所以開始向外擴展延伸,本來沒那麼複雜的道路設計,在幾年過後,就成了迷宮模樣了。
這像什麼?其實就如人類的身體演化一樣,我們的呼吸道和消化道為什麼在口喉之處有著奇怪的交叉點,吞東西時不能呼吸,呼吸時不能吞東西。其實身體本來就不是這樣運作的,這要回到我們過去是條魚的觀點來看。細節就請再看這本書《我們的身體裡有一條魚》


這麼規則一定有什麼原因吧?
回到我們前面說到的-在不規則的區域裡,出現規則的區塊,一定有什麼原因吧。這裡還有個例子,是由光華街、光華東街、光華南街,還有田美二街、田美一街、經國路所畫出的田字區塊,其實這也是有歷史的區塊了。居住此地的人未必會懂,一切得從歷史地圖來看前因後果。
光華糖廠宿舍


透過《百年歷史地圖多視窗比對》,拿1945年美軍繪製臺灣城市地圖來比對,原來這區是日治時期的糖廠宿舍,而糖廠就是現今巨城購物中心那區。
糖廠宿舍


光是這樣看還不夠,我偶然搜尋到1943年11月25日新竹空襲的照片《阿公阿嬤的新竹空襲記憶》,拿照片和現今的衛星地圖對照,發現也能看到光華迷宮裡的這區宿舍。(就在那舊照片的AFTER)

轟炸地圖對照



放大一點來對照,我在衛星地圖上用綠線標示的就是當時的糖廠宿舍,而當時的「光華迷宮」其實還沒個影,附近除了鐵路(紅線)就是一整片農地。原來這個宿舍區就是當時此區最早有住宅規劃的區域了。
美軍轟炸與光華對照


結語
雖然這篇跟生物教學或研究沒什麼關係,不過我倒覺得這樣的探索和科學的探索是類似的,都是從現在已知的現象,要去推測過去發生的事情是如何變化成現在這個樣子,當初的情境還有變化的過程,都是有「真相」的,不過我們只能透過手邊有的證據去推敲探索,想辦法得到一個比較接近事實原貌的樣態。

2017年5月20日

用生物段考成績預測會考等級

上個月分析了歷年會考等級和PR的關係之後,看出歷年來的PR值和等級的對應關係沒有大變動。比方說自然科PR23以上,就可以從C到B,這在前兩年都是差不多的。

看了這樣的資料後,我好奇我可不可能「用七年級的生物段考成績來預測兩年後的會考等級」呢?

先說結論,這是可以的!不過學生自己是無法預測的,因為他們並不知道自己的校內PR值。

為什麼我說可以預測,我是這樣做的,我收集了歷次考試的分數資料,還有去年學生會考的成績資料後,把資料做轉換運算。

先把生物歷次段考計算出PR值後求算術平均數,再根據去年的會考資料,用平均PR值轉換成預測的會考等級。再拿預測的會考等級和實際上的會考等級比較。

結果是這樣的


會考等級-預測等級 比例
4 0.6
3 2.8
2 11.9
1 31.3
0 44.0
-1 8.1
-2 1.0
-3 0.1

意思就是:
有44%的學生,預測是準確的,預測等級和實際等級相同。
有31.3%的學生,會考等級會比預測等級高一級
有11.9%的學生,會考等級會比預測等級高二級
只有9.3%的學生,預測會比實際來得高。

換句話說,這個預測模型可以讓我用七年級段考成績預測他們在自然會考的等級,而這個預測等級至少是他們的等級地板(至少有44%可以到這個等級,而有43.3%可以高一至二等級)

現在再看目前學生考了五次段考的成績PR圖,再加上一些等級劃分的線段,就更能了解學生將來努力的目標了。比方說下圖第二欄第二列的學生,可以預測他將來會考等級是B,而經過努力應該可以達到B+。

2017年5月14日

用Audacity分析影像聲音時距

用Audacity做聲音時距的分析,算是基本功夫。

二月時看到一個影片,是花蓮七星潭旁的193縣道工程開發單位的人,在會議說「因為(七星潭)那邊夕陽最漂亮」,群眾聽了就發出質疑之聲「夕陽?夕陽?」
https://www.facebook.com/groups/hualien.talk/permalink/10154467052918175/

從影片中發現從發言者說完到群眾提出質疑之聲,中間隔了一段時間(總是要思考再發聲),我聽了幾次很好奇中間隔了多久的時間?就抓了影片去量時間,時間約是1.4秒。

夕陽

延伸思考:
如果把許多實況影片都拿來分析一下,群眾反應的時間我覺得都不太一樣。

像是選舉造勢的場合,台上最喜歡問的「大家說好不好!」「大家說對不對?」,我想群眾反應的聲音差距應該是不同的。

既然想了就來試作一下,youtube上找了一段某總統候選人的造勢影片,群眾等待反應的時間是0.158秒。嗯...如果能拿到全部一兩個小時的影片,每段都來分析一下聲音變化,我想是有些故事可以說的。


2017年5月13日

生物主題胸章製作

去年前年就看到一些國小任教的朋友在課程已經做了,而我既然是生物課,就會想如何將這個作品和生物結合。

最簡單的方式,就是手繪生物直接做成胸章。胸章尺寸是44mm,所以用卡紙繪製的時候,也不能畫得太大。
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畫好之後裁圓,再用胸章機壓製成胸章
IMAG3425


用這樣的概念,在生物的課程裡,就很多東西可做了,最基礎就是一些生物胸章嚕。
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IMAG3413

更進階一些,就是製作顯微生物胸章。使用iPad和顯微鏡拍照之後,將照片處理縮小一些印出來,就可以做成胸章。

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一種蒐集標本解任務的校園採集植物活動設計

這是個模擬的活動設計,是因為最近都讓學生去採集,所以我就想可以再多做一些,可能明年之後可以來採用。

學生都有這些顯微鏡,可以人手一個
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採集可以用3M膠帶、透明膠帶等
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也可以用這來採集果實
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在筆記本上用硬幣畫出一個個任務圈,安置不同任務(或是直接印製學習單),學生要採集之後,把標本貼定位之後,用這樣來完成任務。
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任務蒐集完整後,這個學習單或是筆記本,就可以成為日後複習所學的資源,比方說要看孢子囊,就直接用顯微鏡看自己的筆記就好。
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之前有過的想法是用塑膠片做成塑膠玻片來收集
例如此篇『筆記本裡的顯微鏡和玻片標本

看木耳菌絲

去年教真菌的時候,有讓學生分離子實體看菌絲,不過今年換個方式。

手邊這個是木耳的太空包,旁邊的木屑都已經「走菌」了
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觀察的對象就直接用小顯微鏡對準長出來的子實體觀察,也能夠看到菌絲
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太空包就一個,如何讓全班都可以看到菌絲呢?小顯微鏡的數量不是問題,所以呢就只要把太空包掰成一塊塊發給學生就可以,因為太空包上面都已經走菌了啊,就是菌絲滿佈,所以隨便看一定都可以看到菌絲。
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想問題的訓練-看蜜蜂採大花咸豐草的花

學校偶而可以看到一整片咸豐花海,對行政單位或外賓來說,這樣的花海可能像是管理不周。不過對我來說,這種野地景觀是反而是我很愛的。我可以在這樣的野地裡看到多樣的生物族群和不同的行為。

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今天中午的停留看到一群蜜蜂訪花,初估就有10隻,我看著看著就萌生一些問題出來。
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第一個想到的問題是「這些蜜蜂的蜂巢在哪?」,但這也許要抓蜂掛繩才能追蹤蜂巢吧。是野蜂還是養殖蜂?

我拿著碼表紀錄了幾隻蜜蜂在一分鐘內的訪花序的次數,大約是10-14個花序。蜜蜂訪花時會不停伸出口器探不同的管狀花,但有些花序則是一上去就離開。我推測這些蜜蜂先靠視覺找到花序之後,接著下來可能是靠腳部感覺花是否成熟,如果有訪花的價值就繼續留下,如果是未成熟的,那就立刻離開,這得要用一些方法來驗證。

那麼訪花停留的時間是不是會因為「這是別人訪過的」而有所改變呢?就肉眼直接觀察,很難判斷這件事情。應該要錄影追蹤紀錄才是。

學校另外一處也有咸豐花海,但是同時卻很少蜜蜂訪花,本來推測是那處正好有噴殺蟲劑,但是後來我想到一個問題「蜜蜂是不是會判斷密度來決定訪花?」

比方說兩處都是一百株植物,但是A處的面積比B大,意謂著蜜蜂得多飛一些距離才能到另一個花序。那麼蜜蜂會不會偏好花序靠近一些的B處呢?

再來還有一個問題,蜜蜂訪花序時,有沒有最佳路徑?就是說牠的訪花路徑是不是會類似旅行推銷員問題(Travelling salesman problem, TSP),還是說是隨機亂飛。再者牠會不會重複訪自己訪過的花?

繼續盯著看,發現蜜蜂也有採花的順序。上了花序之後,有些蜜蜂習慣順時針走一圈花序,依序用口器探花呢

短暫駐足十分鐘看蜜蜂訪花,就可以想出很多問題呢。


我想有些問題應該是文獻早已經有過探討的,不過花些時間先自己想一次,再去看文獻找答案,這樣更容易想到其他有趣的點。

校園採集觀察認識被子植物

在被子植物這個單元裡,那個單子葉和雙子葉植物的區分表格,是個考試重點。學生會背了,卻只會寫考卷題目,不認得真實生物,這種情況倒是常態,不過這不見得是對的啊。

所以啦,我還是帶出來做戶外教學,攜帶工具很簡單,一組一個鏟子,每人一個小顯微鏡,分配任務是每組要採集一株單子葉植物和一株雙子葉植物。

在這個時節裡,用那個區分表格裡,能拿來野外直接觀察使用的特徵,葉子、花瓣和根系,算是最容易的。至於莖的維管束分佈,因為都是採小型草本,所以不容易觀察莖,種子的子葉數這個又更不容易了,大家直接看花生和玉米反而會比較容易一點。

我要求的採集重點是植物的根系要完整,因為最後還是要把它種回土裡(看地點,原地或異地栽培)
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採集的地點就選在這種操場跑道邊上,這地方的植物通常都會被當作雜草移除的。
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學生一開始都是經由葉子去判斷,接著透過親手挖掘,學生也會發現植物的根系抓地力很強大,再來學生可以用顯微鏡去看根系,也能看到上學期學到的「根毛」。我也會要求學生一定要再用顯微鏡仔細看看葉脈,那些脈然是肉眼就可以看到,但是顯微鏡下觀察後,會更訝異它們居然能有這些精細的結構。
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當學生都認識單雙子葉之後,再帶去校園另一處有天然草地的地方,讓他們仔細看看這些草地的組成植物主要是單子葉植物還是雙子葉植物,這同時也是為接下來的課程鋪基礎:一是認識草原生態系,二是族群數量的調查(樣區法)。
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而在認識雙子葉植物的花瓣時,特地帶學生採了大花咸豐草這種非典型花來看。先讓學生根據採集到的花序,從他們以為的花瓣去推論咸豐草是單子葉還是雙子葉(大花咸豐草的舌狀花數量從5片到7片都有)
接下來讓他們在野外解剖這些花序,再用顯微鏡觀察管狀花的花瓣數量,這才發現喔,原來都是五枚花瓣。如果要更完整的玩,可以參考這篇《從花到果的大花咸豐草觀察》。

照片裡的小孩看的是柱頭很彎曲的咸豐草小花,看起來就是柱頭變成愛心的樣子。
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課程最後再安排學生到芭樂樹下去看芭樂,剛好這時間就是結芭樂的時間,可以看到芭樂的子房內胚珠的樣子,然後學生自己再回想芭樂切開的樣子。就是要讓學生有「喔,原來胚珠和種子的關係就是這樣啊」的感覺。

行動學習-顯微觀察種子植物的花粉

每次教種子植物的時候,要強調裸子植物和被子植物都有花粉,不過我覺得我學生應該也記不得,所以我就想還是走出去實際看看摸摸,這樣才能在他們的記憶裡掛了經驗勾,以後要再提取這樣的知識時,就能用這經驗來勾出了。


這個時節,學校剛好是很多裸子植物都結毬果的時候。像是黑松、小葉南洋杉,而蘇鐵和龍柏是前陣子了。

不過小葉南洋杉的毬果,現在還沒掉落,也不能觀察
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所以就拿黑松的來看,結果剛好學校現在都在噴藥,所以就只好我去從樹上摘下來給學生玩,不然我比較希望學生自己到樹旁採集。

這次的活動一樣是帶採集工具和小顯微鏡,至於顯微觀察就是回到室內做。

採集的方式一樣是拿張白紙收抖落的花粉,不過後來我改成讓學生自己去摸毬果,手上就會沾很多花粉,接著再自己拿小型顯微鏡看自己手。
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這些就是黑松的花粉囉
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另外也採集大花咸豐草的花粉
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這個也可以順便讓學生推論大花咸豐草如何傳播花粉
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至於裸子植物雌毬果還要認識種子有翅這件事,在更之前學生殖的時候,就已經讓學生玩過丟松子的遊戲,所以學生也能理解。



行動學習-戶外教學看蘚苔類和蕨類


這次在植物的課程裡,幾乎是每隔一節就會走出教室進入戶外去學習的。這一節課的學習主題是蘚苔和蕨類,在課文裡頭蘚苔類的課文就四五行,大概是只要教教沒有維管束、地錢、土馬鬃,這些關鍵字教教就過去了。不過我認為這並不是真實的學習,我認為學習之後,學生應該要能夠在戶外看到蘚苔類,就能說出那些是蘚苔類,它有哪些特徵等等。

這部份有沒有學得夠真實,只要問學生一個問題就知道了「請比出蘚苔類的高度有多高」,像我其實是到了高三都還以為蘚苔類有半人高。

蕨類孢子囊的觀察,以往都是我事先採集好蕨類,然後帶學生到實驗室,學生每組發一小片蕨葉,然後大家用顯微鏡看了之後結束。不過後來也是覺得這樣太脫離真實情境了,有點像是過去一個經驗,我有個學長讀碩士班,研究的是某某蜘蛛的生化研究,可是你問他那蜘蛛長什麼樣子,他說他根本不認得,也沒看過,因為東西都是別人採給他的,他就是純坐實驗室的研究。對我而言,我希望學生不要是這個樣子啊。

設定了課程目標之後,再重新構思課程,我希望用重理解的課程設計(UbD)來設計這樣的課程,讓學生在真實的場域裡學習生物。


以下就是進行活動的過程,學生四人一組,每人都拿一個小顯微鏡和採集工具。

小顯微鏡用的是這兩篇文章提到的那些款式
隨身顯微鏡,用處多多
手機增加顯微鏡功能
採集工具是3M膠帶或uHandy的採樣貼紙,還有貼紙簿、白紙。

校園的地上一定可以見到蘚苔類,學生可以用顯微鏡仔細觀察這些生物,其實我是說請大家挖一點起來看的,不過照片中有兩個小孩是直接跪趴在地上看啊。
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校園的圍牆上也能夠找到許多蘚苔類。實地到這些地方觀察,目的是讓學生理解蘚苔類生長潮濕的地點。
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而在這片圍牆處,也是許多蕨類生長的地方。同時也讓學生觀察蕨類的莖長什麼樣子、幼葉什麼樣子,再讓學生親自採集孢子囊。
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採集的方式是準備白紙一張,再把蕨葉摘一小片下來,摳摳後面的孢子囊讓它們掉落在白紙上,再用採集貼紙或膠帶黏這些孢子囊。
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在野外採集後,再回到教室使用iPad加上uHandy直接觀察這些孢子囊
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學生最後再把這些孢子囊畫在筆記本上,再參照課本圖片說明標示哪些是孢子囊?哪些是孢子。

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