阿簡生物筆記

教歷史的阿芬老師看我做了一些細胞分裂的餅乾模型，就問說可不可以做個半兩錢模型啊？

你的需求我聽到了，當天就立馬用網路搜尋的圖片做出了半兩錢的模子啦，專有名詞叫做「錢範」。

檔案位置
https://www.thingiverse.com/thing:2772613


說明：摘錄自維基百科 「半兩，是中國戰國時代到漢朝前期廣泛使用的一種銅制貨幣，圓形方孔，稱之為方孔錢。秦朝將其作為全國強制推行的統一貨幣，從而確定了中國其後各朝代銅錢式樣。」

會想畫出雙曲面模型，是因為這樣的結構玩具（或動畫）
https://www.thingiverse.com/thing:1729011


圖片來源：https://www.thingiverse.com/thing:1729011

旋轉一根棒子，居然可以讓棒子通過一個彎曲的空洞。

其實那個有洞的平面是雙曲面的一部分，為了理解這個現象，我用OpenScad寫了一段程式，做成了一個雙曲面模型，放在thingiverse。
https://www.thingiverse.com/thing:2764548

雖然看起來很像水果網袋，不過這可是雙曲面模型，模型中的每一根都是直挺挺的棍子，沒有扭曲或彎曲。每根用同樣的角度旋轉、位移，就成了這個樣子。








為了更好理解，就請出棉花棒來說明吧。棉花棒都是直直的，把它們有規律的旋轉擺設後，就成了一個雙曲面模型。想像一下，有一個垂直地面的板子和這個模型相交，板子扣掉交集的部份後，就可以得到一個有彎曲空洞的板子，那就是文章最上面那個模型的基本結構了。

去年製備的澄清石灰水，今年要用的時候，發現在寶特瓶裡的石灰水多了好多東西。水面上飄了好多針狀結晶，而瓶子底部更是滿滿的結晶。




把瓶子剪開後倒出來，就是一堆結晶。而幾個寶特瓶的底部都已經破裂了，石灰水都流光了。



這也讓我觀察學習到幾件事情，那些針狀結晶推測是氫氧化鈣的結晶，如Google圖片搜尋。


之後再提前製備石灰水時，如果要擺很久（我擺了一年），不要使用寶特瓶，由於PET不耐鹼，最後底部就會裂開（不過為什麼只有底部裂開？難道底部會比較濃？）
最後，今年給學生吹二氧化碳的時候，我改用了透明塑膠杯，覺得比玻璃燒杯或試管好用一些。每次用玻璃燒杯後，只要用完沒有立刻洗，十幾分後那些碳酸鈣就會累積在燒杯壁上，最後得拿稀鹽酸出來洗才行。而碳酸鈣相對來說不太容易沈澱在塑膠杯上，所以之後再用水洗和用手搓，都可以把碳酸鈣洗掉，重複使用上也算方便。

上學習最後的九年級專題，讓學生進行了以葉錠進行光合作用的實驗。實驗的步驟如這篇文章所示《用浮沈葉錠測量光合作用和呼吸作用》
此次實驗的葉子是由學生自行去採集，也因此發現有些葉子不太適合做這實驗。比方說有學生使用睡蓮的葉子，但在一開始的製備程序-「放入針筒中抽氣，讓葉子沉底」就很難成功，推測可能是睡蓮的結構所致，但原因為何，還需要再研究一下。
也有學生採集掉落的旅人蕉葉片，而這在實驗進行過程中，有些也很難在針筒抽氣過程中陳底，而在後續實驗中，也幾乎沒有浮起。
在這些材料中也觀察到，葉子的單位重量似乎是影響這實驗的關鍵之一。由於葉子要浮起需要借助吸附在葉錠上的氧氣，而單位重量較重的葉子就不太容易浮起來。由此我想日後若要有較高的成功機率，採用草本的植物也許是比較可行的。這次的五組學生實驗中，唯一一個成功的組，使用的是軟枝黃蟬的葉片（可能是，因為我只有詢問在哪裡採集的）。
另外，由於本來要使用打孔器打葉錠的，但是我遍尋不著打孔器，所以就讓學生用剪刀剪成方塊形狀。










學生使用的紀錄表，是我用Excel畫出時間橫座標和葉片縱座標的空白圖表。能夠畫出空白圖表，其實是我輸入的紀錄點都是負值，但是縱座標設定成正值的，這樣就能做出空白的。
縱座標是浮在水面上的葉片數量，每當一片葉子浮起或降下，學生就紀錄時間，藉由浮起和沈降的速率，估算光合作用和呼吸作用的速率。

最後一提的是，學生謙毅有問起這篇《用浮沈葉錠測量光合作用和呼吸作用》為何使用50%的浮起時間或降下時間作為計算的數值，當時我沒有講清楚。其實使用50%，就是應用了中位數，可以減少極端值的干預。
如果最後一片葉子花了其他葉子三四倍時間才浮起，那麼若是用平均值來計算，就會高估了這個數字，但是運用中位數就不會受到影響了，像LD50半數致死量也是一樣的概念。其實像在計算種子發芽時間，也可以加入中位數來呈現數值。這在滿是個體差異的實驗中，是一個很重要的估計量

如前篇所述，就是偶爾想到就來畫3D列印的餅乾模子，目前已經做了心臟、肝臟、腎臟 檔案下載處： https://www.thingiverse.com/thing:2756583



這些都是先從手繪稿開始的，這是肝臟加上小小的膽囊



印出來的腎臟也拿來壓土司







心臟的模型原稿在上



用餅乾模子壓了紙黏土之後，再做一些加工，把它變得更像心臟，然後用藍色線把心室、心房、血管接在一起，日後用這模型講解心臟，也許可以更清楚直觀。

檔案下載處 https://www.thingiverse.com/thing:2756579 前幾週，有時間就隨手畫了一些餅乾模子，這個是細胞分裂的 其實這也是參考別人設計的成品，然後自己畫出的 https://www.etsy.com/listing/557288810/prophase-cookie-cutter-mitosis-biscuit?ga_order=most_relevant&ga_search_type=all&ga_view_type=gallery&ga_search_query=mitosis&ref=sr_gallery-1-27
我一開始設計的是底板全封起，後來在朋友建議下，也把底板設計成半開放的，方便壓模時手可以伸進去把麵團或黏土團推出，兩種版本我都放在最上面的檔案下載處，不過我自己印那種半開放的時候，實在印得不順利。




這是拿來壓紙黏土的









也可以拿來壓土司麵包

前幾天看到國家地理的網站有一篇If Birds Left Tracks in the Sky, They’d Look Like This

攝影師用特殊的攝影技巧拍下鳥在空中移動的軌跡

我看著看著就好想也做看看啊，不過怎麼做呢？三年前我用imagej做過類似的事情
《imagej將時間資料視覺化》

當時的作法先用ffmpeg把影片轉成圖片之後，再交給imagej做成stack，然後做z軸的投影。這一次呢，我想要用python一次達成，練習看看怎麼做。

要作到這種軌跡圖，得要用到影片才行，然後我想到幾個月前在pyimagesearch這裡看到這篇Long exposure with OpenCV and Python。我就想應該用這種程式處理成長時間曝光的就可以了吧？結果答案並不是這麼簡單。

「長時間曝光」於是把影片中每幀影格的像素數值做平均，為了方便說明，先假設影片都是灰階的，像素數值是從0-255，某個影片中一共有100幀影格，其中左上角拍攝天空的一個像素，在一幀影格的數值有黑鳥，數值為0，另外99幀影格因為鳥飛過去了，都是拍到天空，數值是255。如果用長時間曝光的方式來做，那麼那個位置的像素數值就會是(0x1+255x99)/100=252。本來我們期待要拍到鳥的地方，結果變成只是稍暗的天空。


所以作法應該是怎樣呢？每幀影格中出現的鳥(像素數值很低的範圍)都應該被保留下來，這樣才能達到留下痕跡的效果。

想著怎麼做的那幾天，剛好看到大愛的節目「發現」有不少鳥飛行的片段，我就用他們的影片寫了程式玩玩，果然這樣的想法可行。

如果使用的影片幀率更高，應該就能做出像最上面文章裡的照片那樣






補充，週末傍晚剛好看到有人在放鴿子，順道拍了五秒影片來做鳥軌跡





執行的程式如下，須安裝opencv
source activate cv
python track.py -v bird.mp4 -o bird.png
------------track.py--------------------------------
# import the necessary packages
import argparse
import cv2
import numpy as np

# construct the argument parse and parse the arguments
ap…

記得第一次教書時，遇到氯化亞鈷試紙的實驗時，一開始要先把它弄乾才能給學生做實驗啊。那時候看到實驗室準備了很多吹風機，喔，原來前輩老師們是用吹風機吹乾它們的。

首先得用鑷子夾好它們，再用吹風機吹它們，這都還好。但如果讓學生用過的試紙（或是分散的試紙）要乾燥，那就有點頭痛了，第一是不容易全部夾好，所以有一次我乾脆放在燒杯裡用吹風機吹，那次很笨，因為吹下去就像仙女散花一樣，滿天都是氯化亞鈷試紙。

後來開始嘗試不同的乾燥方式，像是拿酒精燈的明火來烤，結果就燒掉了，或是拿電磁爐乾燒鍋子幾秒鐘，試紙就放裡頭，然後一不小心也是會燒焦。

終於後來找到方法了，就是用電熱杯墊，擺在上面不用顧著它，也不用擔心會燒過頭，我想應該是最終的解決方案了。