阿簡生物筆記: 2023-06

2023年6月26日

黃金角度的程式遊戲

以前寫過幾篇在探討植物的葉序、花序怎麼生長的文章，其實就是【黃金角度】這個主題

螺旋狀的馬鈴薯芽

向日葵的數學遊戲

鳳梨的數學遊戲

鳳梨的數學遊戲(2)

下一片葉子(或花)與這片葉子(花)的角度如果在某個特定角度的話，可以讓排列最緊密，不容易重疊。舉例來說，如果每一片葉子都圍繞著莖轉360度，代表每一片葉子都會上下交疊。

而如果是繞90度，則葉子則分布在0度、90度、180度、270度四個角度

如果是間隔120度就是這樣

如果隔115這個無法整除360的角度呢？好像開始有點緊密呢

而最佳的角度就是接近137.5 這個角度了。

https://chihhsiangchien.github.io/goldenRatio/index.html

這個程式就是用來模擬不同角度的排列狀況，在上圖這個狀況，自然可以看到如鳳梨、松果上面的螺線，數看看螺線的數字，正是費式數列的前後兩個數字呢。

你可以這樣試試看不同的角度，費氏數列長這樣
1、 1、 2、 3、 5、 8、 13、 21、 34、 55、 89、 144、 233、 377、 610

1/2 *360 =180

2/3*360 = 240

3/5*360 = 216

5/8*360 = 225

8/13*360 =221.5

13/21*360 = 222.85

21/34*360 = 222.35

34/55*360 = 222.5

55/89*360 = 222.47

89/144*360 = 222.5

144/233*360 = 222.48

這樣一直算下去就會發現數字就在222.5左右，如果用360去扣掉這個數字那就是137.5了，那就是黃金角度。

數感遊戲

人類衡量數量的概念分為感數(subitization)及算數能力(counting)兩種特性，在5以下的數字通常看一眼就知道了，這就是「感數」，但再多一些，就得用計算的了。

前兩年臺師大的研究團隊用了斑龜進行數感的研究，發現斑龜可以分辨9和10的差異，也有「大於」的概念。

看到這些研究，我也想來知道自己的數感，於是我就做了一個研究數感的遊戲。畫面最上方可以改變各種參數

遊戲網址：https://chihhsiangchien.github.io/numberSense/index.html

數字起點和數字終點，代表你要測試的數字範圍，預設5-10。
左右差值代表每次測試時，左右差距是多少，預設是1。
例如測試數字為5，而差值是1，則畫面會呈現一邊是5個圓點，一邊是4個圓點。你要在蓋牌之後點「比較多」的那邊。
點一次就答對可能是運氣，但點了五次都答對可能就代表你真的分得出來，每個數字測幾次就是用在這邊。
顯示時間(毫秒)是用在決定你可以看到多少時間的圓點，能看的時間越久，你就越能展現「算數」的能力，越短就只能靠直覺了。
按下GO之後，程式會把你的設定做亂數排序，全部完成之後會呈現圖表讓你知道你的正確率是如何。

有些人測試之後可能會覺得自己超厲害，十幾的數字居然可以全對，如果真是這樣，我建議你更進一步做測試。

例如你發現自己在10的數字上正確率達100/100，那麼你就把測試參數改成起點和終點都是10，連續測10次，看看你是不是可以在這樣的測試中全對。

此外，你也可以試試看把顯示時間調到100毫秒，數字就限定在2-5之間，再試試看你的「感數」能力怎麼樣，到底你的一眼要看多久才會正確分辨出這些簡單的數字。

2023年6月19日

用線上程式看看你的臉是不是對稱

這是最近做教學程式的side project，想起了自己很久很久寫的一篇短記

我們真的對稱嗎

現在有能力寫程式來實作了，就來玩玩吧。

程式在這 https://chihhsiangchien.github.io/webcam/webcamMirror/index.html

正常的玩法是看左右臉是不是對稱，但我自己總是忍不住就想做出單眼怪物之類的奇怪影像，若是給學生使用應該也會變成這樣吧。

「正片後像」和「負片後像」的線上實作程式

上週再利用 js與載具上的相機製作了幾個應用在教學的程式。

正片後像

https://chihhsiangchien.github.io/webcam/webcamAnimator/index.html

這一個是作停格動畫的程式，目的是用在正片後像的動畫實作，也可以用在其他有「順序」呈現的單元裡。只要按「拍照」就可以做完了。以前我要演示動畫製作時，有做過現場拍照之後，我再到電腦上後製給學生看，但那實在太花時間了。後來上課時有平板支援之後，我也讓學生用app來製作，但app的製作目的和教學上的目的不太相同，那些做gif的app會有很多選項可以做調整，對教學上太多選擇反而是困擾。所以呢我就自己做一個來用在教學上，你唯一要做的和能做的就是選擇相機和拍照這兩件事情。

負片後像

https://chihhsiangchien.github.io/webcam/webcamAfterimage/postiveAfterimage.html

你可以先看我多年前這篇的說明：負片後像新玩法
我的程式做的事情就是把畫面轉成負片和灰階，你只要在拍照後，按下最右邊那個按鈕就可以了。

看著負片的畫面停留幾秒之後，按下灰階之後，就會感覺看到了正常顏色的影像喔，但其實那只是灰階而已。

以上的程式我都放在這個網站上
https://chihhsiangchien.github.io/

2023年6月11日

模擬複式顯微鏡下的玻片移動

學生對於複式顯微鏡的操作有兩個很大的痛點：

1.玻片移動方向與影像改變方向如何對應

2.如何追蹤視野下的生物移動

老師對顯微鏡操作有豐富經驗，所以很容易就掌握到方向怎麼移動，不過學生操作顯微鏡的經驗很少，加上時間也很少，所以只能把這些問題的答案用背的。

老師要在課堂上解說這樣的問題，也是很困擾，因為乍看之下在黑板上畫畫方向，就可以說明，但其實常常是有說沒有懂，學生還是要靠自己弄懂。

好的，找到痛點之後，接下來就是解決問題了。是的，我開發了一個程式，就是要模擬這個情境的。

程式連結

可以改變倍率、調整載物台高度(模擬調節輪轉動)、改變光圈，甚至還有蟲蟲模式，觀察顯微靜下的微生物移動，也可以改變上下顛倒左右相反的模式。

使用400X時，若使用蟲蟲模式，則會出現紅色準星，且蟲蟲下方會出現生命值。準星瞄準蟲蟲，蟲蟲就會受到傷害，最後就會消失，變成了顯微鏡射擊遊戲了。

不過很可惜的，在電腦上操作應該都可以順利，但如果在iPad上，應該就只剩下方向改變這件事還是正常的，如果開啟蟲蟲模式，執行速度就會延遲到無法忍耐的程度了。

免安裝app的脈搏偵測

既然前篇開發了可以使用鏡頭的程式，那我就想我可以繼續開發出其他應用，像是脈搏偵測。

我們課程裡頭有一個實驗，是讓學生A聽自己心音，學生B幫學生A量脈搏，一分鐘後回報脈搏和心搏的次數。感覺上這樣操作，應該可以得到相同的數字，但其實幾乎不可能，同一個人量脈搏都可能量不到、算錯，更何況兩個人同時量一個人。

我後來上課其實有找了一些作脈搏測量的app來協助使用。但是沒那麼符合需求，像是有些app一定要用後鏡頭，測量只限幾十秒到一分鐘，有些只有數字沒有波形...。

而我要應用在教學上，反而要有以下特點：

要能看到脈搏波形，倒不一定需要算出數字
不要限制量測時間
不用裝app，筆電載具隨時可量
可以選鏡頭，平板上的前鏡頭更好用

既然找不到適合自己需求的，那就自己開發出一個吧！

https://chihhsiangchien.github.io/webcam/pulse/pulse.html

操作上很簡單，學生自己聽自己心音，然後一手隔著塑膠膜按在前鏡頭上，光是用看的用聽的，就可以知道脈搏心搏是週期相同但有點延遲的。

免安裝app的色覺障礙模擬

教到紅綠色盲時，還是需要讓學生知道並不是看不到紅色綠色，而是分不清楚紅色綠色。以往我都會用「色覺模擬器」這個app讓學生體驗，但如果平板上沒有預裝好app，就無法使用，而且教師用筆電也無法使用這樣的app。

因為有這樣的需求，所以我就開發了一個程式，功能很簡單就是只要機器上有鏡頭，而且能夠連上網頁，就可以使用。

程式在這

或者你也可以從主網站，找到遺傳主題下的「色覺障礙模擬」

https://chihhsiangchien.github.io/

你可以使用前或後鏡頭，而右側畫面就是模擬色覺障礙的畫面，由於模擬的演算法差異，不一定和真實的障礙體感相同。

生物分類新玩法：互動卡片遊戲

以前教學生生物分類單元的時候，我會叫學生自己寫一張一張的小卡片，上面寫上生物的名字，背後寫上分類。自己拿著卡片進行分類的練習，當然最好還可以在卡片上印上生物的圖片，這樣更能幫忙記憶。

今年本來也打算這樣作，不過突發奇想，既然學生上課都在使用平板，我何不寫一個程式打造出這樣的界面呢？

於是花了幾天時間不斷修改，打造出這系列的卡片遊戲了。

分類系列

分類遊戲連結

畫面底下有生物的圖片和名稱，把生物拖曳到特定的分類框框裡，按下「檢查」之後，程式就會自動檢查是不是正確，而答錯的卡片自己會移動到框框外。由於卡片數量較多，所以有些卡片會藏在其他卡片之下，所以你可以按下「洗牌」讓卡片隨機移動出來。

一開始作的是有圖片版本的，但後來想到有一些單元需要的是文字版本的，所以就把原本的遊戲改寫變成也能夠單純文字卡的，像是這種

哪些物體用什麼顯微鏡觀察？
生態系的角色
生物間交互關係

配對系列

玩了一兩節課之後，我發現我又有別的需求了。我想要讓學生作配對遊戲，於是又再寫出一個遊戲，就是這個了。點選相同分類的兩張卡片，就能夠消除。

我是用模組化的設計，替換掉答案檔就可以製作不同版本的遊戲了。

植物界

刺絲胞動物門-棘皮動物門

脊索動物門

動物界

我甚至做了一個台灣行政區的配對遊戲。不過因為並非所有縣市都是偶數個小行政區，所以最後一定會剩下幾張卡片。

其實在這之前，我先製作的是比較難的版本，不僅要找出同樣分類的，還得要記憶，因為所有牌都是蓋起來。

記憶無脊椎動物分類卡片(刺絲胞-棘皮)

順序系列

玩了一陣子之後，想想這樣的卡片遊戲還可以作另外一種延伸，就是按照順序找卡片，例如按照血液循環的順序、階層順序等等...

消化管途徑

循環系統途徑

階層

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以上這些遊戲都放在這個網站上

https://chihhsiangchien.github.io/

原始碼在這，有興趣的可以自己改模板來改造

https://github.com/ChihHsiangChien/chihhsiangchien.github.io

2023年6月1日

狼與羊的食物鏈角色扮演桌遊

先說結論，我非常推薦在生態課程中，進行這個桌遊遊戲。

遊戲的原創是來自rika.com的產品食物連鎖シミュレーター

需要的材料需要迴紋針、磁鐵和能當遮蔽物的石頭或木塊，其他的表格或底板，你可以從我分享的資料夾下載。草地底圖或是狼圖案都是AI生成的圖。
https://drive.google.com/drive/folders/1vQFwR5iSTkkIlSUeEN6XbhVGfoOsZ1VZ?usp=sharing

1. 迴紋針代表羊，磁鐵代表狼，積木是遮蔽物。

2. 遮蔽物可以保護羊不被狼吃掉。

3. 一開始有10隻羊和2匹狼，每回合中，每匹狼只吃到1~2隻羊，下回合會這匹就會死亡。吃到3隻以上的羊，下回合會生1隻狼。

4. 狼數目增加代表磁鐵出手數目增加。磁鐵吸到迴紋針，就代表狼吃到羊。

5. 每回合結束後，計算留在場上的羊群數目，每2隻會生一隻。例如留下8隻，則明年多出4隻變成12隻

6. 羊群數量受最大負荷量限制，場上最多只能有40隻。

7. 本遊戲共進行20回，如羊群或狼群數量歸零，則下一回合有新的族群進入此棲地。

你也可以在遊戲中修改不同規則來進行不同模擬實驗，例如改成狼只要有吃到羊，下回合就能生殖一匹狼。

遊戲的過程會直接以折線圖紀錄數量，我發現有些學生在紀錄資料上有困難，這部份需要特別說明紀錄的資料是「該回合的起始族群數量」，否則學生會同時紀錄一個回合的開始數量和結束數量。此外也有一些學生會以為是紀錄「每匹狼吃掉的羊群」。

我的作法是以先以一組進行示範教學如何紀錄和計算下回合族群大小，同時以螢幕投影進行教學。多少可以減少一些錯誤。

再來就是當狼群或羊群消失時，怎麼辦？其實就是重啟一局，但概念上就是該動物族群消失，因此有其他族群進入該棲地。