阿簡生物筆記

延續著前面的探討活動，我們已經大概知道了校園裡有些地方在日照下溫度會非常高，但是有草有樹的地方溫度至少不會那麼高。
在這樣的棲地上，螞蟻的族群數量是如何呢？我們將進行一次族群調查，但是用的不是捉放法，而是誘集法和掉落式陷阱法。同時我們也會調查採集地點的環境因子，包括光照、表面溫度、土壤濕度等。

我們先把校園配置圖畫出來，在上面標上不同的樣區，請你按照你座號找到你的樣區


你和你的同組同學將會使用這個調查單，紀錄你們的觀察與測量數據。
環境因子的測量部份，我們會使用兩種工具，一個是上次使用的數位式接觸溫度計，另外一個則是用 micro:bit製作的測量工具。我們可以用它來測量地面亮度和土壤濕度，程式已經燒錄進去了，你只要將micro:bit放在樣區上，按下A鍵就會顯示出該地點的地面亮度，再將兩根鋼釘以固定的距離插入土裡，再按下B鍵就可以測量出土壤濕度。


每組裝置都會配上電池盒，你只要撥開關即可開機

雖然 micro:bit就可以測量溫度，但是由於其偵測的其實是主機自身的溫度，不太適用於本實驗，所以我們就改用專門的溫度計。

野外測量的時候，請將溫度探頭放在採樣管的管口
測量土壤濕度的時候，也請將鋼釘插在管口兩邊

採樣管其實就是針筒，裡面會放上原味洋芋片，每個管子固定只放半片洋芋片。這種採集裝置是參考國家紅火蟻防治中心的【紅火蟻標準作業程序第8版】的誘餌誘集法 6.1.3.1. 小面積調查：採用市售品牌原味洋芋片，剝裂成小片，每片大小約 7 ㎝ × 1.4 ㎝，或將人工誘餌（如花生醬、大豆油、花生醬與大豆油混合物、罐頭鮪魚、熱狗或糖漿等高油脂性食物）約 3 公克放置於直徑 10 公分且有孔洞的塑膠盒中，利用鐵絲穿過盒子插到土中用以固定，並利用標示旗標定誘餌位置，平均每 100 平方公尺設置 1 個餌站（可依現場作業情況及調查面積斟酌調整餌站數目），餌站設置後應於 1 至 3 個小時回收。




另外也可以使用掉落陷阱法 掉落陷阱法：於調查區域中平均每 100 平方公尺設置 1 個採樣點（可依現場作業情況及調查面積斟酌調整採樣點數），各採樣點應相距10 公尺以上，每採樣點設 4 個掉落陷阱，以各相隔 1 公尺之囗字型設置。掉落陷阱為直徑 3 公分、深 12 公分之塑膠管，將塑膠管埋入地下，管口與地面齊平，管中裝入約半滿的 75%酒精。陷阱於放入 24 小時後回收，鑑定螞蟻種類並計算數量。

但是我實際操作過…

延續著前一篇的探究活動，探討建築物和植物下的溫度差異。我手邊有熱像儀，就拍攝照片和熱像的對照來看看。我使用的產品僅有熱像，所以是用手機拍攝實景影像後再合成出對照圖，合成的方式可以看此篇： 用imagej做熱像影像的衍射映射變形合成。


沒什麼意外，這種人工鋪面在陽光照射下，溫度會超過50度

樟樹的樹幹表面溫度32度，樹下的溫度也類似，只有日光照射到的地方比較高。

這張的溫度差異非常明顯，有土壤和植被，表面溫度差異會非常大，可以想見的是這個紅磚的人工鋪面在日照當下，就會造成校園微棲地的破碎化，一條熱河阻隔了兩處島嶼。
遠處的樓梯表面是洗石子的鋪面，溫度就比磚地低很多

即便是太陽照射到的樹，溫度還是不會升太高，當然也是其他伴生生物的首選棲地

這張和下張可以比較出有豐富植被對於土壤表面溫度的影響，沒草的土壤非常熱啊


學生種植的植物中，可以看到即便植物照射了太陽，卻也不會升高太多溫度。值得注意的是，土壤上有一些落葉，溫度就比活的植物要高了。

這張也是發現落葉的溫度甚至比磚牆還高，這也有可能是分解作用造成的現象。


這是用來驗證植物可水土保持的實驗，左邊的寶特瓶沒有植物，也沒有澆水，右邊的植物有一些發芽了，土壤也有澆水。在熱像中看到右邊的寶特瓶溫度低了很多，我推測這主要還是和土壤含水有關係。

最後看一下照射陽光的樹冠和柏油鋪面，這樣就知道為什麼植物對於建築物降溫有多大幫助了。

108課綱課程末的單元是植物與環境的關係，正好現在是天氣當熱的時候，於是帶著學生做了這個探究實驗。
問學生在外面很熱的時候，有大樹和水泥涼亭下可以乘涼，你想選哪一個？為什麼？答案五花八門，有人喜歡水泥涼亭，因為通常有椅子。而不喜歡樹下的人說，樹下會有毛毛蟲，很恐怖。也有人喜歡大樹下，因為覺得比較涼快。
到底樹下涼快還是水泥涼亭這種建築物底下涼快呢？這就成了我們要探討的主題，預測出來的答案十分多樣，但答案到底是什麼呢？學校裡沒有水泥涼亭，所以就找大樓的走廊上來測測看吧。

測量的方式就使用這種數位式接觸溫度計，兩人一組，一組一個會比較適合。首先在教室裡規劃好紀錄的表格，探討在日照下和陰暗處的不同地點的表面溫度，例如大樹下、草下、草上或是人工鋪面等。

氣溫大約34度以上的情況下，樹洞的溫度是32.2度

樹下陽光照不到的地方是32.1度





草底下，有葉子遮住陽光的地方是42.6度

在草地上的葉子表面，陽光照得到的地方，溫度是 45.2度



而校園裡磚塊鋪成的人工鋪面地面，溫度則高達 54.8度



接觸式溫度計測得正確溫度大概要 30秒到 1分鐘的時間，一組學生測量三到五個地點的溫度，加上事前的規劃討論，一節課內可以完成這個探究的活動。
不過一節課的時間，通常沒有時間再轉換成圖表，大概只能透過紀錄的數字進行討論。可以討論什麼呢？
同樣是照射太陽的地方，為什麼人工鋪面會比樹幹或草地還熱？如果校園裡有很多水泥鋪面，對校園裡的生物會有什麼影響？有草的覆蓋處，和有樹冠的覆蓋處，哪邊的溫度比較低？為什麼？

micro:bit偵測生理訊號真是容易，最近發現居然可以來測皮膚表面的肌電。肌電的訊號強度夠大，所以也不用特別用放大電路，直接用鱷魚夾夾上鋁箔當作電極，然後用膠帶貼在皮膚表面就可以，貼的位置就選擇肌肉的兩端。
如果是要看訊號，程式也簡單到只要三個積木組合起來就可以。鱷魚夾兩端，一個夾在micro:bit的 P1，另一個夾在GND。

如果是要做伺服馬達的控制，就是先利用上面的程式觀察訊號的範圍在哪個範圍內。偵測不同的位置或是不同貼法都可能讓訊號範圍不同。以目前的例子來說，就是在20-80之間，然後我再用下面這個積木把訊號轉換成伺服馬達的角度。如此以來就可以用肌肉收縮來控制馬達的轉動角度。
以下這個影片演示了運作的過程，不過影片有點遲鈍就是了。

打從很多年前，Google開始有了Google地球、衛星圖、街景服務等。我就一直用這類型的服務在生態系課程中介紹。
甚至前幾年開始也用了Google Expedition的App，帶學生用 Cardboard VR，由我當導遊帶領學生以VR的方式來看課堂不會去的生態系。
之前的Expedition都還是只能用官方提供的場景，但是在去年的時候Google做了整合，使用者可以自己設定場景包，加入Google 街景的照片，或是自己拍攝的 360 照片。然後整合進 Expedition，讓老師可以帶學生體驗客製化的場景。

今年我反向嘗試，與其都是我帶著學生走，不如就讓學生來自己設計場景吧。我的規則是要求學生利用 Tour Creator 設計場景之後，把發布的連結提交到Google 表單上來交作業。
規定如下
至少6個場景，包含海洋、河口、淡水、森林、草原、沙漠台灣優先，找不到的就找國外的最後要按下Publish（發布），用連結交作業加分條件：場景有 point of interest、場景有錄音解說
為此，我特地錄製一段影片教學生怎麼開始利用  Tour Creator 做作業。
然後，這是我的示範作業 https://poly.google.com/view/eesc2Gx40GP

其實一開始我以為學生可以很快完成，結果沒想到光是這個作業，學生就花了快兩節課才完成，原來這個作業有很多門檻。
第一、學生對地理概念尚不清楚，要求他找森林生態，他還不知道要去哪找森林。或是即便找到了，他也不確定那是不是森林，因為他可能都沒去過真實的生態系，何況是街景模式的360照片。問了一些學生，甚至沒去過新竹濱海的香山溼地。
第二、許多學生從地圖上找到一條河的上游，他們就覺得那是河口了，原來他們覺得只要是河到照片邊緣就算河口。即便我們在之前已經說過了河口是在河川的出海口。
第三、對於淡水生態系一直覺得就是指新北的淡水區的生態系
第四、對於草原的想像力，新竹的學生很多只停留在「青青草原」那個地方

這個課程若要做好，從零開始應該不只兩節課。也許下次可以做這個課程的退階，讓學生自行瀏覽教師製作好的場景包，點選場景中的興趣點觀看該場景的亮點，然後辨識那個場景的生態系特色，例如分類生態系，或是判斷是否是人工的（不過蠻難），或是把選項變成場景中的四個興趣點，由老師設定問題，讓學生判斷哪個興趣點才是正確答案，例如判斷哪邊是上下游？…

這個遊戲修改自其他環境教育單位的遊戲，但是不知道最初來源是哪裡？
https://lowerthames-conservation.on.ca/wp-content/uploads/2014/06/BAY-Biodiversity-Game-Instructions.pdfhttp://www.idahoeser.com/Education/ISTA2015/RockPaperScissorsInvasives.pdf
遊戲材料：

白色卡片：數量為學生總人數，代表本地種紅色卡片：數量為學生總人數，代表入侵種迴紋針：數量為學生總人數x2，代表生命值

遊戲規則：


一開始，所有學生都拿白色卡片，隨機找人猜拳。猜輸的就必須給人一枚迴紋針。兩枚迴紋針都沒有的學生，就代表失去生命值，須離開場外。活動進行五分鐘後，統計場中人數。場外的學生改拿紅色卡片進入場中，代表生態系中的空缺被入侵種佔了。無論紅卡或白卡，大部分猜拳規則都相同，只有一點不同。當紅卡與白卡猜拳時，如果紅卡贏白卡，則取走對方兩枚迴紋針，代表入侵種的競爭能力比本地種強。其他規則都相同，例如白卡贏紅卡也只能取走一枚。場中只要有兩學生各自拿到三枚迴紋針，就可以讓沒有生命值得同學重生進入場中，代表兩個體生了小孩。新進入場中的學生從教師那取得新顏色的卡片。此規則紅卡和白卡都相同。但生殖時只能紅卡和紅卡，白卡和白卡，10分鐘後統計數量。教師進行討論，生物除了盡量維持個體生命外，也會努力生殖增加個體數。再挑戰一次，看看兩次的差異。
可能出現的狀況： 學生未積極猜拳，因為怕輸了就得出場，所以只要不去猜拳就不會輸。學生不會救已出場的同學入場。其實原始版本的遊戲是只要失去生命值就自動變成入侵種，但是我覺得這樣實在很難解釋。