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唾液澱粉酶實驗的系列探究

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  國中生物科實驗裡,這個用本氏液測澱粉酶活性的實驗算是一個難得可以進行各種探究設計的實驗。課本本來的設計中,操縱變因就是唾液澱粉酶的溫度,一個是常溫或是放在熱水中。 不過除了這個以外,還有非常多可以挑戰的實驗設計。 1.口水中是否含有糖? 這個算是單純的觀察,在正式實驗開始時,用這個步驟來確認最後產生的糖並非來自口水。做法就是口水加入本氏液就可以。額外一提,目前收集口水的方式就是每個學生咬一個棉花球50下,然後把棉花球共同吐在一個燒杯中,我隨後加一些水進去燒杯再搖晃就可以了。 2.澱粉經過糊化後是否有糖? 使用澱粉液和糊化的澱粉液,分別加入本氏液做觀察,答案當然就是都沒有糖。而這部分的實驗執行在於如何使兩種澱粉液都是固定量,我本來的做法是在兩燒杯中配製好澱粉液之後,把其中一個燒杯放入沸水隔水加熱使其糊化,但這樣的做法最後會無法將所有糊化澱粉取出放在試管中。 所以後來我改順序之後,那就可以定量了。在一個燒杯中配置好澱粉液之後,分別倒入兩根試管。其中一個試管放入沸水中加熱糊化,另一根就是維持原本生澱粉的狀態。這樣兩管的澱粉就是相同含量了。 3.澱粉糊化後是否會產生比較多的糖? 使用上述的做法做出一管生澱粉液和糊化澱粉液之後,再加入唾液,等待唾液和澱粉反應之後加入本氏液隔水加熱之後,就可以觀察到現象。其實「等待唾液和澱粉反應」要等多久?放在什麼溫度裡頭?這個是後續實驗才做的,不過因為我已經事先知道答案了,所以這部分我直接示範來完成。 其實只要在室溫中搖個十幾秒,糊化澱粉就可以有反應了。如果是生澱粉,就要更久的時間。 這部分其實也延伸出幾個問題,想想我們是怎麼吃澱粉類食物-五穀根莖類是怎麼吃的?從來就不是生吃的,都是煮熟來吃的。而煮熟來吃究竟有什麼意義?第一就是幫助消化,這從實驗結果可以很明顯看得出來,只要煮熟了,消化就可以非常有效率。第二是風味,既然已經幫助消化了,當然就可以產生麥芽糖這些糖類,使得這類食物增加風味。第三是減少毒性,加熱的過程可以破壞一些植物鹼,使得人類可以吃得了根莖類。 其實反過來想想,如果煮熟和沒煮熟都是一樣的消化速率,那麼我們的午餐就發一杯磨碎的米和一杯水就好了,何需煮飯呢。 4.唾液澱粉酶需要多少時間使糊化澱粉分解產生糖? 在前述實驗已經知道澱粉糊化後可以增進消化效率,那麼就來試試看需要多少反應時間吧?在教科書裡的實驗設計是「35-40度的溫水中

校園植物找醣類

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學完食物中的養分這樣的單元之後,要跟生活發生關係的話,除了拿食物來做測定醣類的實驗以外,其實帶學生走出教室進入校園去做探索,也是不錯的選擇。 其實會拿來做測試的食物,如米飯、芭樂等不就是植物的一部分嗎?所以與其說是要從食物裡測試養分,倒不如可以把主題拉成「找尋含有澱粉或葡萄糖的校園植物」 這樣的主題,難度是一定有的,因為要先有學科知識做背景,像是知道五穀根莖類可以提供澱粉,所以如果你要在校園植物裡找尋澱粉,你就得先找到五穀根莖類。當然,一般校園裡應該應該是找不到五穀啦,然後你就要想「喔,所謂五穀就是種子(種實)之類的東西啊,所以就要去找種子囉」 像這個是福木的種子,用枝剪剪開後,滴上碘液就可以檢測是否含有澱粉了。 這個則是酢漿草的根,滴上碘液也可以找到澱粉的蹤跡。 而如果是要找含有葡萄糖、麥芽糖的植物部份呢?當然首選就是找果實了,而且最好是漿果,這就要看學校裡方不方便找到了。 既然是要帶到校園裡操作,當然實驗器材就是一個問題,教科書裡的實驗操作流程是用了玻璃試管加了待測物,滴上好幾毫升的本氏液,再放在燒杯中隔水加熱看結果,在校園中操作有可能用這樣的器材嗎? 不要讓器材限制我們,你要把它當作微型化學實驗在做。像我目前進行這實驗的方法,就是用小型封口袋如0號或1號封口袋,本氏液就滴兩三滴進去,由於袋子薄,所以只滴這一點點,就足以變成薄層的試驗環境,加入待測物之後,再準備燒杯盛裝飲水機的熱水1/3杯,把封口袋放進熱水中,大約10秒就可以看出結果了。 為什麼可以這樣做?首先塑膠袋導熱快,本氏液只加一點點,所以葡萄糖或麥芽糖很容易把銅還原出來,而且只要一點點銅被還原出來,顏色就會改變讓你看出結果。如果你用試管,一裝就是3-5毫升,那要還原出很多銅才能看得出結果。再者,塑膠袋沖洗過可以再繼續重複做很多不同的實驗,就不用太擔心浪費的問題。 所以如果是要在校園裡測校園植物的醣類的話,就是找一個附近有飲水機的空地,帶一些封口袋,還有數罐用點眼瓶盛裝的本氏液,那就可以了。

用手指頭泡水做的十分鐘實驗

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 以下介紹的這個實驗是在這樣的討論脈絡下進行的。 在學完了教科書內的知識:紅血球放在清水中會脹破、放在生理食鹽水不會改變、放在濃鹽水裡會縮小。 然後我就問了學生:「你們平常洗澡是用清水洗吧?那麼你的細胞會一個個脹破囉?你們洗澡洗了十幾年了,脹破了嗎?」 我接著說:「如果沒有脹破,那就是教科書寫的是錯的嗎?」 再來又拋出一個問題:「那你們喝水呢?喝清水還是生理食鹽水?」 拋出了一些認知衝突的問題之後,接著就是收割學生的答案 例如有學生說 「還是會脹破,就像是每次洗澡都可以搓出一些屑屑」 「應該不會脹破,因為皮膚會保護」 「喝水不會脹破,因為身體會稀釋」 無論這些答案是對是錯,都是對現象的猜測和推測原因,都是值得被鼓勵提出的。 我再繼續問,「如果清水會讓你細胞膨脹,為什麼洗完澡手會皺皺的?」 這樣的問題總是可以引起很多兩極化的答案,像是 「因為其實是萎縮,所以才會變皺」 「膨脹把皮撐開了,所以才會皺皺的」(我追問這樣的答案,籃球打了氣膨脹之後會變皺嗎?為什麼皮膚膨脹反而變皺?) 在這裡先打住,我不打算在這解決這個問題答案,我們來做個實驗吧。 很簡單的實驗材料,每個人三個小杯子,各裝了飽和鹽水、生理食鹽水、清水,就這樣,還有大家的手指頭。 我拋下了這個實驗問題「手指放到不同濃度的水哩,會發生什麼事情?」,請大家在筆記本上寫下假設。 假設包含了預測可能發生的實驗結果,也推測可能的原因。所以不只是寫下哪杯會變皺,而更要寫出「因為....」。在沒有特別說明的情況,很多學生會用自己的經驗來做為原因,例如「放在清水中,手會變皺,因為洗澡的時候就會這樣」 再來就開始作實驗,但實驗需要對照組或稱為控制組。我們可以用另外一隻手當對照組嗎?看看兩手的皮膚相同嗎?顯然不太一樣,那麼還可以用什麼當對照呢?其實就是拍攝實驗前後的差異就可以。 在拍攝了實驗前的手指之後,一聲令下,所有學生把三根手指頭插在三杯水中等待著,只要十分鐘就可以,我讓學生五分鐘的時候先拿起來看一下,然後再插回去。 十分鐘一到,用衛生紙擦乾手指,立刻再拍一張照片做對照,看看到底是不同濃度的鹽水造成的影響有什麼不同,接著請學生紀錄結果。 結果的紀錄必須是客觀的,如果光講變皺或是有點皺,可能不同人就有不同的形容詞。你要怎麼將質性的描述變成量化的描述呢?如何測量皺的程度? 寫完了結果表格之後,接著就是結論的撰寫。 在結論中,需要把結

乾草浸液裡的科學探究問答

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乾草浸液是生物課裡用來觀察水中微生物的一種重要材料。 細節可以看看這篇   http://a-chien.blogspot.com/2005/09/blog-post.html 取一撮乾稻草放在水中,過幾天之後就會發現水上浮了一層膜,取一些膜,或是取得杯底的沈澱物。總是可以發現很多微生物。 在今年的課程中,當學生觀察末了,我請學生思考一個問題:「這些乾稻草是五六年前從稻田裡拿來的,就包了一包放在實驗室裡。直到上週才取出一些放在杯裡,再加了水。那麼你們剛剛看到的微生物,是哪裡來的呢?」 學生們此起彼落地說:「從水裡來的啊」 剛聽到他們的答案時,有點出乎我意料,但陸續幾個班的學生都是這樣回答,我就有點底了。 我說:「還有可能是哪裡來的呢?」 學生開始猜了:「稻草裡?」、「杯子裡原本就有」、「空氣掉下來的」 有了這些猜測,事情就有趣了。 當我們觀察到一個現象,然後推測可能的原因是什麼?這個過程就是 建立假說 。 「但你怎麼證明你的假說是真的呢?」 「做實驗啊!」 「怎麼做實驗?我要怎麼證明生物是從稻草來的呢?」 一個學生說:「可以弄兩杯水,一杯有加稻草,另一杯沒有加稻草,如果只有加稻草的那杯有長出生物,那就是代表生物是從稻草來的」 我說:「如果我們真的看到了有家稻草的那杯水有長出生物,那麼真的就可以說生物是來自稻草嗎?有沒有其他可能的原因?」 學生沉默了一會,突然有個學生說:「說不定生物是來自水裡的,稻草是他們的食物,所以有稻草就有食物,才會長出生物」 「這樣就有趣了喔,同樣一個實驗結果,卻有兩種可能的原因,怎麼辦?你要怎麼排除?」我意外引導出了這樣的結果,趕緊打蛇隨棍上。 有個學生立刻說:「把水殺菌消毒之後就可以了啊,兩杯都用很乾淨的水,就可以證明了」 我接著說:「既然水可以消毒殺菌,那麼可以把稻草也消毒殺菌囉,那這樣可以規劃出什麼樣的實驗設計呢?」 學生你一言我一語的說著,就討論出可以做這樣的實驗。 我說:「那麼怎樣的實驗結果可以證明你們的假說是對的?」 接著又是七嘴八舌,大致上大家認為這樣的實驗結果就可以證明 不過呢?生物老師們應該知道實際上的結果是這樣,實驗結果變成這樣,那該怎麼解釋呢? 觀察水中微生物的一節課之中,在下課前的幾分鐘大致上可以討論到這邊,我覺得還蠻有趣的。包含了怎麼建立假說、設計實驗、對照組的設置、論證中的反駁主張...。

爸媽的高齡者肌力訓練

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我承認以前我根本沒想過老年人需要肌力訓練,直到去年我看到何立安的《 抗老化,你需要大重量訓練 》,以及SBD台灣製作的這些影片,我開始改觀。(書和影片、Podcast都大推,花一些時間看,很值得) SBD怪獸講堂【第一季總整理】 https://youtu.be/DJ-HybVzu24 SBD怪獸講堂|第二季總整理】 https://youtu.be/RVSPYoiem-g SBD專科講堂  https://www.youtube.com/watch?v=i0a_cdiDVZU&list=PLsxpq5icvbBTNdBt7v5c3FxhG5Iu7SY7J 【邱個 Podcast】  https://www.youtube.com/watch?v=2aAEuevhrhc&list=PLsxpq5icvbBSHE6J-iLJ0faesxnTTM3gq 除了這些以外,我自己也開始大量閱讀各種肌力與體能訓練的文獻和書籍,深深覺得這是一件非常重要的事情。 父母進入老年之後,許多需要特別關注的事情,肌力退化、骨質疏鬆...等。以前以為只能靜靜地等著它發生退化,但後來知道原來肌肉、骨質、神經系統都是可以因為正確的肌力訓練而逆轉。 在 Pubmed 上搜尋resistance training、resistance exercise、weight bearing exercise、weight training等關鍵字(阻力訓練、阻力運動、承重運動、重量訓練),你會發現好幾年前就有大量的研究關於重量訓練與許多疾病的預防或改善有相關性或是因果關係。總之,正確的作就是了,但是怎麼作呢? 肌少症的評估 抱著一些擔心的心,我一開始做了一些肌少症的簡單評估 你可以看這位復健科醫師的文章《 醫療-亞洲肌少症小組2020年更新 》,看看有什麼評估方式? 自家能作的像是握力、六公尺步行速度、五次椅子站立測試。你也只需要皮尺、握力計、計時器就可以。就算不拿工具,在旁觀察年長者的走路速度也可以,走6公尺的距離如果超過6秒就要注意了。真心說,老年人的肌力體能下滑速度,快得難以想像,不過只要還能走,關節活動度還可以,就可以靠重量訓

頭有多重?

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前幾天買了一個行李拉秤想要來秤東秤西,不過拿到之後想秤的第一個東西卻是「頭」。 秤頭真是麻煩,雖然廚房有工具可以幫忙拿下來,但是拿下來怕地板要洗很久,然後又怕會放不回去,所以就想了一個方法來秤-躺在地上戴著頭巾叫老婆把我頭鉤起來量,因為鉤的地方不是質心,所以用了不同的方式和鉤位來測量。 1.身體躺著,頭巾綁在額頭 2.身體趴著,頭巾綁在額頭 也有用別的方式,頭巾通過嘴巴,對,就像是被綁架那樣,然後身體趴著,但這樣太難量,很怕下巴會掉出去。或者頭巾綁在下巴,身體坐著頭垂著,但這樣勾著會有人生跑馬燈跑出來,還是算了。 量了之後,得到的數據大致上在5.2公斤到5.8公斤之間。 後來我想試試看自己有沒有辦法量呢? 一樣是綁著頭巾在額頭上,躺在地上自己抓著秤來量自己頭重,結果發現完全沒有辦法耶。當我手出力把頭勾起來時,頸前的肌肉啊,就會反射收縮主動讓頭抬起來,結果秤出來只有兩公斤多。 想想這麼重的東西,快要是三罐2000cc可樂的重量了,如果它的位置不是平穩地安放在脖子上方,而是一整天頭前傾都往前垂出去,那麼肩頸肌肉負擔有多大啊。 這種測量方式準不準呢?我發現還蠻準的,因為我想起來以前有用過更精密的方式測量過啊。 幾個月前去作過 DXA的體脂肪、肌肉與骨質測量,那是用低能量的X光去照射全身所作的測量,藉由影像中X光對不同組織的穿透度,來估算各部位的質量。 裡頭就有頭部重量的數據,是5811g,其中 fat mass是1307g。 但我覺得其中的fat mass 不一定是脂肪,可能是腦,一般成年人的腦重也就是1-1.5kg之間, 當然還有一種可能就是我這個頭裡面沒有腦,就只有脂肪,但是這個可能性很低,我們不應該考慮。

便利商店的地理資訊分析

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最近在弄這個專案,純粹是因為幾個月前去台南玩的時候,逛街逛著想要找間便利商店,有種感覺-便利商店好像比新竹少?在新竹市街上走著,好像很容易就看到便利商店。 要來驗證這種主觀的感覺是否為真,就得要有充分的數據來支持。 首先得先找到超商的資料庫,在 政府開放資料平臺 上,有一個 全國5大超商資料集 ,剛好可以用來解答。 不過我熟悉的就只有四大超商而已,哪來五大呢?看了資料集才知道它是連全聯一起算進去啊。 有了這個資料集,可以先作一些簡單的探索性分析,像是各縣市的五大超商數量。 新北、台北是第一名和第二名 小七在各縣市都是最多的,接下來就是全家 在某些縣市是沒有OK、萊爾富、全聯等便利商店 在五大超商資料集中,還有各分公司的地址,既然有地址,就可以拿來作地理資訊分析了。不過地址怎麼轉成經緯度呢?有兩種作法,一是用 Google Maps API ,不過有一些數量和時間的限制,所以我改用方法二。 方法二就是用 地理資訊圖資雲服務平台 ,平台有一個「全國門牌地址定位服務」,只要成為TGOS會員,一天可以比對一萬筆的資料。會員的申請不用錢,比對資料也不用錢,真是太棒了。 會員申請好了以後,再申請[ 批次門牌地址比對服務 ] ,就可拿到一組認證金鑰(API KEY)。申請會員和申請地址比對服務大概都是人工作業,所以不是隨時申請就隨時通過的,但上班時間內幾個小時內就會通過。然後地址轉經緯度也不用寫程式去呼叫,只要上傳你的地址csv檔之後,過一段時間,系統就會通知你去下載結果。 由於我使用的超商資料接近兩萬筆,所以我就分兩天去轉經緯度,但不是每一個地址都有順利轉出來的,大約三百多筆資料沒轉出來,比較多是因為該超商的地址有多個門牌號碼,而系統只能比對一個門牌。我評估三百多筆資料的缺失,對我的分析作業影響不大,所以我就不管那些呢。 第一張圖並不區分超商的公司為何,沒想到完全可以勾勒出台灣的位置。但是啊,仔細看會發現怎麼台灣西北方會出現一些超商的點啊?這個應該是轉門牌為經緯度的時候,有些點位的誤差。 另外一張圖將不同公司用不同顏色標上去,乍看之下到處都是全聯,但其實是因為全聯是繪圖時最後一組被標上的,所以它把其他超商蓋過去了。 接下來就開始用內政部的其他資料一起來畫圖吧,找了各縣市的人口和面積,然後計算兩個指標 該縣市的人口/除以該縣市的便利商店店數,這當作是一個店的服