阿簡生物筆記

當國中生物老師大概都會很想手邊有個虎克顯微鏡，可以拿來給學生看看玩玩，不過這有點困難，畢竟大人科學裡的虎克顯微鏡早就已經停產（不過還好我有一個，哈哈）。

前些時候親子天下代理中文版時，有調查要把哪款中文化，那個虎克顯微鏡在我大力推廣催票下有雀屏中選，但是就在親子天下跟日方詢問的狀況下，根本連模具都沒辦法重新使用，所以復刻幾乎是不可能的事情。

但是現在想想喔，與其老師手邊有一個，那不如教學生學著虎克作一個，然後還跟著看看軟木、跳蚤...，用科學史的角度和實物不是更棒嗎？

啊...怎麼作呢？其實以前我也沒注意過虎克其實有教怎麼作，是後來翻Micrographia(微物圖誌)的時候才注意到的。瞧，這是其中一面插圖，看見怎麼做了嗎？




就在Fig4 啊，接物鏡和接目鏡用的是平凸透鏡，接物鏡小小的，而接目鏡大大的，外面再罩上遮光罩。其實這結構簡單哪，不過那是用現在看法，如果是當時，那些鏡片取得可不容易啊！


現代的鏡片買就有囉，我在淘寶上找了23mmLED透鏡當作接目鏡，再把拿來作手機顯微鏡的透鏡-7mm雷射光透鏡，當作是接物鏡。





其實選這樣的尺寸，是配合我買的水管。接目鏡用的是四分水管，接物鏡是三分的。接目鏡直接用膠帶黏上去就行，而接物鏡是把黑色圓形泡綿挖洞後，塞入透鏡，再塞到三分水管裡。因為是試作，所以先用泡綿，之後要來作為活動材料的話，可以用黑色卡紙代替，或甚至雷射切割黑色圓形壓克力來代替。




接下來再用膠帶把兩段組合起來



左邊是組合好的複式顯微鏡，因為有接目鏡和接物鏡，所以才叫做複式，應該很能讓學生了解複式顯微鏡的定義了。右邊有幾根水管、橡皮筋和黏土，都是用來作固定支架的。



組合起來就是這樣，雖然沒有螺絲微調，但是用橡皮筋微調高度也就夠了。

怎麼我會想到這樣作呢？德不孤，必有鄰（欸，可以這樣用嗎？），原來早有人用拋棄相機的鏡片和吸管點點點等物品，也做出讓學生體驗製作的虎克顯微鏡了，然後我就學到了這樣的固定方式。




調整好之後就穩穩的，可以看反射光的標本，也可以看透射光的。下圖中是觀看軟木塞的樣子，也能夠看到軟木的格子喔。






材料費很便宜，我花80元買一根三分水管和四分水管，切出的水管組一定夠一個班使用，而一組透鏡加起來也台幣5元，再加上LED、黏土等，三四百元，就可以作全班每人一組的虎克顯微鏡。便宜好取得的材料，可以了解科學史，以及體會科學原理，看樣子我的顯微鏡系列課程又增加…

欸，國中生要學「學名」幹嘛？除了考試還能幹嘛啊？如果他這輩子不作科學家，那幹嘛學呢？

其實這就有點像學第二語言一樣，會用、會看、又會查，你就有機會去接觸到新的事物了。

學生手邊有iPad，那麼要怎麼去讓學生可以用學名作些活動呢？

我就在moodle上佈了一些活動，讓學生依次完成。

第一各就是會查，我放了一個生物的學名Penaeus japonicus，請學生去查出它的中文俗名，還有找出它的圖片。有能力完成的學生，一定就會用搜尋引擎查詢了，另外也會圖片搜尋了，這就是資訊能力了。下次應該還要指定使用CC授權的圖片，這樣可以在資訊素養部份再加強一些。

其實搜尋生物圖片，用學名是最精確的，我自己有時候就是這樣用的。


第二個作業則是讓學生自己選一個生物，去維基百科查學名，再請Google小姐用拉丁文唸出來之後，再學著唸出來給我聽。

學生學了命名和分類之後，應該要有能力看懂維基百科中，物種介紹右側的內容的，比方說這是維基百科中人的介紹。

你看看喔，學生學完演化、分類和生態保育之後，至少這幾個都要懂吧？（亞種不知道可能還好，這反正是沒教的）



再來是這可以看出學生懂不懂什麼叫做「一種生物」？如果沒弄懂，可能就會直接去找猴子的學名，結果只找到科的學名，或是目的學名。我只要看到學生找到的不是兩個字的，我就知道他沒弄懂了。

另外也可延伸幾個搜尋活動來玩玩，像是尋找12生肖的學名拉丁念法。

或者是查狗和狼的學名，我學生作前面那個活動時，就想找薩摩耶犬的學名，結果沒找到，後來我叫他找犬的學名，後來他發現跟狼的幾乎一樣時，他自己就領悟了原來兩者是同一種。（講幾乎一樣，是因為狗的學名還多一個亞種名，這個也可以讓學生想想看那個亞種名什麼意思）

或者再延伸幾個活動，查最短的學名或最長的學名。（不過這個任務就會比較難了，用英文查詢比較能查得到）

以上幾個活動玩下來，就有學生就很愛唸翻車魚的學名、雞的學名還有南蝠的學名。好奇的話，你可以去看看那些生物學名是什麼。

最近幾週跑好多地方去採化石，一方面是當作去玩，另一方面則是順便蒐集教學素材。

要帶學生看真實的野地化石，不是不可能啊，不過我教160幾個學生，怎麼可能去作這件事情呢？於是乎把化石帶進教室就是我的折衷作法了。

可是哪種化石合適呢？教生物的老師通常都會買些可以拿來教學的化石，那些都已經被業者整理得乾乾淨淨了，也附上簡要說明了，但我要的不是那種化石，而是那種嵌在一大塊石頭裡的化石，你看那桌上一大堆石頭就知道了。

學生在個別學習之後，會有一些觀察化石的活動要進行，這些化石就是觀察活動的材料。

在學習完化石那個單元，學生要從這些化石中找出
*由堅硬部位形成的實體的化石
*壓印出來的化石
*生活痕跡留下的化石

學完地質年代之後，再從這些化石找出
*古生代的化石
*中生代的化石
*新生代的化石

最後要從這些石頭中，找出三種不同生物形成的化石，拍照後上傳moodle


雖然材料就這樣一桌，但是一次來觀察的學生並不會太多，因為我的課程都是採個別化學習的方式，每個學生進度不同，因此就能自然地把學生分群了。而且同樣的素材，學生共要觀察三次，自然能對這些產生更深的印象了。

學生對這些材料都很感興趣，有學生甚至從掉落桌上的石頭碎屑中找到迷你貝的化石呢！

最近的心裡有個執念，一到週末就想去採化石，沒辦法啊，就最近要教演化，會講到化石，我就想要蒐集多一些化石給學生把玩啊。

這次週末的採集點在大甲溪河床，一看衛星圖就是一副很多化石的樣子，你看那表土都被侵蝕掉了，只留下裸露的岩層，當然很容易找到化石囉。

我在網路上做了一些功課，選定了大甲溪鐵橋附近的岩層，因為是看到《我們的島》在2010年的報導，那邊有鯨魚肋骨的化石。雖然我沒有去過大甲溪，不過就著影片拍攝的地景，拿去和Google地球的地景互相對照，大致上也就知道在那一區塊了。



雖然選定了地點，但能不能到達則是另一回事。沒有人家帶著，要自己去找到實在不是容易的事情，而且我去的地方是左岸，可預想會有的應該是右岸吧，但我們卻不知道怎麼到那。總之呢，原先預定要看的骨頭化石，是沒找到囉，但在那石頭上爬高爬低，也是收到不少要給學生把玩觀察的化石。




後來決定換地點，前往埤豐橋附近觀察，結果意外遇到石頭老爹李天德老師，於是就在他引領下，在這幾個點看到很多很棒的化石。




A點是埤豐橋下游固床工的施工地點




找到了目標岩層，敲一敲就有很多可愛的螺貝了








B點則是從埤豐橋北端小路下去走到橋下，是921地震後抬升的河床位置。




這地點超妙，在岩層上遍佈白色粉末，一嚐之下竟然是鹽。然後啊，因為抱著化石走來走去，採完回程後發現自己手都是皺的，而且舔舔手指還都是鹹的，就跟泡在海水裡頭一樣，可是明明就是在大甲溪河床上活動啊。



會到這個地點是因為我提起想看大甲溪的鯨魚化石，不過李老師說下游那個已經被大水流掉，但是埤豐橋這邊倒是有出露新的，於是李老師非常熱心的又帶我們來到這個地點。

路途中去看了一片超大的生痕化石！


這麼大耶！剛好我這次來的目標就是要帶幾塊生痕化石給學生看，於是地上撿兩塊就夠了呢！



而這個就是鯨魚骨骼，是兩組脊椎骨和肋骨



仔細看還能看到骨骼的組織呢



旁邊也可以敲到螃蟹化石，這塊化石因為是跟母岩一塊採的，後來仔細檢查還發現螃蟹化石還有一兩管洞穴的生痕化石，我推測有可能是這螃蟹挖的洞呢。




結束化石採集過程後，想說反正都到中部了，乾脆去一趟車籠埔斷層保存園區，因為之前聽美芳說過這個地方要去要趁早，不然哪天又風化崩坍地震什麼的，就看不到了。



門口有隻穿山甲，欸...其實並不是每種動物都適合擬人化的耶。



這個園區真的很棒，可以看到斷層剖面，還能看到槽溝內部，更酷的是定時導覽的呈現方式，居然是投影在岩壁上，直…

從江老師那邊得到手機顯微鏡的螢光模組後，玩了之後體會到先前我拍螢光照片總是不順利的原因，原來是我拍攝時用來激發螢光的紫外光也進了鏡頭。

怎麼改進這件事情呢？就以香蕉為例吧，用紫外光照射香蕉的果皮內側會有螢光反應，但拍攝螢光的同時，散射的紫外光和非螢光的可見光也會進入鏡頭影響成像，因此要拍螢光照片，鏡頭必須隔絕那些來干擾的光線才行，所以挑選適合的濾光片很重要！




我在拍攝香蕉的螢光反應時，使用的是紫外線的手電筒，不過香蕉的螢光不是太強，再加上手機無法長時間曝光，因此沒辦法拍到一整片螢光的樣子，於是我改成用影片來拍攝，再進行後製。

最後做出的樣子，可以做出GIF圖檔，也可以做成左右對照圖。






後製的基本原理，是把影片的畫格取出後，再用imagej把每個畫格疊在一起，我用影片來說明整個製作的方式。只要懂得製作的原理，那麼也可以用在天文攝影或是顯微攝影上面，其實這也就是這篇《imagej將時間資料視覺化》的延伸作法

最近幾年觀了不少別人的課，也開放自己的課程讓別人觀課過。

「絕不干擾上課」。我以為是大家應該都知道的事情，但是我卻發現有太多觀課者根本不留意！以下的案例都是真實案例。


學生進行活動課程的時候，比方說是在互相討論時，觀課老師湊到學生旁邊去問學生問題，「你們現在在作什麼？」、「這是什麼東西」...
--->如果想問學生問題，應該是下課的時候再去問學生。

學生使用顯微鏡觀察生物的時候，因為觀課教師沒看過那種顯微鏡，於是就去拿了學生的顯微鏡來把玩，還三兩個觀課教師一起討論互相使用，結果學生只好在那邊等觀課教師還他們器材。
-->對任何教具有疑問，應該等到下課再詢問授課教師。


在活動課程進行時，授課教師在教室全場巡視，結果觀課教師起身走到授課教師的身邊去問課程細節。
-->如果對課程細節有問題，請觀課教師到下課時候再問。


學生成群互相討論或操作某項活動時，觀課教師也拿著相機擠進學生群裡拍學生在進行的東西。
-->除非這次觀課屬於「入組觀課」，不然觀課教師都應該退離學生活動區，如果要拍攝作品，可以等下課時候，或是請換一台能望遠的相機。


身為觀課教師，你應該知道你只是「觀察」課程，而不是「參與」課程。對課程的疑問或是有興趣的部份，都應該等到下課時，或是議課時再提出。

寫了這篇總算讓我有點像學生物的了。

這個是今年過農曆年前就想做的計畫，是整合Backyard Brains裡各種實驗器材的「生理訊號感測器」

整合了哪些呢？我把它們的產品通通都組在一起，可以作心電測量、肌電測量、動作電位測亮，還有植物的觸發訊號（捕蠅草被碰到時產生的生理訊號）。

怎麼有這些電路圖呢？唉呦，就Backyard Brains很大方啊，把他們產品的電路都開源出來，所以我就只要自己組合後重新畫一個，再出圖去給廠商作電路就行了。

原理圖不複雜，比較麻煩的是要把所有訊號都整合在一起，所以要設計一些跳線







製作的檔案和轉檔成的Gerber檔案都打包在此
https://sites.google.com/site/pancala/Home/EMG%20shield.zip


做出來的成品就是這樣，底下和Arduino組合在一起，可以把訊號送出arduino，也可以從音源孔輸出。arduino偵測到訊號之後，還可以控制這塊板子上的繼電器、LED等，進行更多的應用。

寫前篇的時候想到，應該也有人有這種作同地對照圖的需求吧？那我不如製作的時候，再錄個影來教一教吧。


製作順序就是




從Google地球截圖用imagej把截圖組成stacks裁切stacks畫出區域線製作組圖



這方法應用的部份很廣喔，如果是影片拍攝某個定點的東西，也可以作這種東西看到那東西隨時間變化的樣子喔。

其他的方式可以看這篇imagej將時間資料視覺化

最近對地質實在太感興趣了，就用Google地球看衛星圖東看西看，突然看到二高和中正橋之間的頭前溪河床居然是裸露的。好奇之餘，用Google地球的歷史圖像功能看一下過去的樣子，結果發現2003年的時候，這塊居然是田地啊。


也就是說，這塊田的土壤被頭前溪沖走了啊。哇，這可讓我想到我爸說的一件事，我們祖先以前在大漢溪河床那邊的土地，也是被大漢溪沖走了，其實我一直沒搞懂，土地被沖走之後會變什麼樣子，現在有了衛星圖像一切就好懂了。


趁著一天下班時天還沒黑，從Google地圖上找了路徑摸到這裡，果然是一片很特別的風景。



裸露的岩層都是砂岩，我想也許還能找到化石



透過地質資料整合查詢看到這附近有新城斷層和竹東斷層，而這些岩層的走向就和斷層線平行，可知這些岩層當初被推擠的方向。推擠之後產生皺摺，接著上部再被河川侵蝕，才會形成這樣的樣貌。。

晚上看了一部影片《透視:光影大師維梅爾》(Tim’s Vermeer)，本來只是隨便看看，想說不就是講講維梅爾怎麼用針孔成像去畫那些超擬真的畫像吧，沒想到真是超精彩的一部影片啊，完全不是那麼一回事。看到精彩之處，才發現我是在HBO看的，我還以為是D台還是N台哩。
這個影片有DVD發行喔，值得擁有，特別是科學老師！底下就來說說為什麼？

這部電影是個紀錄片，主角是個現代的發明家Tim，他花了五六年的時間抽絲剝繭，終於找出維梅爾可能的作畫方式。說是「可能」是因為除非維梅爾從地下爬出來說出真相，不然誰也不知道是不是真的。

等等，維梅爾是誰，欸...google一下vermeer吧，我想多少對這些圖有些印象吧？

維梅爾最引人注目的就是他那些像是用拍照拍出來的畫，非常不可思議。很多人就猜啊，維梅爾應該就是用針孔成像的方式去畫畫吧？在房間裡頭弄個暗室，牆壁開個小洞，讓外頭的影像投射到暗室內，然後躲在暗室內畫畫。不過這有很大的問題啊！針孔成像的影像是模糊的，怎麼辦呢？簡單，就在針孔前面加一個透鏡就行了，其實加了透鏡就開始有現代照相機的樣子了。

那現在就只要對著投影的地方畫圖就行了嗎？還是不行，為什麼呢？要知道維梅爾的畫中色彩超擬真，如果是在光線下畫圖的話，畫出來的顏色一定會偏掉。白光下調出的藍色顏料，放到藍光之下，看起來顏色會更深，你根本沒有辦法在藍光下調出跟藍光一樣的顏料。（這個用寫的真的看不懂，還是要看影片才懂），所以Tim認為不可能是在光線直接照射畫布的情況作畫。

後來他偶然發現可以用鏡子作到相似的效果，把照片立著，再拿個平面鏡傾斜的放在眼前，眼睛往下看，可以同時看到鏡子和畫布，只要移動頭部的位置，就可以比對鏡中顏色和畫布顏色。畫家要作的就只有把顏色塗成一樣，讓鏡中影像和畫布影像的邊線看起來消失就行了。

吼，這種技術用寫的真的又是看不懂啦，來來，我用這方式畫張自畫像來看看。這樣就懂了吧，畫超擬真自畫像很簡單的！


這個原理就和camera lucida這種儀器一樣，看一下這個網頁的圖就大概知道了那是什麼了，類似的設備也會拿來作顯微鏡的繪圖之用，把顯微影像投影在白紙上，然後再就著白紙去畫出顯微影像。


回到維梅爾繪圖的下一個問題，那時候沒有相片啊，怎麼可能用平面鏡去反射照片影像啊，所以可能就是用針孔成像囉？找個暗室，牆壁投影出針孔成像的影像，再用平面鏡來協助繪圖？

不過還是有問題…

清明假期一直看化石，也算是慎終追遠的表現吧？

一大早去了苗栗龍港之後，回頭去了一趟尖石的復興煤礦，目的是要看葉子化石。




五年多前，跟梅子去聽李俊堯老師的演講，就對植物化石十分感興趣，那時候，梅子也做了很完整的紀錄《20091024台灣植物化石地層》
新竹尖石：石底層，約1850～2000萬年前。煤礦坑傾倒之廢渣中有許多棕櫚科、槭樹科、豆科植物化石，表示當時可能為熱帶氣候，但亦有發現水杉化石。
這裡也有當時演講的摘要。

我們就在這附近找了山徑，看到路邊有煤渣就停下來觀察了，不過看的主要是夾雜其中的頁岩。用鐵鎚敲一敲，岩石裂開了，就能看到裡頭的樣子囉。





其實肉眼看還蠻明顯的，但是拍照起來好像就不太明顯了耶。看到有葉子的樣子嗎？

這些葉子化石其實是壓型化石，就像是葉子落到泥巴上，雖然組織被分解了，但是形狀被保留下來了。