必修生物-遺傳物質

在這個單元，我用的還是我的最愛血紅素與ＡＢＯ血型！

用血紅素是因為對學生來說是熟悉的，而ABO血型是把學習內容作個人化的最好材料惹。

還可以順便講故事，把第一章的內膜系統及細胞膜結構拉進來。

更不用說可以說說膜蛋白作為通道與受體的動態關聯。

用血紅素建立「基因決定蛋白質」的概念，我覺得滿好的。

跟使用其他的蛋白質來比，因為學生對血紅素的功能有非常穩固的理解，再加上新的概念應該是簡單、安全很多。

另外，這次我讓學生用「自己的」ＡＢＯ血型的等位基因作複製跟轉錄轉譯練習。

學生會很專注小心不要讓自己的基因突變，最後檢查誰讓自己基因突變這件事情尤其好玩。

這個單元我專注的是中心法則所描述的本意，也是生物學的重要主軸之一，「訊息如何傳遞」。

所以在核苷酸的結構上，著重的是ATCG在複製及轉錄轉譯上的角色，也就是作為符碼。

至於核苷酸的化學結構，就不是我在意的了。名詞簡單帶過，用考卷的考題再確認就好。因為在講課時講的再苦口婆心、口沫橫飛，學生只有更混淆而已，或是反過來，覺得自己不會搞混。

當然轉錄與轉譯在機制上的細節也是簡單講過就好。

因為中心法則並不等同於「轉錄＋轉譯」

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根據克立克在1970的說法，Central dogma的重點是「訊息」由DNA轉移至RNA後，再以蛋白質的形式呈現。這個資訊的傳遞是單向的。意思是只有DNA可以決定蛋白質，但是蛋白質無法決定DNA。這確保了資訊的精確性。雖然過程中的確牽涉到複製、轉錄與轉譯三個階段，但是依然不能簡化為「DNA的複製、轉錄與轉譯合稱為生物學的中心法則」。因為，這這會完全失去「訊息的流通與傳遞」在生物學中作為極重要主軸的角色。

The Central Dogma. This states that once 'information' has passed into protein it cannot get out again. In more detail, the transfer of information from nucleic acid to nucleic acid, or from nucleic acid to protein may be possible, but transfer from protein to protein, or from protein to nucleic acid is impossible. Information means here the precise determination of sequence, either of bases in the nucleic acid or of amino acid residues in the protein.（Francis Crick, 1958）

The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information. It states that such information cannot be transferred back from protein to either protein or nucleic acid. ”

— Francis Crick, 1970

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所以課程的開始是

我們今天開始要來學的是「孟德爾的遺傳因子，還有我們現在講的基因到底是什麼～」

利用投影片幫助學生重整基因與性狀，並且引入蛋白質的角色。

接下來是蛋白質的功能被結構決定，講概念就好。

然後是胺基酸做為密碼的概念（所以結構的部分只提側鏈的特性對結構的影響）

然後就引入了突變對蛋白質的影響

這邊我的問題是決定147個胺基酸的基因密碼有441個。

是怎麼決定的。

我發現只要能夠等待，所有班級都可以有學生說出三個基因密碼對應一個胺基酸。

等候學生講出這個規則是重要的。

一來學生聽到的是同學找到的規則，這個意義非凡，效用遠遠大於老師說出口。

二來學生聽到是同學找到的規則，以後也會相信自己有機會想出答案。

然後就是我最喜歡的了，把隱性等位基因的概念跟轉錄轉譯、蛋白質串在一起。

雖然還沒講到轉錄轉譯，但是我喜歡在這裡先把概念連在一起。

讓學生理解前面學的隱性等位基因是什麼～

最後當然是我最喜歡的問題。

基因的功能到底是什麼？為什麼重要到要正確的給新的細胞呢？

以上的所有說明一定要在半節課內搞定。

因為接下來是學生要在筆記本上回答這四個問題。

在合適的引導下，學生真的可以好奇彼此間的答案。

這一類的課程中，關鍵的是老師下去各組去看大家的答案，引發組內的互相討論，並且能夠讓進度較快的學生對其他同學的答案產生好奇。

這必須要依靠老師在看各組回答時，探詢學生的想法，幫助學生自己形成很棒的答案。

小朋友都超得意的，這就是最棒的引導。

有學生很快地問我，第二題的問題不就是第一題的答案嗎。而且第三題的題目就是第二題的答案啊。
是不是超讚！

下面是順手拍的筆記，我沒有特別看內容（我老花沒辦法看很多小字），但我相信是很棒的。

我最享受的時光也就是這樣了，每個學生都好思考喔。
（大家有注意到小紅帽的位置嗎，看得出來這隱含著什麼嗎）
（大家有注意到學生的肢體語言可能有不同的意義嗎）

第二節課往分子結構邁進！！
同樣用血紅素基因為例。而且讓學生發現原來超多我們的「性狀」是「基因」決定的。
我超喜歡講嗅覺基因的。

然後當然是要講一下基因到ＤＮＡ囉～

一樣重點在ATCG作為密碼的部分。

核酸與核苷酸在結構上的部分我真的很快帶過去。

有了配對概念，加上簡單的影片與投影片說明半保留的概念。
上面一樣式不要超過半節課。
最後就是用血型把古典遺傳與基因的概念連在一起。
根據學生的血型發給他們不同的作業單，讓小朋友複製自己的ＡＢＯ基因～～
小朋友很喜歡屬於自己的作業單喔，還會很苦惱不知道爸媽的血型。
如果小朋友不知道自己的血型，可以先發i，也可以藉此讓學生接觸「在台灣i的比例最高」的概念。

學生會說好多喔，眼睛都花了。

這個更好，因為可以跟他們說，我才節錄前181個，你的細胞光這個基因就有兩萬個核苷酸要配對ㄟ～～給學生量化的概念！

轉錄與轉譯部分的基本流程一樣，作業單我晚點放上來～

用心尊重你的工作，請表現得像個專家

這篇文章其實是今年六月24日寫在FB的。
但我今天決定要貼出來。

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Subway的學習
（大家原諒我很愛貼有的沒的）
（因為我當時一天中能跟活人講話的機會不多）
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Subway是我的好朋友，通常我都吃沙拉。
各地高鐵站的subway都是我依賴的店。
尤其是XX高鐵的subway。
我已經買到知道每個店員做沙拉的手法與心思。

有的很細心，自己會想客人打開盒子時的視覺感受。
還會思考沙拉醬、肉、蛋皮、乳酪片的順序與客人吃到時的味覺感受。
有的時候整齊地將酸黃瓜、黑橄欖與jalapeños分三區放反而是造成困擾，所以有的店員會細心的將三者均勻的放在菜上。
（尤其是我都會指定三者的數量）（奧客）
XX高鐵有兩位是這樣的店員。

但碰到胡亂作一通的就會令人生氣。
碰到只是把東西堆進去，然後搞的食材都髒兮兮的就會覺得自己很倒霉。
我是一個客人，我很期待你做出來的產品，結果你自己瞎搞一通。

因為高鐵XX站分店的客人一定都是外帶，客人是在沙拉做好一段時間後才會吃。
所以如過醬料被吸在肉的纖維之間，或是被吸在蛋皮的孔隙裡面，就會一整個災難。
因為肉與蛋皮本身就有調味，而生菜沒有調味。
醬料被吸走了一個會讓肉與蛋的味道變得很難吃，另外就是菜完全沒味道了。

另外，有的醬料是濃稠的，如果乳酪片沾到這種醬料，就會變得髒兮兮。
而乾淨的乳酪片配番茄片是整個沙拉中的一個重點，我甚至會留在最後吃。

今天碰到一個店員，兩週前第一次碰到他的時候他顯然剛開始上班，所以做的亂七八糟我也就算了。

今天。

他把菜鋪平後，在中間放了番茄片，切到碎掉的燒烤牛肉（已經不是片），也沒鋪平，是變成小丘。
所以放上乳酪片後，再放蛋皮一壓，乳酪片就碎掉了！

他不知道是瞎了還是怎樣，蛋皮還給我圍著小丘鋪上去，看起來很像要做小學科展的火山。

然後！

他把一大坨沙拉醬擠在蛋皮上。

這個時候，一整個就是蛋皮富士山流出西南燒烤醬岩漿。
山頂海拔已經超出盒子的海平面了。

然後！！

他就把盒蓋蓋上，用力把火山給壓平了。
（一般自助餐店或便當店的力道與氣魄）

我帶著創傷，坐到高鐵的座位後，我真的不敢打開盒子。
我怕我哭。

喝了咖啡，喝了可樂。

以後。

我打開沙拉盒子。

我真的哭了。
全部糊成一團。蓋子上還有一大片沙拉醬。
燒烤牛肉片（過去式）碎掉了。
乳酪片也碎掉，還沾到沙拉醬。
菜上完全沒有沙拉醬。
我得用菜去把盒蓋上跟蛋皮上的沙拉醬刮下來。
而且他算數有問題。我明明只要三個jalapeños

整盒沙拉是和著淚水吃的，所以有點鹹。

我真的不是奧客。我只是認真對待這盒沙拉。
我要有建設性。
我吃的時候下定決心要弄個sop卡給做沙拉的店員！！！！

（沙拉從XX吃到台中）
（這篇從台中寫到台南）
（傷心從亞熱帶蔓延到熱帶）

我是個說到做到的人。
嗯。

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為什麼五個月後的今天會貼出來呢。

因為我今天第二次聽到一個小故事。
某個出生率超高的縣市裡的一個小學校裡。
某個應該要非常能夠將邏輯與論證內化到反射的一些老師。
（不是自然科老師）
竟然說開學以來的幾個意外，是因為校園中某個新的藝術裝置的位置與形狀沖到他們。
這實在太驚人了。
即使是開玩笑，反應的思維也是太嚇人。
因為受傷與校園裝置從來沒有在我心中被放在一起過。

更不用說講給我聽的老師是一副要為我揭開神秘原因的語氣。

這是一組說學生沒有批判思考能力的老師。
這是一組要教未來國民理性思考的老師。
這是一組跟我領一樣薪水的老師。
這是一組跟我有一樣投票權的公民。

如果是要教人理性思維、批判思考，那麼請表現得像個專家。

選修生物-光合作用2用自由能教固碳反應

前面的光反應在這一篇

而固碳反應的部分

先說基本上是三個分開的二氧化碳分子被組裝成一個三碳分子，可以問學生這個系統的自由能是升高還是降低。

然後回頭看前面的兩個因為吸光所以自由能提高的分子。

一個是「ATP+水」，另一個是「NADPH系統」。

兩個系統都可以透過逆反應來釋出自由能，但是附帶的結果不一樣。

「ATP+水」釋出自由能的同時，還會釋出磷酸根

「NADPH系統」釋出自由能的同時，則是會釋出氫離子與電子

用氧化還原跟磷酸化來看，這邊還蠻簡單的。

先帶學生看大致上碳數的變化，還有碳反應的目的

第二要強調這個過程是由光反應的產物，也就是自由能被提升的ATP、NADPH系統
ATP、NADPH這兩個系統因為在光反應中被提升自由能，所以是呈現不穩定的狀態，會傾向於回復到原本的狀態。
也就是說會傾向於進行逆反應：ATP會釋出自由 能跟磷酸根，NADPH會釋出自由能、電子與氫離子

如果等等碰到要自由能跟磷酸根的狀況，就是ATP來處理
如果等等碰到要釋出自由能、電子與氫離子的狀況，就是NADPH來處理

接下來看每個階段

像是磷酸甘油酸要變成雙磷酸甘油酸，顯然要磷酸～已經有一坨磷酸根，又要再加一坨磷酸根，顯然系統會更不穩定，自由能會上升。
讓學生判斷兩個加在一起，要用什麼（學生會自己找出那就用ATP）

雙磷酸甘油酸要變成雙磷酸甘油醛，讓學生判斷是氧化還是還原，自由能上升還是下降，要用哪一個系統來處理。

最後再生五碳醣比較難，可以由老師簡單介紹就好（基本上是自由能上升，因為是三個碳變五個碳，植物細胞用ATP處理）

然後就問學生有沒有要問的。
通常學生會在這裡發現最後是三個碳的分子變出五個碳的分子，多的兩個碳是哪裡來的
這時候我會請大家一起想辦法，看看可以怎麼辦

有的班級可以跳出15這個令生物老師心花怒放的數字
比較多的班級會有學生說兩個3碳醣一起跑，可以問那多一個碳不就浪費掉了
經驗中大多班級都可以在這個步驟往最小公倍數那邊想
接下來就可以慢慢帶到係數平衡的方向了




解決了一個問題，（機車老師）又跳出另一個問題了。
這個圈圈中，需要的NADPH和ATP的數目不一樣
但是在光反應中（記得嗎，圖還在黑板的左邊，學生隨時可以回去看，這就是我喜歡版書兒不喜歡投影片的原因）每次產生的NADPH和ATP的數目是一樣的～
怎麼辦！！！！

讓學生看著光反應的電子傳遞鏈去想想看怎麼辦，可以試試看等待，也許會有驚喜～
基本上學生不容易會想到循環電子傳遞鏈。所以不用太為難學生。
可以帶著想想看光反應中跟ATP的形成中比較有關的是什麼～
跟造成氫離子梯度差比較有關的是什麼～
學生可以想到如果可以讓電子到光系統1時不要往NADPH合成酵素那邊跑就好了。
就可以繼續追問，是什麼決定誰能接電子呢？
好在我們在光反應時就一直是用氧化還原電位來處理，所以學生可以回答出來。
這時候，再跟學生說明電子傳遞連中的各完整複合體的氧化還原電位，他們自己就可以理解循環式電子傳遞鏈了。
是很合理的替代方案，不是老師說了算，也不是天外飛來的解決方式

好喔，我們解決了ATP與NADPH的問題。

但是機車的生物老師又生出了一個問題。

(生物老師默默地把黑板上的東西畫成海報)


就是啊，碳反應的第一個酵素本來的功能是把二氧化碳跟那個五碳醣結合。
但是！她竟然也可以把氧氣加入上去，這點跟血紅素有點像～
如果這個酵素遇到比較多二氧化碳，她就會加二氧化碳，如果遇到的氧氣比較多，就會加氧氣。
但是加氧氣的結果是毀滅性的，因為這個結果是那個五碳醣被分解為一個三碳醣跟一個二碳醣，不止沒有淨產物增加，原料還被耗損掉了。

可是呢，什麼樣的情形會讓植物細胞遇到的氧氣很多，但是二氧化碳很少呢？
學生會想到氣孔關閉
但是為什麼植物要關掉氣孔呢
學生會想到是因為要防止水分散失

不過我真的問題是
「關氣孔可以防止水分散失，但是會造成碳反應不能進行。開氣孔會水分散失，但是碳反應可以進行。兩個都有優缺點，為什麼植物選擇保水，而不是碳反應呢～」

學生有可能會說失水會死，可以反問但沒辦法 進行碳反應也是會死掉啊～

在經驗中，只要等足夠的時間。
學生都能看出來沒有水的時候連光反應也沒辦法進行！



所以，還是會到「那怎麼辦～～」
還是回頭看看問題是什麼！

現在狀況是
氣孔就是不能開
二氧化碳就是這麼少
我們要怎麼讓那個酵素比較常遇到二氧化碳？

這邊要引到「濃度」與「個數」的差異

所以植物只要可以讓二氧化碳的濃度上升就可以了！
當然接下來就是講解C4與CAM

但這時候就不是單純認識機制，而是要思考策略所對應的問題

介紹完三種策略後，我才介紹C4與CAM中的幾個化合物。
PEP、蘋果酸、草醋酸等等，順手指到黑板上的糖解作用與克式循環。
主要要讓學生知道這些化合物在細胞中都是多功能的，也就是整個細胞的化學反應是一個大系統，細胞能很經濟的使用這些化合物。
此時黑板上的呼吸作用

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光合作用的ending
分三個主題讓學生自己去比較，要比較什麼就看各組注意到什麼，想幫全班做比較的，就隨他們。

• 三種不同的固碳方式
• 循環式vs非循環式電子傳遞鏈
• 光系統2與光系統1

我宣布時就是這個順序，因為是帶循環式vs非循環式電子傳遞鏈著他們在黑板上，從最靠近的學習一路倒回去到一開始。
因為沒有規定要比什麼，學生的比較很全面～

一共有九組，所以一個主題會有三組進行比較，足以涵蓋所有的面向
（當然他們在繪製比較表時，老師就要下去看比哪些項目了，如果有缺，可以透過提問來讓學生發現）
學生的互相討論是超級美好的風景。
這是上課中


這是下課的時候，他們不願意去第二節課.......

有一件很有趣的事情。
比較「光系統2與光系統1」的組很容易變成比較「循環式vs非循環式電子傳遞鏈」。

我覺得這是好事！表示在他們認知中，著重的是這兩個系統在功能上的差異。

每張比較都貼在相關的海報旁邊，我會分配各組去幫忙看其他組的海報。

  

最後當然就是帶大家整體來看，可以比較哪些項目，學生要將大家的成果整理在筆記上。

整個禮拜，學生都被化學反應包圍。

一開始他們看這些化學式都有驚恐到空洞的眼神，後來好像進教室看到這些化學式就很有安全感，因為他們知道他們能學會這麼困難的事情。