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阿梅的生物圈一號韓中梅製作,以創用CC 姓名標示 3.0 台灣 授權條款釋出。
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1.讓學生在需要時能有材料自學/預習/複習
2.生物教師(現在及未來的)能一起討論更棒的教學活動

所以請求檔案分享時請您寫個信告訴我您是誰囉~


感謝台中二中葉婉儀老師、台南二中李宜欣老師、平鎮高中蔣佑明老師、嘉義高中林芳妃老師、旗美高中蔡佳娟老師融入校內課程
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2021年4月18日 星期日

探究實作B第六週-擬定研究計畫

雖然標題是第六週,但其實是行事曆的第八週。

這個班級的課程是在週五下午,整個學期中無法上課的週次一共有六次:
校外教學、婦幼節補假、園遊會、會考佈置、第二次段考、第三次段考

比上課週次最多的班級少了五週課程。很刺激吧

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今天的主要活動是各組要為自己探究的方向訂定可探究的問題。

但在那之前,要連結前面論證與接下來的探究;同時,要為上學期檢核項目完成最後一哩路。

我先說明因為接下來的水污染探究,大家要用論證的方式說服別人,所以來回顧一下論證的基本要點。
我也有說明,要很抱歉的是因為時間關係,我只能挑幾組作為例子讓大家回顧。沒有辦法一一講到。

首先,是「根據資料來提出主張」。需要是觀察到的事實或數據資料,不能是自己的想法或意見。


第二是論據沒有邏輯謬誤,在用「因為...所以....」與其他連接詞去呈現自己推論過程時,要非常小心呈現的邏輯關係,不能有我們以前學的邏輯謬誤。

第三是論據的結構要嚴謹,要將資料與主張的關係完整列出,不能漏掉。並且要將條件詳細列出,在這邊就是劑量是很重要的。

最後,就是自己要先想好可能有哪些漏洞,像是超出我們資料可以論述的範圍、或是資料本身是有問題的,還是有沒有其他原因會導致我們看到的現象。

最後是請學生看著我把六張紙條貼在黑板上是先貼好的白紙上。
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好喔,要開始接下來的水污染囉。
首先當然還是要紀錄一下新的數據。尤其請上次反應數據都沒變的湳雅組確認一下到底數字是不是還是一模一樣。
還好,數字有變動(我實在不想去檢舉人家)

看一下3/22石門水庫與寶山水庫的數據。再看一下4/15的數據。石門水庫剩不到三分之一。寶山水庫已經低到8%以下。
但上次曾經說過,寶山水庫的水主要是供應園區用水,蓄水量低好像對大多新竹的民生用水沒什麼影響對嗎?

但不要忘記寶山水庫是攔截頭前溪上游水源,是不可能沒影響的。例如目前為了確保工業及民生用水,是優先停止灌溉用水。新竹區域的農田已經停止耕種了。

這是我根據上週大家初步擬定的方向整理出來的。

但是後來我又想到兩個很不錯的方向,給大家參考。
我介紹了竹東河濱公園的生態治理區。那邊很漂亮,喜歡騎自行車的同學可以去看看,可以一路騎到南寮!
竹東的生活污水會在河濱公園旁邊的水資源回收中心進行污水處理在排到這個公園的水池中。




公園的水池彎彎曲曲,排出來的水就在彎曲的水道中被生物淨化,最後從北二高下方的礫石區做最後的淨化後,排到頭前溪。
所以可以看看這樣排出去的水給下游的取水口是可以接受的嗎?


另外一個就是非常有名的新竹水污染-香山綠牡蠣。因為工業排放大量銅離子到頭前溪,所以在溪口南側的香山溼地的銅離子污染很嚴重。

偏偏香山濕地現在是很多遊客會去接觸水的地方。所以也可以看看現在南寮到香山溼地的水是不是適宜人體直接接觸~

所以提供另外三個方向讓大家參考看看。

但在我們開始做研究之前還是要認識一下水污染的基本知識。
(但這邊要講的節奏要快,重點並不是認識水體,而是水體的分級根據不同指標的綜合考量)
水體分成五大類,甲類只要經過消毒就可以碰觸人體,但乙類就還要先經過沈澱等一般淨化了。丙類先經過特殊淨化,而且也不建議碰觸人體。戊累就更不用說,連灌溉都不行了。

重點其實是,水體根據什麼分級呢?

雖說是重點,也是簡單講過就好(以後再讓學生自己根據資料選擇指標)。溶氧量越高表示裡面會消耗氧氣的微生物或物質比較少,生化需氧量剛好就是代表被微生物或物質分解所消耗的氧氣量。所以可以請學生簡單猜猜看生化需氧量與溶氧量的高跟低各對應到水質好或不好。

另外,懸浮固體多不一定代表水質不好,但是基本上還是希望少一點比較好。
大腸桿菌通常與糞便污染有關、氨氮與總磷則代表人類排泄物與清潔劑等污染。
看看自己取水口的水體分級吧~
(因為有北埔的學生,我特別說明我有去找北埔的水體,但因為環保署只管理跨縣市的溪流,所以沒辦法找到北埔溪流的分類)

除了粗略的分類外,還可以用河川污染指數來做更量化的衡量。不同項目的測量值都對應到下方不同的點數,加總四個項目的點數後再平均,就可以得到河川污染指數RPI了~

我們學校可以提供的檢驗項目。
因為溶氧、酸鹼度及總溶解固體量是只要一支儀器放到水裡就可以測得,所以每個同學都要會操作,而剩下四項就是四個人各認領一項。要會操作流程,取得數值。


接下來就是要讓自己的方向變成問題,所以回顧黑板上提問部分,要是完整的問句,有疑問詞與操縱變因之外,就是要有可量化的應變變因。

所以要用什麼數字來代表對健康的影響呢?
小組一起討論問句,然後寫在白板及筆記上~
大部分學生還是很直覺的使用「健康」、「不健康」,是說也沒錯啦,的確這也是量化的概念。
(所以下次我的歸納要改成「可測量的應變變因」!!!)
當大多組還在寫的時候,我去找第一個寫完的組,問他們要如何評估會不會有害健康。
經過一番討論,他們決定用RPI。
我的目的是讓還正在討論的組有發現我們在討論這個,看看哪些組能發現要用數字來作為應變變因。



我在這邊一邊看大家寫一邊偷笑。顯然就是要用偷懶的方式完成啊。
我等到大家都寫完時一起來講每個題目。
首先是第三組,要用什麼數字來評估對健康的危害呢?
(因為這是提醒過最基本的要件,所以直接點出來)
另外第五組跟第七組有用溶氧量的數字評估對我們健康的危害。但是我們並不是依靠水中溶氧量來得到氧氣的喔,所以這個指標是可量化的沒錯,但是可能並不代表對健康的危害程度。

這跟第九組用溶氧量來指標乾淨程度有相同的風險。因為我們並不依靠溶氧量來得到氧氣,所以溶氧量是用來間接代表微生物多寡,但一個水樣中會危害健康的成分至少還有各式各樣的成分。
如果只挑溶氧量的話,自己的論證就有很多漏洞,你也無法確定還有沒有其他成分會危害健康。到時候寫反駁就會超長,表示自己的主張有太多不成立的可能~
(我沒有強制他們改,但後面的實驗中都還是會測,所以他們可以到後面再將數據加進去)

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其實在這邊我面臨到兩種安排的取捨。
即使當初選了A方案,學生果然出現如我預期的轉不過來。
現在說要下此選B方案,我還是很猶豫。

A方案的結果:
1.學生在寫這個題目時,即使我已經提示要怎麼量化「對健康的危害」,前面我們看到兩類數字,一個是綜合污染指標,一類是各種化學分子的濃度(或是溶氧量、需氧量),大家一開始還是以「不健康」描述。
這個可以通過加一張「各種指數高低對健康的危害」來條避免。

2.學生選擇用綜合污染指標來衡量自來水。這是因為我並沒有描述從「取水時原水-淨水場出水-家用自來水-生活污水-排放後的原水」的水質處理與變化流程。
這個當然就是加一張投影片也可以解決。

我的B方案就是加兩張投影片。
但為什麼還是選A方案?因為雖然只有兩張投影片,但其實講的時間不算短,講的方式也是很瑣碎、零碎的(要逐項講解,不是一個簡單的大概念)。

即使是施行A方案後的現在,我也沒有很確定我未來會選B方案

A方案還有後續,我們下週是讓學生用自己採到的水樣做各種技術的測試。
在實作之前,會講這兩張投影片。
讓學生思考自己選擇指標的意義與有效性,同時也歷經選擇指標後要實作
(選自來水的通常是因為在家取水就好,但他們會發現要加測硬度與餘氯)
(比兩種原水的會發現要做兩倍流程,其實如果只是要比不同水域的原水,有同學做鳳山溪,可以拿來用~)
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第二節課 回到學生已經寫下的題目

我實在太欣賞第四組同學的題目了。他們的題目是
竹東的污水經過生態淨化後,是否接近上游取水口的水體綜合污染指標?」

不止有操縱變因、可測量的應變變因,還有隱含了價值觀的探究動機!

簡單介紹要準備的東西

這邊只是引入採樣本身就有許多惠造成誤差的可能。例如裝水樣的容器、儲存的溫度條件

採樣的方式要考慮代表性,因此橫向與縱深都需要有代表性。只取一個點,就很容易被人攻擊。

每一種檢測方式都有規定好的作業指引。因為檢測結果是要環保單位要拿來告發廠商的,所以都是很嚴謹的。

我們因為是高中,所以只能用電化學分析與色譜法。

但實際上的檢測技術有159個。
雖然看起來很多,但真正的污染物是遠超過這個數字的。
所以不可能每次懷疑有污染時都直接全部檢驗。每一項都要時間,全部做完也幾乎沒有時效性。
水污染的檢測就像辦案一樣,要根據線索先知道自己要驗哪些項目,才挑出來檢驗。

這也是為什麼居家檢測或是學校用的檢測是完全不能用來確認污染的。採樣方式、保存方式跟檢驗方式都只是很粗略、簡略的!

這也是為什麼官方檢驗中,即使有量測,也沒有十足把握能說罪魁禍首是誰。因為說了是誰,就會剝奪人家的全力。
想想看,你聞到好臭的煙味,五十公尺外有人抽菸,要說你聞到的煙味是那個人抽的煙,還需要哪些資料才能檢舉成案?

但是民眾可以怪罪錯一百次也沒關係,因為沒有人會受害。



所以喔,接下來就是同學要擬定研究計畫,升高自己的研究精確性。
這次先安排採水樣的地點與日期。考量的方向就是如何有足夠的代表性。
除了我們在前面看到一個地點的不同採樣方式會改變數據之外,我們之前紀錄不同日期的淨水場水質檢驗結果也發現數值會不一樣。下雨也會改變數值。
所以採樣日期與次數都很重要。
就像民意調查也是一種科學研究一樣。要根據調查的主題來思考取樣的方法

所以請學生就接下來可作檢測的日期安排紙少三次的採樣。
當第一次開始收數據時,就可以開始簡單分析,試著寫下論證的文字



學生討論後必須要將採樣的日期、自行準備的器材與需要老師幫忙準備的器材填寫到問卷中。這樣我可以一目了然他們的規劃。




比較快的組別,通常會有點問題,所以記得要下去跟他們確認一些點。例如他們是不是沒想到取樣到實驗之間的時間差或是流程。

如果也已經完成,我已經將各種檢驗技術流程放在雲端教室,他們可以先看,下週畫流程圖會比較快。









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