11101選修生物主題二－第(十一)十二週 結合學科本質－植物組織系統的探究

 

第十一週是運動會。

所以這是第十二週的課程

學生在上一週的課程

11101選修生物主題二－結合學科本質、由巨觀到微觀的植物組織系統，咻咻咻就上完了!

已經大致上知道植物組織的一些分類與形態特性。

今天要利用這些知識讓學生探究「結構與功能」

但是不同於一般課本或老師常要學生從結構推斷功能（在學生其實沒有「某功能的組織有某種結構特性」的知識前，要從結構推出功能是邏輯上不可能的事情）

所以我們是探究其他的面向。。

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我們常覺得結構決定功能，但功能會決定結構嗎？

聽起來有點奇怪。

舉例來說，

• 同樣都是支持性的組織，都是用厚壁細胞，但是在莖與根的厚壁細胞需要支撐不同的重量，厚壁細胞的細胞壁厚度一樣嗎？
• 承上題，植物是用什麼樣的結構來提供不同支撐的功能呢？是用更厚的細胞壁來提供較高的支撐力，還是用更多的厚壁細胞？

又或者是

• 維管束或莖頂根尖的分生組織是從一開始就是分生的功能，他們的細胞核質比會不會跟從薄壁組織這種儲存用的細胞轉變出來的木栓形成層不一樣？

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所以我就向學生提出一系列的問題

（提出的時候，一定要逐點出現，不能一次全部投影出來）

（也要用講故事的語調、語氣來引導學生累積好奇）

（是的，一開始學生當然不會好奇。好奇是說故事者營造的結果）

（老師自己如果也真心好奇，語氣就會好奇的）

例如：

第一大部分

1. 不同類型細胞的結構差異是決定性的還是程度差異而已？

1. 在核質比例上，不同部位與來源的分生組織有一致性嗎？都顯著大於非分生組織嗎？

周鞘、木栓形成層的核質比例是否與維管束形成層接近，還是更接近皮層的其他不分裂的薄壁細胞？

2. 在核質比例上，不同位置及功能的薄壁組織有一致性嗎？是否受位置與功能影響？

3. 厚角細胞除了角落加厚外，其餘細胞壁的厚度和一般薄壁細胞一樣嗎？

是這樣引導的

師：我們上週看到課本說分生組織的細胞核比例很大，是真的嗎？

（要有輕微的抑揚頓挫與暫停）

（因為學生會想「不然呢」）

師：可是，這樣的差異是決定性的還是相對性的？（停一下）

      也就是所有分生組織的核比例都遠大於其他組織，而且大到我們只要量出數值，就可以判斷是否為分生組織嗎？（語氣要稍強烈一點）

      還是其實只是稍大於其他組織，而且還可能受其他因素影響。（停一下）
      例如由薄壁組織來的分生組織可能在核比例上更接近薄壁組織，而遠小於初生分生組織呢？

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第二部分，則是要節奏較快的引入要有不同支撐力的部位，會不會有結構上的對應？ 

2. 薄壁細胞與厚壁細胞的細胞壁厚度差多少？厚度的差異是否受位置或功能影響？

1. 不同位置及功能的薄壁細胞會有細胞壁厚度的差異嗎？

2. 不同位置及功能的厚壁細胞會有細胞壁厚度的差異嗎？

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由上段直接連到這裡。

師：還是植物並不是用更厚的細胞壁來提供更高的支撐力，而是用更多的細胞？

哪一種有更好的支撐力？哪一種有更靈活的調整空間？

3.植物如何以結構提供不同的支撐力？

1. 在莖與根中，提供支撐的厚壁細胞在細胞壁厚度有顯著差異嗎？

2. 在莖與根中，提供支撐的厚壁細胞會在數量上有顯著差異嗎？

3. 在陸生與水生植物中，厚壁細胞的數量或細胞壁厚度會有顯著差異嗎？

這邊可以連結動物的脂肪組織。

在小時候，脂肪組織傾向以分裂更多細胞來儲存多餘能量，但在青春期以後，就傾向於讓每個細胞更大，來容納更多脂肪

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最後的提問也順便澄清迷思。（維管束的功能有支撐嗎？）

      4.很多植物在表皮內側也有厚壁細胞形成的纖維提供更高的支撐力，維管束內為何還要有木質纖維與韌皮纖維？

1. 木質部導管細胞壁的螺旋加厚是提供細胞尺度還是個體尺度的支撐？

木質部導管的細胞壁加厚是否不足以提供個體尺度的支撐，以致於仍需要厚壁細胞形成的木質纖維？

2. 韌皮部篩管細胞的細胞壁厚度是否與導管有顯著差異？

如果導管的增厚足以提供個體尺度的支撐力，木質纖維的數量與總截面積是否顯著小於韌皮纖維？

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接下來就讓學生有心理準備，他們要訂一個題目，也可以從上面的問題選一個自己也好奇的（學生真的會好奇喔），來利用顯微鏡做探究。

是的，這邊就教學生有關組織學的研究方法。

一樣結合探究實作，要先訂定操縱、應變與控制變因。

（這邊需要舉例子給學生聽。）

（例：操縱－根莖，應變－細胞數量與細胞壁厚度，控制－都是表皮內側的第一圈厚壁細胞）

然後是如何定位與搜尋，也要規劃紀錄表格。

跟學生說有哪些材料，可以應用哪些高一學過的方法。

接下來就是發一張學習單給學生做步驟規劃。

這就是本週的第一節課。

我大約就是一組一組去聊，看看他們想怎麼做......

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第二節課就是進實驗室。當然老師的引導語也是自己很期待大家的研究結果。

學生的表現非常專注與投入。

老師就是轉來轉去，看看學生有沒有需要協助的地方。

尤其是使用顯微鏡，也能幫助他們準備學測中有關顯微鏡操作的部分。

我沒有這麼多時間讓他們完成整個探究。

但這個過程當中，學生在疑惑要用顯微鏡觀察哪裡、觀察什麼，不斷翻課本找文字與圖片對照，以及真的觀察到的東西，才是我的目的。

其實我可以讓他們把這個觀察的結果，變成一份報告。

也有時間這麼做。

但是因為我們有另一份大的學期報告，因此這個部分就沒有讓他們真的繳交作業。

即使如此，學生還是很投入喔！！