11201植物的物質運輸-融合學科本質與合作學習

這次要融合的學科本質是

• 物理化學原理解釋生命現象。
• 生物學研究負責系統的方法是尋求最有效解釋。

同時透過動物與植物的比較，帶學生學習生物的策略，而非構造細節。

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前一節課講的是水與無機鹽的運輸。

海報都還在牆上，這樣學生在最後的小組討論時，才有可以回顧的資料。

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我們今天看植物如何運輸有機養份。

在我們講植物之前，動物怎麼運輸自己吸收到的養分呢？

（讓學生思考，大概心裡就是「循環系統」）

稍等一下就可以說是循環系統了

（不用讓學生回答啦，這邊不需要，因為只是過場）
（而且答案太低階到學生會有點疑惑為什麼要問這個？會不會自已想得太簡單反而會懷疑自己錯了。）

（很多老師會分不清楚什麼時機應該讓學生回答，什麼時候過場就好）

跟動物不一樣，植物運輸養分時，既沒有「循環」，也沒有專門提供動力的器官。

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前一節課我們說植物運水與無機鹽的機制很聰明，利用物理原理就可以幾乎不耗能的方式，將物質由根運往葉。

不過，這是因為無機鹽與可用的液態水只存在土中，所以很單純。

但是有機養分就不同了。

植物不會從土壤中吸收任何有機養份。

這是因為植物比動物厲害的多，所有有機養分都是自己製造的。

不過這樣一來，運輸的方向就會有很多種。

可能需要由葉製造後，運到根部去儲存。

也可能從根的貯存處，往上運，讓休眠的芽可以生長。

甚至會需要側向移動。例如結果的時候，附近的葉子就要將有機養分運到果實。

植物用的方式超簡單。

這邊用醣類為例，因為運輸醣類所造成的液體流動是最主要的。

但不代表只需要運輸醣類。

簡單講就好。

主要運輸有機養分的是韌皮部中的管子。

提供醣類的部位以主動運輸將轉換後的蔗糖移動到管子裡。

這樣一來，滲透壓就升高了。

隔壁木質部的管子裡，不斷往上蒸散的大量水，就有一部分會被吸過來。

水變多但管子的直徑是沒有變的，所以水壓上升。

而另一端剛好相反。

醣類被主動運輸離開管子，也就留不住水。水壓下降。

那當然就是會出現液體流動了。

就這麼簡單！！！

只要製造壓力差就好。

所以簡單稱為壓力流啦！

根據流體力學，一根管子中不可能有不同方向的水流啊，所以每根管子裡的水都只能往上，或往下。

不過好在綜合多根管子以後，就可以有多個方向～

這些管子是由一個個的細胞連接成的。

相接的兩個細胞壁上，有很多洞，看起來像是一個過濾用的篩子，所以這些細胞被稱為篩管細胞，連起來的就叫篩管～

（跟之前一樣。名詞放在概念之後才提出）

跟動物很不一樣。

植物的管子空間是細胞內部形成的。（細胞級結構）

但是動物是很多細胞圍出來的。（器官級結構）

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第二階段。

這個篩管細胞沒有細胞核！

為什麼？

動物身上有哪些細胞沒有細胞核？

學生很快就會提出紅血球。

接下來就會問為什麼紅血球沒有細胞核？

後面的問答就會有幾個不同的大方向。

很多老師會覺得這很考驗自己引導的功力。

其實不是的。

其實是檢驗老師自己的邏輯與脈絡。然後才跟引導有關。

大多時候我聽老師們的描述，其實是老師自己不知道要往「哪裡」引導。

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常見的論述方向有三個

1. 就紅血球生成的過程解釋：因為紅血球成熟的過程中會把細胞核吐掉。
   （不能說不對喔，因為我的題目是為什麼紅血球沒有細胞核）
   （而不是「為什麼紅血球『要』沒有細胞核」）
2. 因為要運送氧氣
3. 因為要增加表面積

後面兩個就可以看出我們的學生在學習過程中，很常被要求記憶片段的資訊，而且就以為可以用作解釋。

因為，如果我追問

• 為什麼運送氧氣要丟掉細胞核？
• 為什麼丟掉細胞核會增加表面積？
  （一個水球並不會因為把裡面的東西倒掉就表面積變大啊）

回答的學生「都會」傻住「超過30秒」、說不出話。

也就是一開始講出答案時，並不是因為自己有個推論流程。

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跟運送氧氣關聯的話，通常有兩個方向「空出比較多空間」、「減少氧氣消耗」

跟表面積關聯的話，就會進一步修正是「表面積／體積、交換效率」

上面兩個都可以追問

• 那其他細胞為什麼不丟掉細胞核，讓自己的功能／交換效率可以更多？
• 如果丟掉細胞核會有壞處，那紅血球不怕壞處嗎？

也可以提出魚類與兩生類的紅血球有核，去引誘學生往熱與氧氣的關聯走。

上面這段看班級狀況，可以有不同的處理。

有的班級提出的論述相對來說謬誤較少，可以梳理成數個平行的假說。

就可以帶著看如何評估不同假說的解釋效力。

這是一個很願意付出時間背誦課本的班。

就特容易出現將很多背過的東西堆出一個推論流程，然後自己發明橋接的方式做連接的現象。

以至於我得同時將他們十個組的推論一起展示，才讓他們能看到彼此的論述邏輯是完全相反的。

當然最後就藉機在澄清內、外溫動物調控體溫的機制，以及呼吸作用和產熱的關係。

釐清了紅血球沒有核在演化上的可能好處，以及沒有細胞核帶來的壞處後。

接著轉頭就問

1. 那篩管為什麼沒有細胞核？
2. 那篩管的功能是怎麼控制的？
3. 篩管容易死掉怎麼辦？

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學生很容易聯想到1.的答案就是可以減少消耗養分。

老師的話

從2.可以引出伴細胞～

從3.就可以引出為什麼要有國中學到的形成層分裂出新的韌皮部了～
（木質部的導管也會壞掉，上一節課有討論過）

（用連結取代傾倒片段知識）

此時學生都還沒學過植物組織喔，因為我是倒過來上的。課程架構請看這裡。

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最後一個階段就是請學生回想上一節課與這一節課的植物運輸方式，跟動物相比，有哪些不同。

請小組討論三個不同，然後跟全班分享。

但我有提供一個分享的書面格式，請他們用這個格式分享。

其實是逼著學生解釋，因為如果不寫出來，常常就是點出不同的面向，卻沒有仔細思考實際上有哪些不同。

（比如只說「動力來源不同」）

這個格式我有預先畫出一張小海報，貼在白板上做示範（照片中白板正中央）

然後就是學生討論時間。

討論的過程一定會一再地看我的投影片與旁邊的海報，其實也「在使用知識的過程中，透過同儕的回饋，澄清自己的認知」

寫完通常就下課了，但我還是會請學生都貼上來，這樣一來可以逼著學生完成才走。

下次上課就從這邊開始～（三個班的走向都不一樣，真有趣）