遺傳學心智圖--基因的功能不是遺傳！！

看過很多老師為遺傳學做心智圖，都非常清楚易懂。
不過跟我的都不一樣，所以我還是記錄一下。

我習慣從蛋白質出發，在高一第一章時講胞器也是從蛋白質開始，所以剛好這邊就承接當時的脈絡。

一開始只有架構圖沒有轉錄轉譯的圖。

大致上的概念是
1.蛋白質很重要，能不能執行正常功能要看胺基酸的連結是否正確
2.細胞要拿哪些胺基酸來組合一個蛋白質的資訊是在DNA上的一段
3.這些資訊很重要，所以DNA是被有秩序的纏繞成染色質/體
4.新細胞會需要完整的「製造蛋白質的資訊」，所以細胞分裂的時候會需要複製一套給新細胞
5.根據新細胞需要執行的功能，有完整複製整套，跟複製半套的差異。絕大多數的時間，我們的細胞都在複製整套。
6.複製半套的時候有些排列組合的問題，所以有兩種特別的現象。


這個架構講完（一節課），才去講
1.轉錄與轉譯的過程（當然會先講DNA的核苷酸配對原則）
2.DNA與染色體的結構（細節，例如雙股螺旋）
3.細胞分裂（一節課），我一定會在這節課就把各階段染色體上基因的動態標上去。強調的是基因在細胞分裂過程中發生什麼事。前中後末期的分期我倒是最後帶學生看課本過去而已。
4.減數分裂（一節課）一樣強調的是基因的動態，在這個階段我就會帶學生討論聯會時，不同對染色體的排列有幾種可能的組合。
5.然後就接到孟德爾遺傳定律
6.最後就是中間型遺傳、 性聯遺傳、多基因遺傳、複等位基因遺傳（照這個順序）

在這些課程當中，這個板書是一直在的（所以若是沒有專用的黑板，可以考慮做成海報或畫在pp板上帶著走）

每次上課都會重新帶學生從蛋白質出發，然後停在當節課的主要概念。

基礎生物復習

每次遇到暑期輔導的復習就覺得煩惱。
因為有好多種上法，不知道該選哪個才好。

這次我是用這樣的方法。
1.提供線上學習資源（請看做自己的主人-1know平台入門）
2.用關鍵字貫串不同章節的概念（四節課）
3.同學票選兩個主題，老師講授（兩節課）

關鍵字的部分我選了「蛋白質」「基因」與「能量」（分別在三節課）
先請同學花時間（其實應該是在課前）找出課本裡面跟關鍵字有關的觀念。
然後舉手說出來，先講先贏，而且後面如果抽籤抽到就可以pass。
而且越早講越容易，因為前面講過的就不能講了。
其實小組搶答更好，但是我覺得學生會high到沒注意我在幹嘛。
一般來說，這樣的規定就會讓學生很踴躍（前提是師生關係不能太糟糕）

三節課後，我請學生把三節課的東西自己整理成一張大的概念圖，上傳到這裡。

裡面可以看到純粹「只是把三節課的東西寫在一張紙上」的，

也可以看到自己整理過的（可以看出觀念的正確與否）

也可以看過整理的真的很精美的。

有好幾位同學都說這才是需要老師上課教的，至於課本的內容，自己回去看就好了。


當然也有很多是連「把上課的東西抄下來」都沒有做到的，這樣的同學我只能說是浪費他自己的時間，因為我這個作業並不算分（我只說要交，很多人甚至我接下來不會教到），如果連抄下來的過程都沒有學到東西，真的就是不如瀟灑不做吧。

從作業中可以發現同學對有絲分裂與減數分裂「其實是在描述完全不同的細胞動態」這件事情沒什麼感覺，應該說他們對減數分裂很有感覺，對有絲分裂不太注意，很容易把減數分裂用來代表細胞分裂的全部。

做自己的主人--1know平台使用入門

在2014的今天，自己的學習要自己負責。
想預習，想復習，想聽其他老師怎麼說，在這個時代都是好容易的事情。
不需要上補習班，不需要花大錢，隨時隨地都有老師提供你學習的資源。

請各位依照下面的介紹，在上課前做好預習，不然只是浪費你自己的時間。
腦袋空白的坐在教室的話，還不如留在家裡，節能減碳又環保。


1know網址：1know.net
1know使用說明：http://goo.gl/5GMIDP

步驟
1.登入：用google、facebook、microsoft或yahoo帳號登入，或註冊一個新的帳號
2.尋找你的群組：

  201、202、207~210的同學直接點選頁面頂端「群組」即可看到你的群組

211~214同學（或上學期未登記電子郵件的同學）點選右邊「加入群組」










輸入群組代碼：91AFC3

或直接以http://1know.net/group/d020d5909168進入


進入群組後，右邊是要在上課前做完的活動

以1-1生命現象為例，有影片需要觀看，還提供了一點點練習題。點選每個影面前面的時間方框就可以看影片或作其他活動。

右邊有寫筆記的地方，只要開始打字，影片會自動暫停喔。

你也可以把筆記設定為公開，這樣同一個群組的同學就可以分享你的心得～～




當你完成觀賞影片、做完測驗、準時交作業、甚至幫忙同學回答問題，都會得到徽章喔

高中生物課程中的植物教學-分享心得

終於做完這個分享啦，其實跟種子教師們分享這麼多次的經驗中，就數這一次最緊張，大概因為這次要分享的內容中有我自己很得意的部分，卻又害怕老師們覺得不值一哂啊。

這次的分享分為四個部分，
第一個部分是在高中生物課程中的植物教學中已經提到的，從一個整體生存策略的角度來看植物。
除了已經提過的

• 植物不會動-->植物可以無限生長-->植物可以用圍堵或放棄來處理感染。
• 植物是零汙染太陽能化工廠-->超節能運輸及控溫

還加上了

• 植物有細胞壁，所以對死細胞的應用比動物要來得多。以人為例，我們用死細胞來執行功能的好像只有角質層，其他都是活細胞。但植物可以用死細胞來運輸（導管）、貯存（心材）、支持（心材及厚壁細胞）。開玩笑，好不容易長個細胞出來多耗能，怎麼可以隨便丟掉。
• 植物不用排泄含氮廢物，因為植物可以利用無機氮，而動物不行，所以我們必須消耗能量排掉寶貴的氮源。（我都哀傷起來了）
• 植物的生長是分散式風險，每一片葉子都可以獨立運作。（而且可以時時換新！）

然後我竟然忘記了（因為沒有講到世代交替啦）

植物可以視情況在同一個生長點選擇長出營養構造或生殖構造。這超令人羨慕的好嗎～～

你看，時機恰當（歌舞昇平，溫暖又營養充分）就多長幾支雞雞，多好～～

以上都是我自己的胡思亂想，胡言亂語哈哈。

但可以讓教植物好玩一點就是了。

第二個部分主要是來自於劉東啓老師的「樹木的身體語言」，只是我選擇了與高中所教的東西直接相關的部分。簡報檔案的內容因為大多照片不是我自己的，就不分享啦。

請參考阿簡的文章

如果需要參考資料可以看Trees:Their Natural History（P.A. Thomas)

主要的設計方向是希望老師們回到學校可以解讀學校的樹木，讓植物單元的教學更貼近學生。照片都可以換成各校的樹木照片，甚至可以去找校史館中的舊照片比對以前的樹木樣子。

我另外加入了導管徑的部分，這是我覺得真正應該教給學生的，而非介紹完結構名詞就結束了。不一定要教這麼多，但是看看這個名詞對植物的重要性應該比較有趣～～

簡單來說就是當導管愈粗，運輸的水量就愈大。但是當較粗的導管卻更容易遇到導管中出現氣泡的問題。

（直徑越粗，毛細現象與內聚力的連續水柱效應就越差）

（這也是植物必須要每年長出新導管的原因，因為一旦有氣泡產生，導管就不能用了啊。）

（可以給二類傾向的學生玩：H＝2σ*cosθ/rρg

     其中：r-導管半徑（公尺）、ρ-液体的密度（kg/m³）、g-重力加速度 （m/s²）
              σ-液體的表面張力 （牛頓/公尺）

              θ―為彎月面與導管間夾角，導管壁親水，可視作完全溼潤，θ=0°

              常温下σ=72.8×10^-7 N/m, ρ＝1，g=9.8 m/s²

     -->H＝15×10^-6/r (公尺)。典型的導管半徑是2.5×10^-6m，算算看吧～～）

也就是說，植物面臨了兩難的選擇，魚與熊掌、愛情與麵包不可兼得的兩難選擇啊

在情況許可（不需要擔心產生氣泡）時，當然是多做些粗導管啊，盡量多運輸些水才是。若是乾燥的情況下，就得用多根細導管來因應了。

不過天有不測風雲啊，植物又不能在一小時中長出新的導管，所以這一切都是要先風險預測的。

如果用這樣的角度來看木材中的環孔材、移行材及散孔材就會發現不一樣的策略～～

（ring porosity）

環孔材在生長季早期長了大量粗導管，這讓環孔材的樹種有比較高的導水性，卻在面對乾旱時比較容易在導管中形成氣泡(air-seeding)。

這樣的樹種在生長季早期有穩定雨量的地區就比較有優勢。

大家可以切切看校園中的樹囉～

• 環孔材：台灣櫸、榔榆、苦楝、台灣擦樹、阿里山榆
• 散孔材：相思樹、烏心石、楓香、樟木、九芎
• 輻射孔材：栓皮櫟、青剛櫟、赤皮、單刺櫧。(殼斗科皆是)
• 紋樣孔材：海桐

同樣的道理

在乾燥地區的樹種一般來說導管直徑都較細，比較可以避免氣泡的產生。

尤其是在低溫會產生結冰現象的地區尤其明顯，因為冰融交替產生氣泡的效應遠高於乾旱。

這也就是為什麼很多紅樹林明明生長在溫度相對穩定的地點，平常也不會有年輪，卻會因為週期性的鹽度上升造成脫水，使樹幹出現年輪啊。

同時紅樹林無法生長在水溫低於攝氏20度的地區也是因為相同的原因喔。

參考資料1、參考資料2、參考資料3

紅樹林goo.gl/anjYg、escholarship.org/uc/item/7wp3h4gx#page-2、ib.berkeley.edu/labs/ackerly/research/steph/Stuart%20et%20al%202006.pdf、

雖然我在昨天的分享中沒有提到，但是我覺得可以一併給學生的，就是我從廖達珊老師那邊偷學到的，以木質部的位置變化與水分運輸的考量，來看維管束植物的根與莖中木質部韌皮部的排列改變。

基本的認識木材、闊葉木材

第三個部分是利用花生及玉米的觀察貫串整個高一的植物部分

作業單及投影片。投影片中的照片大多是取自於屏東科技大學的黑胡桃老師喔。

這兩種植物都是日常熟悉的食物，生長又快，而且節奏剛好配合教學，以花生來說，就是開學時做發芽階段的觀察，剛好到第二次段考後可以看開花喔。

（1）花生豆莢與玉米粒的外觀觀察--果實與種子的形成
（2）花生仁-->可以觀察種子的構造，包含種皮、子葉、胚軸與胚芽都看得到喔
（3）玉米粒的切面-->可以觀察穎果（果皮與種皮），與單子葉種子的構造
（4）花生仁與玉米粒泡水2~3天後就會發胚根。
          發給學生泡水1、2、3天的種子，就可以觀察到種子發芽的過程，超好玩的。
          （不知道染碘液會不會不一樣啊）
（5）花生仁及玉米粒發根後不同天數都可以拿來作縱切-->可以觀察根縱切面
          花生根很粗很好切，還可以發成兩顆雙胞胎哩。
（6）花生仁及玉米粒發根後可以放到cd盒中培養。
         從發根時就移植到土壤起算，約三天就可以看到發支根及不定根
          可以觀察軸根、鬚根、主根支根及根毛。
（7）花生苗長大後可以看複葉、根瘤（這個要移到至少盆植才行），可以觀察睡眠運動
（8）玉米苗在長大的過程中可以觀察芽鞘的向性
        （真的超強！！也可以給學生玩達爾文的實驗喔）

第四個部分是延續木材的觀察可以順著做的樹皮活動
樹皮布與樹皮紙，還可以利用像是紅樹林植物的樹皮做植物染
樹皮布與樹皮都可以和歷史、地理、生活科技與家政結合。
而植物染還可以加個化學科囉。

用Caminalcules來串連高中生物的演化教學

Caminalcules（以下簡稱卡卡獸）是堪薩斯大學的Joseph H. Camin教授發明的一組虛擬生物，可以用來討論很多phylogeny的教學活動。

1979年Camin教授過世， Robert R. Sokal 在1983年時將這一組生物首次發表在Systematic Zoology上。在當時主要是用來做數值分類學的教學探討，不過也很適合用在高中的演化教學上。

原本的檔案在此 The Classification & Evolution of Caminalcules

Sokal也寫了四篇文章，老師們若想讓學生玩得更多一點，可以參考

1. Sokal, R. R. (June 1983). "A phylogenetic analysis of the Caminalcules. I. The data base". Systematic Zoology 32 (2): 159–184. doi:10.2307/2413279. JSTOR 2413279.
2. Sokal, R. R. (June 1983). "A phylogenetic analysis of the Caminalcules. II. Estimating the true cladogram". Systematic Zoology 32 (2): 185–201. doi:10.2307/2413280. JSTOR 2413280.
3. Sokal, R. R. (September 1983). "A phylogenetic analysis of the Caminalcules. III. Fossils and Classification". Systematic Zoology 32 (3): 248–258. doi:10.2307/2413445. JSTOR 2413445.
4. Sokal, R. R. (September 1983). "A phylogenetic analysis of the Caminalcules. IV. Congruence and Character Stability". Systematic Zoology 32 (3): 259–275. doi:10.2307/2413446. JSTOR 2413446.

國中的生物教學也可以用，請參考阿簡生物筆記: 串連演化與分類的「建構演化樹」2014

而我在這邊寫的是我自己在2011及2013讓學生與老師們玩的紀錄。

在記錄之前，有個重要的點～～那就是目前的親緣重建盛行的是支序學派Cladistics，而這個活動是表型學派盛行時發展的活動，所以使用上要特別注意，請參考顏聖紘老師寫的文章


根據老師要達到的教學目標，重組這些材料與教學活動，都非常好用。
就我自己想到適合的教學目標有：
1.如何建立生命樹
2.如何瞭解生命樹
3.演化的證據
4.演化與分類
5.演化的模式：共組與祖徵衍徵、趨同演化、痕跡器官、活化石.....
6.演化的動力：突變的隨機與天擇
7.不同的數據處理對結果的影響
8. 事實與假說（facts vs. hypothesis）
9.分類階層
10.命名

雖然看起來好像是給小朋友玩的遊戲，卻是有非常多的內容可以討論
http://blogs.scientificamerican.com/WSS/post.php?blog=25&post=1363

Using Caminalcules to Model Phylogenetics - Evolution

Caminalcules

根據時間的長短，老師們也可以安排不同的方法來進行活動
一節課到四節課都是可以的。
這個活動可以引出課綱中的教學目標，所以不需要再花時間去上課本的東西。
讓學生直接瞭解我們要教的東西，老師就不用把課本上的文字再講一遍
（學生真的不會聽進去，即使是用功的學生也不會把老師講的東西留在腦袋到明天，他們是靠課後復習來「懂」）
也就是說這個活動可以替代老師講授，不會有「沒有時間上這個」的問題。

頂多設計一個簡單的「課本閱讀學習單」，或利用問學問題引導學生歸納該節課程的概念，或請他們從課本中整理出答案，就可以了。

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一個活動的引導是非常重要的，但也跟老師的個人風格及師生間的互動模式有關，所以完全是因人而異的。

情境設計：
學生分組後代表的外星演化分類科學家團隊，碰到外星考古學家（老師）從外星帶回一批奇怪的生物，所以演化分類學家團隊（學生）要比賽誰能最早發表、最合理的推論。

條件說明：
1.沒有該種化石代表沒挖到。
2.若有多種變化的可能，用最簡單的代表最可能的。
（這兩個條件是我給學生玩的時候發現若沒有先講就玩不下去的，我覺得若有時間，在活動的最後可以回頭來看這兩個條件的正確性）

活動流程：目標--生命樹的建立、演化的證據、演化的模式、事實與假說。
需要一張大一點的桌面，一張至少A3大小的白紙與鉛筆。
每個老師可以用不同的展示方法，我是都弄成有磁性的圖卡，然後給他們全開的軟磁白板與白板筆。

1.發下現生種，請學生把他們認為的親疏遠近用筆圈出來。
（老師可提供範例，讓學生理解什麼叫用筆圈出親疏遠近）

有時間的話，一定讓同學把結果畫在黑板上（用號碼代替種名）並且說明原因。

這樣同學就知道原來同一組證據會有不同的推論，也可以請同學說出支持自己論點的理由。

2.發下化石種，可以一次發所有的，也可以分次發。
我喜歡分年代發，這樣就可以讓學生經歷「當有新證據出現時，要修正自己原先的理論」
我會先發19myr及18myr的種類下去，因為比較簡單，順便示範用樹狀圖表示他們之間的關係。

3.發下17myr的種類，此時大約還不太會有爭議。主要是讓學生了解樹狀圖的意義。

4.老師可以將各組的化石依照時間放在講桌，請各組完成一個年代後再到講桌拿下一個年代的化石。（這樣可以一目瞭然各組的進度，看需不需要幫忙）
也可以老師在各組遊走，視各組的進行狀況，決定各組拿化石的進度。
兩者各有好處，不過大班的話，可能放在講桌比較可行。
不過我覺得，至少由老師掌握發放到15myr比較好，因為可以讓學生熟悉一下規則與方法。

5.不論哪一種發放方式，很重要的是老師必須要在各組遊走，看到不一樣的排列時，詢問同學如此排列的原因，他們討論的過程可以請學生去別組看看。或是把別組的排列邏輯帶到不同組供大家考慮合理性。
或是在各組學生有不同意見時，做適切的引導。
記得請學生記錄下來每次意見不同的內容與處理方式。

6.當各組學生完成所有化石與現生種的樹狀圖後，請學生將樹狀圖用代號畫下來。
並且與一開始的分類相比較。討論看看為什麼不一樣。

7.已經完成的組，請學生檢視圖裡面
(1)哪些支系已經完全滅絕
(2)哪些支系從很久以前就沒改變（順便討論活化石的定義）
(3)哪些特徵雖然在現生種看起來一樣，但追回祖先時就發現不一樣（趨同演化）
(4)有沒有哪些年代的特徵變化很快速？很緩慢？可能有什麼原因嗎？

8.如果還有時間，可以請同學把自己的樹狀圖畫在大張的海報紙上，並上台發表報告，尤其著重在各組間的差異，與討論使用的特徵如何給予不同的權重。

9.給一棵「最合理」的樹供學生討論

高中生物課程中的植物教學

在這個部分，大多老師會面臨到一個問題，就是學生（包含老師自己）覺得無聊。
而我總是在這個部分教得興緻盎然，學生反應也還不錯。所以想說供大家參考。

1.貫串整體的大概念part I
   植物因為不需要動，所以可以盡量長得大一點，累積更多的資源。
   （就像固定店面的店家與流動攤販一樣）
   因為可以長多大都沒關係，所以植物可以無限生長，這點我們動物就不行啦。
   因為可以無限生長，所以防禦與修復都與我們不一樣。
   植物可以把防禦用的物質先做好存著，需要時再拿出來用。
   植物受到感染時，如果在葉子，那麼落葉就好，因為長全新的比修好用就得更好用。
   如果在莖或在根，那麼把感染處圍堵起來就好，反正外圍會一直長出全新的。
   （超羨慕的）

2.貫串整體的大概念part II

整體來說，我覺得植物體內有好多的物理化學概念都比動物要來的經濟省能。
光是一個光合作用就把動物打趴啦。

或是植物體內的物質運輸整個超省能的啊，光是一個不耗能的蒸散作用就幾乎帶動整個植物體內的物質移動了，不像人體體內的所有物質往前進的每一公分都要靠心臟耗能收縮來提供動能呢。

而植物的蒸散作用還一兼二顧呢。除了運輸物質外，蒸散作用的強大散熱功效更是動物的流汗完全比不上的！！！學生不信的話，叫他去大太陽下的操場曬10分鐘就好。植物可是一直在那邊哩。

3.貫串整體的大概念part III

植物的生活史中有兩個階段是可以活動的，而這兩個階段的強韌程度比動物要高多了，這讓植物的傳播距離可以非常非常遠，甚至時間軸拉的很長，到數千年這麼久。

也因為這兩個階段，所以一棵植物的子代數遠比動物多啊～～
關於這部分的教學，請參考這一篇

4.貫串課綱教學目標的活動，花生與玉米的觀察
這邊只列出可以應用的教學目標，詳細的活動流程等我做完實體分享後再寫囉。
老師們也可以根據自己要達成的教學目標而安排不同的順序
（1）花生豆莢與玉米粒的外觀觀察--果實與種子的形成
（2）花生仁-->可以觀察種子的構造，包含種皮、子葉、胚軸與胚芽都看得到喔
（3）玉米粒的切面-->可以觀察穎果（果皮與種皮），與單子葉種子的構造
（4）花生仁與玉米粒泡水2~3天後就會發胚根。
          發給學生泡水1、2、3天的種子，就可以觀察到種子發芽的過程，超好玩的。
          （不知道染碘液會不會不一樣啊）
（5）花生仁及玉米粒發根後不同天數都可以拿來作縱切-->可以觀察根縱切面
          花生根很粗很好切，還可以發成兩顆雙胞胎哩。
（6）花生仁及玉米粒發根後可以放到cd盒中培養。
         從發根時就移植到土壤起算，約三天就可以看到發支根及不定根
          可以觀察軸根、鬚根、主根支根及根毛。
（7）花生苗長大後可以看複葉、根瘤（這個要移到至少盆植才行），可以觀察睡眠運動
（8）玉米苗在長大的過程中可以觀察芽鞘的向性
        （真的超強！！也可以給學生玩達爾文的實驗喔）

5.貫串課綱教學目標的活動，校園植物的身體語言。

6.貫串課綱教學目標的活動，樹皮布的製作與木材觀察。

翻轉教室建議網站

均一
1know
可汗學院
竹東高中moodle(建置中)

從龍到獸-高中教案分享之十二年國教我思

檔案在此
一個月前，沾了光，能夠聽到展覽的策展人張鈞翔老師的解說。
也因此，沾了光，能有一點點時間跟大家分享我的想法。

答應了的第二天就心虛了。
我想的活動很多，能夠用簡報呈現的很少。
而且我主要是喜歡跟同學討論，討論的引導我還不知道要怎麼告訴其他老師。

只能分享我帶學生後，發現他們忘記去思考整個動物群相的改變，是來自於氣候的改變。
所以如果真的要帶學生來看，也許可以朝這個方向去設計。

但是我覺得就是簡單地介紹骨骼、眼的位置、牙齒之類的比較解剖概念後（一定要用實際的骨骼標本去介紹，讓學生親手摸摸看），就放學生自己去看，然後再收網來討論，也會很好。可是這個也不能講啊。

所以整個分享完其實很沮喪，以後再不會寡廉鮮恥的接受這樣的邀請了。

每次分享給高中老師的教案，其實我都很挫折，因為大多的高中生物老師都覺得「好幼稚噢，這是給國中生的吧」，再不然就是「我哪有這麼多時間可以玩這些東西，課本的東西都教不完了」。

可是
1.連大人都需要動手做，不要剝奪學生停下來內化知識的權利。
2.講是都講完了，下一節課學生也都忘完了。因為這一堂課帶給她的感動並沒有下一堂多。
3.課本的東西沒有這麼多，是老師認為一定要加進去才能講的東西很多。

我認為只要讓學生覺得這有趣，根本不用把課本的每一句話都解釋完，學生自己會去看，還會來問老師。
我有幾個學生（當然不多）看完龍到獸的展覽後，自己去買了「your inner fish」來啃，所以我很開心！！

99高一演化教學之我思

這學期有一個班的高一，上演化時我很簡單的只講了

1.神創論：花時間介紹創世紀及神創論的要點

                  （生物沒改變，創世紀的時間）

2.獲得性性狀的遺傳（用進廢退）

   在這裡除了講理論的內容，我花了些時間講拉馬克的貢獻（有系統的提倡「生物會改變」，也是達爾文理論中的重點）

3.達爾文跟華萊士的故事，簡單介紹天擇的要點

然後我就花很多時間講了幾個天擇的例子，讓學生能熟悉天擇的要點。

這則新聞也許是不錯的選擇

下面這個系列的影片也不錯，但是看完影片的解釋是不可少的。

如果怕口味太重、學生進入瘋狂狀態，可以看

最後我帶學生看了

整個故事在
http://www.snopes.com/photos/signs/sciencetest.asphttp://www.snopes.com/photos/signs/sciencetest.asp

然後我問了班上是基督徒的同學他們的看法，是很有趣的～～

飛閱台灣

全長25分鐘的影片，看著看著就感動得幾乎落淚。 我一定要去買dvd!!

植物世代交替之教學我思（上）

每每到植物世代交替的單元時，不只學生唉聲嘆氣，老師大多也都唉在心裡，實在是自己也不覺得有趣，怎麼可能讓學生覺得有趣呢。
可是我覺得好可惜耶，這是很有趣的單元，讓我們又更進一步確認植物的生命形式實在奇妙的不得了啊。

以下是我今年的教學流程，問了幾個學生都是覺得這個單元有意思 ，不會無聊，所以想說紀錄一下。(快要忘掉了啊啊啊)


一、世代交替是甚麼
在植物的生活史中，一個個體要生出另一個類似個體前，會出現另一個只有一半染色體的個體。
也就是要這兩個個體先後出現後，才能開始另一個新的生活史。
而人類是直接以一個個體產生另一個類似個體。


二、綠藻的世代交替
1.為何用綠藻?

• 告訴學生不是只有植物有世代交替
• 綠藻是植物(目前相信)在演化上 最近的親戚。
• 綠藻的世代交替是植物世代交替的原型。

 2.流程

• 2n個體代表每個細胞中的染色體都是兩兩成對，也就是在染色體上的每對等位基因都有兩個，如AA、Aa或aa
• 2n個體的某些細胞進行減數分裂後，形成1n細胞，也就是指得到每對染色體的其中一條，以基因型Aa來說，就只得到A或a。
• 這個1n細胞脫離原先的2n個體後，飄散至合適的地方，又經過有絲分裂形成另一個個體，是這個1n的個體再經過有絲分裂後，產生某些會脫離的1n細胞。
• 這些1n的細胞在進行配對後，形成2n的細胞。所以這些要進行配對的1n細胞稱為「配子」，配對結合後的2n細胞稱為「合子」
• 這個合子在經過有絲分裂形成新的2n個體
• 前面出現的第一個1n、可移動的細胞稱為「孢子」
• 產生孢子的多細胞個體稱為「孢子體」，產生配子的多細胞個體稱為「配子體」

3.為何叫做「世代交替」

• 一個2n個體要形成新的2n個體的過程中，會出現另一個個體
• 必須要有1n的個體出現後才能形成新的2n個體
• 因此在這個生活史不斷進行的過程中，會有兩個染色體組成不同的個體輪流出現
• 在這個圖上來看就是孢子體與配子體輪流出現

4.人有沒有世代交替？
如果人有世代交替是什麼情形呢？
那就是你身上的1n細胞，像睪丸裏的細胞。這些細胞離開你身體後，並不能直接去找卵，而是一直分裂形成另一個個體，整個身體裏都是1n的細胞，也就是說是個睪丸人。而女生就是會形成一個卵巢人，是由這兩個人再產生會結合的精子跟卵。
（這樣的情況之下就真的是牽手也可以生小孩了）（誤）（大笑）


給學生至少五分鐘的時間，將前面的東西沈澱一遍（老師要忍耐啊）


5.世代交替的優勢
動物沒有世代交替而植物有，為什麼要這麼麻煩的變出另一個個體？
多形成了配子體有什麼好處？
（靜待學生回答）（可以讓學生小組討論或自由發表）
（討論時可以提供動物生活史的簡圖）


-->增加配子數目

6.世代交替的弱勢
世代交替中的配子體世代是1n細胞組成的個體，也就是成對基因中只具有其中之一，也就是若以原來是Aa基因型的孢子體來看，可能出現只具有a的配子體。
如果A及a所控制的性狀與生存有很大的關係，那麼只具有a的配子體會直接受到天擇選汰壓力作用。
比如說，a代表異常的光合作用載體蛋白基因，那麼a會直接就被淘汰掉。
看起來，異常基因被淘汰掉似乎不是壞事，我也的確在一些報告中看到作者把這一點列為優點，但是真的是優點嗎？
a基因雖然可能不適合當時的環境，但是當環境變動時，有可能變成有利的基因。
（教師可以舉例說明）
孢子體具有Aa基因型，可以讓a在A的保護下留在族群中，增加適應變動環境的可能; 而配子體會讓a比較快速地被淘汰掉，減少適應變動環境的可能。也就是配子體的時間越長，基因將畫的速度就越快。

等我們學完所有植物的世代交替後，我們的確會看到配子體在生活史中，所佔的時間比例越來越短，個體大小變得越來越小，甚至藏在孢子體當中。可以支持剛才的理論。


6.植物有世代交替可以增加配子數目，才能存活下來，那動物為何沒有世代交替？
在演化上，問出「為什麼沒有」是毫無意義的。
那也許我們可以問，動物在沒有世代交替的情況之下演化至今，而植物卻有「增加配子」的需求，為什麼？
也就是植物有什麼特性（而動物沒有）讓「增加配子」變成是重要的？

（學生自由發表）

-->植物不會動，後代死亡率很高，世代交替增加配子數目可能可以彌補這樣的損失。
（植物不移動的好處很多，其中最明顯的就是沒有體型上的限制，就不需要耗費能量修補受損部位，直接長新的就好。不像動物得一修再修將就著用，我們身上的任何一個部位都是越來越老舊而已啊）


95及99課綱中，藻類的世代交替是被省略的，只剩下基本流程的示意圖，然後就直接跳到比較複雜的維管束植物，甚至連蕨類生活史都沒有就直接跳到被子植物。
我相信大多老師跟我之前一樣，解釋完基本變化後就介紹被子植物的生活史。學生（可能老師也）搞不清楚世代交替的脈絡，所有名詞都變成片段的資訊而已，當然就會覺得無聊了。

這次我花了將近一節課在介紹上面說的內容，雖然這次的上法不見得每個人都覺得有趣，但是我的確觀察到注意力放在我身上的人佔大多數。也許大家可以參考看看。

三、蘚苔類的世代交替

1.介紹世代交替的基本流程
2.介紹苔類的孢子體、孢子、配子體、藏精器、藏卵器及合子
3.介紹孢子體不能行光合作用，配子體可以行光合作用，孢子體寄生於配子體上
4.以配子體為主的世代交替模型是否因此限制了苔類的演化？

四、蕨類的世代交替
1.介紹世代交替的基本流程
2.介紹蕨類的孢子體、孢子、配子體（原葉體）、藏精器、藏卵器及合子
3.介紹蕨類的孢子體及配子體均可以行光合作用，獨立生存
4.介紹蕨類配子體在生活史中佔的時間短，體形也小，逐漸以孢子體為主。

韌皮部物質運輸的教學我思

1.介紹篩管與伴細胞的結構時

• 木質部運送水分及無機鹽是單向的，因為除了二氧化碳之外，所有植物必須從外界獲得的物質都是從根進入，所以水及無機鹽的運輸方向只需要由下往上。而韌皮部則不同，製造有機物的位置在葉子，需要有機物的地方則可能在植物體的任一點，例如長新的葉子、枝條、果實等等，甚至受傷的時候必須要趕緊長新的組織將傷口堵好
• (可提到植物的生長策略-->因為是無限生長，所以不用將壞的修好，只要堵好不要有進一步傷害，在長新的就好，比壞的修好要便宜又更好用。植物可以無限生長，而動物不是無限生長的原因是因為植物不需要移動)
• 再講因為韌皮部需要隨時調配輸送的方向與量，所以必須要是活細胞才行。木質部只需要提供管線，方向及量由蒸散作用決定，所以死細胞就可以，而且死細胞組成的管道比較暢通，以運送大量水分來說，是更為合適的。
• 組成韌皮部管道的細胞必須是活細胞，可是活細胞本身的耗能很多，若是直接運送有機養分，恐怕在運送途中會消耗很多有機物，造成運輸到目標器官的比例很低。所以篩管細胞在成熟的過程中 ，細胞核及大部分的胞器都被分解掉了，這樣就可以減少有機物的損耗。但是沒有了細胞核，控制的能力就大為降低，因此被子植物演化出旁邊有一個細胞來主控篩管細胞的運輸，叫做伴細胞。雖然叫做"伴"細胞，但實際上是主要在控制的細胞。而篩管細胞因為沒有細胞核，壽命因此減短，通常只有幾年而已，所以需要形成層不斷分裂出新的韌皮部。(可以提到紅血球也沒有紅血球，也是壽命短120天，需要不斷更新)

2.壓力流

• 既然生產的地方在頂端的葉子，可是需要糖分的地方散布在不同位置，不同時間，那植物要如何有效的讓需要養分的地方就可以獲得養分呢
•  植物超厲害的，他用了很簡單的物理原理就完成了這個困難的調度問題。那就是帕斯卡原理。整個植物的韌皮部是連通的，也就是可以當成是一組連通管。
• 在產生光合作用的部位以主動運輸的方式將蔗糖移入篩管，因此篩管的蔗糖濃度上升，水的濃度下降。而韌皮部旁邊是木質部，裡面有大量的水，水的濃度高。因此水會自木質部移入篩管。此處因為糖及水不斷增加，篩管體積不變，所以整體的壓力上升。
• 在需要有機養分的部位 以主動運輸的方式將蔗糖移出篩管，因此篩管的蔗糖濃度下降，水的濃度上升。而韌皮部旁邊是木質部，裡面有大量的水，水的濃度高。因此水會自木質部移出篩管。此處因為糖及水不斷減少，篩管體積不變，所以整體的壓力下降。
• 在A點(製造端)水壓上升，在B點(需求端)，液體自然由A流至B，不需要特別調控。而且製造速度及需求速度可以直接影響流速，是很有效率的演化。
• 因為在整個過程中，液體的流動是由壓力決定的，所以稱為壓力流。製造端稱為source，需求端稱為sink(就像水槽能匯聚水一樣)，是醣類匯聚的地方 。

3. 水對植物的重要性

• 因為壓力流的產生需要木質部的水分運輸正常，所以缺水時對韌皮部運送有機養分也會有影響
• (所以韌皮部與木質部必定相鄰，這也是我們在莖的維管束排列所看到的狀況)
• 在前面學過與水有關的功能：光反應、無機鹽的運輸、散熱

木質部與韌皮部滲透的參考文章及圖片

Linking phloem function to structure: Analysis with a coupled xylem–phloem transport model

Scaling phloem transport: Elasticity and pressure–concentration waves

這邊有有趣的文章Phloem：The long and the short of it.

http://www.cell.com/trends/plant-science//retrieve/pii/S1360138505002979?_returnURL=http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1360138505002979?showall=true

高中生物呼吸作用的教學與常見錯誤

進行呼吸作用教學時，高中老師們都會面臨一個抉擇點。
到底要教多深？
一般的選擇有幾個：
1.簡單說明物質的分解會放出能量， 轉移至ATP、NADH、FADH2等，最後全部轉為ATP才能讓其他反應使用。
2.說明各階段碳水化合物的碳數變化，以鍵結的斷裂釋能提供ATP、NADH、FADH2等高能分子合成，最後全部轉為ATP才能讓其他反應使用
3.說明個階段各化合物的化學結構變化，以鍵結的形成及斷裂說明能量的轉移及ATP、NADH、FADH2等分子的形成，最後全部轉為ATP才能讓其他反應使用。

在95課綱中，大多高二的學生可以用上面的第二種上法，因為多少有點化合物具有能量的概念。到了高三就可以用第三種了，因為在化學已經學過鍵結的概念了。

可是在99課綱，高一學生就要學習呼吸作用（還有光合作用！），而且才剛剛接觸ATP的概念，要直接用第二種上法實在會有很大的問題。很多老師也許不覺得，但是我認為老師只是沒有花時間去瞭解學生到底在腦袋中形成什麼故事。如果花時間瞭解，就會發現學生其實很模糊。學生也許在選擇題上，可以多做幾次就知道要選哪個答案，但是實際上所認知的故事很可能跟老師的版本是天差地遠呢。

尤其是在之前學ATP跟能量的關係時，可能就具有或形成很多迷思，在光合及呼吸作用這兩個完全關乎能量的單元，當然也就一路錯下去。

如果跟化學老師討論後，各位生物老師你會發現， 原來我們在生物學上使用的一些名詞及動詞都是誤用，而我們要表達的概念卻是需要具有很多默契才能知道的，但學生沒學過生物，沒有我們的默契，所以當然也就會抓不住我們要表達的概念到底重點在哪裡。

99課綱的學生在小時候就不斷地被塞了太多的東西，沒有時間針對所學形成自己的看法與故事，以至於他們現在連形成錯誤故事的能力都沒有了，他們多的是只希望老師告訴他要背什麼，有些用功的小孩也是希望老師能從頭到尾講得很清楚，他才能在心中「留下」一個故事大綱（不是「形成」喔）。

這超可怕的。

我在上這個部分的時候，即使是高三的學生也不一定用到第三種方法，因為其實生物老師的講解，就化學老師看來都是錯誤連篇。講越多就錯越多。

舉例來說，鍵結斷裂需要能量，不會放能。可是在生物的教學上，常常用「碳之間的鍵結斷裂放出能量，使ADP能加上一個磷酸根，形成ATP」來告訴學生。這樣的一句話其實一共描述了好多反應，可是學生卻不知道。當他用化學課所學來理解生物課的內容，是會有很多衝突的，當然最後只好用背的方式來寫考題。

（另外，其實我覺得應該還要提醒呼吸作用所需要的氧氣及所放出的二氧化碳，與循環及呼吸系統的關聯。）

尤其是最近仔細反覆研讀生化課本中的呼吸作用，就發現，即使是第三種方法，其實也都漏了兩個最重要的重點，這兩個重點，在我看來，遠比教授呼吸作用的每一個步驟重要。
1.糖解作用與克氏循環的步驟中，反應物與產物之間的能量關係。
2.這些步驟如何被調控？在前面學習ATP的章節中，常會有考題問學生ATP/ADP的比值如何影響代謝作用，是會促進放能，還是促進需能。而我們在教呼吸作用的時候，若不回到這一點，其實就非常可惜。整個生物學中關鍵的能量主題就會變得零碎。

下面是我在網路上找到有關糖解及克氏循環各階段產物的能量變化。可以看出來的確大多是放能反應。




 這張圖是我翻了生化課本中，有關各階段的調控點，可以說明細胞中呼吸作用是遵循經濟原則的。


以下是讀書筆記。
黑筆是各階段的總反應，藍筆是細節，紅筆是我覺得重要的地方。少數鉛筆寫的是我自己的想法。有些化學上的名詞我不太瞭解就是了。
像是乙醯輔酶Ａ的形成及alpha-ketoglutarate的分解其實牽涉到三酶系統，酶的排列及作用很有意思，如果真的講到化學結構的變化而沒有講這個真的很可惜。


 

以下是因應學生說不看化學式他們會覺得抽象，所以找來印給他們的。




然而我覺得，若真要講仔細一點，不如把時間花在講下面這類圖。
呼吸作用與其他反應的關聯。

超多的細胞模型！！

可以給學生作範例喔

來源在此

3D Plant Cell Model Pictures

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