模型製作在生態系教學的反省

這個教學活動起自於好幾個小小的想法。

一個是我喜歡讓學生動手做，一個是我覺得大多學生也沒去過幾個地方，上課把所有生態系的特徵與生物都講過一遍，對學生也沒有多大意義，頂多是多了一些要背的東西。

老師講的再生動（這個其實我可以做得到，我會用我去過的地方來串出整個故事），也只是學生記憶起來比較容易而已。

學生有辦法拿這些學到的東西來分析一個未知的生態系嗎？不行。

學生有辦法拿這些學到的東西來看身邊的環境嗎？不行。

學生有辦法拿這些學到的東西來判斷開發案對環境的影響，進而決定自己的觀點與立場嗎？不行。


加上我之前給學生做教具比賽時，有同學做台灣的生態系模型。從學生的模型中看到有趣的事情。所以想再來做一做。

(100年畢業生作品)

不過因為我是一邊讓學生進行一邊想要怎麼做，所以有些事情是我後來覺得應該先做的，就一併寫下來。

生態系模型作業單


1.安排時程
  宣布，發學習單--(一個月)--收學習單，討論--(一個月)--收模型成果
  可以減少學生堆到最後做的比例。（當然一定會有人拖到最後隨便亂做）

2.學習單的安排

   讓學生自己選要做什麼生態系。
   我希望做陸域的原因是因為水很難表現。

   但是學生若想要做其他生態系也可以，先來跟我討論就好


這邊的表格我沒做好，所以學生有點不知道要寫什麼。

主要是我後面有給各種生態系的特性（同樣的我也是匆忙亂搞，所以還有好多可以修正），希望學生能表現出來。

還有很重要的是各種生物間的數量也需要注意。

另外這個表格也讓我知道一下他們準備用哪些材料來製作，也許我能給些建議。


地點與生物種類盡量寫明確。

老師們會很驚訝有多少學生認為撒哈拉沙漠有仙人掌～～

我希望他們實際上去找一個有照片的生態系當作參考，不然他們都亂亂湊！！

這是生物課的作業，所以得有學理在裡面。

我希望學生應用上課學到的生態金字塔來分析這個生態系。由此也可以發現學生做的生態系是否完整。（這個部分是等到交模型時一起交）


特別是極地生態系與沙漠生態系。
因為學生會挑這兩個生態系是因為以為很好做，但是畫了生態金字塔後就發現原來極地生態系只做冰上的是不完整的，因為這個生態系的生產者及大部份的消費者都在水裡啊。而做沙漠生態系的就會發現金字塔的上下比例有點困難，在討論的過程中可以讓學生明白沙漠生態系的脆弱。（可惜當時我沒有領悟到這個討論的重要性而沒有安排時間啊啊啊！！！！）

如果特別想要強調分析的話，我覺得用阿凡達來上課挺不錯，國外已經有很多教案。不然用魔法公主也很好～缺點是要安排時間讓學生看電影，如果老師們可以請導師幫忙利用班周會時間放映就再好不過啦，或是能讓學生自己在家看完也不錯（在教師與學生之間的關係可以做到這樣安排的情況下）

在作業單中有請他們先列出製作步驟，主要是讓他們自己心中有個譜，大概知道會需要多少時間。

另外也介紹一些做模型的方法，好讓他們有個起點可以參考。

因為太匆忙（本人有提早完成就會死的病），其實具體的評分標準一直到我看了好幾個模型後才成型（是說沒看到模型我也很難想像會有哪些方面的優劣可供評分）。下次我會在發作業單時就說明時評分標準。生態系模型評分單

其實當時沒有說的很仔細，但是只要評分的依據與配分是合理的，大方向都兼顧到了，應該還是沒什麼問題。

然後因為我還是沒有勇氣放掉全部的課本內容，所以沒有什麼時間在課堂上跟同學討論他們做生態系模型的問題，我覺得有點後悔。

應用生物學教案-公民監督不能沒有你(RCA議題討論)

這個材料是來自於立山高中藍偉瑩老師的介紹。裡面有很多面向可以討論。
可以用在化學、生物、歷史、地理、公民、英文的教學。
我多半看到一個材料可以讓我怎麼用，也有很多老師看到一個材料先想到的是他不能用來上課的理由。
這邊是歷史科教案。



閱讀資料，死了幾個電子工廠女工之後。

這份資料非常多，四十多頁，我一直擔心學生無法讀這麼多東西。

也想過自己整理一份比較簡單的閱讀資料。

不過我認為很多細節不在描述事實的部分，而是在語氣轉折所鋪陳的感受。

一旦我用整理過的資料，就沒有辦法帶給學生那份情緒。

所以我還是硬著頭皮給學生看這份資料。
令人驚喜的是，他們讀得很棒喔！！

同時給他們右邊這份作業單。

在這份作業單的第一部分是小組討論。
基本上就是讓他們在這份閱讀資料中找出一些答案。這些答案也幫助學生理解在閱讀一份資料時的方向。

我希望能夠讓小組報告，不過因為我們整個學期的課用了接近一半去上光度計。所以只好省略這個部分

第二部分是分組搜尋
這個部分有提供電腦，請他們搜尋不同的主題。主要的設計方向是關心在地環境議題。
讓他們知道實際上這些事情就在我們的身邊，也是一直在發生。
（在我的感覺，一談到環境問題，常給學生的感覺是「那些人在汙染環境」、「那些地方被汙染了」，然後就是「我也不能做什麼」）

所以第三部分就是學習「行動」
（不是行動學習～～不過要弄成行動學習也可以啦，比如說讓學生去當地拍攝一些重點，但是一定是要有設計在課堂中討論拍攝的方向與重點）

我列了幾個隨便想就想到的案例讓學生去收集資料，並且讓他們做成有旁白的投影片放映檔（看我學習單裡的錯字就知道做的很匆忙。因為我有提早做就會死的病哈哈）

請學生上傳到雲端硬碟資料夾。

其實後面可以再讓學生互相觀賞別組的影片，並且票選或是寫評論與建議，甚至可以辦個影展，或是跟一些非營利團體合作呢。

還可以鼓勵學生試試錄影採證，投到PepPo公民新聞報。（感謝吳惠琪老師的建議）

（again～～我這次沒辦法做，下次我一定要做～～但是想做的活動好多啊）
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RCA的資料在網路上很多。公共電視我們的島、環境資訊協會中都有很多可參考的資料。
而且相關的汙染處理與法律行動都是現在進行式，可以到拒絕被遺忘的聲音－RCA工殤口述史看到非常多的資料。

選擇RCA的原因不只是因為在竹北也有設廠，而是因為RCA的汙染模式正在不斷的進行當中，對的，就是科學園區。

對於科學園區的資料是非常難取得的，因為這是有法律保護的大污染源。

當我們看到RCA是因為「不知道會有害」而產生這麼嚴重的後果時，再看看科學園區的廠商把引進的「新的」化學物質以「商業機密」保護，就可以不被周全審查時，是多麼讓人心驚的事情！！

簡單的說就是
居民、員工：「你用這個是什麼？要不傷害我們的身體才能用喔」
廠商：「不好意思我們這是機密，不能告訴你是什麼」



而在這個保護傘下，可以拿來講的東西很少，而且通常就是「已經出了大問題」的才會被（受害者）發現有問題。

除了公視與環境資訊協會以外，還有世新大學陳信行老師談科學園區的一系列影片可以參考。比如說設立的背景、汙染的背景介紹

作業單的背面是根據上面歷史科教案做整理而成的題目。
是我覺得學生在這個教案中最基本要能夠想過的東西。

（這一整個是環境毒物學的東西，學科中心要推教案應該要推這個啦，食安風暴是好材料沒錯，但是因為「就在生活中」所以適合引發學生動機的時間長度～嗯～有點短）

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。

102學年下學期第二次段考文組練習題

題目在此
僅開放給授課班級

光度計課程問卷調查

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