11101選修生物主題二－第二週植物世代交替的優勢與種子結構

本週課程是認識植物的世代交替，並且理解種子形成的過程，還有種子的外部結構在萌發後的變化。

使用的材料有

• 熟花生：一人一個豆莢，使用大顆一點的品種才看得清楚。
              要提供培養皿、解剖針與放大鏡。
  
  
• 花生芽：跟生機飲食店訂購，每個學生一根有完整胚根、子葉與胚芽的花生芽。
  但要小心每一盒的品質不同，可能會有很多斷掉的情況出現。
  出貨與放置的時間也會影響花生芽的狀態，建議最好前一天出貨的品項。
  觀察完畢剩下的可以放在飲料瓶發根，留給不同週的班級作為花生苗觀察。
  
  
• 花生苗：在前一週可以事先將花生芽放在飲料瓶中發根。
  
  

觀察完畢可以種植校園中（盆栽及地植），稍晚的單元可以觀察根系與根瘤、維管束的發育與排列，隔年也有新鮮花生粒可以作為種子。

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課程的開始是說明我們上週看了從花到果實在結構上的關聯，今天我們來看果實是怎麼發育來的、發生哪些變化，這些變化如何增加植物的繁殖成功率。

在開始上課前，發下作業單，請同學註記相對應的課本頁數，因為我是用巨觀脈絡且符合認知歷程的方式在安排進度，怕學生覺得搞不清楚我在教授哪個部分，講出去就會被簡化成「都不知道植物課的老師在上什麼」這種可怕的說法。

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植物的生殖策略與動物完全不同，有特殊的方式可以產生超級大量的子代，可以用傳播代替移動，讓子代成功佔領新的地點！

所以當然從人的生活史開始，讓學生可以有個比對的起點。

詳細的引導方向參見植物世代交替之教學我思。

介紹植物比動物多一個階段，所以

2n個體碰不到小孩，小孩也碰不到2n的爸媽！

這邊以「1n多細胞個體階段如果出現在人這個物種，會是什麼樣子」比擬，幫助學生想像。

接著簡單介紹蘚苔的生活史。

起點是1n多細胞個體，重點也在這個。

只要讓學生建立「1n多細胞個體產生精子與卵，受精卵發育出的結構在染色體上是完全不同的」這樣的概念就好。

所以不用去教蘚苔的孢子體結構（蒴、蒴蓋、彈絲等等），也不需要提及「原絲體」。

另外是「2n多細胞個體進行減數分裂後的第一個1n單細胞就是以前他們學的孢子」

這樣一來就可以銜接下面的蕨類。

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學校有很多大型的蕨類，每次都被學生說是樹上發霉。

這邊就是告訴學生以前學的孢子就是現在世代交替裡的大重點，可以用來繁殖下一代的方式跟他們當初的想像是不同的喔。

蕨類的部分著重在讓學生建立「2n多細胞個體、1n多細胞個體是兩個獨立個體」的認知，以及孢子與此二者的關係。

一樣不需要特別提及「原葉體、頸卵器」等。

影片看一下可愛的蕨類精子。

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前面的節奏要快，只是幫助學生建立典型的世代交替概念。

因為被子植物的世代交替是變形過的，比較難以讓學生建立「2n多細胞個體、1n多細胞個體是兩個獨立個體」的認知。

所以這邊的重點在於帶學生看「染色體的套數變化」與「2n多細胞個體、1n多細胞個體是兩個個體」

先講外圈，從花藥到花粉管，只要看「套數減半、細胞數增加、有絲分裂產生多細胞結構、有兩個精細胞」

再看內圈，從胚珠（連結上次實作）到「1n多細胞結構」，只要看「套數減半、細胞數增加並特化、有絲分裂產生七個細胞八個核結構，有一個未來受精後發育為子代的卵，還有其他輔助用的細胞」

接著講雙重受精，以及發育為種子的部位（受精卵-->胚，極核受精-->胚乳）

用影片看雙重受精。

這些特殊的步驟可以讓植物在不移動的情況下，就能將基因傳播到很遠的地方。

因為花粉有很多特殊的結構可以讓自己被傳很遠。

用影片看松樹花粉升空。

也有花的花瓣、花粉與花藥結構可以吸引昆蟲，並讓昆蟲傳粉。

如果一個花粉落在柱頭上，就會開始萌發花粉管，裡面就會有一次有絲分裂，產生兩個精細胞～

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所以整體來看，植物的演化上，2n多細胞個體是越來越明顯的。

可以讓學生討論看看可能的原因有哪些～（前面的節奏只要沒拖慢，這邊大約可以有十分鐘討論。）

接下來是用學習單讓學生

• 確認對剛剛染色體變化及多細胞個體間關係。
• 配合課本認識各階段的構造名稱。
  （記得不要在前面講，因為那時要讓他們專心建立「個階段間的關係」）

流程

1. 先讓學生在學習單上找到並標註減數分裂與受精的階段。
2. 找到並標註有絲分裂的階段。
3. 標註每個階段的染色體套數、單細胞還是多細胞。
4. 比對課本的圖，把各構造名稱寫在圖中。

到這邊應該就是下課時間，可以下節課開始時讓學生討論（我的課是兩節連堂）。

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第二節課主要建立種子的結構與發育

簡單講解完「受精卵-->胚，極核受精-->胚乳」以及染色體的組成後，就讓學生直接觀察種子與幼苗。

說明單、雙子葉在結構來源上的差異。

拿剛才發的學習單

讓學生每人一顆玉米，做縱切及平切（兩人一小組）。

把切面的結構畫下來，並且推測會發育為甚麼結構，以標線連結到右邊幼苗的對應部位。

接著打開花生米，畫下微小的胚構造，還有花生幼苗與幼株。推測幼苗的各部位是由種子的哪些結構發育來的。

花生米的部份可能要用照片先說明一下，免得學生完全搞不清楚要看什麼
（圖片來源：https://blackwalnut.npust.edu.tw/archives/anatomy/131908）

每個人會有一個花生莢、花生芽，及已經長出綠色葉子的花生苗。

並且有解剖針與放大鏡。

接下來就是實作時間。

 重點是要讓學生對照課本的圖，才能讓學生在視覺上收納課本中的名詞。我下週講相關名詞時，才不是對空白的大腦講課！

我從旁觀察，學生應該是真的挺好奇花生米與花生苗的關係，而且他們也沒看過花生小時後。

這也是我喜歡這個材料的原因。

黃豆與黃豆芽太小，又太普通！！

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下課後，剩下的花生芽（一盒會有超過一個班的量，我猜至少有80個花生芽）就放水瓶中，下週的班級上課時應該剛好有綠色葉子。

下週再跟學生要他們的圖來拍照。

 

11101選修生物主題二－第一週植物的生存策略與適應性

在這個學期有一個我等了很久的契機。

第一次有機會一個人教「選修生物 主題二－植物的形態與構造」的全年級所有班級。

終於可以就學科本質與重要理解來重新解構這一個課程，也希望能夠有更符合認知架構形成歷程的學習活動。

在這個主題有一個獨特的學習困難，就是學生其實沒有機會仔細的去觀察過植物，更不用說植物生長的過程。

所以在一直以來，這個主題在課綱與課本安排的單元「組織-光合作用-物質運輸-生殖-感應」的順序，其實學生是在沒有植物觀察經驗時，學習有關植物的各種抽象知識，即使是形態部分的單元，學生也是從照片與專有名詞中學習。

更不用說這樣子的安排順序其實是從微觀與抽象開始，慢慢學習到巨觀與具象，然後是巨觀階層的抽象（個體內與個體間）交互作用。 

這樣的順序很奇怪，在建構概念上也會遇到很大的困難。尤其在沒有任何觀察植物的經驗下，學生其實是硬記憶這些名詞，然後用想像的形成概念。

另外一個在教植物主題的困難，其實是老師自己在理解這些植物的結構功能與反應時，其實可能也沒有觀察過植物生長的經驗。

也很少被自己師培時期的老師引導去思考在植物單元的主要教學目的會是什麼。

如果這個學生未來並不是植物學家，而是生醫、動物、分子生物、生物資訊等方向，那麼在植物主題會學到哪些對他們有幫助的重要理解呢？

想要進一步了解或思考的夥伴可以看

• 高中生物課程中的植物教學
• 高中生物課程中的植物教學-分享心得

這個會影響到老師如何梳理知識內容結構、重構學習知識的架構與歷程，當然也就會決定了學習活動的安排。

在這個地方最常見的安排就是介紹很多的名詞，然後介紹很多的關係。

對於老師也好、學生也好，可能都是覺得不知道學習的意義為何。

因為老實說在學光合作用、生殖、感應的時候，其實並沒有那麼需要組織層級的知識。

不過這並不是說這些知識並不重要，而是說這樣的知識在學習植物這個單元時，扮演的角色其實是應該是在不同層級。

所以我這個學期打算從學科本質出發， 將重點錨定在植物的結構特點如何讓生命形式與機制作用是與動物完全不同。

關於"高中生物教學思辨"的發展歷程

 在2018年時，我擔任生物學科中心的研究教師，跟清大葉世榮老師討教許多有關生物教學的脈絡與方向。

討論的過程中，在2018年底，我與老師決定把討論的內容寫成書，給教學現場的高中生物老師。

絕大部分的內容都是老師說或寫下他的想法，而我用一個高中生物老師的理解與閱讀習慣去做文字上的修正。一些比較難理解的內容，如自由能、細胞膜電位等等，我會透過追問老師來釐清，並且讓文字更容易呈現這個部分的解釋。

我主要負責的是植物部分的教學，從生殖、結構、生理到生存策略都是我負責的(光合作用的部分是葉老師撰寫)。

我負責的、比較具體的另一個是哈溫定律。

大部分的討論與整體的稿件在2019年底完成，而要出版前的圖片與細部調整則一直到2020年2月才大致底定。

葉老師想讓書籍走清大校內出版，有一些審查程序。這段時間我就沒有幫上什麼忙，因為我在校內的課程實在太多了。後面所有的雜事，我猜都是老師(或有實驗室的其他夥伴幫忙)完成的。

因為我沒有幫上忙，所以都不好意思去問老師有關出書的事情。

不過今年2022年五月，接到學科中心的訊息說葉老師提供一組文件給高中生物老師教學用。

我猜就是我與葉老師在弄的文件，所以我就沒有申請。

暑假的時候我收到周成功老師贈送的"生命為什麼如此神奇"，裡面的知識部分有約一半跟我與葉老師弄得一樣，不過我與葉老師寫的東西更著重在與教學現場的脈絡做比對與說明。

所以我又好奇起來，直接問學科中心要那份高中教學思辨的文件。

根據學科中心執秘的回覆，葉老師的確有說明很多是與我討論的。(正確的講法應該是很多是我調整的文字，有一章甚至是我寫的)

我要到文件來看，裡面絕大部分就是我手邊2020年2月稿件的內容。

但文字更加通順、演化的部分也更為完備。

許多圖看起來也更精美。

但絕大部分就真的是我手邊2020年2月稿件的內容。

老實說，八章中有七章都是老師的精闢的見解、想法，也都是老師提供的學理依據，這的確是葉老師的書。

不過以我手邊葉老師所寫的初稿來看，應該跟現在的成品相距甚遠，也很難讀懂。

就我花的時間長度、心力與功能，還有跟老師投注時間的相比比例，我自己認為應該是要在文件中出現名字的。

我內心希望老師在第一章有提到我在這份文件中的角色，或至少在植物章節的部份把我的名字放上去。

退一萬步，有些圖真的是我畫的，至少也能比照其他圖片上註明提供者。

不過呢，好像是沒有的。

我想了十二天，我真正在意的好像不是沒有我的名字(因為我相信這本書用這樣的推廣方式應該不會有高觸及率)，而是擔心未來我在發表很多課程概念時(尤其是植物與哈溫定律)，會被認為是抄襲或不尊重葉老師的著作權。

所以決定做一些資料的整理與紀錄。

跟葉老師的信件往來

跟彭淑貞老師請求圖片授權(不同類型木材)

葉老師要我從高中生物老師的角度撰寫主要思考脈絡與想法

修改文字的方向是讓文字更能傳達我們討論的重點，也更容易懂。

調整撰寫文字，讓文字的定位更為明確，也能跟其他類似書籍有明顯的區隔。

葉老師要我做圖表的調整與重製。

葉老師要我看免疫部分的文字

幫忙修改演化的部分

清大初審後，還有需要修改的部分。

我請求各種圖片授權的歷程

我的雲端硬碟中保留的各階段版本，還有葉老師與我討論過程的註解。

以下是我的部落格在2014-2019間的幾篇文章，內容就是我提供葉老師書稿中的植物部分。

哈溫定律的文章