2017-04-26

手繞喇叭

2013年去日本參訪時,上到電磁感應的演示老師利用喇叭製作給學生探討電磁感應,
給每組學生實作不方便的點在於各組需有功率放大器喇叭效果才出得來,
沒放大需再加個麥克風給學生聽,不然就像耳機一樣小小聲而已。
要多組放大器時比較花時間金錢的,這件事情就一直在腦海裡。

後來發現些微動手處理一下,即可製作出多組放大器供學生使用,
而開了一個手作喇叭的研習給老師們來進行製作。

目標原設定在提供不同線徑、不同材質杯子、不同線圈數、不同強度釹鐵至少四種變因來討論喇叭發聲效果,試著帶老師作一輪的結果發現作一個單體就要兩個小時多了,要探究這幾個變因只適合自己先完成16個直接給大家作討論。

製作過程簡單,只要把線圈繞好,固定於紙杯底部,基本上就完成的單體本身,
我把所有東西都放進咖啡杯,上課要演示時只要帶著這個咖啡杯就好,
製作單體時要注意的小地方有:
完成總成圖

  • 纏繞的線圈直徑要大於磁鐵直徑,在這裡我使用3號電池來纏繞,纏得很緊會使得線圈出不來,為了好拿出來也可以先貼一圈紙、再反貼膠帶上去,紙和紙之間摩擦力會小一點
  • 選用的紙膠帶是6mm,將紙膠帶反黏於電池,有黏性的朝外,留紙杯直徑長度出來繞,纏的時候線圈不能超過膠帶寬度,多出來部分要反折一些回去,用來上膠以黏在紙杯底部用
  • 線圈可能是兩三層,最後上完後要上一點膠,可以固定住不會跑掉,保險起見最外面再上一層膠帶。


其他只是晶片與線材連結而已,線材連接幾樣要特別說明,是花較多時間的地方。
紅點為鬚焊接的點

  • 晶片周圍焊接上排針公頭
  • 音源線,有左聲道、右聲道和接地線,把他們三頭分出後接進杜邦母座裡,事實上這裡左右聲道不分也沒關係,重點是挑出接地線是哪條


  • 電源供應我使用行動電源,把USB兩側各接條麵包線出來就好,記得用電錶判斷一下哪邊是正極。我也做了鱷魚夾版本,用在電解、電鍍、以及判斷電解質時都有用到
    100Ω + 紫光LED 檢測電解質用

  • 喇叭輸出端其實只要兩端都母的麵包線即可,因為單體的部份我也把漆包線焊上排針,而原本作鱷魚夾的目的是也可以夾現成的喇叭單體用

開發過程當中遇到的困難有:

  1. 要如何固定磁鐵與線圈?
  2. 磁力線如何分布效果最好?
  3. 線徑使用多少?線圈要繞多少?阻抗如何計算?

我發現:

  1. 圈動式與磁動式喇叭對紙杯喇叭來說沒那麼的絕對,我利用了鐵絲來協助固定釹磁鐵,若沒了鐵絲,其聲音大小有顯著差異,所以其實圈動和磁動同時發聲對教學現場效果較好,但這不是一般喇叭的設計。
  2. 拿一般的永久磁鐵,都比線圈產生的磁力要強得很多,所以喇叭製作時,重點不是線圈要多圈,應該是磁力要夠強的磁鐵,本來想以電磁鐵來提供磁場,但這樣磁場也太小了,故要得到大聲的喇叭,要想辦法讓圈動式與震動體連結緊密。許多單體的設計是山形磁鐵,線圈繞於山字的中央,此時磁力線可垂直穿過線圈,而我所製作的版本只是釹鐵置於線圈一側,磁力線發散穿過線圈而出,對於繞「較高」的線圈來說,效果有限,或許也可以嘗試繞同心圓較多來取代「較高」才能比較得出來?可以的話,下次想嘗試使用環形釹鐵來製作看看。
  3. 後來參加了虎尾高中辦理的高瞻計畫研習,製作彈跳鋁環教具時知道了串連電容可以減小阻抗、效果可以更好之後才明白有些功率放大板的電容效果目的為何。

2017-04-05

用積木演示演化篩選歷程


故事是亂編的,主要呈現篩選過程發生:

很久很久以前,這世界上有許多不同形狀和顏色的積木,
但是好景不常,積木們歷經好幾次的災難,
首先罹難的是黃色星星形狀的積木,他塞不進去紅色的圓形、正方形、三角形門,沒辦法生存下去跳海了,
陸續罹難的包含所有黃色的積木,
紅色災難結束後,剩下的積木又陸續遭遇到綠色、黃色、以及橘色劫難,
從此以後只留下一種形狀的積木,他就是五邊形積木。

往後當五邊形發展出自己的族群和高科技後,
他們不斷地挖掘出過往的積木們,
並且永遠猜不透到底是發生了什麼事情才導致那些長得像現代積木的傢伙們全部滅絕了。

演化拉霸機

利用演化骰訓練學生述說兩種演化模式,
骰子做起來花時間,改成拉霸機修改增加項目就快速許多,
我做了兩個版本,一個是四個變數、一個是部位和變化互相搭配的版本,

平常上課沒使用電腦與投影片,是以電視播放隨身碟內的圖片和影片,
所以就利用螢幕錄製試算表的隨機變化,如下兩個影片:


不過其實改成三變數的話,就用拉霸機就可以了。

人特別愛找原因,好似找到原因問題就解決了,
經過這樣的練習之後最怕學生以為找到原因就找到了答案,
尤其學生認為的答案通常是唯一答案,
演化是複雜的交互作用結果,
須提醒學生即使重頭再來一次也不一定會有一樣結果。

2017-02-18

莫耳數的繼續

承續第一次提過的莫耳概念,對學生來說莫耳、粒子數量、原子量和分子量都是新概念,
從質量到莫耳、莫耳到分子數量,要學生計算兩次是不容易的,舉例讓學生來類比較好想像,
學生活動兩個
1.請他們從生活中舉例,藉由學生的舉例,引導入莫耳概念
2.練習莫耳和粒子數、質量間計算。

舉的例子如下:
說明跟福利社阿姨買礦泉水的時候,
可以說要一瓶水,也可以說要600c.c.的水,阿姨都會跟你說這10元,
那要兩瓶或者1200c.c.時,阿姨都會說這20元。

我請學生照樣造句,句子裡要有三個單位,
而且說出 A單位 B單位都可以相對相對應的C







消化過同學天馬行空的例子後,我寫下:
一莫耳的碳原子有12克,共有 6 × 1023 個。

事實上,我們去福利社買水不會說要1200 c.c
因為單位要換兩次,阿姨會說你來亂的喔!
所以多用了一個常用單位夾在兩者中間,像這樣:

600 c.c.  一瓶水 10
1200 c.c. 兩瓶水 20

同學例子
也可改寫成這樣:
5    1  間單人房 1
10   2 間單人房 2
通常房客訂房時我們不會說要10坪,會說要兩間房。

還有像是






30kg 1 箱茶葉   12
如果改成衛生紙
3kg   1 箱衛生紙 12
你換不同的東西,雖然中間和右邊的數值及單位都一樣,
但左邊會因為他的本質而改變基本的物理性質。

也是同學舉的例子:
100g 1 包餅乾   6
我若改了餅乾為其他食物
60g  1 包口香糖 6

你看這組的例子







800 g 1 袋蘋果 8
若改買葡萄
100 g 1 袋葡萄 8
如果一起買,就是
900 g 1 袋蘋果和1 袋葡萄 8

所以我寫的這句,一莫耳的碳原子有12克,共有 6 × 1023 個,可以寫成這樣:
12 g 1 莫耳的碳   6 × 1023

綜合以上,有三件事情:
1.有些單位在某狀況下不好用,我們不會說要買3kg衛生紙或者是60g口香糖,所以要增加一個好用的:莫耳
2.中間那個物品改變,左邊跟著會變:不同物質有不同質量
3.而且可以加在一起唷!:分子量從原子量來

如果我改變這個中間的莫耳數, 
12 g 1 莫耳的碳   6 × 1023
改成 2 莫耳,左邊要填什麼?右邊要填什麼呢?
?  g 2 莫耳的碳   ? 
如果有 6 × 1024個碳原子,中間要填什麼?左邊要填什麼呢?
? g ? 莫耳的碳   6 × 1024
如果有 60g 的碳,中間要填什麼?右邊要填什麼呢?
60 g ? 莫耳的碳   ? 

再來,我們換中間的碳,改為氧原子,又該填什麼呢?
如果是碳和氧化和在一起的一氧化碳,若有 1 mole ,是幾克呢?

我們學過原子構造後,知道了元素符號、知道週期表上的常用化合物中元素帶電量後就能寫出化合物,
就能計算出分子量,因為前面講過化學反應表示以及平衡方法,今天學的是莫耳數和質量、分子數轉換,
最終目標就是能把一個中文的化學反應,寫成化學反應式,然後給予某一個物質,希望你能藉由算出係數關係算出反應物有幾公克,
這是製造物質過程相當核心的概念,也是各種工業的基本,希望你們可以理解為什麼要學這些東西。

下個單元,我們就是做這樣的連貫!

2017-02-15

莫耳數的開始

第一節課:剛開學,利用導師時間空檔進行莫耳觀念鋪陳

以英文課的可數名詞和不可數名詞帶入單位觀念,單位讓許多交易得以方便進行,像是吃飯時的米粒、蓋房子時的沙子等,讓學生陳述空氣應該使用的單位是什麼呢?
有學生回答:「空氣不可數而且不用錢,所以不需要單位。」
「那是因為在這平時的狀況不用錢,在極端環境就不是這樣了,像是潛水的時候、在外太空的時候,舉潛水的為例,單位就是氣瓶有幾隻,一支都要200元唷,可是用錢來衡量也有麻煩的地方,像是多拉A夢漫畫當中有一集大雄爺爺小時候,聽學校老師說彗星來時會掃光所有的空氣,所以他想了一個辦法,打算買下內胎來儲存空氣來撐過彗星掃過的那段時間,無奈他的計畫被小夫和胖虎的爺爺知道了,小夫的爺爺也很有錢、胖虎的爺爺也很鴨霸,他們買光了當地所有腳踏車的內胎,可憐大雄的爺爺因而放聲大哭,故事的結局是多拉A夢跟大雄坐時光機送了個救生圈給他,結果彗星來時沒事情,爺爺把救生圈埋在院子底下,希望下次來時可以幫助到子孫。」

假如彗星來時真的掃光了所有的空氣,你是賣腳踏車內胎的奸商,你知道小夫爺爺的計畫,內胎的空氣你要灌滿一點還是鬆一點?
如果你是大雄的爺爺,你懂得空氣很珍貴,那救生圈裡面的氣體要灌飽一點還是鬆一點?

所以不能用容器來看待,那容器大小可以用什麼方式來描述呢?也就是體積。
光是體積是不夠的,要在加上什麼因素呢?是的,壓力。

所以一袋空氣、一瓶空氣、一大氣壓的空氣,這些都不是合適的描述,所以要介紹一個東西,莫耳。
而一莫耳這個單位包括了 6 × 10 的 23 個次方那麼多個分子,那是多少呢?

學生跟著黑板上的 0 唸到京、十京、百京、千京了之後卡住,而課本上寫的是六千億兆,也就是 6 乘上一千、一億、一兆,而後面那幾個分別是 10 的 3 , 8 , 12 次方,考試不會考你怎麼念,願意的話也可以念成零點六兆兆,但這是理化課,不是數學課,然而有些考試會考這些六的幾次方的換算,你不要被嚇死了,這只是要確認你會不會,事實上複雜的計算不應該阻礙你,我們簡稱這沱數字,就叫它做一莫耳好了!

至於為什麼是這個數字呢?請各位同學回家查一下資料,為什麼不能是五乘上後面那堆次方、或是12、3.14159之類的去乘呢?我們就明天再來討論。
剛剛有提到分子,你還記得上學期我們提過分子是誰提出的嗎?對,亞佛加厥。事實上 6 × 10 的 23 次方這個數字我們也可以稱為亞佛加厥常數,但那麼古早,怎麼有辦法知道這個數字呢?是把一包空氣慢慢擠出來,請每一個空氣分子排好隊之後,一個出來按一個計數器來計算出來的嗎?

不是亞佛加厥提出這數字的,這是為了紀念他而如此命名的,也不是亞佛加厥那個年代量出來的這數值的,還早的很,啊,各位也可以查一下這些東西的相關訊息,不一定只查 6 × 10 的 23 次方為什麼不能是其他數字,一樣明天一起討論。

第二節課:目標去除6 × 10 的 23 次方疏離感

請學生查資料作發表,教師若來不及先看,
就寫最少的先發表,越長的最後發表

我請學生大致上把他們查的東西念出來,我則在黑板上快速的抄下值得說明更多的點。
有五組學生查了資料,第三組分享了「當氫有1克重時,它就會有個 6 × 10 的 23 次方那麼多個分子,而且這不是一個準確值,是個不確定的數字。」說的學生也表達的其實他看不懂是什麼意思。
謝謝第三組(雖然應該是氫兩克時才有那麼多個「分子」)提供給我們一個重要訊息,這是一個近似值,不是一個準確值。所以老師說的是錯的唷!

第二組發表的是:「是6.022 × 10 的 23 那麼多,而且定義上是氧如果有16克,那他就是一莫耳,後來改為碳若有12克那就是一莫耳,那代表會有6.022 × 10 的 23 次方那麼多個」
謝謝第二組仔細的補充,同學看一下這之中的差異,雖然只是 0.022 ,但後面有10 的 23 次方那麼多啊!而且定義一開始是氧作為標準,後來才改為碳的,不是像課本那樣一句話碳12作為標準,有12g就是一莫耳這麼簡單就過去了,這是一個不斷修正的過程與結果,當然未來還有可能再改變。

第四組學生說:「在攝氏零度、一大氣壓下、22.4公升的氧有 6 × 10 的 23 次方那麼多個,那就是一莫耳。所以氫在這樣的條件底下若有兩公斤,他就跟氧32g的狀況下有一樣的分子數量」
太棒了,第四組講了更多的東西,他提到了我們昨天說的氣體壓力,的確在相同體積下,你把輪胎打更多的氣體進去,他壓力提高,真的會有更多的氣體顆粒進去的。再來,第四組還提到了這跟溫度有關,我們在過去講到密度時,也提過溫度會影響體積,進而影響密度,所以溫度跟體積質量密度息息相關,要討論什麼是一莫耳要兼顧這麼多因素,所以莫耳真的太好用了,在沒辦法算空氣要幾顆的狀況下,不需要跟老闆說我要在幾度C、多少的壓力底下、買多少公升的空氣來吸,我只要說要幾莫耳就好了!但是剛剛提到的氫兩公斤可能要修正一下唷,因為氫氣太輕了,兩公斤應該真的很多,可能會有不一樣的分子數量。不過沒關係,你們提示了大家還要注意溫度、壓力、體積。

剛才第二組同學在說氧有16克時我就覺得可能大家還是對分子和原子不是這麼了解差異,其實十九世紀初對於分子和原子不是那麼的清楚明白,在道耳頓原子說提出後幾年,亞佛加厥就跟著提出分子概念了,這兩者中間還有一位給呂薩克,那時道耳頓原子說的反應前後原子總數不變,跟我們寒假所做的質量守恆實驗是相同的事情。給呂薩克提出同溫同壓同體積會有相同原子數,這點導致道耳頓和他吵架,吵架過程引起了亞佛加厥的注意,而修正了說法,因而正式提出分子概念。提出之後,都沒有什麼人給予重視,直到過了五十幾年分子觀點才逐漸被科學界接受。

第七組講的是:
「這個數值是經過密立根油滴實驗而來的。」
「那是啥啊?」我問
「阿就查到這樣阿。」
「好吧,那你說說看,說慢一點,我要寫一下」後來我寫了密立根、電子電量、1.592 × 10-19 等關鍵字
「還有湯姆遜,他測荷質比,就是電荷和質量的比例」
「那又是誰?嗯?是你們上學期提到的湯姆熊嗎?」他們上冊課本的寫的是湯姆森,記憶的方式是湯姆熊電子遊樂場、哥哥的兒子(姪子)在拉屎代表拉塞福發現質子、查兌克是用中指插隊(發現中子)。
「好像是耶...還有一個法拉第,他做了一些跟電有關的實驗...」

謝謝第七組給我們那麼多的訊息,你們會發現我們談的東西,本來都是要講莫耳數、分子、原子,現在第七組談的東西竟然都扯到了電子,當然是因為電子數量跟原子數量息息相關,然後分子又跟原子有些特別的比例關係,所以好像測量跟電子有關的東西也可以知道分子數量的相關事宜唷。

第六組臉色很難看的說他們都講光了,我說沒關係,講一兩個跟前面不一樣的也行,
「阿,還有一個就是電鍍的方法,要得到一公克的銅,必須要給OOXX庫侖的電,然後銅的原子量是....,帶電量.....」

的確,這些東西跟第七組提到的一樣,都跟電的檢測有關,這都是20世紀才有辦法做到的事情,即便是你提出了看法,要等到人接受都要五十年,然後各種證實的方式出現又等了五十年,這個 6 × 10 的 23 次方,即便是科技進步的今天準確測量下,仍是有好幾兆個的誤差在,為了紀念亞佛加厥的先知先覺,後人就把這數字定為亞佛加厥常數。

學生看起來頭昏昏。好了,講了那麼多,這些都不會考。
「那講那麼多多做什麼?」
「噢,這些如果都不知道,今天有很多事情都不能做,沒有分子比例概念我們沒辦法有效率製造物質、沒有剛剛提到的那些麻煩的電量實驗我們沒辦法用先進的核磁共振、甚至常看到的SGS報告當中的有毒物質檢驗就都不能作了。」


接下來來看一下到底化學反應進行時有哪些常用的符號、以及分子反應前後有什麼數量上的變化。

2016-10-28

用 Magic Cube 來呈現有次序性的概念

看到岐阜物理松田老師的分享,
有一個玩具,是由八個小方塊所組成,
可呈現六組圖,只能有順序地往前或往後,
想到其方塊分開的過程和可於減數分裂,所以就做了一個。
做的過程可以參照這裡的或是這個影片
起始想要做成一個檔案,直接列印出來,只要黏膠帶就好,
但圖形沒成品有點複雜,結果就用用紙折了8個小方塊再黏起來,
可是黏的時候,忘記編號了,導致就算圖畫完,拆開後應該還是一團亂...

2016-10-27

針孔成像

先給學生看了之前自己做的針孔相機,以及拍攝出來的底片長什麼樣子,
講了一些關於攝影、帶之前學生做這種相機、正片負片等的事情,
放了一些別人做的針孔相機,還有針孔立可拍明信片的影片(他的設計是兩個針孔,可以拍兩張),當做動機的引入。

用品客洋芋片搭配鋁罐,size上很ok,
只是長度需要買大罐一點 500ml 那種鋁罐才能伸縮進去多點。
鋁罐需要底部挖掉,因為要拿去磨凹面鏡,所以挖掉還可以用,
屏幕使用不要的白色半透明浴簾,
上面開口的部份是眼睛可看的、拉環不去掉可以拉。

品客的罐子底部挖大洞,
把鋁片用大型打孔器打成一樣大小3.5平方公分的正方形,
邊緣圓滑處理後比較不割手,在於上面鑽不一樣大小的圓洞、兩個洞、三角形、方形,甚至星形,
用來問是否影響成像用的,也可以直接塞入強力手電筒來看成像,
事先給學生看LED燈貼片的正方形,再讓他們猜成像也是一樣的。

燈源就用行動電源接LED燈,外罩為鋁片切割的箭頭鏤空圖案搭配上面講到的孔洞讓學生猜測並親自看來驗證。

用銅油磨鋁罐凹面鏡

之前坤龍老師教過可以用銅油磨鏡,今年帶理化時就也跟學生這麼做,
整體說來要磨凹面鏡比較容易一點,大約20分鐘以內都可以磨出來,
凸面看磨出來面積大小,鐵定超過20分鐘,
銅油每沾一次大概就是磨一面鏡的時間就會乾掉,
100 ml給一個班級磨一面會剩一點。

所以今天早自修請學生邊磨邊聽國文的三國演義,
磨到第一節開始上課時已經有好幾個凹面都磨好了,
請他們往自己臉移動時,大多能回答像的變化,
我說這跟平面鏡很像,但是方向呢?
移動到焦點內時有幾個學生發現有不同變化,
再開始講焦點,並請同學嘗試匯聚日光看看。

最後畫物體 2f 外、f ~ 2f、f 內的成像圖。
前面兩個圖,平行主軸入射會經過焦點、通過焦點反射後會平行主軸射出,
就可以決定像大小,學生多能接受,
但是第三個圖需要其他線(通過鏡心反射、虛像)的時候學生就不行了。

光合作用組模型需和其他類比方式分開進行

光合作用每年都用了四節課,前大半是去年寫下的紀錄,因為第四節課做成教專,所以第四節內容較多,也改了一些教專的格式,方便參與的老師撰寫以及瞭解課堂前操作過的內容。

  • 葉的構造:製作模型。
  • 光反應:利用針筒和打孔器將葉子打成葉錠,分光照組和黑暗組來看葉子沉浮數量。
  • 碳反應:課本上碳反應活動,只是為了方便起見,葉子也用打孔器打,煮的時候用電磁爐、學生隔水加熱是將葉錠放在試管內隔水加熱,這樣的過程很省酒精,結束碘液-澱粉測試後直接請學生把葉錠貼在筆記本上。
  • 光反應和碳反應的分子流動給學生操作,用的是一般的積木。帶的流程是利用小新的光合作用綠色國度的繪本PPT版,之前書商有發過,沒有使用裡頭的學習單是因為去年(2014年)在三個班做了三個不同處理,分別是發學習單寫類比物、做成小書、16張圖直接在一張A4上,請學生直接將類比物寫在 16 張圖上的角色或場景,發現直接一張A4來得直覺,小書翻折方向若製作有誤反而要花時間協助修正,而學習單字好多,改得眼花撩亂。課程開始時先請學生將光反應和碳反應的結果拿出,請他們就實驗結果作簡單總結(光照組有產生氣體黑暗組無氣體、有澱粉產生),並問如何驗證氣體,學生表示國小就有作過使用線香的活動,所以我不用再做一次,事實上每組也不易收到那麼多氣體可以測試,不過Spell老師用大量蒐集的方式可以做出來。那氣體怎產生的呢?接著看繪本陳述的內容。並同時動手將繪本裡的類比物改成用積木方式拼湊出來。

操作時發現最大的問題就是要求學生熟悉繪本內容、把類比物轉化為目標物、還要把目標物轉成分子模型,步驟實在太多了。所以來年應該要分開一下,繪本當切入,邊講邊猜,然後再讓積木來分子模擬,積木拼到最後會利用大的葡萄糖分子和氣體分子與前面教授的擴散作用是否需要蛋白孔道來相呼應做結尾。

今年的流程:
  1. 以刷葉脈書籤切入,利用消失的部份做提問,問學生留下的是什麼、消失的是什麼來講解葉片構造。留下的學生有回答細胞壁、角質層、消失的有人回答細胞膜以內的構造、細胞、營養器官等,許多答案都可聽得出來學生有在想,但是都有點怪怪的,這些答案是用來澄清迷思概念很棒的地方,明年應該會繼續問這問題。畫完基本構造後,讓學生分別猜名稱、功能,我最後統整講解,回家功課是做葉模型。
  2. 今年也做光反應的葉錠實驗,花了一些時間引導為什麼葉錠會下沉的這件事情,跟上一節課提到鬆散的葉肉構造是相關的,這些鬆散的構造功能是什麼?儲存什麼樣的物質?為什麼要儲存這些氣體?多的氣體去哪裡?實際操作時,還會問氣體從哪裡出來,引回去上表皮還是下表皮氣孔比較多?怎麼從光澤顏色看上下表皮差異?並請學生做預測。
  3. 用綠色國度繪本帶光合作用流程,揭曉前一節課光反應結果。
  4. 煮光反應和碳反應的葉錠,做澱粉-碘液呈色結果,同時以積木拼湊綠色國度裡的每種不同角色,最後做統整包含物質進出、光碳反應比較等。

因為去年把一些活動課堂上做,所以時間被壓縮,今年得以看到每一組都有充足時間組模型,我想來年應該還是會把組模型跟繪本分開進行是比較妥適的。只是在想可不可以三節課內完成呢?四節真的有點拖。

最後附上將來不會再出現的教專,2015年我修的簡化版本,內容包含2015年時其他老師給的簡單回饋。

2016-09-09

鯨爆之謎文本上科學方法

炒冷飯開始。

之前的鯨爆之謎,描述的過程類似辦案,
需要一層一層把疑問解決的歷程,就是科學方法。

針對內容做一些編排,可讓學生練習科學方法的流程,
每一個小問題可以串連起來到最後一起解決一個大問題。

學習單的樣子,分成四段,


有部分不是完整的科學方法,帶學生判斷看看。
第三頁當做參考答案。
有兩小段影片可以參照,
建議拿國家地理那一個當開頭即可,聳動的新聞眼那個當備課。

2016-09-01

衣夾顯微鏡

原本阿簡老師的紙片單式顯微鏡製作就簡單又效果好,
發現用膠珠固定玻璃珠後,想試膠珠還可用在哪。
使用衣夾的好處在於可以固定玻片,以及鏡頭的伸縮可以控制物距,
使玻片很靠近鏡頭,卻不碰到鏡頭。

材料工具


  • 玻璃珠:為物鏡,越小放大倍率越高,本作品使用的直徑約 2 mm,需洗淨再使用
  • 黑色膠珠:利用高溫融化的方式將玻璃珠包覆,黑色是為了減少其他色光的反射,使用外徑 5 mm
  • 木頭衣夾,與塑膠衣夾不同方在有厚度、又好鑽
  • 電鑽、5mm 鑽尾、美工刀、砂紙、熨斗、鋁罐

製作及使用

  1. 加熱膠珠,使膠珠融化包覆住玻璃珠,可使用酒精燈加三腳架、陶瓷纖維網進行加熱,為了方便,使用了不需加水的傳統電熨斗,放在碗公裡面倒置。裁剪後鋁罐底面的凹槽會方便此動作進行,原本使用有點光滑的紙張,但風吹容易亂跑以外、玻璃珠也較不能在膠珠正中央。 
  2. 加熱的時間因熱源而異,舉上述電熨斗為例約在一分鐘左右,使膠珠融化到呈現小香菇形狀,玻璃珠會露出一點點,冷卻後,讓小香菇脫離鋁片,完成後需戳戳看玻璃珠是否掉出,若會,須重製。此步驟學生約進行一兩次即可達熟練。
    左:歪掉、中:上方保留太短、右:恰好
  3. 將木頭衣夾固定好,於衣架閉合端的正中央外側作記號。
  4. 以5mm鑽尾垂直鑽穿。
  5. 用砂紙把碎邊磨平。
  6. 把小香菇邊緣以美工刀切除。
  7. 將小香菇由塞入衣夾孔洞即完成。
  8. 調整小香菇深淺來對焦,夾住玻片,由小香菇末端、透過玻片、光線即可觀察影像。

2016-04-20

演化骰

今年演化先從化石、然後地質年代生物的演變,最後再回來演化論述,
使用數個例子說明達爾文天擇說,
如掠食者、獵物的保護色、海馬的尾巴橫切面是方形的、烏龜龜殼的變化、然後也說明一兩個共演化的例子。

為了解學生能否說出達爾文與拉馬克論述法的不同,
我做了組骰子,四顆骰子上面分別有生物類別、生物部位、災難事件以及發生的變化,

若骰出的圖示如下:

則需根據「兔子的甲狀腺經過冰河時期後變大了」的命題寫出兩方論述如:

說明時,可以跟學生說抽中心臟,不一定要就心臟的本身來發揮,像是血壓變化、心跳速率也是可以的,又如甲狀腺也不一定是變大變小,也可以是代謝率差異,災難的部份學生可以自由延伸,舉例來說火山爆發也可以延伸為食物來源因而短缺,因為災難引發的其他事件若能被融入,對於學生合理化過程會相對容易。

教學過程發現:
  • 骰子骰出事件難以想像串連、缺乏連結的關鍵事件:建議進行時,可以跟學生說明主要為練習兩者的論述方式有何不同,這遊戲是在編故事,中間的細節常因年代久遠不可考而難以捉摸,但就是這些想像力提供了我們基本假設的可能,要讓學生知道,中間發生的事件可能是非常多偶然的結果,若能就學過的知識以及科學原則上合理化,就更加有趣且很有可能協助解決某些問題。也借此說明考古學界之所以難以認定演化歷程的發生是因為證據必須要充分,而大家遇到演化常會問的問題很多都沒有解答的,例如「藍腳鰹鳥的異性為什麼喜歡藍的?」這類問題。
  • 當學生難以論述來尋求協助討論時,我發現拉馬克的有時候也蠻難描述的。
  • 教學現場不用那麼多骰子,可印出、裁減、信封裝袋,讓學生抽出各一張,貼在筆記本做描述即可。以下是幾個學生的例子:
    生物、部位、災難、變化裝入信封袋
  • 用社會行為來論述
    以移動部位來描述變化
    以骨骼強度進而影響生殖率來決定生存與否
  • 可減少骰子面:不用那麼多種,典型生物類別代表、重要部位即可。
  • 去掉變化的骰子:讓學生描述更合理化,不受強制變化限制難以論述,重點著重在演化論的比較上。
  • 說明時需要更有效率一點:學生容易兩種論述太相像,再強化兩者差異的例子說明、學生明明抽到變小結果後來的結論卻變大、把達爾文論述中「有...也有....」分成兩地後來其中一地發生災難另一地安全(嚴格說來也不算錯哇,這不就是地理隔離造成種化的一種類型?怎麼去協助修正這個得在想一想呀....)
檔案在這裡:骰子檔給學生版

2016-03-30

SpotLife 遊戲方法

遊戲說明

  1. 本遊戲具有57種生物,共56張牌,每張的內圖有8種生物、背圖分別是這些生物的基本介紹:
  2. 每兩張卡都有一種相同的生物,圖中生物大小方向即使不同仍屬同一種生物,如圖,蝸牛是同一種生物。
  3. 遊戲開始前,一人一張牌,剩下的牌堆在正中央。
  4. 開始時,最先喊出手牌和牌堆中相同生物名稱的玩家可拿走該牌。拿走的玩家必須根據新拿到的牌繼續與牌堆中比對出相同生物。
  5. 遊戲中若喊錯名稱或手牌與排堆無該喊出的生物,必須繳出拿著的手牌放到牌堆最下面。
  6. 牌堆的牌使用完畢即遊戲結束 提高難度的方式是除了要說出生物的名稱(俗名)以外,還要能將生物分類說出,舉玩家C為例,必須要說出噬菌體(或病毒)外,還要說出非生物才能拿走牌,要再加難度可追加「具有蛋白質外殼」等其他說明,難度越高、應越降低玩家人數,下表為生物其對應分類以及相關說明。
    俗名
    分類
    特徵
    噬菌體 非生物病毒 蛋白質外殼遺傳物質為核酸
    桿菌 原核生物細菌 有細胞壁缺核膜
    念珠藻 原核生物藍菌 有細胞壁以葉綠素光合作用缺核膜葉綠體
    石蓴 原生生物藻類 多細胞具葉綠體光合作用
    黏菌 原生生物原生菌 多細胞/單細胞孢子/有性生殖腐生
    草履蟲 原生生物原生動物 單細胞纖毛運動
    眼蟲 原生生物原生動物 單細胞鞭毛運動有葉綠體光合作用
    黴菌 真菌 菌絲構成孢子繁殖
    酵母菌 真菌 單細胞發酵作用無菌絲出芽生殖
    蕈類 真菌 菌絲構成孢子繁殖
    地錢 植物界蘚苔 平鋪具角質層缺維管束而矮小
    土馬騌 植物界蘚苔 直立具角質層缺維管束而矮小
    植物界蕨類 羽狀複葉幼葉捲旋地下莖孢子繁殖有維管束葉背有孢子囊堆
    松樹 植物界裸子植物 種子裸露毬果繁殖有花粉管缺花
    草莓 植物界被子植物雙子葉 網狀脈‧4 or 5倍數花瓣軸根環狀維管束種子有保護構造:花
    蘭花 植物界被子植物單子葉 平行脈‧ 3倍數花瓣鬚根散生維管束種子有保護構造:花
    水母 動物界刺絲胞 觸手捕食海生
    珊瑚 動物界刺絲胞 觸手捕食海生
    水螅 動物界刺絲胞 觸手捕食水生
    渦蟲 動物界扁形 斷裂生殖寄生蟲
    絛蟲 動物界扁形 斷裂生殖寄生蟲雌雄同體
    吸蟲 動物界扁形 寄生蟲雌雄同體
    蝸牛 動物界軟體 身體柔軟有殼保護雌雄同體
    蛞蝓 動物界軟體 身體柔軟無殼保護
    烏賊 動物界軟體 身體柔軟十隻腕殼退化
    文蛤 動物界軟體 身體柔軟有殼保護
    章魚 動物界軟體 身體柔軟八隻腕殼退化
    水蛭 動物界環節 吸血可醫用
    蚯蚓 動物界環節 雌雄同體再生能力皮膚濕潤以助呼吸
    沙蠶 動物界環節 藏在泥沙中
    三葉蟲 動物界節肢動物 古生代代表化石
    頭蝨 動物界節肢動物昆蟲 翅退化不完全變態
    蚊子 動物界節肢動物昆蟲 1對翅‧3對足完全變態
    鍬形蟲 動物界節肢動物昆蟲 2對翅‧3對足完全變態
    蜘蛛 動物界節肢動物蛛形 4對足有毒牙
    蝦子 動物界節肢動物甲殼 5對足游泳肢有螯
    螃蟹 動物界節肢動物甲殼 5對足有螯
    海星 動物界棘皮動物 海生管足五隻腕再生能力
    海參 動物界棘皮動物 海生再生能力
    海膽 動物界棘皮動物 海生棘刺
    魟魚 動物界脊索動物軟骨魚 外溫鰓裂軟骨質
    鯊魚 動物界脊索動物軟骨魚 外溫鰓裂軟骨質
    小丑魚 動物界脊索動物硬骨魚 外溫鰓蓋有鰾硬骨質
    海馬 動物界脊索動物硬骨魚 外溫鰓蓋有鰾硬骨質
    蠑螈 動物界脊索動物兩生類 體外受精卵生外溫皮膚外鰓肺呼吸
    蟾蜍 動物界脊索動物兩生類 體外受精卵生外溫幼體鰓呼吸成體肺呼吸
    暴龍 動物界脊索動物爬蟲類 中生代代表化石鱗片防水散失外溫體內受精卵生
    烏龜 動物界脊索動物爬蟲類 骨板防水散失外溫體內受精卵生
    動物界脊索動物爬蟲類 鱗片防水散失外溫體內受精卵生胎生
    鱷魚 動物界脊索動物爬蟲類 鱗片防水散失外溫體內受精卵生
    老鷹 動物界脊索動物鳥類 瞬膜骨中空羽毛體內受精卵生
    企鵝 動物界脊索動物鳥類 厚脂肪游泳肢內溫體內受精卵生
    鴨嘴獸 動物界脊索動物哺乳類 乳汁有毛髮內溫體內受精卵生
    針鼴 動物界脊索動物哺乳類 乳汁有毛髮內溫體內受精卵生
    無尾熊 動物界脊索動物哺乳類 乳汁有毛髮內溫體內受精胎生
    鯨魚 動物界脊索動物哺乳類 乳汁厚脂肪內溫體內受精胎生
    蝙蝠 動物界脊索動物哺乳類 乳汁有毛髮內溫體內受精胎生

其他玩法

  • 本遊戲基本由 Spot it 遊戲修改而來,可以參照此遊戲的其他計分方式(參閱 W先生),以下列出兩種:
  1. 牌堆只有一張牌,其他牌平分到玩家手中,玩家看手牌與牌堆相同者說出名稱,即可丟到牌堆上,勝利條件是看誰最快把手牌用完。
  2. 將 9 張排排成九宮格狀,玩家們看誰同時找出有3張具相同圖案的就可以先拿走這三張,隨即補充三張,重複進行遊戲,到找不出三張相同為止,看誰拿最多。
  • 黑金剛和皮卡彎、月鈴姊姊、小P幾位超有創意的老師,提出了三種更適切於教學現場的遊戲方式,可以參照 BioTOP 點子工作室的 SpotLife 新玩法
  • 葉宏毅老師在Sciflipper精緻共備當中提出了,可以利用像是玩吹牛的方式,牌分了之後每個人出數張牌不等,輪到出牌的人,可以喊「這四張當中,有三種可以用孢子繁殖的生物」,玩家必須熟悉全部可用孢子繁殖的生物有幾張、評估手中以及其他玩家手中數量後判斷是否有吹牛狀況!以下是進行狀況:
    「就是那一組學生,開始玩起「吹牛」的遊戲:脊椎動物三張,再加二張,我跟四張,再追加五張...不可能,明明才只有 12 張脊椎動物,怎麼會有 14 張,有鬼!只要有人喊抓,抓錯了牌就全回到喊抓人的手上。重新開始:鳥類一張,我跟二張,馬上就有人抓了,因為我只畫了企鵝與鴕鳥,怎麼可能有三隻!不過,我手上的真的是兩隻鳥類!:)」影片連結
    • 貝拉拉老師讓學生發展出更多的遊戲規則出來:會考前的生物複習~分類桌遊牌
    • 簡碩伯老師提議也可以套用說書人的規則來玩,主要以背圖進行:假設四人玩,當局負責人說的話是「我這個生物有細胞壁...而且平常會亂跑」然後出來的有:黏菌、桿菌、酵母菌、眼蟲,事實上除了眼蟲外,其他都可以是答案,要怎麼讓有的玩家猜對、有的猜錯,其模擬兩可的說詞也考驗學生對物種的熟悉程度,細部進行及計分方式再自行google嚕。

    教學單元使用

    使用範圍

    在教學現場,此紙牌是給學生使用,比較小、僅適合於有限桌面空間進行排列動作(如檢索表製作、或當成課堂上即時考題練習分類特徵)、攜帶方便不造成額外負擔,但教師若黏磁鐵貼在黑板則會太小導致學生看不到的狀況,教師用當然還是做很大,才好用(事實上也是成本考量,廠商沒有更大的刀模,要開新刀模,價錢就又往上了)。

    演化課程

    若是用在演化,可以仿照時間線的遊戲規則,依演化出現的時間排出生物序位,如在一群選擇好的生物當中抽出一張地錢,地錢擺在桌面正中央,接著若抽到雙子葉植物,必須排在地錢的右邊當做是後來才出現的,若抽到念珠藻則需排在左邊,顯示藍菌出現年代較早。然而這樣的排列易有另有概念,如:

    • 念珠藻的出現真的比地錢來得早嗎?原本想表達的藍菌出現的比蘚苔來得早,這邊卻用物種來替代,可能還要多做說明。
    • 演化出的生物都生存了一段不算短的時間,A生物與B生物必然有重疊的時期,比較誰先誰晚是否真正準確?
    • 一整副牌56張,不太可能所有生物都排出,教師應先篩選出較無爭議的,簡碩伯老師即提出可以分數種路線,如可光合作用的生物一條時間線、動物的出現是另一條路線等

    生態學課程

    生物分類知識在七年級下冊才出現,但是生理構造如呼吸器官種類、排泄器官種類、生殖方式等卻常提到這些類別,所以通常教呼吸器官時,就會提到脊椎動物分類,把生物圖卡黏上磁鐵貼與板書互相搭配使用,可辨正學生對如於鱷魚、烏龜等常混淆為兩生類的爬蟲類。
    圖卡也可以用到下冊的動植物的分類、脊椎動物生理構造演化歷程比較、生態學課程如食物網能量塔、生態系中有哪些種類的生物等,一套齊全的圖卡是可以多單元使用的(唯本遊戲完成製作的最基本出發點是含有課本當中動物界代表性生物,於是在進行食物網食性關係、能量塔階層地位及生態系物種區分時,可先分為水域生態系、陸域生態系兩方後再進行更細部的活動會相對容易)。

    分類課程

    用於分類課程,如九年級複習課程通常會在講義上作五界統整的圖,可準備大張一點的紙,然後請學生把五界生物進行分門別類以及比較,但後來覺得讓學生自己來畫,好像也沒什麼不好。
    原本是設計給動物界,為了給其他單元也可以用所以擴為五界,
    但牌數限制,所以其他的代表生物數量較少
    這部份通常比較哪些是用葉綠素光合作用、哪些用葉綠體、以及孢子繁殖、單/多細胞、分解者有哪些。可以請學生直接在紙牌上面利用不同顏色的螢光筆來把圓形牌的邊緣作顏色的區分,例如光合作用就用綠色畫、分解者就用紅色、消費者就用藍色等等,圓周不一定要畫滿,留一些空間其他的特徵就可以補上。而像事葉綠素葉綠體的差別,都用綠色的話可以用虛線或實線來做區別,這部份就給學生自由去發揮了。
    以標籤來附記特徵
    後來考慮了整齊劃一好看、且可寫上文字或再撕掉,到書局買了圓形小標籤紙,一種顏色20來元,就有幾千張在裡面,要用完應該也是要花很久的時間吧。於是根據上面描述的如光合作用就貼綠色(用葉綠體的跟葉綠素的可以分開或用葉綠色的切一半就好)、會寄生的就貼粉紅色。可以是單細胞當黃金單身漢貼成金色(用「可以是」的語句是因黏菌、念珠藻算成單細胞群體)。至於藍色用在水生生物(我把蚊子變態前列為水生生物,所以藍色切了個半圓)、用鰓呼吸、明顯缺防止水散失構造須傍水而居、生活在陰暗潮溼處才能繁殖的....等。我在進行這部份時也產生了相當的疑問,自行定義顏色代表意義後,嘗試說給老師們聽我的顏色規則時,其實是容易回憶起來的,目標是希望學生能藉由貼標籤過程來使這些分類脈絡更加清晰。

    發展歷程

    1. 目標是發展適合國中用的自然課程,可以參照這裡看過去發展過程,雖然講國中用,可是其實沒什麼年齡限制。
    2. 原始目標為將課本上提的動物界生物全部都納入,但想到能兼顧五界可以應用的單元就會更多了,但若全納入,生物種類又超過紙牌數量的限制(成本問題以及遊戲基本設計問題),導致其他四界生物少了一些,以下是一些我認為預算無上限的話,擁有會更加助於分類學習的:
      細菌:球菌、螺旋菌
      藍菌:疊層石(活化石)
      藻類:矽藻(單細胞代表)
      被子植物:更多的單子葉和雙子葉植物,讓學生可以辨別根系、維管束、花瓣數多一點的種類
    3. 後來覺得學生看生物的角度就是七年級學生的觀點(畫完後給同年齡的人看可能有某種促進作用?),於是鼓勵學生一同參與這遊戲的製作。請學生畫圖的優勢是,他們畫的比我畫的好太多了!,好些人卯起來,一個人就畫了十幾張,收圖的時就很多選擇,有的畫得真是很有趣,像是眼蟲、蚯蚓、蝙蝠,怎麼說呢,那種獨特的學生風格,我好愛啊!
    4. 跟學生講解哪些是重要構造,可以的話要繪出來,這件事情,原本期待可以全班都講後,全班開始畫,可是生物種類實在太多了。所以想要兼顧把桌遊做完的同時、課也剛好上完的幻想破滅。
    5. 遊戲牌有塑膠PVC、紙牌兩種可選,考慮價錢因素、減少塑膠使用量、以及塑膠牌面在桌上磨會產生細微刮痕等考量,選擇紙牌作為主要材料。

    勘誤

    1. 水螅:原欲寫淡水生,後來才知道其實水螅大多是海生,但還是改為水生比較恰當。