康版課本後面消失的漁獲,之前讓學生用玻璃珠來玩,
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| 3~5人一台平板就好 |
今年改成網頁(連結)
之前因為做了樹葉掉落模擬的頁面,後來想進一步完成一整座落葉繽紛的森林,結果電腦跑不動,於是就改成一個溫帶森林的模擬頁面,透過這個頁面來傳達生態系中食物網以及能量塔的概念,互動頁面包裝得像是麥塊一樣,可以透過電腦端滑鼠轉向和鍵盤的 WASD 來前進移動,若是平板就會由左下角的搖桿來操控和螢幕滑動轉向,目前現場會遇到的是某些電腦輸出成觸控螢幕就會變成超大台平板。
遊戲的目的是避免系統崩潰,「崩潰」有兩種意涵,一是避免任何生物族群滅絕,二是避免某族群過量繁衍導致瀏覽器網頁會崩潰。點選下方生物按鈕可新增生物、十字對準生物按一下可消滅牠,利用這方式可人為介入控制族群數量,並可開啟族群數量變動圖監控、打開能量塔圖來確認是否有能量崩潰危機。
事實上,如果沒有消費者的話,到最後會長滿森林,只有你的電腦會崩潰,地球不會。
在後面的運作上,我讓生物體有飢餓死亡、飽暖後才能生殖的條件在,當體重小於30%時會死亡,基本的代謝率和攝食多少可以飽食一天可以做設定,只要到 ... 按鈕點下後的最下面參數,就可以修改一切,生物們依據飢餓程度會有變成橘色、乃至紅色的狀態,提醒再下去會死掉。
生殖的機制除了吃飽以外,也限制了一些條件,像是需要雄雌相遇才能生殖,生殖會降低體重、不同生物有不同的生殖次數,用完最後一次就會死亡,這些參數也都能修改,並且可以匯入/出成 CSV 格式。
不同生物有其不同的設定:
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組別 |
1. 發生了什麼生態失衡? |
2. 你會怎麼維持森林? |
3. 今天學到什麼? |
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第一組 |
捕食者太多,鳥變少;蝴蝶變多、果實變少,最後可能滅絕。 |
不要放著不管,要適時調整生物數量。 |
某種生物太多或太少,生態系都可能崩潰;原本以為很簡單,現在發現其實很困難。 |
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第二組 |
老鷹太多,把鳥吃光。 |
鳥太多時增加老鷹。 |
玩遊戲也能學習生態;原本以為維持生態很簡單,現在發現不容易。 |
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第三組 |
烏太多,蝴蝶消失;加老鷹後烏又滅絕;某種生物太多或太少都可能造成生態崩壞。 |
保留較多樹木與果實;控制初級消費者;增加或減少天敵;生物太多時減少食物,太少時增加繁殖。 |
生態平衡不能只看單一生物;要平衡生產者與消費者數量;原本以為生物多就是好。 |
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第四組 |
某種生物滅絕。 |
保留足夠果實,避免生態系崩潰。 |
要分配好生物數量;原本以為生物多就不會崩潰,現在發現要平均分配才行。 |
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第五組 |
兔子、松鼠太少,果實沒被吃,樹長太多;鹿太少;蝴蝶太多、鳥太少。 |
控制每種生物的數量。 |
某種生物太多,其他生物也可能活不久;原本以為樹木多就好。 |
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第六組 |
捕食者太多;老鷹太多,小鳥變少,蝴蝶也變少。 |
增加食物;放對應生物去吃牠;讓生物繁殖;保護會生產食物的樹。 |
少掉一種生物,也可能導致其他生物滅絕;生物之間彼此都有影響。 |
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第七組 |
少掉一種生物,可能導致其他生物也滅絕。 |
增加食物;控制生物數量;讓生物繁殖。 |
生物彼此互相影響;維持生態平衡需要注意每種生物的關係。 |
利用 Na2S2O3清除底片上的 AgBr 的歷程會使片基呈現變成透明,透過調製不同濃度,可以讓學生觀察不同濃度下的反應速率,課本原是利用 Na2S2O3 加入 HCl 計時看硫沉澱的歷程,受限於設備數量,較少同時處理,我之前的替代方式是平板錄影,重播來看當作計時。
| 學生操作 |
| 完成後紀錄秒數 |
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| 在另一個教師研習會場,根據低溫和手溫兩條件所做的箱子圖,藍色為低溫,紅色為手溫 |
| 實驗結果 |
從列出表格就能直覺說明出變因是溫度和濃度,後面幾項就比較偏向操作誤差,討論完之後,利用網頁模擬可視化分子的粒子,操作時先看反應物 A 濃度變高和溫度提高對於粒子的變化,隨後加入另一個反應物 B,當無法合成 C 的時候,再利用攪拌(手指或滑鼠去撥弄A和B來撮合)的方式來加速形成,這時候引入以前學過的酵素概念,並打開更多選項當中的催化劑,說明催化劑活化能功能,最後則是表面積的部分。課程最後結束的時候再準備檸檬酸滴入 Na2S2O3 水溶液,讓學生觀察混濁物,結束了這節課。
而這個製作網頁可以接後續的可逆反應,為了要模擬,即便國中不會學到平衡常數K,程式碼後端看起來很複雜的 K 卻需要定義出來。
A加B等於C是一個放熱反應,當不加入逆反應的時候,A和B會盡全力地合成C直到某方用完。開啟逆反應時,預設A , B 都 1 mole ,最多就只合成C 0.9 mole留剩下 0.1 mole於是25°C 的基準 K = 90
在可逆反應時,先操作讓反應達到平衡、再去動溫度,觀察變動、再更動、再觀察。讓學生觀察到在調整到平衡的時候升溫、產物濃度下降 ; 平衡的時候降溫,產物濃度上升,這個現象,我沒有那個紅棕色氣體可以演示的情況下,這是個替代模擬做法。也加入了音效的部分,讓正反應速率用聽覺來體感,若太吵就靜音,還是有折線圖和數據可看。
原住民科學教育當中有一套⟪吉娃斯愛科學⟫的動畫,
第一季第六集在介紹奈米的荷葉效應時,動畫說明的方式非常到位:
「葉子表面加上突起後接觸面積會增大,再加上奈米等級的纖毛,接觸面積就更大。」
透過上面的二級放大,以及葉面塗布蠟質的疏水效果,造就水滴在表面滾來滾去,可以把髒污通通帶走,讓學生看過這段介紹後,設計了一個檢測的方式,讓學生針對不同表面進行自清效果的預測,並且在七年級的尺度課程引入,透過app的檢測來驗證自己的假設是否正確
基本定義
說明如何評斷出一個良好的抗汙表面,舉水滴的接觸角與滾動角測量為例,教師示範使用慢動作攝影拍攝滾落角以及接觸角對焦拍攝後如何用app量測角度
提供各種不同材質,例如不同號數的砂紙、不同葉片表面、不同手機或平板的表面玻璃等等,請學生提出假設條件,寫在學習單上:
我們覺得 A 自清效果 > B自清效果,
因為 接觸角 A > 接觸角B
且 滾落角A < 滾落角B
透過假設可知學生是否明白接觸角和滾落角的基本定義與自清效果間關連,
若水珠越容易滾落,理應接觸角大(代表疏水效果強),且滾落角小(水滴容易滑走而帶走塵埃)
因為使用平板慢動作攝影可以比肉眼還要能判斷滑落瞬間角度,
為了避免誤差,每個測試會進行三次,並取平均。
透過測量,並根據數據來說明物體表面的自清效果,除了形成結論,也訓練學生表達,並從蓮葉效應啟發,以組為單位想一個生活中應用點子。如一種自潔汽車玻璃、永不沾污的雨衣,或是能自潔的建築外牆...等
經典的達爾文天擇遊戲Who Wants to Live a Million Years透過 Raffle 的方式可以遊玩,因為無性生殖和有性生殖的比較最後通常會帶環境變動時較無優勢,透過說明和玩遊戲,學生比較能感受到環境變動時應該要有能適應的性狀比較能生存,玩這個遊戲因為時間因素,學生通常只能感受到即刻突變帶來的好處,所以2026年的生殖遺傳教學流程改成:
遺傳單元中透過 Geniventure,可以讓學生練習遺傳法則,但不需要每個都玩,只要挑重點即可
想能否將達爾文演化小遊戲搭配養龍,生出一個混合版,名稱叫做人擇,預設有環境變動,並且有各自對應的優勢基因,在有限的能量分配以及生殖能源消耗規則下,可人擇決定生出符合遺傳定律數量的基因型搭配,讓該族群有適應下去的機會,遊戲的主視窗畫面上下則是相關的資料,包括
在災難和性狀的互動關係中,可參照下面表格:
災害名稱 | 圖示 | 畫面 | 重創性狀 | 避難性狀 | 邏輯說明 |
超級寒流 | ❄️ | 全銀幕白霜粒子 | 無毛皮 [ff] + 嬌小 [rr] | 毛皮巨大 [F-R-] | 大體積保溫且長毛隔絕寒冷 |
烈日風暴 | ☀️ | 熱浪扭曲抖動 | 有毛皮 [F-] + 巨大 [R-] | 無毛嬌小 [ffrr] | 小體積散熱快且無毛避免中暑 |
基因病毒 | 🦠 | 紫色孢子雲霧 | 有花紋 [C-] + 巨大 [R-] | 無紋嬌小 [ccrr] | 病毒攻擊大型細胞與特定花紋蛋白 |
伽瑪射線 | ☢️ | 螢光綠雜訊閃爍 | 無花紋 [cc] + 快速 [S-] | 花紋緩慢 [C-ss] | 斑紋提供色素保護且慢速代謝減少變異 |
泥流噴發 | 🌋 | 震動灰泥氣泡 | 緩慢 [ss] + 巨大 [R-] | 快速嬌小 [S-rr] | 巨型生物下沉快且快而輕可逃脫 |
狹縫地震 | 🕳️ | 畫面裂痕震盪 | 巨大 [R-] + 快速 [S-] | 嬌小緩慢 [rrss] | 地震時巨大與衝撞易造成物理受傷 |
能量黑洞 | 🌑 | 藍黑螺旋食物減產 | 快速 [S-] + 巨大 [R-] | 嬌小緩慢 [rrss] | 環境食物消失且唯有最低耗能者能撐過 |
捕食入侵 | 🐆 | 畫面邊緣紅痕利爪 | 無花紋 [cc] + 緩慢 [ss] | 花紋快速 [C-S-] | 偽裝保護色加上逃跑速度逃離獵食 |