2015-12-21

積木顯微鏡

看了阿簡的紙作顯微鏡後,驚為天人!也很想做,但沒有足夠透鏡可測試,就卡在那邊。
直到,手邊有些積木,班上學生也在做美術的膠珠作品,
東拼西湊地好像可以剛剛好,然後就拿玻璃珠和雷射透鏡來拼裝成這樣了,
因為彥文老師的邀請,所以就跟大家分享製作方式。

材料:
  • 2mm 玻璃珠:為物鏡,越小放大倍率越好
  • 5mm 黑色膠珠:黑色是為了避免其他色光的反射
  • 連接積木:內徑為 5mm、外徑約 8mm,轉接膠珠與方塊積木用,中間記得要鑽孔讓光通過
  • 方塊積木:連接兩個鏡頭的中間構造,中間若非空心,可用兩分半(3/16)的電鑽打穿
  • 7mm 口徑吸管:主要為了可以卡住鏡頭及方便移動鏡頭位置,外包黑色電工膠帶,約不到一圈就可以很緊,也避免其他色光反射,但差異不大。
  • 7mm 雷射透鏡:為目鏡,焦距為 8mm,玻璃珠和雷射透鏡間距離在 1~2cm 內而已
製作方法:
  1. 製作鏡頭本體
    • 將玻璃珠、膠珠、連結積木三個裝好後塞進方塊積木 ; 方塊積木內塞吸管,吸管內置雷射透鏡
    • 利用倒放的熨斗讓膠珠融化後,包住玻璃珠。記得中間要夾一層紙,不然熨斗就報廢了。
    • 為了讓玻璃珠另一端不會掉出,可用鑷子在膠珠尚未固化前夾一下膠珠中段以固定玻璃珠
    • 吸管要能自由活動藉以調整兩鏡距離,主要是物鏡與玻片距離要取好,我大概抓到目鏡後約18mm
  2. 組裝顯微鏡體
    • 依想要的方式來組裝
    •  正面
      斜後方
  3. 延伸配件製作
    • 可使用軟鏡貼於斜面積木,製作平面鏡或凹面鏡來集中光線
      凹面鏡以及平面鏡
       可傾斜以收集光線
    • 在積木內部放入斜面鏡,將反光鏡與載物台合為一
      使用吸管灌入熱熔膠支撐協助固定斜鏡
      斜鏡使用時(光線從左側進入)
    • 積木內部鑽兩孔後插入LED兩針腳,與台大江宏仁老師的光源設計類似,可藉由積木的旋轉讓針腳觸碰電源當作開關
優點:
  • 與單式顯微鏡比較,放大倍率略優、能實際感受成像上下左右顛倒
  • 積木組裝方式多,價格不貴,針對積木可作類似江老師那樣模組的擴充像加偏光片、可變倍率積木、旋轉方式來切換光圈等功能
缺點:
  • 視野小,不易對準樣本欲看區域。一開始本來是拿原子筆前端錐形那段來做,後來怎樣都黏不起來,換成膠珠後,一度使用更小的 3mm 膠珠來合,弄得進去卻後面沒有轉接的方式,所以又改回來 5mm,缺點就是融化後頭很大,削到有點尖尖的可能會比較好。
  • 對焦仍不易、光圈若再小一點,影像會更清晰
  • 成像品質上玻璃珠的表面斑點影響成像,可能只是清潔問題,或許嘗試先用酒精浸泡清洗過再來試試看。
  • 載物台小,平台要大到一般玻片能穩固不動需要再加積木,可是那又...醜了一點...

2015-12-02

海洋動物的腦

此為 The Science Teacher 的教學內容,原本設定給高中生來上,消化了一下後,改以這樣的流程,希望可以藉由比較海洋動物的腦結構來了解腦分區功能、引導學生理解聰明與否和能力強不強是兩回事、以及提到一點點保育的概念。

  1. 請比較海豚和海獅的附肢有什麼不同?
  2. 請問這隻是什麼動物?他住在河流裡,不會成群結隊的(海牛)
  3. 請看這三個動物的腦,他們的外觀有一個跟其他的有明顯不同,是什麼地方呢?
  4. 來看一下皺摺是什麼東西,先回到人類來看,與成年人的腦比起來,而這個腦比較小,而且非常光滑,怎麼了呢?長大的過程當中你的腦殼大到某程度就不會再長了,所以腦的皺摺是因為...
  5. 根據剛剛的結論,回到三種生物的腦構造,請問哪個生物可能比較笨呢?
    海豚海獅海牛腦構造
    (未按比例,source:)

  6. 當然這樣要判斷非常不科學,當然還要看腦袋大小,請問頭大的比較聰明還是頭小的呢?
  7. 應該要看腦容量而不是腦殼對吧?有較多的腦容量就比較聰明嗎?腦容量和腦重量又有什麼不同?大象很聰明,且他的腦比人重很多,可是你跟大象誰比較聰明?就比例來說,大象的腦重和體重的比值比人類差了一點,請看到表格中,事實上海牛和海獅的腦重量差不多耶!那考慮腦重和體重的比值後呢?
    腦重/體重比值圖 (source:brain museum)
  8. 其實用聰明與笨來形容不是很恰當的,因為每個人的能力都不同,動物展現的能力也各有千秋,舉斑馬魚為例,牠的嗅覺能力超好的,可以聞到水中的氣味耶,這點你再怎麼聰明也幹不到,可以看到斑馬魚嗅葉的比例算大的!你知道那這三種動物當中哪個嗅覺能力是最強的呢?
    斑馬魚腦 source

  9. 動物要活下去都要有獨特的攝食行為,你看海豚不是魚,牠嗅覺不太好怎麼抓魚呢?
  10. 所以再回來看聽覺區,哪個動物的聽覺區可能最大、最敏銳呢?
  11. 再來看小腦,要能夠表現敏捷的捕食行為必須要有小腦的輔助,哪個動物的小腦所佔比例最大呢?
  12. 所以海洋動物園當中要請動物來表演,通常會請誰?
  13. 因為它聰明?因為它動作協調好?還是因為它數量多?
  14. 這些動物的保育狀態,哪一個最容易發生滅絕?哪個瀕臨絕種?原因可能是?

反省的點:

  • 學生回饋遇到的困難是腦構造不是很清楚的狀況下就要回答問題有點難,是否完整上完腦構造再來作這額外的東西呢?但這樣時間夠嗎?原本目的是藉由問題來構築出對腦的認識,若講述熟悉後再來,時間上就很難兩全了。
  • 課後簡單的晤談六個學生,學業成就分別是上中下各兩個,上段覺得還好,中段表達難度有一點,下則表示聽不懂。對於下的反省是在圖片的引導切換以及要是否理解這問題的答案要做到確認的動作才繼續。
  • 有關相關表件要給學生到什麼程度,根據教案設計是開放的,也可以給、也可以不給,看老師怎麼拿捏,我則給了、卻也像是沒有給:就是給原文,然後再跟學生預告兩天後的問題答案都在這上面。結果今天活動時,有查字典的學生說超簡單的問題,有的卻有拿跟沒拿一樣,自認為這樣是可以帶給學生一些刺激,尤其是對於科學的陳述,不然都是只能找中文資料。以下是簡單的比較表,拿掉了分類的部份:

海豚
海獅
海牛
保育狀態
數量減少當中
一般性保護
瀕臨絕種
附肢
前鰭、尾鰭
前肢、後肢
前肢、尾鰭
覓食方式
回聲定位
視覺
觸覺
食物
魚蝦
海草
齒式
圓錐形、互相交扣
尖的犬齒和臼齒
平臼齒
棲地
開放式海域、環礁、海灣、有的在河流裡
海岸線、有的在河流裡
海灣、海岸線、河流
發聲
複雜語言、特殊哨音
吠叫
親子辨識
領域行為
統治階級
絕技
特技、平衡
特技、平衡
睡眠
一次一半球睡眠
深層
可能是半球睡眠
嗅覺
缺嗅葉與神經
親子確認
夜間定位用
大腦皮層
有皺摺
有皺摺
平滑
腦重(g)
1550
365
360
體重(kg)
180-330
雄:270-360 雌:90-180
360-550
體長(m)
2.5-3
雄:2-2.4 雌:1.5-2
3