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[探究與實驗設計] 用國文基測題學習控制變因與實驗設計

紀錄我第一次用國文基測考題帶學生學習控制變因與實驗設計,學習單與成果。

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2019-10-25 00:15:06 最後編修
2018-07-31 10:50:00 By zfang
 

暑輔進行基礎的探究能力練習,除了實驗之外,也找了現成的文本。

這是我今年的新嘗試。

這篇來自曾志朗先生,用心動腦話科學。這本書我很喜歡,但沒想到,國文老師也喜歡,裡頭有一些文章(螞蟻雄兵)被收錄在國文課本中。甚至,是基測考題。

...國文試題的閱讀選已經跨入科學領域,勞倫茲以研究雁鵝和「穴烏」這兩種鳥類出名,並發現離巢鳥類的「銘印作用」。他所著的「所羅門王的指環」,曾同時被大學學測、國中基測引用。例如九十四年學測非選擇題就曾引用要考生判讀穴烏叫聲的意義,隔年(九十五年)基測也引用考判讀狗與豺、狼這兩種祖先的關係。

 

找到的閱讀題目來自九十四學年第一次國中基測。國文是考閱讀理解,而我則應用來談科學實驗設計。(學習單:從國文會考學自然的控制變因.pdf)

美國史丹佛大學的研究人員曾發表一篇論文,發現輕觸草木的枝幹會激發某些特殊基因,使含鈣的蛋白質產量增加,改變植物的生長形態。這個發現引起英國愛丁堡大學一群植物學家的興趣。他們把剛長出新芽的煙草分成兩組,都栽培在溫室中以便觀察,並控制其他變因。不同的是,一組持續不斷受到風的吹拂。另一組則任它們自然生長。

研究人員將水母的基因分別注射到兩組煙草身上。假如煙草體內增加鈣的含量,則水母的基因就會使它們發出藍色的光。實驗的結果,在風中搖曳的煙草形成一片藍。那麼,鈣的作用是什麼呢?愛丁堡的研究者認為鈣雖非植物本身所需的養分,但鈣質的增加可能使植物體內的生長細胞之細胞壁加厚,因而使整株植物的結構定位,就不會萎萎縮縮地長不大了。                                      
──改寫自曾志朗用心動腦話科學

1.根據這篇文章的描述,在英國植物學家的實驗過程中,什麼是影響煙草生長形態最主要 的變因? 
(A)人的觸摸   
(B)溫室環境   
(B)水母基因   
(D)風的吹拂。

2.根據這篇文章,判斷下面敘述的是否正確?
(A)溫室的草木經不起強風的考驗,會萎萎縮縮地長不大
(B)植物體內含鈣量的增加,是促進植物生長的主要因素
(C)鈣質增加會使生長細胞的細胞壁增厚,植物長得更好
(D)水母基因會刺激植物生產含鈣的蛋白質,發出藍色光。

國文考科普,重視的是閱讀理解。如果相同的題目出現在自然科,可能就會從水母再延伸刺絲胞動物門、基因植入或是細胞壁與刺激反應等。

 

我是理化老師,用在升國二暑輔課,就用生物內容的國文考題來談科學實驗設計。先讓學生畫重點與朗讀,念出來比看更能抓到關鍵詞,一段一段念。

  1. 美國史丹佛大學的研究人員曾發表一篇論文,發現輕觸草木的枝幹會激發某些特殊基因,使含鈣的蛋白質產量增加,改變植物的生長形態
    抓出重點:輕觸→含鈣蛋白質增加→改變生長形態
     
  2. 這個發現引起英國愛丁堡大學一群植物學家的興趣。他們把剛長出新芽的煙草分成兩組,都栽培在溫室中以便觀察,並控制其他變因
    為什麼分二組?為什麼要在溫室?為什麼選剛長出新芽的煙草?這裡強調實驗控制變因設計,例如溫室可以控制溫濕度。
     
  3. 不同的是,一組持續不斷受到風的吹拂。另一組則任它們自然生長。
    誰是對照組?實驗組?為什麼用風吹?風吹代替輕觸(實驗組),如果是人碰觸力道很難被控制。至於自由發展的是對照組。
     
  4. 研究人員將水母的基因分別注射到兩組煙草身上。假如煙草體內增加鈣的含量,則水母的基因就會使它們發出藍色的光。
    為什麼要植入水母基因?鈣含量除非透過分析,否則不容易知道數值。水母基因此含鈣量高的煙草發藍光,只要看到藍光,就可以"看出煙草的鈣"的增加。(鈣越多,應該會越藍?)
     
  5. 實驗的結果,在風中搖曳的煙草形成一片藍。
    結果如何?有被風吹拂的煙草並沒有被打倒(看起來很強壯),並且鈣含量是增加的(所以變藍)
    學生說,這篇文章沒有說對照組的結果。也沒有講基因如何植入。還有更多疑問~忘了問學生他們還想到什麼。
     
  6. 那麼,鈣的作用是什麼呢?愛丁堡的研究者認為鈣雖非植物本身所需的養分,但鈣質的增加可能使植物體內的生長細胞之細胞壁加厚,因而使整株植物的結構定位,就不會萎萎縮縮地長不大了。
    上一段是實驗結果,這一段則是針對結果加以解釋與推論。如果要透過實驗證明,可以如何設計?

 

給學生的作業,除了那二題,還有請學生根據自己畫的重點,試著出題命題。問答或填充,二個問題都要附上答案。

大部分都是抓文句:

也有的亂來,果真出了阿呆題。

這一題就不是直接抓文章,稍特別。

 

如果不喜歡出題,也可以改成畫圖,用圖或簡單漫畫呈現某一段的重點。漫畫是最令我意外的:

最令我驚訝的是這個,菸草的模樣長怎樣?這是煙草小時候的樣子,顯然這個女孩在化之前有作功課啊!

(我在想,藍色是真的由綠變藍?還是要在黑暗UV照耀下才會顯現螢光藍?)

 

只是,科普文章畢竟是文章,所以有些內容沒有交代。例如水母基因,文章只是植入植物,現在的科技已經出現植入動物... 這裡就留給有興趣的學生自己去查。

 

另一篇國文題目的選文,也是出自用心動腦話科學。實驗設計沒有前一篇詳細,適合考"問問題"。閱讀文章後提出具科學性的問題。

美國科學雜誌上刊登一份研究報告,裡面說明科學家發現阿斯匹靈所含化學成分「水楊酸」,竟然可以促進植物的「免疫機制」!這些科學家利用菸草葉做實驗,因為菸草本身含有一種植物蛋白質,在遇到病菌襲擊時就會分解水楊酸來抵禦外侮。科學家先讓靠近根部的菸草葉子上感染病毒。一星期後科學家們果然觀察到含那種特殊蛋白質越多的菸草葉,分解出更多的水楊酸,因而也使病菌感染所造成的棕色斑點變得很小;沒有水楊酸的菸草葉,就因病毒的破壞而出現死亡斑點。(曾志朗用心動腦話科學

 

1.根據上文,當菸草遇上病菌襲擊後所產生的「水楊酸」有何作用?
(A)可幫助植物消滅病菌      (B)可分解植物蛋白質
(C)能幫助植物預防感染      (D)能增強人類的抵抗力。

2.承上題有關這篇文章的內容說明,何者錯誤
(A)不含水楊酸的植物容易因病菌的襲擊而死亡   
(B)水楊酸可提高植物的免疫能力
(C)含有植物蛋白質越多的植物,越能產生更多的水楊酸  
(D)植物所擁有的「水楊酸」是從阿斯匹靈中提煉出來。

 

 

附錄,基測結果分析

END

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