和蔡任圃(艦長)一起討論高中生物教材教法

 學理的探索、真理的追尋(4) https://vocus.cc/article/686606cffd897800011bd1f1 1.批評說：鹹豆漿不是精準調整 pH 到等電點 沒有任何人拿出 pH 試紙，也沒有人在做「一滴一滴地微調酸鹼值」這種工夫。要真這樣搞，一碗鹹豆漿起碼要做 10 分鐘，老闆生意怎麼做？ 鹹豆漿凝固的關鍵，在於食品科學中所謂的「衝擊式凝固」。這種凝固方式，與其說是精準控制，不如說是瞬間打亂。 不要為了硬套理論而忽略現場實情。許多食品科學的現象，在實務上呈現的形式並不如課本那樣教條。 回應： 鹹豆漿原理就是等電點！這是鐵一般的事實，與鹹豆漿的製作過程是否繁瑣毫無關係。 中式早餐店若有賣鹹豆漿，都有一個專門裝醋的勺子，經過前側，一碗豆漿奘一杓醋，劑量正好，誰有閒工夫慢慢做滴定，老闆又不是傻了，探究與實作是每個人都有的能力。 我曾經請老闆只加半杓的醋，結果真的不能凝結...變成鹹豆漿湯。 根本沒有所謂的「衝擊式凝固」，最接近的概念應該是「薑汁撞奶」吧：老薑中含有蛋白質分解酶，「撞」的動作是要讓酵素快速地與乳汁混和均勻，蛋白質凝固的效果才會好。 補充一下，我家以前是賣豆腐、豆干、豆花的，這些食品的製作原理很接近，都是藉由添加石膏(CaSO4，含鈣離子)或鹽滷(MgCl2，含鎂離子)，這些二價離子可讓蛋白質凝聚，原理為：鈣離子（Ca2+）或鎂離子（Mg2+）中和蛋白質電荷，使蛋白質分子間不再相互排斥而彼此凝聚析出(原理介紹可見：https://www.scimonth.com.tw/archives/5918)。 豆腐、豆干經過加壓脫水的程序(用布包著放入模子中，再以重物加壓)，兩者差異在脫水的量不同。豆花不經過脫水，也有人會另外加澱粉(地瓜粉、玉米澱粉或樹薯粉)增加滑嫩的口感。 若是「衝擊式凝固」的瞬間打亂可以讓蛋白質凝聚，我小時候為何要辛苦的秤量石膏....

 學理的探索、真理的追尋(3) https://vocus.cc/article/686ce36bfd89780001c1d5e0 1.批評說：光呼吸作用不是氧化與異化作用！ 氧化的部分： 提出「氧化」的定義：狹義-失去電子；廣義-氧化態上升、或與氧結合 光呼吸過程中，雖然氧分子（O₂）的確有參與反應，但整個反應過程中沒有電子轉移、沒有氧化還原酶參與、沒有產生ATP或還原型NAD(P)H 所以只能說 RuBisCO 執行了「加氧反應」（oxygenation），但不是氧化作用（oxidation）。 異化作用的部分： 異化作用（catabolism）是指分解有機大分子同時釋放能量的反應。光呼吸不但沒有產生能量，反而消耗 ATP 與 NADH。甚至，還釋放原本應該被固定的 CO₂，導致碳損失。更不要提產生了需要額外處理的氨（NH₃）了！ 回應： 要不要聽聽看你到底在說什麼(沒有不敬的意思，只是一直想找機會用這個哏)。 光呼吸確實就是氧化反應： 批評說氧化反應的定義就是「與氧結合」或「失去電子」！正好證明光呼吸就是氧化反應。 O2與五碳糖RuBP結合，形成一分子的三碳化合物(3-磷酸甘油酸，3-PGA)和一分子的二碳化合物(磷酸乙醇酸，Phosphoglycolate)，就是「與氧結合」，也是「失去電子」，扎扎實實的氧化反應。 圖一：氧分子確實與RuBP結合；另由氧化數來比較，兩個官能基有改變的碳原子，一個氧化數從+2提升成+3(形成磷酸乙醇酸)，一個氧化數從0提升成+3(形成磷酸甘油酸)，都是「失去電子」的氧化反應。 隨後在過氧化體中，乙醇酸（Glycolate）轉變成乙醛酸（Glyoxylate）時，，也是氧化反應，並產生過氧化氫(H2O2)。 光呼吸就是一種異化作用(catabolism) 批評說異化作用是指分解有機大分子同時釋放能量的反應，正確！ 但「釋出能量」從來沒有侷限是ATP或NADP等化學能，例如棕色脂肪消耗脂質，但不產生ATP，而是產熱。 光呼吸確實是分解有機分子(包含RuBP與ATP)，並釋出能量(熱能)，「消耗ATP與NADH」、「釋放原本應該被固定的CO₂，導致碳損失」這些說法不就證明光呼吸確實是異化作用。 異化作用不一定會產生生物可使用的化學能，這才是正確觀念。 到底是誰「錯得像真的」？ 2.批評說： 正確的描述是：「RuBisCO 在...

 學理的探索、真理的追尋(2) https://vocus.cc/article/686baddffd89780001773704 這一篇的回應比較單純，先回應。 確實有寫錯的地方 感謝指教，我自罰三杯！ 批評說：「光系統的反應中心吸收高峰落在藍光波長範圍，為什麼還叫做P680與P700？」這些數字不是葉綠素a的吸收峰值。 (葉教授還說看到這句話差點把書摔出去，很有畫面感，哈哈，其實我也不知道我在寫三小) 那一句話確實是寫錯了！ 這個議題應是"葉綠素a"吸收高峰落在藍光波長，但我當時傻了，寫成了"反應中心"，是嚴重的筆誤。 但隨後就回神了，在「偵查與破案」的第一段提到：偵查與破案葉綠素a的光吸收峰值的最高峰落在藍光區(430 nm左右)(圖一)。 此文確實如批評一樣，確實是文不對題，沒有回答到原先的問題。 不過，「反應中心包含葉綠素a與蛋白質，蛋白質亦會影響反應中心吸收高峰」這個概念已納入現在的高中生物教科書(本文附圖一)， 這是多年前舊課綱時代的學生問的疑問，但現在好像也沒必要在解碼什麼了... 要刪掉此篇還是改寫？我要想一想.... 反應中心還有什麼議題值得討論？ 光系統的演化過程與分化？為何先發現PSI而不是PSII？ 如果沒有好的議題，也許放棄此篇是個好選項。 學理的探索、真理的追尋(2)的補充 依據我查到的論文資料，整理出光系統與反應中心的發現歷程(特別是p700與p680的研究歷程)，以及為何反應中心的吸收高峰與葉綠素a不完全一樣的原因與機制？ 先做一些名詞解釋，其他的原始實驗過程、結果數據與機制解釋之再慢慢補上： 1.不參與螢光但參與光合作用的葉綠素：是指不會因吸收光能提高能階，而後降低能階而放出螢光的葉綠素，代表不是天線複合體中負責吸收與傳遞能量的葉綠素 2.光誘導的可逆漂白（Bleaching）：光誘導的可逆漂白（Light-induced reversible bleaching）吸光強度發生暫時性下降（即漂白），而在黑暗中又能恢復原狀的物理化學過程 3.Z方案(Z-scheme)：是描述光反應電子傳遞過程的能階模型。若將電子傳遞鏈各個成分依據其「氧化還原電位」（Redox Potential）排列，電子的流動路徑在視覺上會呈現出一個橫放的「Z」字型。 有關吸收高峰的差異，以下整理第4點：生理功能的「能量陷...

 學理的探索、真理的追尋(1) 學理的探索、真理的追尋，從來沒有什麼以和為貴、和氣生財！只有以理論理。 我在探討生物學議題的過程，一定會查閱教科書與論文，每個[學理解碼]後面附的文獻不是擺好看的，花了這麼多的時間精力，結果換來"這個錯誤的很明顯，只要問人就可以知道的"的批判，心情自然不會平靜。 當然也可能是我程度低、悟性差，誤解了所讀的資料，這發生過很多次，但一旦發現錯誤，我自然會想搞清楚其學理機制、邏輯推演，若我發現自己的錯誤，一定是立刻修正，並了解其正確的脈絡，以防未來教學時傳遞了錯誤的觀念，我也深信"不怕不懂，就怕以為懂"。 但若一個挑戰在學理上並無法說服我，其立論的學理背景也沒有清楚交代，我要如何"偵錯"、"修正"？ 生物學博大精深，有不同的觀點、證據，在論述上也會基於不同的目的來決定描述的方式，我的目的是針對中學生物教材教法做討論，必定是以第一線師生所常聽、說的描述(甚至是考題的描述與答案)作基礎。 既然是以理論理，自然對事不對人，只針對現象與機制做討論： https://vocus.cc/article/6870c1fffd89780001d4361a 1.批判說："像作者這樣的寫法，會讓讀者以為，在沉澱DNA時，鈉鹽與酒精的先後順序不重要"，與"作者把特例拿來裝通則" 回應：此段我要討論的是：探討活動的步驟中，會何要加濃食鹽水？以及為何即使沒加食鹽水仍可析出DNA？這是第一線教師會遇到的疑問 《生物學學理解碼》的原文描述是：加入酒精使DNA析出，需在溶液中有Na+或其他正電荷離子才會發生，這是「DNA粗萃取」的操作步驟中需要加入食鹽水(提供Na+)的原因之一；但即使操作步驟中未加入食鹽水，直接加入酒精依然可讓DNA析出(圖七)，代表奇異果汁已有足夠的Na+或其他正電荷離子。 文中沒有討論"先後順序"，只是描述實驗操作的流程，也沒有"把特例拿來裝通則"，只是描述教材所使用的材料。 我不知道"先後順序不重要"與"把特例拿來裝通則"是指哪一句？我無法對我沒說過的話負責！ 2.批判說：等電點是膠體不穩定點，因為排斥最弱，不是吸引最強。蛋白質之間的微弱區域電荷從來都...

  我對科展 ( 高中生物類科 ) 的觀察、心得與期許 ( 文長，對科展沒那麼關心者，可以只看摘要或直接路過 )   摘要： 1. 我指導過許多學校作品與實驗室作品，前者占大部分，本文分享我的經驗與觀察。 2. 抄襲與未正確引用是學術研究的大忌，一定要嚴懲，但許多人聚焦在大學實驗室的科展作品，這是一種倖存者偏差 (Survivorship bias) 。實驗室作品有更多人在檢視，絕多數大學實驗室非常重視學術倫理。 3. 學校作品與實驗室作品都有認真的師生，也都有弊端，沒必要污名化甚至獵巫；且兩者皆應聚焦在學生解決問題的能力與發揮創造力，因為科展的主角是學生，不是老師或實驗室的比賽。 4. 我希望指導老師與科展評審能多支持在校內進行的研究，但不是因為更能突現指導老師的貢獻，而是希望資源與經驗能在校內建立、累積、傳承。 5. 高中生物課程已與時俱進，科展的選題也是，不能用幾十年前的經驗看待現今的教材與科展作品。 6. 科展比賽最重要的資源不是大學實驗室，而是指導老師，但老師們已逐漸失去對科展 ( 與其他科學教育活動 ) 的熱忱與投入。 7. 科展除了科學的嚴謹之外，更是評估學生的研究動機、創意、邏輯、完整性與研究的歷程，這點與是否為實驗室作品無關。 8. 我曾經仇視實驗室作品，深感不公平，卻沒看到自己的不足，直到我的學生教會我：做科展的學生都是喜愛科學的孩子！我也體驗到科展的重心不在於儀器與技術。 9. 高中生會進大學實驗室做研究，除了出自於自己的意願之外，有許多是制度上的要求，也有的是因為學校內的資源限制(主要是師資有限而非儀器)。 10. 學校作品是否不容易得獎？不能只看得獎作品，而是要統計參賽作品中學校作品的比例、來自哪些縣市、是否有培訓制度、指導老師的輔導經驗等，有品質的學校作品確實比例較低。 11. 科展的主題應該由誰發想？並不是二分法的選項，而是一個連續光譜，也就是作者與指導老師在作品發展的過程中，皆不斷地對題目的議題、主軸、實驗法、模型等作調整，是動態的共創過程。 12. 科展的各階段：擬訂主軸、閱讀文獻、設計實驗、統計分析、建立模型、分享報告、問答攻防等，皆有學生須學習的各種能力。發想題目只是專題研究要訓練的能力之一，甚至不是最重要的。若只因想不到題目就放棄科展，或無法進入科展大門，就是不教而殺謂之虐。 13.教師的專業在於因應教育需求...