和蔡任圃(艦長)一起討論高中生物教材教法

  這是某版舊課綱高三選修生物課本的某一頁。概念的呈現也太亂了。 此曲線是以離體的血紅素所做的實驗，其結論是溫度高低(操作變因)會影響血紅素對氧的親合力(應變變因)，但課文中穿插了"代謝旺盛"與"缺氧狀態"，反而使原本單純的概念關係變成複雜難懂。圖旁的圖說更是誇張，竟然在"代謝旺盛"與"血紅素與氧結合率較低"之間用[因此]作連接，因果關係完全混亂。 看完課文與圖說，會誤以為是：溫度高會使代謝率增加，而代謝率增加會降低血紅素對氧的親合力(血紅素與氧結合率較低)。但原圖的數據與代謝率毫無關係(離體實驗)，將化學實驗的結果與生理意義作連結是好的，但表達不當反而會造成觀念錯誤。 我今年沒教高三，此頁是同事指給我看的，我沒有想要批評或攻擊，只是希望生物學觀念可經討論而越來越清晰，以利生物學教育。  

  前幾天有一位認真的老師，也是我的好同學，在我的發問平台問的一個問題：我們在教授呼吸運動時，常有一個胸腔體積與壓力的變化曲線圖(如附圖)，「胸腔內壓」為何在圖上接近最右邊處的曲線(如附圖中黃色的圓圈標出之處)，會突然「先升後降」而沒有和「胸腔體積變化」的曲線同步變化呢？ 不是PV = K嗎？怎麼會不同步呢！？我覺得這個問題很有趣？我打算納入109學年度[生物學學理解碼]的議題之一(應該會在下學期辦研習)，但是此問題稍微單薄了點，應該還會加上此現象相關的其他性質(如胸腔與肺臟的物理性質)，與這些性質如何影響呼吸運動的介紹，來釐清一些呼吸生理學的概念。    

  附圖是舊課綱某版高三選修生物，內文寫到爬蟲類的肺臟具有皺褶，能藉由肋骨的後移擴大體腔。 我對這個說法不太習慣，過去的教科書與其他版本，大多是描述羊膜動物的肺臟開始具有肺泡構造，因為"皺摺"不像是解剖學上專有名詞；而爬蟲類擴大胸腔或肺臟的方式，具有很大的歧異度，不同爬蟲類的呼吸運動方式與參與的肌肉不同，但很少是用肋骨向後移動的方式。 新課綱的教科書不太會碰觸這個議題，因為連人體的的內容都刪減了，不太有時間介紹四足動物的呼吸構造演化歷程。而此議題會引發我的注意，是因為新課綱的蛙剖實驗，著重在比較蛙與人體的構造異同，其中呼吸系統的比較是主要議題之一。到底哪些動物具有肺泡構造？肺泡的定義為何？爬動類如何引發呼吸運動？與哺乳類有何不同？ 原本寫教科書時，我心中所設定的答案為：蛙沒有橫膈(以正壓呼吸方式)、也沒有肺泡，而人體具以橫膈(以負壓呼吸方式)、肺臟具有肺泡(肺泡很小且壁很薄)。 但查了資料之後，驚覺...，目前演化學家對肺的演化，其觀點、證據與著重的事證，根本不是"肺泡何時演化出來"這種層次的問題，而是結合胚胎發育與親緣關係的比對，對肺臟在四足類身上的連續變化(演化)做連貫性的比較，甚至討論肺臟演化過程所遭遇的物理學限制，這些文獻幾乎沒有在比較那些動物具有肺泡(當然肺泡的定義也不是這麼重要)。 這些研究成果讓我重新思考，解剖青蛙並與人體結構進行比較，當然可以做簡易的比較，並能產出具體、單純的結論。但是這樣好可惜唷，這個議題其實包含了胚胎發育、親緣關係、物理法則與其限制、演化樹的重建等原理或例子，其實是一個很好的整合性的例子，可以讓內容相對較少的呼吸系統，可以更加豐富、更有加具系統性。 這個議題確定收錄在下學期[生物學學理解碼]的議題之一，我也計畫寫一篇有關如何討論四足類肺部構造的演化的文章，以輔助選修生物三第五章蛙剖實驗的教學與討論。 PS. 附圖中該版本教科書的左下角，蜥蜴的肺臟位置不正確。