生物

臆測生物學

文／謝甫宜、謝秉璋 圖／謝秉璋 「想像力比知識重要，因為知識有所侷限，想像力涵蓋一切。」——愛因斯坦 發現化石的那一刻，人類就意識到自身的渺小和生命史的壯闊，生命之源是如此悠遠模糊，未來景象亦復如是。我們要如何知曉過去、預測未來？生命的出現是偶然嗎？以古為鏡，科學似乎就在統整不斷重複的模式，藉由提出猜想、模型、假說，讓我們一瞥那些不可及的世界。臆測生物學是科學家及藝術家所建構的異類學門，藉由不羈的想像詮釋未知的生命，融合浪漫與理性、創意與邏輯、紊亂與秩序，這一切要從鼻行動物說起。 老教授異想天開 鼻行獸直走橫行 1957年，《The Snouters: Form and Life of the Rhinogrades》出版，本書描述太平洋Hi-iay群島上一群高度特化的哺乳動物，稱為鼻行目（Rhinogrades），他們體態嬌小，保持著頭下腳上的姿勢，以鼻子行走、支撐自身重量。不過，該群島在美國氫彈試爆時摧毁殆盡，這群珍稀生物就此灰飛煙滅。書中介紹26個物種，包括只能以鼻子短暫站立的原鼻行獸、以耳廓作為翅膀的滑翔鼻行獸、以鼻涕捕食小魚的釣魚鼻行獸、以長桿似尾巴站立的擬花鼻行獸，和外表像蠕蟲並以蚊蚋為食的漏斗鼻行獸等，如圖1所示。 圖1. 鼻行獸生態復原圖，左上角順時鐘方向依序為：擬花鼻行獸、滑翔鼻行獸、原鼻行獸、漏斗鼻行獸和釣魚鼻行獸。（生物設計： Gerolf Steiner） 此書一出版即引起轟動，一本正經的描述方式使許多科學家都信以為真，然而以上內容由德國動物學家Gerolf Steiner杜撰，包括骨骼與肌肉結構、生態插圖、使用二名法的學名和其所在的島嶼地圖，全由他一手創造。隨著各國語言的譯本相繼出版，這群虛構動物被廣為人知，幾十年後還有其他科學家陸續發表或者說創造這些鼻行目的新物種（Kashkina, M. I., 2004）。本書和稍後即將介紹的《After Man》可稱做臆測生物學之濫觴。也許讀者會認為這些書充其量是以科學形式發表的惡作劇或藝術創作，和真正的生物學八竿子打不著，不過這種驚奇的感受在科學史上屢見不鮮，第一隻送往英國的鴨嘴獸標本也曾被科學家懷疑是採用不同動物部位所縫合起來的假生物！ 窮舉古今演化規律 遙指未來生態變貌 蘇格蘭古生物學家Dougal Dixon於1981年撰寫《After Man: A Zoology of the Future》一書，此書設定人類因地球資源不堪負荷而滅絕，並大膽預測現代動物五千萬年後的樣貌。上一個五千萬年，少數倖存的哺乳類及鳥類剛從白堊紀大滅絕的劫難中復甦，難說下一個五千萬年又有幾代生物更迭變換？作者在書中寫道：人類時代的主要食植及食肉動物分別為有蹄類（奇蹄目及偶蹄目）與食肉目所佔據，然而在人類時代這兩類生物因棲地消失而大量滅絕，僅少數種類留存，人類滅絕後，棲地霸權隨之轉移至最強韌的哺乳類:兔形目與齧齒目身上。由於繁殖力旺盛、適應力強，兔子的後代異形兔演化出修長的身軀及類似蹄的腳趾，成為主要的植食者。另一方面，齧齒動物的一支演化成肉食性鼠類，牠們的門牙及顎骨已大幅修改成適合切割肉塊的樣式，身形也變得如狼一般，另外其他齧齒動物成功適應各式環境，以類似的型態取代人類時代的海豹、海象、河馬、北極熊、袋鼠等空缺，如圖2所示。書中描繪百餘種動物以及各物種間的捕食、競爭、共生和寄生關係，這些細節使整個生態系躍然紙上。 圖2. 五千萬年後的非洲草原，右側近景為兩隻肉食鼠類:猛鼠，遠處為一群異形兔、不具飛行能力的珍珠雞及四角巨羚。（生物設計：Dougal Dixon） 作者以兩大概念作為奇異想像的後盾：生態區位（ecological niche）和生物地理學（biogeography）。生態區位指該生物在生態系中扮演的角色，受生存空間及食性兩項要素深深影響，屬於食肉、食植、食蟲、食腐或是寄生?食植可再細分為食草、食葉、食根莖、食種子等等細項，其他區位亦如是。不同時空背景下，親緣關係遙遠、但處於相同生態區位的物種往往會演化出極相似的外型，此稱為趨同演化（convergent evolution）。最典型的例子包括魚龍和海豚的流線型身軀、澳洲大陸的袋狼和北半球的狼擁有幾乎相同的骨架，以及南極的企鵝和北極圈的大海雀外型如出一轍等，不勝枚舉。所以未來出現長相類似於今日動物的物種乃是自然規律所牽引，而非作者想像的貧乏。生物地理學是一個研究生物時空分布原因的學科，各陸塊漂流移動、氣候變化等因素使得生物族群遷移亦或隔離，相連的大陸或島鏈能使動物群擴張搬遷。例如，三百萬年前中美路橋的形成導致遺世獨立的南美洲再次與北美大陸相接，使兩地的動物搬遷交流，但是彼此競爭也造成不少物種滅絕。相反地，島嶼造成的地理屏障可形成一個獨立的小世界，例如澳洲與世隔絕使得許多有袋類獨立演化；未來東非大裂谷若擴大，東非將會形成一個獨立的島嶼，生物相將與非洲大陸截然不同；如果一個島嶼最先到來的動物是蝙蝠，那牠們展開輻射適應（adaptive Radiation）形成各式陸生的種類似乎也不足怪，如圖3所示。依照上述經反覆應證的演化規律，能否從現存生物的特性、適應生態區位導致的趨同演化、板塊的移動趨勢（包括大陸的分合和島嶼的形成）等線索得出一個較可能出現的未來世界？ 圖3. 就如同擁有眾多陸生鳥類的紐西蘭，未來某島嶼的蝙蝠也許會喪失飛行能力，並分支出許多物種。（生物設計: Dougal Dixon） 2002年電視節目《Future is Wild》開播，將眼光放更渺遠的時間維度：五百萬年、一億年及兩億年後的世界，分別描述這些的生態，Dougal Dixon也參與生物設計。例如，一億年後，哺乳類因無法適應環境而悉數滅絕，佔領陸地的將是軟體動物及節肢動物。2015年，法國生物學家Sébastien Steyer所著的《Demain, les animaux du futur》（Tomorrow: animals of the future）更是異想天開，包括大如鯨魚的海洋蝌蚪以及失去翅膀的各種鳥禽，顯然有許多不合理處。例如，蜂鳥食性不變的前提下，沒有理由犧牲飛行能力啊！只會使其覓食更加不便。市面上也有其他想像未來生物的書籍，然而鮮少能兼顧理性和想像，外型往往過於誇大獵奇、亦不符合邏輯，只是將空中的生物改成地面生活、陸生轉變為水生而已。如果設計和論述不夠謹慎嚴密，易流於膚淺、不過是吸睛的商業怪物。 有的科學家對於上述的假想生物嗤之以鼻，生物學家Peter Ward在《Future Evolution》（2001）一書中寫道，人類已然深刻的改變生態系，失控的人口成長、氣候變化以及外來種入侵等種種因素，造成的第六次大滅絕只會隨人類存在而持續，因此今日的動物在原先棲地上演化這個設定本身是錯誤的，由此發想的新物種無疑是癡人說夢。未來的生態系更可能是由適應人造環境（包括農田、城市及垃圾場）的少數生物所建立，例如蒲公英、浣熊、老鼠、蛇、烏鴉、鴿子及家畜等等。不幸的是這的確是更為精準、鑿鑿可據的預測，嗚呼哀哉，生態系終究無法回到以往的樣子了，與自然和諧共處似乎是遙不可及的夢，智人短短的幾萬年發展就抹煞了長達數億年的演化史。那麼上述《After Man》和《Future is Wild》等烏托邦式的作品價值何在呢？ 誠如Dixon自己所言：「我提出的並非肯定的預測，反倒像是在探索可能的極限。」這些奇異生物絕對是饒富趣味的科普教材，科普的目的不就是激發好奇心及求知慾嗎？奇譎的世界在眼前展開，引領著觀眾尋覓、穿梭、領略古今自然界的通則及特例，使人流連忘返，浮想翩翩，生物學的大門已然成功地向大眾敞開…。 古生物復原風雲變幻 新物種猜想歪打正著 上個世紀，我們對古生物的認識僅藉著骨骼化石，而保留著軟組織的化石可謂鳳毛麟角，恐龍總被認為是龐大遲緩、昂首伏尾的爬蟲。1960年代末，古生物學家John Ostrom和Robert T Bakker提出「恐龍文藝復興」這個概念，認為恐龍是活躍的溫血動物，鳥類是其後代，這個想法深深影響許多藝術家，賦予牠們高舉尾巴、水平站姿、靈活敏捷的新形象。畫家Gregory S. Paul以此理論繪製活靈活現的復原圖，並在多種恐龍體表畫上羽毛，直到1996年第一隻羽毛恐龍被發現這個假設才被證實；精瘦苗條的「皮包骨復原」 （shrink wrapping）為此世代的古生物藝術家的繪圖慣例，例如藝術家Eleanor kish所創作絕美圖像中的動物顯得瘦骨嶙峋，脊椎及肋骨的輪廓歷歷可見。然而隨著更多的化石出土，這種憔悴的皮包骨復原已然過時，我們對古生物的想像卻停滯不前。 圖4. 皮包骨復原套用於今日的動物。 概念源自《All yesterdays》（2012） 《All yesterdays》（2012）試圖以全新的觀點顛覆一般人對古生物的想像，今日動物假若套用皮包骨復原法呈現會是多麼的荒謬！ 如圖4所示，各位讀者們看得出這是什麼動物嗎？答案會讓人大吃一驚，分別是家雞（左）、河馬（右上）、馬（右下）。豐腴飽滿的鳥失去羽毛，成為乾枯孱弱的蝙蝠樣；抽去脂肪及毛髮的哺乳動物顯得陰陽怪氣，擁有長犬齒的河馬沒有嘴唇的掩飾，變得齜牙咧嘴，令人不寒而慄。傳統的古生物復原慣例完全不適用於現今動物，因此採用更激進、想像豐富的方式重新建構他們的外表或許更接近真實，此書收錄大量生動且「非主流」的復原圖：獸腳類是否有軍艦鳥似的大氣囊或公雞頷下的肉垂？是否有很展示用的亮麗尾羽？蜥腳類頸部可能有用來散熱的鬆弛皮膚、甚至是鼓脹的？三角龍鼻腔也許有氣囊？蛇頸龍也許棲息於海底？我們可以大膽而浪漫的假設這些生物的花紋、外皮、羽毛及行為，雖然沒有客觀證據支持，卻是不違背目前證據的其中一種可能，畢竟與恐龍的後代：鳥類所擁有的鮮豔羽毛和複雜行為相比，傳統的復原仍嫌保守。有時新發現比想像更令人驚訝！鴨嘴龍有肉質頭冠（Phil R. Bell, FedericoFanti, Philip J., Currie, Victoria M., Arbour, 2014）等發現給了這波革命一劑強心針。 圖5. 恐龍的面子問題，左上角順時鐘方向依序為:現代復原的梁龍、80年代的象鼻版本梁龍、露齒無唇的暴龍、有嘴唇的暴龍 接下來讓我們聚焦在恐龍復原的「面子問題」，如圖5所示。暴龍自發現以來一直是大眾媒體的寵兒，在電影侏羅紀公園的形象最為深植人心，不過有一群科學家指出電影是不正確的，生物學家Reisz認為這些獸腳類的牙齒不會外露，而是由嘴唇完全包覆著，就像蜥蜴或蛇一樣，這是由於牙齒的牙釉質會在缺乏唾液或水的環境下受損，因此可以假設非水棲生物的牙齒大多會隱藏於唇下（Reisz, R. R. & Larson. D, 2016）。但是Carr的研究（Carr et al., 2017）駁斥這個說法，他指出暴龍顎骨上的孔洞類似鱷魚，很可能兩者吻部都有敏銳的感覺器官，沒有容納嘴唇的空間，因此牙齒是暴露的。耐人尋味的是，此文發表後，Witton等古生物學家展開批評，指出鱷魚的臉部是破裂的皮膚，和恐龍化石印痕顯示的鱗片構造不同；再者暴龍顎骨上的複雜紋理代表上面布滿支撐面部組織的神經血管溝，和鱷魚的頭骨紋路相去甚遠；第三點，鱷魚吻部的壓力感應器是用來接收水體震動的，和陸生恐龍習性及棲地有雲泥之別！ 另一個爭論是蜥腳類恐龍是否擁有象鼻？這一個古怪的猜想最早源自於《Sauropod habits and habitats》（Coombs, 1975）這篇論文，裡面提到恐龍的鼻孔形狀及位置類似於有長鼻子的哺乳類，爾後許多八零年代的科普讀物描繪出擁有象或貘一般鼻子的蜥腳類。不過近年來的研究顯示長鼻組織很難存在，第一是新化石還原的鼻孔位置應該在骨質孔洞的前面、鼻腔狹小，與面部組織貼齊 （Witmer, 2001）；第二點是長鼻乃需巨大血管、顱神經和肌肉支撐，然而這些巨獸們的腦模型顯示面部神經很小（Knoll, 2006）；第三點是牙齒排列及磨損情況顯示他們以強烈的咬合切斷植被（Christiansen, 2000），與以象鼻抓取枝葉的假設不符。由上述兩個例子表明，關於生物外觀的重建是反覆而搖擺的，古生物學家們恨不得回到過去以驗證各自捍衛的理論，不過藉由資訊持續地交流及激盪，真理終究會越辯越明，呼之欲出。 圖6.《The New dinosaurs》呈現的陸棲翼龍及樹棲恐龍。（生物設計: Dougal Dixon） 如果沒有白堊紀大滅絕，今日的生物會有何差異呢？這種猜想相當危險，如臨深淵，一失足就落入了自說自話的幻想領域。Dougal Dixon在《The New dinosaurs》（1988）即做了這個懾人的嘗試，全書滿是光怪陸離的物種，如圖6所示。披著毛髮的樹棲恐龍、如長頸鹿巍峨挺立的陸生翼龍、登陸吃椰子的菊石，為「架空演化史」（alternative timeline evolution）的先驅。此書出版後獲得兩極評價，反對者論書中許多物種過於類似哺乳動物，身體設計已超越牠們祖先所能達成的修改範圍，插圖的解剖構造也不合理（Paul,1990）。令人驚訝的是，十多年後新發現接踵而至，證實部分物種的存在，例如地表上迤邐而行的風神翼龍並不荒誕，反而是精確的（Witton & Naish, 2008）；擁有翼膜的羽毛恐龍奇翼龍（Yi qi）也在2015年被發現。另一個神奇的例子是古生物藝術家John Meszaros（2013）曾發表一幅假想濾食性奇蝦的繪畫，他在說明文字寫到：「濾食性生物通常由大型掠食者演化而來（如今日的鬚鯨和鯨鯊），而且幾乎每個時代的海洋都有濾食生物，因此寒武紀的海洋中這個生態區位很可能由屬於放射齒目的奇蝦所填補。」出人意表的是，往後數年即發現寒武紀和奧陶紀的數種大型濾食性奇蝦，包括篩蝦科（Tamisiocarididae）與海神盔蝦（Aegirocassis）等，如圖7所示。 圖7. 古生代的巨人 篩蝦（上）與海神盔蝦（下）的復原圖（不按比例繪） 科學證據和藝術重建就像賽跑，兩者難分難捨，且不分軒輊。當新物種出土，藝術家需趕緊更新該生物的外貌；有時藝術家離奇的想像，有朝一日能被證實為真。其他學科也有類似的現象，科幻小說家筆下的時空旅行、平行宇宙等概念在數十年後成為理論物理學家爭相探討的主題。究竟是「想像帶動發現」亦或「發現刺激想像」？也許幻想及客觀事實不能一刀兩斷，這個問題的答案終究深不可測、秘不可探。 地球生命是否獨行踽踽？ 演化重啟仍舊眾說紛紛 我們是宇宙唯一的生命嗎？太空一直是幻想者馳騁畝獵的樂園、科幻電影的熱門題材。隨著系外行星大量被發現，許多科學家預測生命或許出現多次，但是尋找異星生命的首要條件，是定義「何謂生命」？甚麼才是生命出現的必要條件呢？而且外星生命的分子組成、遺傳物質、身體結構及感官可能與地球上的碳基生命截然不同，更別提星體條件（包括大氣密度、重力、日週期、溫度等等）對當地生物的影響了，甚至有天體生物學這一個學門在探討這些可能性。和未來世界以及古生物一樣，對於外星世界的奇想仍然是吸引大眾目光的絕佳題材，以外星生態為主的作品包括科幻小說《Expedition》（1990）、國家地理製作的電視節目Extraterrestrial（2005）、Netflix的Alien Worlds紀錄片（2020）等等，利用動人的想像來引導觀眾重新認識地球生命的多樣及壯闊。不過更進一步的論述難免成為空泛的清談，目前仍然沒有足夠證據作為外星生命存在的依據，因此我要將話題就此打住，以上世紀的一個猜想作為文章的結尾。 圖8. 人類或其他智慧生命的出現是必然的嗎？ 若將整個演化史倒帶重播，世界將會變得截然不同？或是人類依然會出現？這是Stephen Gould所著《Wonderful Life》（1989）一書中提出的思想實驗，他認為歷史的進展、物種的興亡全憑偶然，就算將生命史重播百萬遍，人類或智慧生命也難以再次出現，儘管這個想法無法由實驗證明。Conway Morris在《The Crucible of Creation》（1998）、《Life's Solution》（2003）多本著作則抱持著反對意見，他們認為由於外在環境的限制，趨同演化將導致特定的形式一再出現，偶然事件即使存在，對演化歷程的影響卻有限，並推論人類或其他智慧生命出現是必然的！如圖8所示。這樣的辯論看似超越科學能討論的範疇，更取決於個人對「宿命論」及「隨機性」的信仰。有趣的是，近年來許多學者以實驗確認「重啟演化」的結果為何，包括比對族群裡的遺傳變異、實驗室內長期培養微生物，並觀察不同菌落在同樣環境中的演化（Blount, et al., 2018）。這些實驗能否代表重啟演化的結果？或改變我們對命運及偶然的解釋？也許這個亙古命題沒有終極的答案，重啟演化之說卻讓我們用生物學的角度重新省思。 著名生物學家湯瑪斯·赫胥黎（Thomas Huxley）曾說：「明澈之眼能使最微小的事實成為看透無盡的窗口。」問題不在於僅少許人具有精準的洞見，而是如何辨別預言及妄言？實際上，在蓋棺定論之前，「大膽前瞻」與「荒誕不經」其實是同一回事！探索未知的領域之時，勢必要在歧途上兜轉，儘管遭推翻而遺落在塵埃中的想法俯拾即是，它們依舊是可貴的嘗試。相對嚴肅的科學領域中，臆測生物學是一方遊樂場，只要保有一點幽默和創造力，即可神遊於虛實之間、一窺世界最深的奧義。 參考資料 Blount, Z. D., Lenski, R. E., Losos, J. B.（2018） Contingency and determinism in evolution: Replaying life's tape. Science, vol. 362, issue 6415, p. eaam5979 Carr, T.D., Varricchio, D. J., Sedlmayr, J. C., Roberts, E. M., Moore, J. R. （2017）. New Tyrannosaur with Evidence for Anagenesis and Crocodile-Like Facial Sensory System. Scientific Reports. 7（1）:1–11. Christiansen, P. （2000）. Feeding mechanisms of the sauropod dinosaurs Brachiosaurus, Camarasaurus, Diplodocus, and Dicraeosaurus. Historical Biology 14, 137-152. Coombs, W. P. （1975）. Sauropod habits and habitats. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 17, 1-33. Kashkina, M.I. （2004）. Dendronasussp.—a New Member of the Order Nose-Walkers （Rhinogradentia）. Russian Journal of Marine Biology 30, 148–150. Knoll, F., Galton, P. M., López-Antoñanzas （2006）. Paleoneurological evidence against a proboscis in the sauropod dinosaur Diplodocus. Geobios 39, 215-221. Naish, D.（2010）. Tetrapod Zoology Book One. CFZ Press Paul, G. S. （1990）. An improbable view of Tertiary dinosaurs. Evolutionary Theory 9, 309-315. Phil R. Bell, FedericoFanti, Philip J. Currie, Victoria M.Arbour （2014）. A Mummified Duck-Billed Dinosaur with a Soft-Tissue Cock’s Comb Reisz, R. R. & Larson, D. （2016）. Dental anatomy and skull length to tooth size rations support the hypothesis that theropod dinosaurs had lips. 2016 Canadian Society of Vertebrate Paleontology Conference Abstracts, 64-65. Witmer, L. M. （2001）. Nostril position in dinosaurs and other vertebrates and its significance for nasal function. Science 293, 850-853. Witton, M. P., and Naish, D. （2008）. A Reappraisal of Azhdarchid Pterosaur Functional Morphology and Paleoecology. PLoS ONE, 3（5）: e2271. doi:10.1371/journal.pone.0002271 謝秉璋 國立彰化師範大學生物系 謝甫宜 國立高雄師範大學科學教育研究所博士 現任高雄市立陽明國中教師

等鱟到來

文/盧家豪、張錦霞、蓋玉軒、陳麗淑 壹、深『鱟』學習的起源 一個艷陽高掛的周五，野柳的孩子們在海王星碼頭海域中學習浮潛，觀察認識海洋生物，突然有個孩子發現了海底奇特的生物蹤跡。透過指引，家豪老師潛至海底尋找孩子們眼中的神祕生物，竟發現這海洋生物是不常見於野柳的「鱟」，而且被魚網纏繞且死亡多時。當家豪老師告訴孩子們時，孩子們臉上微弱但真實的悲傷，衝擊著我們，大家思考這片孕育我們的海洋，正面臨著危機，而我們又能做些什麼？ 孩子們回到學校便開始查詢「鱟」與海洋的相關紀錄，討論守護海洋的方式，更成立了護鱟小組，此後我們與孩子們就一起覓尋北海岸鱟的復育棲地，在互相學習的探索中，共同發展出一系列海洋與鱟相關的創意課程並逐步實踐。 貳、課程設計的理念 野柳海域有「成年鱟」的蹤跡，常有漁夫捕獲鱟，但對於生產孵育和幼鱟成長的細泥沙地則因為人為因素而自然棲地消失。本課程希望學生能為鱟的復育環境發聲，建構於海洋教育「知識、技能、態度」的統整學習，強化海洋教育跨領域的整合，以問題導向引導學生學習復育「鱟」和探索海洋生態及環境，經由觀察紀錄、分析統整、歸納反思與創新創藝，進而自主學習，培養美感體驗及守護海洋及生態環境的素養實踐。 以學習共同體模式進互學，展現有效能的行動力。運用BEST學習模組，結合海洋環境學習的體驗探索，讓學生浸潤在有感的自主學習環境，深化學習的內涵與價值。所謂的BEST學習模組-是以「建構學習（Building）、體驗探索（Experiencing）、解決問題（Solving）和團隊行動（Team-Working）」來進行學生學習步驟，讓學生能自主學習，分析探究，透過團隊研擬策略和展現執行力。各步驟分述如下： 1.建構學習（Building）以生活經驗和背景知識建構學習基礎，與學習脈絡連結。 2.體驗探索（Experiencing）以情境式體驗探索學習，用實際操作激發有感歷程。 3.解決問題（Solving）以在地與國際環境議題思辨探究，能有具體的解決策略。 4.團隊行動（Team-Working）以學習共同體模式進行互學，展現有效能的行動力。 教學過程輔以行動學習進行，教導學生善用媒體影音、行動載具與雲端資源，將課程歷程與學習成果以圖文影像即時分享雲端，師生可在線上討論、即時回饋，讓學習添增趣味也提升效率，也可讓社區夥伴加入守護行動，攜手共好。以「學習培力、實作評估、發表分享、思考反省」來進行教學發展的回饋與滾動修正，透過與校外專家專業對話、省思教學流程和專注學生學習，以提升教學與學習效益。也希望透過師生為鱟覓尋復育棲地並能為規劃保育區而努力。 參、課程實施的架構 等「鱟」到來教學方案以海洋永續為學習的主軸，結合社區資源，規劃設計了一系列海洋教育課程，從生活經驗出發，關心探究海洋生態、創發美學，統整在地文史，翻轉課堂風景。 圖1. 課程實施架構 肆、課程活動的實施 課程的實施不僅僅是能夠影響學生的個人，而是能夠影響著學校的每一份子在讓每一個人都能成為家庭的海洋種子，從家庭中改變產業的發展，讓產業與環境、資源永續共存，此為本課程之目標。 主題一：認識之『鱟』 鱟從過往占據整片泥灘地到現在幾乎消失於眾人的眼前，從過往基隆有鱟公、鱟母嶼到現在只能看見基隆港，因此，學生對於鱟的瞭解已經只能從書籍中得知，卻難以從現實生活中接觸，由於學生在海泳的課程中有機會一探鱟的身影，雖然鱟已經死亡但卻讓學生對於鱟產生了濃厚的興趣。因此老師透過專業教師的教導將鱟製作成標本讓學生能夠就近觀察成年後的外型。 老師先運用簡報讓學生欣賞鱟的照片，以簡報介紹課程主題海洋活化石「鱟」，讓學生對於最近發現鱟的看法進行發表。接著讓學生從鱟的標本進行觀察，引導每組學生觀察不同鱟標本的構造並進行討論和繪製各組的觀察紀錄單，老師則從旁協助學生觀察鱟的特殊之處，讓各組學生有機會能更深入觀察並描述鱟的外表特徵，以此猜測是公鱟或母鱟，思考說明依據的理由，最後畫出觀察到鱟的正反面外觀特色並寫下這些特色的可能功能，透過討論寫下對於鱟想瞭解的提問部分，並在學習單上記錄問題。各組將問題整理歸類並提出預測想法，透過預測想法來進行解決策略的擬訂，包含網路蒐集資料、專書閱讀和專家訪談等，自主學習如何解決問題。 表1. 觀察紀錄單 運用鱟獨特的尾巴造型進行動物猜一猜的活動，結合五年級康軒國語課本第八課動物的尾巴，先準備許多不同動物的尾巴讓學生利用動物的尾巴圖卡猜出名稱，讓學生上臺對應出正確的圖卡，以此對於先前所完成的學習單進行思考，探究不同生態環境的動物演化出不同的身體構造，最後以課本中不同的動物尾巴來製作動物特徵功能表，讓學生分組發表「鱟」特徵及其他動物尾巴功能，課程中能夠讓學生更了解鱟所生活的環境也能更讓學生加深思考自己所發現的問題。 圖2. 主題一教學歷程照片 （左）海王星海泳初遇鱟 （中）觀察認識鱟標本 （右）探究鱟尾巴活動課程 主題二：消失之『鱟』 學生從生活中所能觀察到鱟的外觀進行記錄並討論以此繪製觀察紀錄單後，老師播放影片（鱟的一生），讓學生發表觀賞鱟影片中印象深刻的地方。從影片中讓學生討論鱟的生活環境及繁殖方式，彙整鱟的蒐集資料，分析鱟的現代價值，各組分享鱟卵適合的溫度、生存的環境，以及復育鱟的想法。 但學生們發現從網路以及書籍中所查找的相關資料仍然不夠詳盡，尤其是復育鱟卵的資訊在網路上更難以搜尋，因此學生們發現問題後開始思考解決問題之方法，由學生們自行提出想要跟專家學者進行討論，學生們開始在網路上查找有關鱟之專家學者並進行聯繫。 為了能夠正確繁殖海洋生物「鱟」，因此我們前往海洋科技博物館做一次更深入的探究，課程中，專家首先讓學生觀察記錄活體鱟的行為，在海科館專業老師的分享中，學生們建立起正確的繁殖觀念，更讓學生們擔任學校鱟的照料員時建立起飼養的守則，專家特別為學生解答有關說明餵食及攝影時所需注意的安全和衛生事項，此次的課程中學生們不僅聆聽專家講解鱟的相關資料也在過程中提出疑問並記錄相關回應重點。 回到學校後，學生討論決定拍攝有關鱟的一生，影片的內容有關鱟的近親、生活環境、受到破壞之原因以及復育鱟的方式，由學生自行撰寫拍攝腳本並分組進行影片的工作，包括演員、講者、道具製作以及影片剪輯等多項角色，由學生的視角去欣賞消失之鱟，發現我們所能夠努力之處，最後製作成影片進行分享，讓學校更多的人能夠了解鱟並從生活中實踐。 圖3. 主題二教學歷程照片 （左）學生進行海科館參訪 （中）學生學習鱟環境營造 （右）學生製作鱟影片 主題三：守護之『鱟』 雖然被破壞的環境已經難以復原，但我們更需要讓大家知道海洋資源正在面臨浩劫中，不僅僅是過度捕撈的行為，有時甚至在我們不小心的情況下就讓棲息地面臨危機，因此對於環境有著正確的觀念更能夠在平時更注意自己的行為，為了讓更多的在地人能夠一同守護海洋中許多生物的棲地，因此，學生們發起環境守護的行動，讓社區能夠跟著我們一起動起來。 為了能夠有效實踐守護鱟的行動，我們不僅將課程從教室影響學校更從學校擴及至社區，因此將課程結合地方傳統信仰，讓社區更多人能夠透過地方的信仰行動認識鱟，從觀賞神明淨港輦轎和創意主題輦轎，讓學生們分享不同輦轎的創意特色，從而構思出創意「鱟」輦轎的特色元素草圖，各組分工製作鱟輦轎的主題物和標語，各組的鱟創作組合並進行創意裝飾，搭配音樂設計搖鱟輦轎的創意舞步，透過視覺及表演藝術，以復育口號向社區民眾和觀光客宣導，最後讓學生以「鱟」雙關語為輦轎命名，運用下課時間，在校園先進行輦轎復育鱟宣導，設計邀請卡並邀請師生參與活動。表演搖輦轎並宣誓復育鱟生態。讓其他年段同學也加入搖輦轎表演。以鱟輦轎舞邀請社區一起宣誓守護鱟、邀請觀光客體驗搖輦轎並守護鱟並宣導共同攜手守「鱟」家鄉的海洋生態棲地。 以簡報統整主題一至三的課程內容，請各組學生將雲端資料盤點統整並說明設計鱟生活記錄小書編寫重點，將過程中所記錄的小書，以各組的發想自行設計小書造型、編寫格式和插畫。討論後，開始彙整雲端照片資料等編排製作小書，將鱟的紀錄小書轉化成電子書製作。完成後，製作電子書掃描QR CODE，運用小書結合解說分享鱟的故事。 圖4. 主題三教學歷程照片 (左）尋覓探查鱟棲地 （中）設計製作創意鱟輦轎 （右）創意鱟輦轎宣導 本課程將區分為從自主行動-觀察探究成為野柳「鱟」選人、溝通互動-發表解說成為萬里「鱟」傳人至社會參與-行動復育成為海洋「鱟」達人。 課程中不再僅止於學生認識鱟以及復育的知能，也不再只是單純的紀錄鱟的孵育過程，雖然在孵化的過程中，我們遇見了許多挫折困難，但我們卻也從中學習到如何解決問題的能力，從過程中孩子們共同發展出更加多元的課程，無論文學、藝術進而至生命教育的感受，看見學生們能夠將所學在生活中有所實踐，讓鱟的課程更加亮眼。 伍、教學省思與建議 等「鱟」到來，此套課程無論在發想、規劃以及生活實踐上，過程中皆不斷透過跨領域教師間討論、整合與腦力激盪，希望創造感動力和感染力，讓孩子永續守護家鄉海洋生態棲地。最後在課程結束後討論，並列舉出可加強的部分，並歸納統整為其四點： 一、思考多元領域實踐－思考如何運用學生在地的生活經驗，由認識「鱟」的議題逐步探究擴展至深入多元生態，察覺環境和氣候變遷的影響與探究人文歷史，善用此套課程配合BEST學習模組，讓學生能有系統性的進行有感學習。 二、深耕素養創新教學－讓學生在學習歷程中面對問題，以團隊合作與自主學習的精神下產生學習行動，融入PBL（問題導向學習教學法）以引導學生在問題解決的過程時能深化自我的學習知識和素養。 三、永續海洋生態環境－強化學生清楚家鄉環境和永續維護海洋棲地的重要性，深化對生態保育的行動學習，以國際海洋議題宣導和復育行動來維護永續的綠活海洋。 四、跨域合作總體營造－指導學生網路蒐集資料，藉助他人的經驗並整合在地多方領域的產官學合作資源，善加運用數位科技和E化行銷，以此強化社區總體營造並共同攜手守護美麗的家鄉海洋。 盧家豪 張錦霞 新北市野柳國小 蓋玉軒 陳麗淑 國立海洋科技博物館

鱟來遇見你～鱟的海洋教育課程

文/劉淑雯 「今天的海水比重偏高耶～」 「牠們為什麼要一直往培養皿邊緣跑呢？」 「老師，我需要把牠們翻過來嗎？」 這是安康高中生物實驗室裡常聽見的對話。在這裡，教師與學生們一起共同飼養來自金門水試所人工復育產卵的幼鱟。因為這批嬌客，讓實驗室多了不一樣的學習的熱情與互動，也讓我們體會到即使在地理位置離海甚遠的豬肚山腳下，仍能為海洋教育盡一分心力。 前言 安康高中為地理位置較靠山區的社區型高中，大多數學生的成長經驗中沒有海洋的回憶，因此在學習上這些知識時，大多學生是無感的。提到海洋，除了美麗的海景與令人垂涎的海鮮，少了其他對海洋的憧憬與想像。國立海洋科技博物館為了推廣海洋公民科學行動計畫，於2020年辦理「無鱟為大」，本校開始加入鱟的復育活動，隔年繼續參加「鱟知鱟學」計畫，自海科館取得一批由金門水試所經人工受孕所得的鱟卵，於本校生物實驗室進行孵化飼養至今。海洋教育從來不是單一科目的責任，因此，我們希望以「鱟」為例，在學校內開始實際面的跨領域整合課程，讓學生對海洋有感之餘，能夠思考永續議題，亦能為海洋教育貢獻一己之力。 壹、課程設計理念 一、鱟本身就是個充滿議題的生物 鱟是一種海洋底棲性無脊椎生物，在四億年前地球上就已出現，是世界上少數的活化石之一。牠的生活階段與海岸密不可分。每年端午至中秋期間成鱟會游至岸上進行交配產卵。因環境汙染與棲地破壞，導致鱟的數量大量減少，讓鱟在臺灣本島幾乎已絕跡，偶有新聞消息會報導在某個海灘發現鱟的身影，但數量寥寥無幾。每隻鱟的出現都代表著一個海洋的希望，然而這樣的海洋生物，卻偶爾還能在觀光漁港的海鮮攤位中出現，這樣的矛盾事實就在我們的生活發生。 自2019新冠肺炎 （COVID-19） 爆發後，鱟的重要性被許多媒體報導，鱟血是疫苗開發與醫療用品生產時重要的檢測試劑。但是這樣大量的鱟血利用，說明著需要捕捉大量的鱟，直接揭示出所謂的經濟發展下的人道問題與環境生態議題，如何取得兩者之間的平衡，正是聯合國永續發展目標所要努力的方向。 二、找出課程發展定位 108課綱，高中課程有重大改變，演化單元自舊課綱基礎生物下移至高一第三章介紹，學習演化觀念的發展與演化概念對生物分類系統的影響。高二課程探究與實作課程，強調：發現問題→規劃與研究→論證與建模→表達與分享四個學習步驟與方法，為科學素養的培力課程。本教案的課程設計，是從鱟卵孵化與幼鱟的飼養開始來引起學生學習動機，藉由課程的引導，讓學生設計以鱟為主題之探究與實作題目，探索鱟的生物學，進而導入海洋相關題，並由學生思考如何進行設計海洋行銷方案，創造永續發展效益，作為公民科學家的實踐者，同步響應聯合國永續發展目標SDGs14保育海洋生態。 貳、教學目標 一、能夠藉由鱟的照顧與飼養，體認生命的喜悅與可貴。 （一）能學習鱟的生物學知識。 （二）能學習營造海水養殖環境與相關水質檢測技術。 （三）對於生命的誕生與死亡，能給予正確的態度去面對。 二、設計以鱟為主題的探究實驗，體認生物與環境之間的依存關係。 （一）能學習如何設計實驗來驗證問題。 （二）對於實驗結果能以科學圖表正確表示。 （三）能與他人清楚分享所得實驗成果與想法。 三、以鱟為出發點，思考海洋議題，體認全球生命共同體相依存的重要性。 （一） 能舉例說明目前世界上存在的幾個重要海洋議題。 （二） 能了解鱟在保育政策上的困境。 四、能夠設計海洋行銷方案，實踐海洋公民科學家。 （一） 能擬定合適的行銷推廣策略，並積極實踐目標。 （二） 能夠對於他人進行鱟知識的解說與介紹。 （三） 能策劃宣傳活動，於校慶或校外活動進行推廣。 參、課程設計與實施 一、課前準備 (一)於生物實驗室建立鱟的良好飼養環境與檢測流程。 (二)教師增能、共備研習，學習當前海洋教育重要項目及與海洋有關的相關議題。必要時進行跨領域討論，以激盪出更多想法。 (三)檢視高一~高三課程，與鱟或海洋議題有關知識。包含：活化石的定義與實例、鱟的生物分類地位、鱟的生存棲地需求、鱟的生活史、鱟與捕食者的交互作用、鱟數量減少的原因探討、海鮮文化v.s.海洋文化、永續目標等等。 (四)以高二探究活動為精神設計課程，讓同學們透過動手操作、近距離觀察進而發想問題，以現有材料設計實驗驗證假設。 (五)佈置櫥窗，展示與鱟有關之物品或介紹，例如：鱟的陶藝作品、模擬鱟血、鱟的保育議題、鱟摺紙等。展示櫥窗內容除可展示學生作品外，亦可讓學生練習擺設陳列。此外，在課程學習之餘，能提供學生解說練習，作為推廣的重要展示櫥窗。 圖1. 學生製作介紹海報 圖2. 位於生物實驗室外的鱟展示櫥窗 二、課程實施 本教案的一個目標是希望學生能夠成為海洋教育推廣的種子，因此知識的正確性與實際觀察與體驗是很重要的。整個課程，教師扮演引導者的角色，透過不斷問與答的方式，實際觀察、紀錄、資料查找等，啟發學生思考、擬訂計畫並付出行動。 主題一、【安康悠鱟】建構鱟的飼育環境 （一）鱟，是甚麼？ 由教師說明學校的鱟從哪裡來？介紹海洋科技博物館鱟復育計畫，帶入海洋公民科學家的意義，作為後續課程的基石。 1.以鱟是活化石，以及鱟的生物分類地位兩個問題，來確認學生的先備知識， 連結過去學習經驗，引起學習動機。 2. 由外型來看，許多人會誤解鱟跟蝦蟹親緣關係較為接近，但實際上鱟在生物學上的分類為節肢動物門-肢口綱-劍尾目-鱟科，目前研究指出與鱟親緣關係較為接近的生物是蜘蛛與蠍子。由此可複習高一生物第三章生物演化所談的生物的分類系統與親緣關係樹建立的證據。 3. 由教師介紹目前現存鱟的種類與分布、鱟的成長過程。 4. 介紹鱟的身體構造，請同學在紙上練習描繪鱟的外型與重要構造。然後說明雌雄在構造上的差異以及相關俗名（夫妻魚、馬蹄蟹）的由來。介紹閩南語相關俗諺，例如：捉孤鱟，衰到老，捉鱟公衰三冬，捉鱟母衰一斗久。 5. 說明鱟的生活史與海岸環境關係。 6. 讓學生寫自己對於海洋的記憶，僅有少數人對鱟的記憶來自於親身經驗，帶出臺灣對於海洋的陌生的歷史背景。 7. 提供學生搭配平板，以google map搜尋臺灣海岸線影像，讓學生思考東、西海岸線與鱟生存的關係。教師介紹基隆鱟公島與鱟母島，由學生搜尋相關資料，討論基隆地區鱟的過往與今日數量迥異之原因。 （二） 鱟的飼育環境 1. 說明如何飼養鱟的海水環境及如何進行檢測。 2. 學生練習以海水素配置海水，然後檢測海水比重、海水酸鹼值以及海水氨氮值。 3. 以解剖顯微鏡觀察幼鱟，並餵食飼料（豐年蝦混合魚飼料粉末），練習如何進行。 4. 生物攝影與觀察紀錄。 圖3. 主題一教學歷程照片 [左]安康悠鱟在魚缸內的狀況；[中] 學生配製海水與檢測水質；[右] 架設解剖顯微鏡觀察鱟卵 主題二、【鱟知鱟學】進行以鱟為主題之探究實作課程 本階段課程，透過與鱟的親密接觸，可引起同學對科學探究的學習動機，培養基本科學素養外，對於高二已修習探究與實作課程同學亦可同步檢視學習成效，引導其作更深入的思辨與討論。 （一）觀察－發現問題 1. 每人取數隻幼鱟，練習量測鱟的體型大小。 2. 觀察幼鱟的行為，請同學試著描述他所觀察到的行為或現象，並寫下問題。 3. 由教師彙整大家提交的問題，互相分享與討論。 （二）規劃與研究 1. 各組針對想探究的問題進行規劃 （盡量以實驗室現有材料）。訂下研究主題，說明實驗之操縱變因、控制變因與應變變因。教師適時引導同學思考實驗設計的步驟與是否可回答想探究的問題且實驗設計以不傷害鱟為優先考量。 2. 繪製實驗裝置圖，並設計數據紀錄的表格。由此可回應驗證同學們所設定的變因是否合宜。 3. 教師至各組確認實驗設計的可適性。 4. 由同學撈取所需的鱟隻數與準備實驗所需器材，開始進行實驗。 （三）論證與建模 1. 各組同學分析實驗所得數據，以圖表呈現於海報上。 2. 上網查詢相關文獻資料，為實驗所得結果進行討論並提出合宜的結論。 3. 經實際操作，有很多時候會與想像的不同，或是無法順利得出結果，可鼓勵同學進一步進行相關問題的思考與延伸探討。 （四）分享發表 1. 各組同學輪流發表實驗成果，進行問與答的討論。 2. 經過實際的探究問題，同學們對於鱟有更進一步認識，較能體會鱟在生存上可能遇到的環境問題，將做為下一階段課程的參考依據。 圖4. 探究與實作成果海報 圖5. 主題二教學歷程照片 上排 [左] 學生觀察鱟的行為；[中] 針對主題進行設計規劃；[右] 學生進行探究觀察 下排 [左] 實驗結果以海報呈現；[右] 分享發表 主題三、【守鱟幸福】討論鱟與海洋教育推廣的操作模式 本階段課程，將以議題討論方式來引導學生思考。但有別於其他課堂模式，除了彙整論點，討論策略外，更重要的是要身體力行。同學們的思考不能只是畫大餅理想化的方式，而是要仔細思考、確認每個細節是否可行，最後努力達成自己所設定的目標方案。 （一）鱟面臨甚麼危機？ 1. 延續同學們探究的問題思考鱟生存面臨甚麼樣的危機，由教師引導同學討論。 2. 拋出近年來熱門的海洋議題：黑鮪魚、珊瑚、海龜、海鮮文化等等。由同學分享自己認識的海洋議題，例如：去小琉球浮潛不能碰海龜。由教師引導議題發展的前因後果，帶出面對這些海洋問題，有哪些方式可以解決應對，身為民眾、身為學生可以扮演甚麼樣的角色？ （二）討論海洋教育推廣可行方案 1. 分組討論，由每組同學擬訂至少1項與鱟有關的海洋教育推廣方案。 2. 上台分享小組策略與行動計畫： (1) 教師角色：先聆聽學生方案內容，再透過提問方式進一步引導學生修正成具體可行的作法。最後也建議各小組可修正為1~2周內可達標的方案。如果同學對於議題很有想法，可鼓勵進一步設定中程或長程目標。 (2)學生角色：組內成員為推廣方案的提出者與執行者，其他組的成員則可作為除教師以外的建議者及支援者，此過程讓各組有機會互相支援與增加彼此配合方案執行的互動機會。 3. 各組依據方案實踐，提交海洋行銷策略企劃書，舉例如下： 圖6. 學生提交的海洋行銷策略企劃書 圖7. 主題三教學歷程照片（方案實踐） [左] 幼兒園話劇推廣；[中] 向同儕解說推廣；[右] 窗台的情境佈置 主題四、【鱟來怎麼了】小小鱟解說員 經由海洋行銷推廣模式討論與實踐，同學們能力解對於推廣所需的能力除了鱟的基本知識外，更重要的是口語表達的能力，也因此本階段課程主要訓練學生的口說能力並嘗試將欲傳達的訊息，透過解說方式，傳達給大眾並且希望引起他人關注的態度與行為。 （一）以櫥窗內展示的與鱟有關的海報（鱟的種類與分布、鱟的基本知識、鱟的說文解字等）以及櫥窗內的展示品為解說模板。 （二） 由老師指導解說技巧、動線引導與問題回饋。 （三） 每位同學自行練習解說，錄製1~2分鐘的解說影片，互相觀摩分享。 （四） 校慶或特定校園活動時，由學生擔任鱟解說員。 圖8. 主題四教學歷程照片 [左] 教師示範解說技巧；[中] 教師示範解說技巧；[右] 校慶活動，學生擔任鱟解說員。 肆、教學省思與建議 本課程對於靠山不靠海的學生而言，無非是個親近海洋、了解海洋甚至推廣海洋的一個契機。臺灣四面環海，海洋教育刻不容緩，此課程透過海洋公民科學家的精神與投入，師生一同探究與學習讓海洋保育不再是「好像很重要，但跟我有何關係」的感知，也讓安康的師生再次喚起海洋印象。本課程教學省思與建議歸納統整如下： 一、 從探究實作開啟，讓學生不斷學習、思考並創作：在課程中學生皆需完成各自的探究實作實驗設計與初步成果發表。但因科學探究主題有時受限於幼鱟的耐受程度，實作的過程與結果時常不如預期，可能會讓學生有挫敗感，因此教師必須給予更多的支持與鼓勵，讓學生能保有學習興趣，願意在失敗中再次嘗試。針對有興趣或探究主題明確的學生，將持續鼓勵學生發展主題並朝投稿小論文或科學期刊為目標。 二、 培養行銷企劃能力，從鱟保育出發延伸推廣海洋教育：學生執行行銷企劃內容時，可透過自我設定關鍵績效指標KPI確認執行成效，執行完畢後的成果發表能讓學生展現做中學、學中做的自我成長。過程中，我們發現大多數學生對於目標設定常有太過保守或不符實際的問題，未來將針對行銷主題增加相關的教材與範例引導。希望學生能打破類群學習的限制，以海洋行銷師的角色來推廣海洋教育與行銷自我。 三、 小小鱟解說員的訓練，將透過解說方式，將鱟的知識與保育意識表達讓更多人知道。透過每年的校慶，我們以大手帶小手的方式活動規劃鱟的主題成果展，除了經驗得以傳承，學生擔任解說員不僅能訓練口語表達能力，同時能讓學生找到表演的舞台、獲得自信與傳達意識的機會。 四、 面對地球的環境永續議題，沒有人可以置身事外，因此我們進一步研擬將國際教育融入課程，培養英語口說能力，以鱟作為國際交流議題、接軌國際，共同關心海洋議題。在此之前，教師需要進行跨領域共備，以發展適合本校學生學習的教材與教學策略。我們期待能與英語科、社會科等不同領域教師進行相關課程的合作交流。 張雅菱 管郡潔 新北市立安康高級中學 蓋玉軒 陳麗淑 國立海洋科技博物館

「鱟」事知多少

文/曹瑞芸、許芳瑾、蓋玉軒、鄭淑菁、陳麗淑 海洋奇緣 基隆是一個靠近台北、然而教育資源相對較為薄弱的地方，三面環海、多丘陵的地形，使得我們地理上雖然靠海，但大多的學校都在山上，受限於地形與交通，海洋教育對我們來說，往往是紙上談兵。這個情形在國立海洋科技博物館(以下簡稱海科館)對中小學伸出援手之後，得到極大緩解。 我們從108年開始參加海科館的海洋公民科學家實踐行動計劃，從而開始發展富有自己特色的跨領域海洋教育，而109年首次參與鱟卵的孵化與幼鱟的飼育，至今已有兩年，影響本校學子達五百人以上，還不包括對國小及幼稚園的推廣，不得不說是一件奇緣，也是美事一樁。 發展脈絡 在109年二月之前，我們對「鱟」這種生物，除了名稱、加上活化石以及基隆的傳統用具—鱟殼之外，並無更深入的認識與了解。但2020年二月，這一切都發生了改變，我們參加海科館2020海洋公民科學家行動計畫說明會，開始知道鱟這種物種的神奇之處，以及其所面臨的危機，最受感動的是有日本高中生在鱟的棲地保護行動中受採訪中提到，從他母親高中的時候就開始參加鱟的保護行動，就一直延續到現在，孩子也一同投入。這種精神深深打動我們，於是我們開始想，如果我們也能夠一直投入推廣對鱟的認識，和棲地保護的概念，應該也能將環境保護與資源永續的種子，種在學生們的心裡吧。 懷著這種期盼，我們跟著海科館的期程，於五月參加研習工作坊，開始學習飼育稚鱟的相關知識，並討論活動教案設計。期間也與不同領域的夥伴討論及合作，發展多元的課程，讓本校的學生及老師能從多方面認識這種迷人的生物。 無鱟為大 海科館『2020海洋公民科學家行動計畫』，是首度面向中小學教師推廣鱟的保護與環境教育。海科館為參與計畫的教師舉辦研習，使我們全方位了解鱟這種生物目前面臨的生態危機。金門水試所多年來對於復育雉鱟努力不懈，積累了相當豐富的經驗，而作為整個計畫的後盾，他們提供鱟卵給中小學進行孵化的觀察。就這樣，海科館帶著我們一群沒有經驗的菜鳥，提供增能研習、全套的飼養設備，以及在飼養過程中隨時解答問題的熱忱，極大程度上降低我們的憂慮與戰兢，使我們能一步一腳印，設計我們的教學計畫與執行方案，並帶著學生一起執行。 109年九月，我們拿到7顆鱟卵，就帶著學生小心翼翼架設好孵化鱟卵的水族箱，開始進行觀察。 值得一提的是，一位學生知道我們要開始孵化鱟卵，便告訴我們他家的漁船有時候會捕撈到成年鱟，且他們已經與海科館合作，每有捕獲，便會通知海科館來取。經了解，他家的漁船會到金門附近進行捕撈，成年鱟多半是在那裏捕獲的。 在孵育水族箱中一週後，我們發現鱟卵變紅了，經過海科館蓋玉軒博士的解說，我們才知道這是感染了某種細菌，這種受感染的鱟卵不會孵化，且若不隔離，細菌便會擴散到其他的鱟卵，於是我們把感染的鱟卵移走，剩下的繼續進行觀察。 圖1. 初來的鱟卵—2021.09.21 圖2. 鱟卵感染—2021.0928 圖3. 觀察鱟卵的學生 圖4. 感染的鱟卵 一個月之後，所有的鱟卵有四顆變紅，其餘三顆變成褐色，都沒有孵化成功。我們遇到的難題，群組的很多夥伴們也都遇到了，甚至海科館也有同樣的問題，只有一、兩所學校有成功孵化出鱟寶寶，推測可能是這批卵受精成功的數量不多，所以才這麼多都沒孵化。雖然如此，我們還是設計了一系列的相關課程與活動。 課程與活動設計的理念是根據108課綱的自發、互動、共好，讓學生在直觀的接觸中產生興趣，使用工具幫助觀察，發現問題且能互相討論，進而達到欣賞海洋之美，並對生物以及生命產生珍賞與敬重，達到和諧共進的目標。我們希望藉由這些課程及活動，讓學生能了解鱟的現實生活環境受到相當的擠壓與破壞，思考這些相關的議題，以及自己能夠做些甚麼來緩解這些破壞，在學生的心中種下環境永續的種子。 幾位老師在共同備課時，決定課程設計以七年級為主，其原因是鱟這種生物在七年級的生物課中能結合分類及保育的單元。八、九年級由於課程相關性較低，就以活動和宣導為主。我們希望七年級的孩子們能對鱟這種生物有所認識，知道牠的分類地位、生存環境，以及如今面臨的困境，最後讓學生思考自己能做甚麼、以及願意做甚麼。同時我們也願意嘗試結合clil教學，把雙語的觸角伸到學科以及環境教育。 根據以上的課程目標，我們設計45分鐘的雙語生物課，在原學科內容中匯入相關英語詞彙，如鱟(horseshoe crab)、過漁 (overfishing)、棲地破壞(habitate distruction)、環境保護(environmental protection)等，使用簡單的課室英語，佐以ppt和短片，完成一堂45分鐘的互動雙語生物課程，並以此讓學生參與第一屆國際鱟保育日的活動。 表1. 109年基隆市中正國中「無鱟為大」計畫執行方式與參與人數一覽表 以七年級自然科的課程設計為重點，再加上活動與參訪的方式，以多樣化行動中傳達我們的理念。 實施的紀錄如下圖五～圖十四所示。 圖5. 雙語生物課—節肢動物(鱟) 圖6. 雙語生物課—horseshoe crab+第一屆國際鱟保育日短片拍攝 圖7. 九年級海洋教育—鱟905 圖8. 九年級海洋教育—鱟906 圖9. 參訪海科館 圖10. 參訪海科館 圖11. 2020鱟生態保育特展工作團隊 圖12-1. 2020鱟生態保育特展實況1 圖12-2. 2020鱟生態保育特展工作團隊 圖12-3. 2020鱟生態保育特展實況1 圖13. 蓋博士蒞校演講實況2 圖14. 蓋博士蒞校演講實況2 為了辦理鱟生態保育特展，我們製作多幅介紹鱟的相關展版，並向海科館商借鱟的標本，以及楊博士的泥灘地模型，另外在展場再加上相關影片的播放，並且訓練本校的學生擔任展覽的解說員。本展覽吸引全校的師生，許多班級紛紛安排時間參觀。參觀的師生都覺得新奇有趣，擔任解說員的孩子也由一開始的生澀，到後來非常自在且游刃有餘。看著學生的成長，我們覺得非常欣慰。而透過蓋博士到校精彩的演講，也讓孩子對於鱟有更全面的認識。 第一年的計畫雖然搭配許多相關活動及課程，但由於沒有孵出鱟寶寶，整個計畫似乎沒有完美的句點，於是相約明年再續，一定要把鱟寶寶孵出來，讓學生親眼看到、親手摸到，與這種神祕又可愛、目前陷入危機的生物做近距離接觸。 鱟知鱟學 110年度跟著海科館實施「鱟知鱟學」計畫，共領了11隻一齡幼鱟及136顆卵。最後共孵化出60隻小鱟。本年度學生在鱟卵的成長變化、孵化的過程、以及一齡鱟長成二齡鱟的過程都有充分的觀察，除此還孵化出一隻非常特別有兩個劍尾的一齡鱟。觀察及記錄的過程帶給老師及學生們許多的驚喜與收穫。 圖十五到圖廿二為鱟卵變化觀察紀錄。 圖15. 發育中的鱟卵 圖16. 第二期的鱟卵 圖17. 第三期的鱟卵 圖18. 第三期及第四期的鱟卵 圖19. 孵化中的鱟 圖20. 孵化中的鱟及卵膜 圖21. 兩個劍尾的一齡鱟 圖22. 二齡鱟 由於孵化出不少的鱟寶寶，我們除了延續109年的校內實施經驗之外，也根據現況加以調整，以期更符合我們原初設計的理念，同時我們還進一步將活動向社區推廣。 在校內，我們訓練小義工協助鱟的飼養及照顧，並擴大辦理鱟的課程，讓每一個參與的班級利用一堂完整的課堂進行課程及觀察。另外與藝文領域的夥伴共同備課，在社團活動中，學生做出極有觀賞價值的鱟卡片和造型黏土，也與語文領域的老師合作，利用晨讀時間進行相關文章的閱讀。 鱟課程的設計上，採用去年七年級生物的課程設計模板，以ppt及自製短片的模式進行解說，並結合七上生物的顯微鏡的使用。顯微鏡可以觀察鱟寶寶、成長中的鱟卵，以及未孵化成功的鱟卵，進行紀錄及討論。學生間時常出現有趣問答：「為什麼沒有孵出來啊？」「生病了。」「沒受精。」「細胞分裂出問題」…。此外，我們也讓學生架設自己的手機到顯微鏡上進行拍攝，讓他們把自己拍攝的珍貴影像帶回家。 社區推廣活動部分，我們利用本校社區共讀站活動，加入鱟的介紹及觀察，也結合繪本故事及鱟主題的版畫，讓社區居民以親子的形式參與，活動大受好評。此外，我們也帶著標本及我們的小鱟到小學去宣導，讓小學生也能認識鱟、觀察鱟、喜歡鱟，希望能將環境教育向下紮根。最後，配合本校世界書香日閱讀推廣活動，邀請幼兒園小朋友到校參訪，透過生動活潑的方式讓幼兒園小朋友認識鱟寶寶，更結合書香姊姊說故事，和以基隆為主題的絹印活動，讓小朋友喜歡鱟、喜歡閱讀、喜歡基隆。 我們以極有限的人力辦理這些課程和活動，無非是希望能夠多元及多面向的將鱟的認識與保護行動向校外輻射，讓更多的人對此有所了解，也希望能有更多的人關注這陷入危境的物種。以下是110年所有參與人數的統計表。 表2. 110年基隆市中正國中鱟知鱟學計畫執行方式及參與人數一覽表 從實施經驗中發現，各個年齡段的孩子表現很不相同，幼稚園的小朋友最直接，當他們聽到鱟跟恐龍曾經同時存在地球上，恐龍滅絕、鱟卻一直存留到現在時，讚嘆聲不絕於耳。在學習辨識公鱟及母鱟的外觀時，小朋友都非常認真投入，親手摸到標本、親眼看到鱟寶寶時，都是既興奮又小心翼翼。小學的小朋友在聆聽介紹的時候稍為內斂，在聽到鱟大約要12年才達到性成熟時，感到有些驚訝，然而在摸到標本的時候就掩不住好奇，會互相提醒討論而且相當熱烈。在社區共讀方面獲得的回響也相當好，家長們紛紛表示活動很有意義，希望來年還能夠續辦。 國中的學生則是在實際觀察到鱟寶寶的時候非常興奮，連平時不太說話的孩子都問出一些問題，還有些甚至捨不得離開，有一個幸運的班級在進行觀察時，剛好看到小鱟孵化，孩子興奮的表示自己是產婆。許多離圖書館的鱟展區較近的班級，一到下課，就有些孩子會到圖書館去觀察，還樂於與我們分享。幫忙飼養及照顧的小義工，更是從鱟卵回到學校之後，從不間斷的進行觀察、換水、清洗、餵食等種種工作。這些鱟寶寶在本校備受大家寵愛。 除了以上的課程及活動之外，與視覺藝術教師的跨領域合作，也有可喜的成果，上完鱟課程的學生，經過視覺藝術教師的引導，將鱟這種生物的外觀型態轉化成具有童趣美感的藝術作品，在應用上有相當多的可能性。本來規劃的110年的跨領域合作的藝文成果展覽受疫情影響而停辦，但我們相約以後還要繼續合作，希望能激盪出不同的絢爛與美麗。 110年相關活動照片如圖廿三～圖四十所示。 圖23. 蓋博士蒞校演講實況2 圖24. 蓋博士蒞校演講實況2 圖25. 鱟課程1 圖26. 鱟課程2 圖27. 參訪海科館 圖28. 參訪海科館—鱟池 圖29. 玩藝社玩黏土－鱟 圖30. 玩藝社製作卡片—鱟 圖31. 學生作品1 圖32. 學生作品2 圖33. 到小學推廣1 圖34. 到小學推廣2 圖35. 到小學推廣3 圖36. 社區共讀站活動1 圖37. 社區共讀站活動2 圖38. 社區共讀站活動3 圖39. 世界地球日閱讀推廣1 圖40. 世界地球日閱讀推廣2 省思與展望 兩年來對鱟的飼育與觀察，我們積累了一些經驗，例如一齡鱟的脫殼和水溫有很大的關係。同時也有一些難解的問題，例如雉鱟從孵化到二齡，長達一個多月不吃東西，為何還是活力充沛經常動來動去？二齡鱟開始攝食，除了豐年蝦，我們還想嘗試昆布碎屑、蝦苗飼料等等，但攝食情形不佳，且死亡率大幅提升。鱟這種生物的生長至今仍充滿謎團，雖然飼養不易，有機會我們還是想持續的飼養及觀察。 在國中推廣鱟的保育、將其融入課程的設計與實施上，我們認為七年級的課程相關度最高，能無縫結合學科內容及顯微鏡的操作，搭配適合的多媒體以及實體觀察，能從認知和情意層面達到我們的教學目標。與其他領域的跨界合作方面，應考慮鱟寶寶孵育成長的時間，以本校為例，六月~九月拿到鱟卵，十月~十二月陸續孵化，這段時間以實際觀察、紀錄為主，著重培養學生科學技能與素養，到下學期開學，上完鱟課程，對這種生物有較深的認識，結合四月世界地球日的書香閱讀活動，納入愛護環境及保育的概念，並進行視覺藝術或其他相關的領域課程的實施，如此可獲得最好的效果。 與鱟近距離接觸的兩年來，我們經歷了許多，最要感謝的是海科館及金門水試所等提供的實質幫助，幫助我們從無到有，建立起鱟保護的相關課程及活動，幾乎解決了我們一切的問題。另外，也要特別感謝數月來幾乎天天照顧鱟寶寶的林子妍、劉芷亘、吳姵妤三位小志工，沒有她們，鱟寶寶的照顧不會這麼順利。 明年要做些甚麼呢？除了繼續今年的工作：以課程為核心，結合美感、海洋、環境的教育，面向全校及社區設計相關活動與宣導之外，還想嘗試結合雙語寫文章、或繪本、或戲劇、或短片，讓孩子們說出他們心中的鱟的故事。真令人期待啊！ 曹瑞芸 許芳瑾 基隆市中正國中 蓋玉軒 鄭淑菁 陳麗淑 國立海洋科技博物館

海洋科普教育與化石巡迴展 ──讓海洋生物化石重新找回生命

文/張詠斌 前言 臺灣雖然為海島型國家，也一直自我期許能成為海洋國家，但過去的教育與政治氛圍長期停留在較不親海的思維，因而影響了一般學生對於海洋感覺陌生。政府於2001年首度提出海洋白皮書，宣示對海洋政策的重視；2004年公布國家海洋政策綱領，將海洋政策發展方向納入國家施政目標；2007年頒布海洋教育政策白皮書，提出海洋教育政策與發展的目標（教育部，2007）。在海洋教育政策的主導下，教育部也修訂九年一貫課程綱要，納入海洋教育議題，並延伸到十二年國教中，建立中小學生的海洋教育能力指標，希望學生可以培養出因應時代需求的海洋素養能力（李坤崇，2007）。從海洋教育推動以來，經過十幾年的努力，相關課程與教材已非常豐富，但普遍而言，在教育現場的教師於師資培訓的過程中仍未建立完整的海洋素養（張正杰、羅綸新，2014）。因此，如何以海洋科普活動的形式，加強國民教育階段的海洋素養，便是我們開始設計課程與推動巡迴展的初衷。 壹、化石巡迴展與特色活動 臺灣擁有廣闊的陸棚與藍色國土，具有多樣的海岸地形與生態環境，且是從海洋中抬升隆起的島，主要的地層多為沉積岩層，保有許多的海相沉積環境與豐富的海洋生物化石。一般人對於化石的印象多是像恐龍或是大型哺乳動物一樣的生物，但其實海洋中有更多的小型生物容易形成化石，並對許多領域的科學研究及了解臺灣造山運動的歷程帶來諸多幫助，可惜一般人多未有機會可以深入的了解與認識這些奇妙的生物化石。因緣際會下，我們的研究團隊於2015年在位於臺灣化石原鄉的左鎮化石館策畫舉辦了大海裡的小巨人特展。特展的展品內容以具備複雜體幾何結構的有孔蟲與螺貝類化石為主，另外搭配臺灣常見的哺乳動物與海相化石，同時介紹臺灣的地質條件與構造歷史（圖1）。為期4個月的展期結束後，回響頗佳，因此我們便開始思考如何利用現有的展品發揮更大的教育意義。 圖1. 臺灣首次針對原生生物──有孔蟲化石的特展於104年6月底在台南市左鎮化石館開幕。 在一開始策展的過程中，我們便有意的以方便移動與容易布展的模組化方式來設計展板與展品，特展結束後就利用已有的資源申請相關經費補助，轉型成以巡迴展（圖2）的方式將展品帶至國中小學。因為巡迴展可以深入校園結合課程，且為了讓整個巡迴展更活潑有趣，我們在巡迴展中加入科普演講、導覽解說、顯微鏡觀察（圖3）與化石DIY（圖4）等活動，配合學校可以提供的時間與學生的年級，將各個活動與課程加以搭配組合，讓學生都能更好的參與整體活動。活動的主要意義與收穫在於讓偏鄉及距離社教場館較遠的學校，能同享教育資源，彌平城鄉的差距，並讓學生有機會體驗化石及欣賞地球科學的有趣，過程中並能認識臺灣地層的特色，因而真正落實重視本土及海洋教育的理念。 圖2. 有孔蟲化石校園巡迴展，此照片攝於台南市柳營國小（2015年11月18日），是巡迴展正式啟動後的第一場活動。 圖3. 提供參與巡迴展師生進行微體化石觀察的顯微鏡，圖片攝於台南市重溪國小（2015年12月02日）。 圖4. 參與巡迴展師生進行化石DIY的活動，圖片攝於台南市那拔國小（2015年11月23日）。 貳、發展校本課程，建構系統性教學內容 在陸續成功完成多場校園巡迴展後，各界反應良好，因此推廣團隊再接再厲，持續執行校園巡迴活動相關委託計畫。在一邊累積經驗的同時，我們也陸續精進巡迴展的模式與展品內容，讓巡迴過程能更有效率與教育意義，並在執行計畫的過程中，逐漸累積更多的教育想法。畢竟巡迴展是一天的活動，可以帶給學生感動與體驗，但不容易深入內化成他們的學習知識，且無法在短時間內以系統性的教學方式從基礎開始循序漸進。因此，在得知國立臺灣科學教育館長期支持偏鄉學校辦理愛迪生科學教育計畫後，便結合台南市左鎮區光榮國小共同申請計畫，強化巡迴展相關的內容與知識，轉化成校本課程，然後於光榮國小進行系統性的教學。與光榮國小合作4年的愛迪生科學計畫期間，除協助學校老師認識化石與社區環境的連結性，並培訓自主進行相關教學內容之外，團隊也嘗試以更多元的方式來讓學生進階認識常見的海洋生物化石，並引導學生思考及學習化石怎麼形成、其與環境跟氣候變遷之間的關聯、在地社區的地質條件與常見的化石種類、過去海洋跟現在海洋的對比等概念。我們設計的教學活動包含野外實際觀察、顯微鏡的使用與模型製作、繪本創作（圖5）、結合肢體語言與音樂形成行動劇（圖6）等，讓學生能在學習的課程中同時培養科學、科技、工程、藝術與數學（STEAM）的基本素養，最後產出的繪本也獲得海洋繪本競賽特優的鼓勵（圖7）。 圖5.光榮國小學生創作繪本的過程（2017年11月15日）。 圖6.光榮國小學生創作行動劇，並於左鎮化石園區進行首演（2020年6月10日）。 圖7.光榮國小學生合力完成的有孔蟲科普繪本。 參、設計行動教具箱，擴大巡迴效果 如何幫助民眾從科學的角度來感受到海洋的意涵與海洋生物化石的魅力？在科普教育的推動中，這是我們一直在探索的問題。因此，在2020年開始，我們便擴大巡迴展的內容，納入更多元的海洋生物化石，包含菊石、鸚鵡螺、三葉蟲這些學生更耳熟能詳的生物（圖8），並設計以化石為主題的行動教具箱（圖9）、化石清修與模型製作活動（圖10）、及針對高中生的科學課程等，讓參與活動的學生年齡層更廣、可以體驗的活動課程更多元。特別是108課綱的實施後，探究與實作便成為培養素養的重要歷程，故我們認為課程中能動手實作應是有效取代艱澀（生硬）科學知識學習的一種有效途徑。而進化版之巡迴展期更改成一校一週的時間，以具體改善一日巡迴展的時間過短、無法讓全校學生參與的缺點。在一週展出期間內，全部依賴協辦學校自主負責場地安全與保管等，並於辦公時間完全對外開放，不僅針對校內學生，也希望能讓社區家長等有興趣的人都可以自由參觀，以此而創造一個共享互動的學習與教育模式。 圖8. 以頭足類及三葉蟲的化石，擴大巡迴展的內容與深度，圖片攝於花蓮縣玉里高中（2022年3月12日）。 圖9. 以有孔蟲為主題的行動教具箱，方便攜帶與移動，之後希望能開發更多主題，並能提供全國教師申請使用。 圖10. 讓參與活動的學生體驗菊石化石清修的過程，並從中觀察菊石的結構與特徵，圖片攝於臺東縣蘭嶼高中（2021年5月5日）。 結語 如何讓我們更多的學生具備基本海洋素養，對海洋生態與環境加以瞭解，進而培育海洋相關人才，提升國家海洋產業之競爭力，一直是相當重要的議題，而最直接有效的方式就是透過「教育」來實現。在整體推動海洋科普教育的過程中，因本身的專長，我們選擇以海洋生物化石為出發點，以不同的角度來切入及推廣海洋教育。並嘗試以化石迷人且有趣的各種外觀，將包括環境變遷、生命演化、結構型態的意義等融入科普推廣中。整體科普活動雖然以巡迴展的方式，將校園轉化為臨時博物館，讓學生都能體驗相關的展品與課程活動。但我們最主要的目的還是希望藉由學生體會到的感動與學習到的知識，可以帶回家與家庭成員分享，這樣可以讓學習成效不僅留在校園中，更可以外溢出去到家庭內、到社區內，進而整體提升海洋教育的內涵與其影響層面，讓海洋的相關議題與素養真正落實到生活中。最後也對願意投入時間，長期參與海洋科普教育推廣工作的團隊成員，林園高中楊慶鴻老師、仁德國中林麗芬老師、及長期擔任志工工作的童琳茜老師至以最深的敬意。 參考文獻 [1] 李坤崇（2007）。中小學海洋能力指標之建置。教育研究月刊，162，97-113。 [2] 教育部（2007）。海洋教育政策白皮書。臺北市：教育部。 [3] 張正杰、羅綸新（2014）。建構海洋教育的核心價值-從不斷傳出海難事件談起。臺灣教育評論月刊，3（3），p118-123。 張詠斌 國立中山大學海洋科學系副教授

找家：回到人與萬物共存的希望星球 ── 一場生命演化的精彩大戲

文/張鈞翔 前言 2022年仲夏時分，就在國立臺灣科學教育館4樓展區，典雅的櫥窗，柔順的燈光，精雕細琢的展場布置，呈現的是一幕幕耀眼奪目的動物標本（圖1），光彩炫麗的外型，點綴生動活潑的姿態（圖2）。當你駐足屏神凝視，一場場生命演化的精彩大戲，盡收眼底！ 圖1. 精緻的動物標本，引人入勝 圖2. 動物標本栩栩如生，精雕細琢 細說從頭 大約在四億年前，一群積極冒險的魚類，游泳專用的鰭變成了強壯的四肢，支撐起身體的重量，儘管它們必須在水中或潮濕的環境下產卵，而且幼年時期以鰓呼吸，棲息在水域，但是竟然會經由變態發育，成體發展成用肺呼吸，可以適應在陸地上的生活，它們就是兩棲動物。 到了三億多年前，一群兩棲動物勇敢地征服廣大的陸地，它們發展成爬行動物，身體的構造更能適應陸地的生活，它們產下的「羊膜卵」，使得爬行動物能夠徹底地脫離水生環境，可以完全獨立地在陸地上生活。隨後包括恐龍在內的爬行動物更發展成鳥類和哺乳類，鳥類遨翔在空中，哺乳動物也在中生代的爬行動物在演化舞台式微之後，爆發式地輻射發展與演化，成為新生代地球的新霸主（圖3）。 圖3. 脊椎動物從海到陸的演化歷程（黃姿菁繪製） 然而，對於脊椎動物而言，似乎仍猶存對大海的迷戀，大海的好處也似乎未被它們完全遺忘，於是許許多多的陸生脊椎動物重新回到了海洋的環境，再一次地適應了水中環境的生活，例如生活在半水域環境下的海獅、海豹、海象與企鵝，以及生活在全水域環境下的哺乳動物鯨豚。水域的環境提供了非常豐富的食物來源，以及容易遮蔽隱藏的棲息環境。不論是日夜的交替、四季的變化、溫度、光度的改變，水域環境都比陸域環境來的穩定許多。或許是這些因素，驅使脊椎動物重返海洋，和魚類一起分享這廣大瑰麗的海洋世界。 恐龍滅絕 哺乳動物新生崛起 六千六百萬年前，一顆隕石落在中美洲墨西哥灣的半島，觸發了地球環境的劇烈變化，終結了地質史上的「中生代」，也終結了包括恐龍在內的眾多生物群，這就是所稱「五大滅絕事件」的「K-T 大滅絕事件」。物換星移，王朝遞變；星辰間無可預測的軌跡，主宰著生命演化的路徑。 歷經一億六千多萬年的風光歲月，非鳥的恐龍家族，黯然步下了演化的大舞臺。滅絕是生命不朽的代價。是不適還是不幸？是基因不佳還是運道不佳？代之而起的是我們同宗的哺乳動物大家族，以及恐龍這個類群中倖存的鳥類，展翅高飛，開啟另一片天空！ 而與恐龍相伴相生多時的小型哺乳動物，卻戲劇性地保留存活，告別長期的蟄伏等待，開創哺乳動物的新生崛起。在沒有恐龍生存脅迫的競爭壓力之下，哺乳動物猶如喜獲生命奔放、大肆繁衍發展的契機！面對多變多樣的大自然環境，哺乳動物群們奮勇爭先，呈現了多姿多采的樣貌。 四足而毛謂之獸 四足而毛謂之獸乃出自【爾雅˙釋鳥】，就生物學而言，四足而毛之獸，乃指哺乳動物。哺乳動物是一群高度多樣化的動物，目前世界上存活的哺乳動物超過了四千六百種，包括了從體型微小的老鼠，到體型龐大的大象；也有從行動敏銳的獼猴到懶散遲鈍的樹懶，個性溫和的山羊到兇猛掠食的獅虎。從海洋到極地，在陸地上、天空上、樹林間、地底下，哺乳動物佔盡優勢，成為新生代地球的新霸主！ 從我們人類的身上，就可以瞭解到許多哺乳動物的特徵。例如具有乳腺與哺乳的功能；具有較高的新陳代謝速率以維持體溫的恆定；身上披有毛髮，作為保護與保暖之用；此外，大多數的哺乳動物都具有胎盤，胚胎發育的階段在母體子宮內受到安穩的保護。 在骨骼結構上，所有哺乳動物的頸部脊椎骨共有七節（圖4）、單一的骨質鼻部開口、頭部後方枕骨大孔周圍有一對隆起的枕髁，與第一節頸椎形成一接續的活動關節，使得頭部有更大的活動自由。在哺乳動物的口腔中，具有次生的口腔骨質硬腭，使得鼻腔與口腔隔離，呼吸時空氣不會進入口腔中，如此一來，哺乳動物就能夠同時咀嚼食物與呼吸空氣。 此外，哺乳動物的骨骼特徵還包括頭骨為單弓型，即眼眶後方有單一孔洞，有別於恐龍或爬行動物的雙弓型頭骨（眼眶後方有二個孔洞）；哺乳動物的肩胛骨中央有一條明顯的肩峰突起，在髖骨部位，腸骨、坐骨與恥骨癒合形成單一的骨質結構。哺乳動物的耳骨結構中，中耳的三塊小聽骨分別為鐙骨、砧骨與錘骨，使得哺乳動物更有效率地接收和傳遞聲波。 圖4. 哺乳動物的骨骼結構（作者提供） 攻擊與防禦 在面對多樣的陸域環境，哺乳動物登峰造極般的發展演化，然而，一幕幕的生存競爭，攻擊與防禦，年復一年的發生在地球上的每個角落。肉食家族、植食家族與雜食家族，紛紛各顯神通，各擅勝場。 肉食家族（Carnivores）主要以其他動物為主要食物，牙齒的功能在於能夠執行穿刺、拉扯、撕裂和切割等作用。牠們利用發達尖長的犬齒刺入獵物並緊緊地咬住或拉扯使獵物死亡，刀片狀的臼齒則進行撕裂與切割。肉食性哺乳動物的上顎臼齒與下頜臼齒精準且契合的排列，使得咀嚼時臼齒能夠上下緊貼著咬合，形成切裂形牙齒（carnassial teeth），而能夠像剪刀般有效率地切割食物（圖5）。 圖5. 哺乳動物牙齒的功能特化（劉乙蓉繪製） 1)老虎 2)黑猩猩 3)馬 除了尖利的牙齒之外，肉食性哺乳動物的下頜關節突與上顎的關節窩緊密相接，使得上下頜能有力地滑動，帶動犬齒與臼齒強大有力的上下切刺作用。此外，肉食性哺乳動物亦需具備銳利的前爪來捕捉獵物，以善於衝刺奔跑的趾行方式，而且雙眼位於頭骨朝前的位置，能夠提供較為寬廣的對焦立體視覺，精準地判斷獵物的所在距離，以提高成功追捕的效率（圖6）。 圖6. 哺乳動物眼睛的位置攸關視野，影響獵捕與奔逃。（劉乙蓉繪製） 植食家族（Herbivores）是以植物為主要食物，牠們的上顎和下頜大都以較為鬆脫的結合方式，口腔能夠靈活地左右運動，臼齒形成研磨齒（compression teeth），能夠研磨堅韌的植物纖維或堅硬的果實和種子。植食性動物的齒冠大都連結在一起，以擴大口腔中的研磨咀嚼面。而大多數的植食性哺乳動物犬齒都已經退化甚至完全消失。奇蹄類動物（馬、犀牛）大都保留了上、下門齒，能夠切割植物進食；反芻性偶蹄類動物（牛、羊；鹿）則缺乏上門齒，卻能利用嘴唇與舌頭捲握食物，拉至下門齒進行撕裂切割，然後送至口腔後方的臼齒研磨。 植食性哺乳動物雙眼的位置，通常位於頭部的兩側，如此一來提供了寬廣的視野，可以監視周遭掠食者的出沒。大多數的植食性哺乳動物具有壯碩的體型，以及高挑的四肢，以蹄行的方式，增加奔跑速度以逃避天敵。有些動物則具有多樣的角，像是牛角、鹿角、長頸鹿角、犀牛角，同時具有競爭交配與攻擊防禦的功能。 雜食家族（Omnivores）既能吃肉也能吃植物，牠們同時具有可以處理植物和動物食物的牙齒。雜食性動物的犬齒雖然較鈍，但是仍可輕易地撕扯肉類食物。臼齒則具有寬廣的表面，形成輾撞齒（grinding teeth）用來碾磨搗碎植物類食物。大多數雜食性哺乳動物的臼齒在咀嚼面上，具有圓丘狀高低不等的凸起，上下臼齒堅硬耐撞，而且能夠精準地對接咬合，經由上下撞擊、左右研磨，將食物搗成糊狀。 在大自然的殺戮戰場中，哺乳動物你追我跑，競逐激烈！食肉動物腳趾著地，整個身體重量由四趾或五趾支撐，以趾行方式行走，打造具有爆發撲抓獵物的功能。草食動物以腳尖著地，腳尖末端有堅硬的蹄子包圍覆蓋，以蹄行方式跑走，打造腳長快跑避敵的功能。而這場大自然哺乳動物的急馳奔跑、追逐逃避，正在持續進行中⋯（圖7）。 圖7. 哺乳動物的四肢移行模式（劉乙蓉繪製） 靈長目哺乳动物，發展成能夠靠足跟、腳掌行走，後肢的跟骨、蹠骨和趾骨貼覆地面。增加了後肢接觸地面的面積，如此一來，以蹠行方式，能夠二足站立撐起全身。而終能發展成活的雙手，開展雙手萬能的人類時代！ 後記 綜覽展場全域，你會發現，大家係出同源，發展同功。在生存、競爭、攻擊、防禦，竟是勝負未卜，卻也交織成動物多彩繽紛的花花世界。手舞足蹈，或奔馳，或跳躍，或潛逃，或划游，或高聳蹄立，或蓄勢趾奔，或攀爬蹠行，胼手胝足般的為生存而戮力不已。看看他們，想想自己。找家！回到人與萬物共存的希望星球，我們二足穩穩站立，雙手萬能揮舞，原來我們都是一家人！ 張鈞翔

臺灣苔蘚植物多樣性初探

圖文/楊嘉棟 前言 臺灣地處熱帶與亞熱帶之間，四季分明，高溫多雨，雨量充沛；海拔高低差近四千公尺，山巒綿亙，溪谷縱橫，各種地形齊備，兼具熱帶、亞熱帶、溫帶及寒帶各型氣候垂直分布，因而出現熱、暖、溫、寒帶性的植物種類，以及多變的微環境因子，如此渾然天成特殊條件，孕育出許多珍貴的自然資源。臺灣的生態環境，非常適合苔蘚植物(bryophytes)的生長，是世界上苔蘚植物種類最豐富的地區之一。 苔蘚植物的研究相對於高等植物顯得較為缺乏，且目前臺灣研究苔蘚植物的學者相當少。本文介紹臺灣苔蘚植物多樣性及地理親緣關係，搭配國立臺灣科學教育館新近開展的「HOMING 找家：回到人與萬物共存的希望星球 生物多樣性常設展」中的苔蘚展示，期盼大家在觀察大自然的時候，別忘了這群小而美的綠色小精靈。更希望能拋磚引玉，吸引更多的人投入苔蘚植物的調查與研究。 壹、什麼是苔蘚植物？ 一、苔蘚植物和維管束植物有什麼不同？ 苔蘚植物是由綠藻演化而來，約在5億年前從水域走上陸域，是最古老的陸生綠色植物。苔蘚植物與維管束植物的最大不同在於，我們看到的苔蘚植物體都是其配子體階段(gametophyte stage)，而我們看到的維管束植物都是其孢子體階段(sporophytes stage)；此外，苔蘚沒有真正的維管束構造，因此無法長得很高大。為適應陸域環境，苔蘚植物還有一種特異功能，稱為變濕性或變水性 (poikilohydry)，能隨環境快速調節體內水份含量，在經歷長期乾旱時，甚至能暫停細胞的生理機能，遇水後便能迅速恢復生機。 圖1. 苔蘚植物具變濕(水)性(poikilohydry)，能在經歷長期乾旱時，乾縮並暫停細胞的生理機能。圖為紫背蘚(Plagiochasma sp.)乾縮的情形。 圖2. 紫背蘚雨後遇水後便能迅速恢復生機。 二、苔蘚植物的三大類群和特徵 苔蘚植物其實包括三大類群：苔類(mosses)、蘚類(liverworts)及角蘚類(hornworts)三大類，是一種個體嬌小的陸生植物，分布廣泛，除了海洋以外，舉凡南北極地、高山寒原、沼澤低谷、森林荒漠，都有它們的蹤跡。全世界苔類約有119科859屬12,800種；蘚類約有69科370屬8,029種；角蘚類約有3科9屬390種，合計約2萬種。茲將各類苔蘚植物特徵簡述如下： 苔類為莖葉體，可區分為直立和匍匐生長兩大類型，葉片通常無側葉、腹葉之分且不開裂為裂片狀，常具有1或2條中肋，孢子體呈球桿狀具蒴齒。 蘚類則有莖葉體和片狀體兩種形態，莖葉體蘚類葉片通常有側葉、腹葉之分且開裂為裂片狀，不具中肋、孢子體呈火柴棒狀具有彈絲；片狀體蘚類又可區分為簡單型和複雜型兩大類，複雜型片狀體蘚類其組織分化，表面通常具有氣孔，內部具有氣室和同化絲；相對而言，簡單型片狀體蘚類其組織未分化，植物體通常略呈半透明狀。蘚類的細胞中常具有油體，含有許多萜類化合物，故揉捏一小段蘚類植物體，常可聞到一股略帶刺激性的揮發氣味。 角蘚類皆為片狀體，通常呈半透明而略帶果凍般的質感，彷若藻類，而其角狀的孢子體為其最明顯的特徵。 圖3. 苔類的孢子體呈球桿狀具蒴齒，圖為黃鳳尾苔(Fissidens zippelainus)上方可見其孢子體。 圖4. 莖葉體蘚類的孢子體呈火柴棒狀具有彈絲，圖為四齒異萼蘚(Heteroscyphus argutus)及其孢子體。 圖5. 蛇蘚(Conocephalum conicum)是常見的複雜型片狀體，也是我們俗稱的地錢類，是北溫帶地理成份的代表物種。 圖6. 蘚類的細胞中常具有油體，含有許多萜類化合物，圖為扁萼蘚(Radula sp.)的眼球狀油體。 圖7. 角蘚類顧名思義其孢子體為角狀，圖為黃角蘚(Phaeoceros laevis)圖中右可見其角狀孢子體。 貳、臺灣苔蘚植物多樣性和親緣地理 一、臺灣苔蘚植物多樣性 根據文獻統計臺灣約有66科261屬872種的苔類, 52科117屬 515種的蘚類和 3 科 6屬19種的角蘚類，合計1,406種。與其他地區相比較，中國有苔蘚植物約3,460種，日本約1,882種，北美約1,900種，英國則約有1,059種。相較之下臺灣苔蘚物種多樣性相當高，其主要原因在於臺灣的地理位置。臺灣位在花彩列島(Festoon Islands)中間的地方，換言之，是東亞地區跟東南亞地區的交會，又加上周邊有洋流親潮跟黑潮的流動，東北季風、西南氣流，以及颱風的侵擾，因此包括大洋洲或泛太平洋地區的物種也都會散布到臺灣，加上地形和氣候因素，造就相當高的物種多樣性。 二、地理親緣關係 根據相關資料分析，臺灣苔蘚植物地理成分組成關係以東亞成分(East Asiatic) 占35%最多，代表性的物種例如：三裂鞭蘚(Bazzania tridens)、淺刻地錢(Marchantia emarginata)、灰羽苔(Thuidium glaucinum)及毛邊光萼蘚(Porella perrottetiana)等，其中日本護蒴蘚在陽明山為其分布的南界。其次為舊熱帶成分(Palaeotropical) 24%，代表性的物種例如：細葉澤苔(Philonotis thwaitesii)、尼斯小金髮苔(Pogonatum neesii)及瓦氏指葉蘚(Lepidozia wallichiana)等。北溫帶成分(Circumboreal)占13%為第三，代表性的物種例如：蛇蘚(Conocephalum conicum)、鈍鱗紫背蘚(Plagiochasma appendiculatum)及立碗苔(Physcomitrium sphaericum)等。再次為臺灣特有成分(Endemic) 7%，代表性的物種例如：雪霸棉苔(Plagiothecium shevockii)及南湖大山疣鱗蘚(Cololejeunea nanhutashanensis)等。泛世界成分(Cosmopolitan) 5%，以絨蘚(Tricocolea tomentella)及尖葉油苔(Hookeria acutifolia)為代表。就地理區而言，臺灣苔蘚類與日本、中國及韓國等地區相同類群數，占臺灣總數之64.9%；臺灣與印度及中南半島等區相同類群數，占臺灣總數之5.5%；臺灣與馬來半島、印尼等區相同類群數，占臺灣總數之5.1%。一般來說，臺灣低海拔地區苔蘚類組成與菲律賓、華南及東南亞的關係較為密切且受人為干擾影響大；而山區部分與日本、中國西南區及北溫帶地區關係密切。 圖8. 日本護蒴蘚(Calypogeia japonica) 是東亞地理成份的代表物種之一，陽明山地區是其分布的南界。 圖9. 尼斯小金髮苔(Pogonatum neesii) 是舊熱帶地理成份的代表物種之一，金髮苔就是俗稱的土馬鬃也是大家最熟知的苔類植物。 圖10. 尖葉油苔(Hookeria acutifolia)小巧玲瓏是泛世界分布的物種，其葉尖具芽胞，可行無性繁殖。 就臺灣苔蘚的特有性(endemism)來看：目前臺灣苔蘚類的特有類群計95個，占臺灣苔蘚類總數的7％。與蕨類約12％或整體維管束植物的25％相比，由於苔蘚孢子本身具有長距離散播的特性，根據研究如果碰到適當的氣流，苔蘚孢子可以漂到一萬兩千公里以上的地方，因此特有種的比例自然較低。 除了上述的地理分布組成外，臺灣一些很特別的物種分布，例如：僧帽管葉蘚(Colura calyptrifolia)，它原來只在大西洋地區，就是在歐洲跟非洲地區還有中南美洲地區，環大西洋分布的一個物種。我們在中央山脈北段宜蘭的加羅湖地區採集到的，並確認這個物種的確是在東亞地區第一次發現。 此外在阿里山地區眠月線鐵路旁邊坡上，我們也採集到稀有的銅綠護蒴蘚(Calypogeia aeruginosa)，這物種原來只有在印度的北部跟喜瑪拉雅山地區才有的一種非常稀有的物種，其重要特徵就是具有藍色的油體。我們推測是喜馬拉雅縱谷地帶的強大西南氣流把這個物種的孢子帶到阿里山地區。 圖11. 僧帽管葉蘚(Colura calyptrifolia)，是在中央山脈北段宜蘭的加羅湖地區採到的，也是在東亞地區第一次發現。 圖12. 稀有種銅綠護蒴蘚(Calypogeia aeruginosa)，具有美麗的藍色油體。 參、結語 苔蘚可以提供非常多的資材，例如種蘭花最常用的水苔，就是泥炭苔(peat mosses, Sphagnum)。泥炭苔是非常重要的商業用苔蘚，除了園藝資材外，在歐洲地區還會將泥炭苔沼澤深層的部分開採泥煤做為燃料。最為知名的就是蘇格蘭地區釀造威士忌酒的過程中，以泥煤為燃料煙燻麥芽，造就獨特的風味。因此，泥炭沼澤地的分布區域很早就有登錄紀錄，且這樣的分布紀錄，早已經超過百年以上。最近幾年歐洲的研究發現這些泥炭沼澤的分布區域不斷地往北極地區移動，往北移動的趨勢非常明顯，可以證明地球的溫度的確是在上升的，所以這也是目前全球暖化非常有力的證據之一。 圖13. 泥炭苔就是水苔，是最具商業價值的苔蘚類。圖為狹葉泥炭苔(Sphagnum cuspidatum)。 苔蘚是很好的環境指標，一般而言，偵測空氣污染有一種苔球法，就是把苔蘚綁成球狀，把它吊在空氣污染的區域裡面。因為苔蘚很快會吸收附近的污染物質，然後只要偵測裡面污染物質跟觀察苔蘚細胞受損的狀況，就可以偵測附近環境的品質，包括是否有酸雨、重金屬、或是污染的氣體等。苔蘚跟很多金屬離子產生反應，有一種叫缺齒苔(Mielichhoferia sp.)，又叫銅礦苔，它就是在銅離子非常高的地方可以發現這個物種。此外，很多苔蘚二次代謝物的抽出成份，是對環境非常好的生物型的制菌劑。從這些角度來看，苔蘚在我們周遭很常見，可是它在生態上也好，或者在科技運用上也好，都扮演重要的角色，也值得我們共同關注和保育。 臺灣的苔蘚多樣性很高，除了有研究和利用的潛力，在野外也是很好的自然觀察的對象。在初步瞭解苔蘚之後，建議大家在登山健行之餘，不妨隨身攜帶一個10倍放大鏡，就可以欣賞苔蘚之美。在此也呼籲大家，不要任意刮取或挖採苔蘚、攀折植物，由於苔蘚植物對環境極為敏感，愛它就把它留在原地，不要帶回家。 參考文獻 [1] 林善雄（1990）。玉山國家公園苔蘚植物之調查（一）。內政部營建署玉山國家公園管理處，南投。 [2] 林善雄（1991）。玉山國家公園苔蘚植物之調查（二）。內政部營建署玉山國家公園管理處，南投。 [3] 曹同、沙偉、于晶、張元明（2000）。中國苔蘚植物多樣性及其保育。2000年海峽兩岸生物多樣性與保育研討會論文集317-329頁，國立自然科學博物館，台中。 [4] Cardot, J. 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稻米多樣性之面面觀

文/董致韡 每年的5月22日，聯合國環境署將它制定為『國際生物多樣性日』，以呼籲保護及永續利用生物多樣性的重要性。而2022年的主題『共建地球生命共同體』（Building a shared future for all life） 更是強調：生物多樣性是一張巨大的網，將地球上的每個物種緊密的串連起來。那麼，稻米的多樣性與我們人類是如何串連的？人類的遺傳多樣性是否也因多元的米食文化而變得豐富呢？ 約自1950 年開始，植物學家們大規模且系統性的在世界各地採集稻種，並建立種原庫保存種子供科學研究及育種應用。1960年代引領水稻『綠色革命』的奇蹟米 IR8，即為張德慈博士與國際稻米研究所 （IRRI） 的育種專家們 （圖1），將採集自台灣的半矮型地方栽培種『低腳烏尖』與來自印尼的高莖桿地方種『Peta』雜交，再經過多年繁殖、選拔、評估而育成的高產品種 （圖2）。根據國際農業研究諮商組織 （CGIAR） 估計，目前超過78萬多種栽培稻與野生稻低溫保存在全球40 多個國家的種原庫裡（圖3），不得不令人好奇栽培稻是如何一步一步從野生稻演化出如此豐富的遺傳變異及多樣性？ 考古學家與遺傳學家分別從不同的角度收集證據，試圖解開這個謎團。 圖1. 國際稻米研究所種原庫一景。圖中人物為張德慈博士，1962 年至1991 年擔任國際稻米研究所遺傳資源中心主任。 圖2. 國際稻米研究所示範田的綠色革命奇蹟米 『IR8』 及兩親本『低腳烏尖』與『Peta』 出處：IRRI Photo Flickr 圖3. 在國際稻米研究所溫室內展示的野生稻 出處： IRRI Photo Flickr 馴化野生稻 時間拉回到一萬多年前的歐亞大陸，部分智人 （Homo sapiens） 逐漸放棄狩獵採集的遊牧行為，選擇耕種畜牧的定居生活，而後發展出『農業』聚落，開始『新石器時代』。那個時期，到處可見帶著長芒稻穗（圖4）及ㄧ碰就落粒的各種野生稻族群。有些野生稻喜歡生長在潮濕多雨的陰涼河谷區，有些則比較適應乾燥的土壤及溫暖的氣候。部分野生稻發展出多年生的生長習性，依賴地下匍匐莖繁殖，種子則進入休眠，等環境條件對了才發芽。有些則是單年生，可以在風或蟲的幫忙下完成異花授粉（圖5）。有趣的是，許多野生稻的表徵或特性，在現代廣泛種植的亞洲栽培稻幾乎都看不見了。但是，控制這些特性的遺傳因子仍有可能隱藏在古老的地方種 （landraces） 或野生近緣種的基因池 （gene pool） 內，等待我們去發掘！ 圖4. 具長芒的野生稻種子 出處：IRRI Photo Flickr 圖5. 野生稻雄蕊花藥明顯外露，易促成異花授粉。 出處：IRRI Photo Flickr 考古學家、人類學家與遺傳學家非常好奇亞洲栽培稻 （Oryza sativa） 是在什麼時候出現，在哪裡出現？一萬多年前的野生稻，它是如何被人類『馴化』成適合耕種、容易收穫保存的稻種？考古學家四處挖掘遺址，藉由分析碳同位素或陶器殘骸內的稻矽酸體 （phytolith）推估年代。從部分碳化米的外觀型態，可約略區分野生型或栽培型，但大多數出土的稻穀遺骸因年代久遠而不易鑑別粒型。科學家進一步利用高倍率顯微鏡觀察遺址出土的稻穀底部與穗柄軸之間的離層帶 （abscission zone） 構造，野生稻因為形成離層帶而容易落粒（圖6E, 6H），馴化稻卻無明顯的離層帶（圖6D, 6G），此特徵可被用來判定水稻馴化的程度。相較於不易管理的常落粒野生稻，馴化稻穀成熟後仍與穗柄軸相連，早期的農夫可用石器工具在適當的時間統一採收，大大的提高農作效率及收穫產量，也因此加速馴化稻的普及性。目前許多亞洲國家包括台灣的考古遺址都有馴化稻的蹤跡，然而只有少數如中國的河姆渡/田螺山遺址仍可發現不同比例的野生稻與馴化稻遺骸，推估6600-6900年前在長江中下游流域的水稻已完成馴化。位於長江下游的上山遺址，透過當地出土的稻穀遺骸矽酸體定年結果，更將栽培稻的馴化初期追溯至9400年前，是目前發現最早的馴化稻。那麼，長江流域是唯一的馴化稻起源地嗎？ 圖6. 田螺山遺址出土的野生稻與馴化稻穀基部構造。野生稻因為形成離層帶而容易落粒（圖6E, 6H），馴化稻則無明顯的離層帶 （圖6D, 6G）。 改編自出處：Fig. 3 in Fuller et al （2009） Science 323, 1607-1610 栽培稻是單一起源還是多重起源？ 相較於非洲栽培稻 （Oryza glaberrima），亞洲栽培稻 （Oryza sativa） 是當今全世界栽種面積最廣的稻種，可依據型態、分佈地理位置、遺傳背景等特性，分出黏度高、穀粒短圓、生長於溫帶及亞熱帶的粳稻 （japonica rice） 與黏度低、穀粒瘦長、多種植於熱帶及亞熱帶的秈稻 （indica rice）。有趣的是，當遺傳學家將粳稻與秈稻雜交後，發現有些後代會產生不稔實 （sterile） 的種子，因此推測在馴化及之後的傳播過程中，粳稻與秈稻的基因序列變得越來越不一樣而漸漸形成生殖隔離，故將其視為兩個亞種 （subspecies）。那麼，粳稻與秈稻是如何從一萬多年前的野生稻馴化而來的呢？哪一個先出現？或是兩者同時在不同的地方被馴化的？亦或還有其他的馴化路徑？考古研究雖能推測水稻馴化的時間及地點，但是較難從數千年前出土的稻穀遺骸型態判斷馴化稻是粳稻或秈稻，也不易從碳化稻萃取出完整的DNA 分子進行分析比較。於是，遺傳學家從各地採集存活至今的野生稻、野生近緣種及地方栽培稻，試圖從它們的DNA序列變化，探索水稻早期的馴化足跡及傳播路徑。前段提到，失去落粒性是一個非常重要的馴化性狀，當科學家比較野生稻及栽培稻控制落粒程度的主要基因 （sh4） 序列，發現所分析的栽培稻，不論是秈稻或粳稻，都具有相同的遺傳訊息，跟野生稻完全不同，因此推論水稻馴化是單一起源。除了落粒性，還有一些馴化性狀如株型、分櫱程度的基因分析也得到類似的結果。然而，部分科學家認為以少數幾個馴化基因的序列變化來支持水稻馴化是單一起源的證據太薄弱，無法被完全說服。近年來，科學家藉由分析大量野生稻及栽培稻的全基因體序列，推測一萬多年前的人類在廣西附近的珠江流域，開始將當地的野生稻族群馴化出粳稻。粳稻隨後往外漂移，有的往中國北方及韓國、日本移動，有的往南方傳播，進入東南亞地區，與當地原有的野生稻種雜交，開始第二次馴化，產生秈稻。雖然最新的DNA分子演化證據與考古稻穀遺骸證據對馴化稻起源地的推論有所出入，科學家們仍努力不懈的繼續應用新技術及新方法探索這個有趣的問題。 水稻多樣性 水稻馴化是一個漫長且複雜的過程，在這幾百年甚至幾千年的時間裡，從初期的野生族群與馴化中的族群共同存在，到後來半馴化或完全馴化的稻種隨著人類的遷徙傳播至各地，適應各種多元的地理環境，發展出今日豐富的多樣性（圖7）。現今全世界栽培稻的耕種面積約有1億6千多公頃，90% 以上分佈在亞洲。我們可以在喜馬拉雅山腳下的不丹看到水稻梯田，也可以在濕熱的印度及孟加拉的恆河三角洲發現深水稻，北至蘇聯、日本北海道，南至中南美洲、澳洲，都可以種稻。栽培稻為了適應不同環境條件，有的對日照長度從敏感變鈍感；有的根系特別發達可於旱地生長；有的長期種植在高緯度或高海拔地區，因此特別耐低溫；有的則發展出耐熱生理機制，可抵抗高溫的衝擊。自從綠色革命以來，高產的商業品種或推廣品種深受多數農民的青睞，因此，傳統的地方種漸漸從農田消失，生物多樣性也隨之下降。幸運的是，至今還有些農夫仍種著他們的祖先世世代代傳下來的稻種，這些被稱為傳家寶 （heirloom） 的地方栽培種，雖然耕種面積不大，產量也不出色，但是卻能豐富水稻的遺傳多樣性，也對當地的歷史、文化、風土民情的保存扮演重要的角色，因此，保種是一場迫在眉睫的全球行動。 圖7. 自世界各地搜集的地方栽培稻種原 出處：IRRI Photo Flickr 國際稻米研究所的科學家們調查3000 多個來自世界各地的栽培稻型態如株高及粒型、生長習性如開花時間、分櫱數以及稻米品質等多個性狀，豐富的多樣性也反映在稻種的基因序列裡面。科學家比較這3000 多個栽培稻的全基因組資訊，發現超過三千多萬個DNA分子變化，包含單一鹼基差異、小片段的插入或缺失，大片段的結構變化等等。演化親緣關係分析除了鑑別出秈稻、粳稻兩大分支外，秈稻族群內可依地理位置分出東亞秈稻、南亞秈稻、東南亞秈稻及一小群來自於孟加拉的夏稻 （aus） （圖8）；粳稻族群內則可再區分出溫帶型 （temperate）、熱帶型 （tropical） 、亞熱帶型 （subtropical） 及香米 （aromatic） 等數個次族群，溫帶型粳稻多分佈於東亞如日本、韓國，中國北方等地、熱帶及亞熱帶粳稻則分佈於東南亞地區。大家所熟悉的爪哇型稻 （Javanica rice） 則多屬於熱帶或亞熱帶粳稻。台灣地理位置特殊，育種家因應消費需求育成各種類型的米種，配合農民豐富的栽培管理經驗，不論是栽種面積最廣的粳稻如台南11號、媲美越光米的台粳9號、台南16號，或是香米如高雄147號、台中194號，以及秈米如台中秈10號，均能在這片土地上開花結果。 圖8. 3010個栽培稻的親緣關係樹 改編自出處：Fig.1 in Wang, W., Mauleon, R., Hu, Z. et al. （2018） Nature 557, 43–49 透過多年來的科學研究，我們可以清楚看見生態環境及人為選拔影響稻種遺傳多樣性的豐富度。近年來，育種家們大規模的探勘及評估水稻種原的遺傳歧異度及各種特性，孟加拉的夏稻就被發現特別適合在高溫多雨的季節生長，而且對多種逆境的抵抗能力也很好。育種學家已經開始利用夏稻的優良特性改良品種，最有名的例子即為國際稻米研究所從非常耐淹水的夏稻品種FR13A找到抗性基因 Sub1，再利用傳統雜交配合分子標誌輔助選育方法 （非基因改造），將FR13A的耐淹基因Sub1導入原本不耐淹的地方適應品種使其獲得抗性（圖9），目前已在東南亞國家大規模的推廣種植。 圖9. 國際稻米研究所的田間試驗，顯示導入耐淹基因Sub1 的品種如Samba-Sub1在淹水 （1.25 公尺深） 17天後的表現遠優於原本沒有耐淹基因的親本 Samba。 出處：Bailey-Serres, J., Fukao, T., Ronald, P. et al. （2010） Rice 3, 138–147 稻米的營養成分以澱粉為主，粳米與秈米在烹煮後，低直鏈澱粉的粳米黏度高，反之，高直鏈澱粉的秈米較鬆散。秈粳直鏈澱粉含量的差異，影響米質及口感，因此，人類在不同的地理環境，發展出多元的米食文化。為了能有效率的將澱粉代謝成能量，人類在演化過程中，產生數目不等的澱粉酶基因 （amylase, AMY） 消化澱粉，遺傳學家發現人類族群間存在著澱粉酶基因數目的差異，而且基因數目的多寡與人類食用澱粉的偏好性有高度的相關性，但是否與粳米或秈米的選擇有關仍有待探索。 結語 經過時間洗禮而存活下來的每個物種就像是一顆顆時空膠囊，它們的DNA 裡記錄著過去所發生的突變、天擇、人擇、移地適應及遺傳物質重組、互換、交流等等事件，這些事件也正是形塑生物多樣性的原動力。因此，不論是低溫保存在種原庫裡的稻種，或是正隨著不同季節在各種生態、地理環境下開花結穗的稻子，都需要我們好好的保護及珍惜它們，不只是為了我們人類的生存，也為了地球這一張巨大的網所串起的所有生物。 參考文獻 [1] 永遠的DGWG https://epaper.ntu.edu.tw/view.php?id=21775 [2] 尋回水稻生物多樣性 https://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?id=5183 [3] The Domestication Process and Domestication Rate in Rice: Spikelet Bases from the Lower Yangtze （2009） https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.1166605 [4] Rice Domestication by Reducing Shattering （2006） https://www.science.org/doi/10.1126/science.1123604 [5] A map of rice genome variation reveals the origin of cultivated rice （2012） https://www.nature.com/articles/nature11532 [6] Genomic variation in 3,010 diverse accessions of Asian cultivated rice （2018） https://www.nature.com/articles/s41586-018-0063-9 [7] Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation （2007）https://www.nature.com/articles/ng2123 董致韡 國立臺灣大學農藝系副教授

愛你入骨──骨骼大探索

文∕李弘善 小時候，我討厭骨頭，覺得很噁心！因為在恐怖電影，骨頭就代表妖魔鬼怪。我想到骨頭，會想到死後的模樣，很可怕。 這是兩年前班上四年級學生的想法—骨頭象徵死亡，是死亡的代言。如果透過適當的教學活動，學生會以怎樣的態度看待骨頭呢？教師又如何詮釋其中的轉變？以下是筆者在偏遠小學實施的骨頭教學，參加的學生有15位。童言童語當中，卻也透露出耐人尋味的教育意義。 為什麼要認識骨頭 根據美國「國家科學教師協會」（NSTA）於2004年舉辦研習的經驗，71位科學教師在研習前總共畫出人體的19種器官，而提到骨骼的繪圖僅有18％，排名倒數第五（第一名是肺臟，佔88％） (註1)；由此可見，骨骼可能不是美國教師常利用的教學議題。而筆者搜尋國外教育研究資料，描述骨骼教學的文獻也是寥寥可數，可見相關的研究相當稀少。不過，學生接觸演化以及分類議題時，骨骼結構是相當重要的概念，掌握骨骼結構才能進一步解釋分類關係，例如鯨豚的骨骼結構類似哺乳動物，且是不同於魚類的重要證據。 另外，骨頭的結構決定了動物體型，而體型又與其運動、環境適應有關；頭骨與牙齒的結構，則決定了食性。由此可知，讓學生了解骨骼的結構，不但會對動物有深層的認識，更能夠據此分析動物的生物特性。 骨頭怎麼教 掌握骨骼結構對生物的學習有相當的助益，然而可供參考的教育前例稀少，如何在資源有限的情況下引導學生認識骨骼？這是教學者的一大挑戰。筆者尚未教學時，先請學生畫出人體骨骼，當作前測。英國教育學者曾經調查175名、6個年齡層的骨骼繪畫，發展成7個等級的表現(註2) 。但是這篇論文只著墨於學生的骨骼繪畫，並沒有提出教學策略以提升等級。筆者以此為課程的分析量表，且根據課程需要調整成9個等級（圖一、圖二、圖三），期望學生接受教學介入後能夠提升等級： 等級1 沒有畫骨頭 等級2 以簡單線條或圓圈表示骨頭 等級3 以「狗骨頭」形狀表示骨頭，且骨頭呈現散亂或分佈於全身 等級4 有一類型骨頭出現在適當位置 等級5 至少兩類型骨頭（例如脊椎和肋骨）出現在適當位置 等級6 定義出脊椎骨骼組織（例如定義出脊椎、頭骨、肢體或肋骨） 等級7 畫出完整的骨骼（例如定義出脊椎、頭骨、肢體以及肋骨之間的關連） 等級8 畫出完整的骨骼且寫出一個肢體細部骨骼名稱 等級9 畫出完整的骨骼且寫出兩個以上肢體細部骨骼名稱 等級10 畫出完整的骨骼與肢體細部骨骼名稱 圖1. 前測二級：以簡單線條表現骨骼 圖2. 前測三級：狗骨頭類型 圖3. 前測四級：有一類型骨頭出現在適當位置（肱骨與股骨） 所謂細部肢體骨骼構造，包括上肢的肩胛骨與肱骨、尺骨、橈骨、腕骨、掌骨、指骨等；下肢骨則包括大腿骨、脛骨、腓骨、跟骨、蹠骨、跖骨、趾骨。這些細部名稱，都將在課程中呈現（圖四），以下為本次課程的實施步驟： 一、以人骨當成溝通工具 課程起初，筆者以人類骨骼當主要教學對象，讓學生背誦上肢骨、下肢骨細部構造。筆者認為：學生懂得骨骼細部構造，往後上課時才方便與人溝通，並與其他動物骨骼做精確的比較與記錄。 圖4. 學生必須背誦人骨名稱並且比較其他哺乳類的骨骼 二、學習骨骼畫法 其後，為了讓學生能夠以專業方式記錄骨骼，筆者從自然教室找來兔子與虎鯨骨骼模型，請美勞老師利用任課時間指導骨骼素描。素描的對象還包括北極熊、雲豹、梅花鹿、河狸、狗等哺乳動物的頭骨（圖五、圖六）。 圖5. 正在描繪梅花鹿頭骨的學生 圖6. 學生畫出的梅花鹿頭骨素描 三、藉由骨骼學習科學閱讀與寫作 除此之外，教室內也擺放骨骼模型、書籍，隨時讓學生觸摸與查閱（圖七、圖八）；筆者也提供自己創作骨骼科普文章讓學生閱讀。素描課程過後，筆者請學生記錄心情感想，最後寫成作文，希望透過跨領域學習方式，讓閱讀與探究能力同時增長。 圖7. 教室內隨時擺放骨骼書籍以及教具 圖8. 下課時間操作教具的學生 四、 實際描繪大型骨骼標本 筆者確定學生對骨骼結構有了基本認識後，與自然老師、學務主任規劃了戶外教學，讓學生到國立臺灣博物館的土銀展館，實際觀察大象與鯨豚的骨架（圖九）。這樣的用意是：讓學生根據課堂習得的人骨知識，解讀其他動物的骨骼。學生必須當場畫下動物的骨骼，並且在不依賴筆者的前提下，獨力標示出骨骼的細部名稱。如果學生能夠自行運用人骨的知識來標示其他動物的骨頭，則表示具備相當的探究能力。 圖9. 學生在博物館描繪大象骨骼並標出骨骼名稱 五、 運用骨骼的知識與繪圖技巧來詮釋化石 本課程的最後驗收，是讓學生觀察始祖鳥以及孔子鳥(註3)的化石模型（圖十），同樣運用先前的骨骼經驗，嘗試標示化石的骨骼名稱。 學生受過這樣專業的訓練，可望於課程後測描繪骨骼的表現，提升到等級7以上的表現。 圖10. 觀察並觸摸始祖鳥化石模型 「露骨」的表現 整個骨骼教學過程，歷時兩個半月。關於人類骨骼繪圖表現等級，上課的前測表現是：第二級4位、第三級2位、第四級5位、第五級4位（圖十一）。上完課的後測表現則是：第四級1位、第六級4位、第七級3位、第九級7位（圖十二）。由此可見，學生在接受教學介入後，至少都能指出一項骨頭的正確位置，而能畫出完整的骨骼（包括骨頭之間的關連），且寫出兩個以上肢體細部骨骼名稱者，則將近一半（7位）。 圖11. 2號學生前測表現五級 圖12. 2號學生後測表現九級 此次骨骼教學的另一個目的，則是期望學生能夠參照課室習得的人骨構造，畫出並標示展場動物的骨骼。筆者分析博物館的骨骼素描，能夠完整畫出肢體細部骨骼的，有12位（圖十三）；畫出粗略的骨骼構造，則有2位；有1位則是畫出細部骨骼構造，但是沒有標示名稱。可見，大多數學生在置身展場之際，都能獨力將人骨識別技能遷移到其他動物。至於化石探索方面，能夠參照人類骨骼，完整畫出模型化石（始祖鳥與孔子鳥）軀幹以及肢體細部骨骼的學生，有6位，能夠畫出部分肢體細部骨骼的學生，有4位（圖十四）；畫出籠統骨骼的學生（通稱為「腳骨」或「手骨」），有4位；有1位則是畫出精細的骨骼，並沒有標示名稱。由於模型化石的骨骼較為散亂，必須先細心觀察並揣摩哪些骨骼移位或缺失，與博物館的骨骼標本相較，難度明顯提高不少。雖然如此，大多數學生仍可以指出大塊的骨骼名稱。 圖13. 完整呈現博物館骨骼結構的作品 圖14. 完整呈現始祖鳥骨骼構造的作品 學生在觀察與素描的過程，也掌握了記錄生物圖象的技巧，有位學生是這樣分享繪畫的步驟： 我想出畫骨頭的三個方式：第一個，先把輪廓畫好再畫骨頭；第二個，先畫大骨頭，再畫小骨頭；第三個，依照頭、身體和腳的順序來畫。 學生在觀察、思考、操作與閱讀的過程，原先對骨頭的恐懼一掃而空，並且理解骨頭的功用大矣！課程還沒開始的時候，認為骨頭是「妖魔鬼怪」象徵的學生，課程結束後是這樣寫的： 骨頭是身體裡專業的保鑣，無時無刻都在保護身體的器官；骨頭是鋼鐵，肌肉就是引擎，搭配其他器官，就是一輛活動自如的車子了。骨頭很酷！ 其他學生則在日記或作文中，以個別創意詮釋骨頭的妙用： 本來我覺得骨頭是「死」的象徵，但是漸漸覺得不會害怕；原來四肢像車胎、車子的外殼跟骨頭一樣。 骨架，是身體裡的大力士，當他們一個一個接起來，就是支撐身體和保護心肺和其他內臟的大鷹架。 本來我看到骨頭就想到「死」，現在學過骨頭，就會認為沒有骨頭會「死」。骨頭會給我們血液，也是生命的大股東。 除此之外，也有學生認為可以從骨骼推測動物的食性以及棲息環境： 學會了骨頭，就可以推測動物大概長怎麼樣，吃葷還是吃素，生活在海上還是陸上。 還有動物的運動方式： 我認識了橈骨、肱骨、腕骨、肩胛骨等等，我也發現人的手骨和狗的前肢不同—原來狗一直是踮著腳尖行走的。 結語 由學生表現得知，大部分參與課程的學生，都能在博物館或探索化石的時候，實際運用人骨的知識並且展現科學繪圖的技巧；先前對於骨骼的刻板印象（恐怖嚇人、妖魔鬼怪），也有了顯著的變化，幾位學生還能指出：骨骼除了支撐身體之外，還有造血以及運動的功能，並舉出有趣的譬喻。 目前教育的氛圍，往往以學習者角度出發，「讓孩子自己決定」。適度尊重學習者的意願，當然無可厚非；正因如此，學生少了許多背誦的訓練。但是在教學的關鍵時刻，教師引導學生背誦重要名詞（人體的骨骼名稱），不但有助於檢視自己的學習成效（掌握骨骼學習的成果），也方便和他人溝通（欣賞別人的骨骼素描、閱讀骨骼課外書），更可能造就日後深刻的學習（實際運用骨骼知識）。小學生的大腦正處於發育的黃金期，適度引導背誦重要名詞，筆者相信是值得的。 謝辭 骨骼標本與模型，往往所費不貲，感謝以下善心人士贊助橫山國小— 臺北市立建國中學第39屆校友會（狂社）彭嘉陵、林子健兩位先生贊助骨骼、模型與課外書籍經費，詹兆源先生贊助儀器與參考書籍；橫山國小王蘭芝主任以及張溫瑜組長協助申請經費與規劃戶外教學，旅居美國加州的化石專家高健為先生長期提供專業諮詢，還有其他婉謝列名的善心人士，在此一併致謝。 註釋 註1 Patrick, P. G., & Tunnicliffe, S. D. (2010). Science teachers' drawings of what is inside the human body. Journal of Biological Education, 44(2), 81-87. 註2 Tunnicliffe, S. D., & Reiss, M. J. (1999). Students' understandings about animal skeletons. International Journal of Science Education, 21(11), 1187-1200. 註3 屬名Confuciusornis，產於中國大陸遼寧省北票市的熱河組。 李弘善 新北市橫山國小教師

低成本維管束縱向標本製作與課堂應用

文／廖酉鎮 前言 國中階段的維管束的實驗，多是將西洋芹或玉米的莖泡入染色的水中，利用維管束在蒸散作用下吸入含有染料的水溶液，後續再藉由觀察葉脈或是橫切莖部，來突顯維管束的位置。而進階一些，可以將莖橫切成薄片後置於顯微鏡下觀察，橫切後雖可以看到木質部的孔洞，但無法看到維管束縱向的長管狀管細胞。經由本文提供之方法，能學生在不需要切片機的情況下，結合既有的實驗步驟，且使用超市與校園隨手可得的植物，簡易且快速的製作出維管束縱向玻片標本。經由顯微鏡觀察木質部的長管狀管細胞，更具體了解維管束型態與功能的了解。 龍葵莖維管束疊圖 壹、課程目標簡介 7年級生物課介紹植物體內的物質運輸時會介紹維管束中的木質部與韌皮部，為了讓學生了解木質部的輸水功能與維管束的分布位置，可將西洋芹或玉米的莖部下緣泡入含有染料的水中，約10分鐘後即可觀察到因為吸入染料而顏色變深的維管束所在，後續可進一步橫切莖部觀察，切的夠薄還能進一步做成維管束橫切面玻片標本進行觀察。為了讓學生了解維管束是長管子，可使用竹筷子沾取肥皂水來吹氣，或直接，讓學生藉由觀察竹筷孔洞在水中冒氣泡的位置與孔洞位置相符，進而了解維管束是相互連通的概念。對於維管束的介紹，希望在課程後學生可以理解： 一、 了解維管束中有上下相連通的長管 二、 製作簡易維管束玻片，觀察莖與葉中的木質部管細胞。 三、 觀察並了解維管束木質部管細胞構造 根據上述目標，配合課程設計成四個活動，各活動可同步進行或是獨立出來操作，材料需準備紅墨水、亞甲藍、優碘、500 ml燒杯、小刀、載玻片、蓋玻片、筆、玉米莖、西洋芹、小白菜、青江菜、地瓜莖與根、龍葵莖與根。 貳、活動流程與觀察紀錄 下列為四個活動的施行步驟與筆者的觀察記錄 活動一：巨觀觀察維管束分布與功能，操作時間約30分鐘。 此活動常見於一般的教科書，利用植物莖部維管束吸入含有染料的水的方式，可驗證維管束是相通的長管。活動常使用西洋芹或一般葉菜類，若使用深綠色葉菜，紅墨水吸入維管束之後，因顏色反差，會更明顯，且葉片大的葉菜，維管束吸水相當迅速，置入水中10到15分鐘後，即可取出進行橫切與縱切觀察如圖1，直接縱切時容易切斷維管束，可利用類似削鉛筆方式慢慢削去外部組織，更易觀察到長條狀維管束，在等待的空檔，可進行活動二與活動三。 圖1. 橫切與縱切觀察維管束 活動二：吹氣驗證維管束分布與功能，操作時間約10分鐘。 除了活動一利用調入食用色素的純水，讓維管束吸入維管束，來驗證維管束中具有可吸水的連通長管之外，還可以用對維管束吹氣來驗證此連通長管的存在，以往可使用對衛生筷吹氣，再觀察另一端產生的氣泡，而本活動則使用小白菜或青江菜。 取小白菜或青江菜10到15公分洗淨，準備500ml燒杯，裝水約7分滿，將葉片端泡入水中，以嘴巴含住葉柄，用力緩緩吹氣，可以觀察到氣泡會在莖特定位置或葉脈開口處產生，也可以沾取肥皂水，用力緩緩吹氣，可看見另一端因吹氣而產生的氣泡（圖2）。此方式有別於竹筷的地方，在於取用了新鮮的維管束，且能明確了解此維管束有上下連通，觀察葉片在水中冒泡的位置，能更明顯觀察到氣泡在特定位置產生，說明此位置便是維管束所在，後續在活動三會進一步驗證此處即為維管束。此活動亦可嘗試其他植物，玉米莖、白菜與青江菜是筆者測試過較容易成功的材料，西洋芹便費力許多。 圖2. 維管束吹氣測試，為使拍攝效果明顯，肥皂水有額外加入紅墨水。 活動三：木質部維管束玻片標本製作分布與功能，操作時間約30分鐘。 進行完活動二，可繼續進行活動三，或將活動三在另一堂課操作。本活動要製作縱向維管束玻片標本，並進一步觀察維管束構造。常見的維管束橫切面玻片標本使用徒手切片法製作觀察橫切面。若要觀察到維管束長管狀，較簡單的方式是取香蕉或柑橘果實內部的絲，做成玻片標本觀察，若是用植物的根、莖、葉製作維管束縱切玻片標本時，主要遇到的問題有2個： 1. 位置：切的位置很難精準切到維管束並沿著維管束切 2. 厚度：即使切到維管束，也很難再切下夠薄的另一刀，使之成為薄到便於觀察的玻片標本。 使用徒手切片法要剛好切到維管束所在之處，且剛好夠薄，實屬不易。若是使用石蠟切片，時間與器材皆不適於一般國中小課程需求。而本活動希望能扣合課程，使用活動一中準備的植物，製作成維管束玻片，觀察維管束構造，深化對維管束的認識。為了克服定位與厚度的問題，筆者採用另一種全新的製作方式，暫訂名為「壓製玻片」，製作時間約為5分鐘，製作難度設定為國小學生亦能輕易完成。製作步驟如下： 1. 抽取維管束：克服切不到正確位置的解決辦法，是直接抽取維管束出來處理。將西洋芹或小白菜的莖或葉柄內側輕劃一刀，再將莖沿刀痕向外翻90度，然後慢慢拉即可將條狀維管束與其他組織分離，此時可用刀或鑷子取下其中一條維管束（圖3），小白菜、青菜等一般葉菜類維管束較小較軟，較易製作玻片標本，西洋芹維管束較粗，製作玻片標本的難度也較高一些，玉米的維管束較小較軟，需用刀片沿著維管束緩緩推，可將維管束分離出來，一些取下的維管束如圖4。維管束與周邊其他組織的區別在於顏色不同，但較細的維管束不太容易觀察，可使用活動一的方式處理，已吸入紅墨水的維管束會更容易分辨，便於採樣。 圖3. 撕取維管束，照片中的小白菜已經吸入紅墨水。 圖4. 各種抽取出來的維管束樣本 2. 製作壓製玻片：方式有兩種，敘述如下 (1)平面加壓法：將一段維管束，製於載玻片上，再覆蓋另一片載玻片，利用手指加壓玻片，加壓時要直接施加力量在維管束上方，可將維管束微微壓扁（圖5），此時維管束周圍其他葉肉組織會與維管束分離，用鑷子或小刀挑除非維管束組織後，可再次利用兩片載玻片繼續加壓維管束，將維管束壓得更薄，反覆此步驟即可獲得相當薄的維管束縱向標本。若是國小學生或時間較趕，可略去葉肉步驟，雖標本較厚，但仍然能夠觀察到長條型的維管束。 (2)滾動加壓法：將一段維管束，製於載玻片上，再利用筆桿壓住維管束中央，開始前後緩緩滾動（圖6），數次後可得到壓扁的維管束。 圖5. 平面加壓法加壓維管束 圖6. 滾動加壓法加壓維管束 不論是利用平面加壓或是滾動加壓，都要緩緩施力多次加壓，反覆緩緩加壓數次使玻片標本越薄越好，用力過猛或施力點不對，可能會使玻片破裂，若是另行準備塑膠片加壓，則可避免玻片破裂。壓製過程中或壓製後若能儘量除去不屬於維管束的組織，可避免這些組織覆蓋在維管束上下而影響觀察結果。 3.染色：將壓製完成的維管束，置於載玻片上，滴加一滴碘液、亞甲藍、或是其他染劑，蓋上蓋玻片，輕壓蓋玻片幾下加速染劑進入維管束標本，即完成維管束壓製玻片，可立即進行觀察，放置5到10分鐘後染色效果會更顯著。利用亞甲藍染色優點為透明度也較高，方便觀察較下方的影像，但因為透明度高，多條木質部交疊時，影像會較不清晰。利用優碘染色的好處是維管束邊緣較明顯，維管束較厚時，利用優碘能使上層木質部紋路較為清晰，缺點是透明度較差。 將製作完成的莖或葉柄維管束壓製玻片，置於顯微鏡下觀察，使用目鏡16倍、手機數位放大4倍，物鏡倍率如圖所示，拍攝照片如下圖7、圖8： 圖7. 小白菜維管束，容易製作壓製玻片但管細胞較細小。 圖8. 西洋芹維管束，維管束較粗大較難壓製玻片標本，管細胞較大。 可使用不同染劑將製作完成的小白菜與西洋芹維管束壓製玻片，置於顯微鏡下觀察，西洋芹維管束染色照片如下圖9： 圖9. 西洋芹維管束染色結果 維管束細胞中，韌皮部細胞較不易觀察與辨別，因此觀察的主要是木質部管細胞，木質部管細胞中包含有較明顯紋路的導管與管胞，包含環紋(annular)、螺紋(spiral or helical)、階梯紋(scalariform)、網紋(reticulate)與孔紋(pitted)等5種類型，每種紋路又有不同變化如圖10，在上述葉菜類的葉柄或莖，皆可觀察到環紋、螺紋、階梯紋、網紋等幾種，紋路來自這些管細胞加厚的細胞壁，加厚的細胞壁能提供植物更好的支撐力，較薄的部分則有利於水分傳送給管細胞旁的組織。 加壓小白菜與西洋芹維管束能使管細胞分開，帶有環紋、螺紋的管細胞容易因加壓而分開，但加壓過度會變形，帶有網紋與階梯紋的管細胞彼此連結相當緊密不易分開，需要較高程度的加壓。 建議國中小學生可先使用小白菜一類具有較軟較細維管束的葉菜類來製作壓製玻片，西洋芹可抽取細的維管束製作，西洋芹較粗的維管束可以加壓後用刀片分割，然後再次加壓，較容易分離帶有網紋與階梯紋的管細胞以利觀察，用優碘染色也可使網紋與階梯紋更明顯。玉米的維管束細且脆弱，需要用刀片沿維管束旁推開其他組織才能抽取，山茼蒿的維管束較不強韌且環狀排列，但莖部質地柔軟，可除去表皮後，削下帶有維管束的組織再加壓製作壓製玻片。 圖10. 不同紋路的管細胞 活動四：其他部位與類型維管束玻片標本製作，操作時間約45分鐘。 除了莖之外，課程中也提到根有維管束，以及葉脈都有為維管束，此活動針對根、莖、葉維管束進行標本製作與觀察。 一、 葉片葉脈維管束標本製作： 已知葉脈亦為維管束，可製作葉脈維管束玻片標本並觀察葉脈木質部管細胞。葉片要挑選顏色較淡與較薄的部分（圖3藍色圓圈處），淡色嫩葉更佳。製作方法為剪取一小片長寬小於蓋玻片的葉片，葉片正面朝上，利用滾動加壓法製作玻片標本，壓到葉脈部分呈現透明狀，再滴加亞甲藍染色（葉片含澱粉，不可用優碘染色）。小白菜很容易成功做出便於觀察的玻片標本。筆者觀察製作完成的葉維管束壓製玻片，顯微鏡使用目鏡16倍、手機數位放大四倍，物鏡倍率如圖所示，拍攝照片如圖11： 圖11. 小白菜葉維管束，亞甲藍染色。 二、更多類型木質部管細胞觀察： 課程中所用的西洋芹或小白菜觀察不到圖10右方圓形的孔紋，若要觀察具有圓形孔紋的管細胞，需要使用其他植物木質化較高一些的木質部，玻片標本製作難度也會較高。以下為利用龍葵、地瓜等製作玻片標本觀察圓形孔紋管細胞的過程與紀錄。 1.製作步驟： (1)去除表皮：切兩刀後剝除表皮，或直接刮除表皮，直到可以看到維管束或是出現一層木質化的纖維為止。 (2) 提取維管束：淺淺的削取含維管束的部分，再製作壓制玻片。若是具有較厚的木質部如地瓜莖或具有樹木生長輪的部分，可用撕取或用削取薄片方式取得一層薄薄木質部（圖12）。將製作完成的龍葵莖、根以及地瓜根、莖木質部製作壓製玻片，置於顯微鏡下觀察，顯微鏡使用目鏡16倍、手機數位放大四倍，物鏡倍率如圖所示，照片如圖13、圖14： 圖12. 莖或根的木質部取樣方法 圖13. 不同倍數下龍葵莖的管細胞 圖14. 龍葵根中可見巨大的管細胞 參、結語 配合課程進行實作，可以深化對於學習內容的具象化，以往因為製作維管束縱向切片不易、製作耗時、顯微鏡手機架或電子目鏡未普及等因素，在維管束課程的實作，只觀察維管束吸入含染料的水之後對花瓣影響，或是橫切莖看維管束的分布。利用本文的方法製作根、莖、葉維管束壓製玻片，可以以相當低的成本與時間，將課程延伸至維管束縱向標本的實作與觀察。此方式所製作的玻片，尚無法看到是否具有穿孔板（穿孔板），來作為判斷是導管或是管胞的依據，但已經能夠看到各式各樣的管細胞，可視情況補充管細胞紋路的來由與功能。更難得的是能利用隨手可得的材料親手製作與觀察維管束標本，觀察這些以往只出現在課本或網路資料的管細胞，跟著這些美麗紋路交織出美好的課程經驗。 參考文獻 [1] 簡志祥（2011）。觀察香蕉的維管束，下載自 http://a-chien.blogspot.com/2011/10/blog-post_4292.html [2] 維基百科（2022）。管胞，下載自 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AE%A1%E8%83%9E [3] Crang, R., Lyons-Sobaski, S., & Wise, R. （2018). Plant anatomy: a concept-based approach to the structure of seed plants,P230-237, Springer. 廖酉鎮 雲林縣立麥寮高中自然科教師

導入STEAM於高中微課程之設計與實踐（上）： 以基礎醫學課程為例

文∕王瑜琦、鄭瑋宜、柯翠玲、王淑綺 前言 STEAM教育的概念 STEAM為科學（Science）、科技（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Art）及數學（Mathematics）五大領域跨學科結合的教育法，起源於2007年美國藝術-國家政策圓桌討論會，是因應要增進學生對科學、技術、工程及數學四種學科（STEM）的學習興趣而產生的學習法（Allina, 2013; Daugherty, 2013; Perignat & Katz-Buonincontro, 2019; Quigley, et al., 2017）。STEAM教育將藝術結合入原本的STEM領域中，以增進學生對課程的參與度、創造力、創新力、批判性思維、協作及問題解決技巧，並增進學生的學習認知、團隊合作、人際溝通技巧及適應力等技能（Burton, et al., 2000; Colucci-Gray, et al., 2017; Hetland & Winner, 2004; Liao, 2016; NAEA, 2016; Root-Bernstein, 2015）。研究也顯示，加入藝術教育可以提升學生對空間推理、抽象思考、發散思維與創造性的自我效能感，及增加對經驗的接受度與好奇心（Swaminathan & Schellenberg, 2015; Torrance, 1972; Winner, et al., 2013）。在美洲原住民的研究中亦顯示，將藝術加入原本生硬的STEM學科中，能使原住民學生對該學科產生更多興趣 （Kant, et al., 2018）。由於在STEAM中對藝術A的定義歷年來多有分歧，Perignat 於2019年則在STEAM的文獻回顧中將「A」綜整定義為三種主要類別：（1）藝術教育（Arts education）；（2）任何非STEM以外的學科（Arts as any non-STEM discipline）；及（3）任何計畫導向學習（project-based learning）、問題導向學習（problem-based learning）及技術導向的學習或製作等項目（Perignat & Katz-Buonincontro, 2019）。而整體STEAM的概念則是在一個共同的主題下，以STEAM的框架將多個學科結合在一起，兩學科或多學科可以共同合作，以不同視角去了解該主題的概念，但每個學科仍然是獨立的，也就是說，並不會將各學科進行合併（Gershon & Ben-Horin, 2014; Payton, et al., 2017）。 高中微課程的實施理念 微課程（Microcourse）最早由美國教學設計師和線上學習顧問David M. Penrose於2008年首創，意指於1分鐘內簡短講述一個特別的主題，以影音錄製線上教材進行教學，並設計課後作業或活動以引導學生閱讀與自主學習。其目的就是要將複雜的訊息簡短呈現，而可讓學生在短時間內集中注意力獲取資訊整體概要（Shieh, 2009）。這一分鐘對主題的烙印雖然有用，但仍有許多限制，只能概括描述而無法提供較正式的學術指導，因此後來的微課程多定義為不論使用何種上課方式，只要教學時間相對較短，非整學期的課程均可稱為微課程（Educause, 2012; Sweet, 2014）。在高中108課綱中，推行微課程除了可讓高中生提早接觸並選修多元豐富的課程，以引起學生學習興趣與熱忱，亦可讓高中生提早與大學連結，並能藉修課機會與各校學生交流，而能讓高中生對有興趣的領域能有更深入的初步探索與了解，有利於對未來大學之路做定向。 依據教育部「高級中等學校課程規劃及實施要點」第四條規範，學校應依照學生興趣、性向、能力及需求開設多元選修課程，而其開課可與大學院校協調合作，於每週的彈性學習時段，以下述任一種方式開課： 一、 邀請大學教師到高中端開設預修或選修課程 二、 學生赴其他高中跨校共同修課 三、 學生赴開課之大學院校修讀課程 （教育部，2018）。目前高中端的微課程是在每週特定一天的「彈性學習」時段開課，4-6週為一期，每次上課2-3小時，一學期學生總共可選3-4門課程，其開課類型可以為培訓選手、銜接課程、多元試探與先備基礎四種型態。 在本文中，我們以大學教師於高中端所開設之三門基礎醫學選修微課程：微生物、營養及解剖為例，探討基礎醫學課程導入STEAM於高中生微課程之課程設計與學習成效。 課程一、疫情下之「微」課程～讓高中生認識微生物好友及敵人 一、 開課對象：109學年度新化高中與新莊高中多元選修微課程學生 二、 開課週數：4週 （8小時） 三、 授課方式：知識解說（物理、化學、生物學、食品科學、科技生活）、影片欣賞、探究實作（動手、實作、分組討論、跨領域統整思考、口語表達） 四、 運用STEAM的比例：S： 40%、T： 20%、E： 10%、A： 15%、M： 15% 疫情之下，大家聞「病菌」色變，微生物似乎成為眾矢之的，各式各樣的消毒殺菌方式紛紛出籠，然而近年來的研究顯示人體身上共存的微生物對於人體的各項生理作用扮演重要的角色，許多不該被殺死的微生物正被人類過度清潔消毒下逐漸失去平衡。本文作者於109學年度，有機會參與新化高中、新莊高中多元選修微課程，故以STEAM教育模式設計規劃課程讓高中生認識微生物。本微課程以「專題導向學習」、「解決真實世界問題」、「動手實作」、「團隊協作」的課程情境，除了教導正確的認知，也訓練學生養成批判性思考、創意、科技設計、構思概念等的知能。課程首先基本認識微生物，並由學生自主設計方式，進行環境及人體微生物採集及培養的實作課程。之後融入生活中常見的微生物控制法，讓學生以團隊合作方式設計實作條件，來試驗物理及化學性控制因子對微生物生長之影響。另一方面，藉由實作教案設計，讓學生了解微生物在食品醫學及藝術相關方面的應用情形，同時也激發學生的創新創意。最後以分組主題探討方式，引導學生在各情境及場域觀察並了解到這些亦敵亦友且無所不在的微生物。在課程實施過程中，學生的提問、討論及最後一週的分組討論和分享，可以感受出學生對於微生物觀念的改變，課後回饋表單也顯示學生增加對於微生物的認識。期望未來能修正並優化課程，且能讓更多高中生參與，培育更多有正確微生物觀念的防疫及應用達人。 表1. 「亦敵亦友的微生物」主題式STEAM課程發展理念表 圖1. 學員們聆聽教師解說人體微生物相 圖2. 各組環境微生物採樣培養五天後的成果 圖3. 學員們觀看分組進行之控制微生物方法實作結果 圖4. 分組上臺分享各篇章內的微生物好友及敵人的種類與特性 課程二、「STEAM」與營養之火花～從我的餐盤談起 一、 開課對象：109學年度新化高中與新莊高中多元選修微課程學生 二、 開課週數：5週 （10小時） 三、 授課方式：知識解說（營養科學、食物學、歷史）、探究實作（動手實作、跨領域統整思考、生活應用、口語表達） 四、 運用STEAM的比例：S： 40%、T： 20%、E： 10%、A： 10%、M： 20% 十二年國民基本教育新課綱鼓勵高中發展跨領域專題實作活動，開啟了大學與高中的跨域合作，利用彈性課程的時間，融入不同領域專業知識，期望提升學生的學習動機與視野。本文作者於109學年度，參與新化高中、新莊高中多元選修微課程，將STEAM的「跨領域」、「動手做」、「生活應用」、「解決問題」、「五感學習」等五大精神融入營養專業課程中，以均衡飲食為主軸，導入「我的餐盤」觀念，課程設計由繪本開始並讓學生用蠟筆進行創意發想，也運用桌遊來提升學習興趣與強化記憶，最後與生活經驗連結。在課程實施後，參與課程的高中生明顯瞭解我的餐盤各區塊所對應的食物類別，並且正確的將食物歸類，也能熟記餐盤的六大口訣；此外，在課程執行中可以覺察學生逐步思考如何將理論的知識活用在生活中，在小組討論及上臺分享，可以訓練學生溝通與表達能力，掌握如何在有限的時間內聚焦自己的想法，顯示運用STEAM精神結合理論專業知識，能提升學生學習動機及強化知識與生活的結合。期望未來能導入更多的營養專業知識，內化學生的知識，從而在生活中落實，徹底實現均衡飲食、健康生活的目標。 表2. 「我的餐盤」主題式STEAM課程發展理念表 圖5. 學員們上臺跟同學分享營養繪本 圖6. 學員們發揮創意，繪製心中的理想餐盤，並且上臺分享。 課程三、以生活中的「黑白切」引導高中生認知人體構造中之STEAM 一、 開課對象：109學年度暑期高中營隊學生 二、 授課天數：2天 （14小時） 三、 授課方式：知識解說（解剖學、組織學、生理學）、探究實作（實際操作、跨領域思考、口語表達） 四、 運用STEAM的比例：S： 45%、T： 15%、E： 15%、A： 20%、M： 5% 108課綱中的「核心素養」為培養學子解決生活中遭遇困難與面對不可預測的未來挑戰時所需具備的知識、能力、與態度。強調與生活的關聯性，不侷限於學科科目冷僻學識之專研。本高中營隊校園活動即以普羅大眾平民小吃黑白切作為媒介，進行人體結構之推廣介紹，符合108課綱之基本精神。同時營隊活動也嘗試導入STEAM教育模式設計活動，並以實作及遊戲為學習活動主軸，期望高中生能運用生活中的素材與資訊，在愉快的氛圍中學習一般人較少觸及的人體解剖學。 本營隊為期二天、分三階段、共計十四小時活動。單次活動人數約40人，可由高中生物老師帶領或網路自由報名參與。多數學生歷經此校園營隊活動後對解剖學不再感到陌生與距離感，多具備對解剖學的基本認知，因此對解剖學產生更多的學習動機與興趣。而教師不僅從中獲得學生正面的評價鼓舞，因此也激盪更多的教學創新思維，整體教學策略更具應變與創新之能量，進而優化常態課堂之教學。 表3. 活動表 圖7. 學員們正運用相關圖卡進行辨識與小組合作學習 圖8. 運用「黑白切」食材豬內臟模擬大體解剖實驗之步驟與手法，並觀察學習與人體結構相似之構造。 圖9. 結合電子切片網站資源與實體顯微鏡及組織切片進行人體微觀構造之觀察學習 結論 本文中我們使用 STEAM 教育為理念，應用於高中微課程上，期望能成為一種有效的教學法，能有效提升高中學生的創造力、批判性思維和其他技能。 參考文獻 [1] Allina, B. （2013）. 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「魚標本」製作及小小博物館員教育活動導入

文／廖雅婷、邱利、林怡萱 前言 「Homing找家─回到人與萬物共存的希望星球」是科教館生物多樣性展廳更新後的展示主軸。地球是我們的家，地球上共生共存的萬物是我們的家人，而身處文明都市的我們，對於家人的了解又有多少？透過這次更新，新增展示了過去少見的族群，以實體、活體、標本、模型等具象方式，讓觀眾朋友們得以近距離認識這些地球村中家人的各種模樣，期望透過認識而了解，經過了解而化反思為行動。其中，得以長時間保存，並由館員親自學習吊掛標本技術所製作呈現之40缸「魚標本」，是本次更新後的亮點展示之一，就讓我們來介紹「魚標本」從無到有的過程，以及陸續研發的展示應用。 壹、魚從哪裡來 2018年國立臺灣大學動物博物館同意捐贈一批教育用魚類標本給科教館作為展示教育使用，根據記錄，這些魚是1971-1998年，也就是距今24-51年間，從基隆港、八斗子、桃園大溪、臺南安平、屏東恆春、砂島等地採集來的，收到這批年代久遠甚至比自己還要早出生的標本，讓我們格外珍惜，也不禁想觀察看看，以前的魚跟現在的魚經過時間演進及環境變化，會有什麼不同。（註：為增加種類之豐富度，展場中部分標本是於2018年另外自屏東東港下雜魚中採集而來的。） 貳、魚標本變身 臺大這批裝在塑膠瓶或玻璃罐中的魚類標本屬於標本分類中的「浸製標本」，也是傳統研究查對或展示教育常見的保存型態，技術難度不高，容易操作。內部保存溶液可能是酒精或稀釋後的福馬林，由於各有其優缺點，會依使用單位對於魚標本之不同需求決定保存方式。 這批塵封已久的魚類浸製標本，得來不易也格外珍貴，在生物多樣性展區更新籌劃之際，時任跨域策展小組的林怡萱組長因曾在法國「深海奇珍」特展中親炙有別於以往之魚標本展示手法，並認識當時唯一經法國魚標本技師親自訓練、參與製作，時任海生館專案計畫助理的王劭頤老師，決定向其請益並借重所長，以「吊掛標本」手法運用在魚標本製作上，以更優美、更全面的展示姿態讓臺大這批浸製魚標本在展覽中重現生命力，同時豐富大眾的觀察視角。 參、魚標本製作 由於魚標本之製作耗時費力，需要人力投入，也希望藉此難得機會讓館員參與學習，促進同仁專業知能與技能併進，進而掌握後續維運管理、研發相關教育活動。以下各步驟教學操作係由上段提及，現任國家海洋研究院海洋生態及保育研究中心王劭頤老師手把手指導館員一同進行完成。 在正式操作之前，需要先依魚標本清單中的資訊，就所規劃展示內容進行分類、測量並訂製合適尺寸魚缸，準備所需的工具材料（如：釣魚線、三秒膠、AB膠、珠針、縫衣針、膠帶、簽字筆、福馬林、水平儀、矽利康、針筒、滴管、手套、鑷子、牙刷、酒精…等），萬事俱備後，就要正式開始我們的魚標本製作。 一、 展開魚鰭 將魚類樣本放置於保麗龍板上，擺放正確位置後以珠針固定展開的魚鰭或其他部位，滴上適量福馬林定形並放置觀察，定形完成後，存放至密封盒中浸泡福馬林2-3週以上時間製成展示所需標本。 二、 缸上繪形 在觀察盤中確認魚標本的展示組合、配置後，用簽字筆在缸壁立面定錨魚標本的位置，描繪魚形，並標註吊掛點。吊掛點通常在兩側胸鰭及單側尾鰭，另視魚身大小及形狀，決定是否增加嘴巴或其他吊點加強固定。 三、 固定下方魚線 原則一吊掛點使用一條釣魚線，依吊掛點位置於缸底以三秒膠固定釣魚線一端，另一端以膠帶暫時固定在缸壁外側，接著拿水平儀測量魚缸兩側，確認為水平後，將均勻混合之AB膠倒入缸內，高度約1公分，等待3天使其固化。 四、 吊掛及定位 缸內先注入約1/4缸的水保持標本魚身濕潤，操作人員穿戴手套，將縫針穿過已固定於缸底之釣魚線後，以迴針縫的方式固定魚身各吊掛點，並依缸壁繪製之圖形來調整魚的位置，調整完畢後將逐條魚線另一端拉緊，以膠帶暫時收合在缸壁外側。 五、 注入福馬林 缸內加入福馬林至9分滿，並再次確認魚線都有拉直繃緊，以牙刷清除缸壁、魚線、魚身上所產生之雜質、氣泡，確保保存溶液清澈。 六、 固定上方魚線及封蓋 用三秒膠固定缸緣釣魚線位置，三秒膠乾後，用矽利康沿缸緣鋪滿，蓋上玻璃蓋，最後在蓋子上方放置重物固定，等待矽利康完全乾燥，約需5-7天。 七、 注入福馬林並去除氣泡 封蓋之矽利康完全乾燥後，將滴管插入玻璃蓋上預留的小孔中，滴管上方斜剪開洞，將福馬林注入，灌滿魚缸。操作過程中需把產生之氣泡清除，搖晃集中泡泡至小孔下方，以針筒緩緩注入福馬林，最後用矽利康封孔。 八、 觀察及清潔 密封後之魚標本若無溶液滲出或氣泡產生等待處理異狀，即可將缸壁上的膠帶拆除，多餘的魚線割掉，並將缸壁上最初繪製的圖案擦掉，展場所見的魚標本即大功告成。 肆、小小博物館員教育活動導入 在生物多樣性展廳完成前，製作好的展示用魚標本暫時存放在科教館9樓典藏庫房的登錄準備室中。這段期間，適逢館內推動小小博物館員體驗營活動，為了滿足小館員的好奇心，決定將平日管制進出的典藏庫房打開，帶領小館員一窺庫房裡大大小小的動物標本及魚標本，同時，我們將記憶猶新的製作步驟做了改良，特別針對年齡較小的孩童，設計了魚標本製作的教育活動，將長達近一個月的製作流程，濃縮在短短的15分鐘內，讓小小博物館員們有機會一起參與完成。 針對小館員設計的魚標本製作教育活動，困難之處在於魚類樣本及必須使用之福馬林均為（含）有毒揮發溶液，不適合讓小朋友直接接觸，就連大人也必須穿戴好防護工具才得以順利操作，現場勢必需要轉化。於是，我們改以小朋友所熟知的小丑魚尼莫作為魚標本的角色擔當，印出護貝後，並配合操作所需將魚鰭剪下，運用膠帶摺疊的方式，讓魚鰭可以開合，方便以珠針固定的演示。 演示現場也是我們製作魚標本的現場，所有使用到的實體材料及工具都儘量還原在小小博物館員眼前，增添真實臨場的感覺。因為是濃縮後的操作過程，只能以演示帶過的部分，也會請大家發揮想像力，比如將空空的量筒想像成是裡面裝滿了水或福馬林的量筒，然後將它們倒入魚缸裡，又或是想像現在缸壁上有很多的泡泡，我們拿著牙刷將泡泡刷掉。 此外，為了增加互動及加強記憶點，我們還特別設計了幾個讓小小博物館員可以一起體驗的步驟，包括： 一、決定魚標本的展示位置 我們請小館員們化身為展示設計師，讓他們來決定魚在魚缸中的展示位置。印象中有一組特別活潑的小館員，決定讓標本魚頭上尾下的方式垂直展示，有別於我們過去的吊掛經驗，很新鮮也很挑戰，還好的是最後順利挑戰成功，現場所有人（也包括了館員自己）都開心的拍起手來，成就感十足，也開發了我們對魚標本展示的不同想像。 二、在魚缸上描繪魚的外形 這個步驟會尋求自願的小朋友，依照集體決定後的小丑魚位置，在缸壁上畫出魚形，我們發現小朋友對於畫畫特別感興趣，是個搶手的工作。 三、將釣魚線穿過縫針 在說明完魚線要穿過的位置後，接著就請想要挑戰自己眼力和手抖程度的小朋友幫忙穿針引線，事實證明，每位小朋友都穿得比大人還快還好。 四、 觀察水平尺 我們會請小館員觀察水平尺中間的氣泡，判斷魚缸是否為水平，並請他們想辦法讓魚缸前後左右維持水平，這時就會有眼睛銳利的小朋友發現我們事前偷偷塞在魚缸下的報紙，抽出後即可完成測水平任務。 五、 清潔缸壁上的圖案 最後的步驟就是請自願幫忙的小朋友，拿著報紙及清潔劑，將步驟二於缸壁上手繪的圖案清潔乾淨，活動至此也圓滿結束。 結語 透過館員動手參與製作魚標本的過程，除了能增加館員的技能外，還能讓館員對展品有更深入的了解，在研發相關的教育活動上有著很大的幫助。這次魚標本製作的教育活動，不只是上面介紹的小小博物館員體驗營，我們也在110年11月辦理的臺灣科學節中規劃了一探博物館幕後的活動，並將這套教育活動推廣至更多的大小朋友及家庭觀眾們，同樣得到了許多正向的回饋。目前這些展示魚標本已正式移至科教館4樓生物多樣性展廳展出中，歡迎大家多去展場觀察他們， 廖雅婷 國立臺灣科學教育館跨域策展小組助理員 邱利 國立臺灣科學教育館跨域策展小組助理員 林怡萱 國立臺灣科學教育館展覽組代理主任