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2012年10月16日 星期二

植物世代交替之教學我思(上)


每每到植物世代交替的單元時,不只學生唉聲嘆氣,老師大多也都唉在心裡,實在是自己也不覺得有趣,怎麼可能讓學生覺得有趣呢。
可是我覺得好可惜耶,這是很有趣的單元,讓我們又更進一步確認植物的生命形式實在奇妙的不得了啊。

以下是我今年的教學流程,問了幾個學生都是覺得這個單元有意思 ,不會無聊,所以想說紀錄一下。(快要忘掉了啊啊啊)


一、世代交替是甚麼
在植物的生活史中,一個個體要生出另一個類似個體前,會出現另一個只有一半染色體的個體。
也就是要這兩個個體先後出現後,才能開始另一個新的生活史。
而人類是直接以一個個體產生另一個類似個體。


二、綠藻的世代交替
1.為何用綠藻?
  • 告訴學生不是只有植物有世代交替
  • 綠藻是植物(目前相信)在演化上 最近的親戚。
  • 綠藻的世代交替是植物世代交替的原型。
 2.流程
  • 2n個體代表每個細胞中的染色體都是兩兩成對,也就是在染色體上的每對等位基因都有兩個,如AA、Aa或aa
  • 2n個體的某些細胞進行減數分裂後,形成1n細胞,也就是指得到每對染色體的其中一條,以基因型Aa來說,就只得到A或a。
  • 這個1n細胞脫離原先的2n個體後,飄散至合適的地方,又經過有絲分裂形成另一個個體,是這個1n的個體再經過有絲分裂後,產生某些會脫離的1n細胞。
  • 這些1n的細胞在進行配對後,形成2n的細胞。所以這些要進行配對的1n細胞稱為「配子」,配對結合後的2n細胞稱為「合子」
  • 這個合子在經過有絲分裂形成新的2n個體
  • 前面出現的第一個1n、可移動的細胞稱為「孢子」
  • 產生孢子的多細胞個體稱為「孢子體」,產生配子的多細胞個體稱為「配子體」

3.為何叫做「世代交替」

  • 一個2n個體要形成新的2n個體的過程中,會出現另一個個體
  • 必須要有1n的個體出現後才能形成新的2n個體
  • 因此在這個生活史不斷進行的過程中,會有兩個染色體組成不同的個體輪流出現
  • 在這個圖上來看就是孢子體與配子體輪流出現


4.人有沒有世代交替?
如果人有世代交替是什麼情形呢?
那就是你身上的1n細胞,像睪丸裏的細胞。這些細胞離開你身體後,並不能直接去找卵,而是一直分裂形成另一個個體,整個身體裏都是1n的細胞,也就是說是個睪丸人。而女生就是會形成一個卵巢人,是由這兩個人再產生會結合的精子跟卵。
(這樣的情況之下就真的是牽手也可以生小孩了)(誤)(大笑)


給學生至少五分鐘的時間,將前面的東西沈澱一遍(老師要忍耐啊)


5.世代交替的優勢
動物沒有世代交替而植物有,為什麼要這麼麻煩的變出另一個個體?
多形成了配子體有什麼好處?
(靜待學生回答)(可以讓學生小組討論或自由發表)
(討論時可以提供動物生活史的簡圖)


-->增加配子數目

6.世代交替的弱勢
世代交替中的配子體世代是1n細胞組成的個體,也就是成對基因中只具有其中之一,也就是若以原來是Aa基因型的孢子體來看,可能出現只具有a的配子體。
如果A及a所控制的性狀與生存有很大的關係,那麼只具有a的配子體會直接受到天擇選汰壓力作用。
比如說,a代表異常的光合作用載體蛋白基因,那麼a會直接就被淘汰掉。
看起來,異常基因被淘汰掉似乎不是壞事,我也的確在一些報告中看到作者把這一點列為優點,但是真的是優點嗎?
a基因雖然可能不適合當時的環境,但是當環境變動時,有可能變成有利的基因。
(教師可以舉例說明)
孢子體具有Aa基因型,可以讓a在A的保護下留在族群中,增加適應變動環境的可能; 而配子體會讓a比較快速地被淘汰掉,減少適應變動環境的可能。也就是配子體的時間越長,基因將畫的速度就越快。

等我們學完所有植物的世代交替後,我們的確會看到配子體在生活史中,所佔的時間比例越來越短,個體大小變得越來越小,甚至藏在孢子體當中。可以支持剛才的理論。


6.植物有世代交替可以增加配子數目,才能存活下來,那動物為何沒有世代交替?
在演化上,問出「為什麼沒有」是毫無意義的。
那也許我們可以問,動物在沒有世代交替的情況之下演化至今,而植物卻有「增加配子」的需求,為什麼?
也就是植物有什麼特性(而動物沒有)讓「增加配子」變成是重要的?

(學生自由發表)

-->植物不會動,後代死亡率很高,世代交替增加配子數目可能可以彌補這樣的損失。
(植物不移動的好處很多,其中最明顯的就是沒有體型上的限制,就不需要耗費能量修補受損部位,直接長新的就好。不像動物得一修再修將就著用,我們身上的任何一個部位都是越來越老舊而已啊)


95及99課綱中,藻類的世代交替是被省略的,只剩下基本流程的示意圖,然後就直接跳到比較複雜的維管束植物,甚至連蕨類生活史都沒有就直接跳到被子植物。
我相信大多老師跟我之前一樣,解釋完基本變化後就介紹被子植物的生活史。學生(可能老師也)搞不清楚世代交替的脈絡,所有名詞都變成片段的資訊而已,當然就會覺得無聊了。

這次我花了將近一節課在介紹上面說的內容,雖然這次的上法不見得每個人都覺得有趣,但是我的確觀察到注意力放在我身上的人佔大多數。也許大家可以參考看看。

三、蘚苔類的世代交替

1.介紹世代交替的基本流程
2.介紹苔類的孢子體、孢子、配子體、藏精器、藏卵器及合子
3.介紹孢子體不能行光合作用,配子體可以行光合作用,孢子體寄生於配子體上
4.以配子體為主的世代交替模型是否因此限制了苔類的演化?

四、蕨類的世代交替
1.介紹世代交替的基本流程
2.介紹蕨類的孢子體、孢子、配子體(原葉體)、藏精器、藏卵器及合子
3.介紹蕨類的孢子體及配子體均可以行光合作用,獨立生存
4.介紹蕨類配子體在生活史中佔的時間短,體形也小,逐漸以孢子體為主。

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