生態保育教材分享-校園草本植物調查

  在本學期的第3階段，也就是在第2次段考後~第3次段考前，正好是高中基礎生物下冊上到「生態與生物多樣性」的內容-例如5-3《生物多樣性》、第6章《生物與環境》。身為高中生物教師-本帥哥我，雖然是第一年教書，但身為本社的活躍份子之一，總得在臨走前留下一些值得稱許的教材教法吧！現在就來分享自己親手操作的教學活動吧！

  這學期嘗試的各種教材教法，有的成功、有的半調子、有的慘敗；有的沒有地域差異、有的則是特殊且在地化，如果有興趣的同行教師們不一定要完全照著做，就是給大家參考~ 　或是有可供改進的建議，也歡迎提出~ 

  先來大致上介紹這次分享的教學活動-校園草本植物調查！！

***配合單元：5-3《生物多樣性》、第5章探討活動《生物多樣性的觀察》

  這份不甚正經封面的預告性的PPT，重點在於在調查前教學生辨認校園裡的植物...認植物不是1、2天可以馬上學來的，我在段考前3週安排同學先分組，之後在每次課堂結束後都讓各組學生來認4~6種植物。

**教學時間：
(1)4/17(第二次段考前3週)宣布

(2)5/16(第二次段考後1週)進行操作

(3)至5/22(第二次段考後2週)資料呈現

**教學時段：每班1節課(50分鐘)
**教學地點：校內操場草坪
**教學對象：
新北市立三重高中 二年級社會組
(每班34~41人，分6~7組)

*教學目的與紅利：
(1st)很純粹的，就是覺得生活在都市的孩子們，接觸大自然都只在電視和書本上，卻不知道生活周遭就有很多值得觀察的小東西...那就從自己窩了2年的校園開始吧~

如果要在都會區測量生物多樣性，陸鳥、昆蟲和草本植物都是很好的觀察對象...其中，我認為草本植物又最為穩妥，因為多數種類一年四季都觀察得到(除了像是綬草之類的季節性草本)、也不用像觀察鳥類那樣需要望遠鏡之類的精密工具、怕昆蟲的學生更不用擔心。

(2nd)配合基礎生物的5-3生物多樣性(其中的「物種多樣性」部份)章節，而第5章結尾也有草地植物調查實驗的建議(但我稍做了些調整...)。

(3rd)透過親手調查，直接理解影響物種多樣性的2大因素-「物種豐富度」(物種數的層面)和「物種均勻度」(每物種的個體數或覆蓋面積的層面)的意義。

(4th)(可說是順帶)建立校園植物的物種名錄，提供學校可用的生物教材資源，之後想要進行的老師就可以輕鬆一些了！

*教學器材：
(1)老師幫大家準備：(每組)竹筷 x 10、塑膠繩2段、皮尺1條、尼龍繩4段、記錄表 x 2
(2)各組同學自備1份：(每組)短尺 x 2 、麥克筆 x 2

*教學流程：因為包含前置作業，流程繁複，大致上可分為「草本植物辨認」、「調查目的與方法設計」、「操作過程」、「資料呈現」4大部份。我就邊透過照片給大家了解、邊用文字輔助說明吧~

(1)草本植物辨認

  在段考前3週，自己先在校園準備要調查的草坪探勘過1次...「確認草種」是最率先要做的事！因為，接下來連續幾節課，至少要讓學生認得基本款的草種，才好進行調查。

  另外還有一件重要的事，那就是...趕快決定調查日期！然後跟總務處打聲招呼-不然他們很可能在你調查的日期，一聲不響地把你的調查對象給剷平了~ 

  既然確定日期，我們也得思考，如果當天天氣不理想(戶外遇到大雨)，可以有什麼備案... 因為5-3的內容我早已熟悉，一旦遇雨，我就把5-3課本內容跟調查對調。

  我將在每天課後列出4~6種校園調查樣區常見的草本植物，在課後讓各組學生前來指認、也可以拍照。由於在都會區的高中生裡面，要找到能夠迅速辨識植物的天才真的不容易，教師的事前準備工作真的得做足，需儘可能地引導學生找出辨識植物的關鍵特徵。

  利用實體也可以加強學生對植物的辨識能力，以前在台大的時候，助教是用燒杯或培養皿裝水，把草本植物根部浸在裡面保濕，後來我發現，先用水淋過草本植物根部，再放到夾鏈袋裡也可以。

(2)調查目的與方法設計

  實驗設計的最初目標-透過親手調查，直接理解影響物種多樣性的2大因素-「物種豐富度」和「物種均勻度」的意義。而要比較不同區域草坪植物群集的「物種豐富度」和「物種均勻度」，最好比較的就是有沒有被樹木遮住了。

  草本植物的物種調查一般會在草坪上，用塑膠繩圍出正方形的「樣方」，來確立調查範圍，只要每組人馬各圍出1個「樣方」，綜合起來就可以得到一組具有代表性的資料。

  我們這次捨棄課本的「目測樣方百分比法」那種很靠腦補的方法不用，採用較為客觀的「點樣法」-在50cm x 50cm的樣方之內，平均散佈25個「樣點」。用半截(10cm)筷子去抵住這25個樣點，看會觸碰到哪些植物、以及觸碰了多少次，這樣就可以得到「物種豐富度」和「物種均勻度」的數據了-草本植物的種類越多，就代表「物種豐富度」越高；群集中每個物種的個體數彼此差異越小、越均勻，就代表「物種均勻度」越高。

  那麼...為什麼測量植物的物種數和均勻度，要用「觸碰的次數」來計量，而不是「直接計算植株數量」、或是「目測覆蓋率」呢？就我碩士班大葛格有練過、調查了無數次草本植物的經驗來看，「直接計算植株數量」沒辦法有效去算準匍匐性的植物(像是蛇莓)，而「目測覆蓋率」鑿則容易流於幻想腦補，測來測去還是用「觸碰的次數」最能客觀反映各種植物生長或擴張的優勢程度，因此選定了這樣的方法。

  不過，雖然這種方法調查草本植物比較嚴謹，相應的代價就是很花時間...有的組別遇到比較多種或茂密的草，無法在1節課內完成調查。因此下課前我就交代各組「調查到多少算多少 」了~ (機車老師難得的大放水... )

  聽起來很難懂對不對？在這裡放個簡單的示意圖給大家：

  假設某種草本植物3D空間生長得越大、象徵該種的個體豐度(植株數或覆蓋面積)也越大、把筷子插下去自然碰觸到的機會也就更大了(長得高、層次多、側枝多、植株數多的草自然就容易碰到筷子)。

(3)操作過程

  調查的草坪環境，有樹蔭也有開闊地。因為我們的刻在下午、又時值五月氣溫很高，我只讓學生選擇比較陰涼的區塊進行調查...

  其實陰涼處還是有分樹蔭內和樹蔭外的差別，但後來學生馬上去各做各的，我沒有很有效地控制各組學生分配好2種不同環境的分別。

  老師親自示範如何圍樣方~

  只要事前準備充足，學生親手操作也是沒問題的！即使一開始的時候他們一直哀哀叫... 

  不過老實說，即使50cm x 50cm的樣方、共25個樣點，也還是部份組別調查完、部份組別還沒有...但要完成完美的調查資料，並非我這次最主要的教學目標...我要讓它們感受到野外生物調查的感覺、以及對「物種豐富度」和「物種均勻度」的「數感」，才是最重要的！！

(4)資料呈現

  這份是原始資料，所呈現的，是各組在自己的50cm x 50cm樣方內，每個樣點「觸碰到的每種草本植物次數」。

  將所有組別的資料合併，得到了這整塊草皮經過抽樣之後的各個草本植物的「物種豐富度」和「物種均勻度」-一共多少物種的草本植物、每種草本植物佔據了多少個樣點，如此一來我們就可以用Excel套入公式計算出「相對豐度」，「相對豐度」永遠都是介於0~1之間的數字，就反映了每個物種的個體在群集中出現的機率。

  用1減去每種草本植物的「相對豐度」平方再總和，就可以得到「辛普森多樣性指數」了！是的！「辛普森多樣性指數」的計算公式就是如此：

1-(每個物種相對豐度 x 每個物種相對豐度)的總和 = 辛普森多樣性指數

  「辛普森多樣性指數」的值也介於0~1之間。「物種豐富度」(植物的種類越多)和「物種均勻度」(每種植物的數量都差不多)越高，所求得的「辛普森多樣性指數」值也會越大。

這原理就有點像是在計算擲骰子的機率-如果要2次擲骰子骰到不同的號碼，代表「辛普森多樣性指數」，那就用1(100%)減去所有號碼都會在2次骰到一樣的機率。骰子越多面、每一種號碼骰中的機率都差不多低，這樣2次骰到不同號碼的機會就高了！在這種情境下，「骰子有幾種號碼(幾個面)」就代表了「物種豐富度」、「骰中某一號碼的機率」就代表了「相對豐度」；而能否在每次擲骰子的時候讓每個號碼儘可能相同機率骰到，避免太偏重某個號碼，就代表了「物種均勻度」。這樣對「辛普森多樣性指數」的計算原理是不是更了解了呢？

 親自調查並參與計算的生物多樣性數據，是不是特別有成就感呢？(編按：因為課堂時間不夠，計算公式是我套用的，我只讓學生觀察參數與結果的變化而已)

 原本在前面有交代，我想讓學生比較樹蔭外側跟樹蔭內側的草本植物多樣性，但其實我沒有很有效地幫學生各組分配到樹蔭外和樹蔭內的分別，到後來都混再一起了... 

  至於到後來要怎麼讓學生對於「物種多樣性高低」的比較有感呢？坦白說我很無賴地「退而求其次」-乾脆把每一組的樣方調查結果，都計算出一組「辛普森多樣性指數」，並且比較各組的「物種豐富度」和「物種均勻度」來比較物種多樣性的高低...

  不過，以上的方法真的是「很無賴地退而求其次」，我跟學生聲明這樣的比較再正式調查是不能用的，因為一塊草坪需要多個「樣方」的重複才具有代表性，而且我們也沒有每月或每季進行追蹤，可能會漏掉一些隨季節變化出現或消失的種類。如果我們的調查在正式環評採月的話，其實還不能算是合格的...(糟，狗嘴吐不出象牙...我事後檢討我不該隨便把最後一句喪氣畫掛在嘴邊，可以感覺到學生的表情更加無力...@@ 但其實因為沒調查完，這些資料缺乏代表性是真的)

  無論如何，這種比較法只是一次假設性的示範而已，不能當正式比較的資料。

  連檔案名都要取得有哏~  即使調查被再多的蚊子叮、計算過程再怎麼艱難，都是忘不了那些年的高中回憶啦~~ >0<

*測驗評量：其實我並沒有針對這次調查進行嚴謹的測驗評量-最近我覺得，不斷地在教學場合中施加測驗評量，反而會使得學生的動機遭到扭曲...也或許我還沒抓到評量效能跟學生動機之間的平衡吧...Otz

  這次的調查，我反而比較傾向先讓學生真的去「見識」一個自然生態調查的樣貌......其實這次時間倉促、學生沒有調查完、大部份的數據計算也都是老師我再操作，但能不能完成精準的生物調查，對這些社會組學生其實還是其次，我希望這是學生「初次」或「再度」走進大自然的開端......

*總結：非常需要時間準備的課程，覺得「親身經驗」很重要、又不怕苦的話，非常歡迎考慮~ 這也是本學期難得充份真正接觸到生物們的時刻。

(是否達到教學目標？請給1~5顆星)
(1st目標)****
(2nd目標)**
(3rd目標)***
(4th目標)***