當木乃伊遇見科學:探祕古埃及與現代科技的跨時空對話

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木乃伊遇到科學

自然與生活科技學習領域教學模組


當木乃伊遇到科學


遙遠的古埃及,悠遠的宗教文化,謎樣的木乃伊,當我們以現代的科技來揭開這神秘的面紗,會是一番怎樣的情景呢?由木乃伊的製作方法,我們逐步去瞭解防腐的原理、心靈的所在,及木乃伊的身世之謎。


設計者:呂毓真陳韋倫蔡緻怡國立台灣師範大學生命科學系



內容目錄

模組結構與使用說明

()模組之教學概要圖------------------------------------------------------------------------ 2

()活動項目一覽表--------------------------------------------------------------------------- 3

()主題探討活動------------------------------------------------------------------------------ 4

()各活動有助於科學智能培養之一覽表-----------------------------------------------10

()模組之學習成就評量-------------------------------------------------------------------- 13

模組之系列教學活動

()木乃伊的保存原理(閱讀討論、實做與經驗分享----------------------------------- 14

()我思故我在(討論、資料收集與分享)-------------------------------------------- 29

()木乃伊的身世之謎(閱讀資料、實驗操作)--------------------------------------- 44

學生學習手冊------------------------------------------------------------------------------72







使用說明:

  1. 適用於國二以上學生。

  2. 請學生在課程開始時就準備一本資料夾。依課程內容的次序,在每一次上課或活動時才將閱讀資料與學習單發給學生。也可依教學需要將閱讀資料在上課前先發給學生閱讀。


模組結構與使用說明

()模組之教學概要圖

當木乃伊遇到科學


觀察情境

察覺問題








身體

現代科學技術




引導討論

確定問題










  1. 製作及觀察標本,從中探討生物保存的原理及方法。

  2. 觀察骨頭圖片探討如何從骨頭來推測生物生前的生活型態。

  3. 收集關於腦的研究與損傷的資料探討腦的重要性。

  4. 經由抽取生物DNA及簡易電泳技術來了解現代科學家研究親緣關係所使用的方法。



分工合作

進行探究






分享經驗

整合成果


待答問題的發現例如:

  1. 請問除了X光照相之外,還有什麼方法可以直接穿透人體,觀察身體內的狀況呢?

  2. 我們可以從哪些地方取得生物體的DNA?

學習成就評量

教學成效評鑑



綜合評鑑

推廣應用





()「當木乃伊遇到科學」教學模組活動項目一覽表

活動名稱

活動方式

活動時間

器材與資源

活動內容

木乃伊保存原理

閱讀討論

1堂課

單槍、筆記型電腦

閱讀資料與討論。

實作與經驗分享

2堂課

鮮花、乾燥劑、保鮮盒數個、天枰

藉調查生活週遭的防腐劑及乾燥劑,及認識標本的製作,由此說明生物體保存的原理及相關應用。

我思故我在

討論

1堂課

單槍、筆記型電腦、或海報

討論大腦在生活中所扮演的角色讓學生提出生活經驗,說明由哪些現象可以看出大腦的重要性。

資料收集與分享

1堂課

單槍、筆記型電腦、投影機或海報

由學生報告腦部常見的疾病其損害的部位與對生活的影響。

木乃伊的身世之謎

閱讀討論

1堂課

單槍、筆記型電腦、或海報

閱讀資料與討論。

實驗操作

2堂課

利用廚房裡就可以找到的工具,把生活週遭的食物當做材料

藉由實際的簡單實驗操作來了解科學家們是怎麼從生物體中抽出DNA遺傳物質,並且是用什麼方式加以分析。

閱讀討論

1堂課

單槍、筆記型電腦、或海報

閱讀資料與討論,並進行一個簡單的調查活動。
















() 主題探討活動

「當木乃伊遇到科學」教學活動流程

>>引導木乃伊這主題的方式很多,不同風格的老師導引的方式可能會不同,在此提供四個不同方式來作為參考。示例一是設計成探險故事的方式,教師可讓整個課程包裝成探險家的活動來探討。



【觀察情境察覺問題】

近來埃及文物方面的展覽時有所聞,人體標本的展覽目前更是熱門話題,相信學生對於木乃伊這樣的人體保存會有興趣,因此,教師可由木乃伊這個點切入自然與生活科技領域,對學生而言或許是一個不同的體驗。因此,以下提供一些示例來引出木乃伊:



  • 示例一:(探險故事的方式)

考古學家鄒捷侖在埃及的探險工作中,意外地在一村莊的祕地發現了幾具木乃伊,原來這村莊的先民們以盜墓為業,發了大財後卻都死於非命,於是村民們便將剩下的木乃伊聚集放置一場所,並流傳著不祥的傳說以驅離那些想盜取木乃伊的宵小。捷侖因為與村長交情深厚,便有機會前往窺視這千年不腐的古屍真面目。

面對這些千年古屍,捷侖相當好奇,古埃及的人到底是何等高明,竟有技術可讓屍體保存千古;而這麼多具木乃伊之間,有沒有什麼家族血緣關係呢?散落在木乃伊外有一些造型奇特的罐子,村長向捷侖說道:「這些也是流傳千古了呢!」究竟村長葫蘆裡在賣什麼藥呢?捷侖的疑問越來越多了……

現在,跟著捷侖的腳步,一起來看看木乃伊在耍什麼科學把戲吧!



  • 示例二:(探討式)

從古至今,各地風俗習慣的不同,對於「生命」、「死亡」都有不同的解讀,雖說「生之偶然、死之必然」,依現在科學的眼光是再正常不過的現象,但到底人死亡後會怎樣呢?是不是真有靈魂?臭皮囊為什麼會有生命呢?其實,這些現代科學沒辦法解釋的問題從很早以前就困擾著人類。為了追求永恆,許多民族會將人死後的屍體做特殊處理—木乃伊,讓這所謂的臭皮囊千古不腐,你知道哪個民族在這方面是家喻戶曉的高手嗎?他們是不是施展了什麼高深的法術呀?這些神秘的千年古屍蘊藏了什麼學問呢?現在科技有沒有辦法幫我們解決這些疑問?

>>這個傳說真實性不可考,在此僅當作傳說故事講述即可。






  • 示例三:(以木乃伊傳說當開頭)

請參考附錄1.4



【引導討論確定問題】

「木乃伊」這名詞雖不陌生,然而其中的科學層面卻少為人所探討,教師於教學時,可用探險家方式來引導問題,抽絲剝繭地將木乃伊身上的科學知識展現出來。



>>在此提供的故事探討法可能需較多時間來引導,老師可依教學時間及實際教學情況斟酌使用。






下是一個示例:(承接第一部分的示例一)

疑問在捷侖腦袋越滾越大,木乃伊是古埃及人智慧的結晶,為何在幾千年前的屍體可以保存到現在呢?除了木乃伊外,生物的遺骸可以一直留下來嗎?

這些木乃伊之間有沒有什麼親緣關係呢?我們可以用哪一些方法來判斷呢?現在科技能否解決此問題?我們可以從哪些方面來推測木乃伊身前的性別、健康狀況或身分地位?

捷侖後來知道那些罐子原來是裝臟器用的,但他也發現,心臟並沒有被裝進罐子裡,村長說這是因為古埃及人認為心臟是智慧及所有情感的泉源,因此心臟留在木乃伊裡頭,但問題又來了,智慧及情感的泉源到底是哪呢?







>>提供自主性的探究活動時各小組在設計活動時其方法可能和模組設計的不一樣教師可依情況斟酌給予意見,不一定要完全參照模組所設計的方法,可讓學生有多一點空間自行安排工作方式這樣學生才有創造思考獨立作業的訓練機會。








將自己的疑問列了出來,你可以幫他想想法子解決嗎?

身體

  • 生物體的哪些部分最容易保存下來?

  • 木乃伊的製作原理是什麼呢?

  • 生物遺骸保存方式還有哪些?

  • 要如何判斷木乃伊的性別?身前地位?

  • 真正主控思考及活動的器官是?「它」有多重要?

  • 常見的腦傷或腦異常疾病有哪些?損傷的部位與身體其他部位之間的關係為何?

現代科學技術

  • 有哪些技術可以為木乃伊寫族譜?

  • 有哪些非破壞性的的技術可以用來觀察木乃伊的內部?



>>本模組設計是全班各組對於三個單元都要實際參與,再由教師調配各組上台分享的單元。教師亦可依當時教學情況做分組安排,若時間緊促,可分配各組負責的單元,再向全班提出報告分享

>>每個學生都要回應各子問題的探討活動所附之「評量單」。

分工合作進行探究】

以下是一個示例:

評估整個「當木乃伊遇到科學」模組的教學內容,推算可於三週內完成(10節課)。預計以分組進行合作學習,並做了以下的單元安排:

*木乃伊保存原理全班一起閱讀資料與討論來初步認識木乃伊,分組進行調查生活週遭的防腐劑及乾燥劑,及搜尋標本的製作

*我思故我在全班一起閱讀資料與討論,分組調查有關腦部的疾病並提出報告分享

*木乃伊的身世之謎全班一起閱讀資料與討論,了解如何運用醫療的科技器材來透視人體的奧秘。調查目前有哪一些技術可以用來判定家族的血緣關係。分組進行實驗操作,體會現代的生物科技的原理以及運用


【分享經驗整合成果】

>>教師需說明資料夾中所需具備的資料,及對資料夾具體的明確要求。但除與課程內容相關、必備的條件外,盡可能讓學生自由發揮。蒐集的資料也可不侷限於上課的內容,只要與主題木乃伊(或古埃及)相關,而學生自己有興趣的皆可。但必須要求學生將資料整理過後再呈現出來。

>>成果發表會可視情況舉行,目的為讓學生有整合整個學習過程並展示的機會。

下為一示例:

  1. 成果整合:收集各單元閱讀資料與學習單、記錄單,加上自行收集的資料與筆記、心得感想,設計製作成一屬於自己的木乃伊資料夾。

  2. 經驗分享:利用週末舉辦成果發表會,可邀請家長參與。成果發表會可分為:

    1. 資料夾展示:由同學介紹小組所展示的資料夾內容,並分享學習的心得感想。展示過程中可由同學進行互評。可提出問題互相討論,已增進對主題的瞭解。

    2. 分組解說:各小組選擇感興趣的不同單元(或由教師進行調配)向家長與同學進行解說或表演。

    3. 對本單元課程內容之檢討。



【綜合評鑑推廣應用】

1.綜合評鑑

示例一:

>>評量的內容與形式教師可依課程設計做調整。若讓學生進行互評時,必須先讓學生瞭解評分的重點。

學生之學習成就檢核

科學與技術認知的學習

  • 可將本主題中的科學概念設計為各小組探究活動的題目,由學生討論、回答並完成學習單。

  • 陳列活動中所完成的成品,並完成學習單。

  • 呈現、解說小組資料收集的結果,以廣度、深度、完整性、條理、正確性等為評分標準

  • 聆聽別組的報告,並完成學習單。

「過程技能」、「思考智能」與「科學應用」之考核。

  • 由學生在實驗時表現之觀察、比較與分類、組織與關連、歸納與推斷等能力來評量。

  • 由學生搜集資料、撰寫報告、討論的能力來評量。

  • 由學生在處理問題時對情境之批評、提出策略之創意及安排工作流程,整合整體工作之能力來評量。

  • 由學生的學習心得觀察是否能察覺問題、延伸問題、是否具創造力等。

「科學態度」、「科學本質之體認」之考核

  • 可由學生對實驗的參與度、實驗過程是否能細心確實、對實驗結果是否求真求實等進行評量。

教學成效評鑑



示例二:

評量向度內容與形式

  1. 分組討論:以一組人為原則,每組選派

  • 組長:負責統籌事宜、秩序管理

  • 發言人:負責組內的發言

  • 記錄:負責組內活動、發言、報告的記錄

  1. 小組學習檔案應包含有

  • 封面

  • 目錄

  • 組員自我介紹及分工

  • 工作計畫預定每一工作的完成日期。

  • 實驗報告記錄實驗之原理、方法、結果與討論。

  • 小組學習單

  • 參考資料

  1. 個人學習檔案應包含有

  • 封面

  • 目錄

  • 個人學習目標說明自己在課程中所希望學習到的內容。

  • 成果包含學習單、動手做的成品、課外資料收集整理等。

  • 學習心得記錄自己每一單元的學習心得,可包含上課筆記、對主題所聯想到的問題等。

  • 參考資料



  1. 推廣應用:

和木乃伊相關的題材還相當多,例如提到木乃伊就不能不提到埃及,提到埃及就不會把金字塔給漏掉,而金字塔便是個可以在自然與生活科技領域靈活運用的好素材。古埃及的宗教信仰使其形成相當特殊的社會文化,因此古埃及的宗教、建築、工藝品、天文觀念等都可多做延伸。

若學生對木乃伊很感興趣的話,可以繼續讓學生收集資料、提出問題並進行討論,最後以網頁或是班級、社區刊物的形式展現。

>>說到木乃伊,相信大家一定會直覺的想到埃及,其實把屍體做成木乃伊的不只是古埃及人,在世界各地都曾經發現過木乃伊,例如:中國新疆發現的「樓蘭美少女」、日本山形縣的木乃伊和尚等等。由分布在世界各地的木乃伊現象,我們可以大概推測,有不少的世界各地的古民族相信來世重生,相信肉體還原,所以各民族都發展出自己的屍體防腐技術,藉以保存屍體,等待靈魂回到肉體時可以復活。不過其中最為世人所熟知的,還是古埃及人所製作的木乃伊




















()科學智能評量細目表

素養要項

評量指標

學習活動項目

123








過程技能

觀察

1-4-1-1能由不同的角度或方法做觀察

1-4-1-2能依某一屬性(或規則性)去做有計畫的觀察

1-4-1-3能針對變量的性質,採取合適的度量策略

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 □ 

 □ 

比較與

分類

1-4-2-1若相同的研究得到不同的結果,研判此不同是否具有關鍵性

1-4-2-2知道由本量與誤差量的比較,瞭解估計的意義

1-4-2-3能在執行實驗時操控變因,並評估「不變量」假設成立的範圍


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 □ 


 □ 

組織與

關連

1-4-3-1統計分析資料,獲得有意義的資訊

1-4-3-2依資料推測其屬性及因果關係

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歸納

研判

推斷

1-4-4-1藉由資料、情境傳來的訊息,形成可試驗的假設

1-4-4-2由實驗的結果,獲得研判的論點

1-4-4-3由資料的變化趨勢,看出其蘊含的意義及形成概念

1-4-4-4能執行實驗,依結果去批判或瞭解概念、理論、模型的適用性


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傳達

1-4-5-1能選用適當的方式登錄及表達資料

1-4-5-2由圖表、報告中解讀資料,瞭解資料具有的內涵性質

1-4-5-3將研究的內容作有條理的、科學性的陳述

1-4-5-4正確運用科學名詞、符號及常用的表達方式

1-4-5-5傾聽別人的報告,並能提出意見或建議

1-4-5-6善用網路資源與人分享資訊

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思考智能

綜合思考

6-4-1-1在同類事件,但由不同來源的資料中,彙整出一通性(例如認定若溫度很高,物質都會氣化。例如給一篇文章訂一個恰當的標題)



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推論思考

6-4-2-1依現有的理論,運用類比、轉換等推廣方式,推測可能發生的事

6-4-2-2依現有理論,運用演繹推理,推斷應發生的事


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批判思考

6-4-3-1檢核論據的可信度、因果的關連性、理論間的邏輯一致性或推論過程的嚴密性,並提出質疑



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創造思考

6-4-4-1養成遇到問題,先行主動且自主的思考,謀求解決策略的習慣

6-4-4-2在不違背科學原理的最低限制下,考量任何可能達成目的的途徑


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解決問題

6-4-5-1能設計實驗來驗證假設

6-4-5-2處理問題時,能分工執掌,做流程規畫,有計畫的進行操作

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科學本質


3-4-0-1體會「科學」是經由探究、驗證獲得的

3-4-0-2能判別什麼是觀察的現象,什麼是科學理論

3-4-0-3察覺有些理論彼此之間邏輯上不相關連,甚至相互矛盾,表示尚不完備。好的理論應是有邏輯的、協調一致、且經過考驗的知識體系

3-4-0-4察覺科學的產生過程雖然嚴謹,但是卻可能因為新的現象被發現或新的觀察角度改變而有不同的詮釋

3-4-0-5察覺依據科學理論作推測,常可獲得證實

3-4-0-6相信宇宙的演變,有一共同的運作規律

3-4-0-7察覺科學探究的活動並不一定要遵循固定的程序,但其中通常包括蒐集相關證據、邏輯推論、及運用想像來構思假說和解釋數據

3-4-0-8認識作精確信實的紀錄、開放的心胸、與可重做實驗來證實等,是維持「科學知識」可信賴性的基礎

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科學態度

求真求實

5-4-1-1知道細心的觀察以及嚴謹的思辨,才能獲得可信的知識

5-4-1-2養成求真求實的處事態度,不偏頗採證,持平審視爭議

5-4-1-3瞭解科學探索,就是一種心智開發的活動


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科學應用


7-4-0-1察覺每日生活活動中運用到許多相關的科學概念

7-4-0-2在處理個人生活問題(如健康、飲食)時,依科學知識來做決定

7-4-0-3運用科學方法去解決日常生活的問題

7-4-0-4接受一個理論或說法時,用科學知識和方法去分析判斷

7-4-0-5對於科學相關的社會議題,作科學性的理解與研判

7-4-0-6在處理問題時,能分工執掌、操控變因,做流程規畫,有計畫的進行操作


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科技的發展

科技的

本質

4-4-1-1了解科學、技術與數學的關係

4-4-1-2了解技術與科學的關係

4-4-1-3了解科學、技術與工程的關係

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科技的

演進

4-4-2-1從日常產品中了解台灣的科技發展

4-4-2-2認識科技發展的趨勢

4-4-2-3對科技發展的趨勢提出自己的看法

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科技與

社會

4-4-3-1認識和科技有關的職業

4-4-3-2認識和科技有關的教育訓練管道

4-4-3-3認識個人生涯發展和科技的關係

4-4-3-4認識各種科技產業

4-4-3-5認識產業發展與科技的互動關係

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設計與製作


8-4-0-1閱讀組合圖及產品說明書

8-4-0-2利用口語、影像(如攝影、錄影)、文字與圖案、繪圖或實物表達創意與構想

8-4-0-3了解設計的可用資源與分析工作

8-4-0-4設計解決問題的步驟.

8-4-0-5模擬大量生產過程

8-4-0-6執行製作過程中及完成後的機能測試與調整

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()模組之學習成就評量

    1. 各單元學習單 包含各單元討論題綱,以此作為判定學生是否達到學習目標。

    2. 實驗設計、實驗報告及實驗結果 評鑑學生是否能夠利用已知的科學理論來設計實驗、進行實驗及收集、、整理、分析資料。

    3. 成品及資料夾評鑑 評量學生如何整合整個課程中所學到的內容。


































模組之系列教學活動

()「木乃伊保存原理」活動指導


  1. 教學要點:

藉調查生活週遭的防腐劑及乾燥劑,及認識標本的製作,由此說明生物體保存的原理及相關應用。

藉由實作及紀錄的工作,體驗如何由實作中去獲得資料。


  1. 教學資源

器材:鮮花、乾燥劑、保鮮盒數個、天枰

時間:調查防腐劑及乾燥劑的任務可數日完成;乾燥花製作則依花的種類而異,一般可於數週內完成。

資料:相關圖書及網站資料。


  1. 使用說明

本活動有四個附錄:

附錄1.1「閱讀資料」

提供給全班閱讀,並包括讀後的評量「木乃伊保存原理」。

附錄1.2「木乃伊保存原理」活動(abcd)

a研討式的活動紀錄﹞或b指導式的活動紀錄﹞。

書寫報告則可選c或空白。

附錄1.3「學習單」

提供給全班填答。

附錄1.4「相關資料」

提供教師依情況斟酌使用,並可藉每次教學不斷地充實。





















「木乃伊保存原理」教學示例

»»這段可將主題放在「如何保存」,藉由提問學生印象中哪些東西是運用到防腐技術,與木乃伊的製作可做一連結。

»»經過這一段活動,學生才知道要探討什麼,要怎樣去進行調查。

»»學生可在標本製作過程中,思考能長久保存的因素為何?

»»教師可舉近來話題—超商便當及瓶裝豆漿檢驗出防腐劑的事件來當作示例

【協助學生確定問題】

本組負責探討木乃伊的保存原理,並且要說明生物體可以保存下來的方法,經過討論及收集資料後,我們初步推測主要是木乃伊是將屍體作乾燥處理,使水分去除並隔絕空氣以防止腐爛,在進行此探討前,我們需確定以下問題:

  • 什麼東西可以讓木乃伊保存那麼久?

  • 這種保存東西以免腐敗的技術現在在哪些方面用得到?

  • 除了木乃伊外,哪些生物遺骸也是可以長時間保存下來的呢?

  • 生物體哪些部分比較容易保存下來?



【協助學生獲取資料】

1.閱讀資料(附錄1.1

2.進行資料蒐集:

我們由坊間書籍、圖書館、專家、行家、網站去蒐集相關的資料,例如:

  • 有關防腐劑的網站--食品與健康

http://content.edu.tw/senior/life_tech/yl_ld/contest/11-2/Page%2005.htm

3.規劃探討流程:

  • 調查生活週遭的防腐劑及乾燥劑

可至大賣場或超商或家裡進行分工調查,如哪些食品是添加防腐劑,哪些生活用品是有乾燥劑在裡頭的,調查他們的乾燥或防腐成分是什麼。

  • 標本的製作與展覽

收集有哪些標本種類,可以實際操作的有哪些?預期可製作成品讓其他組觀摩


4.執行調查與製作

  • 調查生活週遭的防腐劑及乾燥劑

調查項目應該至少包括調查物品的種類、藥劑的成分、可保存多久等等,以下是我們自行設計的表格:

»»老師可提問調查項目應該要有哪些項目,再由學生自行設計紀錄的表格及呈現方式。

物品

藥劑成分

保存期限

食品




非食品




»»學生在製作標本可能較無經驗,老師可適時給予指導與協助

»»老師可視教學實際情況調整欲著手的活動,在此以乾燥花作示例。封膠標本、昆蟲標本、透明標本詳細做法收錄於附錄中。





  • 標本的製作與展覽

經過收集資料發現,標本的種類相當多,其中包括動物、植物及化石壓模等等,經討論後,我們決定介紹以下標本,並親手製作乾燥花。

  1. 封膠標本可保存昆蟲屍體、貝殼或乾燥的植物。

  2. 昆蟲標本一般昆蟲具外骨骼,運用此法即可保存。

  3. 透明標本小型脊椎動物的屍體可由此法保存,並將其骨骼和神經鮮明化。

  4. 乾燥花可將新鮮植物保存下來的方法。

5

»»可以鼓勵學生踴躍提出想法,老師可提示學生往生活中常見的例子聯想,如醃漬食物的經驗,就是一種防腐技術。老師可強調生活中處處是科學,處處是智慧,來引起學生學習科學的動機。

.整理分析資料

  • 調查家中的乾燥劑及防腐劑

(1)家裡的乾燥劑可分為兩類,一種是食品常用的,如米果餅乾的袋內常用一包粉末狀的乾燥劑,成分主要為生石灰(CaO),而放在衣櫥裡除濕的克潮靈等產品,其成分主要是氯化鈣(CaCl2)

(2)家裡的防腐劑主要是在食物的產品裡,如醬油、味增、番茄醬等調味料,或是奶油、果醬、果汁等都含有化學防腐劑,成分主要為己二烯酸或苯甲酸。此外,媽媽醃漬小黃瓜用的食鹽也算是天然的防腐劑。



  • 標本的製作與展覽

由以上的觀察可以顯示以下的資料

(

»»乾燥劑可延伸的問題很多,如學生有理化概念,可提石灰的反應來補充

1)封膠標本原理有點類似琥珀標本,可隔絕空氣;而昆蟲標本是利用昆蟲本身外骨骼容易保存來達到目的;透明標本用藥劑將肌肉顏色去除又以藥劑防止腐爛。

(2)乾燥花製作中,同種花用不同乾燥劑,得到乾重的時間不一樣,而不同種類的花用同種乾燥劑也得到不同結果。



【鼓勵學生提出想法】

綜合以上的探討過程,我們的結論與心得:

  1. 標本可以保存的原理,大多是能隔絕空氣,乾燥以免微生物分解而腐爛

  2. 木乃伊旁四個裝臟器的罐子,很可能是因為內臟容易腐爛而將其取出;生物體哪些部位較容易保存下來呢?我們認為應該是較堅硬的部位如骨頭、牙齒等,一般動物化石似乎多為此類。

  3. 除了標本和木乃伊外,能長久保存下來的生物遺骸還有化石這一類,像是西伯利亞冰層發現的長毛象及琥珀中的昆蟲等。

  4. 哪種生物遺骸的保存方式可以最長久呢?我們認為與空氣隔離程度越好的越能保存,因此有些標本如昆蟲標本若無放置在乾燥場所很有可能一段時間後會發霉而損壞,而冰層或琥珀可能是最厲害的保存方式。

  5. 生活中媽媽常用食鹽來將食物脫水或醃漬食物保存起來,可見鹽類是很好的天然乾燥劑也具防腐的功能,且市面上很多的乾燥劑都是氯化鈣或生石灰等成分,因此我們推論木乃伊的製作原理也是如此,埃及氣候炎熱,當地的湖泊可產生鹽類,木乃伊製作過程所用的乾燥劑很可能是當地的鹽類,如氯化物、碳酸鈉等。



【激勵學生推廣應用】

檢討改進與延伸:

  1. 乾燥花製作過程中,收集新鮮花朵及乾燥劑後最好能立即進行實驗,以減少花和乾燥劑暴露於空氣的時間。而種類或不同種類的花朵條件最好一致,乾燥劑也是同樣道理,讓實驗變因單一以減低實驗誤差。

»»鼓勵學生提出乾燥花製作這個實驗的缺失,如較難掌控的因素,像天氣會影響溼度、溫度等等,可能都會增加實驗變因。



  1. 化課學到的反應式:

»»這裡提到的反應式若學生尚無概念,老師可視情況提出,這種自己動手作乾燥劑的實驗可當作是延伸活動。

中我們發現CaCl2是克潮靈所使用的乾燥劑成分。按照反應式,我們可用生活中富含碳酸鈣的材料,如蛋殼、蛤蠣,就可以自己製作乾燥劑。



【適當時機進行評量】

本活動之評量採以下幾種方式進行:

  1. 經驗分享情形:

聽取其他組的報告並提出問題,紀錄其他組獲得的資料與結果;此外,回答其他組對於本組工作的問題

  1. 小組報告:

負責「木乃伊保存原理」小組將整個設計活動摘要紀錄下來其內容包括「活動名稱」「目的」「方法」「資料」資料分析與研判」「結論」等等。

  1. 有關「木乃伊保存原理」這單元,依其內容設計「學習單」,供全體學生使用。

學習單(附錄1.3

»»近來一年台灣有人體展覽,教師可也請學生回去查閱人體塑化標本的相關資料,或是前往參觀















附錄1.1 閱讀資料(取自自編教材--木乃伊)

什麼要將死去的人製成木乃伊呢?根據古埃及人的信仰就不難瞭解為什麼他們必須維持死者完整的身軀了,因為古埃及人深信死後的生命才是永恆的,而死去的生命必須要有一副完整的身體才能在另一個世界重生。為了保存屍身,古埃及人便發展出了木乃伊的製作方法。

在很久很久以前,當古埃及人還沒發展出製作木乃伊的方法時,人死之後是埋在淺淺的沙漠墓穴中的。包圍著人體的炎熱砂礫可以迅速地將水分吸乾,細菌無法在這樣的環境下生長,因此屍體可以完整的保存下來而不腐壞。在英國的大英博物館中就保存著一具這樣的古屍,不僅身體,連他的指甲及黃色的頭髮都保存的非常完整,考古學家們給他取了個名字叫做「黃髮先生」。

但之後的貴族開始以棺木並興建豪華的墓室來擺放屍體,屍體在炎熱潮溼的環境下,沒有乾燥的沙子吸收水分,便迅速地腐爛了。為了避免屍體腐爛,後來的皇室與功臣在死後會以浸泡過樹脂的麻布條一層層的包裹,接著再放入棺木中。可是這樣的方法依然無法避免屍體腐爛,比較有效的木乃伊製作法一直到古埃及的第四王朝早期(約西元前二千六百年)才發展出來。












(木乃伊的介紹)討論提綱

(以下的答案是參考用的,教師可依當時情況來研判什麼答案最合理)


1.為什麼會發展出將屍體製作成木乃伊這樣的做法?

答:古埃及的信仰


2.木乃伊之前的屍體保存方法為何?其原理為何?

答:將屍體埋於沙漠中,利用砂礫吸水的原理而防止細菌將屍體分解


3.你認為文中提到有效的木乃伊做法,其原理可能是怎樣?

答:有效做法應除了可以去除水分外,還可以隔絕空氣。可能是加入某些可脫水的試劑,再將屍體用麻布包裹起來,如我們現在所看到的外觀一樣。

4.木乃伊保存身體的完整度如何?人體中哪些部分是較不容易保存下來的呢?

(1)很完整,連指甲和毛髮都可以保存下來

(2)從日常經驗中可發現動物的骨頭和牙齒很容易保存,而動物的內臟如果幾天不處理,相當容易發臭而腐爛掉。


5.為什麼有四個罐子專門用來放置臟器,有什麼特別意義嗎?

答:可能是臟器容易腐壞,因此要個別處理。



附錄1.2乾燥花製作」

a.【研討式的活動記錄】

乾燥花製作


【研究目的】了解乾燥劑的功能,並找出生活中哪一類常用的乾燥劑效能最好。〔我們的問題〕

生活中哪些物品有用到乾燥劑?

我們可從哪些地方收集乾燥劑?

我們該選擇什麼樣的花來當材料呢?是不是要多選擇幾種?有沒有什麼限制呢?

我們該如何進行觀察測量,以每天當單位會不會不夠精確呢?

這實驗需要進行多久才能得到花的乾重?

我們如何呈現實驗結果?

〔著手來探究〕

查閱參考書籍或網路上的資料,以了解日常生活中常使用的乾燥劑

要準備哪些設備?

乾燥劑的量需要多少?

我們需要觀察紀錄哪些項目?紀錄的表格設計好了嗎?

如何測得花的濕重、乾重?

〔我們的發現和想法〕

同種花用不同乾燥劑,得到乾重的時間不一樣,能否用此來比較乾燥劑的有效程度?

不同種類的花用同種乾燥劑也得到不同結果,這可用來推測什麼?

乾燥劑的選擇對實驗有何影響?是不是要考慮什麼因素?

花的選擇是不是要有什麼原則?

一次實驗就夠了嗎?如果幾次實驗下來,結果差異很大,可能是什麼原因?

還有什麼其他因素會影響實驗?我們該如何改進?

〔檢討與建議〕

收集新鮮花朵及乾燥劑後最好能立即進行實驗,以減少花和乾燥劑暴露於空氣的時間

同種類或不同種類的花朵條件最好一致,乾燥劑也是同樣道理,讓實驗變因單一以減低實驗誤差。

〔心得記述〕

這次的觀察過程中有哪些有趣的事情?

附錄1.2:「乾燥花製作」b.【指導式的活動記錄】

乾燥花製作


目的:了解乾燥劑的功能,並找出生活中哪一類常用的乾燥劑效能最好。

器材:鮮花、乾燥劑、保鮮盒數個、天枰

步驟1. 選擇幾朵鮮花,紀錄其重量( 濕重)

2. 將鮮花置入編號一的保鮮盒中,其他保鮮盒分別放入花與不同的乾燥劑,每天紀錄花的重量。紀錄時注意減少花和乾燥劑暴露在空氣中的時間。

3. 當花的重量不再改變時,此即為這朵花的乾重

4. 比較不同乾燥劑乾燥的效率。

問題與討論:

  1. 實驗所用的乾燥劑是從哪裡收集來的呢?包含有哪些成分呢?它們的乾燥的效率一樣嗎?

  2. 實驗所紀錄的數據該如何呈現,才能清楚的表示出不同乾燥劑的乾燥速率呢?

  3. 試著想想看,這個實驗有麼缺失?該如何改進呢

【執行紀錄】

乾燥劑種類

花的種類

原來濕重

1

2

3

4

5

6

乾重


























































【資料分析與研判】

請分析結果與推論乾燥劑的效能


【結論】

1.結果與心得

2.檢討與改進

【附錄】(檢附蒐集的資料)

可將有關的文獻資料附上

附錄1.2c

乾燥花的製作工作手記

我是組的,其他成員有 

我們所採集到的花種類有 

我們收集到的乾燥劑種類有 

什麼是濕重 

什麼是乾重 


影響乾燥花製作的快慢的因素有

從新鮮的花製成乾燥花大約需要多少時間

 ‧花外觀會有怎樣的變化                       

 ‧最大的變化是什麼時期 


三、心得

在本組實作的任務中,我負責的工作是
其實,我想擔任的工作是

依我的看法,我認為還有哪些方法來測定乾燥劑的效率或可以改進實驗的方法:


四、評鑑

關於這次「乾燥花的製作」任務,我感到最得意的事:


五、我知道其他小組目前的工作

做:做:

做:做:

做:做:


六、個人自評與小組互評

 我觀察到小組的 是最認真的,而       需要再改進   

我對自己的工作滿意程度        ,我給自己打       分     





附錄1.3木乃伊保存原理學習單

(以下的答案是參考用的教師可依當時情況來研判什麼答案最合理)


1.家裡有哪些物品有乾燥劑?

:食品類如米果的大包裝中,有一包粉末狀的乾燥劑;又如衣櫥常用的克潮靈,其成份也是乾燥劑。


2.乾燥劑的成分有哪些?

:化學乾燥劑如氯化鈣、石灰;天然乾燥劑如鹽類。


3.除了標本和木乃伊外,能長久保存下來的生物遺骸還有哪些?

答:還有化石這一類,像是西伯利亞冰層發現的長毛象及琥珀中的昆蟲等


4.為什麼有四個罐子專門用來放置臟器,有什麼特別意義嗎?

答:可能是臟器容易腐壞,因此要個別處理。


5.簡述木乃伊的保存原理。

答:1.將易腐壞的內臟移除

2.加入脫水的試劑如鹽類

3.裹上麻布以隔絕空氣


6.什麼是花的濕重、乾重?

答:濕重指花朵還保有水分的重量,而乾重則是花朵去除水分後的重量。















附錄1.4:相關資料

一、標本製作(在此提供學生較感興趣的標本型態)

封膠標本製作

1.材料

1.保麗龍膠

2.硬化劑

3.透明盒子

4.標本—如甲蟲標本、貝殼、乾燥花…

2.製作方法











葉脈標本製作

(1)製作原理

利用葉片的葉脈和葉肉對化學物質腐蝕的差異性,使用酸性或鹹性物質將葉肉腐蝕後,設法除去葉肉,留下尚未被腐蝕的葉脈。

(2)材料

1.葉片的選擇原則上選擇葉脈比較明顯粗硬的種類,會比較容易成功。如:菩提葉、桂花、玉蘭花、馬拉巴栗、洋蹄甲等。葉脈纖細(如杜鵑花)或平行葉脈(如椰子葉)的植物不容易成功

2.葉肉腐蝕劑一般實驗室中常用強鹹性的化學藥品,如氫氧化鈉、氫氧化鉀等。但家中的許多鹹性物質:像是通馬桶的通樂、洗衣服的肥皂、洗潔劑、廚房清潔劑;或是酸性物質:鹽酸、醋等都可作為腐蝕葉肉的替代品,效果也不差。一般而言以鹼性物質的效果比較好。

(3)製作過程

1.浸泡:將葉片泡在上述的藥品中加熱至葉片顏色變深、變軟後即可,一般等溶液沸騰後約10分鐘左右即可,但需注意安全並謹慎處理。若不加熱也行,只要延長幾天浸泡的時間就可以了。

2.除葉肉之處理:將葉子置放於裝水的淺盆中,用牙刷輕輕刷去葉肉,再讓流水把刷下的葉肉帶走。去葉肉後的葉脈必須要放在厚紙堆中夾平並吸乾水分。

















二、木乃伊的故事

(資料來源:埃及木乃伊http//www.ndhu.edu.tw/~u9103001/mummy.htm)

在埃及金字塔幽深的墓道裏,刻著一句莊重威嚴的咒語:誰打擾了法老的安寧,死神的翅膀就將降臨在他頭上。

人們曾經以為,把這種咒語刻在墓道上,不過是想嚇唬那些盜墓者,使法老的遺體和墓中財寶免遭動難。隨著近代考古學的興起,眾多西方學者和探險家前來埃及發掘古跡,他們也沒有把這當回事。然而一個多世紀以來連續發生的情況,卻使那些膽大妄為的人們不得不在咒語面前感到畏懼:進入法老墓寶的人,無論是探險家、盜墓者還是科學家,絕大多數不久便染上不治之症或因意外事故,莫名其妙地死去。人們不得不懷疑:這是法老的咒語顯靈了。

這其中最典型的,要算挖掘法老圖唐卡門陵墓的事件。圖唐卡門是埃及第十八王朝的法老,西元前十四世紀在位。他九歲即位,不到二十歲就去世了。英國著名探險家卡納馮爵士和英籍埃及人、考古學家卡特率領的一支考察隊,為尋找圖唐卡門法老的陵墓,在埃及帝王谷的深山中整整奔波了七年。直到192211月,他們才終於找到了圖唐卡門陵墓的封印。

等到他們鑿開墓室時,已到了次年218日。燭光映出鑲滿珠寶的黃金御座、精美的法老棺槨和數不清的裝滿珍寶的匣子,考察隊員們欣喜若狂。這時他們突然接到開羅拍發的電報,說卡納馮爵士突發重病死去。卡納馮爵士時年57歲,身體一直很好,但那天他的左頰突然被蚊子叮了一口,這小小的傷口竟使他受感染患了急性肺炎,以致要了他的命。而據後來檢驗法老木乃伊的醫生報告說,木乃伊左頰下也有個傷疤,與卡納馮被蚊子叮咬處疤痕的位置完全相同。考察隊的考古學家莫瑟,是負責推倒墓內一堵牆壁,從而找到了圖唐卡門木乃伊的人。不久他就患了一種神經錯亂的怪病,痛苦地死去。參加考察隊的卡納馮爵士的兄弟赫伯物,不久死於腹膜炎。協助卡特編制墓中文物目錄的理查貝特爾,於1929年自殺。次年二月,他的父親威斯伯裏勳爵也在倫敦跳樓身亡,據說他的臥室裏擺放了一隻從圖唐卡門墓中取出的花瓶。

埃及開羅博物館館長米蓋爾梅赫賴爾負責指揮工人從圖唐卡門墓中運出文物;他根本不信"咒語"曾對周圍的人說:"我這一生與埃及古墓和木乃伊打過多次交道,我不是還好好的嗎?"這話說出還不到四個星期,梅赫賴爾就突然去世,時年52歲。據醫生診斷,他死於突發性心臟病。到1930年底,在參與挖掘圖唐卡門陵墓的人員中,已有12個人離奇地暴死。法老咒語顯靈之說,從此不脛而走。發現圖唐卡門陵墓的卡特,自以為僥倖躲過了劫難,過著隱居的日子,不料也在19393月無疾而終。直到1966年,法國邀請埃及將圖唐卡門陵墓中的珍寶運往巴黎參加展覽,此舉已得到埃及政府同意。主管文物的穆罕默德亞伯拉罕夜裏忽作一夢:如果他批准這批文物運出埃及,他將有不測的災難。於是他再三向上級勸阻,但力爭無效,只好違心地簽署同意。他離開會場後就被汽車撞倒,兩天後去世。

類似的事還可以舉出很多,人們不禁要問:這些人究竟是怎麼死去的?法老的詛咒又是怎麼回事呢?有人認為,古代埃及人可能使用病毒來對付盜墓者。1963年,開羅大學醫學教授伊澤廷塔誼發表文章說,根據他為許多考古學家做的體檢,這些人均帶有一種能引起呼吸道發炎的病毒。他認為進入法老墓穴的人正是感染了這種病毒,引起肺炎而死的。

1983年,法國女醫生菲利浦提出了又一見解。她認為致命的不是病毒而是黴菌,由於法老陪葬物中有眾多食品,日久腐敗,在墓穴形成眾多的黴菌微塵。進入墓穴者不可避免地要吸入這種微塵,從而肺部感染,痛苦地死去。

另一些科學家則認為,法老的咒語來自陵墓的結構。其墓道與墓穴的設計,能產生並聚集某種特殊的磁場或能量波,從而致人於死命,但要設計出這樣的結構,必然要有比現代人更高的科學技術水平。而三千多年前的古埃及人又是怎樣掌握這種能力的呢?

其他觀點也有難於自圓其說之處。若說是病毒,什麼病毒能在封閉的空間中生存四千年?若說是黴菌,陵墓掘開後空氣流通,黴菌微塵不久就會逸散,不可能持續多年。孰是孰非,至今還沒有一個公認正確的答案。

三千多年前的法老詛咒,至今人們還沒能理解。
























()「我思故我在」活動指導


  1. 教學要點:


    1. 教學資源


      1. 使用說明

      本活動有四個附錄:

      1. 附錄2.1a學習單「我思故我在!」

      為活動一的學習單,,包含問題討論與學習心得記錄。

      1. 附錄2.1b閱讀資料「我們的心靈在哪裡?」

      在進行完活動一之後,提供閱讀資料給全班閱讀,讓學生瞭解過去的人對於心靈發現的歷程。

      1. 附錄2.2閱讀資料

      在活動二之前提供給全班閱讀,讓學生具備有腦部構造與功能的概念。

      1. 附錄2.3學習單「我思故我在我是神經科學家!」

      為活動二的學習單,提供閱讀資料給全班閱讀,並包括問題討論與學習心得記錄。

      1. 附錄2.4ab「相關資料」

      提供老師閱讀,並列舉參考書目,作為上課內容的參考與補充。

      1. 附錄2.5報告示例

      為活動二之報告示例。報告的重點在異常的原因、症狀,也可加上日常的保健或患病後的治療與看護。















      「我思故我在」教學示例

      說明

      【協助學生確定問題】

      在日常生活中,神經系統的參與是最頻繁,卻最容易讓人忽略它的存在的。而在古埃及人還未發展完全的解剖學觀念中,他們認為心臟才是生命的主宰智慧的泉源。因此可以此為一個問題,讓學生思考並推測為什麼從前的人會認為心臟是思想的泉源?再將主題引導至神經系統。



      示例:

      • 木乃伊製作的過程中,為了避免屍身腐壞,會將比較容易爛掉的柔軟組織如內臟、大腦等除去,但卻會把心臟保留下來,或是取出處理後再放回胸腔。這是因為對古埃及人而言,心臟是思想、意識運作的地方;死後接受審判時,還必須以心臟的重量來衡量其在世的品行,決定是否能夠得到永生。為什麼古埃及人會認為心臟是思想、意識運作的地方呢?如果是你,你會怎麼想?

      • 到底思想、意識運作的地方在哪裡呢?在日常生活中,你感覺到「它」運作了嗎?

      • 大腦到底有多重要?!

      • 既然大腦才是真正的智慧泉源,那心臟扮演了什麼樣的角色呢?它和大腦之間有什麼樣的關係?

      • 人家說大頭比較聰明,為什麼呢?這是一定的嗎?腦發不發達除了和腦容量有關係,還有沒有其他的因素會影響呢?

      • 「頭腦簡單,四肢發達」這句話對嗎?

      • 當醫生宣佈一個人腦死的時候,是根據哪些條件?腦死就代表一個人已經死亡了嗎?



      腦部的功能要如何研究呢?一開始科學家們只能由一些因意外而造成腦部損傷的病人來觀察損傷部位與受影響部位之間的關係。大家可能已經聽過中風、植物人、帕金森氏症、老人癡呆症、腦瘤、腦震盪……,這些腦部的疾病是腦部的哪些部位受傷或異常呢?對病人的活動有哪些影響?經由這些資料的收集與整理,我們也能當個小神經科學家!

      »»這個部份不僅只討論大腦損傷所造成的影響,包括整個腦部如腦幹等部位都在討論的範圍內,期能讓學生經由認識這些常見疾病來了解腦部的功能與重要性。由學生準備並介紹腦部疾病所損傷的部位、病徵及其對身體活動的影響。



      【協助學生獲取資料】

      1. 閱讀資料(附錄2.1b2.2)

      2. 進行資料蒐集:

      報告的主題依疾病可分為中風、植物人(可與腦死比較)、帕金森氏症、老人癡呆症、腦瘤、腦震盪……等。由坊間書籍、圖書館、專家、網站去蒐集相關的資料,例如:

      • 醫療大百科

      h

      »»教師需隨時提醒與確定學生資料收集的方向,並協助其將資料過濾、整理。


      ttp://www.healthno1.com/health/feature/menu/10-nerve.html

      • 微創神經外科中心網

      http://www.td120.com/

      • 中華帕金森網

      http://www.td120.com/pd/Index.htm

      • 老人癡呆症(阿茲海默症)

      http://www.psychpark.org/news/new/0001044.htm

      • 腦震盪

      http://www.nico.com.tw/doctor/new_page_231.htm

      • 腦瘤

      http://www.vghtpe.gov.tw/doc_vgh/ns0003.htm

      http://pck.bio.ncue.edu.tw/pckweb/database/data2/ck/ch05/supply/cancer.htm

      • 行政院衛生署--腦死判定準則

      http://dohlaw.doh.gov.tw/Chi/NewsContent.aspmsgid=341

      1. 進行資料整理

      可以海報、投影片、powerpoint、表演(醫生v.s. 病人)……等方式呈現。報告的重點在腦部異常與損傷部位和身體其他部位活動之間的關係,進行資料整理時可分為三部份:疾病損傷或異常的部位、病徵、對活動的影響。若時間允許,可以增加檢查方法的介紹。



      【鼓勵學生提出想法】

      結論與心得:

      1. »»應該許多地方或國家都有這樣的講法,可以收集各地的方言來增加學生的興趣,也可請學生收集資料。

        動物活著時,心臟會跳,但死亡之後心臟就不跳了。古埃及人可能因為觀察到心跳與人存活之間的關係,而有心臟是智慧泉源的這個觀念。

      2. 因為許多生理或心裡反應都伴隨著心跳的改變,比起其他部位所受的影響都來的明顯。因此我們常說心裡想、心愛的、心裡有恨、心得感想、三心二意、一心兩用、全心全意、心肝寶貝等,或是傷心難過時會心痛,這些辭彙顯示我們可能在最初時也認為心臟是負責思考的器官。

      3. 我們不容易由日常的活動去發現大腦的運作,但當腦部損傷時,便可發現損傷部位所調控的生理反應受到影響,因此可以知道大腦在我們的身體默默的扮演了重要的角色。從前的神經科學研究也是經由腦傷患者來觀察大腦各部位所負責的功能。

      4. 健康的身體各部位缺一不可,但大腦扮演了一個領導的角色,調控不同器官與組織間達到平衡。而循環系統負責運輸養分,提供足夠的能量讓大腦能夠負擔如此大的工作量。



      【適當時機進行評量】

      本活動之評量採以下幾種方式進行:

      1. 小組報告:選擇一與腦部相關損傷或疾病收集資料,並向同學介紹。

      2. 經驗分享情形:聽取別組的報告,提出問題,紀錄別組獲得的資料與結果,回答別組對本組工作的問題

      3. 完成「學習單」。(附錄2.1a2.3

      »»教師應盡可能讓上課的方式為開放的討論。對於這些問題學生可能有許多相關的生活經驗,請學生提出分享。且這類問題學生可能存有迷思,教師需由學生的答案中發現其錯誤的概念並加以導正。

      »»此部分神經科學研究的故事引起學生的興趣。神經系統的功能不容易觀察,但可以經由反向的思考來驗證,例如當這個因素不存在時會有蛇麼影響?

      »»介紹完大腦的重要性,要提醒學生身體的恆定性還需要其他系統共同維持,大腦是無法孤軍奮鬥的!

      »»許多俚語或詩詞文章中都可能摻有錯誤的概念,教師可多方收集,或由學生提出共同討論。

      »»腦死的概念教師可依學生的學習狀況及教學時間分配決定要不要編入教材。






      附錄2.1a — 學習單

      思故我在

      班級:姓名:座號:

      對古埃及人來說,死亡只是生命的中斷,而不是結束。人死後並不就此消失,而會進入另一個比今生更為美好的永恆生命,所以在死後必須保有完整的身體,以備在復活時使用。這就是古埃及人製造木乃伊的原因。

      在古埃及人的信仰中,一個人死後要得到永生,他在世的時候行為必須合乎「瑪特」(公理、秩序之意)的規範。死者的亡靈會被狼頭人身的木乃伊之神阿奴比斯(Anubis)帶到瑪特女神之前,將死者的心臟放在天平的一邊,另一邊是象徵「瑪特」的羽毛。如果死者作惡太多,心臟太重而下沈,就會被等在一旁的怪獸阿穆特(頭是鱷魚,上半身是獅子,下半身是河馬)吃掉,死者從此不得超生。小的罪過則必須一一懺悔,以求獲得寬恕。審判的結果由鷺鷥或狒狒化身的智慧之神托特(Thoth)記錄。通過這個審判後,死者的亡靈在鷹頭人身的賀魯斯或阿奴比斯引導下,前往朝拜復活之神歐西里斯,由歐西里斯賜予永生,成為「阿卡」。

      (以下的答案僅供參考)

      答: 1. 當動物活著時,心臟會跳,但死亡之後心臟就不跳了。古埃及人可能因為觀察到心跳與人存活之間的關係,而有心臟是智慧泉源的這個觀念。

      1. 失戀難過的時候心會痛耶!

      2. 我們常說心裡想、心愛的、心裡有恨、心得感想、三心二意、一心兩用、全心全意、心肝寶貝等,或是傷心難過時會心痛,這些辭彙顯示我們可能在最初時也認為心臟是負責思考的器官。

      3. 想到喜歡的人會心跳加快。



      答:大腦。有,當我在思考這個問題時,我的大腦就在運作了。

      答: 1. 當我想睡覺、感冒發燒生病的時候就沒辦法思考。

      1. 小嬰兒發燒如果沒有即時處理好的話,可能會造成腦部的傷害而影響日後智力或肌肉的發育。

      2. 因意外造成的腦部傷害可能會造成死亡、或身體其他部位局部的功能喪失。



      答:心臟屬於循環系統,搏動的力量可以促使血液在體內流動。大腦是個對能量高度需求的器官,由血液所帶來的養分正是提供大腦運作的重要能源。因此若心臟停止搏動,進入腦部的血液不足以提供足夠的養分給細胞,大腦便無法正常運作,身體其他部分的功能也隨之停止。但心跳與血壓也受大腦的調控,因此心臟與大腦之間的關係是很密切的。



      答:動物行為的複雜程度主要與神經元的數量及神經元之間的連結有關,因此腦袋大的動物不一定比較聰明。當大腦的皺褶越多,皮質的面積越大,其所能包含的神經就越多,因此大腦皮質皺褶的程度通常與動物的行為複雜程度相關。人類的大腦皮質皺褶明顯,因此即使腦殼的空間狹小,皮質的表面積依然相當大;而低等的哺乳類(如老鼠)的大腦皮質則較為平滑。















      附錄2.1b — 閱讀資料

      我們的心靈在那裏?

      節錄自http//pck.bio.ncue.edu.tw/pckweb/database/data2/ck/ch05/supply/nervous.htm

      人類的中樞神經系統較一般動物發達,所以人類除了與其他動物一樣具有運動、知覺等功能外,尚具有想像、內省、洞察的能力;由具體而至抽象,對藝術具有追求創造的能力,對一切事物具有審美觀。我們目前還沒有證據證明其他的動物具有這樣的能力。由此可知人類的行為不是純粹本能的,還有靈智的活動,即所謂的「心靈」。

      自古以來,人們對於人的精神或掌握心靈所在的說法莫衷一是,如中國的「心」字,根據象形字學的說法,恰如一個心臟圖形,上兩點代表兩心房,下面的一撇一彎勾代表兩心室。而且,據他們觀察,當人激動或興奮的時候,心臟跳動最快,故認為心臟必定與這些情緒的精神作用關,人活著的時候是由於心臟在跳動,一旦心臟停止跳動即意味死亡。且因心臟位於人體的中央,故有心臟是靈魂所在的說法。史前時期的西方,雖然無任何有關心靈的史料記載,仍然可由他們的文化遺物中推知在距今約六千多年前的古埃及尼羅河王朝時代,已有「心靈所在是心臟」的說法。

      當文明進展到了距今約四千多年前的巴比倫王朝時期,心的說法已逐漸由心臟移到了肝臟。當時的居民由屍體解剖中得知肝臟在人體臟器中占位最大(肺臟所占的空間雖亦不小,但死亡後受氣壓消失的影響會皺縮),故認為肝臟是人體心靈的所在。建居在底格里斯河與幼發拉底河之間肥沃平原上的巴比倫王朝,為今日阿拉伯人的祖先,故今日阿拉伯人常以「肝臟的喜悅」來形容自己所喜歡的朋友。在中國也有如此的說法,如常常以「心肝」來稱呼自己所寵愛的事物。

      接著文明的重心逐漸轉移到了希臘希臘可說是近代科學文明的搖籃,當時的希波克拉底司Hippocrates,西元前446 -377年)即是第一位確定腦為心靈所在的偉大醫學始祖,其生存時間距今約有二千四百年。他曾言:「人因有大腦,故有七情六慾,能享受,也能創造,更有辨真、明善、審美的本能,在此即為人與其他動物最明顯之分野。」希波克拉底司的話已明顯的指出,心靈的所在是腦的觀念。在此以前的人們認為「癲癇」是一種超自然且出於神旨的「神聖病」,因它發作突然而非人力所能控制,直至希波克拉底司才預測它是屬於腦的一種疾病。

      希波克拉底司之後,隨著不同科學家的研究,心靈在哪裡的觀念又反覆不明了一段時間。今日,對大腦功能的研究,不僅是大腦皮質,即使是間腦以及腦幹等部位也都較以往清楚。大腦正如一個權能有效的中央政府,統轄了無數職權相異的機構與部院,而實際上仍掌有發號司令與決定政策的主權,這樣才能有效的將整個國家政務統整起來。

      附錄2.2 — 閱讀資料

      我思故我在 腦袋裡裝著些什麼?!

      資料來源:http://pck.bio.ncue.edu.tw/pckweb/database/data2/ck/ch05/text/ch5-2.html

      中樞神經系統包含腦和脊髓,本質柔軟,分別位於腦殼和脊柱中,藉以獲得保護。

      腦和脊髓的表面有包膜,可以防止運動時,和它周圍的頭骨或脊椎碰撞。腦是人體一切感覺、運動、思考、記憶、情感、語言等活動的總指揮部,主要分為大腦小腦腦幹三部分。人類的大腦十分發達,分成左右兩半球,左半球控制右半身的活動,右半球控左半身的活動。大腦半球又分為許多區域,分別主管運動、感覺、語言、記憶和思考等。

      小腦位於大腦下方,也分為左右兩個半球。它的功用在協調全身肌肉的活動,以維持身體的平衡,所以動作敏捷的動物如鳥類,其小腦特別發達。

      除大腦與小腦外,其它部分合稱腦幹。腦幹內有控制心搏呼吸體溫及飲食的中樞,並有控制如吞嚥咳嗽噴嚏、眨眼、嘔吐及唾腺分泌等反等反射作用的中樞。腦幹受損,易導致死亡。腦的體積雖小,需氧量卻當大,即使短時間供應不足,也會使人暈倒,若供應斷絕較長時間,腦就會因缺氧而受到嚴重的損害,可使人癱瘓或死亡。

      >>人的大腦側面觀。

      附錄2.3 — 學習單

      我思故我在 我是小小神經科學家!

      (以下的答案僅供參考)

      1. 你覺得哪一組表現最好?他們的優點是?



      1. 你覺得自己這組的表現如何?有哪些地方是需要改進的?




      經過各組的報告,你得到了哪些知識呢?

      1. 什麼是中風呢?中風後有哪些症狀?

      答:中風的定義是:「腦部的血液循環受到傷害,突然發生意識障礙及運動機能障礙的綜合症。」腦中風分為腦梗塞及腦出血,腦梗塞分為血栓性腦梗塞及栓塞性腦梗塞,都是因為動脈粥狀硬化所引起,腦出血則百分八十是高血壓所引起,高血壓是腦出血的頭號敵人。其他非高血壓引起的腦出血包括腦瘤、動脈瘤、動靜脈畸形、血管炎、血液凝固異常等,年青人之腦中風大多屬於非高血壓性之原因所造成。中風的症狀會因發作的部位不同而不同,雙側的面部、上肢或半身偏癱、感覺減退、不能言語…等。


      1. 什麼是植物人呢?植物人和腦死有什麼差別?

      答:腦死病人和植物人是不同的,腦死病人無法再次甦醒。病人在宣布腦死後,即使依賴生病維繫系統,身體其他器官最多也只能維持24小時。而植物人則表明一個人能像植物一樣具有生命的存在,但不能有目的的自主活動。植物人還有腦電波的活動,能自主呼吸、能睡覺,餵食後也能消襪。腦死則什麼都沒有了,神經系統的反應也會消失。


      1. 阿茲海默症俗稱是?有哪些症狀呢?

      答:老人癡呆症。神經元不像其他細胞能夠分裂再生;它的數目,從出生之後就不會再增加。當大腦要執行某種功能時,必須要靠成千上萬個神經元通力合作完成。如果神經元受到損傷,造成數目大量減少,腦部的運作就會感到吃力。 當受損的神經元不多,我們可能只是比較健忘,還勉強可以應付,把它當作正常老化的現象看待;等到數目大量減少到某一個程度,症狀就會變得十分明顯。老人癡呆症就是這種不正常的老化。通常最初的表現是健忘,常忘記重要的事情,煮水忘記關瓦斯,有造成火災的危險。問題有時會重複發問,而忘記剛剛才問過。但病人對很久以前的事情仍然記得很清楚,反而是對最近的一些事情記不起來。隨著疾病逐漸惡化,其他大腦功能也逐漸出現問題功能也逐漸出現問題。病人往往講話講到一半時,因為找不到能接下去講的字而停頓下來,寫字也會有文字結構異常,找不到適當用字的情形。空間概念也有退化的現象,回家有時會迷路。情緒方面則是病人會對自己能力的降低而感到焦慮或憂鬱。


      1. 還有哪些腦部的損傷或疾病讓你印象深刻的呢?它所引起的原因是?會造成哪些症狀呢?





























      附錄2.4a — 相關資料(內容摘錄自自編教材【木乃伊】)

      古埃及人相信心臟是「智慧及所有情感的泉源」,是至高無上的東西,因此製作木乃伊的過程中不會將心臟取出。但事實上,腦才是真正負責心智活動的部位。

      大腦是一外觀乳白色且有明顯縐褶的柔軟物質,重量約1.3公斤,分為左右兩大半球。大腦可分為內部的白質與外部的灰質。大腦皮質皺褶的程度通常與動物的行為複雜程度相關。人類的大腦皮質皺褶明顯,因此即使腦殼的空間狹小,皮質的表面積依然相當大;而低等的哺乳類(如老鼠)的大腦皮質則較為平滑。

      大腦皮質的厚度約2 mm ~ 6 mm,可根據已知的功能區分為許多區域。例如運動皮質可以將訊息由神經傳遞到脊髓,再向下傳遞造成肌肉收縮。視覺皮質、聽覺皮質分別接受視神經與聽神經所傳來的訊號。體感覺皮質接收由皮膚中負責傳遞痛覺及觸覺的神經傳來的訊號。聯合皮質則負責感覺之間及感覺與運動之間的聯繫,也與思考及認知過程相關。當某一部位的皮質受傷時,會造成訊息的輸入或輸出困難,使得傷患在以感官感覺事物、或是運動都會因而失調。

































      除了皮質,腦部還包含了其他許多重要的構造,當其異常時,可能造成其傳入或傳出訊息的困難,引起意識或運動功能等方面的障礙。例如造成中風的原因之一腦梗塞所引起的症狀便根據阻塞的部位而定,因此有多樣化的表現,例如:雙側的面部、上肢或半身偏癱、感覺減退、不能言語……等帕金森氏症(Parkinson's disease)為黑質紋狀體的多巴胺細胞大量壞死,以致影響控制肌肉運動和張力的能力,使手腳不自主地震顫。因此,腦部的損傷或異常程度超過它所能負荷的範圍時,許多局部或是較大範圍的症狀就會出現,而這些症狀則視受損的部位所調控的功能。

      關於腦部異常的資訊在一些關於神經外科的網頁都可以查到不少資料,另外坊間的書籍對於神經科學的發展、大腦的介紹、腦部異常與保護,或是關於腦力開發等都有較為淺顯的介紹,教師可以多方參考。

      我思故我在參考書目

      1. Daniel C. Dennett著。陳瑞清譯。萬種心靈。天下遠見出版股份有限公司。

      2. Dharma Singh Khalsa, M.D., and Cameron Stauth著。羅美惠譯。1999。優質大腦。先覺出版有限公司。

      3. Susan A. Greenfield著。陳慧雯譯。1998。大腦小宇宙。天下遠見出版股份有限公司。

      4. William H. Calvin著。黃敏偉、陳雅茜譯。大腦如何思考。天下遠見出版股份有限公司。

      5. 宋秉文等著。民87。神經生物學淺談。台灣書店。

      6. 許世彤、歐英琦。1993。腦海探密。廣東教育出版社。

      7. 邱浩彰。民84。失智症(癡呆)的認識與頭腦的保健。正中書局。






























      附錄2.4b — 相關資料

      「愛因斯坦大腦傳奇」誕生

      本文選自「科學發展」20043364











































































      附錄2.5 — 報告示例:以戲劇方式呈現。

      故事大綱:

      爺爺今年已經85歲了,從去年開始他開始漸漸忘記自己做過什麼事、吃過飯沒?時常迷路,一而再再而三的問相同的問題,最後甚至忘了自己是誰,也不認得我是她的孫子了!!!

      一天,爺爺突然消失了,家裡的人著急地四處尋找,最後終於在公園的搖椅上找到一個人喃喃自語的爺爺。

      家人們在高興之餘,也憂心的討論著是不是該帶爺爺去看醫生了。於是,隔天我們便帶著爺爺到醫院去找神經科的醫師。

      我:醫生叔叔,我爺爺到底怎麼了?他現在都不認得我了。

      醫生:你爺爺是患了俗稱老人癡呆症的阿茲海默症,主要因為大腦皮質退化,神經纖維糾結而造成心智上的退化。通常最初的表現是健忘,常忘記重要的事情,煮水忘記關瓦斯,有造成火災的危險。問題有時會重複發問,而忘記剛剛才問過。但病人對很久以前的事情仍然記得很清楚,反而是對最近的一些事情記不起來。隨著疾病逐漸惡化,其他大腦功能也逐漸出現問題功能也逐漸出現問題。病人往往講話講到一半時,因為找不到能接下去講的字而停頓下來,寫字也會有文字結構異常,找不到適當用字的情形。空間概念也有退化的現象,回家有時會迷路。情緒方面則是病人會對自己能力的降低而感到焦慮或憂鬱。最終常因感染而導致死亡。

      我:那爺爺會死掉嗎?

      醫生:雖然某些癡呆症發生的原因不能完全了解,但並不是所有的癡呆症,都是不能治療的,只要盡早發現,交由專業的醫師來診斷治療,病人還是有恢復的希望。大約有十%到二十五%的老年癡呆症,可以找到致病的原因,經過適當的治療,就可以得到明顯的改善。我們千萬不要用消極的態度來對待病人,可能因此延誤了治療的時機。










      ()「木乃伊的身世之謎」活動指導


      1.教學要點:

      中去獲得知識。


      2.教學資源

      器材:果汁機、湯匙、濾網、試管、燒杯、酒精、酵素、鹽巴、清潔劑、保鮮

      盒、淺盤、齒梳、直流電供應器、果凍粉、運動飲料、滴管。

      時間:導讀及問題分享討論需要一節課的時間,而兩次的實驗的操作以及講

      解討論則共需要三節的時間,而資料蒐集報告則需要一節課的時間。

      資料:相關圖書及網站資料。


      3.使用說明

      本活動有四個附錄:

      附錄1.1「閱讀資料」

      提供給全班閱讀,並包括讀後的評量「木乃伊的身世之謎」。

      附錄1.2「木乃伊的身世之謎」活動(abcd)

      a﹝研討式的活動紀錄﹞或b﹝指導式的活動紀錄﹞。

      書寫報告則可選c或空白。

      附錄1.3「學習單」

      提供給全班填答。

      附錄1.4「延伸閱讀」

      教師可藉每次教學不斷地充實。當學生在探究此「子問題」,蒐集資料發生困難時,可據此加以支助。而同學的搜尋資料結果,也可以充實這方面的篇幅。













      「木乃伊的身世之謎」教學示例

      說明

      【協助學生確定問題】

      本組負責探討要如何來位木乃伊寫族譜,以解開其身世之謎,並且介紹目前生物科技以及醫療技術科學的運用;經過學生的資料蒐集以及討論整理之後,我們初步歸納出目前的親緣鑑定主要是利用DNA的比對結果,而從一些現代的醫療科技如:X光照像技術、核磁共振照影…等等方法,便可以得知木乃伊生前的一切點滴秘密,在進行此探討之前,我們須確定下列等問題:


      • 我們可以用什麼方式來檢驗木乃伊的親緣關係?

      • 什麼是「DNA親緣關係鑑定」?

      • DNA親緣關係鑑定」這種技術可以運用在哪些方面?

      • 現在有哪一些科學技術可以不用破壞木乃伊標本,而直接透視到內部的身體構造?

      • 我們可以從X光照片上,知道什麼樣的秘密呢?


      【協助學生獲取資料】

      1. 閱讀資料(附錄3.1)或是選讀延伸閱讀(附錄3.4)資料

      a.(埃及王子的身世之謎)

      b.(骨頭知多少)


      1. 進行資料蒐集:

      我們由坊間書籍、圖書館、專家、行家、網站去蒐集相關的資料,例如:


      *有關木乃伊的discovery影片:

      木乃伊

      木乃伊世界1.2.3


      *有關DNA鑑定的網站:

      http://dna.lifelaw.com.tw/





      1. 規劃探討流程:

      *蒐集有哪一些鑑定血緣關係的方法,在與學生討論後,歸納、綜和,最後引出”DNA親緣關係鑑定”的主題

      →”DNA親緣鑑定”對於學生來講可能是一個艱澀的名詞,不過在週遭的日常生活,或是報章媒體當中又會常常聽的到,當學生已經學過”DNA遺傳物質”的背景加上”孟德爾的古典遺傳”之後,在來學習這方面的知識較為恰當,所以老師可以藉由一些淺顯的討論引出主題後,再更深入來探討其中的科學原理,並動手實際來當一位小小的科學家!


      • 調查X光照相的緣起歷史,以及其作用的原理

      另外並深入討論藉由X光的照相結果,我們可以知道哪些不

      為人的秘密呢?


      1. 執行實驗操作與資料調查:

      • 蒐集調查木乃伊的親緣關係的方法

      在學生提出他()們的結果報告分享時,便將其整理綜

      合,並加以補充,以下是我們設計的表格:


      調查方法

      簡述

      優缺點

      族譜表比對



      性徵調查



      DNA親緣關係鑑定







      • 實驗的實際操作

      經過資料蒐集後,我們經由與學生討論的過程之後,我們

      得知可以供木乃伊身分調查的方法非常地多,然而在考慮

      精確度以及資料闕如的歷史背景之下,”DNA親緣關係鑑

      定”是最好的選擇,因此我們便藉由簡單的素材以及方法,

      來實際了解、操作在DNA親緣關係鑑定中所運用到的實

      驗方法:



        1. 萃取DNA—在延”延伸閱讀”裡,我們知道科學家們可以從木乃伊化石的緻密骨裡萃取出DNA加以分析研究,究竟這是一個什麼樣的實驗過程呢?其作用的機制原理又是什麼呢?於是本組便設計了簡單的實驗,讓我們利用廚房裡就可以找到的工具,從生活週遭的食物中(像是:洋蔥、菠菜…),萃取出記載生物奧秘的生命之書—DNA(附錄3.2A)

        2. 果凍膠電泳分析—在取得了DNA之後,要如何去比較不同個體間的相同或是不同之處呢?因此我們設計了一個簡單的實驗,讓我們利用簡單的工具,來實際動手了解科學家們是利用什麼樣的技術來比較人與人之間的異同(附錄3.2 B)


      • 調查彙整X光照相技術的歷史、作用原理

      經由學生提出他()們的結果報告分享時,便將其整理綜

      合,並加以補充,本組在這裡也設計了一個活動讓學生能

      夠討論並加以比較(附錄3.3)


      1. 整理分析資料與實驗結果:

      *蒐集調查木乃伊的親緣關係的方法:

      調查方法

      簡述

      優缺點

      族譜表比對

      藉由史料的文獻資料來驗明身份。

      如果遇到史料闕如,則無法比對,此案就是。

      性徵調查

      藉由外表的特徵比較來驗明身分,例如遺傳的病史、白子…等等。

      必須要有一致的外表特徵才能相互比較。

      DNA親緣關係鑑定

      利用DNA的生物科技技術來加以分析比較。

      最為精準,但是必須要能取得DNA樣本!





      *實驗的實際操作

      經由實驗的實際操作之後,可以幫助我們更加了解科

      學家是要如何幫木乃伊進行親緣鑑定:

      (1)首先要取得DNA樣本—科學家們可以從木乃伊的緻密

      骨的部分取出所需要的DNA,人體的緻密骨骼大部分是

      在一些比較粗壯的部分,像是上臂、大腿的股骨,或是

      兩側的髖骨…等等,而萃取的原理及方式都是利用DNA

      的特性,像是不溶解在高鹽度的溶液,以及不溶於酒精

      的特性。


      (2)再來則是進行比對—科學家們利用膠體電泳的方式來比

      較分析不同個體之間的差異,其原理是因為果凍膠如果放大來看的話其實是像海綿一樣充滿孔隙和小洞的,因此如果放兩隻一胖一瘦蟲蟲進去鑽的話,瘦的那一隻就會鑽的比較快,胖的那一隻則鑽的比較慢,如果以相同的時間看來,瘦的那一隻可以鑽的比較遠,而胖的那一隻則比較近。而DNA就像是蟲蟲一樣,會依分子量的不同而有不同的分離效果!!


      *調查彙整X光照相技術的歷史、作用原理

      經由這個活動的過程,學生們整理了一些相關的心得:

      1. X光照相技術可以不藉由外表的破壞,進而人體的內部構造。

      2. 我們藉由資料蒐集得知,X光在1895年由德國物理學加侖琴所發現,之後廣泛地運用在醫學科技上,像是對於當時世界上的肺結核病患的早期偵測治療,因而造福了不少的病患;另外也在法國的居禮夫人等科學家的發現下,漸漸了解放射線物質能夠穿透物體,因而可以在底片上顯影,而漸漸了解X光的原理,並窮盡畢生精力在放射性物質的研究上。

      3. 人體的日常生活的習性、吃的東西、地位階層甚至性別都可以從骨骼的結構狀況看出端倪,因此我們可以藉此了解木乃伊生前的秘密,他到底是因為什麼原因而死亡的。


      【鼓勵學生提出想法】

      綜合以上的探討過程,我們的結論與心得:

      1. DNA親緣鑑定,相較於一些性狀或是族譜的比較,是較為準確的鑑定方法,而在鑑定木乃伊的身世之謎時,這似乎是在史料闕如之下的最好方法,而DNA的來源可以從木乃伊的緻密骨取出DNA



      1. 我們藉由實驗,可以知道要如何從生物體中萃取出DNA

      而原理及方式都是利用DNA的特性,像是不溶解在高鹽度的溶液,以及不溶於酒精的特性。


      1. 我們可以藉由果凍膠電泳的實驗,藉由物質分子量的大小不同,而使得在果凍裡前進的距離不同,來分辨不同的色素種類,而科學家也是利用相似的原理來分辨生物個體的異同。

      1. X光在1895年由德國物理學加侖琴所發現,之後廣泛地運用在醫學科技上,而近來也有許多埃及考古學家利用此一技術,來觀察木乃伊的內部構造而不去破壞外部的文物結構。


      1. 我們可以藉由觀察骨骼的結構,進而了解一個人的日常生活的作習、吃的東西、地位階層、性別、健康狀況…等等,進而可以了解木乃伊的生前種種,以解開他的身世之謎。


      【激勵學生推廣運用】

      在這裡可以運用問答的方式來激勵學生的思考,來推廣運用所學:

      DNA親緣鑑定的應用

      。請問各位同學在報章雜誌,或是電視網路上有聽說過其它

      DNA鑑定、驗DNA、驗明身分這些技術的案例或是故事嗎?

      。這些方法是用在什麼樣的情況?以及什麼對象上呢?

      。從這些對象中,我們可以從哪些地方取得生物體的DNA呢?

      。我們還可以用什麼東西來代替”鳳梨汁”或是“隱形眼鏡清洗液”,取代其酵素的功能呢?

      。請問我們除了果凍粉,還有什麼膠體可以讓我們來試試看,能不能夠來進行膠體電泳分析呢?


      X光照相的應用

      。請問除了X光照相之外,還有什麼方法可以直接穿透人體,觀察身體內的狀況呢?

      。在照X光的時候,我們必須要注意哪一些安全的事項呢?


      【適當時機進行評量】

      本活動之評量採以下幾種方式進行:

      1. 經驗分享情形:

      聽取其他組的報告並提出問題,紀錄其他組獲得的資料與結果;此外,回答其他組對於本組工作的問題。

      1. 小組報告:

      負責「木乃伊的身世之謎」小組將整個設計活動摘要紀錄下來其內容包括「活動名稱」、「目的」、「方法」、「資料」、資料分析與研判」、「結論」等等。

      1. 有關「木乃伊的身世之謎」這單元,依其內容設計「學習單」,供全體學生使用。

      學習單(附錄3.3

      »»這段可將主題放在【親緣鑑定】這樣的話題,就成為此段教學的重點,必須要引導學生將注意力集中在此一主題上,提出從電視或是網路上所得的相關經驗。





      »»經過這樣的活動,學生才能瞭解要探討的主題,並學習如何進行資料的蒐集以及調查。




      »»教師可以舉最近電視上一些血緣爭議的新聞—幾個月前英業達集團溫氏家族的血緣糾紛。而到底這當中所具有的科學依據和方法又是些什麼呢?








      »»DNA這個名詞可能對學生來講是既熟悉又陌生,建議老師在這裡必須幫同學複習一下DNA的基本概念。

      示例

      DNA就像是一本記載一個人特徵的書籍,這本書就藏再我們的細胞核當中,由於我們長得跟爸爸媽媽都很像,所以在我們每個人的”DNA生命之書”中,有很多章節都跟爸爸媽媽非常地相似喔!!

      假如我們可以把這本書打開的話,它將會長達180公分,比我們一般人還要高喔!然而這本書既然可以藏在我們小小的細胞裡面,所以它可是非常非常的細,細到只有我們一般人頭髮的1/50而已。


      »»DNA親緣鑑定的原理,則需要多一點的時間來講解,並且要注意用詞遣字,避免運用太過於艱澀的字眼。


      示例

      同學們還記得之前提過的DNA生命之書嗎?我們之所以會長得像爸爸媽媽,是因為DNA生命之書裡面很多記載我們各種特徵內容非常相似,像是我們和父母ㄧ樣都是黑頭髮、黃皮膚,可能你的鼻子像媽媽,眼睛像爸爸…等等特徵。

      而在不同個人之間,DNA生命之書的內容的記載也不盡相同,所以科學家們便利用膠體電泳的技術,藉由比較DNA生命之書的一些章節內容,來分析了解人與人之間的親緣關係。


      »»老師可提問調查項目應該要有哪些項目,再由學生自行設計紀錄的表格及呈現方式。









      »»在這個部分,老師可以選擇是否要進行資料的閱讀,或是可以將內容融入教學的過程中。




      »»在這個部分,老師必須準備好所需的實驗材料,另外也可以選擇”研討式”或是”指導式”的活動方式,讓學生能夠體驗實驗的設計的流程與方式。


















































      »»在這膠體電泳分析的這個部份,我們用果凍膠來加以代替,而由於在使用DNA當做材料需要毒性物質作為染劑,因此我們以食用色素代替不同片段大小的DNA以方便操作,並顧及安全。









































      附錄3.1 閱讀資料

      a.(埃及王子的身世之謎)

      在埃及的歷史上,有一位充滿神秘色彩的王子—圖坦卡門—他於距今3300年前統治埃及,他從8歲時就登基成為法老,一直到他17歲那一年突然猝死而去世,共在位9年。


      這位埃及王子的身世一直是個懸而未解的謎團,自從西元1922年,圖坦卡門的墓室被發現以後,埃及考古學家們只能從一些碑文的典籍以及傳說推敲出這位王子的身世背景;根據古代的禮俗以及世襲制度看來,這位圖坦卡門王子可能與阿孟霍特普三世大法老王有著祖孫的血緣關係。


      埃及考古學家在去年118日對兩具著名的木乃伊進行去氧核糖核酸(DNA)的檢驗,埃及考古最高委員會將圖坦卡門王的DNA與被認為是其祖父的阿孟霍特普三世法老王的DNA加以比較,也找到了問題的答案。


      整個計畫的負責人賈巴拉:"這個謎已經流傳了很久,DNA檢驗是最後找到答案的方法了." 這項DNA檢測是由日本早稻田大學小組和開羅艾因沙姆斯大學共同進行,這些專家打算將取自圖坦卡門王木乃伊的DNA阿孟霍特普三世木乃伊的DNA進行比較。阿孟霍特普三世木乃伊現正在埃及博物館裏展出。



















      b. 骨頭知多少(內容摘錄自自編教材【木乃伊】)

      2.7骨頭知多少?



      骨骼的發育會經過一過程稱為「骨化作用」。胎兒骨骼包含許多軟骨及緻密的結締組織,而顱骨間可彎曲的緻密結締組織讓胎兒能順利的通過母親的產道。當出生後,隨著年齡增長,軟骨細胞會逐漸死亡、鈣化,並朝縱向生長。當長骨長度之生長速度變緩,縱向生長結束,骨骼中的軟骨會完全被硬骨取代,則骨骼肢長度不再增長。骨骼縱向生長的時間約在青春期到20歲初之間。

      除了不同年齡的骨骼組成與長度會不同,不同性別個體的骨骼構造也不大相同。最明顯的例子為男性及女性的骨盆大小。女性骨盆的構造使其具有懷孕與分娩的能力,與男性的骨盆相較,女性的骨盆通常較輕、較薄,且恥骨弓的角度大於90゚,這是鑑定男、女骨骼最容易的標準。

      另外,不同的生活方式也可由骨骼的形狀看出。當某一骨骼長期受到壓力、負荷,或是經常被使用時,會造成骨骼之間有磨損或加粗的現象。相反的情況,當一個人的腿固定上石膏而無法自由活動時,只一個月後,這條不活動的腿的骨頭將被發現變細了。原來,從骨骼我們可以知道這麼多事情!












        ▲女性的骨盆。恥骨弓的角度較男性大。         ▲男性的骨盆。


      (埃及王子的身世之謎及骨頭知多少)討論題綱:

      以下的答案是參考用的,教師可依當時情況來研判什麼答案最合理


      1.我們可以用什麼方法來知道文中的圖坦卡門王子和他祖父之間的關係呢?

      : 族譜表比對、性徵調查或是DNA親緣關係鑑定…等等方式來判斷兩者是否有親屬的關係。


      2.什麼是「骨化作用」?

      : 骨骼的發育會經過一過程稱為「骨化作用」。


      3.如何從骨頭判斷一個人的性別呢?

      : 女性的骨盆通常較輕、較薄,且恥骨弓的角度大於90゚。


      4.一般人最容易長高的黃金時段是什麼時候?

      答:約在青春期到20歲初之間。























      附錄3.2「小小李昌鈺」教學示例
      A.
      萃取DNA

      a.【研討式的活動記錄】

      【研究目的】以簡單的材料、器具及方法來體會萃取生物體內DNA的過程。

      〔我們的問題〕

      我們可以從哪些部分來取得DNA呢?

      我們該用什麼方法來萃取DNA呢?

      我們該選擇什麼樣的新鮮材料來當DNA萃取的材料呢?是不是要多選擇幾種?有沒有什麼限制呢?

      我們如何呈現實驗結果?


      〔著手來探究〕

      查閱參考書籍或網路上的資料,以了解我們可以從哪些部分來取得DNA呢?並且是用什麼方法呢?

      要準備哪些設備,如何將過程簡化並使用容易取得的工具呢?

      要如何將細胞壁、細胞膜、核模打破取得其中的DNA呢?

      我們需要觀察紀錄哪些觀察重點?紀錄的表格設計好了嗎?

      如何將所抽取的DNA加以保存?


      〔我們的發現和想法〕

      一次實驗就夠了嗎?如果幾次實驗下來,結果差異很大,可能是什麼原因?

      還有什麼其他因素會影響實驗?我們該如何改進?

      我們可以用哪一些種類的清潔劑?

      有什麼樣的代替品可以用來取代蛋白酵素的功用呢?

      我們還可以從周遭的哪些物體抽出DNA呢?


      〔檢討與建議〕

      在加入”鳳梨汁”或是”隱形眼鏡清洗液”之後請勿用力搖晃,以免DNA纏繞在蛋白質的團塊裡而分離不開。


      〔心得記述〕

      這次的觀察過程中有哪些有趣的事情?

      在取得這些DNA後,我們可以用什麼方式來比較它們之間的不同呢?



      附錄3.2「小小李昌鈺」教學示例
      A.
      萃取DNA

      b.【指導式的活動記錄】

      我們要怎麼從生物體中要取得DNA呢?

      <活動一>小小李昌鈺—萃取DNA

      大家有沒有在電視上看到刑事偵查專家李昌鈺英姿勃勃的丰采,和契而不捨的辦案精神呢?或是看過CSI重案組電視影集,調查員抽絲剝繭的驚險過程呢?其實在講求實事求是的辦案精神裡,DNA鑑定也是科學辦案的一項重要的工具喔?就讓我們來當當小小李昌鈺,來體會一下刑事偵查員的工作吧!

      1. 目的:以簡單的材料、器具及方法來體會萃取生物體內DNA的過程。

      2. 材料:豌豆、菠菜、洋蔥、地瓜葉、花椰菜、豬肝

        組別

        第一組

        第二組

        第三組

        第四組

        第五組

        第六組

        材料

        豌豆

        菠菜

        洋蔥

        地瓜葉

        花椰菜

        豬肝

      3. 器具及藥品:

      1. 果汁機、湯匙、濾網

      2. 試管、燒杯

      3. 酒精

      4. 酵素(“鳳梨汁”或是“隱形眼鏡清洗液)

      5. 鹽巴

      6. 清潔劑

      1. 方法

      1. 選定所要抽取DNA的材料,裝取100毫升

      2. 加入1/8茶匙的鹽巴(或是1公克)

      3. 加入兩倍體積的冷水(200毫升)

      4. 倒入果汁機中以高速打15秒鐘(直到沒有大顆粒)

      5. 以濾網過濾汁液至另一個燒杯

      6. 加入1/6體積的清潔劑(30毫升或2大匙)靜置5~10分鐘

      7. 分裝汁液到玻璃試管,約1/3滿

      8. 加入少量酵素(鳳梨汁的量需要較多一點),並輕輕攪動,請勿用力搖

      9. 緩慢地倒入等體積酒精,使酒精和水分層

      10. 用牙籤在酒精曾輕輕攪動便可得白色絲狀物,即便是DNA了!!

      1. 結果與問題討論

      1. 請問你有成功地抽取出DNA嗎?它是什麼顏色的?看起來是什麼樣子?

      2. 請問我們為什麼要加入鹽巴和酒精呢?

      3. 請問我們為什麼要加入清潔劑呢?請問不同的廠牌之間的效果是否不一樣呢?

      4. 請問我們加入“鳳梨汁”或是“隱形眼鏡清洗液”是什麼原因?有什麼東西可以代替它們嗎?

      5. 請問我們還可以從哪些食物抽取出DNA呢?






















      附錄3.2「小小李昌鈺」教學示例
      A.
      萃取DNA

      c.【小組工作札記】

      我是組的,其他成員有 

      我們抽取DNA的材料是 

      我們所用的清潔劑是 

      我們所用的酵素是來自 

      我們抽取出DNA,它的顏色是而且形狀是 


      影響DNA萃取的成功因素有


      三、心得

      在本組實作的任務中,我負責的工作是
      其實,我想擔任的工作是

      依我的看法,我認為還有哪些材料可以來萃取DNA

      在日常生活中,我覺得可以用來代替蛋白酵素的東西有

      四、評鑑

      關於這次「萃取DNA」任務,我感到最得意的事:


      五、我知道其他小組目前的材料

      做:做:

      做:做:

      做:做:


      六、個人自評與小組互評

       我觀察到小組的是最認真的,而       需要再改進   

      我對自己的工作滿意程度        ,我給自己打       分     




      附錄3.2「小小李昌鈺」教學示例
      B.
      果凍膠電泳分析

      a.【研討式的活動記錄】

      【研究目的】利用隨手可得的器具和材料來實際體驗膠體電泳的技術,以了解要

      怎麼比較兩個不同生物體DNA的不同。


      〔我們的問題〕

      科學家們要如何來分析比較兩種不同生物個體的DNA呢?

      我們該如何設計一個簡單的實驗來體驗看看這些分析的過程呢?

      我們可以用什麼方法呈現實驗結果?


      〔著手來探究〕

      查閱參考書籍或網路上的資料,以了解常用來分析比較兩種不同生物個體

      DNA的方法。

      我們要如何運用簡單的工具來進行膠體電泳呢?

      我們可以用什麼材料來代替DNA

      我們需要觀察紀錄哪些項目?紀錄的表格設計好了嗎?

      我們要怎麼來分析比較所得的結果呢?


      〔我們的發現和想法〕

      我們的實驗結果跟別組有什麼不同?為什麼?

      一次實驗就夠了嗎?如果幾次實驗下來,結果差異很大,可能是什麼原因?

      還有什麼其他因素會影響實驗?我們該如何改進?

      假如把電極倒過來會有相同的結果嗎?為什麼?

      請問運動飲料的作用是什麼?還有什麼一體可以用來代替運動飲料?

      請問除了果凍以外,我們還可以用什麼東西來代替膠體?


      〔檢討與建議〕

      注意電極的方向,由於食用色素帶負電,因此必須將裝有色素的那一端至

      於負電電極旁,才會因同電性(負負)相斥而跑向正極。


      〔心得記述〕

      這次的觀察過程中有哪些有趣的事情?

      附錄3.2「小小李昌鈺」教學示例
      B.
      果凍膠電泳分析

      b.【指導式的活動記錄】

      我們要怎麼比較兩個不同生物體DNA的不同呢?

      在抽完了DNA後,同學們是不是覺得很新奇呢?但是你們知道在像是圖坦卡門身世之謎的故事裡,科學家們是如何判定祖孫兩人的DNA是否相似呢?就讓我們一起經由下面的實驗活動來動手體驗”膠體電泳分析”這項檢驗方式吧!(由於在使用DNA當做材料需要毒性物質作為染劑,因此我們以食用色素代替不同片段大小的DNA以方便操作,並顧及安全)

      <活動二>小小李昌鈺—果凍膠電泳分析

      ()目的:利用隨手可得的器具和材料來實際體驗膠體電泳的技術。

      ()材料:食用色素(紅色40號、藍色1號、黃色5 )配成混色素液(溶於

      50%~75%蔗糖溶液)像是綠、橘、紫三種顏色,或是全部混加。

      組別

      第一組

      第二組

      第三組

      第四組

      第五組

      第六組

      色素

      紅色

      藍色

      黃色

      +()

      +()

      +()

      ()器具及藥品:

      1.電泳槽(保鮮盒)

      2.凝膠器(淺盤)

      3.齒梳(利用保麗龍板自製) (沿虛線剪下)

      4.直流電供應器(可利用理化實驗所使用到的直流電供應器,或是以乾電池

      串聯達成所需電壓)

      5.果凍粉

      6.運動飲料

      7.滴管

      ()方法:

      1.將購買來的果凍粉加入適量水中(約配成重量百分比濃度1%),加熱後倒

      入架有齒梳的凝膠器(淺盤)中,靜置冷卻(務必去除氣泡)

      2.將果凍膠切下放入裝置好的電泳槽(保鮮盒)中,用低管將食用色素滴入果

      凍膠的孔中(注意電極的方向,食用色素帶負電)

      3.倒入運動飲料。

      4.打開電源以100伏特跑5~10分鐘觀察樣品分離的顏色。

      5.觀察紀錄並填寫小組工作札記。

      6.清洗用品器具,打掃桌面環境。

      7.講解。

      ()結果及問題討論

      1.請問你()們這組的實驗結果是怎麼樣呢?可以試著畫下來看看嗎?

      2.請你()們比較自己組別和其他的組別有什麼不同,並推斷混合的色素是

      由哪些顏色加在一起的。

      3.假如把電極倒過來會有相同的結果嗎?為什麼?

      4.請問運動飲料的作用是什麼?還有什麼一體可以用來代替運動飲料?

      5.請問除了果凍粉以外,我們還可以用什麼東西來代替膠體?



















      3.2「小小李昌鈺」教學示例
      B.
      果凍膠電泳分析

      c.【小組工作札記】

      我是組的

      其他成員有 

      我們用來代替DNA的材料是

      運動飲料的功用是什麼

      我們所跑的色素顏色是,跑出來的

      結果和其他組一不一樣(請把各組的結

      果畫在右圖)


      影響果凍膠電泳分析的成功因素有


      三、心得

      在本組實作的任務中,我負責的工作是
      其實,我想擔任的工作是

      依我的看法,我認為還有哪些材料可以來代替運動飲料:

      在日常生活中,我覺得可以用來代替果凍膠的東西有


      四、評鑑

      關於這次「果凍膠電泳分析」任務,我感到最得意的事:


      五、我知道其他小組目前的材料

      做:做:

      做:做:

      做:做:


      六、個人自評與小組互評

       我觀察到小組的是最認真的,而       需要再改進   

      我對自己的工作滿意程度        ,我給自己打       分     



      3.3 學習單

      在此提供兩個示例

      示例一:

      (是誰殺了木乃伊?!)

        在埃及的歷史上,有一位充滿神秘色彩的王子—圖坦卡門—他於距今3300年前統治埃及,圖坦卡門死的時候不過17歲,對一向是錦衣玉食,享受著最好的營養和醫療看護的古埃及法老們來說,這個死亡年齡太早了。並且,他的父親當政時是一位備受爭議和嫉恨的國王,從這一點來說,圖坦卡門很容易惹上麻煩。而從墓穴內的情形來看,他的死亡是很突然的—墓穴又窄又小,好像還沒有修好就匆匆下葬的樣子。


        所有種種疑點令人們不禁推測圖坦卡門可能是被謀殺致死的。而在這位埃及王子死亡300 0多年後的今天,終於有人宣稱已利用先進的科技證實了這種推測…

      這是一張圖坦卡門王子的頭部X光照片,聰明的你()可以運用剛才所學,從照片及提示中,看出任何端倪,來找出這位命運多舛王子是怎麼被謀殺的?!



      眼眶骨碎裂


      後腦杓被重擊而有瘀血




      王子的頸椎有先天性的骨折














      幹員姓名



      被害者圖坦卡門王子在3000多年前疑似被人謀殺,死因不明,欲藉助現代科技來找出真正的原因。




      眼眶骨碎裂

      後腦杓被重擊而有瘀血




      王子的頸椎有先天性的骨折





      原因推斷




      調查局調查報告

      (參考答案範本)


      X光透視顯示曾受致命打擊!!


        為了揭開圖坦卡門死亡之謎,考古學家卡特1925年就對屍體進行了解剖研究。事實證明,與其說卡特是在解剖不如說是屠宰,因為屍體被移出石棺時遭到了部分破壞。把圖特屍體的每個部位都挨個檢查過之後,第一位解剖師卡特沒發現什麼可疑之處。然而,40年多後,事件又有了新進展。1968年,英國利物浦大學的研究人員在獲准給木乃伊進行X光透視後,有了進一步的發現:

        1. 在死者的腦腔中有一塊曾移位的骨頭。

        2. 而在後腦勺處有一片頗似血凝塊的陰影,所有跡象都表明圖坦卡門的腦後部曾受到過致命的打擊。

        3. 圖坦卡門眼窩上方的小骨頭上發生的變異,可能是因身體向後倒去後腦撞地所導致的骨骼碎片。

        4. 圖坦卡門可能患有特殊病癥跌倒時更易受傷。

        5. 圖坦卡門脖子上的椎骨是經接合過的,這是先天性骨性斜頸綜合癥的癥狀。患有這種綜合癥的患者必須旋轉整個身子纔能轉頭,這一缺陷使得患此病的人在跌倒或被推擊時更容易受傷。患上這種病就如同撞球杆上頂著一個保齡球。














      示例二:

      1. 我們可以用什麼方法來知道的圖坦卡門王子和他祖父之間的關係呢?

      : 族譜表比對、性徵調查或是DNA親緣關係鑑定…等等方式來判斷兩者是否有親屬的關係。


      2. 你曾經聽過DNA親緣鑑定的技術嗎?是運用在哪一方面呢?

      :最常在電視上看到的就是家族血緣的鑑定,像是之前英業達總裁的家產案,或是一些連續劇的劇情都可有提到檢驗DNA來釐清關係,除此之外,一些刑事案件的調查,都可以從現場採集到的毛髮、唾液、血跡抽取出DNA來加以比對分析;而在對於一些瀕臨絕種動物物種的保育鑑定工作上,也十分仰賴此一技術,來從一些中藥材或是食品當中,萃取出DNA來加以比對,是否涉及到違法使用保育類動物的部分。


      3. X光照相技術是由誰所發明的呢?而這項技術可以運用在哪些地方呢?

      : X光在1895年由德國物理學加侖琴所發現,之後廣泛地運用在醫學科技上,像是對於當時世界上的肺結核病患的早期偵測治療,因而造福了不少的病患。而現在的一些骨折、挫傷的病患也可以藉此來了解受傷的部位,因而可以讓醫生能夠有更好的判斷以及處理的依據;此外像是一些關節、肺部、心臟及腸氣等部位也可以藉由X光的照相技術加以觀察。雖然用途很廣泛,但是腸胃、泌尿、肝膽系統以及血管等都是X光的死角,因此又開啟了各種檢查技術演進之門,讓醫學科技更加地進步。


      4. 我們可以從X光照片上面得知哪一些訊息呢?

      : 解一個人的日常生活的作習、吃的東西、地位階層、性別、健康狀況…等等,像是藉由牙齒的磨損程度了解一個人喜歡吃什麼東西,是硬的肉片還是軟的蔬果,是否喜歡吃甜食而曾經蛀牙,都是可以據此觀察的。












      附錄3.4 延伸閱讀

      科學鑑定木乃伊血緣

      阿根廷和美國的考古學家日前宣布,他們成功地為在阿根廷出土的50年前的3具印加人木乃伊進行DNA實驗,並鑑定出其中1具木乃伊的血緣關系。科學家前不久對出生在秘魯科爾卡河谷地區的19人和印加人木乃伊的DNA進行對比研究,發現其中1名現居住在美國華盛頓的秘魯男子與1具女性木乃伊的DNA非常相似,他們之間可能存在一定的血緣關系。

      這位教授說,從這些木乃伊身上獲取的DNA質量很高,這次對比實驗取得的顯著進展是,從上述木乃伊的DNA中不僅得出了母系系統的遺傳信息,而且找到了父系系統的遺傳信息。

      由阿根廷、美國和秘魯科學家聯合組成的探險隊于199923月份,在阿北部薩爾塔省海拔6739米的尤那亞科火山山頂發現了2名女孩和1名男孩的木乃伊以及大量的祭祀用品。考古學家斷定,這3具木乃伊屬于500年前的印加帝國時代,是目前世界上所發現的保存最完好的木乃伊。從X射線斷層照片上可以看到他們的骨骼結構保存良好,內臟和毛發均清晰可見。

      古人的DNA 在緻密骨裡~

      無論活著或死亡的人,甚至過世久遠者,都有機會從他們身上取得DNA。對於活著的人,其唾液、血液、指屑、毛髮……中有DNA;對於死亡的人,從死亡那刻起,身上細胞已開始遭到細菌破壞,DNA 分子也開始裂解,但是只要肉身不壞,仍可萃取到DNA;萬一肉身已壞,如木乃伊,就必須從緻密骨裡萃取DNA

      為何緻密骨裡有DNA 呢?簡單來說,人體骨頭分為海綿骨組織(spongy bone)與緻密骨組織(compact bone)。海綿骨周圍有許多骨髓,在人活著的時候,這些骨髓會造血,DNA 也最多;但當生命結束時,這裡的細胞會很快地被細菌侵蝕,DNA 即遭破壞。緻密骨正好相反,當骨母胞長出來時,會立刻被鈣化,而且包埋在緻密骨組織裡,只要細沒有骨質疏鬆或流失現象,這些細胞與裡面的DNA 就一直被堅固地保護著。

      總結來說,人在活著的時候,緻密骨裡的DNA 數量不如海綿骨多;但當生命結束時,除非將人體放在強酸強鹼等惡劣環境下,否則藏在緻密骨裡的DNA 不會完全裂解。所以說,需要鑑定古人身分時,可從緻密骨裡萃取DNA



      資料來源:《科學發展》20045月,377期,5257

      下內容摘錄自【木乃伊】模組



      藉著越來越進步的考古挖掘技術,神秘的木乃伊在沈潛了幾千年後彷彿真的重生了一般,又重新出現在世人面前。在這些木乃伊中,彼此的關係是什麼呢?我們可以利用新發展出的『DNA親緣鑑定技術』來為他們畫一張族譜。

      在每一個人的細胞核中,可以找到決定每個獨特個人的遺傳物質,我們稱之為DNADNA就像一本生命之書,記載著每個人身上的特徵,像是頭髮的顏色、單眼皮或雙眼皮…等等,這些特徵都是DNA上的特定片段文字所寫成的,而這些片段的文字就是我們常常所聽到的基因。除了雙胞胎外,世界上不可能會有兩個人擁有相同的DNA生命之書。

      於每個人體內的遺傳物質是遺傳自爸爸和媽媽,因此鑑定DNA即可辨別身份或血緣關係。在體內的所有細胞中,DNA無所不在,像是口腔上皮細胞、毛髮的毛囊、血液…等等都可作為特殊DNA鑑定中的檢體。而懷孕中的媽媽,也可以利用羊膜穿刺術,或絨毛膜取樣術採樣遺傳物質DNA,進行親緣鑑定的比對。












      X光射線一百零五週年


      在人類史上,從來沒有一項發現或發明,能像1895年,德國物理學家侖琴(Roentgen)所發現的X射線(或稱X),在發表之後,馬上被全世界報紙在頭版刊出,廣為一般民眾、科學家、攝影師所接受,最重要的是立即被醫學界利用來診斷疾病。而且X射線又很容易循著侖琴所描述的方法複製,因此數年間X射線就傳遍歐洲、美國乃至全世界,至今一百零五年來,全世界各醫院每天都必須依賴X光做檢查。

      1895
      年冬天
        18951128日的夜晚,侖琴在做陰極射線研究時,無意中發現一種新的射線,這種射線可穿過皮膚看到骨骼,侖琴成為世界上第一位看到自已骨骼影像的人。侖琴進一步發現,這種射線不因磁鐵而偏折,此與陰極射線不同,此外,稜鏡也不能使它折射,這與一般可見光不同,於是侖琴知道這是一種嶄新的射線,因此替他命名為X-射線(X-ray)X代表未知。在整個十二月的前三週,侖琴在極保密的情況下,一直持續研究這種線射,觀察那些物質是可被這種射線穿透的,如皮膚、木頭、紙板,那些是不可穿透的,如鉛、鐵。

      十二月二十二日
        到了十二月二十二日,他終於把這項祕密告訴他太太,並把她的左手掌暴露在X光下十五分鐘,拍出人類史上第一張X光照片,無名指上面還戴著結婚戒指。侖琴馬上寫了一篇X射線的論文,附上侖琴夫人手骨照片,投到他的學校Wurzburg大學醫學物理學會會刊上。



      圖、侖琴夫人的手骨X射線照片,無名指上戴著結婚戒指。

        這張照片在105年前的1022日照攝,1028日公佈,立刻引起全世界極大的轟動。





      文章在1228日刊出。侖琴並在元旦假期間把這份報告寄給歐洲一些知名科學家。其中一位奧地利學者的父親是報社編輯,很有新聞嗅覺,他看到之後馬上在1896年一月五日刊在維也納的一家報紙的頭版上,文章寫得很好,侖琴夫人的手骨照片更是令人驚嘆,很快歐洲各大報紙就競相刊載,一週後又傳到美國,並迅速傳遍全世界。而在一月三十一日,侖琴的X射線論文被譯成英文,刊在科學「Science」雜誌上。侖琴在一個月間成為閃光燈下的名人,在德國,大家把X射線取名為侖琴射線「roentgen ray」,X光照片稱為侖琴照片(roentgenogram),這些名詞至今仍然在全世界通用。而侖琴更在1901年獲得當時剛創立的第一屆諾貝爾物理獎。

      愛迪生與居禮夫人
        X光從被侖琴公佈一開始,就造成史無前例的熱潮。醫院用它來診斷疾病,攝影家把它當做另一種照相工具,連百貨公司、鞋店,也裝設X光機,讓客人透視看看自己的腳骨。剛開始,人們不知幅射傷害,反而對X光可直接透視人體,看到女性的骨盆腔以及脊椎,對人類隱私部位徹底被暴光,感到憂心。
      在眾多使用X光的人中,最引人注意的是美國的愛迪生與法國的居禮夫人。
      發明家愛迪生在當時已因電燈、留聲機等多項發明而致富,並且相當富有商業頭腦,他在1896年就製造出X光透視螢光屏(fluoroscopy),並製造商業用的X光機出售給醫院。1897年美西戰爭期間並設計移動型X光機供戰地使用。另一位是法國科學家居禮夫人,居禮夫人及其丈夫在1896年發現兩種放射同位素釙及鐳,並在1903年獲得諾貝爾物理獎。在第一次世界大戰期間,居禮夫人設計活動的X光車巡迴各戰地,並設立二百個野戰醫院X光站,對傷兵的救治幫忙極大。

      放射性傷害
        在1920年代以前X光被廣泛使用,甚至濫用,逐漸人們才發現,經常照射X光的部位會出現皮膚灼傷,汗毛脫落,接著頭髮、眉毛掉落,皮膚出現惡性潰瘍,尤其以X光工作人員的傷害最明顯,雖然當時有人提出X光會有幅射傷害,但因大家對X光熱心過頭,而有意無意地忽略那些幅射傷害,直到1920年代之後,才普遍知道使用鉛衣、鉛手套來防護。

      X
      光的演變技術
        一般X光檢查,能看到骨骼、關節、肺部、心臟及腸氣等,雖然用途很廣泛,但是腸胃、泌尿、肝膽系統以及血管等都看不到,因此X光發現後數十年間又陸續發展了多種檢查技術,包括:
      一、顯影劑的發展
        鋇劑可用來顯示食道、胃、腸,含碘水溶性顯影劑可以用來顯示腎臟、輸尿管、膀胱、膽管。利用這些顯影劑發展出許多特別檢查,如上消化道攝影、大腸鋇劑灌腸攝影(圖二)、靜脈注射腎盂攝影、子宮輸卵管攝影、脊髓造影...等等。得以檢查身體各種器官。



      二、血管攝影
        經由腹股溝或手肘穿刺動脈放入導管,可以讓導管游走身體內部到達想到的器官,再注入含碘水溶性顯影劑,就可以做全身各處的血管攝影。
      電腦斷層攝影的發明
        人們最大的夢想是,可不可能把活生生的人體一層層剖開來看,以直接觀察體內各器官及病灶。1971年在X光發現後75年,英國工程師杭式飛德(Hounsfield)發明了電腦斷層攝影(CT),終於實現了人們的夢想。CT的發明,可以說是人類智慧的極度發揮,它是利用X光攝影,並利用電腦組成二度空間影像,第一代的CT只能做頭部切面,第二代以後的CT就可做全身斷層掃描,到公元二千年的CT,不只切面速度快、影像清晰,最新型的螺旋狀CT,可做連續切面,配合快速電腦,除了一般影像之外,另可做成三度空間影像重組、CT血管攝影等。
        CT由於檢查速度快,全身各處都適用,因此雖然其他非X光檢查儀器也陸續發明,如超音波、磁振造影等都無法取代CT,尤其在急診室,CT是僅次於X光之外最主要的診斷工具。

      由手骨到骷髏頭
        骨頭在活著的人是不可能看到的,因此105年前,侖琴夫人的手骨X光照片掀起極大震撼。侖琴夫人事後回憶她第一眼看到這張X光手指照片時的感覺,她說「我彷彿看到我自己的死亡」。
        同樣的,人的頭顱也是死後才可能看到的,而現今的螺旋狀CT配合三度空間軟體,可做出一個活人的頭顱立體影像,在人們已太熟悉高科技以及各類虛擬影像的今天,這樣的骷髏頭影像再也不會引起震撼及好奇了。
        一百零五年前,侖琴在暗處中無意中發現的一種可透視人體的神秘射線,讓人類可以看到人體的深處,大大影響醫學的發展。75年後CT的發明,讓X射線的運用進入另一個里程碑,也讓醫學進入可直接檢視人體內部的境界,這些科技使疾病的診斷更精確,治療更有效,也影響著我們每個人每天的生活。


      本文選自中國醫藥學院放射線部沈戊忠教授











      科博館17日開展 木乃伊先照X光 割過包皮都看得出

      國立自然科學博物館即將在17日展出木乃伊,由於木乃伊全身包的密不透風,為了更加了解木乃伊的內部構造,科博館15日將木乃伊送往中國醫藥學院照射X光,拜現代科技之賜,現在連木乃伊割過包皮都能清楚得知。全身被裹屍布包的密不透風的木乃伊,身體結構完全看不到,不過在X光照射下,內部構造一覽無疑,首先就證實這的確是一名男性木乃伊,而且還割過包皮。
      開了性別之謎,在裹屍布下,他雙手擺放的位置,也決定了這具木乃伊究竟是貴族還是平民。科博館人類學組主任何傳坤表示,他的雙手側放,應為平民,貴族則是雙手交叉胸前。

      在沒有X光之前,解開屍布、切割屍體,是唯一研究木乃伊的方法,不過,自從1895年發明X光之後,1898年就有人用來研究木乃伊。

      中國醫藥學院提供科博館這項協助,還幫「他」留下了病歷,名字就叫做「古埃及木乃伊」


      本文選自東森新聞網站2002/12/15 17:42 記者王朝慶/台中報導

















      參、學生學習手冊

      當木乃伊遇到科學



      遙遠的古埃及,悠遠的宗教文化,謎樣的木乃伊,當我們以現代的科技來揭開這神秘的面紗,會是一番怎樣的情景呢?由木乃伊的製作方法,我們逐步去瞭解防腐的原理、心靈的所在,及木乃伊的身世之謎。







      ()木乃伊的保存原理

      ()我思故我在

      ()木乃伊的身世之謎















      我是木乃伊編號

      我叫做







      木乃伊的介紹

      什麼要將死去的人製成木乃伊呢?根據古埃及人的信仰就不難瞭解為什麼他們必須維持死者完整的身軀了,因為古埃及人深信死後的生命才是永恆的,而死去的生命必須要有一副完整的身體才能在另一個世界重生。為了保存屍身,古埃及人便發展出了木乃伊的製作方法。

      在很久很久以前,當古埃及人還沒發展出製作木乃伊的方法時,人死之後是埋在淺淺的沙漠墓穴中的。包圍著人體的炎熱砂礫可以迅速地將水分吸乾,細菌無法在這樣的環境下生長,因此屍體可以完整的保存下來而不腐壞。在英國的大英博物館中就保存著一具這樣的古屍,不僅身體,連他的指甲及黃色的頭髮都保存的非常完整,考古學家們給他取了個名字叫做「黃髮先生」。

      但之後的貴族開始以棺木並興建豪華的墓室來擺放屍體,屍體在炎熱潮溼的環境下,沒有乾燥的沙子吸收水分,便迅速地腐爛了。為了避免屍體腐爛,後來的皇室與功臣在死後會以浸泡過樹脂的麻布條一層層的包裹,接著再放入棺木中。可是這樣的方法依然無法避免屍體腐爛,比較有效的木乃伊製作法一直到古埃及的第四王朝早期(約西元前二千六百年)才發展出來。











      木乃伊的介紹討論提綱


      1.為什麼會發展出將屍體製作成木乃伊這樣的做法?

      答:


      2.木乃伊之前的屍體保存方法為何?其原理為何?

      答:


      3.你認為文中提到有效的木乃伊做法,其原理可能是怎樣?

      答:

      4.木乃伊保存身體的完整度如何?人體中哪些部分是較不容易保存下來的呢?


      5.為什麼有四個罐子專門用來放置臟器,有什麼特別意義嗎?

      答:



      乾燥花製作活動記錄


      【研究目的】了解乾燥劑的功能,並找出生活中哪一類常用的乾燥劑效能最好。〔我們的問題〕

      生活中哪些物品有用到乾燥劑?

      我們可從哪些地方收集乾燥劑?

      我們該選擇什麼樣的花來當材料呢?是不是要多選擇幾種?有沒有什麼限制呢?

      我們該如何進行觀察測量,以每天當單位會不會不夠精確呢?

      這實驗需要進行多久才能得到花的乾重?

      我們如何呈現實驗結果?

      〔著手來探究〕

      查閱參考書籍或網路上的資料,以了解日常生活中常使用的乾燥劑

      要準備哪些設備?

      乾燥劑的量需要多少?

      我們需要觀察紀錄哪些項目?紀錄的表格設計好了嗎?

      如何測得花的濕重、乾重?

      〔我們的發現和想法〕

      同種花用不同乾燥劑,得到乾重的時間不一樣,能否用此來比較乾燥劑的有效程度?

      不同種類的花用同種乾燥劑也得到不同結果,這可用來推測什麼?

      乾燥劑的選擇對實驗有何影響?是不是要考慮什麼因素?

      花的選擇是不是要有什麼原則?

      一次實驗就夠了嗎?如果幾次實驗下來,結果差異很大,可能是什麼原因?

      還有什麼其他因素會影響實驗?我們該如何改進?

      〔檢討與建議〕

      收集新鮮花朵及乾燥劑後最好能立即進行實驗,以減少花和乾燥劑暴露於空氣的時間

      同種類或不同種類的花朵條件最好一致,乾燥劑也是同樣道理,讓實驗變因單一以減低實驗誤差。

      〔心得記述〕

      這次的觀察過程中有哪些有趣的事情?

      乾燥花製作活動記錄


      目的:了解乾燥劑的功能,並找出生活中哪一類常用的乾燥劑效能最好。

      器材:鮮花、乾燥劑、保鮮盒數個、天枰

      步驟1. 選擇幾朵鮮花,紀錄其重量( 濕重)

      2. 將鮮花置入編號一的保鮮盒中,其他保鮮盒分別放入花與不同的乾燥劑,每天紀錄花的重量。紀錄時注意減少花和乾燥劑暴露在空氣中的時間。

      3. 當花的重量不再改變時,此即為這朵花的乾重

      4. 比較不同乾燥劑乾燥的效率。


      問題與討論

      1. 實驗所用的乾燥劑是從哪裡收集來的呢?包含有哪些成分呢?它們的乾燥的效率一樣嗎?

      2. 實驗所紀錄的數據該如何呈現,才能清楚的表示出不同乾燥劑的乾燥速率呢?

      3. 試著想想看,這個實驗有麼缺失?該如何改進呢


      【執行紀錄】

      乾燥劑種類

      花的種類

      原來濕重

      1

      2

      3

      4

      5

      6

      乾重


























































      【資料分析與研判】


      【結論】


      【附錄】(檢附蒐集的資料)



      乾燥花的製作工作手記

      我是組的,其他成員有 

      我們所採集到的花種類有 

      我們收集到的乾燥劑種類有 

      什麼是濕重 

      什麼是乾重 


      影響乾燥花製作的快慢的因素有

      從新鮮的花製成乾燥花大約需要多少時間

       ‧花外觀會有怎樣的變化                       

       ‧最大的變化是什麼時期 


      三、心得

      在本組實作的任務中,我負責的工作是
      其實,我想擔任的工作是

      依我的看法,我認為還有哪些方法來測定乾燥劑的效率或可以改進實驗的方法:


      四、評鑑

      關於這次「乾燥花的製作」任務,我感到最得意的事:


      五、我知道其他小組目前的工作

      做:做:

      做:做:

      做:做:


      六、個人自評與小組互評

       我觀察到小組的 是最認真的,而       需要再改進   

      我對自己的工作滿意程度        ,我給自己打       分     






      木乃伊保存原理學習單


      1.家裡有哪些物品有乾燥劑?


      2.乾燥劑的成分有哪些?


      3.除了標本和木乃伊外,能長久保存下來的生物遺骸還有哪些?

      答:


      4.為什麼有四個罐子專門用來放置臟器,有什麼特別意義嗎?

      答:


      5.簡述木乃伊的保存原理。

      答:


      6.什麼是花的濕重、乾重?

      答:



















      思故我在

      班級:姓名:座號:

      對古埃及人來說,死亡只是生命的中斷,而不是結束。人死後並不就此消失,而會進入另一個比今生更為美好的永恆生命,所以在死後必須保有完整的身體,以備在復活時使用。這就是古埃及人製造木乃伊的原因。

      在古埃及人的信仰中,一個人死後要得到永生,他在世的時候行為必須合乎「瑪特」(公理、秩序之意)的規範。死者的亡靈會被狼頭人身的木乃伊之神阿奴比斯(Anubis)帶到瑪特女神之前,將死者的心臟放在天平的一邊,另一邊是象徵「瑪特」的羽毛。如果死者作惡太多,心臟太重而下沈,就會被等在一旁的怪獸阿穆特(頭是鱷魚,上半身是獅子,下半身是河馬)吃掉,死者從此不得超生。小的罪過則必須一一懺悔,以求獲得寬恕。審判的結果由鷺鷥或狒狒化身的智慧之神托特(Thoth)記錄。通過這個審判後,死者的亡靈在鷹頭人身的賀魯斯或阿奴比斯引導下,前往朝拜復活之神歐西里斯,由歐西里斯賜予永生,成為「阿卡」。



      答:









      答:





      答:









      答:







      答:





















      我思故我在我們的心靈在那裏?

      節錄自http//pck.bio.ncue.edu.tw/pckweb/database/data2/ck/ch05/supply/nervous.htm

      人類的中樞神經系統較一般動物發達,所以人類除了與其他動物一樣具有運動、知覺等功能外,尚具有想像、內省、洞察的能力;由具體而至抽象,對藝術具有追求創造的能力,對一切事物具有審美觀。我們目前還沒有證據證明其他的動物具有這樣的能力。由此可知人類的行為不是純粹本能的,還有靈智的活動,即所謂的「心靈」。

      自古以來,人們對於人的精神或掌握心靈所在的說法莫衷一是,如中國的「心」字,根據象形字學的說法,恰如一個心臟圖形,上兩點代表兩心房,下面的一撇一彎勾代表兩心室。而且,據他們觀察,當人激動或興奮的時候,心臟跳動最快,故認為心臟必定與這些情緒的精神作用關,人活著的時候是由於心臟在跳動,一旦心臟停止跳動即意味死亡。且因心臟位於人體的中央,故有心臟是靈魂所在的說法。史前時期的西方,雖然無任何有關心靈的史料記載,仍然可由他們的文化遺物中推知在距今約六千多年前的古埃及尼羅河王朝時代,已有「心靈所在是心臟」的說法。

      當文明進展到了距今約四千多年前的巴比倫王朝時期,心的說法已逐漸由心臟移到了肝臟。當時的居民由屍體解剖中得知肝臟在人體臟器中占位最大(肺臟所占的空間雖亦不小,但死亡後受氣壓消失的影響會皺縮),故認為肝臟是人體心靈的所在。建居在底格里斯河與幼發拉底河之間肥沃平原上的巴比倫王朝,為今日阿拉伯人的祖先,故今日阿拉伯人常以「肝臟的喜悅」來形容自己所喜歡的朋友。在中國也有如此的說法,如常常以「心肝」來稱呼自己所寵愛的事物。

      接著文明的重心逐漸轉移到了希臘希臘可說是近代科學文明的搖籃,當時的希波克拉底司Hippocrates,西元前446 -377年)即是第一位確定腦為心靈所在的偉大醫學始祖,其生存時間距今約有二千四百年。他曾言:「人因有大腦,故有七情六慾,能享受,也能創造,更有辨真、明善、審美的本能,在此即為人與其他動物最明顯之分野。」希波克拉底司的話已明顯的指出,心靈的所在是腦的觀念。在此以前的人們認為「癲癇」是一種超自然且出於神旨的「神聖病」,因它發作突然而非人力所能控制,直至希波克拉底司才預測它是屬於腦的一種疾病。

      希波克拉底司之後,隨著不同科學家的研究,心靈在哪裡的觀念又反覆不明了一段時間。今日,對大腦功能的研究,不僅是大腦皮質,即使是間腦以及腦幹等部位也都較以往清楚。大腦正如一個權能有效的中央政府,統轄了無數職權相異的機構與部院,而實際上仍掌有發號司令與決定政策的主權,這樣才能有效的將整個國家政務統整起來。

      我思故我在 腦袋裡裝著些什麼?!

      資料來源:http://pck.bio.ncue.edu.tw/pckweb/database/data2/ck/ch05/text/ch5-2.html

      中樞神經系統包含腦和脊髓,本質柔軟,分別位於腦殼和脊柱中,藉以獲得保護。

      腦和脊髓的表面有包膜,可以防止運動時,和它周圍的頭骨或脊椎碰撞。腦是人體一切感覺、運動、思考、記憶、情感、語言等活動的總指揮部,主要分為大腦小腦腦幹三部分。人類的大腦十分發達,分成左右兩半球,左半球控制右半身的活動,右半球控左半身的活動。大腦半球又分為許多區域,分別主管運動、感覺、語言、記憶和思考等。

      小腦位於大腦下方,也分為左右兩個半球。它的功用在協調全身肌肉的活動,以維持身體的平衡,所以動作敏捷的動物如鳥類,其小腦特別發達。

      除大腦與小腦外,其它部分合稱。腦幹內有控制心搏呼吸體溫及飲食的中樞,並有控制如吞嚥咳嗽噴嚏、眨眼、嘔吐及唾腺分泌等反等反射作用的中樞。腦幹受損,易導致死亡。腦的體積雖小,需氧量卻當大,即使短時間供應不足,也會使人暈倒,若供應斷絕較長時間,腦就會因缺氧而受到嚴重的損害,可使人癱瘓或死亡。

      >>人的大腦側面觀。

      我思故我在 我是小小神經科學家!

      1. 你覺得哪一組表現最好?他們的優點是?



      1. 你覺得自己這組的表現如何?有哪些地方是需要改進的?




      經過各組的報告,你得到了哪些知識呢?

      1. 什麼是中風呢?中風後有哪些症狀?

      答:





      1. 什麼是植物人呢?植物人和腦死有什麼差別?

      答:





      1. 阿茲海默症俗稱是?有哪些症狀呢?

      答:





      1. 還有哪些腦部的損傷或疾病讓你印象深刻的呢?它所引起的原因是?會造成哪些症狀呢?











































      埃及王子的身世之謎

      在埃及的歷史上,有一位充滿神秘色彩的王子—圖坦卡門—他於距今3300年前統治埃及,他從8歲時就登基成為法老,一直到他17歲那一年突然猝死而去世,共在位9年。


      這位埃及王子的身世一直是個懸而未解的謎團,自從西元1922年,圖坦卡門的墓室被發現以後,埃及考古學家們只能從一些碑文的典籍以及傳說推敲出這位王子的身世背景;根據古代的禮俗以及世襲制度看來,這位圖坦卡門王子可能與阿孟霍特普三世大法老王有著祖孫的血緣關係。


      埃及考古學家在去年118日對兩具著名的木乃伊進行去氧核糖核酸(DNA)的檢驗,埃及考古最高委員會將圖坦卡門王的DNA與被認為是其祖父的阿孟霍特普三世法老王的DNA加以比較,也找到了問題的答案。


      整個計畫的負責人賈巴拉:"這個謎已經流傳了很久,DNA檢驗是最後找到答案的方法了." 這項DNA檢測是由日本早稻田大學小組和開羅艾因沙姆斯大學共同進行,這些專家打算將取自圖坦卡門王木乃伊的DNA阿孟霍特普三世木乃伊的DNA進行比較。阿孟霍特普三世木乃伊現正在埃及博物館裏展出。




















      2.7骨頭知多少?




      骨骼的發育會經過一過程稱為「骨化作用」。胎兒骨骼包含許多軟骨及緻密的結締組織,而顱骨間可彎曲的緻密結締組織讓胎兒能順利的通過母親的產道。當出生後,隨著年齡增長,軟骨細胞會逐漸死亡、鈣化,並朝縱向生長。當長骨長度之生長速度變緩,縱向生長結束,骨骼中的軟骨會完全被硬骨取代,則骨骼肢長度不再增長。骨骼縱向生長的時間約在青春期到20歲初之間。

      除了不同年齡的骨骼組成與長度會不同,不同性別個體的骨骼構造也不大相同。最明顯的例子為男性及女性的骨盆大小。女性骨盆的構造使其具有懷孕與分娩的能力,與男性的骨盆相較,女性的骨盆通常較輕、較薄,且恥骨弓的角度大於90゚,這是鑑定男、女骨骼最容易的標準。

      另外,不同的生活方式也可由骨骼的形狀看出。當某一骨骼長期受到壓力、負荷,或是經常被使用時,會造成骨骼之間有磨損或加粗的現象。相反的情況,當一個人的腿固定上石膏而無法自由活動時,只一個月後,這條不活動的腿的骨頭將被發現變細了。原來,從骨骼我們可以知道這麼多事情!












        ▲女性的骨盆。恥骨弓的角度較男性大。         ▲男性的骨盆。



      埃及王子的身世之謎及骨頭知多少討論題綱:


      1. 我們可以用什麼方法來知道文中的圖坦卡門王子和他祖父之間的關係呢?

      :




      2.什麼是「骨化作用」?

      :




      3.如何從骨頭判斷一個人的性別呢?

      :




      4.一般人最容易長高的黃金時段是什麼時候?

      答:



















      小小李昌鈺

      A.萃取DNA【研討式的活動記錄】

      【研究目的】以簡單的材料、器具及方法來體會萃取生物體內DNA的過程。

      〔我們的問題〕

      我們可以從哪些部分來取得DNA呢?

      我們該用什麼方法來萃取DNA呢?

      我們該選擇什麼樣的新鮮材料來當DNA萃取的材料呢?是不是要多選擇幾種?有沒有什麼限制呢?

      我們如何呈現實驗結果?


      〔著手來探究〕

      查閱參考書籍或網路上的資料,以了解我們可以從哪些部分來取得DNA呢?並且是用什麼方法呢?

      要準備哪些設備,如何將過程簡化並使用容易取得的工具呢?

      要如何將細胞壁、細胞膜、核模打破取得其中的DNA呢?

      我們需要觀察紀錄哪些觀察重點?紀錄的表格設計好了嗎?

      如何將所抽取的DNA加以保存?


      〔我們的發現和想法〕

      一次實驗就夠了嗎?如果幾次實驗下來,結果差異很大,可能是什麼原因?

      還有什麼其他因素會影響實驗?我們該如何改進?

      我們可以用哪一些種類的清潔劑?

      有什麼樣的代替品可以用來取代蛋白酵素的功用呢?

      我們還可以從周遭的哪些物體抽出DNA呢?


      〔檢討與建議〕




      〔心得記述〕

      這次的觀察過程中有哪些有趣的事情?

      在取得這些DNA後,我們可以用什麼方式來比較它們之間的不同呢?





      小小李昌鈺

      A.萃取DNA【指導式的活動記錄】

      我們要怎麼從生物體中要取得DNA呢?

      <活動一>小小李昌鈺—萃取DNA

      大家有沒有在電視上看到刑事偵查專家李昌鈺英姿勃勃的丰采,和契而不捨的辦案精神呢?或是看過CSI重案組電視影集,調查員抽絲剝繭的驚險過程呢?其實在講求實事求是的辦案精神裡,DNA鑑定也是科學辦案的一項重要的工具喔?就讓我們來當當小小李昌鈺,來體會一下刑事偵查員的工作吧!

      1. 目的:以簡單的材料、器具及方法來體會萃取生物體內DNA的過程。

      2. 材料:豌豆、菠菜、洋蔥、地瓜葉、花椰菜、豬肝

        組別

        第一組

        第二組

        第三組

        第四組

        第五組

        第六組

        材料

        豌豆

        菠菜

        洋蔥

        地瓜葉

        花椰菜

        豬肝

      3. 器具及藥品:

      1. 果汁機、湯匙、濾網

      2. 試管、燒杯

      3. 酒精

      4. 酵素(“鳳梨汁”或是“隱形眼鏡清洗液)

      5. 鹽巴

      6. 清潔劑

      1. 方法

      1. 選定所要抽取DNA的材料,裝取100毫升

      2. 加入1/8茶匙的鹽巴(或是1公克)

      3. 加入兩倍體積的冷水(200毫升)

      4. 倒入果汁機中以高速打15秒鐘(直到沒有大顆粒)

      5. 以濾網過濾汁液至另一個燒杯

      6. 加入1/6體積的清潔劑(30毫升或2大匙)靜置5~10分鐘

      7. 分裝汁液到玻璃試管,約1/3滿

      8. 加入少量酵素(鳳梨汁的量需要較多一點),並輕輕攪動,請勿用力搖

      9. 緩慢地倒入等體積酒精,使酒精和水分層

      10. 用牙籤在酒精曾輕輕攪動便可得白色絲狀物,即便是DNA了!!

      1. 結果與問題討論

      1. 請問你有成功地抽取出DNA嗎?它是什麼顏色的?看起來是什麼樣子?

      2. 請問我們為什麼要加入鹽巴和酒精呢?

      3. 請問我們為什麼要加入清潔劑呢?請問不同的廠牌之間的效果是否不一樣呢?

      4. 請問我們加入“鳳梨汁”或是“隱形眼鏡清洗液”是什麼原因?有什麼東西可以代替它們嗎?

      5. 請問我們還可以從哪些食物抽取出DNA呢?

























      小小李昌鈺

        1. 萃取DNA【小組工作札記】


      我是組的,其他成員有 

      我們抽取DNA的材料是 

      我們所用的清潔劑是 

      我們所用的酵素是來自 

      我們抽取出DNA,它的顏色是而且形狀是 


      影響DNA萃取的成功因素有


      三、心得

      在本組實作的任務中,我負責的工作是
      其實,我想擔任的工作是

      依我的看法,我認為還有哪些材料可以來萃取DNA

      在日常生活中,我覺得可以用來代替蛋白酵素的東西有

      四、評鑑

      關於這次「萃取DNA」任務,我感到最得意的事:


      五、我知道其他小組目前的材料

      做:做:

      做:做:

      做:做:


      六、個人自評與小組互評

       我觀察到小組的是最認真的,而       需要再改進   

      我對自己的工作滿意程度        ,我給自己打       分     





      小小李昌鈺

        1. 果凍膠電泳分析【研討式的活動記錄】


      【研究目的】利用隨手可得的器具和材料來實際體驗膠體電泳的技術,以了解要

      怎麼比較兩個不同生物體DNA的不同。


      〔我們的問題〕

      科學家們要如何來分析比較兩種不同生物個體的DNA呢?

      我們該如何設計一個簡單的實驗來體驗看看這些分析的過程呢?

      我們可以用什麼方法呈現實驗結果?


      〔著手來探究〕

      查閱參考書籍或網路上的資料,以了解常用來分析比較兩種不同生物個體

      DNA的方法。

      我們要如何運用簡單的工具來進行膠體電泳呢?

      我們可以用什麼材料來代替DNA

      我們需要觀察紀錄哪些項目?紀錄的表格設計好了嗎?

      我們要怎麼來分析比較所得的結果呢?


      〔我們的發現和想法〕

      我們的實驗結果跟別組有什麼不同?為什麼?

      一次實驗就夠了嗎?如果幾次實驗下來,結果差異很大,可能是什麼原因?

      還有什麼其他因素會影響實驗?我們該如何改進?

      假如把電極倒過來會有相同的結果嗎?為什麼?

      請問運動飲料的作用是什麼?還有什麼一體可以用來代替運動飲料?

      請問除了果凍以外,我們還可以用什麼東西來代替膠體?


      〔檢討與建議〕




      〔心得記述〕

      這次的觀察過程中有哪些有趣的事情?

      小小李昌鈺

      B.果凍膠電泳分析【指導式的活動記錄】

      我們要怎麼比較兩個不同生物體DNA的不同呢?

      在抽完了DNA後,同學們是不是覺得很新奇呢?但是你們知道在像是圖坦卡門身世之謎的故事裡,科學家們是如何判定祖孫兩人的DNA是否相似呢?就讓我們一起經由下面的實驗活動來動手體驗”膠體電泳分析”這項檢驗方式吧!(由於在使用DNA當做材料需要毒性物質作為染劑,因此我們以食用色素代替不同片段大小的DNA以方便操作,並顧及安全)

      <活動二>小小李昌鈺—果凍膠電泳分析

      ()目的:利用隨手可得的器具和材料來實際體驗膠體電泳的技術。

      ()材料:食用色素(紅色40號、藍色1號、黃色5 )配成混色素液(溶於

      50%~75%蔗糖溶液)像是綠、橘、紫三種顏色,或是全部混加。

      組別

      第一組

      第二組

      第三組

      第四組

      第五組

      第六組

      色素

      紅色

      藍色

      黃色

      +()

      +()

      +()

      ()器具及藥品:

      1.電泳槽(保鮮盒)

      2.凝膠器(淺盤)

      3.齒梳(利用保麗龍板自製) (沿虛線剪下)

      4.直流電供應器(可利用理化實驗所使用到的直流電供應器,或是以乾電池

      串聯達成所需電壓)

      5.果凍粉

      6.運動飲料

      7.滴管



      ()方法:

      1.將購買來的果凍粉加入適量水中(約配成重量百分比濃度1%),加熱後倒

      入架有齒梳的凝膠器(淺盤)中,靜置冷卻(務必去除氣泡)

      2.將果凍膠切下放入裝置好的電泳槽(保鮮盒)中,用低管將食用色素滴入果

      凍膠的孔中(注意電極的方向,食用色素帶負電)

      3.倒入運動飲料。

      4.打開電源以100伏特跑5~10分鐘觀察樣品分離的顏色。

      5.觀察紀錄並填寫小組工作札記。

      6.清洗用品器具,打掃桌面環境。

      7.講解。

      ()結果及問題討論

      1.請問你()們這組的實驗結果是怎麼樣呢?可以試著畫下來看看嗎?

      2.請你()們比較自己組別和其他的組別有什麼不同,並推斷混合的色素是

      由哪些顏色加在一起的。

      3.假如把電極倒過來會有相同的結果嗎?為什麼?

      4.請問運動飲料的作用是什麼?還有什麼一體可以用來代替運動飲料?

      5.請問除了果凍粉以外,我們還可以用什麼東西來代替膠體?



















      小小李昌鈺

      B .果凍膠電泳分析【小組工作札記】

      我是組的

      其他成員有 

      我們用來代替DNA的材料是

      運動飲料的功用是什麼

      我們所跑的色素顏色是,跑出來的

      結果和其他組一不一樣(請把各組的結果畫在右圖)


      影響果凍膠電泳分析的成功因素有


      三、心得

      在本組實作的任務中,我負責的工作是
      其實,我想擔任的工作是

      依我的看法,我認為還有哪些材料可以來代替運動飲料:

      在日常生活中,我覺得可以用來代替果凍膠的東西有


      四、評鑑

      關於這次「果凍膠電泳分析」任務,我感到最得意的事:


      五、我知道其他小組目前的材料

      做:做:

      做:做:

      做:做:


      六、個人自評與小組互評

       我觀察到小組的是最認真的,而       需要再改進

      我對自己的工作滿意程度        ,我給自己打       分








      是誰殺了木乃伊?!



        在埃及的歷史上,有一位充滿神秘色彩的王子—圖坦卡門—他於距今3300年前統治埃及,圖坦卡門死的時候不過17歲,對一向是錦衣玉食,享受著最好的營養和醫療看護的古埃及法老們來說,這個死亡年齡太早了。並且,他的父親當政時是一位備受爭議和嫉恨的國王,從這一點來說,圖坦卡門很容易惹上麻煩。而從墓穴內的情形來看,他的死亡是很突然的—墓穴又窄又小,好像還沒有修好就匆匆下葬的樣子。


        所有種種疑點令人們不禁推測圖坦卡門可能是被謀殺致死的。而在這位埃及王子死亡300 0多年後的今天,終於有人宣稱已利用先進的科技證實了這種推測…

      這是一張圖坦卡門王子的頭部X光照片,聰明的你()可以運用剛才所學,從照片及提示中,看出任何端倪,來找出這位命運多舛王子是怎麼被謀殺的?!



      眼眶骨碎裂


      後腦杓被重擊而有瘀血




      王子的頸椎有先天性的骨折















      幹員姓名



      被害者圖坦卡門王子在3000多年前疑似被人謀殺,死因不明,欲藉助現代科技來找出真正的原因。




      後腦杓被重擊而有瘀血

      眼眶骨碎裂




      王子的頸椎有先天性的骨折





      原因推斷




      調查局調查報告

      木乃伊的身世之謎

      1. 我們可以用什麼方法來知道的圖坦卡門王子和他祖父之間的關係呢?

      :





      2. 你曾經聽過DNA親緣鑑定的技術嗎?是運用在哪一方面呢?

      :





      3. X光照相技術是由誰所發明的呢?而這項技術可以運用在哪些地方呢?

      :





      4. 我們可以從X光照片上面得知哪一些訊息呢?

      :


















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