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整個世界都是我的科學課室!uHandy結合教育,讓觀察力成為學生的超能力

現在配合手機或平板電腦,要取得顯微觀察的能力已經不是難事。圖/億觀生技提供

這幾年,你不需要一台高單價的顯微鏡就可以做顯微觀察,只要一台能直接架在手機、平板電腦的手機顯微鏡,就可以輕鬆觀察。只是,你早就買了一台手機顯微鏡,卻不知道拿它來做什麼?開箱後又默默把它封存回去了嗎?

顯微鏡是一個工具、一個能力,重要的是你怎麼去使用它。

——林建明博士, uHandy 行動顯微鏡開發團隊

當你獲得了這個能力,就能變成超級英雄、改變世界嗎?先別說不可能,讓我們來看看其他人怎麼使用手機顯微鏡改變他們的生活、他們的工作吧!

阿簡老師:讓生物課走出教室

在 uHandy 還沒誕生前,研發的團隊就曾經去拜訪在網路上長期分享自己生物教學心得的阿簡老師。任教於新竹市光華國中的阿簡老師,將他在課程上的需求轉化成給團隊的設計建議,也讓可以適用於教學的手機顯微鏡終於誕生。

「在教室裡面上生物、生態系很怪!」

阿簡老師說,在他的課程裡面,每個月都會安排讓學生走出教室的課程。學生如果沒有親眼看到這些生物,對他們而言就只是背起來應付考試而已,一點都不有趣。

現在在阿簡老師的課堂上,學生已經可以很熟練地操作手機顯微鏡。他帶著學生直接到校園中的生態池採樣觀察水生生物、尋找不同植物的花粉、看蕨類植物背後的孢子囊等。阿簡老師說,學生拍出來的這些顯微照片,雖然就跟課本看起來一樣,但自己拍攝的感覺就是不同。而這些顯微照片,也不只是給學生臉書打卡用(誤)。阿簡老師還把學生拍攝出來的顯微照片,製作成一個一個的胸章、鑰匙圈,又幫照片找到新的價值。

在前(2016)年一月,阿簡老師的學生們,也一個一個成為小助教,在學校辦理給國小學生的營隊「大手牽小手」中,帶著小學生使用手機顯微鏡。

把髒手手放到顯微鏡下觀察

宜蘭縣中山國小的校園內,也出現手機顯微鏡的蹤跡!

筆者印象中自己國小的時候,大概只用過小型攜帶式的顯微鏡,還有個鑰匙圈可以掛在背包上面,但實際拿出去也沒看過幾次,小小的鏡頭下最常塞進去的大概是打死的蚊子。

國小學生使用手機顯微鏡觀察課堂上的樣本。 圖/黃昭銘提供

中山國小老師黃昭銘畢業於台大動物系(現在改為生命科學系),希望將以往製作玻片樣本在顯微鏡下觀察的經驗,分享給現在的學生,只是苦於找不到合適的工具。他曾在整理學校的實驗器材時,發現顯微鏡竟然都因為久未使用、保存不當而發霉。這些老舊、簡陋的顯微鏡,老師、學生都不願意使用,根本不可能帶學生做顯微觀察。

黃昭銘在 10 年前就留意到,國外募資網站陸續開始出現 Maker 們設計出的新型顯微鏡,搭配當時才剛推出的 iPhone 做使用。不過,由於手機還未那麼普及,要在課堂中使用不易,他就只能繼續觀望。直到 2016 年他在朋友分享 Computex Taipei 的展覽時,看到了一絲曙光。「太好了,這就是我要的!」黃昭銘看到 uHandy 顯微鏡後,立馬找上億觀生技,自告奮勇要用這個顯微鏡為小學生設計課程--許多有趣的課程從此誕生。

「魔鏡!魔鏡!」是黃昭銘設計的第一個課程,從虎克製作顯微鏡的科學史談起,介紹到顯微鏡的使用方式,最後讓學生自己出去採樣,回來在放在手機顯微鏡下觀察。這個課程設計給四年級的學生,初次嘗試的效果很不錯。

現在手機顯微鏡在宜蘭中山國小,已經是自然教學的一部分。圖/黃昭銘提供

既然成功了,那就再來試試給低年級的課程。黃昭銘說,第二個課程「你洗手了沒?」是與學校的護理師合作,在小朋友最容易感染腸病毒的夏天進行。課程特別選擇在學校其中一節 30 分鐘下課後操作,在這超長的下課時間,學生跑到操場打球、玩耍,在最後一刻髒兮兮回到教室。這時老師拿出採樣貼紙,在學生的手上黏了幾下,就放到顯微鏡下做樣本觀察。黃昭銘說,他會將顯微鏡下的畫面投影到大螢幕,讓學生們看看自己的手有多髒,順便叮嚀他們要好好洗手的概念。

「如果學生受老師引導到一個地方,他願意學,這才是教育的目的,而不是教了他多少。」

現在手機顯微鏡在中山國小,已經成為自然課教學的一部份。黃昭銘說,學生們或許知道學校裡有這棵樹,但他們沒有近距離看過它的葉子、種子,不管是皺褶、花紋等細部的結構。重要的是他們學會觀察,並敘述他們所看到的,或是跳脫框架表達他們的想法,不管是覺得觀察的東西很噁心或是很可愛。這樣的課程引起學生們的興趣,讓他們對於周圍的世界感到好奇、想去探索。

城市養蜂計畫:要養好蜜蜂,先要瞭解牠們

在台北市有另一名老師,他所帶領的學生年紀都稍長一點,每一個人都戴著頭套面罩,圍在一個一個的箱子旁邊,箱子以及他們的四周都是蜜蜂。這是松山農會養蜂研究班的教學現場,蔡明憲老師只戴著一頂鴨舌帽,穿梭在每個蜂箱間,幫忙學員檢查蜜蜂生長的狀況。

松山農會養蜂研究班老師蔡明憲,穿梭在每個蜂箱間,幫忙學員檢查蜜蜂生長的狀況。圖/作者攝影。

蔡明憲是「城市養蜂計畫」的推動者,他希望透過實際的行動將蜜蜂帶回城市,不只復育蜜蜂,也從養蜂的過程不斷檢視環境的變遷,進而改善人與人、人與環境之間的關係。為了這個理念,他陸續在松山社區大學、松山農會等地開班授課。在他的養蜂班中,不僅要會養蜜蜂,更要了解蜜蜂。從蜜蜂出發,他帶領這群學員認識昆蟲、了解生態。

「一般的農民只會用他的經驗教你一套養蜂的SOP,但蜜蜂是活的,總有許多狀況,有一天這些SOP會失效。」

養蜂研究班上個月的聚會,是個三個小時的室內課與戶外實務操作,但這一天他們不養蜂,而是要解剖蜜蜂。學員們帶著自己的手機,接上手機顯微鏡開始觀察蜜蜂,在手機螢幕上他們才發現原來蜜蜂的後翅有翅鉤,將前翅和後翅鉤在一起。也會拿著鑷子解剖小心翼翼地解剖蜜蜂,觀察牠們的口器、觸角等構造。

松山農會養蜂研究班用 uHandy 行動顯微鏡觀察蜜蜂身體構造,要把蜜蜂養好,得先了解蜜蜂。(左)蜜蜂翅膀顯微結構;(右)學員實作形況。圖/城市養蜂Urban Beekeeping提供。

在解剖蜜蜂的過程,還會讓學員幫蜜蜂們做身體檢查,蔡明憲說,蜜蜂生態與生物學的基本知識很重要,外部形態與內部解剖是養蜂學的基礎,例如有些疾病會讓蜜蜂拉肚子,得透過解剖過程拉出牠的中腸,觀察腸道是否有異常狀況,做為疾病判斷的依據,避免誤診和濫用藥物。

除了陪著這些都市蜂農養蜂之外,蔡明憲的蜜蜂課將走進中崙高中,也將有機會繼續與手機顯微鏡合作,開辦一系列課程。透過這些課程,不僅是了解蜜蜂,也可以體驗養蜂所產出的副產品,包括蜂蜜以及用來取代保鮮膜的蜂蠟布等。

從生物到化學:口袋大小的教案組合

開發手機顯微鏡的團隊,除了繼續改良顯微鏡的功能之外,他們也著手為顯微鏡量身訂做教師專用研習套組。每一個中型夾鏈袋中就包含了一個教案,以及這個教案操作所需要的素材,只要搭配手機顯微鏡就能實際操作。比方說,若你不像蔡明憲老師一樣自己養蜜蜂,那麼「透視蜜蜂的超能力」這個套組,就包含了老師提供的蜜蜂樣本,還有解剖技巧教學跟觀察重點。就算沒有專業背景,簡單就能觀察蜜蜂的結構並且瞭解現代科學的延伸應用。

億觀生技團隊開發的教師專用研習套組,每組教案都可以搭配著手機顯微鏡作教學。圖/億觀提供

或者,你想看活蹦亂跳的草履蟲,不需要靠運氣跑去池塘撈泥巴,直接試試「召喚草履蟲」套組,只要一兩天,就能在顯微鏡下看見草履蟲及各種微生物游來游去。不僅如此,科學也可以很藝術!「種植一片銅珊瑚」材料包,教的是氧化還原的觀念,可以直接在顯微鏡上看見美麗的結晶;「微米雕刻家」材料包則運用類似於奈微米壓印微影的技術,將自然界中精緻的微小結構保存下來,成為一個藝術作品,只有透過顯微鏡才能欣賞。

建明希望這些教案研習套組,能賦予老師們教學上的靈感,也減輕備課壓力,輕鬆就能帶給學生好玩又有趣的課程。

看了這些運用手機顯微鏡來作觀察、教學的例子,你是不是也躍躍欲試了呢?歡迎跟我們分享,你用手機顯微鏡作了什麼有趣、有創意或很特別的觀察。

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關於作者

趙軒翎

在「一日生科,終身科科」的年代,即使鬧家庭革命都堅持要念生科,卻在畢業之際決定走出實驗室找尋新的出路。因緣際會就這麼踏入了科學傳播領域,雖然一路跌跌撞撞,但仍相信自己可以用知識改變這個世界。聯繫方式:joanna3422[at]gmail.com

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