羅東自然教育中心: 【2017小達爾文探險營】發掘水下昆蟲的秘密

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2017年5月3日 星期三

【2017小達爾文探險營】發掘水下昆蟲的秘密

  小時候的你總喜歡問「為什麼」嗎?
  或者你就是那個喜歡問「為什麼」的孩子?
  著名的博物學家查爾斯.達爾文小時候就和大多數的孩子一樣,急著了解這世界的千奇百怪,小腦袋裡總充滿著十萬個為什麼,這些珍貴的小小疑問,就是造就科學的第一步,值得細細引導延伸,發現小小世界的大趣味。


小達爾文的水下探險,發現長相有如外星人的水生昆蟲

春暖花開的4月中,我們推出了「小達爾文探險營-水生昆蟲篇」,帶著一幫對自然萬物充滿興趣的孩子們探查水下世界,水面之下充滿未知,正是展開探險的好地點!

  然而水底不像陸上一般好觀察,池塘看起來也不適合潛水,有沒有什麼好方法,可以讓我們安全地待在岸上,探查水下的動靜呢?左思右想……咦?潛水艇船長從海底遼望海上的「潛望鏡」能不能反著用呢?


  孩提時代的達爾文除了充滿疑問,還能夠延伸他的好奇,想辦法自己找出答案,甚至過程中需要的工具,也能想辦法用身邊的東西拼貼組裝,做出自己的調查工具。
  我們這次就使用自製的簡易潛望鏡做觀察!利用防水材質黏成筒狀,再貼上兩片鏡子改變光的方向,就能用來一窺水下了,運氣好的話,還能看見水生昆蟲棲息在環境中的自然姿態呢!
製作自己的觀察工具,比想像中還簡單,各位小達爾文也可以在家裡試著做一個自己的潛望鏡,拿到住家或學校附近的水塘一窺水下世界!


  水中的氧氣不如陸上充沛,對許多生物來說都是缺氧的,四周糾纏著水草的根、莖,能見度不太好,再加上三不五時游過去的大魚小魚可能都是致命殺手,為了生活在這樣的環境中,小小的水生昆蟲各個身懷絕技、裝備齊全。想破解牠們的求生密技,就得把牠們從水底下「請」出來,拿起放大鏡來看仔細啦!

知道水生昆蟲喜歡躲在哪裡,就可以用手抄網小心地把牠們「請」出池塘,細細觀察囉!

小小的水生昆蟲為了能在池塘裡生存下來,身上擁有許多配備幫牠度過難關。
別看圖中這隻水生昆蟲小小隻的,牠可是水面下厲害的掠食者之一呢!

第一次設陷阱就上手

除了利用手抄網直接採集昆蟲,設置陷阱也是一項很有效率的調查方法,構造簡單的蝦籠搭配誘餌,就成為水下的誘捕陷阱。然而觀察過水生昆蟲的小達爾文們,小腦袋已經開始出現了許多問題,例如:水生昆蟲喜歡吃什麼?蝦籠裡要放什麼誘餌會吸引到比較多昆蟲?陷阱放置的地方要深一點還是淺一點好?經過一番討論,小達爾文們分別設計了兩組陷阱:

  .兩個蝦籠分別放入魚肉與水草,哪一個會抓到較多昆蟲?
  .兩個蝦籠分別沉在池底與浮在水面,抓到的昆蟲會有什麼不一樣?

  和傳統「老師講一步、學生跟著做」的教學不同,陷阱的設置都由小達爾文們和老師討論和決定,過程中遇到了好多狀況,例如預計要浮起來的蝦籠一拋進水裡卻頭也不回地沉下去、蝦籠被水草纏住、線不知道該綁在哪裡等等的問題,但經過一再嘗試與小團隊的合作,總算克服所有困難,將陷阱七手八腳地架設完成了!
大家七手八腳地發揮團隊合作精神,總算克服種種困難,把蝦籠陷阱架設完成啦!


  隔天興沖沖地回到池塘邊,小達爾文們猜測著「開箱」的情況:「我覺得菜(裝水草)的陷阱抓得比較多。」「我覺得是肉的。」

  這些假設在從水裡拉起的蝦籠中得到解答──水草誘餌的蝦籠抓的昆蟲比魚肉多,而浮在水面的蝦籠也較沉底的蝦籠受到水生昆蟲歡迎。

  當然,這其中藏了許多「不公平」的細節,例如,小達爾文也發現了,裝魚肉的蝦籠垂直向下、而裝水草的蝦籠入口較水平,對昆蟲來說要游進去似乎方便得多;而沉底的蝦籠裝著雞肉、浮水的蝦籠裝著魚肉,也無法說準到底是哪一個因素吸引昆蟲跑進陷阱裡的。


  看來,要得到一個有說服力的答案,得讓實驗更加公平、謹慎呢。
有了這樣的思考練習,小達爾文們已經邁出了科學的第一步,了解設計實驗的最基本要素,比起在課本上的文字內容,這些實作經驗更加深刻而有趣!

十萬個為什麼,我自己的解答

經過了一段回顧與統整,小達爾文們要運用這兩天學到的能力,設計一個自己的實驗!
一個小組「火箭隊」好奇這兩天抓到最多數量、又老是在水裡橫衝直撞的「小頭水蟲」與「固頭椿」到底游得多快呢?

  另一組「暴龍隊」則被池塘邊不停爬行的螞蟻吸引,想知道牠們喜歡什麼甜度的糖水?
中心教師同樣不知道這兩個問題的解答,因此和小達爾文們一起思考設計步驟、動手操作實驗時,也一邊期待著答案揭曉的一刻。
從無到有的過程不容易,尤其這並不是平常孩子們熟悉的學習模式,小達爾文們攪盡腦汁,和老師們討論著每一個步驟該怎麼做,才能公平嚴謹。


  暴龍隊用教室僅有的杏仁茶即溶包代替糖粉,精心設計了三種不同濃度(清水、半糖、全糖)的糖水,測試哪一組會在20秒以內吸引螞蟻靠近舔食。懷著期待的心情將螞蟻放入觀察盒並按下碼錶,只有全糖組的螞蟻在20秒內很快靠近了糖水。本以為實驗結束了,但持續觀察,發現清水組和半糖組的螞蟻雖然多花了點時間,但還是找到了目標,而且半糖組還花上更多時間在舔食糖水呢。


  所以螞蟻到底喜歡哪個甜度的糖水似乎很難判斷,但可以確定的是全糖組有某個因素能快速吸引螞蟻靠近,至於是什麼因素(也許是氣味較強烈?),就需要另一個實驗來驗證囉!


  而火箭隊的小小昆蟲總是橫衝直撞不走直線,無法測量跑過的長度和時間,於是自製了窄窄的小跑道讓牠們無法轉彎只能往前衝。重複測量的過程中,看見7公分、9公分的紀錄,有人說:「我隨便跑都比牠快!」這句話引起了老師和其他孩子的興趣,決定一起到外面賽跑,並記錄下大家衝刺的速度。


  然而小小昆蟲身長0.2公分、當天跑最快的孩子則有140公分高,怎麼比都不太公平,如果我們把昆蟲跟身高和速度都放大700倍,固頭椿和孩子一樣是140公分,那麼牠移動的速度竟然是孩子的7倍快,這個發現讓火箭隊興奮地大吼大叫!


小實驗大趣味

雖然短短的小實驗不見得設計完善,固頭椿如果真的長到140公分大,也沒辦法跑得那麼快,但一場從無到有的思考練習與實驗操作,獲得最後解答的快樂與海報分享的經驗,成就感無可比擬!

  達爾文曾說過:「好奇心是這個世上最美好的事物。」當你對萬物充滿好奇,請試著保持耐心尋找解答、解開自己的疑問,在這個過程中,你會發現,連0.2公分的毫髮世界都閃閃發亮、如此有趣!




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