蜜露膠水
壹、活動目標 Goal
當學生利用放大鏡觀察毛氈苔葉片上的小黑蚊時,同時也能發現葉片上腺毛滿佈,腺毛末端泌著晶瑩的蜜露,這甜蜜的陷阱將小黑蚊緊緊地黏住了。
從這樣的觀察中延伸思考製作蜜露膠水,在關主的指導下小組一起合作,運用生活中易取得的麵粉、砂糖及水,調製成黏著劑,並用砝碼來測試黏著力,讓學生在透過生物觀察的過程中,亦能仿效生物的智慧,學習黏合材料的特性。
大概念 Big Idea
無
核心問題(探究問題) Essential Question
無
教學對象
國小生5~6年級
教學時間
80分鐘/2節課
作者(服務單位)
柯凱珮(花蓮縣北埔國小)
通訊作者e-mail
chchch68@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
這是素養導向?
【自然與生活科技】
1-3-1-1能依規劃的實驗步驟來執行操作。
2-3-2-1察覺植物根、莖、葉、花、果、種子各具功能。照光、溫度、溼度、土壤影響植物的生活,不同棲息地適應下來的植物也各不相同。發現植物繁殖的方法有許多種。
2-4-2-2由植物生理、動物生理及生殖、遺傳與基因,瞭解生命體的共同性及生物的多樣性。
2-4-4-2探討物質的物理性質與化學性質。
參、活動原理 Theory
筆者家中的小花園裡栽培了許多食蟲植物,筆者發現一盆叉葉毛氈苔的捕蟲葉上沾黏了好幾隻小黑蚊,查閱圖鑑下得知,毛氈苔的葉片上並非光滑,而是有許多腺毛,腺毛上特化出的蜜露黏液可捕食獵物。
【圖一】
【操作原理】
一、眾所皆知「澱粉」是天然的固體黏著劑,小時候常用煮熟的米飯或熟馬鈴薯來當作漿糊,黏性很強,因此本活動利用麵粉加糖水,模仿蜜露黏液,不必加熱,製作出「蜜露膠水」來測試黏著力。
二、當黏著劑滲入物體表面的縫隙,黏著劑的分子與物體表面的分子會產生吸引力,形成鍵結,
,固化之後就會產生黏貼的效果,與物體表面凹凸不平處互相扣鎖糾纏,使物體能夠抵抗欲分開兩者的外力。
三、以本活動來說,蜜露膠水的主要原料為麵粉與水,呈現液態,含有大量的澱粉分子,而黏合的物體為毛巾布與粗毛線,蜜露膠水利用其液體的流動性,滲入物體表面的凹洞,增加接觸的面積,因此蜜露膠水可與這兩者的纖維互相吸引,產生鍵結,因而黏合。
【圖二】
【圖一】
【圖二】
肆、活動材料 Material
器材
麵粉、砂糖、水、小湯匙、竹筷子、砝碼、紙杯、粗毛線、毛巾布、小白板、鐵夾、剪刀、放大鏡。
藥品
無
【圖三】
【圖三】
伍、活動步驟 Step
第一部分
1.分組收集資料:指導學生利用網路尋找各種樣態形貌的毛氈苔及瞭解毛氈苔的捕食原理。
2.實際觀察:準備一至兩盆毛氈苔(最好是不同類型,如叢狀或長柄),用放大鏡觀察捕蟲葉上的腺毛、黏液與被黏住的小黑蚊。
3.記錄:每組準備自然觀察筆記本,將觀察到的腺毛形態畫下來。
第二部分
仿生實作:從毛氈苔捕食小黑蚊的觀察進行延伸操作。
一、利用澱粉類自製黏著劑:
1.先製作糖水:4匙水加半匙砂糖,均勻攪拌成糖水。
2.將4平匙麵粉倒入糖水裡,均勻攪拌即成蜜露膠水。
二、選擇合適的黏著物材料:
觀察毛氈苔的捕蟲葉上布滿腺毛,因此本活動也需考量黏著物的表面不可過於平滑。所以選用毛巾布或木纖維布料作為黏著物,粗毛線作為被貼合物。
三、進行實際黏合與測試:
1.利用竹筷子將蜜露膠水沾在毛巾布表面,沾的量不可太少,否則蜜露膠水無法滲入表面纖維。
2.剪一小段粗毛線,將兩端收攏,再塗一些蜜露膠水在毛線上。
3.將粗毛線黏貼在毛巾布上,可用竹筷子稍微壓一下。
4.等待約90秒至2分鐘,掛上10公克的砝碼測試其黏著力。
【圖四】
【圖五】
【圖六】
第三部分
一、教師行間巡視,查看各組實驗的結果。
二、教師提出問題進行歸納與討論:
(問題1)麵粉有什麼特性可以製作天然的黏著劑?
(問題2)說一說,毛氈苔捕食小黑蚊的方式。
(問題3)說一說,黏著劑與物體如何產生黏貼的效果。
請各組同學歸納師生討論後的答案,並將討論結果記錄在筆記本上。
【圖四】將麵粉倒入糖水中均勻攪拌
【圖五】剪下粗毛線黏貼在毛巾布
【圖六】掛上10公克的砝碼
教案學習單
(待調整)
1. 本活動製作蜜露膠水的原料有哪些?答案:麵粉、砂糖、水。
2. 蜜露膠水的設計發想是從哪一種植物而來?(1)含羞草 (2)仙人掌 (3)毛氈苔。
答案:(3)。
(待調整)
實作注意事項
實驗安全事項
本實驗操作相當安全,只要提醒學生不要去嚐蜜露膠水即可。
實驗廢棄物處理
自製的蜜露膠水成分單純且天然,用剩的蜜露膠水可直接清洗掉,不會造成汙染。
教學心得
食蟲植物特化出奇特有趣的器官且造型多采多姿,因此食蟲植物的觀察一直以來都受到學生的喜愛。在教學中應該跟學生強調,為了愛護自然環境,越來越多人研究運用生物性防治來取代化學性的噴藥,例如利用孔雀魚、大肚魚防治蚊蟲,而本活動的毛氈苔則利用葉片分泌的黏液捕食小黑蚊,何嘗不是一種環保的消滅小黑蚊的方式呢?
在製作蜜露膠水的過程中,許多同學想要嘗試掛上很重的砝碼,教師必須提醒學生,黏著的程度與表面材料特性、固化的時間、接觸面積等都有相關,因此不要一次就掛上太多或太重的砝碼,此外可以視教學時間長短來延伸活動,例如以表面材料作為操縱變因,讓學生嘗試不同材質的物體表面對黏著度的影響。
參考資料
杜武俊(2015)。小黑蚊生態與習性。https://www.tndais.gov.tw/htmlarea_file/tndais_bulletin/.../1060501seminar.pdf
塔內植物園
http://192.192.42.4/~tbgweb/cgi-bin/leobbs.cgi
夏洛特(2007)。食蟲植物觀賞&栽培圖鑑。台北:商周。
闖關活動(十分鐘)
壹、準備活動
★教師準備:
1.闖關地點預先放置長桌子。
2.準備材料:
毛氈苔一盆、放大鏡、麵粉、砂糖、水、小湯匙、竹筷子、砝碼、紙杯、粗毛線、毛巾布、小白板、鐵夾、剪刀。
3.張貼操作說明海報。
4.印製闖關卡:闖關卡為雙面,正面是闖關順序蓋章處,背面則是學習單。闖關卡請用較厚的紙張印製。
5.準備過關印章。
★學生準備:
1.異質分組,每一組約3-4人。教師在闖關前先發下闖關卡交由組長保管。
貳、闖關之前
1.關主(2-3人)及學生就位,關主負責解說闖關步驟及說明毛氈苔的捕
食方式,副關主則指導學生製作蜜露膠水。
2.宣導學生不要在場內奔跑,闖關時需站立於長桌外側面向關主。
3.關主先在桌面中間放置好上述材料,小白板及鐵夾則擺放在副關主處。
参、進入關卡
1.關主請小組列隊,小組向關主問好。
2.關主介紹關名「蜜露膠水」,利用毛氈苔盆栽說明本關活動的仿生原理,並讓小組使用放大鏡觀察葉片腺毛。
3.接著副關主就利用海報介紹製作蜜露膠水的方式。
4.實際進行製作,完成後請小組學生用砝碼進行黏著度測試。
(實際闖關時副關主可以事先準備好小白板,上頭用鐵夾子夾好毛巾布,以方便闖關的學生立即塗上蜜露膠水,塗上之後,副關主將小白板立起來呈垂直狀,等待約90秒至2分鐘,讓小組掛上砝碼。)
5.關主掌握時間及隨時給予指導,闖關結束,小組離開前往下一關。
【圖七】
肆、闖關結束
1.書寫2題學習單問題。
2.收回闖關卡。
【圖七】✽小白板的運用只是在幫助闖關者容易塗上蜜露膠水及方便關主立即將白板立起來,進行砝碼吊掛。
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)
項目.材料 / 數量/金額 (元)
1.麵粉/1包共用/40/包
2.砂糖/1包共用/25/包
3.紙杯/2/個
4.放大鏡/輪流使用/80/支
5.毛巾/每組使用半條/39/條
6.粗毛線/1捲共用/25/捲
7.10公克砝碼/學校準備
8.剪刀、竹筷子/學校準備或自備
9.小湯匙/學校準備或自備
10.小白板/重複使用/69/個
11.鐵夾/重複使用/30/個
總計/每組/若以10組計,每組約50元