自然環境:生態系與生物多樣性 教案(Level IV, 13-15 歲)
教學資訊
- Key_id:2.1-IV
- Topic:Natural environments: ecosystems and biodiversity (land and ocean)
- Key Idea:生態系建立在物種之間、以及物種與非生物環境之間的交互作用。
- 年段:國中 7–9 年級(13–15 歲)
- 建議節數:4 節 × 45 分鐘 = 180 分鐘
- 授課語言:繁體中文(關鍵英文:ecosystem / biodiversity / resilience / microbiome / pollination)
學習目標(UNESCO 三領域,對應 2.1-IV.csv id 285–290)
認知層(Cognitive)
- C1:以物種冗餘與功能群概念,描述多樣性如何協助生態系在壓力下恢復功能(韌性)。
- C2:說明人類及其他動物本身即是一個生態系,並以腸道微生物、皮膚菌為例分析共生關係。
- C3:辨識並比較觀察微觀多樣性的工具(顯微鏡、浮游生物濾網、環境 DNA),並評估各自適用的生態問題。
社會情緒層(Social and Emotional)
- S1:體會照顧植物/綠色空間對心理健康的效益。
- S2:用生活多樣性(朋友、食物、娛樂)類比生態多樣性的價值,批判「單一化即效率」的迷思。
行為層(Behavioural)
- B1:透過種植蜜源植物、堆肥行動,在校園實踐促進有益物種交互作用。
教學流程
第 1 節(45 min)— 一座森林如何「痊癒」?(韌性與物種多樣性)
| 時間 | 活動 | 師生互動 | 使用資源 | LO |
|---|---|---|---|---|
| 5′ | 開場震撼:展示 IPBES 2019 —「100 萬物種面臨滅絕」(dp1) | 請學生估計「地球已知物種總數」,再揭曉 200 萬;讓他們計算「比例」 | data_card dp1 | C1 |
| 10′ | 韌性實驗模擬:用「積木疊塔」類比——抽掉一塊 vs 抽掉一整層 | 三組比較:單一物種林、少數物種林、高多樣性林受颱風/病害後的復原差異 | 積木 / 白板 | C1 |
| 15′ | MOE 實引 #1 閱讀:節錄《0281_KEE_III_多樣的生態系》——生態系多樣性與環境穩定性 | 小組討論「為什麼熱帶雨林受傷後比單一樹種林恢復得好?」連結『物種冗餘』與『功能群』 | RAG:0281_KEE_III_多樣的生態系.pdf | C1 |
| 10′ | 資料詮釋:WWF 2024 — 全球脊椎動物族群 50 年減 73%、淡水 85%(dp2) | 學生解讀折線圖:辨識趨勢、思考為何淡水降得最多(棲地破碎、水汙染、外來種) | data_card dp2 | C1, C3 |
| 5′ | 收束提問:「滅絕 1 種和族群減 90% 哪個比較嚴重?」 | 全班快問快答;引出『功能性滅絕』 | — | C1 |
形成性評量(本節 × 2):
- ① 積木實驗記錄單(3 組結果 + 書面解釋 ≥60 字)
- ② 口頭測驗:「舉 1 個物種冗餘的例子」(全班抽 3 組,≥2/3 正確)
第 2 節(45 min)— 你,就是一座生態系(人體微生物 + 微觀工具)
| 時間 | 活動 | 師生互動 | 使用資源 | LO |
|---|---|---|---|---|
| 5′ | 顛覆導入:NIH HMP —「你身上的細菌細胞數和你自己細胞差不多」「腸道菌基因數是你的 100 倍」(dp4) | 讓學生用計算機算自己體重 × 細菌比例 | data_card dp4 | C2 |
| 12′ | 人體生態系解剖:皮膚、口腔、腸道三大微生物群落;與消化、免疫、神經(腦腸軸)的交互作用 | 教師講述 + 學生於學習單 §2 畫出『人體 3 個微生物熱點』 | data_card dp4;RAG:0264_CCE_IV_健康.pdf(MOE 實引 #2) | C2 |
| 15′ | 微觀工具工作坊:比較光學顯微鏡(0.2 μm)、電子顯微鏡(0.2 nm)、浮游生物濾網(20–200 μm)、環境 DNA(eDNA)的解析度與適用對象(dp7) | 4 組各負責一種工具,3 分鐘簡報:能看到什麼?看不到什麼? | data_card dp7;學習單 §3 | C3 |
| 10′ | CER 論證練習:「為什麼海洋生物學家需要『多種工具』而不是單一顯微鏡?」 | 範例示範 Claim-Evidence-Reasoning 結構,學生小組撰寫 80 字回應 | 學習單 §4 | C3, S1 |
| 3′ | 迷思對決:「抗生素越強越好嗎?」快問快答 | 引出『微生物體失衡(dysbiosis)』 | data_card misconception #2 | C2 |
形成性評量(本節 × 2):
- ① 學習單 §2 人體微生物熱點圖(3 個位置 + 各寫 1 個功能,≥80% 完成)
- ② CER 回應品質評分量表(Claim 清晰、Evidence ≥1 具體、Reasoning 邏輯通順)
第 3 節(45 min)— 授粉、共生與臺灣熱點(生態互動 + 倫理兩難)
| 時間 | 活動 | 師生互動 | 使用資源 | LO |
|---|---|---|---|---|
| 8′ | 早餐盤點遊戲:FAO — 75% 糧食作物仰賴授粉;產值 2,350–5,770 億美元(dp3) | 學生列自己早餐,圈出『沒有授粉者就消失』的食物 | data_card dp3 | C1, S2 |
| 12′ | 臺灣生態熱點:TaiBIF — 60,000 種、25% 特有種、單位面積物種數為全球 100 倍(dp5);林業署 — 覆蓋率 60.7%(dp6)但原始林稀少 | 教師展示臺灣地圖疊加物種分布;學生於學習單 §5 標出『我家鄉的特有種』 | data_card dp5, dp6;RAG:0268_CCE_IV_林農畜漁業生產與生物多樣性.pdf(MOE 實引 #3) | C1, S1 |
| 15′ | 倫理兩難辯論:「開發某山區蓋太陽能板可減碳,但會破壞 50 公頃原始林與 3 種特有種棲地。你支持嗎?」 | 正反方各 3′ 陳述 + 2′ 交互質詢 + 2′ 總結;教師引導『減碳 vs 生物多樣性』的權衡 | 辯論卡;RAG:0205_CCE_蓋亞傳奇-話說從頭.pdf;map.csv row 278 | S1, S2 |
| 8′ | 系統思考繪圖:學生繪製『授粉者減少 → ? → ? → 人類糧食』的因果鏈與回饋循環(至少 5 節點) | 小組白板創作;教師巡視引導『回饋』概念 | 學習單 §6(系統思考) | C1 |
| 2′ | 收尾:宣布下節專題——校園生態提案 | 發下 WSA 四面向提案模板 | — | B1 |
形成性評量(本節 × 2):
- ① 辯論觀察量表(論點引用 data_card 或 RAG 資料 ≥2 次;反駁品質)
- ② 系統思考圖(節點 ≥5、回饋箭頭 ≥1、文字說明 ≥40 字)
第 4 節(45 min)— 從我做起:校園生物多樣性行動(WSA 整合 + 專題)
Whole School Approach 四面向(國中強化學生治理)
- 治理 Governance:成立『學生生物多樣性小組』,由學生代表 + 生科老師 + 總務處組成;提案送學生議會與校務會議審議。
- 課程 Curriculum:跨科整合(自然/生物、地理、綜合、英文、美術)——以校園物種調查為核心的專題式學習(PBL)。
- 校園營運 Operations:設置蜜源植物區、校園堆肥、減光害、自然水域(雨水池)、原生樹種替換外來種。
- 社群 Community:與里辦、在地 NGO(如臺灣野鳥學會、荒野保護協會)、家長會合辦『校園生物多樣性日』、公民科學調查(如 iNaturalist)。
流程
| 時間 | 活動 | 師生互動 | 使用資源 | LO |
|---|---|---|---|---|
| 8′ | 在地啟動:TaiBIF — 臺灣單位面積物種密度為全球 100 倍(dp5) | 學生分享『校園裡最近看到的生物』;教師引導『eDNA / iNaturalist 公民科學』 | data_card dp5;map.csv row 162 (NASA Climate Kids) | C1, B1 |
| 20′ | 專題任務(核心):分組設計『校園生物多樣性提案書』(CER 結構 + 四面向至少 3 面向 + 可行動步驟 + 成效指標);主題可選:蜜源植物區、堆肥計畫、外來種移除、公民科學日、減光害 | 教師巡堂;用 CER + WSA 檢核表引導;每組完成學習單 §7 | 學習單 §7;map.csv row 278、row 198 | B1, S1, C1 |
| 10′ | 組間互評 + 決選:每組 1′ 閃電提案 + 全班使用 WSA 4-checkbox 檢核表評分 | 選出 2 組提案送『學生生物多樣性小組』正式推進 | worksheet WSA Challenge | B1 |
| 5′ | 後設認知收尾:「上完這四節,你對『人和自然』的想法改變了嗎?請用 50 字說明『前/後』」 | 學生於學習單 §8 書寫反思 | — | S1, S2 |
| 2′ | 情感結語:照顧植物的心理效益研究(綠色空間降低壓力荷爾蒙 15%) | 邀請學生下週帶一盆自己種的小植物到教室 | S1 teaching hook | S1 |
總結性評量(本單元):
- ① 校園生物多樣性提案書(CER 結構 + 四面向 + 可行性 + 資料引用,評分量表 25 分)
- ② 學習單總完成度(8 節,≥85% 完成)
- ③ 後設認知反思寫作(≥50 字,含具體改變點與原因)
資料引用總覽(稽核用)
- data_card 實引:dp1, dp2, dp3, dp4, dp5, dp6, dp7(共 7 點,≥3 要求 ✅)
- map.csv 引用:Row 162 (NASA Climate Kids)、Row 198 (School Science Review Inquiry)、Row 278 (節能減碳綠天使)(共 3 條,≥2 要求 ✅)
- MOE 實引:
- #1 《0281_KEE_III_多樣的生態系》— 第 1 節韌性與多樣性
- #2 《0264_CCE_IV_健康》— 第 2 節微生物與健康
- #3 《0268_CCE_IV_林農畜漁業生產與生物多樣性》— 第 3 節三層多樣性概念
- 延伸:《0205_CCE_蓋亞傳奇》《0002_KEE1_E11_寄居蟹狂想曲》
- (共 ≥3 份,≥1 要求 ✅)
- 各節評量數:第 1–4 節各 2 個,共 8 個(≥2/節 ✅)
延伸銜接 worksheet
本教案第 1–4 節對應 worksheet.html §1–§8,學生於課堂完成 §1–§6,課後完成 §7 專題任務與 §8 後設反思。