生物學學理解碼：從研究史、生態、生理到分子生物，完整剖析39個高中生物學疑難案例

第一偵查室：研究史
1為何艾佛瑞證明「DNA為遺傳物質」的實驗並沒有立即說服科學界？
2介紹「米勒-尤里的化學演化實驗」時，為何許多課本只有米勒而無尤里？
3「再發現孟德爾遺傳法則」的三位科學家中，為何第三位可能被除名？

第二偵查室：微生物
1人體消化道中的大腸桿菌只分布於大腸嗎？
2為何固氮菌好氧又怕氧？
3脫氮菌為何要脫氮？

第三偵查室：生化代謝
1光合作用反應式的產物中，6分子水是如何產生的？二氧化碳的氧原子如何形成葡萄醣的成分？
2有氧呼吸反應式的反應物中，6分子水是如何消耗的？葡萄醣的氧原子如何形成二氧化碳？
3碳反應為何常在白天發生？為何以前稱之為暗反應？
4為何ATP是生物體最重要的能量貨幣？有其它能量貨幣嗎？
5 ATP是否有「高能磷酸鍵」？如何用熱力學說明ATP的性質？為何用「ATP水解的同時有更多的鍵結形成」來解釋能量變化並不完全正確？

第四偵查室：細胞與組織
1內質網形成粗糙型或平滑型內質網是如何決定的？
2核糖體形成游離型或附著型核糖體是如何決定的？
3核仁與核醣體的組成有什麼關係？核仁有何性質？原核生物有核仁嗎？
4有絲分裂的"絲"是指什麼？有無絲分裂嗎？
5神經細胞的樹突外有髓鞘嗎？
6為何飽和脂肪酸所佔比例與膽固醇會影響細胞膜的流體性？膽固醇如何穩定細胞膜？反式脂肪酸屬不飽和脂肪酸，為何對人體健康有壞處？
7甘油進入細胞的運輸方式為簡單擴散還是便利性擴散？甘油有何生理功能？

第五偵查室：動物生理
1心音、瓣膜開閉與心電圖各期在心動週期中的時間關係為何？
2動脈壓的曲線變化中，動脈壓下降時，為何有一個小的壓力突起？
3睫狀肌是環肌還是縱肌？
4散瞳劑的作用原理為何？
5為何以氧分壓代表血液中的溶氧濃度？一氧化碳中毒時，會不會降低血液的氧分壓？
6疫苗有救急的功能嗎？急診時「打狂犬病」或「打破傷風」是打疫苗嗎，來得及嗎？
7教科書中描述消化道分解、吸收脂質的過程，有何不妥？

第六偵查室：植物生理
1開花素是什麼物質？
2頂芽優勢的產生原因，除教科書所介紹的原因外，還可能有什麼機制？
3除了以生長素解釋植物向光性現象，還有其他可能的機制嗎？
4向日葵的「追日行為」是否屬於向光性？

第七偵查室：生態學
1高中教科書對能量塔的定義為何不正確？能量塔的十分之一法則是怎麼來的？
2為何硝化細菌、亞硝化細菌、硫化細菌是化學自營生物？
3為何物種均勻度越高代表物種多樣性越高？

第八偵查室：遺傳與分子生物
1為何新形成的核苷酸鏈或去氧核苷酸鏈，聚合方向需由5'至3'進行？
2 X與Y染色體是否為同源染色體？是否會聯會？
3動物粒線體的DNA一定是母系遺傳嗎？粒線體的母系遺傳是如何維持的？粒線體DNA可能有基因重組現象嗎？
4教科書上的染色體互換實驗，為何只探討雌果蠅？互換率受性別影響嗎？
5互換率的大小可以代表基因距離嗎？
6體細胞有減數分裂嗎？為何有些細胞會有兩個細胞核？
7人體的tRNA有幾種？自然界中的胺基酸只有20種嗎？

以偵察辦案的情境，解答高中生物課綱中，關於科學史或生物學原理、機制的常見錯誤，並提供結論與延伸閱讀資料。部分議題可搭配影音檔案及線上互動提問平台。

蔡任圃
生物學碩士，現為北一女生物科教師。熱愛寫作、生物學研究、收集骨骼標本。專精比較解剖學、組織學、動物生理學及研究方法。期許能讓學生培養科學素養，訓練科學技能，累積科學知識，建立科學態度。

於不疑處有疑，方是進矣

北一女中蔡任圃老師今年預計出版著作，書名為《生物學學理解碼》，特別邀請本人寫推薦序。還沒看到書，我就毫不考慮地立即回應：「樂於效命、責無旁貸。」

臺灣師範大學生命科學系（原生物學系）有個傳統，老師對所有產品（畢業學生）都有信心，都有永遠「售後服務」的默契。何況，作者是我任教期間所屬研究室的「蟑螂家族成員」之一。從大學部開始他就樂於與蟑螂共舞，曾發表相關論文並獲得「生物學系專屬獎學金：繆端生教授論文獎學金」；在碩士班進修時，也曾獲得行政院科技部（原國科會）頒授的「研究生碩士論文獎」。依獎助辦法條文：「研究生碩士論文獎之得獎者，在博士班進修期間參與國科會研究計畫者，每月可獲得 28,000 元的獎助金。」可惜他因故放棄進修與獎助的權利，雖說替政府省了點經費，但是讓國家少了一位拔尖的學者。《禮記 ˙ 學記篇》中有句名言：「善歌者，使人繼其聲；善教者，使人繼其志。」誠然，留給我「既不善歌，也不善教」的自怨自艾，多年後依然無法淡薄。

後來，聽說他從 100 多名應徵者中脫穎而出，受聘於臺北市立中山女子高級中學。我一度以為從此之後，他會自然而然地「與蟑螂絕緣」。大家都知道，他服務的高中是女校，由經驗與合理的推測，多數女學生一聽到或看到「蟑螂」兩個字，顏面神經會自然發麻，身上肌肉會突然僵硬。沒想到，數年後在學校的支助下，借到樓梯間養起蟑螂。更意外的是，居然有不少女學生跟著他「隨蟑螂起舞」，做起「以蟑螂為實驗動物」的研究。在每年舉辦的台北市科學展覽會場裡，以蟑螂為題材的論文屢屢出現於高中生物組，學生作品也常常獲獎，還多是特優獎項！俗話說「知音難求」，試圖祈求女生不恨蟑螂則更難。他到底如何讓女學生克服恐懼，甚至對蟑螂的研究樂之不疲？如此翻轉，讓我既好奇，又佩服。「老天有眼」，祂看到了蔡老師的堅持與努力，辛苦成果沒有被埋沒。不久前他受評審青睞，成為教育部 106 年師鐸獎的獲獎人。的確實至名歸，受之無愧，與有榮焉。

我推薦的這本書，內容與蟑螂研究無關，而是作者累積多年的生物教學心得，內化成論點的分享。經過徐徐反覆閱讀，喜之，樂之，是以為序。

作者對於時下高中生物學的質疑、批判、求證，不是憑空想像，更不是個人天縱英明，而是用心地將多年教學中遭遇到的種種疑問本質，透過經驗、知識的推敲與相關文獻資料的研閱，進行有系統地挖掘、整理，以及有層次的分析，提出文獻的佐證，破除一些習以為常的迷失。進而豐富了生物科教學的內容，增強對生物學的了解與教學上的信心。

宋朝張載《經學理窟 ‧ 義理篇》：「所以觀書者，釋己之疑，明己之未達。每見每知所益，則學進矣。於不疑處有疑，方是進矣。」本書就是針對高中生物學「無疑中懷疑，有疑中求證」的歷程，在博覽群論（相關書籍、期刊論文、文獻）、引經據典、加以批判、推斷，系統化整理成八大領域，以偵探口吻羅列成「案件主題、案情描述、偵查與破案、延伸案情、情資來源（參考資料）、結案結論」，有利循序閱讀與思考。

所有讀者不論是生物教師或對生物懷有高度興趣的學生，細讀本書之後，同感於書中蘊涵的「懷疑、求證」精神，在別人無疑之處提出疑問，加以不斷思考、尋找合理的解釋。只要能夠養成「博學、審問、慎思、明
辨、篤行」的習慣，日久必有新的發現進而有所成長－－這就是所謂「於不疑處有疑，方是進矣。」
 
臺灣師範大學生命科學系退休教授
NGC《蟑螂 X 檔案》受訪者
林金盾
2019年01月18日