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顏聖紘、王弘毅/非選第一題沒有答案?對109指考生物的一些建議

109學年度指考在7月3日至5日舉行。 圖/聯合報系資料照
109學年度指考在7月3日至5日舉行。 圖/聯合報系資料照

今年的指考才剛落幕,許多媒體就紛紛找學生、補教業者與部份老師評論各科題目的難易程度。除了受訪者各種自由心證憑感覺的回應之外,多數的評論大概都是擺在今年考題大量出現「跨領域」、「需整合各種素養」才能看懂與答對的現象。

身為大學教授,我們對於這樣的出題方向感到非常驚喜,因為在真實的社會中,每一個人都必須具有整合知識的能力才能解決現實問題,並擘畫人生。

雖然今年的題型活潑,題目的設計也很能檢驗學生對生物學知識的運用能力,然而我們還是發現兩個美中不足且值得商榷的題目。以下我們便分別說明這兩個題目與答案的問題所在。

第壹部份單選第12題

圖/取自大考中心
圖/取自大考中心

圖2為恐龍及鳥類的支序圖,下列敘述何者正確?

(A)暴龍是具有絨羽的恐龍及鳥類的共同祖先
(B)從演化的觀點,現生鳥類與暴龍具有共同祖先
(C)尾羽龍的幼體先長出絨羽,成熟後絨羽轉變為飛羽
(D)此支序圖也反映出化石出土順序:腔骨龍>暴龍>中華龍鳥>伶盜龍

據說這題的答案是B。然而根據近年獸腳類恐龍(Therapoda)的演化假說與支序學派(cladistics)的理論來說,這個題目與答案有以下的缺陷。

首先,絨羽(filamentous feathers)在暴龍總科(Tyrannosauroidea)的物種中就已經出現,因此絨羽這個特徵出現的位置應該在暴龍與「中華龍鳥到現生鳥類」那個演化支(clade)。而「具有羽幹的羽毛」這個特徵在似鳥龍便已出現,但原題幹的演化樹中因缺乏似鳥龍,所以這個特徵就被挪到了伶盜龍與「尾羽龍到現生鳥類」的共祖處。

此外「飛羽」這個特徵在伶盜龍、始祖鳥與現生鳥類都有,然而目前已出土的尾羽龍化石並不具備飛羽,所以原題幹演化樹上「飛羽」的位置也是有誤的。

根據近年獸腳類恐龍的演化假說與支序學派的理論來說,單選第12題的題目與答案有一些缺陷。 圖/作者提供
根據近年獸腳類恐龍的演化假說與支序學派的理論來說,單選第12題的題目與答案有一些缺陷。 圖/作者提供

在原題目中,伶盜龍被認為沒有飛羽,然而與伶盜龍同屬馳龍科的脅空鳥龍(Rahonavis)的確具有飛羽,並具有一定程度的飛行能力。因此我們認為原題幹中的演化樹,應該要依據恐龍演化學者的近期研究更正成本文所重製的模樣。

雖然我們對於題幹的演化樹錯誤有很多的修正意見,然而我們可以理解這題的測驗重點在於「學生是否能夠使用支序學派理論來解讀這個問題」,所以就算使用不吻合近代學說的演化樹,其實是不影響作答的。

雖然科學家在2017年就證實暴龍具有絨羽,但電影中的暴龍形象依舊如此。圖為《侏羅紀世界:殞落國度》劇照。 圖/取自IMDb
雖然科學家在2017年就證實暴龍具有絨羽,但電影中的暴龍形象依舊如此。圖為《侏羅紀世界:殞落國度》劇照。 圖/取自IMDb

始祖鳥的復原圖。 圖/取自維基共享(©Nobu Tamura)
始祖鳥的復原圖。 圖/取自維基共享(©Nobu Tamura)

然而為何我們又認為此題「正確答案」B也有問題呢?

這個題目的題旨如果真要測試學生對支序學派的認知,那麼出題老師必然瞭解支序學中最重要的概念之一——「單系群」(monophyly),而任何一個單系群都必須基於「最近共祖」(most recent common ancestor, MRCA)所具有的「共同衍徵」(synapomorphic character)。選項(B)所述「從演化的觀點,現生鳥類與暴龍具有共同祖先」這句話並不完全錯,但是現生鳥類與暴龍事實上只具有「共同遠祖」而不具「最近共祖」。

所以這個選項雖然不至於完全不能選,但出題者在其它選項檢測學生對「共同衍徵」的概念,而最後的正確答案卻是一個不需瞭解支序學派知識就能瞎猜的選項,令人感到有些大費周章,而且從題幹到答案都沒有置入正確的知識。

非選擇題第一題

圖/取自大考中心
圖/取自大考中心

接下來是非選擇題的第一題,題目為:

已知某種植物花色是單一基因控制,該基因有兩種等位基因R與 r,花色表現型符合孟德爾的顯隱性定律,紅花為顯性,白花為隱性。某一族群中,有紅花64株,白花36株。根據以上描述,回答下列問題。

1. R的等位基因頻率(allele frequency)為何?(請寫出算式)
2. 根據哈溫定律,Rr的基因型頻率(genotype frequency)為何?(請寫出算式)
3. 若該族群符合哈溫平衡,下一代的紅花與白花數量比值為何?

由題幹可以得知,這一題要測驗考生對哈溫定律的理解。假設在符合哈溫定律的情況下紅花有64株,白花有36株,因此可得r這個等位基因的頻率為0.6,而R的頻率便為1-0.6=0.4。

然而這個題幹並沒有指出這個族群本身是否符合「哈溫定律」——個體間的婚配是否屬逢機?個體是否有遷入與遷出?以及族群規模究竟有多大?——只有說明其花色表現符合「孟德爾顯隱性定律」,然而就算表型的比例符合顯隱性定律,也與其相關等位基因的頻率是否符合哈溫定律無關。

這也就是說,紅花64株可能全為RR,這時候R的等位基因比率就變成64*2 / 200 =0.64,r則為36*2 / 200 = 0.36。又或者紅花可能全為Rr,這時候R的頻率變為64 / 200 = 0.32,r則為0.68。在題幹未說明該族群是否處於哈溫平衡的限制下,只要RR+Rr = 64,RR與Rr可為任何正整數。這也就是說此題的答案可以有65種可能性,其中RR屬於0到64。因此在第一小題中,這65種組合應該都要給分。

至於第三小題題幹提到「若該族群符合哈溫平衡,下一代紅花與白花的數量比為何?」這個問題的缺失是忽視了「即使上一代的等位基因頻率與基因型頻率吻合哈溫平衡,哈溫平衡也未必在下一代出現」,除非該族群的個體先可隨機交配。由於第三小題沒有說清楚這個條件,因此我們認為此題沒有答案。

小結

整體來說這次指考的題目對生態、演化、環境科學有更多的著墨,可以讓高中生物學的教學不要偏頗地貫注在生理學、生物化學、免疫學、細胞學等傳統上被認為與「考醫科」有關的知識領域,我們也希望完整宏觀的出題方向能夠繼續被保持與鼓勵,才可能讓高中生具備完整的知識結構,而不只有為了得分的重點記誦,最後得到對生物學滿滿的偏見與誤解。

  • 作者介紹:演化生物學聯誼會是由國內各大學與研究機構的演化生物學者所組成的團體。這個團體的成立目的是交流演化生物學的知識、技術發展以及教學方法,並促進單位之間的合作,同時也關切這個社會中關於演化生物學的相關議題。

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