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

特約作者 07 Jul, 2020

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

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

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

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。