检索表使用

进阶

二叉式检索表每步给出两个互斥选项:选一项,走向下一步或答案。逐步二分,几步之内就能认出任何一种生物。

适合:中二科学 · 单元:观察生物(中一内容) · 建议学习路径第 15/19 课

学完呢课,你会识:
  • 二叉式检索表每步提供两个互斥选项,逐步引导鉴定。
  • 每一步只比较一个特征。
  • 选项必须互斥,令每种生物只有一条路径。
文体:科普知识有声朗读

文体小知识:科普知识文章用生活实例解释科学概念,先看现象再讲原理,读完就能解释日常见到的东西。

科学Science

§课文原文 Passage

1野外见到一只陌生的小鸟,怎样知道牠是谁?科学家的答案是一把「钥匙」— 二叉式检索表。它每一步只给你两个选项:有羽毛,还是没有羽毛?有鳍,还是没有鳍?选一项,表就带你走向下一步,或直接给出答案。

2检索表的威力来自「二分」:每一步把可能性砍一半。四种生物,两三步就辨认完;八种生物,三次选择就足够。条件只有两个:每步只比较一个特征,而且两个选项必须互斥 — 不会有一种生物两项都符合。

3设计检索表是反向思考:先纵览全部对象,找出一个能把整组一分为二的特征,再为每一半各找新特征,继续二分。设计好之后一定要试用:如果某生物无路可走或能走两条路,就要换特征重写。

4全世界博物馆和野外指南用的正是这种工具。下一课我们带著分类和检索的目光,回到自己居住的城市 — 看看香港的生物多样性有多精彩。

1重点摘要 Summary

二叉式检索表每步给出两个互斥选项:选一项,走向下一步或答案。逐步二分,几步之内就能认出任何一种生物。

2生字卡 Vocabulary

D
Dichotomous key二叉式检索表

每一步提供两个互斥选项、逐步引导辨认生物的工具。

C
Couplet对句

检索表中一对并列的描述(a 与 b),只能选其中一项。

I
Identifying feature鉴别特征

用来区分目标生物的关键特征,例如有没有羽毛、翅膀数目。

B
Branch分支

选择之后走向的路径,通往下一步骤或最终答案。

I
Identification鉴定

用检索表确定某生物身分的过程。

M
Mutually exclusive互斥

两个选项不能同时成立,必须选其一;这是检索表有效的前提。

B
Backbone question脊椎判断

动物检索表常用的第一步:问「有没有脊椎骨」,一次把动物分成两大群。

T
Trial run试用检查

设计检索表后请人实际使用,检查每种生物是否只有一条路径。

3逐步讲解 Steps

  1. 检索表的样子二叉式检索表像一份选择题问卷:每一行给出一对互相排斥的选项,例如 1a 有羽毛、1b 没有羽毛。选中「有羽毛」便得出鸟类的答案;选中「没有羽毛」,便按指示前往第 2 步继续比较。如此一路二选一,直至得出结果。这种表格能把陌生的生物一步步带到正确的名称。
  2. 每步只看一个特征检索表的每一对选项只描述一个特征:第一步只问「有没有羽毛」,就不要同时掺入颜色和大小。一次比较一个特征,思路才不会混乱;混入多个特征,两个选项便可能同时符合,无法抉择。这条规则看似简单,却是检索表保持清晰可用的关键,设计者和使用者都必须严格遵守。
  3. 选项必须互斥一对选项必须互斥,即任何生物只能符合其中一项:「会飞」与「不会飞」互斥,可以配成一对;「会飞」与「是黑色」却不互斥,因为一只黑色乌鸦两项都符合,令人无所适从。设计时可逐项自问:有没有生物同时满足两项?若有,这对选项就要更换,重新挑选清楚分明的特征。
  4. 实例:辨认四种动物以辨认麻雀、狗、金鱼、蛇为例:第 1 步问有没有羽毛,有羽毛的是麻雀,没有的进入第 2 步;第 2 步问有没有毛发,有的是狗,没有的进入第 3 步;第 3 步问身体是覆盖鳞片而无四肢,还是有鳍,前者是蛇,后者是金鱼。三步之后四种动物各归其位,足见检索之高效。
  5. 设计检索表设计检索表由宏观到细微:要为鲨鱼、海豚、鱿鱼和水母制表,先找出能把四种一分为二的特征,例如有没有脊椎骨,把前两者与后两者分开;再为每组各找一个新特征继续二分,例如用呼吸器官区分鲨鱼与海豚,用身体对称方式区分鱿鱼与水母。每一步都遵循互斥和单一特征两条规则,表格便严密可用。
  6. 检查与应用检索表完成后必须检查:请同学逐一试用,若某种生物能走进两条路,或任何一步都无路可走,便要更换该步的特征,直至每种生物都有唯一路径。科学家描述新物种时,同样要借助检索表鉴定,确认牠不属于已知物种才能命名。一把好检索表,往往要经过多次修改才能定稿。

4图解 Diagrams

二叉式检索表:逐步二分 Dichotomous key as a tree1. 有羽毛? feathers?有 yes无 no鹰 Eagle2. 体表有鳞? scales?无 no有 yes蛙 Frog3. 用鳃呼吸? gills?有 yes无鱼 Fish龟 Turtle每步两个选项互斥:一条路行到底就认出一种 follow one path to one answer
图 1:二叉检索树实例
检索表点样写 Writing a key1a 有羽毛 feathers ……………… 鹰1b 无羽毛 no feathers ………… 去 22a 体表有鳞 scales ……………… 去 32b 冇鳞,皮肤湿 moist skin … 蛙3a 用鳃呼吸 gills ……………… 鱼3b 冇鳃,有龟壳 shell ……… 龟对句 couplet:1a/1b 一对,同棵树一致describe features, not names三条规则 Three rules① 每步只睇一个特征one feature per step② 两个选项必须互斥the pair must be exclusive③ 每条路都要有出口every path reaches a name自己整表:先列低各动物嘅明显特征,再拣「一刀切」嘅特征做第一步
图 2:检索表写法与规则

5例题示范 Example

例题:用二叉式检索表为「鸽子、狗、蛇、金鱼」设计鉴定流程。

  1. 第 1 步:1a 身体有羽毛 → 鸽子;1b 没有羽毛 → 前往第 2 步。
  2. 第 2 步:2a 身体有毛发 → 狗;2b 没有毛发 → 前往第 3 步。
  3. 第 3 步:3a 无四肢、身体覆盖鳞片 → 蛇;3b 有鳍、生活在水中 → 金鱼。
  4. 检查:四种动物各自只有一条路径,互不重叠。
  5. 答案:有羽毛是鸽子、有毛发是狗、无四肢有鳞是蛇、有鳍是金鱼 — 每步二选一,逐步收窄。

6常见错误 Mistakes

✗ 「检索表可以一步问几个特征。」
✓ 每一步只比较一个特征的两种情况;问得太杂就无法干净地二分。
✗ 「选项不互斥都无所谓。」
✓ 两个选项必须互斥,否则一种生物可以走两条路,鉴定失效。
✗ 「检索表一次过分全所有生物。」
✓ 检索表是逐步二分、逐层收窄;每步只把当前一组分成两半。
✗ 「设计好不必试用。」
✓ 一定要试用检查 — 有生物无路可走或重复出现,就要更换特征重写。

75 题快测 Quick check

Q1二叉式检索表每一步提供多少个选项?

Q2使用检索表时第一步应该做什么?

Q3「有翅膀」和「是黑色」可以作为一对选项吗?为什么?

Q4为 8 种生物设计平衡的检索表,辨认一种至少要作多少次选择?

Q5试用后发现某生物两条路都走得通,应该怎样做?

8重点回顾 Recap

  • 二叉式检索表每步提供两个互斥选项,逐步引导鉴定。
  • 每一步只比较一个特征。
  • 选项必须互斥,令每种生物只有一条路径。
  • 设计时先找能把整组一分为二的特征,再逐组继续。
  • 完成后必须试用检查,必要时更换特征。

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