檢索表使用

進階

二叉式檢索表每步給出兩個互斥選項:選一項,走向下一步或答案。逐步二分,幾步之內就能認出任何一種生物。

適合:中二科學 · 單元:觀察生物(中一內容) · 建議學習路徑第 15/19 課

學完呢課,你會識:
  • 二叉式檢索表每步提供兩個互斥選項,逐步引導鑑定。
  • 每一步只比較一個特徵。
  • 選項必須互斥,令每種生物只有一條路徑。
文體:科普知識有聲朗讀

文體小知識:科普知識文章用生活實例解釋科學概念,先看現象再講原理,讀完就能解釋日常見到的東西。

科學Science

§課文原文 Passage

1野外見到一隻陌生的小鳥,怎樣知道牠是誰?科學家的答案是一把「鑰匙」— 二叉式檢索表。它每一步只給你兩個選項:有羽毛,還是沒有羽毛?有鰭,還是沒有鰭?選一項,表就帶你走向下一步,或直接給出答案。

2檢索表的威力來自「二分」:每一步把可能性砍一半。四種生物,兩三步就辨認完;八種生物,三次選擇就足夠。條件只有兩個:每步只比較一個特徵,而且兩個選項必須互斥 — 不會有一種生物兩項都符合。

3設計檢索表是反向思考:先縱覽全部對象,找出一個能把整組一分為二的特徵,再為每一半各找新特徵,繼續二分。設計好之後一定要試用:如果某生物無路可走或能走兩條路,就要換特徵重寫。

4全世界博物館和野外指南用的正是這種工具。下一課我們帶著分類和檢索的目光,回到自己居住的城市 — 看看香港的生物多樣性有多精彩。

1重點摘要 Summary

二叉式檢索表每步給出兩個互斥選項:選一項,走向下一步或答案。逐步二分,幾步之內就能認出任何一種生物。

2生字卡 Vocabulary

D
Dichotomous key二叉式檢索表

每一步提供兩個互斥選項、逐步引導辨認生物的工具。

C
Couplet對句

檢索表中一對並列的描述(a 與 b),只能選其中一項。

I
Identifying feature鑑別特徵

用來區分目標生物的關鍵特徵,例如有沒有羽毛、翅膀數目。

B
Branch分支

選擇之後走向的路徑,通往下一步驟或最終答案。

I
Identification鑑定

用檢索表確定某生物身分的過程。

M
Mutually exclusive互斥

兩個選項不能同時成立,必須選其一;這是檢索表有效的前提。

B
Backbone question脊椎判斷

動物檢索表常用的第一步:問「有沒有脊椎骨」,一次把動物分成兩大群。

T
Trial run試用檢查

設計檢索表後請人實際使用,檢查每種生物是否只有一條路徑。

3逐步講解 Steps

  1. 檢索表的樣子二叉式檢索表像一份選擇題問卷:每一行給出一對互相排斥的選項,例如 1a 有羽毛、1b 沒有羽毛。選中「有羽毛」便得出鳥類的答案;選中「沒有羽毛」,便按指示前往第 2 步繼續比較。如此一路二選一,直至得出結果。這種表格能把陌生的生物一步步帶到正確的名稱。
  2. 每步只看一個特徵檢索表的每一對選項只描述一個特徵:第一步只問「有沒有羽毛」,就不要同時摻入顏色和大小。一次比較一個特徵,思路才不會混亂;混入多個特徵,兩個選項便可能同時符合,無法抉擇。這條規則看似簡單,卻是檢索表保持清晰可用的關鍵,設計者和使用者都必須嚴格遵守。
  3. 選項必須互斥一對選項必須互斥,即任何生物只能符合其中一項:「會飛」與「不會飛」互斥,可以配成一對;「會飛」與「是黑色」卻不互斥,因為一隻黑色烏鴉兩項都符合,令人無所適從。設計時可逐項自問:有沒有生物同時滿足兩項?若有,這對選項就要更換,重新挑選清楚分明的特徵。
  4. 實例:辨認四種動物以辨認麻雀、狗、金魚、蛇為例:第 1 步問有沒有羽毛,有羽毛的是麻雀,沒有的進入第 2 步;第 2 步問有沒有毛髮,有的是狗,沒有的進入第 3 步;第 3 步問身體是覆蓋鱗片而無四肢,還是有鰭,前者是蛇,後者是金魚。三步之後四種動物各歸其位,足見檢索之高效。
  5. 設計檢索表設計檢索表由宏觀到細微:要為鯊魚、海豚、魷魚和水母製表,先找出能把四種一分為二的特徵,例如有沒有脊椎骨,把前兩者與後兩者分開;再為每組各找一個新特徵繼續二分,例如用呼吸器官區分鯊魚與海豚,用身體對稱方式區分魷魚與水母。每一步都遵循互斥和單一特徵兩條規則,表格便嚴密可用。
  6. 檢查與應用檢索表完成後必須檢查:請同學逐一試用,若某種生物能走進兩條路,或任何一步都無路可走,便要更換該步的特徵,直至每種生物都有唯一路徑。科學家描述新物種時,同樣要借助檢索表鑑定,確認牠不屬於已知物種才能命名。一把好檢索表,往往要經過多次修改才能定稿。

4圖解 Diagrams

二叉式檢索表:逐步二分 Dichotomous key as a tree1. 有羽毛? feathers?有 yes無 no鷹 Eagle2. 體表有鱗? scales?無 no有 yes蛙 Frog3. 用鰓呼吸? gills?有 yes無魚 Fish龜 Turtle每步兩個選項互斥:一條路行到底就認出一種 follow one path to one answer
圖 1:二叉檢索樹實例
檢索表點樣寫 Writing a key1a 有羽毛 feathers ……………… 鷹1b 無羽毛 no feathers ………… 去 22a 體表有鱗 scales ……………… 去 32b 冇鱗,皮膚濕 moist skin … 蛙3a 用鰓呼吸 gills ……………… 魚3b 冇鰓,有龜殼 shell ……… 龜對句 couplet:1a/1b 一對,同棵樹一致describe features, not names三條規則 Three rules① 每步只睇一個特徵one feature per step② 兩個選項必須互斥the pair must be exclusive③ 每條路都要有出口every path reaches a name自己整表:先列低各動物嘅明顯特徵,再揀「一刀切」嘅特徵做第一步
圖 2:檢索表寫法與規則

5例題示範 Example

例題:用二叉式檢索表為「鴿子、狗、蛇、金魚」設計鑑定流程。

  1. 第 1 步:1a 身體有羽毛 → 鴿子;1b 沒有羽毛 → 前往第 2 步。
  2. 第 2 步:2a 身體有毛髮 → 狗;2b 沒有毛髮 → 前往第 3 步。
  3. 第 3 步:3a 無四肢、身體覆蓋鱗片 → 蛇;3b 有鰭、生活在水中 → 金魚。
  4. 檢查:四種動物各自只有一條路徑,互不重疊。
  5. 答案:有羽毛是鴿子、有毛髮是狗、無四肢有鱗是蛇、有鰭是金魚 — 每步二選一,逐步收窄。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 「檢索表可以一步問幾個特徵。」
✓ 每一步只比較一個特徵的兩種情況;問得太雜就無法乾淨地二分。
✗ 「選項不互斥都無所謂。」
✓ 兩個選項必須互斥,否則一種生物可以走兩條路,鑑定失效。
✗ 「檢索表一次過分全所有生物。」
✓ 檢索表是逐步二分、逐層收窄;每步只把當前一組分成兩半。
✗ 「設計好不必試用。」
✓ 一定要試用檢查 — 有生物無路可走或重複出現,就要更換特徵重寫。

75 題快測 Quick check

Q1二叉式檢索表每一步提供多少個選項?

Q2使用檢索表時第一步應該做什麼?

Q3「有翅膀」和「是黑色」可以作為一對選項嗎?為什麼?

Q4為 8 種生物設計平衡的檢索表,辨認一種至少要作多少次選擇?

Q5試用後發現某生物兩條路都走得通,應該怎樣做?

8重點回顧 Recap

  • 二叉式檢索表每步提供兩個互斥選項,逐步引導鑑定。
  • 每一步只比較一個特徵。
  • 選項必須互斥,令每種生物只有一條路徑。
  • 設計時先找能把整組一分為二的特徵,再逐組繼續。
  • 完成後必須試用檢查,必要時更換特徵。

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