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重写僵尸启示录

时间:2022-03-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:与僵尸,特别是现代意义上的僵尸相关的内容,跟现实生活中真实的疾病传播其实有很多相似之处,我们意识到我们可以借助僵尸来探索关于传染病方面的内容。很多撰写僵尸科幻小说的当代作家在描述僵尸的时候,都会将其描写成一种类似狂犬病一样的疾病,这种疾病的传播主要依靠病毒、病菌这一类的物质。比较疾病和僵尸,在黑板上将相关的内容写下来,然后告诉学生们,接下来他们将会通过一个“标签游戏”来进一步探索这两者的异同。


12.重写僵尸启示录


4节课,每节课2小时

STEM说明:生命科学、工程学、科技、数据学、概率

写作活动:技术写作、描述写作、创意写作


该教案根据朱丽叶丝·迪亚兹·潘诺琳甘的创作课堂编写。


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在这一系列的课堂中,学生们将会接触到不同的STEM学科,并从中发现科学建模在各个领域中所发挥的重要作用。这系列课堂耗时比较长,需要4个课时的时间,但是相对来说实际操作还是比较简单的,因为老师不需要课前进行很多准备工作,所需的材料也不多,同时,老师可以根据实际情况,自行决定是否要完整完成这一系列的课堂。此外,我们还为各位老师准备了教学课件,帮助老师一步一步完成教学任务。当然最重要的是,每一个课时都非常有意思,而且课堂气氛应该会非常活跃,这对于那些不喜欢安静坐在座位上的同学来说,再好不过了!

第一课时主要聚焦科学:学生们可以通过改版过的标签游戏(标签游戏是一种非常经典的校园游戏),来了解与疾病传播相关的科学概念;而在第二和第三课时中,学生们会接触到工程学(打造可以防范僵尸的建筑物和交通工具模型,并对其进行测试)和数学(运用数据学和概率统计的相关内容,对从僵尸手中逃生的几率进行估算);在最后一个课时中,我们将会把焦点集中在技术上面,关注如何将技术作为一种工具(而不是玩具)。学生们将会通过一个简单的计算机模拟实验来调查我们所面临的一个重大问题(僵尸)。在整个系列课程进行的过程中,学生们不仅需要将自己所发现的内容详细记录下来,而且还要就他们与不死僵尸之间的持续斗争进行创作。

僵尸其实很有意思,而且,僵尸也能够教会我们很多东西。不要太惊讶,毕竟,他们最喜欢的食物是大……脑……。

这系列课程的设计一定程度上受到了一篇关于如何阻止僵尸大举进攻的学术论文以及一次模拟僵尸暴走事件的启发。与僵尸,特别是现代意义上的僵尸相关的内容,跟现实生活中真实的疾病传播其实有很多相似之处,我们意识到我们可以借助僵尸来探索关于传染病方面的内容。我们想出了几个跟僵尸相关的模型,于是就有了这一系列的课程设计。(在继续阅读之前,你可以读一读《科学百科》中关于模型部分的内容。

在第一课时中,我们将聚焦第一种僵尸模式——僵尸是一种可传播的疾病。通过一个好玩的游戏,不时变换游戏规则(具体来说,就是尝试不同疾病控制措施),学生们将会了解现实生活中传染病的传播,以及如何阻止疾病的传播。为了方便各位老师,我们特地为各位准备了幻灯片以供使用。


第一课时:僵尸来临之日

那一天,本来没有什么特别…… (15分钟)

这是我们经常看到的故事开头,接下来我们将以此为开头,一起来做一些有意思的事情。让学生们根据下面的写作要求,将自己(及家人和朋友)这一周里惯常做的事情写下来:

对你来说,平常的一周是什么样子的?你会跟哪些人联系?哪些事情是你日常会做的?你会去哪些地方?这些地方你一般多久去一次?大概什么时候去?


让我们相互了解一下(15分钟)

哪怕你的学生们相互之间熟识也没有关系,这是他们进一步了解彼此的一个绝好的机会,不过,我们设置这一环节的目的是为了模拟疾病传播的模式。

将《应对僵尸技巧》材料分发给每一位同学,跟学生们说明他们现在要尽可能多地与班上其他同学进行交流,问问班上其他同学,当他们碰到僵尸的时候,应对僵尸的最好方式是什么?(是搜寻、逃跑、搏斗,还是像《百战天龙》中的马盖先一样英勇应对)每一个同学都应该将与之交流的同学的名字按顺序记下来,同时记下相应的生存技巧。


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活动进行到一半的时候,或者已经有学生完成了与在场的每一个人的对话之后,让全体学生暂停一切活动,然后告诉大家一个令人震惊的消息:在他们当中,有人已经感染了病毒!让所有人移动到房间的一边。你可以将自己当作0号病人,也可以随机挑选一名学生作为0号病人(随机挑选的话,一定要保证随机性,必要的话,可以将自己的眼睛蒙上,然后随意挑出一名学生)。 0号病人暂时需要先待在房间的另一边。问问0号病人,根据他的记录,与他谈话的前三位是哪几位,这几位同学因为与病人的接触也感染了病毒!所以,这几位同学也应该到房间的另一边去,然后,他们应该在自己的名单上找出那个感染自己的人,看看自己在得病后又与哪三位同学有接触,这几位同学同样也被感染!

如果可能的话,在黑板上画一个树状气泡图(见后文),将病毒传播的情况画出来。任何情况下,你的学生们都会发现基本上班上的每一位同学都被感染了(如果不是全部被感染的话)。噢!真倒霉!


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关于疾病,我们知道些什么?(15分钟)

让学生们说说看,关于疾病,他们知道些什么内容?什么是疾病,人是怎么得病的?(老师可以利用这个机会来澄清一些常见的误解。)疾病跟我们上面做的这个活动又有什么关系?


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在讨论进行了一段时间之后,将讨论引入下一个话题:关于僵尸,我们又知道些什么?人为什么会变成僵尸?理想情况下,学生中会有人回答,被僵尸咬伤之后人会变成僵尸。这听起来跟疾病的传播是不是挺像的?很多撰写僵尸科幻小说的当代作家在描述僵尸的时候,都会将其描写成一种类似狂犬病一样的疾病,这种疾病的传播主要依靠病毒、病菌这一类的物质。

僵尸与疾病在某种意义上其实是差不多的,不是吗?这两者之间又有什么不同?比较疾病和僵尸,在黑板上将相关的内容写下来,然后告诉学生们,接下来他们将会通过一个“标签游戏”来进一步探索这两者的异同。


感染标签及僵尸标签游戏(40分钟)

这一环节所需的时间可长可短。如果游戏很快就结束的话,你可以选择进行一些额外的活动,对相关的内容进行进一步的探索;如果游戏耗时比较长的话,你可以稍微缩短写作环节的时间。

所有由标签游戏衍生出来的游戏都有严格的游戏规则。游戏开始之前,要让学生们明白,玩游戏的目的不是为了要获胜,而是要从中了解疾病的相关内容。所以在进行游戏的过程中,希望大家遵守游戏规则,违反游戏规则对谁来说都不是一件好事。

让学生们玩十分钟标签游戏。从最简单的版本开始玩:每一位学生手头上都有一整张贴纸。在学生中挑选三五位学生,这些学生便是最初的“感染者”(你可以采用随机挑选的方式,也可以问问学生中有没有哪位自愿成为“感染者”——学生们其实很乐意主动参与),然后,让这些感染者去“传染”其他同学(给其他同学贴上贴纸)。学生们应该在教室中随意走动,感染者不要主动去“传染”健康人,而健康人也不要刻意躲避感染者,活动的目的是要模仿人与人之间的随机接触(学生们在后面的活动中也可以尝试以上提到的这两种情况)。当健康人被“感染”(贴上贴纸)之后,他变成了“感染者”,他也应该开始给碰到的人贴贴纸。(注意,同一个人可能会被“贴纸传染病”感染多次,现实生活中的疾病传染也会出现类似情况。)给活动计时,看看多久之后,全班同学都变成“感染者”。

在第一轮结束之后,让学生们说说看,预防疾病的传播有哪些措施?试着对游戏的规则做一些改变,对学生们提出的措施进行检验。以下是一些例子:

在游戏进行的过程中,老师可以将游戏的结果用T型表记录在黑板或图表纸上。T型表的一侧列出感染标签的具体情境,这些情境可以有各种各样的变化:普通感染标签、感染标签(免疫上线)等。在T型表的另一侧,可以相应列出感染所有人所需要的时间。

在玩过几轮感染标签游戏之后,跟你的学生们一起花五到十分钟的时间进行反思。想想看,通过游戏,我们可以学到关于疾病的什么知识。将学生们分成小组讨论,或者组织学生们进行写作,具体要求如下:

通过游戏,我们已经对隔离和免疫都有了一定的了解,你觉得阻止疾病传播的最有效方式是什么?不同措施各有什么优缺点?你觉得人们喜欢或不喜欢某一措施的原因可能是什么?

接下来,进入僵尸标签游戏环节,游戏时长控制在十五到二十分钟。僵尸标签游戏本质上跟感染标签游戏是差不多的,唯一的不同就是感染者的标志不再是身上的标签,他们的一举一动更加明显,在移动的时候他们会伸直双手,口中念念有词:“大脑~大脑”。注意,僵尸们在移动的时候(至少在刚刚变成僵尸的时候),应该是步履蹒跚的。同样,跟之前的标签游戏一样,在游戏的进行过程中,记录下“僵尸病”的传播速度和程度!

这个游戏还有一些更高级的版本:

在结束所有的“僵尸标签”游戏之后,尽力让学生们理解:我们所处的世界非常大。从事STEM领域的人们在探索了解这个世界的时候,常常会借助各种各样的模型。目前,世界上一些功能非常强大的超级电脑就在进行气象和气候方面的模型运算。有时候,我们也会做一些建筑物或桥梁的微观模型。当然了,有时游戏也可以是一种模型,就好像我们前面进行的“感染标签”和“僵尸标签”游戏一样。让学生们说说看,他们知道一些怎样的模型。


僵尸来临之日(20分钟)

经过上面的环节,学生们已经对僵尸有了一定的概念,跟学生们说明,在这系列课程进行过程中,他们将会根据自己所学到的STEM学科方面的知识,一步步完成一篇关于僵尸的完整的叙述性作文。今天,他们将完成这个故事的开头部分。将下列写作要求告诉学生,让他们开始写作:

你是什么时候听到僵尸就要来了的谣言的?当时你相信吗?那些谣言有多少内容是真的(有没有哪些内容跟事实不符)?

你真正遇到一个僵尸是什么时候?你和你身边的人如何避免被感染?

这部分的创作可以跟僵尸爆发的各种假说联系起来:例如,故事中的人物可能是在超市里看到《国家探秘者》一篇关于僵尸的文章,文章中提到在海地那边,巫毒教通过某种手段创造了僵尸。他们也可以是通过广播或是一个电话了解到这件事情的。或许这个事件是狂犬病的某种大规模传播(就好像在《末日之战》中的情形一样)。又或许故事中的人物碰上一个僵尸,而且这个僵尸想要吃掉自己的大脑。学生们可以设想自己的僵尸故事,开动脑筋,大胆想象各种各样的情境,不过……


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新的异常情况(15分钟)

在学生们完成僵尸故事的开头部分之后,让学生们回想一下自己在课堂的一开始所写的内容。僵尸扩散对于他们的日常生活以及学习有些什么样的影响?接下来,让学生们花一些时间,安静地想一想,好好回顾一下,然后按照下面的要求进行写作:

今天课堂的一开始,你就将自己日常的生活写了下来,回想一下自己所写的内容。

当僵尸来临的时候,你是否还能够继续这些日常活动?你可能需要做出些什么改变?

我们的社会又会出现怎样的改变?

在第一课时快结束的时候,如果有时间的话,老师可以让学生们与其他同学一起分享自己的创作和思考。或者,你也可以进行一些版本比较高级的“传染标签”或“僵尸标签”游戏—例如,学生们可以打造一些物理屏障(用桌子建成的堡垒),用于加固隔离区。

在课堂结束之前,学生们可能情绪会比较低落,这是非常普遍的现象。不过为了下节课能够顺利进行,一定要好好将学生的兴趣提振起来,要让学生们知道,人类一定可以战胜僵尸!


第二课时:人类突破(希望如此)

在这节课中,学生们将回到他们应该比较熟悉的内容:物理微缩模型。他们将会使用一些零零碎碎的家用材料(这些材料都是些在僵尸灾难来临的时候家里面可以找到的材料),借助工程设计来打造一些能够帮助人类对抗僵尸的建筑结构或者交通工具。

在这节课的大部分时间里,学生们都会忙于进行工程设计。不过,如果有个别学生完成任务后没什么事情可做,老师可以指导这些学生就有关自己设计的建筑物或者设计过程的笔记进行整理扩充。如果这部分内容也完成了的话,学生们还可以继续上节课的写作任务续写僵尸故事。


课前准备

比起这系列课程的其他课时,这一课时需要准备的材料相对较多。学生们将会每四个人组成一个小组,共同设计建造各种建筑结构(一座桥、一条索道、一个救生筏或者是一个有陷阱的活动梯)。在这一环节,老师可以选择(1)由老师指定每一个小组的同学要建造的结构;或者也可以(2)让学生们自行决定。如果选择第一种的话,老师的课前准备就会比较花工夫,但这保障了整个课堂的顺利进行。

如果你决定选择第一种方式的话:在上课之前,提前布置好每一个工作台,每个工作台上都要标明这个工作台将建造的建筑物类型(桥梁、索道、救生筏及设有陷阱的活动梯)。每个工作台四位同学,所以,如果你有32名学生的话,你将需要8张工作台,每种建筑类型设两张工作台。试着将建造索道的工作台安排在教室门口附近,他们需要利用教室门框来架设索道。在每一张负责桥梁的工作台上,老师要给学生准备两个比较高的平面,好让学生们去搭造桥梁(两张桌子或者两张椅子都可以)。这两个平面相互之间间隔15英寸(约合38厘米),如果要增加挑战的难度,这个距离也可以稍远一些。往泡沫箱中装满水,然后放在某个不会被打翻的地方。之后分配建造材料(见教学材料清单或《僵尸启示录建筑材料》复印件)。不同的工作台会需要不同的材料,不过这些材料多多少少会有些重复,老师可以选择将材料分配给不同的工作台,也可以选择在教室的某个地方设立材料集中供给处,你可以选择任意一种适合你课堂的方式。

如果老师决定让学生们自行决定建造什么结构的话,将所有建造材料(详见本教案开头部分的材料清单或参见《僵尸启示录建筑材料》复印件)放在一个材料供应中心区。往泡沫箱中装满水,然后放在某个不会被打翻的地方。


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我的物资(15分钟)

这部分写作跟第一部分的写作有些类似,注意要将重点放在物品上,问问学生,看看他们对于以下问题的回答。

在日常的生活中,你需要些什么物品?

哪些物品比较重要?哪些物品就算没有对生活也不会有什么影响?

如果学生们就这一问题很快列出一个清单的话,让他们重新拿出上节课写的科幻故事,并继续写下去。写的时候要重点提及为了在僵尸劫难中幸存,自己需要搜集和使用哪些物品。


僵尸物品(10分钟)

在接下来的环节中,学生们将会思考人类生活可能需要做出哪些具体的改变。让学生们根据下面的要求进行写作:

当附近有僵尸出没的时候,获取所需物资的难度有多大?为了防止僵尸的攻击,你会选择什么作为防僵尸的随身应急工具?这些工具是否方便携带?

将《僵尸启示录物资清单》复印件发给所有学生,他们可以借助这份材料去思考他们应该携带的物资。尽可能安排几分钟的时间跟学生们简单讨论一下,他们优先选择的物资及做出这种选择的原因。

举个例子,学生们可能会觉得他们可以在野外找到食物和水源——或许,他们真的可以。不过,老师最好引导学生仔细认真思考。他们可以在哪里找到食物和水源?野外的水源是否干净?在野外确实能够找到一些浆果,但是这够吃吗?他们是想要尽快离开,还是觉得自己有时间一边逃亡一边停下来狩猎或者搜集食物,有食物的地方会不会也是僵尸们聚集的地方(比如一个被洗劫过的超市)?

学生们还可能会错误估计自己能够携带的物品的重量——为了让学生们明白这一点,老师可以准备一些双肩包,包里面装上各种各样的重物,比如哑铃、砖块、装有米的袋子、装有水的瓶子等(8盎司水重量约为半磅,即0.22千克,而1升装的水约重2磅,即0.9千克)。准备一个简易体重秤,学生们可以称称看,一个装满东西的双肩包的重量。让学生们试试看自己能轻松背起多重的物品,甚至可以让学生试着背上几分钟。当学生们试背背包的时候,问问他们是否还能够跑起来(越过各种障碍物),逃离僵尸。


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僵尸即将到来(45分钟)

花五分钟的时间,不多不少,就五分钟,跟学生们说明他们这次工程设计的任务,告诉学生他们将负责建造以下这些建筑结构,僵尸来的时候可以借助这些结构逃生:

回到建模这个概念上来,跟学生们说明课堂上所使用的各种各样的材料(比如,手工木棒、绳索、泡泡纸)模拟了现实世界中的不同材料(上面举的例子分别对应木材、粗绳及枕头)。将《僵尸启示录建筑材料》复印件分发给各位学生,帮助他们更好地理解建模。

如果你已经安排好一切(为选择1做准备),准备好建造桥梁、救生筏、索道和带陷阱装置的活动梯的工作台,那你可以直接把学生安排到不同的工作台去,每个工作台四人,然后让他们开始建模。

如果你决定让学生们自己决定要建造什么模型(为选择2做准备),首先进行分组,每四个人一组,然后跟学生们说明情况——僵尸们不会等我们准备好才来,所以我们必须按时完成任务。告诉学生,他们最好在十分钟内决定哪一个小组负责建造什么模型,这样的话,他们就有整整三十分钟可以进行模型的设计、建造和测试。(同时,他们越快做出决定,他们就会有越多的时间)建造不同类型模型的小组数量最好相当,这样最为理想。两个小组建桥,三个小组建救生筏,两个小组建索道,这种任务分配就比较合理,但如果是六个小组建索道,一个小组建桥,这样就不太合适。此外,在这一环节,老师不要给出太多的指示,课堂上如果出现一定程度的混乱可以让学生们明白团队合作和领导力的作用。最后,在决定哪个小组负责建造什么模型的过程中,学生们还应该自己提出分配材料的方案。

在接下来约三十分钟的时间里,学生们会就自己分配到手的任务进行工程设计,并且尽可能赶在僵尸们到来之前完成任务。在建模的过程中,他们可以对自己的模型进行测试和观察,将这个过程中注意到的可行的和不可行的方法记录下来。(注意:建造索道的小组在设计建造过程中不能够用鸡蛋来进行测试,因为在迷你世界中,鸡蛋相当于人,也是一条性命。

尽管在建模开始之前,你可以问问学生,看看他们之前对所要建造的模型有什么了解(你之前看过什么形状的桥梁或救生筏?为了保障乘客和货物的安全,交通工具往往会有安全保障装置,关于这方面,你有什么了解),不过,你也可以什么都不问,学生们获得的指示越少,他们学到的东西反而会越多。工程师们确实也会根据已知的原则道理去寻找解决问题的办法,但是,从根本上说,他们依赖的是测试和再测试,建造和再建造,通过反复不断的测试和建造去完善解决方案。跟本书中其他教案一样,这里我们要强调的是迭代。(详见《科学百科》。


不过,这模型可靠吗?(10分钟)

上一个环节时间一结束,让学生们立马停下手中的任何操作。跟学生们说明,僵尸是不会给时间让他们完成建设的。现在,是时候测试一下学生们建造的各个模型。在测试过程中,提醒学生们要记笔记。哪一部分的设计可行,哪一部分的效果不如预期?这个设计中哪个地方比较薄弱,需要重新进行加工?

让制造救生筏的学生将自己的筏子放入水中,另外,让建造桥梁的学生在自己的桥梁中间放上一定的重量。我们过几分钟再回来观察这些结构(如果一座桥梁只能够承重30秒的话,其实没有什么现实意义)。

接下来,让制作索道的同学开始进行实验,让载有鸡蛋的运输工具从索道上方移动到地面,然后再一次回到救生筏和桥梁的测试,观察并记录结果。(注意:可以考虑在鸡蛋可能着陆的地方铺设一个较大的塑料袋,这样,万一学生们的VIP鸡蛋们没能够顺利平安着陆的话,课后清理起来比较方便。)如果时间允许的话,测试应该一组一组进行,这样每一组同学测试的时候,其他同学也可以在旁边观察。这是一项非常有意义的团队动手练习,特别是在进行索道实验的时候,每一次鸡蛋平安着陆后学生们的掌声非常激动人心。


僵尸就要来了(25分钟)

这一环节将考验学生们的工程设计。僵尸马上就要到来了,学生们设计建造的各种结构必须在此前完成!

学生们需要根据自己的笔记尽一切可能去完善自己的设计!为了让这一环节更具挑战性,还可以提出以下要求:索道必须多载一名乘客!我们随身带着一些物资,这些物资能不能一起随救生筏运走?如果桥梁长度长一点点的话,我们就可以拿到那边超市里面的物资了!

在这一环节中,学生们的时间比上一环节要短一些,不过,学生们已经有了一定的经验,每一个小组在完成后应该自行测试。(毕竟,我们没有时间再一组一组进行测试了,僵尸马上就来了,那样测试会浪费太多宝贵的准备时间。)当然,在这个过程中,老师应该全程在场,观察学生们第二次实验的情况。可能有一些学生会发现,他们可以重复使用自己第一次建造的结构中的一些部分,这样做再好不过了,而且也可以看出,这些学生在紧急状况下知道怎么最大限度利用资源。

如果还想要增加挑战的难度:若学生们兴趣高涨,愿意接受更高难度的挑战的话,老师可以调换一下各个小组的任务,这样一来,学生们必须依赖于上一个执行该任务的小组所总结出来的经验去完成任务。如果时间允许,而且学生们也喜欢的话,老师可以增加一个课时,专门进行这一环节的活动。


传递经验(15分钟)

为了帮助学生们对自己的设计进行反思,同时回顾一下这节课中所学到的知识,让学生们将如何建造桥梁、逃离僵尸用的救生筏、索道或带陷阱的活动梯的详细说明写下来,这样今后其他人也可以照着这份说明去建造这些结构。(跟这系列课程的其他写作任务一样,学生们应该以一个生活在僵尸横行的世界中的人的视角来进行写作——所以,在学生们的作文中,手工木棍不再是手工木棍,而是宽4英寸、厚2英寸的木材,或者是从野餐桌上拆下来的木板。)学生们在写作的时候,要结合本课中他们在设计、建造模型过程中所记下来的笔记。(如果想要了解更多关于技术写作方面的内容,可以参见《制作纸飞机游戏》。


第三课时:僵尸进化

可能学生们刚开始接触概率和数据的时候,他们学到的往往是如何通过运算得出诸如平均值、中位数和众数等数据。(这一类型的运算往往被称为描述统计,能够帮助我们对手头上的数据进行总结。)尽管这些运算确实很重要,但是这并不是利用数据的唯一方式。

作为统计学的另外一个分支,统计推断的目的则远不仅仅是对数据的总结。通过统计推断,我们可以尝试根据有限的数据组去得出结论,探索数据的意义。这也是为什么民意调查员仅仅调查了100名民众,就能够借助对这些民众的调查,得到一些相对准确的结论。

统计推断及与其相关的数学所涉及的内容对于普通中学生来说还比较难,不过本课时的目的并不是想让学生学习这些内容。在这节课中,我们只不过是想要让学生们尝试进行一个“重采样”的过程。尽管我们已经将这个过程做了简化和模拟的处理,但是仍然能够让学生们知道数学和统计学在进行一些非常酷炫的调查工作的过程中所发挥的巨大作用——当然,我们这节课中的调查是有关僵尸的,具体来说,在本课中,学生们会运用对僵尸的重新采样数据来开展关于僵尸数据的更多推测。

同时,在这一课时中,学生们还会学到关于变异和自然选择的相关内容。


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课前准备

本课时的课前准备非常简单——你只需要为僵尸变异骰子游戏准备一些贴纸。每四位学生需要大概一整张贴纸的量,在每大张贴纸上面约三分之一的小贴纸上写上“砰!”, 另外三分之一写上“大脑”,然后剩下的三分之一写上“足印”。

在上课的时候,最简便(同时也是最好玩)的玩法便是让学生们每四人一组玩骰子游戏。如果有必要的话,可以在课前布置一下教室,将课桌椅移动一下,方便学生们进行游戏。


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故事写到这里——我们是否能赢?(25分钟)

在第三课时的一开始,我们要求学生进行写作和反思。首先,让学生们想象一下,如何更充分地利用自己设计建造的构造,不仅是逃生,而且还要能实现反击。让学生们花十分钟的时间,根据下面的创作要求进行写作:

继续完成你的僵尸故事,将重点放在如何通过对局势进行预判、事先准备和工程设计来实现反击。你可以聚焦我们设计建造的建筑结构(桥梁、索道、救生筏或活动梯),也可以重点关注一些自己可能会设计建造的结构。到底什么能够帮助我们赢得这场胜利?

老师要记得提醒学生们在这个新的僵尸横行的世界里,物资是非常匮乏的——所以,学生们可能没办法打造抗击僵尸可穿戴式机器装备或者任何其他类似的高科技产品,但是,学生们可以利用自己的聪明才智打造一些对付僵尸的陷阱——我们保证,你的学生们肯定能够想出一些非常棒的例子。

在这一环节结束之后,让学生们思考一下,在击退第一波僵尸之后,他们会如何开始社会的重建?给学生们15分钟的时间,根据下面的创作要求完成写作:

因为我们的阵营里面有一些聪明的工程师,我们看到的僵尸的数量越来越少!

不过,来自僵尸的一波波攻击确实给我们造成了损失,不仅我们人类的数量减少了,而且我们生活、工作和学习的地方都遭到了破坏。

继续完成你的故事,写写在灾难过后,我们是如何开始重建我们的生活的。


与此同时(25分钟)

当然,还是有部分僵尸躲过了我们的反击,我们依然没能够完全消灭僵尸。让学生们说说看,什么样的僵尸可以躲过他们设计的陷阱和其他的攻击?学生们可能会回答,这些僵尸可能能力比较强、速度比较快,以及(或者)比较聪明——这些僵尸的特质可能会给我们带来进一步的问题。

跟你的学生说明一下,现在,那些当权的人(不管是什么人)已经派出了一些巡逻队进行巡逻,同时搜集更多关于现存僵尸的信息。经过调查,目前僵尸主要有三种:红色、黄色和绿色。研究人员们根据观察每一种僵尸遇到人类的反应,各分析出了六个观察结果,而且他们已经建立了一个数学模型,我们可以借助一组骰子来进行进一步的研究。

给学生们看一下你事先准备好的僵尸骰子。骰子也有三种颜色,绿色(代表绿色僵尸)、红色(代表红色僵尸)以及黄色(代表黄色僵尸)。跟学生们说明,骰子每一个面上面的内容代表了研究员针对僵尸得到的某一个观察结果。就拿黄色僵尸来举个例子,根据研究人员观察,当黄色僵尸与人类交手的时候,有两次僵尸成功攻击了人类并将其变成僵尸,还有两次人类成功从黄色僵尸手中逃脱,另外还有两次僵尸因为人类的反击而受伤。同时,研究人员还发现,如果僵尸受到三次伤害的话,这个僵尸基本上就不再具备活动能力了。

接下来,学生们将借助这一模型来模拟僵尸,看看这些僵尸能够给人类带来多大的伤害。

具体规则如下:

给学生们发放《模拟僵尸》材料复印件,然后花一点时间跟学生一起看一遍这份材料。每个学生需要三张《模拟僵尸》材料,一张现在用,另外两张在稍后的僵尸变异环节将会用到。学生们应该选择一个红色、绿色或黄色的僵尸骰子,然后将自己每一次投掷的结果都记录在《模拟僵尸》材料中。(材料可供学生记录15次投掷结果,不过当然,一个绿色僵尸在与人类超过20次交手的过程中,累计受伤的次数未达三次的情况也并不是没有出现过,你可以鼓励学生在稍后有时间的时候,对僵尸的寿命进行研究。

这个游戏最好是以四人小组为单位进行,让不同的小组针对不同的僵尸进行多轮实验,并就得到的不同结果进行讨论。让学生们尽情享受游戏的乐趣,猜一猜哪种类型的僵尸能存活最久,哪种类型的僵尸在死去之前能够吃掉最多的大脑等等。注意,提醒学生们一定要记笔记,这一点非常重要。


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在这一部分结束之前,留出7到10分钟的时间简单看一下学生们所收集到的信息。在黑板上,通过划记的方式(IIII),统计一下每一种结果出现的次数。你还可以临时制作出直方图(直方图其实就是柱状图),可以用贴纸数量来代表数据数量(见后文《直方图与僵尸数据》部分内容)。


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僵尸变异:第一轮(25分钟)

接下来,是时候探索一下变异这个概念了。将二十面骰子拿出来,同时将事先准备好的僵尸变异贴纸也拿出来,给学生们分发《变异规则》材料,材料上对变异的类型、频率以及游戏中变异规则等作了说明。现在的情况是,我们刚刚接到关于变异僵尸的报告:例如,有些僵尸是非常高明的猎手,有些根本就没办法打败,还有些能够简单地将其双腿打断。我们需要对这些僵尸进行进一步的了解。跟学生们指出,与现实生活中的基因变异一样,这些变异有些是对僵尸有利的,但也有一些是对僵尸有害的,还有一些没起到多大的帮助,同时,有一些变异比其他的变异出现的频率要高一些。

将学生分成四人一组的小组,让学生们轮流投掷二十面骰子来决定哪一组的僵尸身上有些什么变异。如果某个学生投出结果3,他(或她)应该从僵尸骰子的杯子中随意取出一个骰子,然后将这个骰子上面的“脚印”贴纸换成写有“砰!”字样的贴纸,这个僵尸骰子所代表的僵尸便变成了独腿僵尸!

让学生们对这些变异是否有效提出一个假说,多进行几轮游戏——这么做主要是为了收集数据并检验假说。这应该是一个非常有意思的过程,而且会感到时间飞逝,它本来就是一个类似游戏的环节。学生们既可以拥抱自己疯狂科学家的一面,同时也可以拥有他们自己的僵尸宠物。如果他们想的话,他们可以跟同伴来一场直接的竞赛。

学生们应该尽可能多研究几种不同的僵尸,因为总共有18种不同的僵尸变异呢(3种颜色的僵尸,每种僵尸可以有6种不同的变异)。

每轮游戏结束之后,学生们应该总结他们所观察到的现象,在《模拟僵尸》材料上记录下来。如果老师愿意的话,还可以允许学生进行一定程度上的虚构,给一点时间让学生们发挥对僵尸的想象力。(注意,这里的笔记并不是他们正在创作中的僵尸故事的一部分。)如果还有剩余时间的话,学生们可以将面对某种特定类型的僵尸的战略战术写下来。与遇到普通僵尸相比,如果人类遇到一个非常擅长于尾随猎物的僵尸的时候,这个人或者这群人应该怎样逃避和抵御此僵尸的攻击?


僵尸变异:第二轮(20分钟)

接下来,学生将会模拟自然选择的过程。将学生分成3~4人的小组,让学生们弄清楚他们的僵尸变异中,哪一个是最成功的。他们可以通过僵尸的存活率(得到最少的“砰”贴纸)或者僵尸的致命性(拥有最多的“大脑”贴纸)来定义僵尸变异的成败。这一过程大概需要5分钟,有时候也会稍长一点。当每个小组完成任务之后,学生们可以相互分享一点关于最成功僵尸变异的信息,例如,绿色僵尸跟踪狂吃掉了29个大脑!

跟学生们宣布,这些成功的僵尸成为僵尸群体中的主导类型,而且他们还会进一步进化(就在现在),正如所有生物一样。让学生们再一次通过投掷二十面骰子的方式,让这些僵尸再一次发生变异。这么做的目的主要是为了看看有没有哪些经过二次变异的僵尸会变得异常强大(答案:“可能会”)。


天啊,恐惧再次袭来……

在本课时的末尾,学生们将会利用自己到目前为止收集到的所有数据以及他们的想象力,给自己创作的僵尸大战创作一个情节上的转折。他们已经观察到了一些新近变异的僵尸的特性,也知道这些僵尸能够给我们带来怎样的灾难,他们应该将这些新一代僵尸及其能力写下来,说说他们将会如何卷土重来(学生们可以选择创造出更多的变异,不过他们可能没那个必要了—一个体型巨大的绿色跟踪狂僵尸基本上已经是不可阻挡和不可战胜的了),同时,他们还应该描写一下人类目前所处的又一次绝境。要求学生们具体描述一下这些变异的僵尸——速度、智力、力量,帮助学生们思考人类会相应做出一些怎样的防御反击。当然了,学生们还是要写一写人类如何再次逃脱厄运,而且逃生的原因最好是因为人类的聪明才智。


第四课时:僵尸灭绝之日(!?!)

我们使用模型的原因之一就是因为进行真正的实验不人道或者不可行。在僵尸启示录这样一个情境中,很明显我们目前是无法进行真实的测试的,因为我们不可能真的让某个人去感染僵尸疾病——但就算这一切是可能的,为了实验将一个人变成一个僵尸也是非常不人道的做法,而且也不可行,我们不可能为了实验将整个城市的人都变成僵尸。

这时候,技术就可以起到一定的作用。技术允许我们去做一些比较好玩的事情,而且事实上,技术的一个最广泛的应用就是为了娱乐。现在,我们的移动设备要远远比我们(成年人)成长过程中所接触到的电脑高级得多,而且这些高级设备的主要功能很多都被用于社交媒体更新、电子游戏和视频信息的传播。当然了,这些并不是技术应用的唯一方式。目前拥有世界上最强运算能力的计算机被用于计算药物对人体的作用、预测一段时间内气候变化以及模拟星球和星系形成与消失等,这些应用都非常重要。

在本课中,通过一个简单的计算机模拟,学生们将会了解到除了制作课堂用的课件之外,技术还能够有怎样的实际应用。学生们将会借助模拟僵尸变异的系统,去获取解决我们虚构出来的这个僵尸危机的可能方法,然后根据自己的发现提出一些建议。(学生们不会自己设计模拟程序,因为这远远超出了本课的范围,这些模拟程序的源代码可以在网上找到,不过如果老师或学生很感兴趣的话,也可以自己对这些代码进行改写。


课前准备

在上课之前,老师应该花一点时间,熟悉一下“僵尸模拟器”(http://826national.org/zombiesim)[1]。同时,老师还应该提前准备好电脑和投影仪,这样学生们在课堂上才可以清晰地观看这个程序的运行。


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课前简介:思考一下(毕竟僵尸们不能思考)(15分钟)

给学生们提出以下写作要求,让他们各自进行写作或者进行小组讨论。

强调这只是模拟——毕竟我们并不想不得不为真实的僵尸浩劫而做好准备。

回顾一下我们到目前为止所学到的知识和所进行的各种模拟,你觉得什么方法能够最有效地击退僵尸?我们能否对这个计划进行检验?


末日就要来临,除非我们能够使用僵尸模拟器来拯救世界(10分钟)

跟学生们说明一下,多亏了他们在第二课时中所做出的种种努力,主要的研究人员(以及一个测试对象)已经成功抵达疾病控制及预防中心的基地。在那里,他们已经研制出了一种僵尸疫苗,让我们为此欢呼!现在,我们终于拥有了跟僵尸对抗的关键工具。而且,多亏了学生们的研究、数据和战略计划,我们的安全部队已经能够很有效地击退僵尸怪物,比如巨型绿色僵尸及绿色僵尸跟踪狂。

不过,现在是时候计划一下如何拯救我们现存的城市了。我们要如何才能够知道我们的计划是否可行呢?我们可不能直接拿活生生的人做实验。

运行僵尸模拟器软件,并将其显示在屏幕上,然后简单演示一下这个软件。跟学生们说明,利用这个软件,我们就可以对战略及战略变化进行大范围的测试。

给学生们分发《 僵尸模拟器:这儿正在发生什么》材料复印件,学生们可以多少从中得到一些启示。然后,运行模拟器软件,让学生们看看如何任意选取一个城市,改变背景条件创建这个城市的人口,然后每次以一天为单位运行整个城市。学生们可以将动画效果关闭,这样可以加快进程(这对于后面的大范围模拟项目来说更加必要)。


拯救美国小城镇(15分钟)

跟你的学生们说明,在他们逃亡的路上,他们恰巧经过一个即将要被僵尸们攻占的小城镇。出于好心,你决定要想出一个拯救这个城镇的计划。

借助僵尸模拟器针对不同的计划进行检验。给学生们分发《模拟僵尸防御》材料,然后让学生们将自己的测试结果记录在上面。(为了引导学生,提醒学生们控制变量的重要性——关于“变量”的相关内容,详见《科学百科》。


拯救美国中等大小城市(15分钟)

学生们已经成功拯救了一个小城镇!

不过,他们发现另一个城市也在水深火热之中!幸运的是,他们在这里遇到了一些志同道合的抗击僵尸的战略家。(也就是说,老师现在要将学生分成几个小组。)学生们将个人的发现分享给小组同学,共同决定如何拯救这个中等大小的城市。同样,将实验数据记录在《模拟僵尸防御》上。

这一次,跟学生们说明物资比较难获得,要注意成本,尽可能节省物资。什么抵御僵尸的手段能够发挥最大的威力?


拯救大城市(15分钟)

跟学生们说明,这个世界上目前在职的几个领导人听说他们成功阻止了新的僵尸疫情爆发。现在,这些领导人希望学生们能够想出一个办法,保全几个主要的人口聚集中心。

学生们应该以小组为单位,一起制定一个计划,收集数据,做好向领导人们汇报这个计划的准备。这一次,物资异常紧缺,一定要提醒学生们时刻注意这一点。


让我们一起拯救世界,总统先生(30分钟)

如果你班上学生人数很多,小组数量也很多,这种情况下,由于你需要进行大量的模拟和演示,你可以将“拯救大城市”这一部分省略掉(因为这一部分内容跟前面的内容有一点重复)。

给学生们约10分钟的时间向“总统”先生说明他们的计划。在计划中,哪一种僵尸控制手段是最为重要的?如何判定计划是否成功(比如,较少人类感染僵尸病毒、大部分人都存活了下来、消灭僵尸的速度最快等等)?每个小组有大概2分钟的时间。

接下来,在全班同学面前使用僵尸模拟器软件,设置一个大城市,同时将动画效果关闭,然后花约12分钟的时间对学生们的计划进行检验。每一次的设定都是一样的,大城市、动画效果关闭、从20个僵尸开始,每个小组的计划都会运行三次。看看在7天过去之后,每个小组平均能够救下多少人,并算一下人均的花费各是多少(人均花费等于计划总花费除以获救人数),将这些数据写在黑板上。

在完成所有的模拟检验之后,剩下的时间(大概8分钟)你可以跟学生们讨论一下哪种计划最好及为什么。学生们应该依据自己所收集的数据来做出选择,不管是在小组内的讨论还是在全班同学面前的讨论。(尽管重点应该是这节课中他们通过实验检验的各种变量,但是学生们完全可以回到之前几个课时中他们所接触到的概念中去——第一课时最相关的可能就是疾病控制措施,而第二课时中则是逃生时随身携带的背包了。)学生们会怎样结合这些不同计划中的因素,最终得到一个终极计划呢?


僵尸灭绝之日(有这种可能)(20分钟)

经过前面种种的努力,接下来是时候让学生们进行一个总结汇报了。请学生们根据下面的写作要求进行写作:

根据最后一次僵尸模拟器得到的结果,创作一个故事,写写《僵尸启示录》的最后一天。

如果僵尸赢了的话,你应该写写人类最后一次反击是怎么输的;如果人类赢了,你要写的则是我们击退僵尸的计划是如何奏效的。

这个故事的叙述视角应该跟你在这系列课堂上创作的所有故事的视角是一致的,也就是说,叙述者应该是同一个角色。这个角色可以是一个身处这次僵尸大战中的人物,也可以是一个缔造者的角色,以一种旁观者的视角描述这个故事。实践这些用于抵抗僵尸的措施(或者是任何从本系列课堂中学到的内容),并看着这些措施被实际应用到“真实”的世界中,这到底会是一种什么样的感觉?

不管结果如何,你应该写写在僵尸浩劫成为现实之后,我们的世界是一番怎样的景象。

如果学生们提前完成了任务的话,请几位同学将自己的作品大声与其他同学分享。


教师阅读材料

(这部分是学生要通过调查研究发现的内容)[2]


用与僵尸相关的内容来学习传染病的相关知识?真的吗?尽管一开始可能会让人感到有点不着边际,但是这真的是可行的。科学家们经常在他们的工作中运用到各种各样的模型,不过,模型对于教与学来说也具有同等重要的作用。在本系列课程中,与僵尸相关的内容,为教学提供了一个非常吸引人的教学背景,让学生们接触到了一些关于疾病的具体内容,还让学生学到了疾病传播与防治的相关内容。以往在教授这些概念的时候,通常都是用一种非常抽象而且非常沉闷的教学方式。借助僵尸,我们赋予了这些内容生命(双关),让学生们有了切身的体会,这种体会会成为学生们理解所学知识的坚实基石。


疾 病

疾病往往可以被分为两大类:传染性疾病及非传染性疾病。简单来说,非传染性疾病包括先天性疾病(人自出生就有的疾病,比如苯丙酮尿症这一类先天性代谢紊乱和脊柱裂这一类神经系统失常),以及其他不能够在人与人之间传播的疾病,比如哮喘、糖尿病和许多癌症。与此相反,传染性疾病则是由传染原(往往是细菌、病毒、真菌或寄生虫)引起的疾病,而且这些疾病可以从一个动物身上传染到另外一个动物身上(包括同物种内的传播和跨物种传播)。你可能对许多传染性疾病都非常熟悉——包括那些依靠病毒传染的疾病,比如感冒和流感;依靠细菌传染的疾病,比如脓毒性咽喉炎; 甚至是依靠寄生虫传播的疾病,比如疟疾。值得注意的是,一些可预防的幼儿疾病,也就是那些我们会特地通过接种疫苗来预防的疾病(包括脊髓灰质炎、麻疹和百日咳)也都是一些由于病毒或细菌等传染原引起的疾病。


疾病爆发

根据定义,如果某一特定传染性疾病在某一特定人群或者地区中的发病率比预期要高,这种情况就称为疾病爆发。流感疾病通常来讲是全年都存在的,不过,当天气变凉,人与人之间在室内近距离接触的时间越来越长的时候,我们会开始看到流感爆发(大量的人因为流感病毒而患上感冒)。就像本系列课堂中的僵尸爆发一样,疾病的爆发都是从某一群体中某一个体身上携带的传染原开始的。疾病的爆发有好几种不同的方式,其中就包括:

限制疾病的传播

从古至今,人类用了好些不同的方式去限制疾病的传播,其中有些还是达到了比较乐观的效果的。


隔离区,从黑死病到僵尸病

在中世纪,欧洲经受了好几次黑死病的肆虐(又称瘟疫)。黑死病(或瘟疫)的传播非常迅速,而且致死率非常高(14世纪30年代开始流行的瘟疫据说使当时欧洲60%的人口丧命)。尽管当时,黑死病的病因并没有明确,但黑死病的几次流行迫使人类开始通过各种尝试去限制疾病的传播。(事实上,直到几百年后,安东·冯·列文虎克发明了第一部显微镜,我们人类才通过它第一次发现了一个我们肉眼所不能见的大千世界。)各地城市开始设立防疫区,防止陌生人特别是四处经商的商人进入城市。在港口城市,人们甚至会让乘客、船员和货物先在与城市隔离开的建筑物中呆上40天后才被允许进入城市。

事实证明,隔离区政策很好地防止了疾病的传播。在20世纪,那些接触过类似于猩红热和麻疹病毒的个体往往会被隔离一段时间——就算是在当下,在危及公共健康的紧急情况下,隔离也常常会被使用。最近一次隔离区的使用,应该是在2002年到2003年重症急性呼吸综合征(俗称非典)流行期间。

虽然隔离是一种限制疾病传播的十分有效的方式,但是,隔离区的设立却也有棘手的时候,隔离区的设立对于财政来说是一笔不小的负担,而且还会引起一些伦理学问题。如何判断某个人应该被隔离?隔离期应该维持多长时间?在隔离期间,谁会负责照顾病人?这些病人如何弥补隔离期间所损失的工作和学习时间?等等。另外,思考一下,这一策略在僵尸爆发中应该如何加以运用。


清洁消毒

意识到注意洗手和保持卫生清洁对限制疾病传播有所帮助,这一点具有革命性的意义。

在十八十九世纪,导致生育年龄妇女死亡的第二大原因是产后发热(产褥热)。在19世纪40年代,匈牙利医生艾格纳兹·塞麦尔维斯留意到,那些请助产士直接到家中协助生产的产妇得产褥热的几率要比在医院中生产的产妇低得多(那时候,在医院中生产的产妇死亡率接近40%)。这种现象引发了塞麦尔维斯医生的思考,随后,他进行了一个实验,他要求所有的医生在为不同的病人接生之前,都要用消毒液将手洗干净。实验结果显示,在塞麦尔维斯医生负责的病房中,感染产褥热的几率降低了90%。他的这次实验证明了医生的行为对于产褥热的传播负有主要责任,因为医生在为一位产妇接生后,没有洗手消毒就接着为下一位产妇接生,甚至有时候,医生在对死于产褥热的病人进行尸检之后,没有洗手消毒就直接开始为下一位产妇接生。(尽管在当时,这结果对很多医生来说是一种冒犯,而且这一看似简单的变革也没能够很快为医生们所接受。)洗手的重要性,或者从整体来说,卫生的重要性,现在已经广为人知。(你可以想象一下,以前城市还没有下水道,生活污水无处排放,那时候的生活会是怎样洗手不仅仅能够限制医院中一些比较严重疾病的传播,同时在生活中也能够起到限制感冒和流感病毒传播的作用。想想看,保持卫生整洁对于限制僵尸病毒的传播是否有用?我们应该将哪些地方打扫干净?如何打扫?


增强自身免疫系统,抵御疾病侵袭

疫苗是另外一种具有革命意义的疾病防御方式。跟隔离和卫生措施一样,早期“疫苗”的发现并不是基于对生物学的理解,相反,是基于对疾病幸存者的观察而得出的。通过对某种疾病幸存者的观察,人们发现这些人对这种疾病具有终生的免疫能力(不会再受感染)。有证据显示,早在17世纪之前,中国、印度及非洲一些文明就开始有疫苗接种的做法,故意让不具免疫能力的人感染天花病毒,使其具备免疫能力(这就是所谓的预防接种)。这种做法在当时不仅颇具争议,而且相当危险,因为用于接种的病毒是活体病毒,很有可能会导致彻底感染。随着时间的推移,接种预防治疗慢慢获得认可,在18世纪末,本杰明·富兰克林将疫苗接种作为一种维护公共健康的方式大力推广。有证据表明,乔治·华盛顿,约翰·亚当斯及其他美国的国父们都曾经接受过天花疫苗接种。

随着我们对生物学的了解不断深入,我们开始明白,疫苗之所以会起作用,是因为疫苗刺激了我们的免疫系统,这使得我们的身体在应对疾病的时候先下一城。我们的身体很擅长于辨认入侵者(不应该在体内出现的物质),不过,要做好防御措施则需要一点时间。接种疫苗让我们的免疫系统了解入侵病毒长什么样,所以下一次,当这种病毒入侵的时候,免疫系统能够快速做出反应,正因为如此,当我们真正接触到感染原的时候,我们才不会得病。

疫苗接种不仅仅对接种疫苗的个体有益,而且对其所在的社区团体也是很有帮助的。当接种过某种疫苗的人数达到一定程度的时候,相应的疾病就不能够在这个群体中立足,这样一来,那些没有相应免疫能力的个体(新生儿或免疫系统受损不能接种疫苗的个体)也同样受到了保护。这种现象被称为群体免疫。群体免疫能够保护群体中最脆弱的个体。在对抗僵尸的战争中,我们是否能够利用群体免疫呢?


重要的是平衡……

对于一种生物来说,其生理上的需要其实就是繁殖和确保物种延续的需要,这一点不管是对病毒、单细胞细菌还是像人类一样的复杂的多细胞生物都一样。

一个感染原要存活并繁衍生息,它不仅需要感染寄主并繁衍,而且还需要能够被传染到其他的寄主身上,这样一来,就可以不断循环下去。如果一种传染原能快速导致被传染者死亡,传染者没有机会让传染原继续传播,这种传染病很快就会平息。潜伏期(换句话说,在感染和发病之间的间隔期)是这些微生物们继续传播的方式之一。拿僵尸来说,那些经常感到饥饿,四处寻找活人吃大脑的僵尸很快就会发现他们再也找不到食物(宿主)了。同样,如果僵尸很快将所有人类都变成僵尸,他们很快就会找不到可以吃的大脑。所以,平衡非常重要。僵尸们既要将人类变成同类,同时也需要一些人类作为食物,但与此同时,也要有一些人类幸免于难并且继续繁衍生息,要不然,僵尸也会很快陷入困境。


数字的力量

我们的世界充满了许许多多的微生物,然而就如同人类个体各不相同(肤色、发色、瞳色、身高、体重等等),这些微生物个体也体态不一——就算是同一种类的微生物也一样。微生物的这些个体差异能够帮助他们在充满敌意的人类宿主环境中努力生存。微生物繁衍速度很快,当一种变异对其生存有利的时候(能帮助实现更快生长或者从某一个挑战中存活下来,比如抗生素治疗),拥有这一有利变异的微生物就比其“兄弟姐妹”要强一些。很快,这种拥有有利变异的微生物就会占这类微生物的大多数。

通过我们课上的僵尸模拟游戏,理解变异所起的作用应该不是一件难事。相较于其他僵尸,某些类型的僵尸可能拥有某一个优势(例如,移动速度较快),或者拥有某一个类型的劣势(例如,没有腿,取而代之的是类似鱼尾的鳍状物),而其他的僵尸们在目前的环境中不具有任何优势和劣势。如果速度快的僵尸在感染人类的速度上要比普通僵尸快(当然,比鳍尾僵尸肯定要快许多),很快,在僵尸中,这种快速僵尸的数量将会占大多数。在目前的情境中,速度快是一种优势,但是情况可能会发生反转(这里要注意“在目前的情境中”这几个字),之后,可能拥有不同变异的僵尸的优势比快速僵尸的优势更大。设想一下,如果人类建造了一艘诺亚方舟,或者是转移到海上一个四面都是水的小岛上,哪一种僵尸会占上风呢?



STEM课外探究:曾经,那是一种致命的疾病


在过去的100年时间里,人类预防和治疗疾病的能力有了明显的改善,而这一切要归功于医疗科学方面的两个重大进步。第一个重要的发现是我们发现了如何通过疫苗的使用来强化和训练人的免疫系统,而另外一个发现,便是抗生素,抗生素是一种“神奇”药物,可以治疗普通的细菌感染,从而拯救了无数人的生命。很多家庭的父母或祖父母那一辈人中都有亲属病重甚至患病致死,而这些疾病中有些我们目前已经可以通过疫苗预防或者通过抗生素加以治疗。来自826洛杉矶的朱丽叶丝·迪亚兹·潘诺琳甘跟我们分享了他的家族故事:

在20世纪初,那时候我的祖母还是个小孩,她跟她的家人住在芝加哥。她有一个姐姐,名字叫作明。有一天,明的小学老师让她将学校的功课带给一个生病请假的邻居。明按照老师的要求去到邻居家,她清楚地记得,当她朋友的妈妈将厨房的门打开的时候,她那个生病的朋友正坐在厨房中,脚放在一个打开的烤炉里面(我也不太能理解这一部分)。

几天之后,老师意识到那个生病的小孩得的是白喉病(一种非常危险的细菌感染,现在可以通过疫苗预防),让明去给这位同学送材料,使得明也有接触这一疾病的风险。因为这一疾病的传染能力非常强,而且死亡率也非常高,老师马上打电话给市里面的公共健康部门并上报了潜在的感染情况。尽管当时明并没有出现任何症状,但当地的医生上门来并坚持要将明带到医院(我的曾祖父并不想把明送走,这其中也有一些其他缘由)。结果,明确实感染了白喉病,但是她幸存了下来,不过,邻居那个女孩就没明那么幸运了。明之所以能够幸存,很可能就是因为她人在医院,并很快就接受了治疗。

在我的姨奶奶明还小的时候,五岁以下患上白喉病的小孩子中每五个人就有一个因此而死亡,而年龄大一些的小孩子中,死亡率也高达百分之十。白喉病的抗毒素在19世纪90年代末期首次被人类所发现,不过,尽管这种抗毒素能够对抗白喉毒素,但是这种抗毒素本身也是有毒的,很多小孩在接受这一治疗的初期因此而死亡。

预防白喉病的疫苗于20世纪20年代才开始投入使用,该疫苗非常有效,在2004年到2008年这四年的时间里,美国没有出现任何白喉病患儿。[3]

姨奶奶在给我讲述这段经历的时候已经是耄耋高龄了,通过她所分享的故事,我才能够有机会了解那个年代,才能知道原来那个时候,家长们并不觉得自己的儿女一定能够平平安安度过童年长大成人。现在,我们所生活的年代拥有疫苗和抗生素等预防和治疗疾病的手段,在美国,已经很少有家庭会因为这些可以被防治的疾病而承受丧子之痛。

大部分家庭或多或少都会有类似姨奶奶明这样的故事,家里面某个成员曾患上某种目前已经可以实现防治的儿童时期高发疾病。朱丽叶丝家无疑是幸运的,因为姨奶奶存活了下来,你家故事的结局又是怎样的呢?

跟你的父母或者祖父母了解一下,看看你们的家族史中,是否也曾经出现过猩红热、白喉病、麻疹、百日咳或脊髓灰质炎的病例?在他们认识的人中,有没有人小时候曾经得过这些病?病人最后怎么样了?在他们认识的人中,有没有人是因为使用了抗生素才得救的?


[1] “僵尸模拟器” 是在“僵尸感染模拟器”的基础上设计的,详见http://kevan.org/proce55ing/zombies/。

[2] 这部分内容来源如下:

《疾病爆发》 http://www.who.int/topics/disease_outbreaks/en/

《瘟疫:历史》 http://www.cdc.gov/plague/history/

《细菌理论》 http://ocp.hul.harvard.edu/contagion/germtheory.html

《清洁的倡导者》 http://pubs.acs.org/subscribe/archive/mdd/v05/i05/html/05ttl.html

《生命、自由及对疫苗的探索》霍华德·马克尔 《纽约时报》 2011年2月28日

http://www.nytimes.com/2011/03/01/health/01smallpox.html

[3] 《白喉病的历史》 http://www.historyofvaccines.org/content/timelines/diphtheria

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