[來解個題] 有關2019生物奧林匹亞選拔營動物組的實驗題

圖一、實驗設施圖(未依精確比例繪製)

今年生物奧林匹亞選拔營動物組實驗題的B題題幹是這樣的：

A. 以鏡像測試(mirror test)檢測自我認知(self-awareness)：

自我認知(self-awareness)是動物能夠觀察並區分自己與其他個體的能力。了解並比較何種類群動物具有自我認知，將有助於我們了解認知能力所需要的神經生理基礎。為了檢驗動物是否具有自我認知，Gallup於1970年以黑猩猩為研究對象設計了鏡像測試(mirror test)，並發現黑猩猩能夠利用鏡像找出自己身上的標記，足以證明其具有自我認知。相同原理的檢測隨後也被用於測試鳥類等其他類群的動物，然而目前只有非常少數的物種通過此測試。

B. 設施介紹

實驗設施如圖一。兩玻璃水族箱均附有頂蓋，頂蓋一側有縫隙，能藉此操作隔板。實驗組水族箱內有一面平面鏡，對照組則無。兩水族箱由不透明中央隔板隔開，並由上方的燈具提供光源。實驗開始前各水族箱的狀態應如圖二。

圖二、實驗設施之初始狀態

C. 操作流程

如圖三，先將對照組之隔板向上抽離後，觀察越南黑叉尾鬥魚的行為。接下來再將實驗組之隔板向上抽離，觀察越南黑叉尾鬥魚在鏡面前的行為。

圖三、操作流程示意圖

D. 注意事項

1. 本實驗需要花費約10分鐘
2. 請小心抽離隔板，不可掀翻水族箱的上蓋或碰撞到燈具的燈夾。
3. 抽離隔板後，動物有可能需要一些時間才會發現鏡子，請耐心等候
4. 為了不要驚動動物，請不要移動隔板以外的任何設施與物品、發出過大的聲音或大幅度的動作；請緩慢抽離隔板，並安靜地在一定距離外觀察，並且不可調整燈具。
5. 觀察結束後，請將隔板位置放回恢復到初始狀態。
6. 本實驗僅需操作一次，不需重覆。
7. 請把桌上的水滴擦乾。

E. 題目

1. 動物必須對鏡像有所反應，才能使用鏡像測試檢測自我認知。透過與對照組的比較後，你是否認為越南黑叉尾鬥魚呈現鏡面存在時才出現的行為?你認為原因為何?
2. 假設你進行了多組重複實驗，發現結果與你目前看到的皆一致。你認為這樣的結果是否足以推論鬥魚的自我認知能力？原因為何？

好喔，那麼近40位同學考完以後發生什麼事？

• 那個中央隔板之所以是白色的就是要避免鬥魚在缸內往外就看到一個鏡面，但是我們人類在水族箱外所見到的必然是＂兩側都像鏡子＂。結果有同學以為＂到處都是鏡子＂。我認為缺乏光學與視覺常識。
• 示意圖都已經告訴你鏡子在左邊了，結果找不到鏡子。這個真的是太誇張了。
• 有同學整個搞錯狀況，居然開始計算光線的入射和反射角。這是動物行為學實驗，是否弄錯了什麼？
• 題目告訴你把左右隔板抽起來，請問為什麼有那麼多同學把中央隔板拿掉？題目明明就沒有這樣說。只要是抽中央隔板的幾乎都會得到零分，因為整個操作都錯了。
• 題目有告訴你，這個時間大概要看個10分鐘才會有明顯的結果，但是有不少同學看個幾分鐘沒耐性就開始＂掰答案＂。還有人把隔板抽抽放放的，是要嚇死魚嗎？
• 做行為學實驗的時候，人要遠離實驗動物一點是一個常識。但我不知道為什麼有同學會把臉貼近魚缸？那樣其實會干擾動物的行為。
• 雖然這個物種叫黑叉尾鬥魚，但是牠和泰國鬥魚根本不同屬，和同屬蓋斑鬥魚的行為也不太一樣。我不懂為何有些同學會先入為主地認為這種魚應該要發動什麼猛烈的攻擊，卻不相信自己肉眼可見的事實，也就是這種鬥魚在看到鏡中的影象時頂多只有衝撞和啄鏡子的行為，但絕對不會和泰國一樣那麼猛烈。
• 正是因為有些同學把腦袋中的泰國鬥魚印象拿來套用在這種魚身上，所以居然就把中央隔板拿開，想要看牠們是否會互鬥。但是操作說明根本沒有要大家做這件事，我不懂那幾位考生在想什麼。
• 回到問題本身，我已經告訴大家通過mirror test的充要條件就是照到鏡子的動物會對著鏡子檢查自己身上的特徵。而那樣的行為可以讓我們知道這些動物可能知道那是自己。也就是說檢查自己身上的特徵是一個criterion，但在所有的考生中大概只有1/3的同學的回答有沾上邊。很多同學在答題的時候一直自顧自腦補，完全忽視題目所提供的理論與知識背景，所以就會腦補魚看到鏡像反應的意義。
• Mirror test的變因就是有沒有鏡子，有幾位同學瞎扯水質、光照、環境、魚的健康啥的。同學還好嗎？你們的實驗設施中這些因子通通都是一樣的，講這些做什麼呢？這樣真的讓我好擔心你們的科學方法沒學好。
• 有同學認為魚類只有鰭所以無法做出辨識自己身體部位的行為，這是錯的。魚類可以。
• 有同學批評魚的行為不夠活潑，這樣的同學也有事。這種魚的行為已經夠顯著，而且只要給足時間，你就會看到差異。
• 絡英文不會變高分，因為那個英文沒有意義，也不會顯得你程度好。

那答案是什麼？

• 有鏡面和沒鏡面的鬥魚行為有何差異？這題多數同學都有答，但若把中央隔板拿掉我就不給分了，因為連最基本的依據操作指引來做都做不到。
• 那麼有差異的原因可能是什麼？在這邊我想看到的是同學提出可能的假說。而且假說不會只有一個，假說也有成立的前提。但多數同學已經先入為主地認為＂鬥魚一定把鏡中的影象當成什麼＂，所以這部份有得分的人不太多。
• 這樣的實驗可以檢驗這種鬥魚的自我認知嗎？答案是不能。這題大多數同學也答對了。這樣的實驗設計的確無法檢驗牠有沒有自我認知。
• 但我的題目明明就在問你＂原因為何＂？結果所有同學中只有一位告訴我，因為這個實驗沒有在魚的身上植入或標記一個記號，讓魚在照鏡子的時候顯示出＂認出自己身上那個標記(或訊號)＂的行為，所以這個實驗設計真的無法說明這種魚有沒有自我認知。多數同學只認為魚一定把鏡中的自己當成另一隻魚所以生氣了，但是又沒有說明＂生氣＂的判斷依據，所以得分也不高。

這題的組分是50分，平均得分是19。我比較在意的有幾點：

• 同學不相信自己的觀察，沒看到也硬寫有看到，沒發生也硬寫有發生。
• 回答問題時靠腦補與想當然爾，但缺乏引用理論與操作型定義的支持。

然後我認為我們的教育應該要留意這種狀況。