生物科(電生理)課程：視覺運動反應時間實驗

JAN 16 ,2026

<本內容參考Backyard Brains範例實驗，轉載請註明出處>

簡介

當你在路口等紅燈時，綠燈一亮，駕駛人立刻做出反應-有人快，有人慢。但你的大腦究竟需要多久，才能接收到「綠燈亮起」的訊號，並指揮腳踩下油門呢？

在這個 電生理實驗 中，我們將探索 視覺反應時間（Visual Reaction Time），也就是從 視覺刺激 到 肌肉動作反應 之間的時間延遲。透過 神經科學實驗 方法與 肌電圖（EMG） 技術，我們可以量化神經訊號傳導的速度，了解身體如何快速做出反應。

這個實驗適合 國高中生物科老師 與 大學生基礎生命科學或醫學單位，同時符合 108課綱探究實作 的教學目標。

學習目標

透過 肌電圖（EMG） 測量視覺-動作反應時間。
探討行為因素（如長時間玩電玩）如何影響 神經系統處理視覺訊號 的效率。
學習科學實驗的 資料量化、整理與分析 技能。
培養 探究實作能力，符合 108課綱生物科課程 的要求。

實驗設備與材料

在進行 視覺運動反應時間電生理實驗 時，需要準備以下 實驗設備與材料，以確保測量精準與學生安全：

主要設備

Human SpikerBox（人體電訊號盒）：用於測量受測者肌肉電訊號，分析 肌電圖 與神經訊號傳導。
Reaction Timer（反應時間計時器）：控制視覺刺激（LED燈），量化 簡單反應時間。
SpikeRecorder 軟體：記錄並分析肌電訊號數據，方便計算反應時間。

輔助材料

電極貼片與鱷魚夾（紅色、黑色）
USB 連接線與橘色連接線
筆電或平板（安裝 SpikeRecorder 軟體）
記錄表格或 Excel 檔，用於整理與分析實驗數據

理論背景

人類對「反應時間」的好奇由來已久。早期科學家曾將人體視為液體流動系統，而現代 生理實驗 與 神經科學實驗 告訴我們，身體的反應是由 神經元電訊號傳導 所驅動。

透過 Human SpikerBox（人體電訊號盒） 與 Reaction Timer（反應時間計時器），學生可以精準測量 簡單反應時間（Simple Reaction Time），從而理解 視覺訊號到肌肉動作的延遲。

神經元傳導原理：刺激訊號透過突觸傳遞，產生動作電位（Action Potential），再經運動神經傳至肌肉纖維，引發肌肉收縮。
簡單反應時間 vs. 複雜反應時間：簡單反應時間只需對單一刺激做出反應，複雜反應時間則涉及多重選擇與判斷。
肌電圖應用：在 電生理實驗 中，肌電圖可用於測量不同肌群的活化時機與神經訊號效率，適合高中與大學基礎生物或醫學單位的 探究實作課程。

實驗流程

實驗設置

透過 USB 將 Human SpikerBox 連接至平板或筆電。
使用橘色連接線將 Reaction Timer 接到 SpikerBox。
確認 Reaction Timer 上的 Light 開關 已切至 On，其餘兩個開關設定為 Off。

電極貼片放置

將兩個紅色鱷魚夾夾在受測者前臂貼片上。
將一個黑色鱷魚夾夾在手背貼片上。
將電極線連接到 SpikerBox，確認電池安裝正確。
開啟 SpikeRecorder 軟體，打開 SpikerBox 電源。

(提示：多位參與者可連接到通道2進行競速，增加趣味性與學習動機。)

執行測量

最佳測試人數：2–3 人（1 位實驗者，其他為受測者）。
測量 簡單反應時間（Simple Reaction Time）：受測者專注於 Reaction Timer，看到綠色 LED 燈亮時，快速收縮肌肉。
在 SpikeRecorder 中錄製訊號，實驗者以隨機間隔按下按鈕 10 次，遮住按鈕讓受測者只能依燈光反應。
結束後測量每次反應時間，計算平均值，找出最快反應者。

問題討論與延伸思考

慣用手 vs 非慣用手：反應速度是否有差異？
行為習慣影響：經常玩電玩的同學與不常玩電玩的同學反應有何不同？
神經訊號傳導效率：肌電圖訊號中，神經系統傳導速度會受到哪些生理或環境因素影響？
教學延伸：可設計多組刺激條件（如不同顏色或聲音刺激），測試複雜反應時間，與 108課綱探究實作課程 結合，提升學生科學實驗與資料分析能力。

實驗結論

透過本次 電生理實驗與神經科學實驗，學生能：

測量個人視覺反應時間。
了解神經訊號傳導原理。
培養科學實驗、資料分析與探究實作能力。