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生理實驗 × 探究實作：用PASCO深入理解人體生理學
DEC 15 ,2025
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在生物與生命科學課程中，人體生理學是學生理解「結構如何支持功能」的重要關鍵。從體溫、心率、血壓，到呼吸、神經與肌肉活動，這些看似獨立的生理現象，其實都圍繞著一個核心概念: 恆定性(homeostasis)。人體透過神經系統與內分泌系統的協同調節，使體溫、水分、血氧與其他各項內在環境數值維持在穩定範圍內。若能讓學生透過生理實驗實際量測與分析這些變化，將有助於從「背誦名詞」轉向真正的探究實作學習。
隨著數位量測技術的成熟，PASCO無線感應器與Backyard Brains電生理設備，為國高中生物實驗與大學生命科學課程，提供了貼近真實生理反應的教學工具，讓抽象的生理概念具體化。
體溫恆定實驗：理解調節而非固定
利用PASCO無線溫度感應器，學生可量測雙手在冷水、溫水或室溫環境下的皮膚表面溫度變化。透過即時圖表，學生能觀察溫度下降與回升的過程，進一步連結到血管收縮與擴張的生理意義。
教師可引導學生思考：當外界溫度改變時，身體如何透過自主神經系統調節血流來維持核心體溫？這樣的生理實驗能幫助學生理解，體溫恆定是一種動態平衡，而非「數值不變」。
心率與血壓實驗：認識心血管調節
在心血管實驗中，使用PASCO無線心率計量測運動前後的心率變化，學生可比較不同受測者的心率上升幅度與恢復時間，進而討論運動時心輸出量增加的原因。
再搭配無線血壓感應器，觀察運動前、運動中與運動後血壓的變化，學生能理解血壓並非單一數值，而是反映心臟、血管與水分恆定共同作用的結果。這類生物實驗有助於學生將課本中的「心房、心室、血管阻力」轉化為實際數據。
心電圖實驗：從波形理解心臟電生理
透過PASCO無線心電圖(EKG)感應器或Backyard Brains人體電訊號盒，學生可以觀察心電圖中的P波、QRS波群與T波，並將其對應到心房與心室的去極化與再極化過程。
這項實驗能強化學生對「生物電」的理解，並為後續學習神經衝動與動作電位建立良好基礎。
呼吸系統實驗：連結氣體交換與代謝
使用PASCO無線CO₂感應器，學生可量測運動前後呼氣中二氧化碳濃度的變化，理解呼吸速率如何配合細胞呼吸與能量需求調整。
搭配無線肺活量計，學生能認識潮氣量、肺活量與殘氣量等肺容積與肺容量，並比較不同狀態下的圖表變化，進一步討論氣喘或慢性肺病對呼吸功能的影響。
神經訊號與電生理實驗：看見神經衝動
在神經生理學實驗中，Backyard Brains神經元訊號盒可用於量測蟑螂、蟋蟀等生物體內的神經元電訊號，讓學生實際觀察動作電位的產生與傳導。
透過訊號圖形，學生能理解神經衝動並非連續變化，而是「全或無反應」，並進一步討論突觸在神經訊號傳遞中的角色。
使用人體電訊號盒的腦波偵測功能，則可比較睜眼與閉眼時大腦視覺皮質的腦電圖差異，將課本中的「大腦皮質功能分區」具體呈現。
肌肉活動、反射動作與力學整合
透過Backyard Brains人體電訊號盒的肌電圖偵測功能，學生可觀察骨骼肌收縮時的電訊號，理解神經衝動經由運動神經傳遞至肌肉，引發肌肉收縮的過程。
教師亦可延伸討論反射動作，比較反射與意識動作在神經傳導路徑上的差異。
再結合PASCO人體手臂模型、力量感應器與角度感應器，學生能分析二頭肌與三頭肌的拮抗作用，將人體生理學與力學原理相互連結，深化跨科探究實作。
透過PASCO與Backyard Brains的生理實驗設計，學生不僅能理解人體生理學中的關鍵名詞，更能透過實際量測與數據分析，建立完整的科學思考歷程。這樣的生物實驗教學模式，正是將課本知識轉化為可觀察、可驗證、可討論的最佳實踐。