為了培養具科學素養的國民，科學教育已從知識累積與精熟練習，轉變成以邏輯思辨、解決問題與自學創造等能力作為培訓的目標。科學教育也開始著重實作與探究的訓練，期望在設定的情境下，利用所學的知識、技能，運用於科學現象的探究與建構理論模型，以應用於解決實際的生活或學術問題，同時薰陶學子對科學的熱情。但因科學探究的課程不易開發，實驗器材的準備也常消耗過多人力、物力，課程的設計與執行也需花費許多時間構思與累積經驗，使得許多科學教師遇到種種阻礙。尤其是跨科的科學探究模組，無論是開發或是執行，都讓許多教師望之卻步。有沒有課前準備工作簡單、方便，卻能深入探究的科學實驗課程呢？

筆者累積多年的課程開發成果，目前已開發約20個科學探究模組，其中大多數為跨科模組（表1）。筆者已將部分課程模組撰寫成書（蔡任圃，2022）或是刊登於其他刊物（蔡任圃等人，2019；馬瑪宣等人，2021；蔡任圃，2020），作為師生的教材。本文挑選其中四個課程模組，簡介其操作方式與探究主題，這些模組具有「器材簡易、準備方便，但能由簡而難、按部就班地建構科學探究的能力」之性質。

（一）停止呼吸（憋氣）：可再分為正常憋氣、大口吸氣後憋氣或用力吐氣後憋氣。以圖1的實驗數據為例，坐姿與躺姿時心跳率具有差異，且大口吸氣後憋氣會降低心跳率。

（二）潛水反射（diving reflex）：臉部接觸水後引發抑制心跳與呼吸的反射。受試者以躺姿，在因子作用期間將沾濕的紙抹布或毛巾覆蓋在臉上。以圖2的實驗數據為例，人體確實具有潛水反射，臉部接觸潮濕的紙巾時，心跳率會下降。

（三）光活動行為（photokinesis）：光線強度的變化會影響動物行為或生理反應之強弱的現象，可作為訓練學生設計實驗的主題。

（四）其他可用於訓練學生設計實驗的各種變因，例如：預期心理、身體姿勢等。

（一）肺內的氣體體積：可比較正常憋氣、大口吸氣後憋氣或用力吐氣後憋氣，三種情形下的憋氣時間長度。以圖3的實驗數據為例，大口吸氣後憋氣可增加憋氣時間，而用力吐氣後憋氣會減少憋氣時間。

（二）血液中二氧化碳含量：可透過以塑膠袋包覆口鼻的套袋呼吸方式，將呼出的二氧化碳再次吸回肺內，以增加血液中二氧化碳或碳酸氫根的濃度；可藉由過度換氣（快速的深呼吸），增加二氧化碳的排出速率，以減少血液中二氧化碳或碳酸氫根的濃度。以上操作（套袋呼吸或過度換氣）以實行1分鐘為原則，隨後開始憋氣並記錄憋氣的時間。以圖4的實驗數據為例，套袋呼吸後會減少憋氣時間，而過度換氣後可增加憋氣時間。

（三）分段呼氣的效應：憋氣後分段呼氣，是否可增加憋氣的時間？此議題可作為訓練學生設計實驗的主題。

（一）慣用手與非慣用手：分別記錄左手與右手的食指敲擊拇指之敲擊頻率，比較慣用手與非慣用手是否具以差異。以圖5的實驗數據為例，左手或右手的單指敲擊頻率差不多。

（二）兩指輪流敲擊的頻率是否為單指敲擊的2倍：分別測量食指敲擊拇指的敲擊頻率，與食指與中指輪流敲擊拇指的敲擊次數，比較兩者的比值。以圖5的實驗數據為例，雙指敲擊的頻率並未高達單指敲擊頻率的2倍。

（三）溫度對手指運動的效應：以水盆分別裝入室溫水、低溫水（比室溫低10℃）與高溫水（比室溫高10℃），將手部的浸入水中1分鐘，之後計算在水中食指敲擊拇指之敲擊頻率，以比較手部在不同溫度時的指頭運動速度。以圖6的實驗數據為例，在適當的溫度範圍內，溫度越高，手指運動的速度會越快。

（一）睜開眼睛的數量：比較只睜開右眼、只睜開左眼與兩眼皆睜開的情形下，持續睜眼的最長時間。以圖7的實驗數據為例，三種情形間的差異不大（未達統計上的顯著差異）。

（二）眼睛睜開的程度：比較兩眼皆正常睜開與兩眼半開半閉的情形下，持續睜眼的最長時間。以圖8的實驗數據為例，兩眼半開半閉的情形可增加持續睜眼的最長時間。

（三）眼睛表面的水分蒸散程度：比較對眼睛扇風、戴上蛙鏡（減少眼睛的水分蒸散）、眼睛滴入一滴生理食鹽水等情形下之持續睜眼的最長時間。

筆者曾於2022年，以「可線上進行的三個科
學探究活動—眨眨眼、英雄氣長與彈指之間」
一文，參加臺北市第23屆中小學及幼兒園教
育專業創新及行動研究 課程教學及評量類，
獲得佳作。

[1] 馬瑪宣、許哲瑜、蔡任圃，2021。生物探究與實作。龍騰文化。

[2] 蔡任圃，2020。高中生物多元選修教材-進擊的實驗課。南一書局。

[3] 蔡任圃，2022。動手做科學探究：輕鬆運用生活中的材料，培養提問、設計實驗、邏輯思辨與表達能力。紅樹林出版社。

[4] 蔡任圃、郭明憲、鄭志鵬。2019。高中自然科探究與實作Ⅱ。翰林出版。