自　序　依邏輯架構，從做中學習

推薦序　培養獨立研究能力的第一步　



實驗設計：以邏輯辯證的方式證明特定因子的效應



研究資料的種類、數據處理與科學圖表



動手做科學：科學探究活動



01???任務主題︱BMI大比拼與跳動的銅板：取樣與平均

? ? ? ?初階活動︱身高體重指數的調查與比較?

? ? ? ?進階探究︱擲錢幣之各種結果的機率??????

? ? ? ?高階研究︱肥胖程度與年齡的關係



02???任務主題︱英雄氣長：人體憋氣時間的測量與影響憋氣時間的因子

? ? ? ?初階活動︱肺內殘餘空氣量對最長憋氣時間的影響???

? ? ? ?進階探究︱套袋呼吸與過度換氣對最長憋氣時間的影響??????

? ? ? ?高階研究︱分段呼氣是否會增加最長憋氣時間



03???任務主題︱彈指之間：手指敲擊頻率的測量與影響手指運動速度的因子

? ? ? ?初階活動︱手指敲擊頻率的個體差異與左右手的比較??????????

? ? ? ?進階探究︱溫度高低對手指敲擊頻率的影響????

? ? ? ?高階研究︱兩指與單指敲擊頻率的比較



04???任務主題︱眨眨眼：眼瞼反射的性質與影響其調節作用的因子?

? ? ? ?初階活動︱雙眼或單眼、全張或半開對不眨眼最長時間的影響????

? ? ? ?進階探究︱戴上蛙鏡或滴生理食鹽水對不眨眼最長時間的影響

? ? ? ?高階研究︱光強弱對不眨眼最長時間的影響



05???任務主題︱紙潛艇：影響紙張密度與氣體在水中溶解度的因子

? ? ? ?初階活動︱影響紙張密度的因子

? ? ? ?進階探究︱影響氣體在水中溶解度的因子

? ? ? ?高階研究︱溫度對紙片沉入水中現象的影響



06???任務主題︱看遠看近：看清楚之最近距離的測量與影響眼睛聚焦的因子

? ? ? ?初階活動︱慣用眼的判斷

? ? ? ?進階探究︱性別、年齡對「可看清楚近物的最近距離」的影響

? ? ? ?高階研究︱眼鏡對「可看清楚近物的最近距離」的影響



07???任務主題︱白江起雲霧：酸鹼質變化對豆漿產生固形物的效應

? ? ? ?初階活動︱哪些物質可引發豆漿產生固形物

? ? ? ?進階探究︱豆漿在哪個pH值時會產生凝集

? ? ? ?高階研究︱已凝集的蛋白質可否再度溶解



08???任務主題︱苗小葉大：葉片大小與在植株上分布的關係

? ? ? ?初階活動︱如何測量葉子的大小

? ? ? ?進階探究︱影響葉子面積與質量的環境因子

? ? ? ?高階研究︱單葉、裂葉與複葉的比葉面積比較



09????任務主題︱黑白碘：維生素C與雙氧水的氧化還原能力

? ? ? ? 初階活動︱維生素C與其他物質的抗氧化能力比較

? ? ? ? 進階探究︱如何量化抗氧化力

? ? ? ? 高階研究︱接觸空氣的時間長短對蘋果汁抗氧化力的影響



10????任務主題︱我的心兒碰碰跳：人體心跳率的測量與探討影響心跳率的因子

? ? ? ? 初階活動︱姿勢與憋氣對心跳率的影響

? ? ? ? 進階探究︱潛水反射與倒立對心跳率的影響

? ? ? ? 高階研究︱溫度對脈搏頻率的影響



11????任務主題︱冷水熱油：探討水與油的熱量傳導與散失等性質

? ? ? ? 初階活動︱吸熱能力與表面積對溫度改變速率的效應

? ? ? ? 進階探究︱攪拌對水與拉沙油散熱速率的效應

? ? ? ? 高階研究︱水面的油是否會使水溫度下降的速率變慢



12????任務主題︱酸鹼合度：蛋白質溶液的酸鹼緩衝性質

? ? ? ? 初階活動︱加入酸性或鹼性溶液對水之pH值的影響

? ? ? ? 進階探究︱加入酸性或鹼性溶液對脫脂牛奶之pH值變化的效應

? ? ? ? 高階研究︱比較脫脂牛奶與豆漿的酸鹼值緩衝範圍



13????任務主題︱綠舟浮沉：影響植物光合作用產氧的因子

? ? ? ? 初階活動︱光線是否會影響葉子行光合作用的速率

? ? ? ? 進階探究︱綠色的植物構造都會行光合作用嗎

? ? ? ? 高階研究︱溶液的酸鹼值對光反應的影響



14????任務主題︱水流面面觀：如何測量流體的流量、流速與截面積

? ? ? ? 初階活動︱供水器的製作與流量、流速的測量

? ? ? ? 進階探究︱注水器的流量與流速會隨時間改變嗎

? ? ? ? 高階研究︱推算各種燒杯的截面積



15????任務主題︱聲形傳意：嘴形與隆巴德效應在聲音訊息傳遞中所扮演的角色

? ? ? ? 初階活動︱嘴形在訊息傳遞中所扮演的角色

? ? ? ? 進階探究︱聲音的干擾是否會改變說話者的頻率

? ? ? ? 高階研究︱干擾音對說話者之聲音頻率的影響



16????任務主題︱魚躍龍門：以虹吸現象探討水管內徑與長度對水流阻力的效應

? ? ? ? 初階活動︱水盆的高度對排水速率的效應

? ? ? ? 進階探究︱水管的內徑與長度對水流阻力的效應

? ? ? ? 高階研究︱比較不同黏滯度之流體的阻力



17????任務主題︱照得住：太陽方位與葉片受光量的關係

? ? ? ? 初階活動︱如何測量植物葉片的主要面向

? ? ? ? 進階探究︱植株葉片的主要面向會隨著太陽的東昇西落而改變嗎

? ? ? ? 高階研究︱不同緯度或不同季節對植物葉片朝向方位與仰角的影響



18????任務主題︱氧碳調：測量動物與植物組織的耗氧與產二氧化碳速率

? ? ? ? 初階活動︱測量生物樣本的耗氧速率

? ? ? ? 進階探究︱測量生物樣本的產二氧化碳速率

? ? ? ? 高階研究︱計算呼吸商以判斷代謝物質



19????任務主題︱尿尿小童：水瓶漏水的孔洞數量、位置與大小對排水水柱性質的效應

? ? ? ? 初階活動︱孔洞的數量與位置對排水現象的效應

? ? ? ? 進階探究︱不同高度的孔洞，排出的水柱角度與距離有何不同

? ? ? ? 高階研究︱孔徑大小對水柱的距離與切線角度的影響



20????任務主題︱汽水真有氣：影響碳酸溶液釋出二氧化碳速率的因子

? ? ? ? 初階活動︱不同材質對引發汽水冒氣程度的效應

? ? ? ? 進階探究︱酸鹼值與表面張力對引發汽水冒氣程度的效應

? ? ? ? 高階研究︱是否濕潤與溫度等因子對汽水冒氣程度的影響



科學報告的撰寫

培養獨立研究能力的第一步

龔雍任

12年國民教育希望能把學生培養成終身學習者，為了達到這個目標，從國小到高中都強調要利用生活情境來教學和評量，各種以「素養導向」為名的課程與題型突然變成最熱門的教育關鍵字。學生想要盡早做出架構良好的獨立研究，而教師需要構思各種建構學生能力的課程，不過我們大家都準備好了嗎？

身為在12年國教裡擔任最後一棒的高中生物老師，我必須承認，高中自然科老師在面對這個史無前例的任務時，除了要自己設計課程與教材，還要跨科授課以及符合科學素養等各項挑戰，許多人是手足無措的。另一方面，高中生雖然已經學了9年的自然科學，但是問問他們「你有辦法自己設計一套研究流程，以解決某個疑問嗎」，大部分人也是搖搖頭。台灣的教育理念持續進步，讓人欣喜且自豪，但我們真的很需要先行者給予大家一個範例、一個方向，讓大家可以站在他的肩膀上看得更遠、走得更穩。這個時候，還好我們有蔡任圃老師。

蔡任圃老師（a.k.a 艦長）是我加入師大生物系林金盾教授實驗室時認識的學長，還記得他為了探討各種參數對於蟑螂觸角擺動模式的研究，利用瓦楞紙板自製蟑螂觀測儀器，以紙門控制燈光、空心保麗龍作為跑步機，建構出這個設計起來可能要數萬元的裝置，讓我在心中默默稱他為「實驗裝置的魔術師」。然而，這僅不過是蔡老師的初啼之聲，成為高中老師之後，他持續利用各種手邊容易取得的材料，透過精確的學理作為基礎，設計出一個又一個有趣且極具探究意義的實驗，集結起來便成為這本寶典。

此書適合國小生閱讀，可以從小建構起正確的研究觀念，並用許多生活化的手做小實驗充實暑假與社群時間；此書適合國中生，結合理化、生物與地科的各種實驗，不僅可以配合初階、進階及開放性的探究活動一層一層深入核心，甚至可以以此為基底發展出自己的研究方向；此書也適合高中生，每個看似簡單的活動背後都有不簡單的科學原理剖析，可以從中找到喜歡的關鍵字，上網查資料並爬梳成完整的科普文章，寫出條理清晰的小論文作為自主學習的成果；此書更適合老師參考，不管是科學社群（社團）活動、科學文本補充、跨科探究與實作的演練或是多元選修課程、微課程、校本課程的設計，這本書稱為寶典絕非言過其實。

我認識蔡老師，我相信他不僅是想讓這本書變成孩子的課本、老師的教材，他更想讓此書成為打火機，讓每個看到此書的人都被啟發並且熊熊燃燒。這本書裡有各種有趣的實驗、精準正確的學理探索，更有蔡老師對於科學研究的滿腔熱血。期待大家跟隨艦長的腳步，一起動手做科學探究，厚植台灣的科學研究實力！

（本文作者為臺中市立臺中一中生物科教師兼任第五屆、第十二屆科學班導師）

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