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國一上生物⏱ 約 20 分鐘HHMIDc-IV-1

4.1 神經系統

任務簡報:小惠踢到桌角,痛覺幾乎瞬間就傳到大腦,這中間發生了什麼事?準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

小欣老師
1讀故事情境先進入狀況
2動手玩實驗先看步驟再操作
3記錄與闖關填數據、答問題
4自我驗證最後回頭打勾⭐
1

情境引導

小惠同學
🧭 探險情境

小惠踢到桌角,痛覺幾乎瞬間就傳到大腦,這中間發生了什麼事?

2

實驗工作站:HHMI

先把 5 個步驟讀完,再動手做!

💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。

🧑‍🏫 操作指導語(請依序完成)

小欣老師
  1. 1

    了解背景:開啟模擬後,先閱讀實驗背景,了解本實驗如何測量神經元的動作電位(action potential)。

  2. 2

    初步測試:選擇一個刺激強度,觀察神經是否產生反應(動作電位)。

  3. 3

    逐步調整:由小到大逐步調整刺激強度,記錄每個強度下是否觸發動作電位。

  4. 4

    找出閾值:找出讓神經「剛好」開始產生反應的最小刺激強度,這就是「閾值」。

  5. 5

    持續觀察:持續增加刺激強度超過閾值,觀察動作電位的大小是否持續變化。

💡 實驗小提醒
  • 動作電位具有「全有全無律」:只要刺激達到閾值,神經反應的大小就固定,不會因刺激更強而變大。
  • 閾值以下的刺激不會引發神經衝動。

🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

media.hhmi.org🔎 放大操作

這個平台不開放直接嵌入(放進來會是空白),請點按鈕在新分頁開啟:

🚀 前往實驗室

打開新分頁後,跟著左邊的步驟操作;做完記得回來繼續闖關!
3

數據實驗室

小惠同學

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!

📏 小提示:不知道怎麼填?按「✨ 填入範例數據看看」,再改成你自己的觀察!

刺激強度是否產生動作電位(是/否)動作電位大小備注
4

探究關卡

小欣老師

用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!

探究 1觀察與定題

你操作模擬時,觀察到刺激強度與神經反應有什麼關係?你想進一步探究的問題是什麼?

回到實驗艙或數據表,找找看:什麼現象讓你最意外、最好奇?
試著用「我觀察到……」開頭,再問一個「為什麼」或「跟什麼有關」的問題。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

學生應能觀察到刺激強度低於某個數值時神經完全沒有反應,達到該數值後才會產生動作電位;可探究問題例如「刺激強度超過閾值後,動作電位的大小會不會持續變大?」

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 2計劃與執行

你如何找出這個神經元的閾值?閾值代表什麼意義?

想一想:這個實驗中你改變了什麼?哪些條件保持不變?
照著操作步驟回顧你實際做了哪些動作,把觀察到的結果寫下來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

可由小到大逐步增加刺激強度,找出神經「剛好」開始產生反應的最小強度即為閾值;閾值代表神經元被激發、產生動作電位所需的最低刺激量。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 3分析與發現

將你的數據整理成表格,說明刺激強度超過閾值後,動作電位大小是否改變?

看看你填的數據表:數字怎麼變化?有什麼規律或差異?
用「因為……所以……」把數據和背後的原因連起來。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

數據應顯示刺激強度超過閾值後,動作電位的大小並不會隨刺激增強而變大,符合「全有全無律」。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

探究 4討論與傳達

神經系統如何利用「全有全無律」讓身體正確判斷刺激的強弱?(提示:可能與神經衝動的「頻率」有關)

想想看:生活中哪裡也看得到類似的現象或應用?
試著用這一課學到的科學詞彙,把想法說清楚給同學聽。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

神經系統無法透過單一動作電位的「大小」來判斷刺激強弱,而是透過神經衝動「發生的頻率」(單位時間內動作電位的次數)來傳達刺激強度的資訊——刺激越強,神經衝動發生的頻率越高。

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

5

延伸挑戰(進階,選做)

還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!

🚀 延伸挑戰:查詢反射弧(reflex arc)如何讓身體不經過大腦就能快速反應 ▶

查詢膝跳反射等反射動作的神經傳導路徑,比較反射動作與經過大腦思考後的反應在時間上的差異。

google.com · 查資料任務 🔎 開新分頁查

這一關是查資料任務(不是虛擬實驗),點下面按鈕用 Google 搜尋相關資料:

🔍 去查查看

查到資料後,試著用自己的話整理重點;記得回來繼續闖關!
🚀 延伸挑戰:查詢神經傳導速度與髓鞘(myelin sheath)的關係 ▶

查詢有髓鞘神經與無髓鞘神經在傳導速度上的差異,以及髓鞘受損(如多發性硬化症)可能造成的影響。

google.com · 查資料任務 🔎 開新分頁查

這一關是查資料任務(不是虛擬實驗),點下面按鈕用 Google 搜尋相關資料:

🔍 去查查看

查到資料後,試著用自己的話整理重點;記得回來繼續闖關!
6

反思時光

最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!

反思 1學習反思

這個模擬如何幫助你理解「刺激強度」與「神經反應」之間不是簡單的正比關係?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

這題沒有標準答案,寫下你的真實想法就很棒!

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

反思 2學習反思

若神經系統沒有閾值機制,可能會對身體造成什麼影響?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(動手做?數據?變化?)
寫下最真實的想法就可以,反思沒有標準答案。
✔ 已自動保存
🔒 參考答案在保險箱裡——先在上面寫下你的想法(5 個字以上)就能解鎖!

🔑 參考答案

這題沒有標準答案,寫下你的真實想法就很棒!

自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!

沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪

🏁

自我驗證:我學會了嗎?

跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。

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  • 🔁 回第 3 關
  • 🔁 回第 4 關
小惠同學小欣老師
🏆 探究迴圈完成!
你剛剛做了真正的科學探究:觀察 → 實驗 → 記錄 → 分析 → 表達 → 回頭驗證。
這就是科學家的一天。幫自己鼓掌!👏