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國一上生物 範例學習單 ⏱ 約 20 分鐘 Javalab HHMI MERLOT Db-IV-2

3.3 心跳的祕密:心臟是超強快遞員

任務簡報:小惠發現運動前後心跳次數差很多!你的任務是——用虛擬心率偵測器量出自己的數據,破解心臟快遞的祕密。

小欣老師
1讀故事情境小惠的發現
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
🙋 小惠的發現

小惠量完脈搏後發現:運動前後心跳次數差很多,而且不同人恢復到平靜的速度也不一樣。
到底心跳受哪些因素影響?我們可以怎麼「量」出證據來說明?

2

實驗工作站:Javalab 心率偵測器

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

    測量前的準備:找一個安靜、光線充足的地方坐下,將裝置(手機或電腦)鏡頭對準食指指腹,輕輕蓋住鏡頭即可,不要用力壓、也不要移動手指,以免影響偵測結果。

  2. 2

    靜息心率測量:安靜坐著休息 3 分鐘,等身體恢復到平常狀態後再開始測量,記錄畫面顯示的心率數值(次/分),填入下方「靜息心率」欄位。

  3. 3

    運動後心率測量:原地跳躍或深蹲 1 分鐘(動作強度以「會喘、心跳明顯加快」為準),運動結束後立刻將手指放回鏡頭前測量,記錄第一筆數值於「運動後立即」欄位。

  4. 4

    恢復期追蹤:之後每隔 1 分鐘測量一次,連續測 3 次,分別記錄於「運動後 1/2/3 分鐘」欄位,觀察心率如何逐漸恢復。

  5. 5

    重複驗證:將整個流程(靜息 → 運動 → 恢復)重複做一次,把兩次數據取平均,可以減少按壓力道不同、光線變化等造成的誤差。

💡 測量小提醒
  • 若偵測不到心跳訊號,嘗試調整手指位置或改善光源。
  • 測量時盡量保持手指不動、不要說話,才能得到穩定的訊號。
  • 每個人的心率反應不同,數據若和同學差很多是正常的,可以留到討論階段一起分析原因。

🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

javalab.org/en/heart_rate_counter_en 🔎 放大操作
實驗艙空白或卡卡的?點右上角「🔎 放大操作」在新分頁開啟,手機操作更順手。
3

數據實驗室

小惠同學

把剛才測到的數字填進格子,「平均」會自動算好;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!

📏 參考範圍:安靜坐著時,心率大約 60~100 次/分;運動後可能到 120~160。如果你填的數字差太多,橘色提醒會出現——再量一次看看!

測量情境第 1 次 (次/分)第 2 次 (次/分)平均
靜息心率—
運動後立即—
運動後 1 分鐘—
運動後 2 分鐘—
運動後 3 分鐘—

4

探究關卡

小欣老師

用你的數據回答四個問題。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

從你的數據中,你觀察到什麼現象?你想進一步探究的問題是什麼?

看看你的表格:運動後的數字跟靜息時比起來,變大還是變小?後來又怎麼變化?
先寫「我觀察到……」,再試著問一個「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

你應該觀察到:運動後心率明顯上升,並隨時間逐漸下降、趨近運動前的數值。可以探究的問題例如:「心率上升幅度和運動強度有什麼關係?」或「不同人恢復到平靜心率所需的時間為什麼不同?」

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

這次測量中,哪些是操縱變因?哪些是控制變因(例如測量姿勢、休息時間)?為什麼要控制它們?

「操縱變因」就是你故意改變的那件事——這次實驗你故意改變了什麼?(提示:身體的什麼狀態?)
想像:如果每次測量時姿勢、光線都不一樣,數據的差異就分不出來是運動造成的還是測量誤差——這就是為什麼要控制!
✔ 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

操縱變因是「身體活動狀態」(靜息/運動後/恢復期各時間點);控制變因包含測量姿勢、每次測量前的休息時間、環境光線與手指按壓方式等。控制它們才能確保心率的變化只反映運動的影響,而不是測量誤差。

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

將你的數據畫成折線圖(橫軸:時間,縱軸:心率)。心率恢復到靜息值大約花了多久?

回到上一關的「數據實驗室」,按「📈 畫出我的心率曲線」就能自動畫好圖!
找曲線從「高高的」變回「平平的」的地方,那裡大約是第幾分鐘?
✔ 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

折線圖應該呈現「運動後心率驟升 → 隨時間遞減 → 漸趨平緩並接近靜息值」的曲線。多數人在運動後 3~5 分鐘內大致恢復到接近靜息值,但仍因個人體能差異而不同。

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

運動時肌肉需要更多氧氣與養分,心臟為什麼要加快跳動?這跟循環系統的哪個功能有關?請用「心臟」「血液」「循環系統」等詞彙說明你的推論。再和同組同學比較恢復時間:若有人恢復特別快,可能的原因是什麼?

肌肉運動時需要更多「貨物」(氧氣和養分),誰負責送貨?心臟要怎麼做才送得夠快?
想想看:常常運動、心肺功能好的人,心臟每跳一下能送出更多血液——他們需要跳那麼久才補得回來嗎?
✔ 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

運動時肌肉細胞需要更多氧氣與養分以進行代謝,心臟因此加快跳動、增加每分鐘的心輸出量,透過循環系統把帶有氧氣與養分的血液更快運送到全身細胞,同時加速代謝廢物(如二氧化碳)的排除。心肺功能較好的人,心臟每次搏動能輸送更多血液,因此恢復到平靜心率所需的時間通常較短。

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!

🫀 挑戰 A:使用 HHMI Cardiology Virtual Lab 進行病例判讀 ▶

在這個模擬中,你將扮演醫生,透過聽診、心電圖等工具替病人做初步診斷。試著記錄:這位病人的心音/心電圖與正常人有何不同?可能對應到哪一種循環系統的異常?(英文介面)

這個平台不開放崁入(放進來會是空白),請點按鈕在新分頁開啟:

🚀 前往 HHMI Cardiology Virtual Lab

🩺 挑戰 B:使用 MERLOT CardioLab 探討血壓恆定 ▶

嘗試改變心率、血管半徑、血液黏度等變因,觀察血壓如何變化。這與「身體如何維持穩定狀態」有什麼相似之處?

這個平台是資源介紹頁,不適合直接嵌入,請點按鈕在新分頁開啟:

🚀 前往 MERLOT CardioLab

6

反思時光

最後兩題,沉澱一下今天學到的東西!

反思 1 學習反思

這次的虛擬實驗和課本上的敘述比較起來,哪裡讓你更容易理解「循環系統的運輸功能」?

課本是文字和圖片,虛擬實驗多了什麼?(數字?變化?還是「自己動手」的感覺?)
✔ 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

虛擬實驗能讓你「即時看到」自己的心率隨運動而變化的實際數字與趨勢,比課本的靜態文字敘述更直觀,有助於把「心輸出量增加」等抽象概念與具體數據連結起來。

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

如果要在教室裡用真人(非虛擬工具)重現這個實驗,需要注意哪些操作安全或誤差來源?

真人實驗牽涉到「人」:同學的身體狀況、情緒、環境……哪些會影響安全?哪些會影響數據準確?
✔ 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

若改用真人操作(如把脈、聽診器),需注意:測量者應避免過度用力壓迫、避免讓有心血管疾病史的同學進行劇烈運動;測量時的情緒緊張、環境溫度、手部出汗等都可能造成誤差,應盡量控制環境一致並多次測量取平均。

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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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!👏