2015年12月9日

「水溫的感覺」還能玩什麼?

神經系統單元裡,有一個活動是作兩隻手對水溫的感覺。準備三種溫度的水,先將一手放熱水,一手放冷水,一段時間後,兩手再放到中間溫度的水中,感覺兩隻手對同一水溫的感覺。

我覺得這樣的活動還可以加一些東西,讓這活動有更多東西可討論,並且能夠延伸到恆溫動物的體溫恆定。

我一樣先準備好三種溫度的水,電磁爐煮沸的熱水、冰箱拿出來的冷水,還有自來水,還有很多小燒杯,另外還有好幾個溫度計

二至三人一組,進行以下數個任務。
一、每人調配三個不同水溫的水,水溫必須是手指能泡在裡頭一段時間的,意思就是不能太熱。
二、猜測自己三個燒杯的水溫,寫下來。
三、用燒杯的水溫當依據,整組9個燒杯進行排序。排序過程中,順便注意哪杯水讓你感覺「不冷不熱」
四、使用溫度計實際量測水溫,寫下來。特別注意那杯不冷不熱的水是幾度。
五、觀察九杯燒杯是否有排錯,如果有,那是高溫區排錯,還是低溫區排錯?
六、進行課本預設的實驗,但分成數種不同感覺方式,假設最低溫到最高溫的燒杯編號分別是1號到9號。第1型是感覺「中間水溫」
1-A 手放1號、9號,一段時間後放5號。
1-B 手放7、9號,一段時間後手插入8號。
1-C 是手放1號、3號,一段時間後,手插入2號。

第二型是感覺「較低溫度」
手放6號、9號,一段時間後放入1號

第三型是感覺「較高溫度」
手放1號、4號,一段時間放入9號


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IMAG0595

我收集班上數據後,用試算表來製表、繪圖,人多的話,也可以直接使用Google表單來收集資料,直接在Google試算表上繪圖。


散佈圖的橫座標是實際水溫,縱座標則是猜測的水溫減去實際水溫,也就是看出你會高估水溫,還是低估水溫。這個科學探究的歷程中,全班收集到的資料製成圖表,這就是結果,然後就是要對結果進行討論。你看到了什麼?


水溫的感覺


首先是我們能承受的高溫有多高?我提供的高溫水溫度是80多度的,但學生調配出來的高溫水,除了三個50多度的數據點以外,絕大多數的高溫水都是在42、43度以下。而低溫水受限於我提供的冰水溫度,所以暫不討論。

判斷的水溫又和實際水溫有什麼差別呢?可以看見趨勢是將高溫水高估,而低溫水低估。因此呈現出左下-右上的分佈趨勢。

趨勢線的R平方值很低,但是線段很有意思,此線段和X軸的交點是37度。要說有什麼學問?還是巧合?應該還要有更多實驗數據,還有更嚴謹的實驗才能說些什麼。


以上的實驗步驟中的最後一項,在一般的實驗過程,都是只有感覺「中間水溫」。但是如果你讓一手在40度,一手在30度,隨後兩手都放到20度時,那感覺就是不同。因為我們的感測器是「比較」感測器,可是和什麼東西比較?不是核心體溫喔。你想想嘛,如果我們是跟核心體溫互相比較的話,我們是恆溫動物,體溫就是37度左右,這樣你只要外界溫度低於37度,你不就一直覺得冷了啊。我們比較的基準點是受器所在的體表溫度,那麼體表溫度有多高呢?除了用紅外線測溫槍量以外,用水溫也可以測試。

上面講到九杯水排序的過程中,你會覺得不冷不熱的那個溫度差不多就是你手指的體表溫度。注意喔,不同身體部位的體表溫度是不一樣的喔。甚至你在不同運動狀況下,體表溫度也不同,所以平靜和運動兩種狀態下,碰到同樣的水溫,其實會有不同的感覺。而且每人感覺的不冷不熱溫度,應該也不一樣。不過因為配出來的水溫並不是等距的,所以大多數狀況是,大家都覺得就是那幾杯是不冷不熱的溫度。

說到體溫恆定,順道講一個理化題目,通常理化的標準答案都給錯。題目是這樣:「白色的麥克狗與黑色的蘿拉狗,並排在一起。同時在陽光的照射下,哪隻狗體溫上升的比較快兩隻狗皆未運動)?」理化給的答案是「黑色的蘿拉狗」。

如果你問的是黑積木和白積木的溫度,那答黑色的沒問題。但這是生物啊,而且是恆溫動物耶,怎麼可以因為太陽曬一曬,體溫就增高了。其實答案是兩狗相同,因為問的是體溫,指的是核心溫度。理化的題目我想是問體表溫度,但是有哪個人測狗溫是測體表溫度啊?

我們對溫度冷熱有一個比較的基準線,這決定了我們感覺氣溫是冷還是熱。冬天我去高雄台南的的時候,常常就有一種狀況是,我覺得好熱,都穿短袖了,可是看到當地人都穿著大外套,甚至還有幾次看到都有人穿羽絨衣了。

前幾天我跟學生講到這個例子之後,隔天幾個台南來的老師來觀課,學生就偷偷跟我說「老師,你看他們都穿大外套耶」。另外還有一個實際例子是班上的同學,其中一個是前不久才從高雄搬來,今天大家都覺得穿一件就夠了,他今天穿了四件,而且還不會流汗呢。

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