高中學生如何進行有創意的生物學研究

高中學生如何進行有創意的生物學研究

蔡任圃

臺北市中山女子高級中學

壹、 何 謂「 創 意」

創 意 的 定 義 因 人 而 異 ， 筆 者 認 為 最 直 接 的 意 義 就 是 ： 有 效 、 獨 特 、 簡 單 ！ 在 進 行 科 學 研 究 時 ， 無 論 是 研 究 主 題 、 策 略 、 方 法、材 料 選 用、數 據 處 理、解 釋、應 用 ， 若 能 符 合 上 述 三 者 之 一 ， 都 可 說 是 成 功 又 具 創 意 的 作 品 。

貳、 如 何表 現 創意

一 、 確 定 難 題 的 特 性 與 背 景 ， 發 展

解決它的獨創方式與技巧：

科 學 的 歷 史 悠 久 ， 卻 無 法 回 答 所 有 疑 問 ， 原 因 之 一 就 是 研 究 方 法 有 所 限 制 ， 因 此 發 展 或 改 良 實 驗 技 術 ， 對 科 學 的 發 展 具 有 貢 獻 。 以 下 舉 測 量 蟑 螂 心 搏 量 為 例 ， 說 明 如 何 發 揮 創 意 建 立 實 驗 方 法 。 （ 一 ） 第 一 步 ： 收 集 背 景 資 料 — 了 解 蟑 螂 心 臟 的 型 態 與 生 理 收 集 資 料 是 最 基 礎 也 是 最 重 要 的 一 步 。 蟑 螂 的 心 臟 有 12 節 ， 其 中 胸 部 有 3 節 ， 腹 部 有9 節 ， 在 解 剖 顯 微 鏡 下即 可 觀 察 。 蟑 螂 的 心 臟 由 單 層 的 心 肌 細 胞 構 成 ， 生 理 作 用 敏 感 ， 很 適 合 用 來 研 究 環 境 因 子 與 循 環 系 統 的 關 係 。（ 如 圖 一 ） （ 二 ） 第 二 步 ： 尋 找 前 人 的 實 驗 架 構 與 方 法 — 查 詢 心 臟 相 關 的 實 驗 方 法 圖 一 、（ a） 蟑 螂 背 側 中 央 可 清 楚 觀 察 到 長 條 型 且 分 節 的 心 臟 (蔡，民 93)。 （ b）在 顯 微 鏡 下 可 發 現 心 臟 附 著 許 多 氣 管 。 對 於 生 理 上 的 測 量 有 兩 個 基 本 的 限 制 ： 一 個 是 測 量 的 過 程 對 生 物 體 構 造 與 機 能 的 干 擾 與 傷 害 ， 會 掩 蓋 或 改 變 正 常 的 生 理 活 性 ； 另 一 個 是 測 量 工 具 本 身 的 物 理 性 質 在 實 驗 操 作 時 所 帶 來 的 干 擾 。 因 此 在 設 計 實 驗 之 前 ， 可 先 參 考 前 人 所 建 立 的 基 礎 ， 例 如 昆 蟲 心 臟 的 觀 察 方 法 有 以 下 幾 種 ： 顯 微 鏡 觀 察 、 心 機 圖 (mechanocardiogram) 、 心 電 圖 (electrocardiography) 、 心 光 圖 (optocardiography) 、 連 續 拍 照 ， 利 用 照 片 進行測量，及影像輸入個人電腦，利用電腦 做測量的工作。其中利用電腦進行影像分析 最適合進行蟑螂心搏量的測量。 （ 三 ） 第 三 步 ： 設 計 或 改 良 實 驗 方 法 — 設 計 出 測 量 心 搏 量 的 方 法 選 定 實 驗 方 法 後 ， 著 手 設 計 適 合 主 題 的 實 驗 架 構(圖 二 )， 與 操 作 的 細 部 流 程 。 (a) (b)

例 如 以 測 量 心 臟 舒 張 與 收 縮 時 的 寬 度 差 異 ， 作 為 推 算 心 搏 量 的 參 數 。 圖 二 、 實 驗 架 構 示 意 圖 (蔡 等 ， 2001；Tsai et al., 2004)。 MS： 解 剖 顯 微 鏡； CM：攝 影 機；VCC：影 像 捕 捉 卡 ； PC：個 人 電腦；IS：影 像 儲 存；DC： 數 據 匯 集 ； DA： 數 據 分 析 。 （ 四 ） 第 四 步 ： 實 驗 方 法 的 測 試 與 改 良 — 克 服 困 難 、 改 良 精 進 研 究 很 少 是 一 帆 風 順 的 ， 且 愈 是 充 滿 荊 棘 的 小 徑 ， 能 披 荊 斬 棘 順 利 通 過 之 人 ， 更 顯 其 不 凡 之 處 。 在 研 究 蟑 螂 心 臟 的 努 力 中 ， 一 開 始 自 然 會 遇 到 許 多 難 題 ， 例 如 蟑 螂 的 背 板 雖 呈 透 明 ， 可 不 經 解 剖 直 接 觀 察 心 臟 跳 動 ， 但 蟑 螂 的 心 臟 附 近 常 常 有 脂 肪 分 佈 ， 造 成 觀 察 過 程 中 心 臟 的 邊 界 不 清 楚 ， 不 易 觀 察 心 臟 壁 ， 自 然 無 法 測 量 心 臟 的 寬 度 。 此 時 就 需 尋 找 解 決 方 案 。 在 觀 察 蟑 螂 心 臟 的 同 時 ， 常 常 也 可 以 觀 察 到 心 臟 附 近 的 氣 管(圖 一 b)，心 臟 上 的 氣 管 會 隨 著 心 臟 的 搏 動 而 移 動 ， 若 無 法 直 接 測 量 心 臟 壁 ， 則 可 以 測 量 心 臟 氣 管 的 移 動 距 離 ， 不 失 為 直 接 測 量 心 臟 壁 的 替 代 方 案 。 山 不 轉 路 轉 ， 為 了 達 成 目 的 ， 必 須 尋 找 任 何 可 行 的 方 案，經 過 測 試，分 析 優 劣， 比 別 人 先 到 達 荊 棘 後 面 的 目 的 地 。

二、活用所學知識，打破學科分野

我 們 常 鼓 勵 學 生 多 吸 收 各 種 知 識 ， 探 索 各 種 學 科 。 因 為 研 究 所 需 的 背 景 絕 不 只 單 一 專 業 科 目 ， 若 是 研 究 者 的 知 識 狹 隘 ， 就 很 難 發 揮 創 意 ， 這 點 常 可 在 號 稱 「 艱 深 專 業 」 的 科 展 作 品 中 看 出 端 倪 。 以 測 量 蟑 螂 心 臟 氣 管 為 例 ， 如 何 在 二 度 空 間 的 平 面 影 像 中 ， 測 量 三 度 空 間 移 動 的 距 離 ， 此 時 就 需 藉 助 高 中 數 學 所 學 的 三 角 函 數(圖 三)。 圖 三 、 測 量 蟑 螂 心 臟 氣 管 移 動 距 離 之 方 法 示 意 圖 (蔡 等 ，2001)。MS： 解 剖 顯 微 鏡 。 （ a） 改 變 蟑 螂 心 臟 水 平 軸 角 度 為 0 °或 30°的 裝 置 圖 。 （ b） 利 用 測 量 H 與 T 之 距 離 ， 推 算 出 D 之 距 離 ， D 為 氣 管 在 心 搏 週 期 中 之 移 動 路 徑 (D =

2

H

2

−

3

HT

+

T

2 )。 （ c） 再 利 用 D 之 距 離 推 算 出 A 之 面 積 ， 以 A 面 積 的 變 化 代 表 心 搏 量 的 變 化 (A =π (2rD + D2))。 (a) (b) (c)

為 了 解 決 生 物 上 的 問 題 ， 常 常 需 利 用 其 他 學 科 的 知 識 。 另 一 個 例 子 是 高 中 化 學 所 學 的 ： 氫 氧 化 鈣 能 吸 收 空 氣 中 的 二 氧 化 碳 ， 利 用 這 個 知 識 ， 可 用 於 測 量 動 物 在 單 位 時 間 內 的 耗 氧 量 與 排 二 氧 化 碳 量 ， 進 而 推 算 實 驗 動 物 的 代 謝 率 與 能 量 代 謝 情 形 (圖 四 )。 在 物 理 知 識 的 應 用 方 面 ， 則 可 利 用 浮 力 或 毛 細 現 象 的 原 理 ， 測 量 葉 片 浸 泡 液 的 密 度 變 化 ， 進 而 測 量 葉 片 細 胞 的 滲 透 壓(圖 五)。 圖 四 、 測 定 蟑 螂 耗 氧 量 與 排 二 氧 化 碳 量 裝 置 示 意 圖 (蔡 等，2004)。a：實 驗 動 物 室 (針 筒 )；b：細 膠 管 (針 頭 部 分 )； s： 透 氣 紙 包 裹 之 氫 氧 化 鈣 ； i： 標 示 用 墨 汁 。 蟑 螂 耗 氧 量 ＝ A 組 針 筒 內 減 少 的 體 積 － C 組 針 筒 內 減 少 的 體 積 排 二 氧 化 碳 量 ＝ 蟑 螂 耗 氧 量 － B 組針 筒 內 減 少 的 體 積 圖 五 、 測 定 葉 片 滲 透 壓 的 方 法 示 意 圖 。 （ a）葉 片 浸 泡 於 特 定 濃 度 的 蔗 糖 溶 液 ， 若 浸 泡 液 與 葉 片 滲 透 壓 不 同 ， 浸 泡 液 的 密 度 會 改 變 。 （ b）利 用 浮 力 的 測 量，計 算 葉 片 浸 泡 液 的 密 度 。 浸 泡 液 密 度 越 大 ， 浮 力 越 大 。 （ c）利 用 毛 細 現 象，計 算 葉 片 浸 泡 液 的 密 度 。 浸 泡 液 密 度 越 大 ， 液 柱 越 低 。

三 、 利 用 隨 手 可 得 的 材 料 ， 設 計 符

合實驗需求的器材設備

有 人 認 為 在 科 技 如 此 進 步 的 時 代 ， PCR、 HPLC、 DNA 或 蛋 白 質 定 序 儀 已 經 充 斥 於 各 種 研 究 報 告 中 ， 若 不 使 用 這 些 高 科 技 設 備 ， 就 不 像 在 做 研 究 ， 就 不 是 走 在 科 技 的「 尖 端 」。這 種「 偏 見 」正 是 阻 礙 科 學 發 展 、 壓 縮 創 意 發 展 空 間 的 兇 手 。 實 驗 器 材 與 方 法 應 隨 著 研 究 的 目 的 而 改 變 ， 需 要 解 決 什 麼 問 題 就 要 找 尋 適 當 的 方 法 ， 重 要 的 是 實 驗 方 法 是 否 能 解 決 實 驗 的 問 題 。 在 沒 有 可 用 的 器 材 ， 或 無 法 使 用 昂 貴 儀 器 的 情 形 下 ， 為 了 解 決 實 驗 上 的 問 題 ， 必 須 自 行 設 計 相 關 的 器 材 ， 這 正 是 發 揮 創 意 最 佳 的 機 會 。 例 如 上 述 測 量 耗 氧 量 與 排 二 氧 化 碳 量 的 裝 置(圖 四 )， 針 筒 部 分 可 購 於 五 金 行 ， 細 管 為 園 遊 會 氣 球 的 手 握 柄 。 為 了 驗 證 蟑 螂 的 負 趨 光 性 ， 原 本 設 計 一 個 長 方 形 箱 子 ， 一 半 遮 光 ， 一 半 照 光 ， 觀 察 蟑 螂 在 箱 中 兩 區 所 停 留 的 時 間 ， 但 蟑 螂 經 常 長 時 間 停 留 在 光 照 區 或 遮 光 區 ， 無 法 證 實 蟑 螂 是 否 具 負 趨 光 性 。 因 此 策 略 改 成 遮 光 板 為 移 動 式 ， 強 迫 蟑 螂 暴 露 在 光 照 區 ， 若 蟑 螂 會 隨 著 遮 光 板 移 動 ， 就 可 證 明 蟑 螂 的 負 趨 光 性 。 但 要 如 何 製 造 出 一 個 等 速 移 動 的 遮 光 板 ？ 在 日 常 生 活 中 常 見 的 器 材 中 ， 可 利 用 時 鐘 修 改 成 如 圖 六 的 裝 置 ， 靠 這 套 自 創 裝 置 ， 使 研 究 蟑 螂 負 趨 光 行 為 成 為 可 能 。 如 何 設 計 屬 於 自 己 實 驗 特 色 的 裝 置 ， 就 需 各 顯 神 通 了 。 有 時 實 驗 裝 置 很 簡 單 ， 有 時 較 複 雜 。 例 如 為 了 觀 察 蟑 螂 附 肢 的 細 部 運 動 ， 設 計 了 如 圖 七 的 裝 置 ， 屬 於 較 複 雜 的 設 計 。 (a) (b) (c)

圖 六 、 觀 察 蟑 螂 負 趨 光 行 為 的 實 驗 裝 置 。 蟑 螂 前 胸 背 板 上 ， 黏 附 鋁 箔 紙 以 方 便 觀 察 (黃 色 圓 圈 處 )。lz：光 區；dz： 暗 區 (蔡 ， 民 91)。 圖 七、探 討 蟑 螂 附 肢 運 動 的 實 驗 裝 置 (蔡 ， 民 91)。

參 、 創 意 的 前 提 — 研 究 應 有 的 嚴 謹

與完 整

科 學 研 究 需 同 時 兼 顧 嚴 謹 與 創 新 ， 實 驗 設 計 的 目 的 為 真 理 的 探 尋 、 問 題 的 解 答 。 以 下 說 明 嚴 謹 的 實 驗 設 計 應 注 意 之 事 項 ：

一、去除非生物因素的影響

進 行 生 物 體 實 驗 ， 需 先 確 定 所 得 的 數 據 ， 確 實 可 反 應 生 物 體 的 狀 態 ， 這 是 生 物 實 驗 重 要 的 原 則 ， 這 一 步 沒 顧 好 ， 後 面 的 努 力 都 只 是 原 地 踏 步。例 如 比 較 A 與 B 兩 種 植 物 種 子 的 發 芽 率 ， 在 兩 組 培 養 皿 放 入 相 同 數 量 的 種 子 與 等 體 積 的 水 ， 結 果 發 現 A 的 發 芽 率 較 高，因 此結 論 為 A 植 物 的 種 子 比B 有較 高 的 發 芽 率 。 但 若 仔細 驗 證 ， 卻 發 現 B 種 子 的 體 積 為 A 植 物 的 10 倍 大，水 分 無 法 充 分 被 吸 收(水 分 只 浸到 種 子 的 一 小 部 分)， 且 種 子 間 的 距 離 太 近 (相 同 空 間 容 納 較 大 的 種 子)。至 於 自 然 狀態 下 何 種 植 物 發 芽 率 高 ， 完 全 被 非 生 物 的 因 子 掩 蓋 了 。 利 用 影 像 分 析 觀 察 蟑 螂 心 臟 的 設 備 ， 也 需 經 一 系 列 的 測 試 ， 排 除 儀 器 設 備 本 身 的 干 擾 。 例 如 圖 八 所 示 ， 為 了 確 定 顯 微 鏡 頭 的 景 深 因 素 ， 不 會 造 成 測 量 時 的 干 擾 ， 需 先 進 行 許 多 的 驗 證 ， 確 保 測 量 技 術 與 實 驗 設 備 不 會 影 響 結 果 的 判 斷 。 圖 八 、 利 用 測 量 不 同 寬 度 的 線 條 ， 測 量 H 值 與 T 值 ， 驗 證 景 深 是 否 造 成 誤 差 。 H 值 與 T 值 具 高 度 相 關， 顯 示 所 測 量 的 數 值 穩 定 度 高 。

二、儘量一次只改變一個因子

實 驗 組 與 對 照 組 的 設 立 ， 是 實 驗 設 計 的 基 本 架 構 ， 尤 其 是 兩 組 之 間 只 能 有 一 項 因 素 是 不 同 的 。 但 許 多 因 素 是 隱 藏 難 見 的 ， 有 時 需 深 思 熟 慮 才 能 揪 出 。 例 如 注 射 某 一 濃 度 的 乙 醯 膽 鹼 ， 發 現 心 跳 率 增 加 ， 就 認 為 乙 醯 膽 鹼 對 心 臟 的 作 用 為 增 加 心 跳 率 。 許 多 人 可 以 馬 上 指 出 此 結 論 的 錯 誤 ， 因 為 注 射 的 刺 激 亦 是 一 個 影 響 因 子 ， 設 立 對 照 組 就 能 解 決 這 個 問 題 。 但 生 物 實 驗 往 往 沒 有 這 麼 單 純 ， 乙 醯 膽 鹼 是 直 接 作 用 在 心 臟 上 ？ 或 是 影 響 神 經 活 性 ， 間 接 調 節 心 臟 ？ 還 是 作 用 在 腦 部 進 而 影 響 心 臟 的 生 R2 = 0.9875 20 40 60 80 100 25 50 75 100 125 H值 T值

理 ？ 既 然 乙 醯 膽 鹼 的 作 用 途 徑 不 只 一 種 ， 所 以 這 個 實 驗 設 計 依 然 很 難 解 決 問 題 ， 所 以 只 改 變 一 個 因 素 並 沒 有 想 像 中 的 容 易 (這就 是 離 體 實 驗 的 價 值 之 一)。 以 製 造 缺 氧 環 境 ， 探 討 蟑 螂 在 缺 氧 逆 境 下 的 生 理 反 應 為 例(圖 九 )， 利 用 燃 燒 耗 去 空 氣 中 的 氧 ， 卻 可 能 造 成 氣 溫 的 增 加 ， 所 以 燃 燒 的 空 間 與 放 置 蟑 螂 的 空 間 需 分 開 ， 並 以 溫 度 計 監 控 溫 度 的 變 化 。 另 外 燃 燒 產 生 的 二 氧 化 碳 亦 是 干 擾 ， 需 將 其 排 除 ， 以 限 制 影 響 蟑 螂 的 因 素 。 圖 九、製 造 缺 氧 環 境 裝 置 示 意 圖。c：軟 木 塞 ； D： 燃 燒 室 ； E： 動 物 室 ； f： 燃 燒 裝 置 ； m： 燃 燒 後 水 面 上 升 的 刻 度；s：透 氣 紙 包 裹 之 氫 氧 化 鈣 ； w： 水 槽(蔡 等 ，2004)。

三 、 與 先 前 的 實 驗 結 果 作 比 較 （ 用

別人的成就成就自己）

有 時 重 複 別 人 的 實 驗 ， 是 因 為 前 人 的 實 驗 設 計 有 瑕 疵 ， 或 是 自 己 發 展 了 更 精 細 、 精 準 度 更 高 ， 或 是 更 方 便 、 容 易 的 實 驗 方 法 。 但 最 常 見 的 目 的 ， 是 證 明 自 己 架 設 的 裝 置 ， 效 果 是 正 確 無 誤 的 。 有 前 人 實 驗 的 背 書(最 好 是 已 發 表 的 結 果 )， 讓 大 家 相 信 自 己 的 實 驗 方 法 具 足 夠 的 精 準 度 ， 如 此 再 延 伸 所 做 的 研 究 ， 其 結 果 更 具 公 信 力 。 例 如 ， 前 人 利 用 心 機 圖 發 現 蟑 螂 的 心 跳 週 期 具 有 三 個 時 期 ， 而 利 用 影 像 分 析 觀 察 蟑 螂 心 跳 亦 發 現 這 三 個 時 期(圖 十 )， 證 明 該 方 法 與 裝 置 ， 其 解 析 度 至 少 不 會 比 心 機 圖 差( 甚 至 更 優 ) ， 卻 有 許 多 其 他 的 優 點 ， 而 無 心 機 圖 方 法 的 缺 點 。 圖 十 、 依 據 影 像 分 析 的 觀 察 ， 顯 示 蟑 螂 的 心 跳 週 期 有 收 縮 期 (systole ， 圖 中 c)、舒 張 前 期(diastole，圖 中 b)及 舒 張 後 期 (diastasis， 圖 中 a)三 期 ， 與 前 人 利 用 心 機 圖 的 觀 察 結 果 一 致 。

四、生物反應的特性

生物的反應，特別是生理反應，具有一 些特性，也就是說，若能表現出這些特性， 就能證明所觀察到的結果，不是人為或機械 上的干擾，而是生物本身表現的特性。其中 最 重 要 也 是 最 常 使 用 的 就 是 劑 量 效 應(dose response)，也就是「在合理的範圍內，生物 的反應強度與刺激的大小有特別的關係」， 有時是正相關、有時是負相關，有時在特定 濃度範圍中的刺激為正相關，在另一濃度則 相反，或是其他的關係，但最常見的是前兩 項。如能在實驗結果中表現出劑量效應，更 能證明表現出來的正是生物的反應，而非其 他干擾、雜訊的影響。 0 0.5 1 _時間(秒) 1.5 2 舒張 收縮 20℃ 30℃

在 探 討 缺 氧 逆 境 對 蟑 螂 代 謝 的 影 響 時 ， 缺 氧 愈 久 耗 氧 量 愈 低 ， 呼 吸 商 愈 高 ， 呈 現 劑 量 效 應(圖 十 一 a)，若 只 區 分缺 氧 組 與 控 制 組 兩 組 做 比 較 ， 不 但 無 法 看 出 生 物 反 應 的 趨 勢，亦 較 無 法 取 信 於 人。同 樣 地， 蟑 螂 吸 食 葡 萄 糖 水 時 心 跳 率 會 增 加 ， 但 只 有 當 糖 水 濃 度 大 於 5 ％ 才 有 效 果 ( 圖 十 一 b)， 而 在 6％ 以 上 ， 無 論 糖 水 多 濃 ， 心 跳 率 的 增 加 皆 已 飽 和 。 劑 量 效 應 具 有 重 要 意 義 ， 是 生 物 研 究 不 可 或 缺 的 部 分 。 圖 十 一 、（ a） 不 同 缺 氧 時 間 之 經 驗 對 代 謝 的 影 響 (蔡 等 ， 2004)。 □ ： 耗 氧 量；■：排 二 氧 化 碳 量； --●--：R.Q.值 。 （ b）吸 食 葡 萄 糖 溶 液 對 蟑 螂 心 跳 率 的 劑 量 效 應 (蔡 等，2001)。

五 、 利 用 正 向 與 反 向 的 角 度 （ 或 多

角度）去證明假設為真

最 簡 單 的 實 驗 設 計 ， 就 是 設 立 一 組 實 驗 組 ， 一 組 對 照 組 。 當 實 驗 組 的 結 果 與 對 照 組 不 同 時 ， 就 表 示 處 理 的 因 子 具 有 作 用 。 但 在 追 求 嚴 謹 與 真 理 的 研 究 精 神 中 ， 這 樣 常 常 是 不 夠 的 。 例 如 蟑 螂 的 觸 角 基 節 裡 ， 有 一 條 肌 肉 代 號 為 M4， 為 了 瞭 解 這 個 肌 肉 的 生 理 功 能 ， 可 同 步 紀 錄 M4 的 肌 肉 活 性(肌 電 圖，EMG)與 觸 角 擺 動路 徑(如 圖 十 二 a)， 發 現 M4 肌 肉 產 生 活 動時 ， 伴 隨 著 觸 角 向 下 與 向 內 的 擺 動 ， 即 可 認 定 M4 肌 肉 對 觸 角 擺 動 的 生 理 貢 獻 為 何 。 但 有 可 能 是 湊 巧 的 ， 或 其 他 肌 肉 的 作 用 掩 蓋 過 M4 的 生理 作 用 。 因 此 ， 用 另 一個 角 度 思 考 ， 除 了 被 動 記 錄 肌 肉 活 性 ， 亦 可 主 動 地 以 電 刺 激 方 式 ， 強 迫 M4 肌肉 收 縮 ， 再 觀 察 觸 角 的 擺 動 路 徑(如 圖 十 二 b)，其 結 果 亦 支 持 之 前 的 發 現 。 現 在 ， 對 於 M4 肌 肉 的 生 理 角 色 ， 更 加 地 確 定 了 。

肆、 結 論

研 究 的 原 則 與 需 注 意 的 事 項 實 在 太 多 了 ， 但 只 要 把 握 住 要 點 ， 就 能 盡 情 享 受 探 索 與 解 謎 的 樂 趣 。 好 奇 心 固 然 是 進 行 研 究 的 原 動 力，可 說 是 起 點，而 不 斷 地 思 考、 精 進 ， 與 克 服 困 難 、 說 服 他 人 的 巧 思 與 努 力 ， 卻 是 順 利 走 向 終 點 的 不 二 法 門 。 做 實 驗 失 敗 是 很 常 見 的 ， 錯 誤 與 瓶 頸 正 好 展 示 了 先 前 的 方 向 與 設 計 所 具 有 的 瑕 疵 ， 給 我 們 改 良 、 成 長 的 基 礎 ， 所 以 當 科 展 的 過 程 非 常 的 順 利 ， 就 應 該 要 檢 討 是 否 思 路 不 夠 縝 密 ， 因 此 還 未 發 現 問 題 ， 或 是 所 發 現 的 現 象 其 實 是 測 量 的 瑕 疵 ， 並 不 能 反 應 生 物 體 狀 態 ， 或 是 判 斷 、 解 釋 錯 誤 。 95 100 105 110 115 120 4 5 6 7 10 20 30 40 [glucose](%) (%)H R control glucose ＊＊ ＊＊ ＊＊＊ _{＊＊＊ ＊＊＊} ＊ ＊ 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 normoxia 2 hrs 14 hrs 38 hrs me ta bo lic r ate ( m l h r.g ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 R. Q . (a)

圖 十 二 、 利 用 不 同 方 法 證 明 M4 肌 肉 的 生 理 功 能 (蔡 ， 民 91)。 （ a）觸 角 M4 肌 肉 EMG 與 觸 角 擺 動 路 徑 之 同 步 紀 錄 圖。顯 示 M4 肌 肉 產 生 活 動 時 ， 伴 隨 著 觸 角 向 下 與 向 內 的 擺 動 。 （ b） 電 刺 激 M4 肌 肉 ， 亦 造 成 觸 角 向 下 與 向 內 的 擺 動 。 在 本 文 所 提 到 的 例 子 ， 不 一 定 是 思 慮 周 密 的 最 佳 範 例 ， 只 期 在 此 拋 磚 引 玉 ， 與 各 位 先 進 一 同 發 揚 科 學 精 神 ， 分 享 研 究 過 程 的 奇 異 探 險 。

伍、 參 考資 料

蔡 任 圃、黃 璧 祈、童 麗 珠 和 林 金 盾。2001。 影 像 分 析 探 討 餵 食 葡 萄 糖 液 對 蟑 螂 心 輸 量 的 效 應 。 台 灣 昆 蟲 。 21:133-145。 蔡 任 圃。民91。單 眼 與 複 眼 在 蟑螂 運 動 行 為 上 的 調 控 功 能 。 師 大 生 物 所 碩 士 論 文 。 蔡 任 圃 。 民 93。 蟑 螂 心 臟 活 動 的 觀 察 方 法 。 科 學 教 育 月 刊 。257: 31-37。 蔡 任 圃 ， 張 凱 淳 ， 李 彥 翰 ， 陳 柏 妮 ， 陳 暐 瀚 ， 林 金 盾 。2004。 缺 氧 對 美 洲 蟑 螂 代 謝 的 影 響 。 生 物 學 報 。39: 41-48。

Jen-Pu Tsai, Li-Chu Tung, Ming-Chung Lee, and Jin-Tun Lin, 2004. The effect of octopamine on the cardiac output of cockroach by using computer-based video analysis on measuring stroke volume. Taiwania 49(1): 7-15.

) b)