Physics
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探究與實作教案
血跡型態分析
趙振良 老師 新北市立明德高中 leo3013.chao@gmail.com
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設計理念
明德高中鑑識科學班成立至今邁入第三年，
每一位學生會有兩年的鑑識專題課程，一學期兩 節課，讓同學學習鑑識科學中各種物理、化學、
生物的科學知識與應用。課程理論部分會邀請警 專的教授進行大師講座，再搭配同學親自動手實 作實驗，希望使同學真正了解鑑識人員如何辦案 找證據。從中培養科學探究的精神，並學習處理 實驗數據，完成實驗報告的撰寫。
本教案取自高一上的基礎實驗課程，情境是 在案發現場中，如果有人死亡，往往會在現場留 下血跡圖像。鑑識人員如果能判讀其中的血跡型 態（血液留在現場的樣子），即可推知受害者受 傷點的位置以及相關案情線索，這是在案件中很 重要的破案情報。
教案中選取最單純的血跡型態來進行分析，
由血液垂直滴落的現象來設計實驗，融入探究現 象、設計實驗與處理數據的過程，透過引導，同 學進行課程當下即是一個完整的科學探究過程，
在此詳加記錄與之分享。
期許老師們讀完此教案內容，可以提供我更 多的建議與回饋，並且因應107課綱探究與實作 課程，這部分可以讓老師們參考融入未來的課 程。
規劃課程
發展鑑識相關素材的實作課程時，會先找到 鑑識科學相關的科普書，進行素材方向的確認。
選出合適的素材後，開始思考鑑識過程中與物 理、化學或生物連結的科學概念，然後發展動手 實作的內容。最需要注意的是課程緊扣專題課裡 警專教授的理論課程，設計時，遇到不懂的細節 會主動諮詢教授，即可慢慢發展成型，每一次課 程主題皆以兩小時為主。
教案是討論血液垂直滴落到地面的血跡型 態，由於血跡型態接近圓形，所以變因討論中需 要同學進行高度與血跡直徑的量測，找尋兩者之 間的關係。
在實驗過程中，同學應該可以發現血液在滴 落時，速度會隨時間增加，但不會無限制地增 加，因考慮空氣阻力的影響，最後速度會達到終 端速度，此時高度的影響就不存在，實驗結果會 看到在某高度以上，血跡直徑不會再變大的現 象。透過真實的物理現象可以訓練同學對於未知 現象進行數學化的描述。
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探究與實作教案
血跡型態分析
此教案更可以對應到高中物理課綱課程，其 實驗結果就是平面運動中的拋體運動，同學可以 了解在加入空氣阻力的影響後，會如何影響物體 的運動軌跡，如此就能在學習上不再只是想像。
所以老師可以進一步在教學上，搭配實驗中 血液的噴濺行為來解說，再加入考慮到射出角度 這個變因，即可以討論到水平拋體或斜向拋體的 運動，同學會因有實驗的圖像而比較容易建構這 方面的新知識。相信更能讓同學體會運動學中，
物體的速度、加速度、位置隨著時間如何變化。
課程準備過程
一. 課程前置作業
準備材料是最重要的工作，
本實驗需要的材料有：
1. 真血：市場採買雞血與豬血。
2. 假血1：牛奶、紅墨水。
3. 假血2：廣告顏料、水。
4. 器材類：
滴定管、長尺、捲尺、燒杯、量筒、 5c.c.針 筒、鐵架、鐵夾、方格紙。
二. 實驗試作
每一次實驗之前，老師必須先試作，才能避 免同學實作時可能發生的錯誤，親自實作也能讓 老師完整了解實驗的流程，在帶領同學時才會得 心應手。
本實驗中針筒的控制會是關鍵，要能控制每 一個血滴的量是固定的，這是需要練習的，同時 也可以讓同學討論如何定量每一個血滴的體積。
三. 經驗談
此實驗如果選用動物血效果會較接近人血，
但購買動物血不容易，當初本校設備組長因為認
識雞肉中盤商，所以成功幫我們採購到一整袋的 雞血，但如要穩定的貨源，依舊是必須持續至市 場詢問，要能找到很好的供應商真的不容易。
四. 課程教案分享
探究議題
傷口流血時，傷者靜止不動，血液垂直滴落 的血液型態分析。
探究內容
設計實驗以探討血液型態的垂直滴落高度與 直徑的關係。
探究活動
1. 透過影片與簡報搭配，介紹血跡噴濺的概念：
說明在刑案現場看到血跡後，要如何透過血 跡型態的判別，回推案發當下的受傷點，也 可預測傷者的移動情形，提供案發現場復原 的線索。
2. 科學探究：進行變因討論，要帶動討論的問 題從開放到聚焦，先引導同學思考垂直滴落 的血液，會看到什麼樣的血跡型態，再帶到 高度與血液型態直徑的量測主題。
3. 數據分析：將實驗結果在方格紙畫出x-y關係 圖，並且就實驗結果說明原因，實驗理論可 使用力學分析來進行，完成後，各組再上台 分享結果。
實驗原理
當身體受傷後，血液會自然流出，在沒有凝 結前，如果是以垂直滴落，會在地面產生圓形 的血液痕跡。分析上可得知，滴落高度越高則血 液落下速度越快，撞擊地面形成的圓形直徑會越 大，但直到落下高度大於一個定值，則出現大小 相同的血跡。
主要原因是血液滴落時會因為空氣阻力的作 用而達到終端速度，速度維持相同當然血跡直徑 就會固定。因此，真正辦案時，可以從血跡的直 徑大小來判定受傷的位置。
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五. 實驗架設
六. 實作內容
1. 血跡型態實驗的變因分析
2. 垂直滴落的血跡型態紀錄
3. 利用方格紙繪製血液滴落高度與直徑關係圖 （高度為
x
軸，直徑為y
軸）1求出函數關係：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
2達到終端速度時，其最小高度至少為多少？
七. 實作實驗考核
血液大考驗
1. 使用老師的未知血液配方，重新進行實驗，
完成高度與血跡直徑的關係。
2. 請透過你做出的實驗結果，進行數據整理，
請預測老師給予的血液跡證是從哪個高度落 下的？
1寫下你所做出的函數關係：
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
2寫下你所預測的高度：
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
理論值：＿＿＿＿＿ 百分誤差：＿＿＿＿
八. 實際實作成果
學生學習的現場照片
實驗目的 控制變因 操作變因 應變變因
高度 (cm)
血跡 直徑 (cm)
高度 (cm)
血跡 直徑 (cm)
高度 (cm)
血跡 直徑 (cm)
圖ㄧ：自己架設鐵架，並且調整血液流量
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圖二：選取與調整高度
圖四：老師指導學生如何優化系統
圖三：調整穩定度
學生實驗成果與紀錄
面對 107課綱探究與實作的準備
107學年度全體高中學生都要選修探究與實 作的課程，這個課程會由物理、化學、生物與地 科老師共同開設。從科學的實作安排，培養學生 科學探究的精神，課綱小組一直再三給予保證，
會有課程配套，107年時會給予很多教學的示 例，供老師教學參考；但我覺得老師應該從被動 轉成主動，從現在開始，在這兩年的時間裡，開 始著手規劃要給予學校學生的探究科學課程。
唯有提早準備才有辦法應對新課綱的挑戰，
我自己是非常樂觀地看待，同學們開始有一週兩 節課時間，可以不再有進度壓力，好好動手做實 驗、探究現象的成因，這是科學教育學習上最好 的方式。
結語
在教學現場，一個課程也許只是短短兩小 時，但其開發過程往往是超乎想像的長時間投 入，對於探究與實作的課程開發，需如何著手 呢？課程事前的材料採購與實驗試作，這些準備 工作都是需要課餘時間才可完成，所以只有一個 人做，那一定無法長久。實驗課程的開發是需要 一群人一同分工來經營的，如果沒有夥伴會很容 易就失敗，希望老師們都能試著以教師社群的方 式來發展校內的探究課程。
期待與所有臺灣的科學教師一同討論，在此 留下個人的聯絡方式：趙振良／新北市立明德 高中／leo3013.chao@gmail.com，讓我們一同往 107課綱努力前進。
圖五：實驗數據 圖六：數據分析
