內容大多是1000字左右的短文，搭配與手做實驗 有關的影片，成為一篇篇有影像搭配的科學文 摘，類別包含：人類社會、化學材料、天文宇宙、
生技醫療、生態環境、地球科學、物理、資訊科 學…等範疇，其中以應用科技類的文章居多。
部落格是教授在日本留學的時候創建的。
「我想做科學教育…不只是在學校上課的時候能 做實驗，覺得在日常生活中也可以。」江教授很 單純而肯定地說。「因為網路很發達，所以想透 過網路…加上自己接觸過比較多領域，所以想讓 大家知道其他領域在做些什麼。但現在已有泛科 學等廣泛的網路媒介，所以就比較少寫文章，而 將重心改為設計手機可用的實驗工具」。
生活科學實踐家
「想起來了！是2013年12月25日公布的。」
教授對於第一台手機顯微鏡的完成時間，回憶 了一陣子。「因為想當作大家的聖誕節禮物，
所以在臉書上問朋友『我完成了！有沒有人想 要？』，才成立了社團讓大家登記，沒想到會越 變越大。其次，是想讓大家隨時隨地都可以做實 驗，所以用了Maker這個詞。」然而教授不只是 將手機變身成數位顯微鏡（圖二），亦研發了偏 光模組（圖三）、螢光模組（圖四），以提供更 多、更詳細的分子資訊。
「來工作坊的人有六成以上是老師，我就把 手機顯微鏡給他們，讓他們各自發展運用」。在 社團裡面，教授開放大家贊助，或是登記參加工 作坊幫忙組裝，就可以領取一台手機顯微鏡。目 前已有一千位以上的志工參與工作坊，而組裝好 的這些手機顯微鏡，支援了多項科學計畫與課 程，如臺灣大學行動博物館、斑馬魚下鄉計畫、
大學普通生物學與地質課程，以及支援科教館、
科工館、中研院等教育研究單位，並送至多個偏 鄉學校，希冀減緩城鄉差距。大家也會在社團裡 分享手機顯微鏡所拍攝到的各式圖片；教授甚至 另外建立了臺灣科學影像資料庫平台，包含約兩 萬幅顯微鏡像圖（圖五），作為成員們分享彼此 成果的管道。
走進台大應力所一間小小辦公室裡，五坪的 空間裡，乘載了引發科學Maker的原始力量。科 學Maker，一個擁有2.6萬人次主動加入的非公開 社團，是大家登記手機顯微鏡的地方。
「其實我是植物系畢業的」。江宏仁教授在 聽聞眼前的採訪者是畢業於生科系後如是說。單 分子與膠體粒子雷射熱泳、軟物質非平衡輸送與 操控、自泳動粒子與主動材料、非平衡奈米介面 與應用…等，實在是讓人難以想像，教授實驗室 簡介所列的這些研究領域，能如何從生物開始發 酵。
「我植物系時主要是學分子生物，雙主修 化工；研究所念應用力學所，然後到日本念物 理」。不論是怎樣的契機引發這一連串的經歷，
但看起來，在許多學者呼籲新進生技學子能跨領 域思考之前，教授早已透過內在的動機而開始落 實。同時也因為這樣的跨領域背景，讓教授覺得 自己能讓專注於各領域的人們之間，擁有一個可 以進行資訊交流的管道。
科學 + 影像
在網路同時蒐尋「科學」、「影像」關鍵字，
可以找到一個科學影像scimage部落格（圖一）。
部落格裡面的文章幾乎都是由江教授親自撰寫，
1
跨領域的無私共享—
江宏仁教授的生活科學家之夢
江宏仁小檔案
1. 台灣大學應用力學所助理教授、中央研究院合聘助理研究員 2. 日本東京大學物理學博士
3. 經營科學影像scimage部落格（2009∼迄今）、科學Maker臉書 社團（2014∼迄今）
圖一 科學影像scimage部落格文章 圖二 手機顯微鏡架
圖五 頭髮偏光觀察
圖三 偏光模組 圖四 螢光模組
除了生物領域，教授亦為其他科目發展了手 機光譜儀。「經由這個工具，希望有一天在臺灣 的課堂上，化學老師帶著學生邊看光譜邊跟學生 說明，化學反應中分子怎麼重新組合。物理老師 當著全班的面看著一條條光譜，說明量子理論發 展的由來，指著不同顏色的光跟出現的位置，說 明繞射跟光柵結構的關係。地科老師可以照著星 體跟礦物，說很多關於地科的故事。生物老師可 以培養細菌，用光度計量測生長曲線給學生看，
說明生命最基本的動態，或是照著葉子說明能量 如何被生命擷取利用。」教授如此地想像著。
讓夢想成真
「手機功能很多，拍照、錄影都可以；以前 只能是一個人的眼睛貼在接目鏡上觀察，現在就 可以多人一起操作。最重要的是，大家都有手 機！」憑著單純的信念，想到網路發達、手機普 及，因而創建了部落格和手機顯微鏡。
「每個家庭都有小小實驗室跟小小工作室，
是我一直以來的夢想，希望未來的社會，每個人 都有能力去做實驗找答案，都可以用自己的手跟 腦創造出合適的東西。」這個謙卑而將目光皆投 注在他人身上的熱情，成就了其他人對於小小世 界的無限想像。
教授的動機與行動力，讓人想到，三月放榜 後隨即忙著申請學校的孩子們，是否也能找到自 己那份單純的渴望，為自己的人生找到一個可以 持之以恆的目標，然後在自己的人生中發光發 熱。「真心感謝學術生活遇到的每個人還有社團 的大家，讓我實現了一些願望。我不一定能符合 所有人的期望，每個人都是獨特的，希望世界上 每個人都有機會去發揮自己的天賦，都有很好的 故事。」看到教授在社團裡面的真情流露，不禁 讓人感動。
圖片來源：
圖一∼四：江宏仁 圖五：黃奕杰
來去閱讀：科學影像scimage
如果您曾經為手機顯微鏡設計教學活動，或是已經在構思可應用的方向，甚至想 建議手機顯微鏡能如何更加貼近教學現場，都歡迎聯繫或投稿至hy.sun@lungteng.
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一、說在前頭－
我以為的特色課程
我認知與預期的特色課程，是建立在"特色 教師"上（而且是由下而上，也就是教師自己想 開發），因為教師才是課程中最重要的特色，例 如：同樣的課綱課程（課本一樣、範圍一樣、內 容一樣），為何還是有上的好與上的不好之分？
關鍵在於"老師"。特色課程亦是如此，一樣的主 題，不同老師所開發的課程內容，其豐富度、精 彩度、實用度皆不同。因此，我認為老師們應開 發屬於自己課程，該課程具有它獨特的課程特 質、內容、屬性、專業、經驗與熱情等。
但目前教學實務上，似乎希望將特色課程變 成模組化，開發出來的教材可以推廣給其他教師 執行，甚至是不同學校、不同科目、不同層級
（國中、高中或大學）的老師。這一點讓我很疑 惑，如果可推廣的課程誰都能執行，且品質差不 多，有何特色之有？算是特色課程嗎？我心中最 佳的特色課程，是別人模仿不來，只有在這間學
校的這位老師的所教導的課程中，你才能學到、
體驗到特殊的學習歷程。
與大學或其他單位合作開設課程固然對學生 是有助益，但以長期穩定發展的角度思考，如果 課程不是校內自行研發，資源不是校內的，當外 來的師資、資源不再支持時（例如：計畫結束、
無法相互配合、理念不合…等），這個課程就消 失了！換句話說，這些課程是外來的，並不是該 校的，外來的課程若無法演化成本土物種，終有 離開、消失的一天。況且外來的課程，不僅無法 反映該校的願景、理念和性質，反而是幫別人完 成課程實驗或教學目標。
因此，我認為特色課程要能永續經營，以下 是必要條件：自發性（不是被指派）、經驗累積 與傳承（不能每屆都重新開始）、資源自有（不 完全依賴外援）、教師發展課程的專業（不會照本 宣科，教師要有開發課程、活化教材的能力）。
我在科學教育上的 戰略布局分享
2
臺北市立中山女子高級中學／蔡任圃老師
二、我的重要資源：
實驗動物的培養
我於校內繁殖蟑螂作為教學與研究之用，已 近10年之久（自2006年開始），並於2010年成立
「動物行為與生理學實驗室」，開發以蟑螂為實 驗動物的相關實驗、教材，使本校與外校師生皆 能獲得良好的教學資源與教學成效，並已成為本 校特色之一。動物行為與生理學實驗室暱稱為
「蟑螂實驗室」，為我進行推廣科學研究與科學 教育的平台，不僅指導學生從事科學研究，也發 展出許多可於中學推廣的實驗項目，甚至開設特 色課程，成為中山女中特色課程的亮點之一。
實驗動物的自行培養，使得本校進行相關科 學研究時，有充足的實驗動物。以蟑螂作為主要 的實驗動物，建立「實驗室」的研究主軸，累積 相關主題的研究經驗與數據，學妹可依循學姐的 研究繼續深入探討，將一個主題研究透徹，以避 免不同屆、不同組的學生皆無交集，而須重新尋 找資源及資料等現象，教師的指導也可較深入。
相關研究的經驗與成果，成為實驗室的重要資 產，久而久之，實驗室就可累積豐富數據，成為
非常了解蟑螂的研究團隊，進一步走向專業，且 更有能力提供完善的教育訓練環境與資源。以蟑 螂為教材主題的另一個重要目的，在於透過觀察 蟑螂的過程，使學生瞭解蟑螂在生態系中所扮演 的角色，體現生命皆美麗，物種皆平等的情意目 標，以作為生命教育與生態教育的重要素材。
三、我的科學教育戰略－
個人版的課程地圖
各校在發展校本課程時，需先擬定屬於學校 的課程地圖，以此為主幹，分枝闊葉，使得教學 理念與實務操作上具有系統性。教師個人在推動 科學教育時，也應具有科學地圖的概念，由較高 的視野思考科學教育的策略，以避免見樹不見 林、捨本逐末的窘境。我的課程地圖（圖一）以 蟑螂實驗室為科學教育平台，分別對「科學研 究」、「科學素養教育」、「生物學學理探討」
與「建置生物教學影片資料庫」等四個項目，分 別規劃相關課程或實作，此四個項目不但可向外 推廣、擴大戰果，之間也有相輔相成的功效。
圖一 科學教育戰略示意圖（資料來源：蔡任圃）
校內佈局
科學研究
專題研究
科學素養教育
高二科學家先修班
生物學學理解碼
學理解碼影片平台
生物學教學
教學影片平台
社會服務
實驗動物、技術支援、研究諮詢
蟑螂科學營
學習成果嘉年華
教師研習
學理解碼營
蟑螂實驗室
（科學教育平台）
我的科學教育戰略中的四個項目，其內容與 發展重點如下：
（一）科學研究
指導學生以蟑螂作為實驗動物，進行生物學 研究，經過多年的經驗累積，我們已發展出許多 研究技術，也建立許多昆蟲行為與生理學的研究 資料，這些研究技術、經驗、學術成果都是我們 的資源，讓新進的小科學家可繼續傳承、深入研 究，這也是我們實驗室指導專題研究的特色之 一：傳承性。科學研究不宜每屆學生都另起爐 灶，應就同一領域深入探討，經數屆學生的接棒 研究，才能瞭解透徹。更何況學無止境，永遠都 有科學上的未解之謎等待我們探索。我們的實驗 室還有另一特色，就是所有研究過程都在校內進 行，不假校外實驗室與資源，如此我們不但有完 整的研究規劃自主權，無需配合他人作息與限 制，也能累積我們自己的技術、經驗與資料。科 學研究課程除了數理資優班的專題研究課程外，
普通班的有志之士也能進入蟑螂實驗室進行探 討。
（二）科學素養教育
在國內還無「特色課程」這個概念時，我有 鑒於本校學生的科學教育需求，在97學年度開 設【科學家先修班】選修課程，當時該課程並 無學分，而是於放學後，學生從各班來實驗室 上課，錄取學生共18名。而後於100學年度高一 開設【科學素養培訓】選修課，該課程為期一學 年，具1學分與1節輔導課，錄取學生共40名。在 這之中我發現高一學生的科學程度還未成熟，在 討論一些科學研究的技術與過程時，高一學生難 以理解，因此將此特色課程設立於高二，在102 學年度開設於高二、三類組，為期一學年（18名 學生），至今已第三屆。本課程透過實驗操作、
蟑螂跑步機的設計與實作、實驗成果的討論與辯
論、實驗量化、數據處理與統計等練習，並舉辦 國中女性科學家蟑螂科學營、學習成果嘉年華等 方式，訓練學生觀察、實驗設計與操作、數據處 理、科學表達、邏輯批判、活動規劃與執行、問 題釐清與解決等能力，希望能將具有科學潛質及 抱負的學生，培養成一個具有科學素養、技能與 視野的科學家。科學家先修班課程涵蓋的教學內 容眾多，表一以科學家先修班的幾個核心活動為 例，說明課程的內容。
（三）生物學學理探討
近幾年教改思潮的波濤洶湧，許多教師的教 學方法開始多元化，足以證明教師們的專業與教 育熱忱。相對於教學法的多元化，「教材內容」
的精進與討論似乎相對較少，正所謂「沒有一無 是處的教法，但有學理錯誤的教材！」，在高中 階段的生物教育，啟發學生思考、辯證固然重 要，建立基本且正確的生物學觀念亦是生物教師 的重要任務。生物學博大精深，高中學子在上生 物課時，也常遇到許多疑難雜症欲求解謎，但因 課程匆促而無法與生物老師好好討論。另外，礙 於時數限制，許多生物老師只求能將課文內容教 完，許多與高中生物有關的知識、故事與學理機 制無法妥善介紹、描述，對於愛好生物學的學子 而言實為可惜。秉持著「教學相長」、「學習的 道路上不分師生」的理念，期望能讓生物學愛好 者一同討論、學習、成長，因此建立了「生物學 學理解碼」平台（https://goo.gl/BTnFdG），以 務本求實、格物致知的精神，以影片的方式呈 現，釐清、解答生物學學理相關迷思、疑難雜 症，以協助校內外師生獲得正確的生物學教材。
截至104.03.23止已累積34支影片。
（四）建置生物教學影片資料庫
教學影片網頁平台（https://goo.gl/vDQYtU），
將我上課所錄製的教學影片上傳雲端，提供校內 擴大戰果
擴大戰果
擴大戰果
形式 課程名稱 課程內容簡介
講座
科學研究入門—創意與嚴謹的藝術 如何進行有創意的科學研究、研究的原則與方法
數據處理與統計 數據分析方法與統計檢定
生物繪圖與圖說創作 生物繪圖的目的、原則、方法
科學文章簡介 科學文章的性質、功能、寫作方法
實驗
影響人體心跳週期的因子 探討各體內、外因子對人體心動週期的調節作用
人體碳酸酐酶活性的測量 量化、分析人體唾液中碳酸酐酶的酵素活性，並探討酵素動 力學相關性質
蟑螂心跳週期的觀察與測量 昆蟲心跳週期的測量與探討環境因子的調節作用
蟑螂血球的觀察 昆蟲血液細胞的觀察
蟑螂神經索的解剖與觀察 昆蟲神經系統的觀察與神經生理的實驗
蟑螂呼吸週期與代謝率的測量 利用簡易的化學原理，觀察蟑螂呼吸週期與測量耗氧速率與 產二氧化碳速率
蟑螂包囊作用的觀察與測量
包囊作用為昆蟲重要的免疫機制。本實驗探討蟑螂血球細胞 進行包囊作用的相關性質，藉由”釣細胞”的方式，觀察蟑 螂的免疫細胞。
蟑螂脂肪體觸酶活性的測量 量化、分析蟑螂脂肪體中觸酶的酵素活性 蟑螂的消化道內微生物的觀察 觀察蟑螂消化系統與其寄生、共生之微生物
活動 與操作
蟑螂跑步機的設計與實作
設計可展示蟑螂行為或生理反應的設備，經多次發表、實 作、改良後，製作出可運作的蟑螂跑步機，並於蟑螂科學營 與學習成果嘉年華對外展示、說明
出門找問題，入門找答案 觀察與提問訓練
量化技術 量化的目的、種類、方法
聽骨骼說故事 哺乳類與鳥類的骨骼型態與功能
科學寫作練習 簡介科學文章的定義與功能，進行科學文章創作與評析
整合型 任務
籌辦「蟑螂科學營」
於每年寒假舉辦蟑螂科學營，訓練科學家先修班的學生成為 營隊規劃、執行者，也擔任小老師指導國中學員進行蟑螂實 驗的操作
學習成果嘉年華
於每年5月底或6月初籌辦學習成果嘉年華，向外展示學生在 科學家先修班的所學與各項成果，每年參加觀眾踴躍，來賓 從國小、國中、高中師生至社會人士皆有
外師生教學資源，也可於線上討論相關教材、教 法。目前已上傳高一至高三完整的生物科教材影 片，並逐年增加，至104.03.23已累積之教學影片 共673支，包含高一基礎生物200支、高二基礎生 物155支、高三選修生物301支、數理資優班補充 課程17支。
四、我的科學教育戰術、戰鬥
上述之科學教育戰略包含四個項目，而戰略 下則有戰術與戰鬥兩個階層，戰術是指針對這四 個戰略項目，分別設計其課程架構與重要教學活 動，以【科學家先修班】為例，上學期的重要活
【科學家先修班】課程內容簡介
動為蟑螂跑步機設計與實作、蟑螂科學營的規劃 與籌辦，下學期的重要活動為學習成果嘉年華與 台北科學日展示攤位的規劃與籌辦等；戰鬥，則 是指在課程中的某一主題活動中，其教學流程、
資源的安排。以「蟑螂心臟活動的觀察」課程為 例，如何教導學生昆蟲循環系統的學理知識、如 何指導學生觀察蟑螂的心臟運動、如何讓學生練 習對心臟運動進行量化分析，並進一步引導學生 進行實驗結果與生物學相關意義的討論。此外，
在「蟑螂跑步機的設計與製作」課程中，提供學 生發揮創意的平台，營造出獨特的逆境情境（每 組遭遇的問題皆不相同），以引發學生解決問題 的動機，使學生透過集思廣益、思考設計、動手 實作與團隊合作等形式，設計並製作出可展現昆 蟲運動行為或生理反應的「跑步機」。及透過這 些過程訓練學生團隊合作、溝通、表達及解決問 題等能力，由做中學(learning by doing)累積克服 困難的技巧與勇氣，使高中學生不只會思考、會 表達，還會動手做。
因各課程的戰術與戰鬥階層會因課程屬性而 不同，且過於複雜繁瑣，礙於篇幅限制，在此就 不作其他贅述。
五、廣告時間
生物學學理解碼是我推動生物學教育的重要 一環，這學期末（5月31日）我計畫再舉辦生物 學學理解碼教師研習，共有八個議題，其中包含 兩個重要主題：
（一） 光合作用的「碳反應」以前為何被稱 為暗反應？
過去中學的生物教科書與課堂上，將光合 作用分為「光反應(light reaction)」與「暗反應 (dark reaction)」，目前教科書多已將暗反應改稱 為「碳反應(carbon reaction)」，教師也常強調暗 反應是指「不需光的反應」，且主要功能為固定 二氧化碳，故稱之為碳反應較為適合，但這樣的 說法正確嗎？為何有暗反應一詞呢？
（二） 教科書的定義不正確－能量塔的相關 疑義
生態系中各營養階層的能量流轉與物質循 環，一直是高中生物教材中的重要一環，也是各 種考試常出題的範疇。民國92年，生物科指考中 有一題相關的考題（第34題），其答案與背後的 原理，對學生與對高中教師而言，很難完整又正 確地解釋，此題題目如下：
研究人員在甲、乙兩個不同的生態系調查 後，發現兩個生態系的生產者總能量相同，甲 生態系只有初級和2級消費者，乙生態系則有初 級、2級、3級和4級消費者。如果其他的因素都 一樣，則下列何項敘述正確？
(A) 甲、乙兩個生態系消費者的總能量都小於生 產者的總能量
(B) 甲生態系的消費者總能量小於生產者的總能 量，但乙生態系則相反
(C) 甲生態系的消費者總能量大於乙生態系的消費 者總能量
(D) 乙生態系的消費者總能量大於甲生態系的消 費者總能量
(E) 甲、乙兩個生態系的消費者總能量相等
大考中心提供的答案為A與C。這個答案合 理嗎？老師們又如何向學生說明解釋呢？
本文以兩個器材限制較小的實驗活動為例，
說明我們以蟑螂為實驗動物所開發的探討活動，
但礙於篇幅，本文簡介其原理與大致的操作步 驟，若想瞭解詳細的操作過程，可見參考資料中 的相關文章。
一、蟑螂心臟運動的觀察
高中生物實驗以水蚤作為觀察心跳週期的實 驗動物，其身體透明，在顯微鏡下可觀察心臟跳 動，進而探討溫度因子對其心跳率的影響。所有 生物老師都知道，這個實驗數據難以精準，「探 討實驗數據與預期結果不同的原因」成為作業中 必定討論的題目。這是因為水蚤具有許多缺點，
例如：個體小且需置於水中，造成操作不易；需 於顯微鏡下進行觀察，操作顯微鏡的能力影響實 驗的成果；探討溫度因子時不易維持恆溫（介質 過小）；對環境要求高而不易飼養；除溫度因子 外，較難探討其他會影響實驗結果的原因等。
本 實 驗 課 程 利 用 常 見 的 昆 蟲 — 美 洲 蟑 螂
（Periplaneta americana）作為觀察心跳活動的實 驗動物，其生理反應明顯且易觀察，可透過肉眼 或解剖顯微鏡直接進行心跳週期的觀察，並且無 須解剖蟲體、殺死生命，可幫助學生建立基本觀 念與練習實驗操作技巧。
（一）操作步驟
1. 利 用 市 售 蟑 螂 屋 中 的 貼 紙 ， 剪 成 適 當 大 小
（約3×4公分）。
2. 將蟑螂低溫麻醉（置於冷凍庫中），或溺水 麻醉（浸於水中），待其麻醉後，將其身上 水分擦乾，將蟑螂六足朝下黏於蟑螂屋中的 貼紙上。
3. 將 蟑 螂 的 翅 膀 張 開 ， 亦 黏 於 兩 側 的 貼 紙 上
（圖一），使其背部露出。
4. 背部中央有一條黑線，從胸部延伸至腹部，
即為心臟（圖二(a)）。
5. 於 解 剖 顯 微 鏡 下 觀 察 蟑 螂 心 跳 週 期 （ 圖 二 (b)）。
3
以昆蟲為實驗動物 的推廣實驗
臺北市立中山女子高級中學／蔡任圃老師
圖一 將蟑螂固定於蟑螂屋貼紙
6. 探討溫度對蟑螂心跳率的影響
(1)於室溫下，計算蟑螂心跳率，測量數次之 後，求其平均值。
(2)將蟑螂放置於培養皿（含蓋）之上，培 養皿內放入冰塊，控制蟑螂周邊的溫度，使 溫度降低到比室溫低10℃，再測量心跳率數 次，求其平均值。
(3)將蟑螂放置於培養皿之上（含蓋），燒 杯內放入熱水，使熱水的蒸汽將蟑螂加熱，
使溫度維持比室溫高10℃，並測量心跳率數 次，求其平均值。
7. 探討餵食清水與糖液對蟑螂心跳率的影響 (1)將蟑螂口器露出。以清水沾濕棉花棒，
觸碰蟑螂口器餵食清水，同時測量蟑螂心跳 率。
(2)隔五分鐘後，以葡萄糖液沾濕棉花棒，再 將之觸碰蟑螂口器餵食糖液，直至產生吸吮 反射，同時測量蟑螂心跳率。
（二）、實驗結果
蟑螂在20℃、25℃與30℃的環境中，心跳率 有隨溫度增加而增加的現象（圖三），在此三個 溫度條件下，其溫度與心跳率呈線性關係，其趨 勢線可以y = 2.92x + 14.05表示（x:溫度，y:心跳 率），相關係數（r）為0.997。
蟑螂的口器若接觸到糖水，會引起吸吮反 射，所以實驗過程中若有觀察到此反射，代表蟑 螂確實受到糖液刺激，其心跳率的實驗結果通常 會較明顯。餵食蟑螂糖液時，心跳率會增加（圖 四），其意義在於心跳率的增加可促進血淋巴的
圖二 蟑螂的心臟位置與型態 (a) 蟑螂心臟位置示意圖 (b) 解剖顯微鏡下的蟑螂心臟
(a) (b)
圖三 不同溫度對心跳率的影響 （平均±標準誤，取樣數=6）
圖四 餵食清水與糖水對心跳率的影響 （17隻蟑螂，59次實驗）
心跳率︵次分︶
溫度（攝氏度）
130 120 110 100 90
80 20 25 30
心跳率︵次分︶
100
95
90
85
80 餵清水 餵葡萄糖液
心臟
心臟
循環，增加血淋巴流過消化道的速度，而增加腸 胃道內養分擴散至血淋巴的效率（昆蟲為開放式 循環），所以在餵食糖液時，不但口器產生吸吮 反射，此時心臟的心跳率亦會增加，為吸收養分 預作準備，這與人類聞到食物香味，胃液就開始 分泌的原理類似。
二、昆蟲包囊作用的觀察
免疫學領域的高中生物實驗，長久一來一直 只有「人類血型的檢定」：利用抗體的凝集反 應，鑑定血液的血型。此實驗需採集學生血液，
其結果有時不易判讀（血液凝集結果不明顯），
且有感染風險、不易操作等缺點，學生透過血液 凝集判斷實驗結果，無法直接觀察免疫反應的過 程，而是記錄看不見之分子（抗體）作用後的巨 觀表現（凝血），對協助學生瞭解免疫相關機 制、過程助益不大。
昆蟲雖不具明顯的專一性免疫，但其非專一 性免疫非常發達，尤其是血球細胞的吞噬、包囊 等作用，反應明顯且容易觀察，非常適合開發成 高中學生進行免疫學實驗的課程活動。以下以蟑 螂的「包囊作用」為主題，進行相關觀察活動與 探討電荷對包囊作用之調節。
（一）操作步驟
1. 將麻醉後的蟑螂黏貼於蟑螂貼紙上，背面朝 上，將翅膀張開黏貼於貼紙，使腹部背面露 出。
2. 將兩根細銅絲分別由左、右兩側插入蟲體腹 部（圖五(a)）。
3. 將 左 、 右 銅 絲 分 別 連 接 於 電 池 座 （ 圖 五 (b)），接上電池形成通路。（可先重複開、
關電池座電源，觀察蟲體是否有抽動，以確 保形成電流回路）
4. 將一根釣魚線插入蟲體腹部。
5. 經10至15分鐘後，將銅絲與釣魚線小心、緩 慢 地 移 出 （ 必 要 時 可 用 鑷 子 將 背 版 骨 片 拉 起），避免銅絲與釣魚線上的細胞被刮除。
6. 將正、負極銅絲分別置於載玻片上，輕輕蓋 上蓋玻片（不滴水、不染色）；魚線置於另 一載玻片上，滴一滴亞甲藍液染色後，輕輕 蓋上蓋玻片，置於顯微鏡下進行觀察。
7. 於40倍的倍率下，利用顯微測微器測量正、
負極銅絲上包覆物的最大寬度（如圖六，以 顯微測微器的刻度為單位）。
8. 觀察釣魚線上的血球細胞。
圖五 於蟑螂腹部插入兩極銅絲與釣魚線的方式
(a) 兩電線連接電池座，使兩根銅絲一為正極、一為負極 (b) 蟲體腹部插入兩根銅絲與一根釣魚線的照片
圖六 以顯微測微器測量血球 細胞形成包囊的最大直 徑（400 X）
最大直徑
(a) (b)
（二）實驗結果
連接電源正極的銅絲可增加包囊作用，而連 接電源負極的銅絲可抑制包囊作用（圖七）。若 先通電10分鐘後交換正負電極，再繼續通電10分 鐘，則此兩銅絲的包囊程度不具差異，但會大於 通電10分鐘的正電銅絲，且小於通電20分鐘的正 電銅絲（圖八），由結果顯示，包囊細胞形成包 囊後不會散去，不具可逆性（吳，2016）。
將釣魚線置於載玻片上，滴一滴亞甲藍液進 行染色，約5分鐘後蓋上蓋玻片進行觀察，可觀 察到附著於透明釣魚線上的血球細胞（圖九）。這 些血球細胞視釣魚線為外來異物，附著其上進行 包囊作用，以防止異物的入侵及擴散。若釣魚線 置於蟲體內的時間過久，則附著的細胞會過多，
過厚的細胞團在顯微鏡下無法透光，反而難以觀 察，故透過釣魚線「釣細胞」的時間不宜過久。
圖七 不通電與正、負極銅絲植入蟲體10分鐘所 引發包囊作用的最大包囊直徑（平均±標準 誤，n = 20, 10, 10）。
與不通電相比（單尾t檢定）：＊＊：p < 0.01 與負極相比（單尾配對t檢定）：● ●：p < 0.01
**
**●●
包囊最寬直徑︵
µm︶
600
500
400
300
200
100 不通電 負極 正極
圖八 負、正極銅絲植入蟲體10分鐘，10分鐘後轉 換10分鐘、20分鐘所引發包囊作用的最大的 包囊直徑（平均 ± 標準誤，n = 10, 10, 10）。
與10分鐘組相比（單尾t檢定）：＊＊：p < 0.01 與負極相比（單尾配對t檢定）：●●：p < 0.01
圖九 於透明釣魚線上所觀察到的血球細胞 (a) 包囊作用 (b) 血球細胞(100x) (c) 血球細胞(400x)
(a) (b)
(c)
100µm 25µm
100µm
● ●
**
**
**● ●
** *
包囊最寬直徑︵
µm︶
900 800 700 600 500 400 300 200
100 10分鐘 10分鐘 20分鐘
→轉換10分鐘 負極
正極
（三）免疫系統的敵我辨識能力
透過上述的實驗方法，也可觀察免疫系統的 其他性質。若將自體與另一個體的觸角，同時插 入蟑螂腹部，15分鐘後取出，分別測量兩觸角上 最大的包囊直徑，可發現蟑螂的包囊作用具有敵 我（self/non-self）辨識的性質，即異體植入物引 發的包囊作用強度大於自體植入物（圖十）。我 的學生（吳季昀同學）以此為題，發現蟑螂的免 疫系統不但具有敵我辨識的能力，也具有類似人 體專一性免疫的記憶性質，並且包含促進性與抑 制性的記憶效應，今年將代表臺灣參加美國國際 科展（ISEF）。
參考資料與圖片來源：
1. 蔡 任 圃 （ 民92）。蟑螂心臟活動的觀察方 法。科學教育月刊，257，31-37。
2. 蔡 任 圃 （ 民1 0 3 ） 。 認 識 身 旁 的 小 傢 伙
（14）－昆蟲包囊作用的觀察。科學教育月 刊，371，41-47。
3. 吳季昀，2016。「蟑」冠「裡」戴—蟑螂免 疫系統之敵我辨識與記憶性等性質的探討。
臺灣國際科學展覽會動物學一等獎作品。
4. 圖一∼十：由蔡任圃老師提供。
圖十 自體與異體觸角植入蟲體後隨時間所引發的最大包囊直徑 （平均±標準誤，每個數據取樣數為6，共使用60隻蟲體）。
與自體觸角相比（單尾配對t檢定）：＊：p < 0.05；＊＊：p < 0.01
包囊最寬直徑︵
µm︶
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300 3 6 9 15 12 18 21 24 27 30
時間（分鐘）
＊
＊
＊＊
＊＊ ＊＊
＊＊ ＊＊ ＊＊
異體觸角 自體觸角
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