關鍵概念
感官
聲波
聽力
耳朵解剖
物理學
生物學
引言
您是否曾對附近微弱的噪聲感到困惑，試圖找出它是什麼？也許您轉動頭部或用手捂住耳朵後面，希望能更好地聽到聲音。如果我們能把這個“杯子”做大呢？一些動物知道答案。許多聽力出色的動物都有大耳朵。例如，藪貓（一種非洲野貓）可以聽到老鼠在地下蠕動。蝙蝠依靠聲音在黑暗中導航，它們的小腦袋上也有出了名的大耳朵。
在這個活動中，您將設計和測試自己的類似耳朵的“助聽器”，從動物的耳朵中尋找有關如何改善聽覺的線索。
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背景
聲音以壓力波的形式在空氣中傳播。在這些波進入您的耳道（頭部兩側的孔）後，內耳（頭部內部的部分）會開始工作。它將聲波轉換為神經訊號（一種程式碼），然後將其傳送到大腦進行處理。只有這樣，您才能聽到聲音。
似乎內耳完成了大部分工作，那麼為什麼頭部兩側伸出的耳朵延伸部分會存在呢？事實證明，這些部分（也稱為耳廓或耳殼）就像漏斗一樣：它們收集、放大並將聲波引導到耳道。
耳廓不是隨意產生的。以人類的耳廓為例。它的彎曲和褶皺專門增強了人類聲音的典型音調，即人類關心的聲音。它們將這些聲音放大 100 倍，而讓其他音調不受影響。換句話說，這是一個方便的內建聆聽工具，可以減少背景噪音。
人類的耳廓還有助於確定聲音方向。來自前方和側面的聲音被耳廓增強，而來自後方的聲音則被減弱。這導致我們的兩隻耳朵接收到的音量略有不同。加上到達時間上的差異，這有助於我們推斷聲源的位置。
現在您對人類的耳廓有了一點了解。但是，擁有動物的耳廓會是什麼感覺呢？巨大的耳瓣（例如大象的耳瓣）會改善我們的聽力嗎？也許我們可以嘗試旋轉的杯狀耳廓？巨大的錐形耳廓呢？
材料
厚實的彩紙
剪刀
膠帶
帶有揚聲器或耳機的收音機、CD 播放器或其他音樂裝置（耳塞不適合此活動。）
兩個紙盤（可選）
記號筆或其他裝飾材料（可選）
準備
要準備，您將建立兩到三種類型的耳廓。耳廓是耳朵從頭部側面伸出的部分的科學名稱。
首先，製作一對錐形耳廓，也稱為耳號。將一張厚實的彩紙捲成一個寬錐形。一側應有一個足夠小的孔，可以放在您外耳的耳道附近。（為避免受傷，請勿將任何東西插入您的耳道內。）使用膠帶固定錐形。製作第二個相同的錐形，以完成您的一對耳號。
對於第二對，製作像大象那樣的寬而鬆軟的耳廓。將兩張厚實的彩紙疊在一起，修剪邊緣以製作出兩個類似大象耳朵的形狀。
可選：透過從紙盤上剪下一個三角形來製作杯狀耳朵。想象一下，如果您的盤子是一個圓形蛋糕，您將切掉四分之一的蛋糕並丟棄該部分。將較大部分的兩個切邊握在一起或用膠帶粘在一起會形成一個孔，從而製作出一個可以戴在耳朵上的漂亮的杯狀耳廓。為您的另一隻耳朵製作第二個相同的耳廓。由於您會將這些耳廓戴在耳朵周圍，因此您可能需要用膠帶蓋住切邊。
可選：裝飾耳廓。
步驟
將收音機、CD 播放器或其他帶有揚聲器的音樂裝置調到低音量，以便您幾乎聽不到聲音。如果您使用耳機，請將其放在桌子上並將音量調高，以便您可以在不佩戴的情況下聽到微弱的聲音。站靠近揚聲器或耳機，一隻耳朵朝向它。留出足夠的空間，以便您可以在耳朵和揚聲器或耳機之間放置一個耳號。聽聽聲音。聽起來怎麼樣？微弱、幾乎聽不到嗎？
將耳號放入您的耳朵，使小孔位於外耳中，靠近耳道。將一個錐形的開口端指向揚聲器或耳機。將另一個錐形指向相反的方向（遠離揚聲器或耳機）。您的頭部應與第一步中的位置大致相同。聽聽噪音。這次聽起來怎麼樣？是稍微響亮還是微弱？您還能聽到聲音嗎？如果聲音變大，則稍微調低音量，直到您幾乎聽不到聲音。取下耳號，再次聆聽。在沒有錐形的情況下，您還能在相同的距離聽到聲音嗎？
將耳號放回原位，使小孔指向您的耳道，並且其中一個開口指向揚聲器。進行測試，以確保您仍然可以聽到聲音。現在轉動您的頭部，以便您看著揚聲器，並且耳號指向兩側。這次聽起來怎麼樣？您仍然可以檢測到聲音嗎？
要測試杯狀耳廓聽起來像什麼，請將您的手掌放在耳廓周圍，稍微向前彎曲它們。在您看著揚聲器的同時，聆聽微弱的噪音。手掌是否幫助您聽到聲音？哪個手勢最能增強聲音？
動物經常會調整它們的耳朵。您認為調整您的杯狀耳廓會有所不同嗎？為了測試這一點，讓您杯狀的手掌指向聲源，然後向下，然後向後（遠離聲源）。特定的姿勢是否能幫助您更好地聽到微弱的聲音？
一些動物有巨大、鬆軟的耳朵。您認為這有助於他們聽得清楚嗎？為了測試這一點，請將寬而鬆軟的耳廓（那些看起來有點像大象耳朵的耳廓）放在您的外耳後面，以便它們延伸您的耳廓。聽聽聲音。聽起來怎麼樣？您是否需要調整音量才能使其微弱地可檢測到？轉動您的頭部以測試所有方向。這些操作是否幫助了您的聽力？
因為耳廓是耳朵的一部分，我們傾向於將它們與聽力聯絡起來，但是也許動物進化出特定的耳廓是為了在其他方面幫助它們。您能否提出動物可能擁有大耳廓的其他原因？
附加：以測試手掌杯狀耳廓的相同方式測試您的杯狀紙盤耳廓。
附加：為了更具創意，讓我們混合搭配外耳。如果將右側的大象式耳廓與左側的耳號結合在一起會發生什麼？如果將您的右手掌向前圍繞一隻耳朵，而將您的左手掌向後圍繞另一隻耳朵會發生什麼？閉上眼睛，仔細聆聽。音量如何變化？您也可以猜測聲音的方向嗎？
附加：在書中、網際網路上或在您親自遇到動物時，觀察現實生活中動物耳朵的形狀、位置和方向。您認為它們的耳廓的特徵如何幫助該動物？這些耳廓是否會執行聽力以外的其他任務？
附加：使用您最好的設計進行噪聲檢測探索。您可以檢測到多少種不同的聲音？您可以定位它們來自哪裡嗎？您可能會驚訝地發現，只需集中注意力並仔細聆聽，您就可以檢測到多少種噪聲。
[休息]
觀察和結果
當寬的部分或杯子指向聲源時，耳號和杯狀耳廓是否改善了您的聽力，而當它們指向其他位置時，是否降低了您的聽力？這是預料之中的，因為耳廓充當聲波的漏斗。更大的漏斗（如耳號或手掌杯狀）會收集更多的聲波，因此您可以更好地聽到聲音。但是，由於它們很大，它們也可能會阻礙聲音到達您的耳道。這就是為什麼當您轉動頭部或向後（遠離聲源）捂住手時，它們會使聲音顯得微弱。
大而鬆軟的大象式耳朵可能並沒有增強您拾取聲音的能力。它們的一種非聽力用途是幫助動物降溫。這些耳朵充滿了準備釋放身體熱量的小血管。人類通過出汗來降溫。雖然大而鬆軟的耳朵很有用，但它們通常不適合作為助聽器。
與人類不同，許多動物可以故意移動它們的耳朵（不僅僅是擺動）。一些動物（例如馬）甚至可以獨立移動每隻耳朵。它們根據需要指向杯狀耳朵，以增強聲音並定位聲源。您的大腦沒有經過訓練來使用移動的耳朵，因此在測試不同的方向時，您可能會感到有些困惑，無法很好地識別聲源。當您結合不同型別的耳廓時，也可能發生類似的困惑。要有效地使用這些新的耳廓，您需要佩戴它們一段時間以重新訓練您的大腦。
人類的耳廓透過選擇性地放大與人聲相似的音調的聲音，來幫助你專注於感興趣的聲音。你製作的耳廓過於簡單，無法放大特定的音調，但動物的耳朵或助聽器可以做到。當聲音被處理時，你的大腦會進一步幫助你忽略背景噪音。你的噪音檢測任務可能會讓你注意到一些有趣的聲音，那些你通常會忽略的聲音。你設計的耳廓可能仍然非常有助於檢測和定位微弱的聲音。
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本活動由科學夥伴合作呈現
