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PanSci TALK 360–科學有梗 高校無雙!

PanSci_96
・2012/10/29 ・885字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 429 ・四年級

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上面這張就是我們的活動海報…….

加來道雄(Michio Kaku)說「我們一出生就是科學家,直到十四歲」,你同意嗎?

PanSci不知道該不該同意,所以決定自己去走一趟。

兩個月前,開始有這個想法,於是透過介紹跟人際脈絡,開始打電話給高中老師毛遂自薦,希望能到學校去辦活動。於是就在2012年10月最後一天,PanSci將前往花蓮女中展開第1場 PanSci TALK 360(不要問我這數字怎麼來的)。後續已經談定的還有五所高校,分別是來義高中(屏東)、大溪高中(桃園)、曉明女中(台中)、暨大附中(南投)、以及恆春工商(屏東)。

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在較大的地圖上查看PanSci TALK 360

(雖然第一波六所高中裡頭就有兩所女中,比例有點高,但這絕對不是自肥啊……)

在此要非常非常感謝這六所高校提供PanSci機會。雖然之前已經辦過大場活動如PanSci TALKs@成大,以及三場小型的PanSci M.I.C.@台北,但面對高中生,而且人數從一個班級4-50人以下,到一整個年級2-300人以上都有,真的是非常挑戰。加上PanSci編輯團隊全軍出動,網站跟例行工作要找誰扛還不知道……(不就是後天嗎!)

這開頭六場照慣例依舊靠 PanSci 編輯跟作者血汗來執行,但也非常感謝其中數所學校能夠慷慨提供車馬費跟兩位講者費。不過,假設這六場順利辦完,後續是否還有資源辦,我們也不知道。但總之,就從這六場開始吧!效法我們的兄弟計劃胖卡,沒在怕的!(胖卡諸君表示:跟我們比?我們一年辦400場活動耶!)

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目前沒有攝影的預算,因此活動將不會有錄影,當然也不會有PanSci TALks一定要有的現場直播加上網路回應。但因為人數超過30人,也無法像M.I.C.一樣讓點子瘋狂互相撞擊。不過因應這樣的情形,我們已經想好一個可行的方案,希望能成功!

因為這系列活動都在校內上課時間舉辦,不會對外開放。但畢竟小編們都已經逃離辦公室了,因此後續可能會結合各地網聚,希望能延長逃離的時間見見更多在各地的伙伴。

請大家多多牽成啦~(競選人上身)

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高中入學管道越來越多元了?——數據打破理想:學科能力仍是關鍵分水嶺
研之有物│中央研究院_96
・2021/12/15 ・5994字 ・閱讀時間約 12 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文|周玉文
  • 美術設計|林洵安

高中升學制度的跨時、跨國比較

2000 年台灣廢除高中聯招,此後多次改革,希望破除只用考試成績決定學生的未來,也減少教育機會的階層不公平。時至今日,我們的制度足夠公平嗎?升學考試篩選了哪些家庭背景、能力的學生?「研之有物」專訪中研院歐美研究所研究員黃敏雄,他針對學校之內與學校之間在認知能力、非認知能力及家庭社經地位上的差異,比較國中與高中階段的差別,並進行跨時期和跨國比較,檢視台灣升學考試制度對教育機會均等的影響。

從戶籍轉向考試入學,產生什麼改變?

不只人人有機會上學,學校教育應該創造有利的條件,竭力減少家庭背景對學習的不利影響,讓所有學生都有機會最大限度地發揮潛力──這是教育改革多年的目標。教育制度能實現這個願景嗎?中研院研究員黃敏雄試圖透過數據尋找解答。

臺灣從小學至國中依照「戶籍入學」,到了高中則採行「考試入學」,舉辦全國性學力考試,依照個人志願、表現和測驗成績分發。理論上,前者涉及居住地區的社經水準,各校會呈現社經地位的落差。後者則僅以學習表現和測驗分數決定,理當打破「階級世襲」,廣泛被視為更公平、有利於弱勢家庭。

但現實真的如此嗎?為了驗證高中入學制度,是否有利於「不分貧富、同讀一校」的公平性,黃敏雄運用兩個資料庫數據,進行國內跨時性、跨國性的比較研究,資料橫貫聯考、基測及會考三個入學政策時期。

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就在地數據而言,他採用由中央研究院、教育部和科技部共同規劃的一項全國性「臺灣教育長期追蹤資料庫」(Taiwan Education Panel Survey, TEPS)。在 2001 年,TEPS 針對各約兩萬名隨機抽樣的臺灣國一及高二學生進行調查,並持續追蹤直到高中畢業,藉此可以評估聯考與基測入學政策下的差異。

跨國及跨年數據的比較,研究則運用每三年針對全球 15 歲學生抽樣調查的「國際學生能力評量計畫」(Programme for International Student Assessment, PISA)。臺灣在 2006 年加入,至今累積五輪調查資料,橫跨基測與會考階段。

透過 TEPS、PISA 數據,黃敏雄針對國中與高中生在「認知能力」、「非認知能力」、「家庭社經地位」三面向,分析各校之間是否有明顯差距,或者校內的異質性更大?也就是說,經過升學考試篩選後,家庭背景較好、認知能力較高、情緒管理較佳的學生,是分散到各校或集中在所謂的明星高中呢?

臺灣的高中入學前會舉辦大型學力測驗。這道篩選機制是否讓同一類型的學生集中,因而擴大各校之間的差距?篩選基礎是家庭社經地位、學科表現或者非認知能力?能否促進社會公平性?這些皆是尚待研究的議題。圖|iStock
臺灣的高中入學前會舉辦大型學力測驗。這道篩選機制是否讓同一類型的學生集中,因而擴大各校之間的差距?篩選基礎是家庭社經地位、學科表現或者非認知能力?能否促進社會公平性?這些皆是尚待研究的議題。
圖|iStock

不同背景、能力的學生,分散在各國中

首先,來看看依照戶籍入學的國中狀況。

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根據 TEPS 數據,2001 年國一生的家庭社經背景,各校差異占總差異的 23%,相對而言,校內差異佔總差異的 77%;升上國三後,數據沒有改變。再看看學生的認知能力,結果也很相似,2001 年的國一生,認知能力的差異校內大約占 8 成;到了國三,情況也差不多。

大體來看,國中學生的家庭社經地位、認知能力,各校之間的差距不算大,校內的差異相對較高。

國中生的家庭社經地位、認知能力,學校之間差異約占總差異的 2 成,學校內的差異則佔總差異的 8 成。 (TEPS 認知能力評量包含兩部份:第一部分是和學科相關,如數學、科學、語言能力;第二部分和課程無直接相關,如分析、生活應用、創造能力)圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)
國中生的家庭社經地位、認知能力,學校之間差異約占總差異的 2 成,學校內的差異則佔總差異的 8 成。
(TEPS 認知能力評量包含兩部份:第一部分是和學科相關,如數學、科學、語言能力;第二部分和課程無直接相關,如分析、生活應用、創造能力)圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)

進一步和其他各國地區做比較。檢視 PISA 調查(2018) ,九年級學生家庭社經地位的各校差異,臺灣為 22%,在全球 32 個國家或地區中排名倒數第 4。最高是墨西哥的 64%,明顯區隔出貴族和平民學校;最低則是南韓 16%,各校差異小。

與其他國家相比,臺灣國中階段校與校之間在家庭社經地位上的區隔,相對較不嚴重。

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考試更公平?數據打破迷思

從國中升高中,對臺灣學生是第一道門檻。大家不再如同國中小時期,多數人和鄰居共讀同一間學校,學生進入哪一所高中就讀,需要經過篩選再分發。

過往二十年,這套篩選制度歷經多次改革。大致可以分成三大階段:1958-2000 年為「高中聯考」時代,一試決勝負,各校只依照聯考成績決定錄取與否。2001 年後走向多元入學,入學測驗為「國中基測」。2014 年後實施十二年基本國民教育,朝向免試入學,統一考試也更改為以級距評分的「國中會考」。

圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)
圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)

跨過這道升學門檻後,各校高中生的認知能力、家庭社經地位,出現哪些變化?不同「年代」的入學方案,究竟是越趨公平或擴大階層差距?

就家庭社經地位而言,依據 TEPS,2001 年的臺灣國一學生,各校的家庭社經地位差異佔總差異的 23%;2005 年當他們經過基測進入高中、升上高二後,各校間的差異僅降至 22%,變化非常微小。PISA 數據(2018)也顯示,九年級生的家庭社經校際差異是 22%,經過會考的十年級生則是 25%,不降反升。

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那麼,年代更久遠的聯考是否比較公平?2001 年 TEPS 調查的高二生,屬於末代聯考生,他們的家庭背景各校差異為 21%,幾乎等同以戶籍入學的國中階段。

這一串數據顯示,研究結果恐怕將打破「考試更公平」的迷思!經過考試入學後,高中各校之間的社經階層差距,與國中階段相近,甚至些微高於國中階段。

戶籍分發的國中生,家庭背景的校際差異大約在 19%~23%,不論聯考、基測或會考時期,升高中後則在 21%~25%,顯示經過考試分發,並未縮小各校之間的社經差距。圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)
戶籍分發的國中生,家庭背景的校際差異大約在 19%~23%,不論聯考、基測或會考時期,升高中後則在 21%~25%,顯示經過考試分發,並未縮小各校之間的社經差距。
圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)

原本以為能「重新分配」的升學考試,並沒有提高不同家庭社經背景學生就讀同一學校的機會,包括被認為較有利於社經弱勢的聯考,也未縮小各校的社經階層差距。

「我們會認為按照居住戶籍分發,有可能造成貧富區隔;考試應該更公平,能讓社經弱勢學生有同等機會。但數據結果並不是如此,聯考和戶籍分發相比,並沒有更有效地促成不同背景學生共讀一校。」黃敏雄分析。

聯考、基測或會考,「學科能力」都穩居重點標準

考試制度並沒有提高不同背景的學生共讀一校,那麼,升高中後同學換成了誰?從認知能力差異度的轉變,可以給出部分答案。

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根據 TEPS 數據,2001 年的國一生經過基測後升上高二,在綜合學科表現上,各校差異從國一的 19% 大幅跳升至高二 63%,分析能力的校際差異從 16% 升至 45%。PISA (2018)也呈現同樣結果,不論數學、科學或閱讀能力,十年級和九年級生相比,各校差異幾乎都增加兩倍,研究顯示出:高中階段認知能力的各校差距,明顯拉大。

再透過 PISA 的跨國調查,便能突顯出這項另類的「臺灣特色」。

2006 年,臺灣十年級學生數學、科學、閱讀能力的校際差異,從國中時期 25%、21%、25% ,激增至 65%、63%、60%。2014 年實施十二年國教後,差異遽升的情況雖有趨緩,但 2018 年高中各校差異仍高達 43%、43%、40%。攀升的程度,在 32 個國家中排名數一數二!

換言之,臺灣的「高中升學制度」是一套鮮明的篩選機制,明顯依照學科能力分配到不同的高中,在世界各國顯得相當特殊。

黃敏雄解釋,2014 年後數據趨緩,來自於國中會考計分方式的改變。計分不再是鑑別度極高的精密分數,改用級距,各科只區分七個等級,增加了總分重疊的比例,鑑別度降低,因此縮小了校際差異。

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從跨年度的數據來看,不論是聯考、基測或會考,高中升學以「學科表現」作為篩選分類的標準,始終沒有太大改變。

「數據會說話,我們的高中升學制度,仍然是以學科表現作為最重要的分水嶺。」黃敏雄分析,儘管十二年國教實施後,政府同時推動免試入學、繁星高中等教育改革措施,希望打破明星高中的傳統迷思,也降低學科考試的重要性,但數據反映結果並非如此。

以國中會考入學制度來看,如果某一所高中的免試入學登記者多過可以錄取的額度,北北基會採用三大計分項目進行超額比序:志願序、多元學習表現與會考成績各占 36 分。志願序絕大多數人可以得滿分,就算不慎選填失手,多數只被扣 1 分,最離譜的選填失手,也僅扣 4 分;多元學習表現涉及升學前途,早有準備的多數學生可以拿到滿分。於是,最終還是考試成績決定學生的分發。

黃敏雄進一步解讀:臺灣升學考試明顯以學科能力做篩選,但沒有提高不同家庭社經背景學生同讀一校的機會,等同間接篩選了學生的家庭社經背景。

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臺灣高中升學考試對「學科能力」,會產生明顯篩選分類,且高居世界前位。2018 年,數學和科學表現的校際差異升高幅度,在 32 個國家中高居第一;閱讀能力的校際差異升高 22%,名列第二,僅次於俄羅斯的 24%。圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)
臺灣高中升學考試對「學科能力」,會產生明顯篩選分類,且高居世界前位。2018 年,數學和科學表現的校際差異升高幅度,在 32 個國家中高居第一;閱讀能力的校際差異升高 22%,名列第二,僅次於俄羅斯的 24%。
圖|研之有物(資料來源|黃敏雄)

學科強=情商高?高情緒技能沒有集中在明星高中

近年越來越多研究指出,學生的「非認知能力」(或稱社會情緒技能),對於未來成就、幸福感、健康、工作表現有顯著影響, PISA 也在 2018 年納入非認知能力的學生自評調查,例如:對失敗的負面想法、自我日常感受、努力做好工作的決心、在學校歸屬感等,總計十個面向。

幾十年來,臺灣學生日夜念書補習,為了要搶進明星高中窄門,除了必備的認知能力,也得兼顧高競爭、長時間努力、抗壓性。因此研究假設,明星學校的高中生,除了認知能力較強,也屬於社會情緒技能較佳的族群。

不過 PISA(2018)卻顯示,臺灣九年級與十年級學生自評的各項非認知能力,校際差異都低於 5%。也就是說,學校內的差異非常大,「情商」高的學生是平均分散在各學校,國中如此,高中也是如此。

黃敏雄對數據結果稍有保留,原因是,學生自評時可能拿班上、校內的同儕當作參照對象,各校標準不一,較欠缺客觀精準的依據。但 PISA 的資料仍顯示,不論是在學校或個人層次,認知能力和非認知能力的相關微弱。

未來需要的能力超出教科書之外

總的來說,這項研究反映出:臺灣的升學制度始終高度偏重認知能力,特別是學科表現;分析、解決問題等類型的認知能力,各校的差異相對較小。

原因在於,考試成績強烈左右升學結果,學校和補習班會猜題、訓練答題技巧,以及加強考題演練或背誦,因此測出的往往是學生可以專注預備考試的資源條件、意願、努力及能力,而非真實呈現出全面的認知能力。

此外,在升學主義掛帥下,教育體制對學生的期待和訓練,都集中在考試表現上,非認知能力便難以獲得重視,包括對自我的主動探索、社會價值、情緒技能。

然而黃敏雄提醒,全世界政府都積極改革學校課程,期盼培育主動學習、有創新力、具備團隊合作技能、重視內在修為,同時兼備人文關懷及環保意識的新公民,以因應全球化與科技變遷帶來的問題與挑戰。例如,OECD 的「未來教育與技能,2030」計畫(Future of Education and Skills 2030)。

「懂得溝通、相互合作,能主動尋找問題與解方,都是很重要的能力。我們也應該讓學生有機會走出學校,看見社會需要,讓學校教育跟真實世界接軌。」

OECD 網站可見到許多跨國孩子,積極表達他們對環境、社會的關切與期待。好比一名 17 歲哈薩克中學生努拉(Nurai)設定未來志向是成為「窮人的建築師」:與非營利組織仁人家園(Habitat for Humanity)合作,協助世界上人人都有房子可以住。

黃敏雄語帶關切地說:「我希望我們的學生也有這樣的機會,好奇心、充滿關懷,能和社會、國際連結,嘗試多探索自己想做的事情。教育制度應該讓學生有更多機會被啟發。」

你心中的教育應該是怎樣?17 歲的哈薩克學生 Nurai 說:「現在的學校教育偏重科學的學習,卻忘記向年輕的世代闡述社會問題,其中包括居住問題,這個問題已經擴及全世界,相當重大。」資料來源│OECD Future of Education and Skills 2030 (黃敏雄譯)
你心中的教育應該是怎樣?17 歲的哈薩克學生 Nurai 說:「現在的學校教育偏重科學的學習,卻忘記向年輕的世代闡述社會問題,其中包括居住問題,這個問題已經擴及全世界,相當重大。」
資料來源│OECD Future of Education and Skills 2030 (黃敏雄譯)
「我們不應該錯誤的貼標籤,給一些人希望,又讓一些人絕望。」黃敏雄長年研究教育社會學,核心關懷環繞著制度政策的合理性。他強調,學生未來的成就並不只是依靠學科表現,教育制度不能讓孩子因為測驗分數,便被貼上負面標籤。圖|研之有物
「我們不應該錯誤的貼標籤,給一些人希望,又讓一些人絕望。」黃敏雄長年研究教育社會學,核心關懷環繞著制度政策的合理性。他強調,學生未來的成就並不只是依靠學科表現,教育制度不能讓孩子因為測驗分數,便被貼上負面標籤。
圖|研之有物

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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學測數學怎麼考?分程度測驗或許是正解——《科學月刊》
科學月刊_96
・2021/03/05 ・2863字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

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今(2021)年的學測數學科被評為「史上最難」。事實上,數學科每年的難易度呈現出週期性震盪,一下容易一下難的考試,不只出題者傷透腦筋,考生更是無所適從。張鎮華認為,學測作為「基本學科能力測驗」,考題不能太過艱澀;而學測也是各大學校系初步篩選的門檻,因此各校學系更不該害怕超額篩選。不同學生對於數學的學習差異不小,只用同一份試卷進行測驗可能出現各種問題,若使用分程度測驗的方式,設計 A、B 兩卷,或許能有效解決每年難易不均的問題。

108 年與 109 年的大學學科能力測驗(以下簡稱學測),數學科滿級分人數連續兩年暴增,109 年更高達 1.4 萬人,大考中心前主任張茂桂因此下台。在下台事件過後,各界猜想今年 110 學測數學科將增加難度。果不其然,今年學測數學科被高中及補教老師評為「史上最難」,預估滿級分人數將大幅下降,五標也會比去年下修 2~5 級分左右。而讓人擔心的是,今年的考題將會打擊社會組考生。

圖/Pixabay

週期震盪一年簡單一年難,考生心累累

根據歷年的學測數學科滿級分人數百分比,其中 102 年的 1.95% 與 106 年的1.41% 都是數學科困難的年度,再加上本次 110 年的難度,可以發現學測數學科的難易度呈現週期性震盪,容易之後轉難,難了之後又變容易。

一般對於以上現象的解讀是,考題容易的結果引發滿級分人數太多,造成前面志願學系的超額篩選,因此大考中心思考下次提升考題難度;反之,考題困難將使大量考生受挫,為了安定人心,大考中心思考下次降低考題難度。但考題難易並不容易掌控,出題團隊更是年年不同,單憑「比去年難」或「比去年簡單」的理念,無法掌控社會上對於難易度的期望。

從最根本來看,大考中心因應社會輿論(正確來說其實是少數人的看法),讓數學科考題在難易之間反覆,是因為他們忽略了學測的目標。根據大考中心網站所示:「學科能力測驗包括國文、英文、數學、社會、自然五考科,旨在測驗考生是否具有接受大學教育的基本學科能力,是大學校系初步篩選學生的門檻。」定位在「基本學科能力」,考題就不應該太難;「初步篩選門檻」就代表各學系不要怕超額篩選。

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圖/Imgflip

大學入學考前世今生說給你聽

要討論上述的現象,需要了解現行的大學入學選才制度。大學聯合招生從民國 43 年起至 72 年期間,大學聯招採「先填志願、後考試、再分發」的辦法,報考科系分為甲(理工)、乙(文)、丙(醫農)及丁(法商)四組。到了民國 73 年,大學聯招制度做了重大改革,其一是填志願的方式改為「先考試再填志願」,再則允許跨組選考,並將乙、丁組合併為第一類組。

第二次較重大改革是從民國 83 年開始試辦,到 91 年全面正式實施的多元入學制度。除了保留傳統的考試分發(指定科目考試,簡稱指考),83 年開始試辦「推薦甄選」入學,87 年試辦「個人申請」入學。前者由學校推薦,後者由學生自行決定,但都有推薦與申請學校數額的限制。

民國 95 年,清華大學有感於學生集中來自少數高中,向教育部提出「發掘人才、縮短城鄉差距」的繁星計畫單獨招生;從 96 年實施以來,越來越多大學加入,繁星計畫遂從試辦轉為正式的入學方式;民國 100 年以後,因為推薦甄選與繁星計畫近似,遂合併為繁星推薦。隨著歷年來制度上的演變,臺灣目前的大學多元入學包括繁星推薦、個人申請與考試分發三種主要管道。最近還有一種由 104 年臺大數學系提出的「火星人計畫」所發展出來的「特殊選才」。

圖/Pixabay

數學就數學,又不是走迷宮

大家都說 109 學測的數學考題容易,筆者也花時間做了一遍,發現並不如想像中容易,還是需要用心作答才能完卷,只是大多不需要拐彎抹角,算是基本的題目。讀者可參閱 109 學測各科級分人數的百分比分布圖,會發現這份試卷是可以把學生區分開來的。

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學測採用 15 級分制,平均來說每一級分應有 6~7% 人數,數學的分布大致如此,只是 15 級分的人略多,可以解讀為我國學生的數學程度不錯。套用筆者女兒的疑問:

「學生考好了老師為何要不高興?」

反觀國文科的級分百分比分布,有六成的人集中在 10~13 級分,這樣擁擠的程度,在許多學系應該更造成超額篩選的現象,不知為何大家並不關心。

109 學測數學科若造成超額篩選,也只是對前面志願的學系影響,對大部分其他學系的影響不如國文科嚴重。學測不光只是服務前面志願的學系,不能只在乎前面志願學系的抱怨,忽略其他學系的影響。

事實上,超額篩選並不是一個嚴重的問題。申請入學制度實施多年,各學系早就有一套選才機制,以學測成績為門檻的候選人進來之後,各學系應當以自己的特色機制篩選,候選人多反而是選擇增多,對學系只有好處沒有壞處。基於此觀點,我認為 109 學測數學科能真正忠實反應學測的目標,應該嘉許,前中心主任根本不應該為此下台,做正確的事情反而獲罪,並不公道。

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另外我也做了 110 學測的數學題目,整體來說,算是一份靈活的好題目。但是其中有許多問題需要多方轉折,並不算基本的題目,已經超出學測設定「基本學科能力」的目標。這樣的題目相信能解除前面志願學系的超額篩選現象,但相對要付出的代價太高。對於數學能力超群的學生必然能如魚得水;不過對於大多數的學生來說,這是一份令人感到挫敗的考題,可能成為他們日後害怕數學的原因之一。

數學是一個密度極高的學科,縱使是一個簡單的式子,也代表極多的內涵,需要多方解讀才能通曉,不同的人對其吸收能力也有極大差異。為此,數學是在中學教育中,唯一從高二就要分流教學的科目。目前學測數學科用同一份試卷測驗差異性很大的一群人,本來就會造成種種問題。出得容易,分辨不出最好的那些人;出得難,則會打擊眾多學生。希望這樣的困難,在 108 課綱後,學測改考數學A、B兩卷後能得到適當的紓解。

順帶一提,與此類似的是指考的數學。現階段數學分為數學甲、乙,分程度測驗,是正確的分流測驗。可是,不知以何根據,111 年後的指考只有數學甲,沒有數學乙。這種開倒車的作法,可以預見將產生許多後遺症。據一些朋友告知,商管學群的學系現在為了設定考科,逐漸發現問題。數學甲太難不適合他們要的學生,但是又沒有數學乙,選來選去都不合適,最後只好含淚選了公民科。

在此呼籲,招聯會和教育部應該及時修正指考的數學考科,才不會釀成大錯。

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延伸閱讀

  1. 109學年度學科能力測驗統計圖表
  2. 學科能力測驗統計資料
  • 〈本文選自《科學月刊》2021 年 3 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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科學月刊_96
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【特輯】認真的科學家最搞笑之「搞笑諾貝爾獎」
儀珈
・2019/09/11 ・3691字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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今年(2019)的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮即將於 9月12日盛大展開,在開始之前,我們一起來回顧搞笑諾貝爾獎的點點滴滴,為今年的頒獎暖身吧!看看搞笑諾貝爾獎究竟是什麼?又有什麼有趣的歷屆得獎研究呢?

認真嚴肅,卻又不失幽默風趣的研究和科學家,就是搞笑諾貝爾獎的最佳人選!圖/Giphy

那些搞笑諾貝爾獎的二三事

搞笑諾貝爾獎 (Ig Nobel Prize) 是將 Ignoble(不名譽的)和 Nobel Prize(諾貝爾獎)這兩詞做結合。它並不是要諷刺諾貝爾獎,而是對諾貝爾獎做了一個有趣的模仿,頒給那些完成一些「乍看令人發笑,後又引人深思」成就的人 ,大多得主都是真真實實的科學家,當然也有些例外。

蛤?什麼是搞笑諾貝爾獎?天生幽默風趣的我,自信中帶有瘋狂的火焰,可以成為它的得主嗎?

根據搞笑諾貝爾獎的官網,你隨時都可以提名任何人或團體成為候選人(甚至是你自己),只要寄封信就好了!

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只不過,雖然可以提名你自己,但很難得獎!依據搞笑諾貝爾獎官方統計,每年的提名者中平均 10~20% 為自我推薦,但這群人卻很少很少得獎。

這代表這些搞笑諾貝爾獎得主在做研究的時候其實是很認真的,並非以獲得搞笑諾貝爾獎為目標,莫名出現這樣的「笑果」可能也是他們始料未及的。

擁有台灣國籍的諾貝爾獎得主,我們可以想到李遠哲、丁肇中,那台灣也有人得過搞笑諾貝爾了嗎?

別懷疑真的有,而且還獲得了四次!其中,甚至連「立法院內政客們的拳打腳踢」都獲得了搞笑諾貝爾和平獎!

創辦人馬克.亞伯拉罕斯(Marc Abrahams)TED演講

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《科學幽默期刊》的共同創辦人馬克.亞伯拉罕斯(Marc Abrahams)曾在 1999 年撰文以及後續許多訪問中,談過他怎麼看待這個他所創辦、看似非常不正經的獎項,他說搞笑諾貝爾獎並非用來嘲諷這些得主,也不是要去評論這些研究的好與壞,或是討論這研究室重要或不重要。

這些科學家做的事情可能常被形容為瘋狂、搞笑或不認真,但事實上搞笑諾貝爾獎希望大家看到這些與眾不同、具有想像力的想法,也希望讓人重新發現科學是一個有趣的事情。

現在,我們知道了搞笑諾貝爾獎大概是怎麼一回事了,接下來一起回顧幾則有趣的得獎作品吧!

除了數錢,口水拿來去汙也很好用唷!

想出這個研究的是一位葡萄牙里斯本的博物館文物保存研究者,在平常的文物保存工作過程中,她注意到有許多館內的文物保存員偏好用自己的口水來擦拭各種文物表面,因此他開始針對雕刻上不同的顏料區域分別進行測試。

沒想到的是,這些常用的清潔品都比不上口水的威力,口水對測試中 8 種顏色的顏料全都有清潔效果,而且不會傷害表面;其他的清潔品大多都只有微弱的效果,甚至是看不出差別。

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典禮上特別請來了哈佛藝術博物館館長、策展人 Francesca Bewer,在台上現場示範用口水擦拭一張充滿灰塵的畫。

為了要了解口水為什麼可以這麼強,她們鎖定了口水中含量很高的酵素:????-澱粉酶 (????-amylase)。他們把口水拿去用離子交換樹脂處理,把 ????-澱粉酶分離出來,拿純化過的澱粉酶和去除電解質的口水(透析後的口水)、還有加熱過後的口水來比較。

測試結果發現單純只有 ????-澱粉酶的清潔效果和去除電解質的口水一樣厲害,而加熱後的口水,因為酵素結構被破壞,所以沒有任何效果。

研究人員還另外準備了兩種不同來源的 ????-澱粉酶,一種是由麵包配上酵母菌產生的,而另一種則是來自人體腸道內的微生物 (枯草桿菌 Bacillus subtilis) ,測試結果發現這兩個來源的 ????-澱粉酶也跟口水本身的清潔效果一樣強

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也就是說,以後想要清潔物品表面,再也不用擔心吐口水吐到口乾舌燥,還會被別人覺得很噁心,才能把東西擦乾淨了,我們也能有很好的替代方案可以用!

你也是馬尾控嗎?找出馬尾的方程式!

來自英國劍橋大學的Raymond E. Goldstein 教授所主導的研究,他們推導出可用來描述馬尾形狀的方程式,並發表於物理學界頗具領導地位的《物理評論通訊期刊》(Physics Review Letters)上。

這個問題看似簡單實而複雜,在現實生活中我們可以看到各式各樣的馬尾,科學家要怎麼從這麼多變因裡求出馬尾方程式呢?

在論文中,他們把每一根髮絲視作有隨機曲度的彈性線段,再利用流體力學中的連續方程式來描述儲存在髮束裡的「能量」。

這邊所說的能量,共有三個項:其一是彈性能、其二是重力能、其餘未描述到的能量全部算入第三項,稱之為髮絲束縛能 (fiber confinement energy)。

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彈性能的原理就如彈簧,是頭髮本身的彈性所儲存的能量;重力能更直觀,就是髮束重量的位能,前兩項能量用牛頓力學的公式即可表達。但第三項的束縛能,主要是成千上萬的髮絲無序地交錯、接觸、壓擠所儲存的能量,要將之公式化則需用到統計物理的技巧。

馬尾的清新形象深植人心。 來源:電影《那些年,我們一起追的女孩》
馬尾的清新形象深植人心。來源:電影《那些年,我們一起追的女孩》

這種技巧其實和「理想氣體方程式」很類似,我們不可能描述每一顆氣體分子的運動模式,但可以用 PV=nRT 的公式去描述氣體團壓力、密度和溫度的關係。同理,要看各別髮絲的交互作用很複雜,但以整個髮束的角度切入,反而可以得到簡單的狀態方程式。

能量方程式寫出來後,利用最小勢能定理(Minimum total potential energy principle),將能量方程式對髮束長度做一次微分之後,等於零之解即為處於「穩定平衡」狀態下的馬尾方程式。換句話說,就像水會往低處流一樣,髮束也會自動跑到勢位能最低的形狀。

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腎結石怎麼辦?來坐雲霄飛車試試看!

病患興奮的告訴醫生,當他搭了一次迪士尼的巨雷山雲霄飛車,過兩分鐘後,一顆腎結石就掉出來了!而且每搭一次就掉出一顆腎結石!

為了證實病患所言不假,醫師依據該病患的腎臟斷層掃描的結果, 3D 列印出一個矽膠腎臟模型之後,再裝進尿液、病患掉出來的三顆腎結石,再把這些實驗材料裝進背包,並讓每一顆腎結石搭 20 次迪士尼的巨雷山雲霄飛車。

實驗結果,發現搭雲霄飛車確實可以幫助排出腎結石。研究顯示,如果患者搭雲霄飛車時坐前面位置,有 16.67% 的機率可以排出腎結石;坐後面的話,排出腎結石的機率提高到 63.89%

不過奇特的是,如果改搭「飛越太空山 (Space Mountain)」和「搖滾雲霄飛車 (Rock ‘n’ Roller Coaster)」這兩個更刺激的雲霄飛車,效果都沒有去搭巨雷山來的好。瓦廷格認為巨雷山大勝的原因,是因為巨雷山有很多快速上衝又下墜跟急速轉彎的設計,患者身體在強烈擺盪之下,便容易將腎結石排出。

驚險刺激的雲霄飛車,說不定可以成為腎結石的療法之一。圖/Pixabay

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因此瓦廷格下了一個小結:若想排出腎結石,不用去搭時速 110 公里,或是有高速迴轉的雲霄飛車,像巨雷山這種最高 35mph (時速 56 公里)的中等強度雲霄飛車,搭配眾多快速上衝又下墜跟急速轉彎,搭個兩分半鐘就很夠用了。

確認過長相跟身高,就能知道你的陰莖長度?

民間傳聞中,有各種從身高、鼻子大小、眼睛、脖子、屁股,甚至是中指長度來推測生殖器大小的猜測方法,那麼,這些傳說到底有沒有科學根據呢?

榮獲搞笑諾貝爾獎統計學獎的這兩位醫生,就是透過身高與腳掌長度,來研究它們與陰莖長度之間的關係。

為了做這個研究,傑拉德.貝因醫生與凱利.辛門諾斯基醫生召集了六十三名,願意讓人量測相關部位的男人,他們的身高介於 157 到 194 公分,腳掌長度介於 24.4 到 29.4 公分。陰莖長度則介於 6.0 到 13.5 公分;這是在陰莖勃起時量測的。

若陰莖真的和腳掌大小高度相關,小腳的男生會不會想買大號一點的鞋子來虛張聲勢呢?圖/Pixabay

他們的分析結果指出,一個男人的身高與其陰莖長度,是弱相關性(弱相關是他們的說法);而腳掌長度與陰莖長度也是屬於弱相關性

他們的結論是:「我們的資料⋯⋯可明顯看出,要從腳掌大小或身高來預告某人的陰莖尺寸,實際上是沒有用的。」由於傑拉德.貝因醫生與凱利.辛門諾斯基醫生讓一般人也覺得統計學很有趣,因而贏得了 1998 年搞笑諾貝爾獎統計學獎。

看完這麼多引人發笑的研究與介紹,是不是也開始好奇今年的搞笑諾貝爾獎了呢?歡迎大家與泛科學一同共襄盛舉,追蹤我們未來一系列搞笑諾貝爾獎的文章與活動!讓我們在認真又幽默的科學研究裡面一起大笑,徜徉在科學帶來的幸福與滿足吧!