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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

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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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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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 ・5996字 ・閱讀時間約 12 分鐘

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。
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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 ・2865字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

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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