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這本談科學素養的書出版 22 年了,我們為何還在談科學素養?——《科學素養》

鄭國威 Portnoy_96
・2018/05/20 ・1715字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

愛因斯坦曾言:「當我們的知識之圓擴大,環繞圓周的黑暗也跟著變大了。」(“As our circle of knowledge expands, so does the circumference of darkness surrounding it.”) 這句話是我最常在外演講時引用的名人錦句,也是時時自我提醒的警句。

所以,正如作者池內了教授所說,科學家不是知道所有事情的人,正好相反。科學家是站在圓周上,知道我們知道哪些,以及不知道哪些事情的人。正因為科學家知道人類還有很多不知道的事情,面對無法估量的黑暗,因此更擁有了責任,要將人類知識之圓邊界的狀況傳達給更多人,同時在知識不足以至於無法判斷的時候,勇敢地講出「我不知道」。

科學家處於人類知識探索隊伍最前沿,但科學家要扮演的角色不只是悶著頭往前進而已,而是要時時回頭,把前方的訊息回傳給後頭的人。這時候就像是比手畫腳遊戲一樣,若一開始比得不好、傳達得不夠清楚明瞭,那麼一個接著一個傳到後來,訊息接受者不是摸不著頭緒就是解讀的莫名其妙,並且肯定會反過來責怪前面的人「到底在比什麼鬼」。

所以,我們需要更多科學家擁有直接對社會溝通,體察一般人情緒與需求,再將複雜知識轉譯軟化成大眾語言的能力。在經營泛科學的經驗中,我認識一些擁有這樣能力的科學家,但在其中,有熱情、有意圖、願意撥出時間來溝通,不為糟糕的媒體環境跟酸民文化而灰心的科學家,實屬鳳毛麟角。

若科學家不願、不用、不能對公眾溝通,將會帶領國家陷入惡性循環。作者在書中也直言:在民主時代,人民的選票與納稅決定了主要由國家支持的科學研究,因此一個國家的科技水準,越來越高的比例是由該國人民對科學與技術的了解與支持程度來決定的。所以科學素養除了包括了一般人對基礎科學知識的掌握、對科學史、科學研究方法的理解,更包括了對社會中的科學議題的參與,如果科學家不協助民眾跨過參與議題的門檻,那麼結果只會是民眾用選票跟稅金決定把門直接封死。

source:space telescope

本書花了不少篇幅,從作者最熟悉的天體物理學出發,簡要清晰地告訴讀者當代科學的演進史;模型、假說、定律、理論等的差異;為什麼數學如此重要;面對無法化約的新領域該怎麼辦。這些其實是我們在國中時就都會學到的,但我也跟大多數人一樣,就算念到大學都無法真正搞懂,毫無興趣、甚至以厭惡科學素養而自豪。如果只是少數人如此,或許是少數人的問題,但如今卻是大多數的人都沒有足夠的科學素養,這很難不説是科學家與像我這樣的科學傳播者的責任。

在 108 課綱強調「素養導向教學」後,科學素養成為教育圈熱門話題,許多人誤以為這改變不過就是考試時會出現很長的文章題目要考生做閱讀測驗,讓數理考試題目多點來自文學跟社會議題的文本,或是讓國文跟英文考試多點得用上數理能力的題目,其實當然不是這樣。要培養科學素養,最關鍵的是認知科學作為一種探究知識、逼近真理的方法,到底是怎麼來的、科學家又是怎麼從單純對現象的好奇,轉而成為一種由國民稅金支持的研究活動。說真的,科學素養教育之所以被重視,絕不該被當作是科學家突然又要灌輸給大眾一些莫名其妙的東西,而該被認為是科學界與科學傳播界的反省運動才是。

這本書首發於 1996 年,距今已有 22 年,雖然書中少了近年來的熱門科學名詞,例如大數據、物聯網、人工智慧、基因編輯、登陸火星……等等,但讀來依舊深刻,毫不過時。此刻讀這本書,看作者當時對科學家的批評與自我反省,再對照如今的發展,只覺像作者這樣的聲音實在太少,再多幾本這樣的書,也還不夠啊。

 

 

本文為《科學素養:看清問題的本質、分辨真假,學會用科學思考和學習》一書推薦序,經濟新潮社 出版。

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鄭國威 Portnoy_96
247 篇文章 ・ 713 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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鑑識故事系列:定罪兼診斷?!性器黑色素沉著症
胡中行_96
・2022/10/06 ・1475字 ・閱讀時間約 3 分鐘

日本警察逮捕了一名年紀約三十出頭的男性嫌犯,認為他強姦年輕女子。[1]

在嫌犯否認指控的同時,警察找到其手機裡的一支影片,內容正是記錄犯罪的行為。就一般的辦案程序而言,警方會期望從中瞭解加害人的生理特徵,例如:髮色、傷疤或刺青等,作為接下來指認身份的根據。然而,儘管其畫面包含性侵者性器的外貌,偏偏就是看不到人臉。嫌犯逮到這個天賜良機,辯稱別人闖入他家,在那裏發生性關係,並用該手機拍攝過程。總之,就是把責任撇得一乾二淨。[1]

幸好鍥而不捨的警方在無奈之餘,注意到錄像中的陰莖,有個不明顯的特徵。這讓他們想到一個好主意。[1]

沒有臉龐的性交畫面,成為指認當事人的挑戰。圖/喜多川歌麿〈歌枕〉(1788;Public Domain)

警方把手機影片中陰莖畫面的截圖和嫌犯下體的照片,帶去日本自治醫科大學附屬埼玉醫療中心(自治医科大学附属さいたま医療センター)的法醫部門。他們請教皮膚科醫師,該陰莖上的色素沉著(pigmentation),是否能夠證明性侵者的身份。醫師觀察到嫌犯的陰莖,有輪廓不規則的零星斑點,呈現濃淡不一的灰黑色,並在接近龜頭處顏色較深。根據嫌犯本人的說法,那些不痛不癢的色斑從青春期就存在。於是,皮膚科醫師以此做出診斷,並針對案件證據以及嫌犯的健康,提供專業意見。[1]

左邊是手機影像截圖;右邊則為嫌犯的陰莖照片。圖/參考資料1,Figure 1(CC BY 4.0)

首先,嫌犯應該患有性器黑色素沉著症(genital melanosis)。這種變異在皮膚科的病人中,僅佔 0.01% 左右。[1, 2]不過,因為除了皮膚顏色改變,沒有其他症狀,以致容易被患者忽略,所以真實的盛行率或許更高。有如此罕見的病徵與錄像吻合,皮膚科醫師當然非常肯定這是足以定罪的重要證據。[1]

其次,雖然性器黑色素沉著症是良性的,但在此皮膚科醫師並沒有取得切片,做更深入的檢查,所以無法排除黑色素瘤(melanoma)的可能性。此外,在生殖器惡性腫瘤裡,有 8 – 10% 為性器黑色素瘤,是第二常見的性器癌症。就算嫌犯陰莖上的僅是黑色素沉著症,這類患者中 15% 的人,在身體的其他部位,也會出現黑色素瘤。換句話說,他罹癌的機率比一般人高。[1]

黑色素瘤有口訣為 ABCDE 的五大徵兆:形狀不對稱(asymmetrical)、邊緣不規則(border)、顏色不均勻(colour)、尺寸比豆子大(diameter),還有持續變化(evolving)。[3]從皮膚科醫師的描述,以及嫌犯陰莖的照片,可知他的情形明顯符合上述徵兆中的幾項。即使沒有任何不適,為了以防萬一,也早該去醫院諮詢。

最後,在皮膚科醫師斬釘截鐵的證詞,以及令人魂飛膽喪的罹癌風險下,焦慮至極的嫌犯終於俯首認罪,而且同意去皮膚科做更進一步的檢查。大功告成之後,自治醫科大學附屬埼玉醫療中心的團隊,把此案寫成論文拿去投稿,登載於 2021 年的《鑑識科學、醫學與病理學》(Forensic Science, Medicine, and Pathology)期刊上,並在結論中強調整合皮膚科理論與刑事鑑定的重要性。[1]

 

延伸閱讀

英國「學童」取代「病理學家」?!辨識癌細胞的人工智慧

陰莖,是社交安全的重要指標?!

參考資料

  1. Yamada A, Demitsu T, Umemoto N, et al. (2021) ‘Video image of genital melanosis provides strong evidence to support identification of a sexual offender’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 17, 510–512.
  2. Haugh AM, Merkel EA, Zhang B, et al. (2016) ‘A clinical, histologic, and follow-up study of genital melanosis in men and women’. Journal of American Academy of Dermatology, 76 (5): 836-840.
  3. What Are the Symptoms of Skin Cancer?’ (18 APR 2022) U.S. Centers for Disease Control and Prevention.
胡中行_96
64 篇文章 ・ 23 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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食品界的奇葩:讓人又愛又恨的納豆
iGEM NCHU_96
・2022/10/05 ・2204字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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納豆原本是日本的傳統食品,現在台灣也到處都可以看得到了。雖然不好聞,而且還黏黏的,很多人卻因此就愛這一味,連台灣人也不例外。那麼納豆到底是怎麼來的?又是怎麼做的呢?

納豆是由大豆經過名為 Bacillus subtilis natto 的枯草桿菌發酵後製成,氣味獨特,類似辛辣的陳年奶酪。攪拌納豆會產生許多粘稠的細絲,通常被當作早餐吃(拌/不拌派戰起來!),可以放在米飯上,再搭配芥茉、醬油,或是日本洋蔥,稱為 納豆ごはん (米飯上的納豆)。

納豆偶爾也用於其他食物,例如壽司、吐司、味噌湯、玉子燒、沙拉,或是作為御好燒、茶飯的成分,甚至可以與義大利麵一起食用。看著看著,再加上想像,是不是就讓人垂涎欲滴呀!

納豆飯。圖/Unsplash

儘管有許多人覺得它的味道令人不快,其他人卻將它作為佳餚。眾所皆知,納豆在日本關東東部地區很受歡迎,但在關西地區不太受待見。

在 1990 年左右,「乾納豆」和「油炸納豆」問世,氣味和黏性降低,這對不喜歡傳統納豆氣味和質地的人來說,更容易食用;而另一種名為「豆乃香」的發酵大豆,也透過改良大豆和納豆芽孢桿菌品種,降低了黏性。

納豆是從哪裡來的?有兩種故事版本!

關於納豆的最早起源眾說紛紜、莫衷一是。一種理論認為,納豆是在遙遠的過去,在多個地方各自起源的,因為它的製作材料及工具,自古以來就很常見。

  1. 日本的傳奇起源

西元 1086 年至 1088 年間,武士源義家在日本東北部進行一場戰役。某天,部隊在為馬兒煮大豆時,不巧遭到襲擊。他們急忙收起豆子,過幾天重新打開草袋,發現裡面的大豆竟然已經發酵了!士兵們或毫不在意,或硬著頭皮地吃了下去,才驚覺意外地好吃。於是,這種獨特而濃郁的風味,很快便在日本流行起來。

源義家是日本平安時代後期的著名武將。圖/Wikipedia
  1. 中國起源

在納豆之前,中國有一種類似的黑豆發酵食品,叫做「豉」或「豆豉」。這些在中國發明的大豆調味料,經由商品化後,傳播到整個東亞。這種食物通常由整粒發酵的大豆,透過鹽漬、發酵和陳化等手法製成。

但是,中國與日本的成分和製作方法有所不同:中國人使用黑豆和黃豆來製作豆豉,日本人卻只使用黃豆來製作納豆。另外,鹽的用量也會影響豆豉和納豆的味道和外觀。

大豆的種植方法是在彌生時代從中國傳入日本的。後來,鹽開始在日本流通,成為豆豉開始生產的契機。不過,當時的鹽非常昂貴,所以有些人認為,納豆是在生產豆豉時,偶然發明出來的食物。

除此之外,平城京出土的木簡上頭寫著「豉」字,因此,也有人認為是在中國豆豉傳入日本後,日本人才得以藉此發明納豆。

不同品牌的豆豉。圖/Wikipedia

想製作納豆?你可能得花費不少時間

納豆是由大豆製成的,通常會優先選擇較小顆的豆子。如此一來,在發酵過程中,就能更輕易地發酵到中心部位。首先,豆子會先被清洗乾淨,然後在水中浸泡 12~20 小時,以增加它們的大小,接下來再蒸 6 小時。

此時,必須特別注意,使材料遠離雜質和其他細菌。這些混合物需要在 40℃ 發酵長達 24 小時。之後置於冰箱冷卻、陳化一個禮拜,使納豆變得黏稠。在這些加工過程中,都必須盡可能地避免接觸到大豆,否則大豆也可能會受到皮膚上的菌群汙染。

納豆富含營養,卻不是人人能吃

那麼,納豆是如何從日常佳餚,搖身一變,成為保健食品呢?

大豆在發酵過程中,化學成分會有很大的改變。除了保有原本的蛋白質、鈣質、維生素 B1、食物纖維等營養素之外,更增加了發酵生產的多種維生素,例如維生素 B2、B6、K2 等等。納豆的營養素相當多元且豐富,每 100 公克就含有多種礦物質與維生素,包括:鐵(每日建議攝取量的 66%)、錳(73%)和維生素 K(22%)。

此外,納豆內含一種稱為「納豆激酶」的酵素,更是有多種保健功效,可以降低血壓、降低動脈硬化、降低因心血管疾病造成的死亡率、溶解血栓、強健骨骼、維護腸道健康、增強免疫系統。

然而,不是所有人都適合食用納豆激酶,因為納豆激酶有抗血栓(凝血)及降血壓的功用,不建議與抗凝血劑、降血壓藥一起服用。如果患有出血性疾病,也不建議食用。但一切都應在醫師的指示下,再作定奪。

如果不確定能不能吃納豆,可以先諮詢醫師喔!圖/Unsplash

參考資料

  1. Hosking, Richard (1995). A Dictionary of Japanese Food – Ingredients and Culture. Tuttle.
  2. McCloud, Tina (7 December 1992). “Natto: A Breakfast Dish That’s An Acquired Taste”. Daily Press.
  3. Deutsch, Jonathan; Murakhver, Natalya (2012). They Eat That?: A Cultural Encyclopedia of Weird and Exotic Food from Around the World. ABC-CLIO.
  4. William Shurtleff; Akiko Aoyagi (2012). History of Natto and Its Relatives (1405–2012). Soyinfo Center.
  5. “起源は?発祥は?知られざる納豆の歴史 | ピントル”. 納豆専門ページ | ピントル (in Japanese).
  6. “History of Natto and Its Relatives (1405-2012) – SoyInfo Center”. www.soyinfocenter.com.
  7. “History of Soy Nuggets (Shih or Chi, Douchi, Hamanatto) – Page 1”. www.soyinfocenter.com.
  8. “糸引きの少ない納豆「豆乃香」の開発” (PDF) (in Japanese). Ibaraki Prefectural Industrial Technology Center.
  9. “納豆が出来るまで。納豆の製造工程”. Natto.in. 2004. Archived from the original
  10. USDA Database: https://fdc.nal.usda.gov/fdc-app.html#/food-details/172443/nutrients
  11. Chen H, McGowan EM, Ren N, Lal S, Nassif N, Shad-Kaneez F, et al. (2018). “Nattokinase: A Promising Alternative in Prevention and Treatment of Cardiovascular Diseases”. Biomarker Insights.

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大科學人專訪|泛科學共同創辦人 鄭國威:科學素養的第一步是勇敢地承認自己並不知道
LIS_96
・2022/09/29 ・2930字 ・閱讀時間約 6 分鐘

他是鄭國威,在社群網路上大家都叫他 Portnoy,是 PanSci 泛科學的共同創辦人。Portnoy 從關注媒體改革開始,一路走到成立全台最大科學網站社群。但你可能會很意外,鄭國威在國、高中時期也曾對數理非常排斥,最後選擇文組是為了逃避學不好的數理。直到在研究所接觸「啟發性」教學,才正式開啟鄭國威挖掘科學知識的興趣,以及創辦國內最大科普網站的動機。科學是生活,舉凡食、衣、住、行、育、樂,都可以看見科學的影子。鄭國威正透過網路平台、社群內容和實體線下活動,拉近你我與科學的距離。

關於 Portnoy 的求學歷程故事與教育觀點,邀請你一起往下閱讀>>>

曾是一位透過考試來定義自己的孩子

Q:在國小、國中、高中有遇過什麼「有成就感」以及「特別挫折」的經驗?

鄭國威:我小時候其實是還滿擅長讀書,但到了國中,國一下學期我的數理科目成績一落千丈,一方面覺得學習受挫,自己的自尊心受到嚴重打擊。一方面因為我小學成績很好,因為還滿自傲的,所以變得有點無所適從,那是很複雜的情緒。後來就開始作弊,這段經歷我在很多演講場合都有分享過,國一下學期我竄改成績單,不想讓我的爸媽和我的同學感覺到我變成一個笨蛋,就一直偽裝和掩蓋事實,最後事情還是爆發,這段經歷是我學習上很大的挫折。

我唸研究所之前,都非常討厭數理科目。小時候我喜歡科學,是因為我很容易得到很好的成績,但是當我上了國中,成績不好、掌握不到學習方法,我開始自我懷疑,透過作弊逃避掩蓋沒有學好的事實。我並沒有思考如何讓自己更好,也因此抗拒數理學習,所以我選擇文組,我就是一個文科生,一直到大學唸讀的是外語系。

不過到了研究所,我有了新的學習狀態,因為選擇自己想要念的學科,學得比較主動積極,學習的步調也比較能自己控制。研究所的教法跟以前不太一樣,是很啟發性的教學法,漸漸找回我是「有能力去讀懂,可以學會很多東西的信心」。這段求學歷程對我現在做泛科學有很大的影響,我希望能讓更多跟我一樣國高中,特別是國中,因為數理不好放棄討厭科學的人,在長大後重新愛上科學、重新了解科學價值和重要性。

研究所的經歷,讓鄭國威對於「學習」的看法有很大的啟發。 圖/envato.elements

考試不是一張考卷而是一台體重機

Q:您覺得「考試」的意義的是什麼?

鄭國威:我們對「考試」其實都有錯誤的認識,可能是環境造成的錯誤認識,讓我們覺得沒有達到「某個成績」就是不好,也漸漸讓教育體制走向「考試領導教學」的模式。我覺得考試應該像是「量體重」,因為想要有健康的身體,我們會去量體重,但不會因為沒有達到幾公斤,就覺得自己錯了。

「測量的過程」是讓我們了解我們「目前的狀態」是什麼,考試應該是這樣的價值,是一種幫助我們了解現況的方式,每個考核的結果,並不代表我們是怎麼樣的人,反而是讓大家知道自己現在的狀態,進而能思考下一步應該做什麼。

如果環境能幫助學生了解考試的意義,考試還是很有價值的。

科學素養的第一步是勇敢地承認自己並不知道

鄭國威:小時候所遇到的學習挫折,可能都來自「學習要展現出我知道,考試也要展現出我知道」,其實科學的起源就是來自於「我不知道」。對於我不知道這件事情,應該要感到越來越興奮和期待,並且往更多的「我們不知道」去尋找,而不是一直證明自己是全知的。

我們活在複雜多變的時代,需要知識來建構安全感,我們很難避免這種一直覺得自己需要知道的狀態,自己要很快給出答案的衝動。當我們重新理解科學的價值,就會了解到:「其實這個世界並不缺一個人去唐突、武斷地說自己知道什麼,而是缺乏更多承認自己不知道什麼的人」。

如果不是現在的自己覺得自己會在哪裡

Q:如果可以回到學生時代的某一個時間點, 你最想對那時候的自己說什麼?或是做什麼不一樣的決定?

鄭國威: 所有的過去都塑造了現在的自已,如果可以我不希望變動什麼。我們都看過科幻電影,想回到過去改變缺憾,但所有科幻故事都告訴我們結果會很糟糕(笑),所以我不想做這 樣影響時間線的事情。

 這樣的假設有太多可能,可能是多元宇宙,可能是昆蟲、微生物,或可能我死掉了! 每個人的哲學觀會選擇要怎麼去回答這個問題,但如果是我的哲學觀,我會選擇不要為過去的 事情後悔,接受這些事情,我只活在這個時間線,我就好好活下去,不去期待別的時間線的自己。

成為孩子的知識共同體「以身作則」

Q:我們知道你還有一個角色就是家長,可以跟我們分享你的教育觀嗎?

鄭國威:很多人會問我是否給我女兒菁英教育、科學素養教育,但我唯一的原則是「成為她可以參考的知識共同體」,也就是「以身作則」這四個字。講比較完整是當我的孩子遇到猶豫、遇到挫折,她痛苦了,她能想想生活中遇到這個情況「她的爸爸會怎麼做」,這是我能給她最好的教養。如果我希望她養成閱讀習慣,我會天天閱讀,如果我希望她喜歡大自然、喜歡科學,那我自己就會去喜歡,從自己先做起。如果我希望孩子常常跟我分享學校的事情,我就要先分享我工作發生的事情,這是我唯一掌握的原則。

「成為她可以參考的知識共同體」,也就是以身作則,是鄭國威唯一的教育原則。 圖/envato.elements

聽到鄭國威的分享,讓我們想到世界上最有名的科學家之一理查費曼,他的父親是費曼的科學啟蒙老師。「將科學融入生活」是費曼父親的教育理念,尤其注重小費曼「科學思維」的培養。費曼的父親以身作則,給小費曼各式的實例和討論,激勵小費曼對所有科學領域的興趣和熱忱。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」, 鄭國威分享給我們的大科學人宣言:

❛❛ 科學的第一步,承認自己對許多事情都不知道 ❜❜ ── 鄭國威

這句話也呼應著科學素養的重點不在於考試考高分,而是質疑與發問精神的培養,擁有獨立思 辨、實事求事、問題解決的能力,這正是 LIS 情境科學教材正在努力的方向! 

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❛ 教育不只是老師的事,這是我們的任務,下一個世代的科學史,現在就得開始寫起! ❜

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LIS_96
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