大考物理命題越來越新穎兼生活化？「素養導向命題」是怎麼回事？──〈科學月刊〉

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文｜李芊
• 責任編輯｜田偲妤
• 美術設計｜蔡宛潔

考試制度是怎麼從科舉變成今天這個樣子的？

我們從小到大經歷過無數次考試，但你是否有想過，這個影響我們求學與就業的重要制度是因何而起？究竟考試制度背後隱藏哪些驚人內幕？中央研究院「研之有物」專訪院內近代史研究所徐兆安助研究員，帶我們回到清末民初的教育現場，探索政府與教育界如何應用考試，挽救岌岌可危的新式教育制度，雙方又如何相互制衡與合作，讓考試及學校成為管控社會秩序的利器。

對於在臺灣準備升高中的九年級學生、準備升大學的高三生來說，也許一年的劃分就是以冬季與夏季的升學考試為依據。在競爭激烈的職場中，優秀學歷成為社會新鮮人的最佳利器，但想謀得好學歷就必須力拚考試高分，讓考試成為跨世代臺灣人共同的記憶。

儘管持續有教改團體針對考試的內容、形式、公平性等提出改革建議，但數十年來，眾多考生與家長依然接受了升學考試制度，投入大量時間、精力備考，更不惜砸重金搶補教名師課程。

我們的一生經歷過大大小小的考試，卻不一定清楚這些考試制度當初成立的目的。

事實上，在民國初年，新式教育剛施行的 1920、1930 年代，曾經考試除了用來測驗學生，更被用來監督學校的辦學成效。

專長明清及近代思想史、制度史的中研院近代史研究所徐兆安助研究員，深入探討 1905 年科舉廢除後的新式教育制度，訴說一段政府與學校透過考試相互制衡與合作的詭譎歷史。

要怎麼讓社會接受新式學校的文憑？來考個試吧！

在談現代考試制度之前，讓我們先回到清末科舉存廢的關鍵時刻。

1900 至 1901 年八國聯軍攻佔北京，科舉考場「貢院」遭到破壞，當時受科舉宰制的教育與選才方式已成眾矢之的，該將有限的國家資源拿來修復貢院，還是發展新式教育制度，在 1905 年成為各方人馬的爭論焦點。在這次辯論中，廢除科舉最終定案，新式教育制度成為肩負國家教育大業的主要系統。

然而，科舉與新式教育的不同目的與學習過程，卻帶來新的價值觀混亂。

首先，在科舉制度下，為了一舉成名而寒窗苦讀者，不需在私塾或書院待滿固定年限，大半時間是靠自學通過層層考試關卡。但是，接受新式教育的學生必須依序就讀小學、中學、大學等學校，一級一級往上累積學歷，且每個學歷都有固定的修業年限。

身處當代教育環境的我們已經很習慣循序漸進的學習制度，但清末民初的人們卻一時難以適應。新式學校不像傳統書院會發學習津貼給學生，還要收取相對高額的學雜費。畢業後還要面臨社會對學校文憑的不信任，一時難以成為求職的有效助力。

許多學生一開始受政府鼓吹而進入學校就讀，卻經常未完成修業年限即離開校園，「教育破產」很快成為政府與社會各界的共識，而學校便成為被究責的單位。

廢除科舉後的十多年間，各界的討論開始聚焦於該如何監督學校、管制學生。到了 1920 年代，政府與教育界推出了各種校外考試的實驗方案。這些方案大同小異，都預設考試可以成為規範學校、解決「教育破產」的重要手段。

是什麼讓考試成為評鑑辦學效率的方法？——「以簡馭繁」的法家精神

支持考試論的學者以史學家呂思勉、厚黑學作者李宗吾為首，面對民國初年的教育破產危機，他們為何都倡議由國家透過集體考試來監督學校呢？

一方面，用監察態度面對學校起因於對教育界的不信任，這可追溯至廢除科舉後的教育改革過程並不公開透明。新式教育的推行牽涉政府官員、半官方與非官方代表，包含辦學人員、民間教育會、教科書出版商等，他們彼此拉扯出錯綜複雜的利害關係、形成勢力龐大的教育界。

李、呂二人身涉教育事務，看到學校各種圖利卻未自我要求的行為，因而認為一個審核學校的機制勢在必行。

李、呂二人更主張，考試制度還能讓教育過程更有彈性，學生只要通過考試即可證明自己的實力。因此，學生可以選擇私塾或新式學校等不同的學習方式，不需受到學校修業年限的硬性規範。而且不同學習機構並存還可強化競爭力，促使學校為了招生而更積極辦學。

另一方面，對當時的國民政府來說，在國家資源有限的情況下，國家只需負擔統一大考即可由上而下監督學校，提醒學校要維持該有的教學品質。這樣秉持法家「以簡馭繁」精神的手段，使考試制度最終受到執政當局的採用。

「我不要考試啦！」學生的反彈與思想控制的開始

1932 年政府正式頒布《中小學學生畢業會考暫行規程》，卻受到各地師生的反抗。對於參加會考的學生來說，會考對取得學歷、升學和職涯發展都沒有明顯好處。

首先，單就畢業資格來說，不參加會考也能在修業期滿後獲得學歷，一旦參加會考卻成績不及格，反倒會被留級。再來，許多大學並不以通過會考作為入學資格。最後，除非想要成為公務員或任職國營機構，畢業生沒有會考成績也可直接應聘私人單位。整體看來，不參加會考才是比較聰明的選擇。

面對反抗考試的學生，一意推行會考制度的國民政府，採用相當直接的手段回應：以武力逼迫學生就範。

臺灣在 1970 年代出了一位拒絕聯考的小子，時間回到 1930 年代的中國，不願考試的可不只一、二位學生。1932 年，山東濟南高中學生因反對會考而與校方展開對峙，最終在教育廳長出動軍警武力鎮壓後落幕，卻造成大批學生受傷、被勒令退學。

隔年 1933 年，政府再根據實施情況及各方意見修改規程，最大的改變是取消小學畢業會考，轉而針對初級和高級中學制定《中學畢業會考規程》、《中學畢業會考委員會規程》。針對中學施行會考的原因之一是，當局認為小學生還年幼，不像中學生會發起學運，至此，會考除了監督學校以外，更加上了控制學生思想行為的功能。

學校各自為政，會考制度名存實亡

至於考試論支持者最重視的「以考試監督並制衡學校」卻反而沒有達成。預設的中央化考試制度、標準化知識內容，實際執行時卻面臨經費與人力嚴重不足的困境。真正負責考試業務的單位並非中央政府，而是非官方、地方仕紳聯合形成的教育會，或者資源多寡不一的各地省政府。

地方資源的多寡深刻影響考試的舉行。例如，大規模考試為了防堵作弊，通常不讓考生在原校就考，但在不可能另撥經費建造考場的情況下，仍舊得仰賴學校提供大量考場。如果一個地方沒有足夠的學校，學生往往就在原校就考，在熟悉的環境享受主場優勢，甚至發生老師協助作弊等醜聞。

此外，照理來說，各校的考生名單應該由中央政府統一管理，但無力建立管理機制的政府只好交由學校來處理報考業務。有些學校因而私下篩選成績好的學生參加考試。

不久，隨著 1937 年抗日戰爭的全面爆發，各省行政資源逐漸耗竭、多地交通中斷、學生四散，集中考試變得難以辦理，改以「抽考」部分學生作為學校整體畢業標準指標，甚至讓學校自行辦理會考，政府僅派代表監臨。

自此，會考可說名存實亡。雖曾短暫於 1957 年在臺灣復辦，將國文、史地、三民主義的會考成績與聯考合併計算，試圖鼓勵學生重視中華民族主義的相關知識。但會考與聯考的標準無法整合，在各方反對之下，僅一年時間便告終，結束近 20 年的政府與學校角力之爭。

為了什麼而考？不同治理方法中有不同目的

徐兆安出生於英國殖民時代末期的香港，身處的教育制度仍然相對寬鬆，通常上午 8 點半上課、下午 4 點即放學，在升學上並未經歷臺灣式的考試高壓。來臺求學與就業的過程中，他逐漸體會臺灣教育與升學考試之間緊密的關係，印象最深刻的是補習班門口榜單滿掛的盛況！

如今在臺灣結婚生子的徐兆安，開始想像女兒長大後必經的升學考試歷程，研究近代中國考試制度，有助了解臺灣過去 70 多年的考試發展脈絡，讓他更認識臺灣親友的生長背景。

徐兆安想深入探討的是：「廢了科舉以後，為什麼我們現在還這麼相信考試？中間發生什麼事？作為一個歷史學家，我覺得現有的解釋還不完整，跳過很多具體的事件。」

我們需要了解細節，以避免誤解的延續。今日我們在臺灣所共同面對的升學體制，並不是直接延續自科舉的產物。對歷史的誤解，會讓我們無法確切把握教育問題的病源。

事實上，在科舉與現代考試之間還有一段歷史需要填補。校外中央化考試的立意不僅是監督學校的辦學成效，更隱含執政者對學生的高度不信任。尤其在五四運動後，一連串的學運讓學生被視為動搖社會秩序者，因而以考試制衡學校、也間接淘汰反抗的學生。

國民政府遷臺後，1949 年起在臺灣實施長達 38 年又 56 天的戒嚴令，也連帶改變過去制衡學校與淘汰學生的作法，轉而讓學校成為吸納大批學生、管控社會秩序的幫手。考試的目的之一遂變成把學生依照分數高低分發至不同學校予以教導。

目前徐兆安正著手進行科舉與近代考試制度的研究出版計畫，他認為近代史的研究難題在於材料「既多又少」。所謂「多」是指，各種出版與轉引的材料往往多到難以處理。所謂「少」則是指，特定材料宛如試金石，讓研究者理解眾多一般材料背後的真正意義，但這些關鍵材料卻相當稀少，且分散在兩岸以至歐美的各個機構中。

徐兆安生動比喻自己的研究過程：「就像跳探戈一樣，周旋在多與少之間，這是近代史學者比古代史學者更困難的地方。」

即使困難重重，近代史學者仍持續蒐集並解讀每筆文獻，修正對過往事件的刻板印象，讓歷史盡可能以貼近事實的方式呈現，我們因而能更明白自己承續的故事和當下的處境。

• 文／簡麗賢，北一女中物理教師。

每年 1、7 月的學測和指考可說是臺灣高中生的成年禮，各科試題出爐後，受訪考生、教師的反應和評論成為媒體爭相報導的題材。今（2018）年，受訪的考生和教師對物理命題的難易度反應不一，但共同點是：題目新穎、貼近生活情境，且需要閱讀理解題意才能作答，即大學入學考試中心強調的「素養導向命題」。

素養導向命題

何謂素養導向命題？閱讀今年的物理題，大概就能掌握其梗概。成績公布後，大考中心對媒體說明，未來的命題趨勢將以素養、生活及整合跨域等理念規劃命題，並呼籲學校應從期中考命題著手，讓學生適應素養命題方向。

據大考中心的說明，精進素養導向命題三大重點如下：

1. 情境化：試題素材引用生活情境或學術探究情境。
2. 整合運用能力：測驗學生是否能整合運用知識與技能，以處理真實世界或學術探究的問題，包含閱讀理解、邏輯推論、圖表判讀、批判思考、解釋辨析和資料證據應用等。
3. 跨領域、跨學科：測驗學生是否能夠融會貫通，善用不同領域或學科所學處理一個主題中的相關問題。

以今年指考物理科選擇題「數位相機的光圈數與曝光時間的關係」為例：

照相機鏡頭透鏡的焦距和光圈直徑大小的比值稱為 f 數（也稱為光圈數或焦比），已知單位時間通過鏡頭的光能和光圈的面積成正比。某一數位照相機鏡頭透鏡的焦距固定為 50 公釐（mm），當 f 數設定為 2，可得最佳照片的正確曝光時間為 1∕450 秒，若將 f 數設定改為 6，則其最佳的曝光時間應為多少秒？

這一題被部分教師質疑「超出課綱」，其實不然，而是引用生活情境的「閱讀與理解」素養題。考生若能理解題意，以基本的數學能力，掌握 2 項關鍵「照相機鏡頭透鏡的焦距和光圈直徑大小的比值稱為 f 數」及「單位時間通過鏡頭的光能和光圈的面積成正比」，應能解出答案為 1∕50 秒。不過題目如能加上「通過鏡頭的光能不變」則會更完整。

又以今年指考非選擇題的「微波爐」為例：

題幹中清楚說明「水分子H2O的負電荷（-q，q>0）靠近氧原子，而等量的正電荷（+q）靠近2個氫原子連線的中點，正負電荷分離固定距離r」定義為「電偶極」，並引導考生以數學向量式表達「電偶極矩」。考生若能依循題意「順藤摸瓜」，根據高三學過的「電位定義」，即可回答第1小題；以學過的力矩概念可證明水分子所受的力矩量值關係式，再代入已提供的數據，則可得到第2小題「水分子所受的力矩量值」。

第3小題「微波爐產生的微波可用來加熱食物，而一般市售微波爐的微波頻率約為數個GHz」，應用前一題「電偶極矩」和「力矩」定義，可判斷命題委員「不用計算，用文字說明微波爐能迅速加熱食物最主要原因」的用意，寫出類似參考答案「食物中的水分子為極性分子具有電偶矩，在外加電場作用下受力矩而使水分子以其質心為轉軸向電場方向轉動。故微波爐產生微波波段的電磁波後，食物內的水分子隨微波電場方向的變動，每秒產生數個109次高頻率的轉動，藉此與食物中周圍的分子擠壓與摩擦，因而快速產生熱量」的核心概念。

再以今年學測自然科「福衛五號衛星」為例，此題即為學術探究的新聞時事素養題：

臺灣首枚自主研製的高解析度遙測衛星「福衛五號」，於 2017 年 8 月順利升空在距地表 720 公里處繞地球作接近圓軌道運轉。一般在此高度繞地心等速圓周運動的衛星，其週期約 100 分鐘。已知地球半徑約為 6400 公里，若為特殊目的發射一新衛星，使其沿圓軌道繞行地球一周所需時間約為 800 分鐘，則此新衛星離地面的高度約為多少公里？

上述題目結合高中物理課程內容，就新聞時事設計成短文閱讀的學術情境素養題。考生若具有「克卜勒行星運動第三定律（週期定律）」的先備知識，依據資料數據判斷，應可估算答案接近 22000 公里。

以上的物理試題顯示學生培養「閱讀與理解」能力的重要性。題目取材自生活中的科學新聞，測驗目標在評量考生的理解能力，期望能理解衛星運行軌道的概念。學生能理解和說明生活現象的原理，就是一種「素養」。素養存在生活中，生活中表現素養，因此，素養導向命題的源頭在生活經驗與新聞報導中。

以新聞時事為例，說明科學、生活與素養

我們知道颱風天會影響飛機正常起飛，然而，氣溫太高也是影響因素，為什麼？

去（2017）年6月，國際新聞報導天氣太熱，飛機不能飛，美國鳳凰城市氣溫飆升到攝氏49度，有40多個航班被迫取消。媒體進一步報導「受全球暖化影響，未來飛機不能起飛的情況或許會更嚴重」。專家學者受訪時表示：

從飛機航行的科學而言，飛機無法在真空中飛行，飛行條件之一，必須有空氣形成氣流，透過流速與壓力差而形成升力效應，讓飛機具有動力而起飛，因此，可推論飛機無法在高溫下起飛。

「氣溫多高，飛機才不能飛行？」美國哥倫比亞大學（Columbia University）的科學家曾在2015年發表「極端高溫對飛行影響」的研究報告，指出高溫天氣會限制飛機載重量。並說明「檢視美國機場的條件，丹佛機場的緯度高，空氣層原本稀薄，飛機起飛時更容易受到高溫影響，改進之道是加長跑道。」「以波音737客機而言，在攝氏 37度的高溫下，若仍要依既定航班起飛，只能減少旅客人數和託運貨物重量。」閱讀上面這一則科學新聞，筆者的腦海立即縈繞素養命題的圖像。

例如「依據上述短文和物理概念，天氣太熱，飛機不能正常起飛的最主要原因為何？」參考答案可為因熱膨脹會使大氣空氣層的氣體分子密度變低，機翼無法與足夠的空氣分子交互作用，形成機翼上下的壓力差，可能無法產生足夠的升力讓飛機起飛。其次，可繼續問學生：「因應高溫天氣，為不影響旅客權益，讓飛機能正常起飛，有何改善之道？」參考答案可為加長跑道以增加飛行初速率；減少搭乘班機的旅客人數及承載的托運貨物重量。

物理教師取材新聞報導內容作為命題素材，可延伸主題改寫短文，再從短文中設計題目，測驗學生閱讀理解能力，並繼續延伸問題，測驗學生的科學推理和表達能力。題型可為 1~2 題的選擇題，並搭配1題簡答題，混搭題型設計可達到素養導向命題的目標。

結語

有人認為命題很容易，是因為複製考古題。若要創新題目，符合素養導向命題的三大重點，可不簡單，誠如王安石的詩句：「看似尋常最奇崛，成如容易卻艱辛。」筆者只能說素養導向的創新命題看似容易卻實則艱辛。當我們看到大考中心設計出「漂亮」的升學試題，都該是「有讀、有回、有按讚」的現代「益者三『有』」。

〈本文選自《科學月刊》2018年9月號〉

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