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讓人好想上學的「美感教科書」!課本不好看,誰是大魔王?

Suzuki
・2019/09/16 ・4626字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 492 ・五年級

編按:透過教育,能帶領我們更快的認識世界。但在求學時期,卻是讓好多壓力推拉著我們前進。於是周遭的風景模糊,甚至不知道自己的目的地;直到徬徨地到站,還有些人不知自己身在哪裡、該往哪去。這真的是我們希望的教育嗎?
教科書應該是求學時期學生們的好夥伴,我們卻想少有與它們相處的快樂回憶。在108新課綱上線之際,本次《科學教育科科科》專題特別專訪了「美感細胞」的創辦人陳慕天,聊聊關於「教科書再造」的那些事。

新學期開始了,還記得小時候只要一開學,我們就會發一疊課本、習作,然後翻到背後寫上名字後,除非考試會考、上課會用,不然真的不會翻那本圖片老式、插圖傳統的課本。

難道國中小的教科書只能讓人感覺俗俗土土的嗎?

「課本會這麼醜,是沒有大魔王的!」美感細胞共同創辦人陳慕天表示。

教科書之所以難以改革,是因為它和許多單位的不同處境環環相扣:教育部擔憂增加課本的成本會導致反彈而不敢提升課本價格,而在現行每頁課本成本平均只有 3 元的情況下,讓出版社也很難有足夠的資源可以發揮。

「所以我們必須試著做給他們看,課本才有改變的機會。」陳慕天表示,當大家都不敢動的時候,課本就死在那邊。

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2017 年「美感細胞」在 FlyingV 上發起「美感教科書再造計畫」募資。

2017 年「美感細胞」在 FlyingV 上發起「美感教科書再造計畫」募資,希望趕在 108 課綱上路、新課本推出前,進行體制外的教科書革命。「美感細胞」媒合五位設計師,編排國小五年級的國文、英文、數學、自然、社會課本,募資額高達 560 萬,印刷近 1,4000 本送至 170 多所小學,共有超過 7000 位學生參與實驗計畫。

「在資訊爆炸的社會中,太多好看的影片、遊戲分散孩子的注意力,如果課本永遠是最土的,小朋友根本不會用,但這就會犧牲買不起參考書和課外讀本的孩子。」陳慕天覺得,一本具有「美感」的課本,對學習資源缺乏的孩子是會有幫助。

「美感」教科書改變了教科書的什麼?

「美感」聽起來很玄,但到底什麼是符合「美感」的設計呢?(該不會要扯到畢達哥拉斯黃金比例吧!)其實「美感」也不是太難捉摸,主軸是課本的編排符合設計邏輯、要求,以及考量使用者需求。

「美感細胞」在 2017 年第二波教科書改造計畫中,設計五年級的五大主科課本。圖片提供/美感細胞,擷取自美感教科書計畫成果報告書

因此,教科書再造的主軸有二:一是透過視覺設計與排版,創造好的使用這體驗;二是加入設計師的風格與巧思,啟發孩子的學習興趣。

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(1)好的視覺設計,創造好的學習者體驗

「美感細胞」透過許多方式來創造好的課本使用體驗,設計的眉角相當多,以下列舉三點說明:

  • 關鍵字放大、圖表引導,搭起學習的鷹架

陳慕天表示,課本設計跟商業設計最大的不同是,商業設計在客戶消費之後,有沒有記得其中的訊息都沒有關係,但課本可不能這樣。課本必須要能提供引導與鋪成,讓孩子循著鷹架學習。

圖左即是數學課本透過關鍵字放大,引導孩子掌握學習重點。圖片提供/美感細胞,擷取自美感教科書計畫成果報告書

以數學習題來說,就利用第一題將關鍵字放大,下一題將關鍵字縮小,用視覺引導,協助孩子掌握重點。

社會課本在講解少子化時,陳慕天提到過往常用 50 年代生育政策的圖片,搭配說明,但這樣做學生未必有感,若用出生率數據和政策結合,製作跨頁圖表,學生會更好理解少子化的狀況。

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圖表引導範例:「美感細胞」的社會課本,應用圖表解釋台灣的人口變遷,幫助學生掌握重點。圖片拍攝/簡鈺璇
  • 編排有邏輯,空間配置舒適

陳慕天表示,視覺語言影響孩子很深,處理得宜就能讓孩子掌握單元重點,以往編排的方式是「大放大鳴」,有許多跟課文無關的插畫會干擾孩子,因此必須拿掉無意義的插畫,讓圖文搭配有邏輯。

過往出版社可能因為照片授權的原因,所以圖片都會舊舊、老老的。對應這個問題,陳慕天認為能會將圖片改成插畫,或調整圖片比例,重點是讓整本課本的設計風格統一,避免紊亂。

另外,為了閱讀舒適,有些編輯的小規則必須注意,如:對齊、圖片比例、字與圖間的留白與配置⋯⋯等。陳慕天表示。留白就像人講話的換氣點,假使白色的空間雜亂,人的閱讀節奏就不順,學生使用課本就很費力。

空間配置範例:108 年南一出版社編纂的國中一年級新版自然科教科書,「美感細胞」以他們的書為範例,解釋何謂好的空間配置。圖片提供/美感細胞
  • 利用色彩計畫,幫助學習

色彩使用也是教科書重要的一環,如何透過色彩引導學生學習相當重要,因此課本常會用「色彩計畫」,例如將「綠色」色塊區分為先備提示,紅色是關鍵重點,藍色是習題,讓孩子看到顏色就知道現在的學習目標是什麼。

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陳慕天表示,像是最新的康軒出版國小一年級國語課本,就用色彩標示聲符、韻符和介音,幫助孩子快速認識注音。

色彩計畫範例:108 年康軒出版社的國語課本應用顏色區隔聲符、韻符和介音。圖片提供/美感細胞
色彩計畫範例:108 年南一出版社的自然課本,透過不同顏色標示血糖上升過程,更清楚呈現個階段的變化原因。圖片提供/美感細胞

(2)設計師埋梗,激發孩子學習興趣

《美感》合作的設計師各有不同的特質,在課綱內容不變下,透過設計,課本好像「活」了起來,每一本課本都有設計師精心埋的「梗」在裡頭,學習感覺也變有趣呢!

陳慕天表示,五本課本是有光譜的!有跟現行教科書最接近的國語、社會和自然課本,也有離現行市場較遠的英文與數學課本。以下分別重點說明五本課本的特色吧!(看到課本,真想要再當一次學生喔!)

  • 數學課本:打破頁數 像變形金剛的課本

設計師方序中操刀的數學課本就像變形金剛般,打破一頁一頁翻書的慣例,透過拉頁和不規則形的內頁,讓孩子有跳脫框架的視覺震撼。

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數學課本雙開頁,小朋友拉開時好驚艷!圖片提供/美感細胞

在題型演練部分,別於考卷僵化的問答題型,數學課本加入類似解謎的圖形,請小朋友算出有幾個扇形。課本封面設計也有巧思,以「黃金比例」為靈感,類似鸚鵡螺的設計,老師教學時就有素材,扣連數學與生活的關係。

小朋友正在算這張神秘圖形中有幾個扇形。圖片提供/美感細胞
  • 英文課本:時尚活潑 學英文還可以成為 fashionista

由陳永基設計師操刀的英文課本,走當代、前衛路線,裡頭的小動物穿著某一年歐洲兒童時裝週的衣服,封面是填字遊戲,用手機一掃,即可玩填字遊戲,以課本拉近英文與生活的距離,亦認識外國的文化。

英文課本當代感十足,給孩子不同的圖像刺激,課本內頁插畫是由插畫家「紅 林 」繪製的。圖片提供/美感細胞
  • 自然課本:用高質感攝影來讓孩子對實驗有感

設計師王艾莉的自然與生活科技課本,搭上空氣與燃燒單元,便在封面設計一個生鏽機器人,孩子可拿硬幣將機器人刮亮,而自然課本的內頁也跟金屬氧化的色彩變化有關係喔!

此外,與以往自然課本不同的是,設計師將實驗照片重新拍攝,以放大實驗圖片,以跨頁呈現實驗流程,讓同學掌握實驗結果,想忘也忘不了。

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自然與生活科技課本封面的機器人(圖左),設計成刮刮樂,讓孩子認識「氧化」反應。圖片提供/美感細胞,擷取自美感教科書計畫成果報告書
  • 國語課本:增添趣味互動 領略課文背後意義

由設計師馮宇的國語課本編排,除了強調生難字詞的學習外,加入許多趣味的互動,像是〈生命中的大石頭〉那課,就透過表格讓學生學習安排時間;在〈果真如此〉課文中,就設計一個望遠鏡打孔的頁面,感受一管窺天的侷限,提醒自己對任何事物抱有懷疑的精神。

在〈果真如此〉一課的設計中,特別將望遠鏡做挖洞的設計。圖片提供/美感細胞
  • 融入生活實際情境的社會課本

「圖文不符」在設計社會課本時,就加入許多時事梗和思辨討論,例如:加入「博愛座」的議題討論,透過大型摺頁插圖的方式,呈現不同處境的人,討論誰適合坐博愛座。

提及「多元文化」單元時,則配上一張群眾上街抗議的插畫,畫中每個人都拿著不同牌子,上頭有環保、勞工、土地和性別等抗議標語,讓學生知道社會中許多人都有關注的議題。

陳慕天笑著說:「光這張圖就能讓老師上一整節課了!」

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社會課本透過豐富的插畫,將許多議題包在裡頭。圖片提供/美感細胞

走入體制內是更重要的事情!

「我不敢說所有小朋友因為課本就喜歡那個科目,但十個有兩、三個跟我們說,他對那門科目比較有興趣。」陳慕天表示,2017 年「美感細胞」完成課本改造計畫後,大家都很期待下一波的計畫,但設計課本不是他們的目標,走入體制內才是。

「過往是『給我們一本課本,給孩子一個美術館』,現在則是『創造一個教育設計產業鍊,改變社會』。」陳慕天表示,這只是實驗計畫,像是替出版社和教育部打前鋒,試試看美感課本的水溫。

陳慕天認為,既然體制外有些小成果,出版社和教育部也看到美感課本的需求,就有機會慢慢改變這個不健康的教科書出版體制,突破結構性問題。

因此,他們與出版社、教育機關與設計師一同合作,把募資實驗的能量,用在讓全台灣所有學生都有美感課本上面。

目前已有許多成果,陳慕天表示,在 108 年課綱中,三家出版社都有找設計師加入團隊,也積極優化部分課本的設計,今年許多學生就可以用到新編排的「美感」課本。

「美感細胞」在去(2018)年也跟新北市教育局、老師合作推出國中「品德聯絡簿」,由金曲獎設計師顏伯駿組團操刀。陳慕天表示,聯絡簿中還加入很素養的哲學思辨單元,透過問答方式帶領同學思考,挑戰自己原本的價值觀,這個聯絡簿計畫今年還在進行喔!(但只有新北市國中生才有,大家想買也買不到(嗚嗚))

107 年第二學期的新北市國中聯絡本,加入四篇哲學作家朱家安的文章,此篇正是討論「事實判斷與價值判斷的差異」。圖片提供/美感細胞

陳慕天表示,許多成果顯示慢慢的改變與累積是有效果的,目前他們除了擔任師長、出版社和教育機關間的橋樑,協助溝通外,另一件事就是與台北教育大學合作,進行相關教育設計的研究,希望能用研究的方式,佐證課本對孩子學習之間的效果。

「美感細胞」的創辦人陳慕天,他手裡是 107-2 新北市國中的品德聯絡簿。圖/簡鈺璇攝影

陳慕天認為,人才培育亦很重要,他們開始將過往教科書實驗的經驗,製作編輯手冊或設計流程,讓更多設計人才能夠投入教育設計的產業中。

儘管走入體制後,事情變得很繁雜,改變也無法即時,但陳慕天說:「民主國家就像載著 2300 萬人的大機械往前走,換顆螺絲釘都很難,可是一旦換了,別人要改也很難。課本變美了,要把它變醜也是不容易啊!」

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Suzuki
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超純社會組學生,對未知的一切感到好奇,意外掉入科技與科學領域,希望在猛點頭汲取知識的同時,也能將箇中妙趣分享給大家。

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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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。

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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。

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 / 圖片來源:envato

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)。

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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)」/圖片來源:益福生醫

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。

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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。

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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。

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 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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。

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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 / 圖示來源:shutterstock

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。

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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。

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。/ 圖示來源:shutterstock

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?

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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。

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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。

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。/ 圖示來源:


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數學不會就是不會?——先別怕!培養「數感」可解答生活中的大小事
科技大觀園_96
・2021/11/15 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「長期在壓抑的情況下,其實他(學生)不喜歡數學,是很正常的。」嘉義大學數理教育研究所終身特聘教授,兼任副校長的楊德清表示。 

嘉義大學數理教育研究所教授楊德清。圖/陳亭瑋攝

最近有句網路流行語獲得許多人共鳴:「人生會背叛你,但數學不會,數學不會就是不會。」從一句話就可以看出來,數學是很多人求學階段的挫折經驗。困難的學科有很多,為什麼在臺灣,數學特別容易得到「困難」、「聽不懂」的標籤呢?

楊德清長年投入數學教育領域,研發「數常識電腦化診斷測驗」,兩度獲得科技部傑出研究獎。長年推廣「數感」(亦稱「數常識」)的楊德清觀察,臺灣學生常年對於數學的排斥感,除了教材因素,更多與難以擺脫的升學壓力有關。許多家長認為,數學成績好才能在未來有好的課業表現,因此早在國小階段對於數學成績就非常看重,急著送孩子進補習班,反而讓孩子沒辦法好好享受數學所能提供的邏輯與思考的趣味。而學校課程與評量的安排,也受限於考試領導教學,讓數學流於偏重計算與記憶。

過往偏重抽象計算的教學內容,也讓學生容易誤認為數學只有抽象的做題、沒有實用價值。由此的反思,掀起了一波對於「數感」的推廣。數感是什麼呢?「對數字有很好的理解,而能夠把這種理解實際的應用在生活當中,彈性、靈活地解決生活中的問題。」數學是人類理解世界最重要的工具,我們每天的生活環境不管有沒有意識到,都會遭遇到與數學有關的問題,從在菜市場買菜估算身上的錢夠不夠,到金融投資選擇保險、基金、儲蓄險要衡量損益,都會運用到數學的概念。 

楊德清認為,數感是「對數字有很好的理解,而能夠把這種理解實際的應用在生活當中,彈性、靈活地解決生活中的問題」。圖/fatcat11 繪

借鑑國外教科書,讓數學更貼近生活

臺灣的數學教育向來在國小國中階段,可以獲得不錯的成績,但是學生對於數學的興趣與自信心卻相對低落。楊德清率領團隊進行跨國研究,比較新加坡、芬蘭、美國的數學課本,後來還配合南向政策,加入馬來西亞、印尼等國,希望透過探究教材上的差異,了解是什麼因素讓有些國家的學生,既有好成績,也不致嚴重磨損學習熱情。

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「芬蘭的教科書非常強調與生活情境的連結,內容非常『寫實』。」芬蘭的數學課本會提供非常具體的例子,作為教材也應用於學生的練習。像是給國小的課本,講到比例就會以實際的昆蟲放大縮小來舉例;上到時間判讀,就直接拿出全球的時區來上課。這樣的教材內容除了生活化,也讓學生可以非常快速認識實際應用場景。 

芬蘭的教科書非常強調與生活情境的連結,例如上到「時間判讀」,就直接拿出全球的時區來上課。圖/楊德清研究室提供

臺灣過去國小的數學教材,相對重視背誦、記憶與計算。讓很多孩子不知其所以然,不知道為什麼要回答這些問題,這些原因都會造成學生不喜歡數學。重視計算之餘,國小教材也很早就引入「直式算則」,教學生使用特定計算方法、得到單一解答。而受限於教學現場,老師也沒有時間鼓勵發展創新多元的解法。這在國小階段相當可惜,沒有機會提供學生與數學一同玩耍、訓練思考、發展創新的機會。

不只是選擇題、計算題、應用題等只有單一答案的問題,楊德清認為,國小數學也可以發展開放式的問題,來了解學生的學習理解。楊德清舉例:「什麼是周長?」就是開放式的問題,每個孩子的回答可以都不相同,例如孩子可以回答:繞著我們家附近的池塘走一圈,那一圈的距離就是那個池塘的周長。透過這樣的提問與回答,可以觀察到學生是不是真正了解數學的觀念、是不是存在哪些迷思,也可以提供學生進一步思考數學概念的機會。 

「什麼是周長?」每個孩子的回答可以都不相同,例如:繞著我們家附近的池塘走一圈,那一圈的距離就是那個池塘的周長。圖/Pixabay

善用科技,診斷學習迷思、提供補救教學

楊德清在 2014 年與 2020 年兩次獲得「科技部傑出研究獎」,研究的重心就與數學的「迷思概念」息息相關。他率領團隊完成可以在線上執行的「數常識電腦化診斷測驗」,透過網路測驗系統,取代傳統的紙筆測驗或面對面訪談,針對國小四到六年級的學生,了解學生的數學程度,也診斷迷思概念。而學生評量完,除了可以快速獲得測驗結果,幾個比較常見的迷思概念也可以直接透過「數常識電腦數位動畫學習活動」獲得補救教學。

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楊德清表示,現階段的診斷系統屬於「三階」的診斷,第一階詢問學生數學問題,第二階詢問學生「原因選項」,也就是選擇答案的原因,第三階「信心選項」更往下進一步詢問學生對於這個答案的「自信程度」。所有的問題都經過仔細設計,第二階「原因選項」更是經過多年詳細的訪談及紙筆測驗,扎扎實實收集資料,反映學生存在的迷思概念。現在還在進行的「四階」診斷,除了詢問對答案的自信程度,更詢問學生,對於「原因選項」的自信程度。線上的診斷系統除了針對數學教學研究能夠快速收集資料、進行分析,也可以提供學校老師作為教學與學生程度的參考。 

現階段的診斷系統屬於「三階」的診斷,其中第二階「原因選項」更是經過多年詳細的訪談及紙筆測驗,扎扎實實收集資料,反映學生存在的迷思概念。圖/Pixabay

對於診斷測驗系統下一階段的發展,楊德清充滿了想像,認為未來甚至可以加入人工智慧,讓學生進行測驗的時候,直接藉由人工智慧與學生進行互動、討論,提供回饋甚至是補救教學。另外一個還在構思中的研究,則是透過臉部辨識系統區辨學生的臉部表情與情緒,分析學生的學習狀況,在教學的現場就可以提供老師回饋與教學指引。

在臺灣的教育環境中,數學的課業壓力似乎短期內很難避免。焦慮或對數學缺乏自信的家長,又該怎麼做呢?楊德清提供的建議是:在早期階段,不需要急著給解答或資源,反而在孩子學習過程中,提供「陪伴」才是最重要的;其次是多給孩子一些空間,不要有太多限制。「(面對數學的時候)鼓勵他去想『要怎麼解決一個問題』、『為什麼要這樣做?』」楊德清認為,強求制式的解答或成績,容易導致孩子失去興趣或信心;讓孩子隨著自己的天性才能發展,適才適性才能有好的結果。

「要讓孩子學得更好,應該要鼓勵他在學習過程中去思考、用自己喜歡的方法解決問題、去想為什麼,因為這些才是真正(數學)核心的重點。」

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科技大觀園_96
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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。

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讓人好想上學的「美感教科書」!課本不好看,誰是大魔王?
Suzuki
・2019/09/16 ・4626字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 492 ・五年級

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編按:透過教育,能帶領我們更快的認識世界。但在求學時期,卻是讓好多壓力推拉著我們前進。於是周遭的風景模糊,甚至不知道自己的目的地;直到徬徨地到站,還有些人不知自己身在哪裡、該往哪去。這真的是我們希望的教育嗎?
教科書應該是求學時期學生們的好夥伴,我們卻想少有與它們相處的快樂回憶。在108新課綱上線之際,本次《科學教育科科科》專題特別專訪了「美感細胞」的創辦人陳慕天,聊聊關於「教科書再造」的那些事。

新學期開始了,還記得小時候只要一開學,我們就會發一疊課本、習作,然後翻到背後寫上名字後,除非考試會考、上課會用,不然真的不會翻那本圖片老式、插圖傳統的課本。

難道國中小的教科書只能讓人感覺俗俗土土的嗎?

「課本會這麼醜,是沒有大魔王的!」美感細胞共同創辦人陳慕天表示。

教科書之所以難以改革,是因為它和許多單位的不同處境環環相扣:教育部擔憂增加課本的成本會導致反彈而不敢提升課本價格,而在現行每頁課本成本平均只有 3 元的情況下,讓出版社也很難有足夠的資源可以發揮。

「所以我們必須試著做給他們看,課本才有改變的機會。」陳慕天表示,當大家都不敢動的時候,課本就死在那邊。

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2017 年「美感細胞」在 FlyingV 上發起「美感教科書再造計畫」募資。

2017 年「美感細胞」在 FlyingV 上發起「美感教科書再造計畫」募資,希望趕在 108 課綱上路、新課本推出前,進行體制外的教科書革命。「美感細胞」媒合五位設計師,編排國小五年級的國文、英文、數學、自然、社會課本,募資額高達 560 萬,印刷近 1,4000 本送至 170 多所小學,共有超過 7000 位學生參與實驗計畫。

「在資訊爆炸的社會中,太多好看的影片、遊戲分散孩子的注意力,如果課本永遠是最土的,小朋友根本不會用,但這就會犧牲買不起參考書和課外讀本的孩子。」陳慕天覺得,一本具有「美感」的課本,對學習資源缺乏的孩子是會有幫助。

「美感」教科書改變了教科書的什麼?

「美感」聽起來很玄,但到底什麼是符合「美感」的設計呢?(該不會要扯到畢達哥拉斯黃金比例吧!)其實「美感」也不是太難捉摸,主軸是課本的編排符合設計邏輯、要求,以及考量使用者需求。

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「美感細胞」在 2017 年第二波教科書改造計畫中,設計五年級的五大主科課本。圖片提供/美感細胞,擷取自美感教科書計畫成果報告書

因此,教科書再造的主軸有二:一是透過視覺設計與排版,創造好的使用這體驗;二是加入設計師的風格與巧思,啟發孩子的學習興趣。

(1)好的視覺設計,創造好的學習者體驗

「美感細胞」透過許多方式來創造好的課本使用體驗,設計的眉角相當多,以下列舉三點說明:

  • 關鍵字放大、圖表引導,搭起學習的鷹架

陳慕天表示,課本設計跟商業設計最大的不同是,商業設計在客戶消費之後,有沒有記得其中的訊息都沒有關係,但課本可不能這樣。課本必須要能提供引導與鋪成,讓孩子循著鷹架學習。

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圖左即是數學課本透過關鍵字放大,引導孩子掌握學習重點。圖片提供/美感細胞,擷取自美感教科書計畫成果報告書

以數學習題來說,就利用第一題將關鍵字放大,下一題將關鍵字縮小,用視覺引導,協助孩子掌握重點。

社會課本在講解少子化時,陳慕天提到過往常用 50 年代生育政策的圖片,搭配說明,但這樣做學生未必有感,若用出生率數據和政策結合,製作跨頁圖表,學生會更好理解少子化的狀況。

圖表引導範例:「美感細胞」的社會課本,應用圖表解釋台灣的人口變遷,幫助學生掌握重點。圖片拍攝/簡鈺璇

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  • 編排有邏輯,空間配置舒適

陳慕天表示,視覺語言影響孩子很深,處理得宜就能讓孩子掌握單元重點,以往編排的方式是「大放大鳴」,有許多跟課文無關的插畫會干擾孩子,因此必須拿掉無意義的插畫,讓圖文搭配有邏輯。

過往出版社可能因為照片授權的原因,所以圖片都會舊舊、老老的。對應這個問題,陳慕天認為能會將圖片改成插畫,或調整圖片比例,重點是讓整本課本的設計風格統一,避免紊亂。

另外,為了閱讀舒適,有些編輯的小規則必須注意,如:對齊、圖片比例、字與圖間的留白與配置⋯⋯等。陳慕天表示。留白就像人講話的換氣點,假使白色的空間雜亂,人的閱讀節奏就不順,學生使用課本就很費力。

空間配置範例:108 年南一出版社編纂的國中一年級新版自然科教科書,「美感細胞」以他們的書為範例,解釋何謂好的空間配置。圖片提供/美感細胞

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  • 利用色彩計畫,幫助學習

色彩使用也是教科書重要的一環,如何透過色彩引導學生學習相當重要,因此課本常會用「色彩計畫」,例如將「綠色」色塊區分為先備提示,紅色是關鍵重點,藍色是習題,讓孩子看到顏色就知道現在的學習目標是什麼。

陳慕天表示,像是最新的康軒出版國小一年級國語課本,就用色彩標示聲符、韻符和介音,幫助孩子快速認識注音。

色彩計畫範例:108 年康軒出版社的國語課本應用顏色區隔聲符、韻符和介音。圖片提供/美感細胞

色彩計畫範例:108 年南一出版社的自然課本,透過不同顏色標示血糖上升過程,更清楚呈現個階段的變化原因。圖片提供/美感細胞

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(2)設計師埋梗,激發孩子學習興趣

《美感》合作的設計師各有不同的特質,在課綱內容不變下,透過設計,課本好像「活」了起來,每一本課本都有設計師精心埋的「梗」在裡頭,學習感覺也變有趣呢!

陳慕天表示,五本課本是有光譜的!有跟現行教科書最接近的國語、社會和自然課本,也有離現行市場較遠的英文與數學課本。以下分別重點說明五本課本的特色吧!(看到課本,真想要再當一次學生喔!)

  • 數學課本:打破頁數 像變形金剛的課本

設計師方序中操刀的數學課本就像變形金剛般,打破一頁一頁翻書的慣例,透過拉頁和不規則形的內頁,讓孩子有跳脫框架的視覺震撼。

數學課本雙開頁,小朋友拉開時好驚艷!圖片提供/美感細胞

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在題型演練部分,別於考卷僵化的問答題型,數學課本加入類似解謎的圖形,請小朋友算出有幾個扇形。課本封面設計也有巧思,以「黃金比例」為靈感,類似鸚鵡螺的設計,老師教學時就有素材,扣連數學與生活的關係。

小朋友正在算這張神秘圖形中有幾個扇形。圖片提供/美感細胞

  • 英文課本:時尚活潑 學英文還可以成為 fashionista

由陳永基設計師操刀的英文課本,走當代、前衛路線,裡頭的小動物穿著某一年歐洲兒童時裝週的衣服,封面是填字遊戲,用手機一掃,即可玩填字遊戲,以課本拉近英文與生活的距離,亦認識外國的文化。

英文課本當代感十足,給孩子不同的圖像刺激,課本內頁插畫是由插畫家「紅 林 」繪製的。圖片提供/美感細胞

  • 自然課本:用高質感攝影來讓孩子對實驗有感

設計師王艾莉的自然與生活科技課本,搭上空氣與燃燒單元,便在封面設計一個生鏽機器人,孩子可拿硬幣將機器人刮亮,而自然課本的內頁也跟金屬氧化的色彩變化有關係喔!

此外,與以往自然課本不同的是,設計師將實驗照片重新拍攝,以放大實驗圖片,以跨頁呈現實驗流程,讓同學掌握實驗結果,想忘也忘不了。

自然與生活科技課本封面的機器人(圖左),設計成刮刮樂,讓孩子認識「氧化」反應。圖片提供/美感細胞,擷取自美感教科書計畫成果報告書

  • 國語課本:增添趣味互動 領略課文背後意義

由設計師馮宇的國語課本編排,除了強調生難字詞的學習外,加入許多趣味的互動,像是〈生命中的大石頭〉那課,就透過表格讓學生學習安排時間;在〈果真如此〉課文中,就設計一個望遠鏡打孔的頁面,感受一管窺天的侷限,提醒自己對任何事物抱有懷疑的精神。

在〈果真如此〉一課的設計中,特別將望遠鏡做挖洞的設計。圖片提供/美感細胞

  • 融入生活實際情境的社會課本

「圖文不符」在設計社會課本時,就加入許多時事梗和思辨討論,例如:加入「博愛座」的議題討論,透過大型摺頁插圖的方式,呈現不同處境的人,討論誰適合坐博愛座。

提及「多元文化」單元時,則配上一張群眾上街抗議的插畫,畫中每個人都拿著不同牌子,上頭有環保、勞工、土地和性別等抗議標語,讓學生知道社會中許多人都有關注的議題。

陳慕天笑著說:「光這張圖就能讓老師上一整節課了!」

社會課本透過豐富的插畫,將許多議題包在裡頭。圖片提供/美感細胞

走入體制內是更重要的事情!

「我不敢說所有小朋友因為課本就喜歡那個科目,但十個有兩、三個跟我們說,他對那門科目比較有興趣。」陳慕天表示,2017 年「美感細胞」完成課本改造計畫後,大家都很期待下一波的計畫,但設計課本不是他們的目標,走入體制內才是。

「過往是『給我們一本課本,給孩子一個美術館』,現在則是『創造一個教育設計產業鍊,改變社會』。」陳慕天表示,這只是實驗計畫,像是替出版社和教育部打前鋒,試試看美感課本的水溫。

陳慕天認為,既然體制外有些小成果,出版社和教育部也看到美感課本的需求,就有機會慢慢改變這個不健康的教科書出版體制,突破結構性問題。

因此,他們與出版社、教育機關與設計師一同合作,把募資實驗的能量,用在讓全台灣所有學生都有美感課本上面。

目前已有許多成果,陳慕天表示,在 108 年課綱中,三家出版社都有找設計師加入團隊,也積極優化部分課本的設計,今年許多學生就可以用到新編排的「美感」課本。

「美感細胞」在去(2018)年也跟新北市教育局、老師合作推出國中「品德聯絡簿」,由金曲獎設計師顏伯駿組團操刀。陳慕天表示,聯絡簿中還加入很素養的哲學思辨單元,透過問答方式帶領同學思考,挑戰自己原本的價值觀,這個聯絡簿計畫今年還在進行喔!(但只有新北市國中生才有,大家想買也買不到(嗚嗚))

107 年第二學期的新北市國中聯絡本,加入四篇哲學作家朱家安的文章,此篇正是討論「事實判斷與價值判斷的差異」。圖片提供/美感細胞

陳慕天表示,許多成果顯示慢慢的改變與累積是有效果的,目前他們除了擔任師長、出版社和教育機關間的橋樑,協助溝通外,另一件事就是與台北教育大學合作,進行相關教育設計的研究,希望能用研究的方式,佐證課本對孩子學習之間的效果。

「美感細胞」的創辦人陳慕天,他手裡是 107-2 新北市國中的品德聯絡簿。圖/簡鈺璇攝影

陳慕天認為,人才培育亦很重要,他們開始將過往教科書實驗的經驗,製作編輯手冊或設計流程,讓更多設計人才能夠投入教育設計的產業中。

儘管走入體制後,事情變得很繁雜,改變也無法即時,但陳慕天說:「民主國家就像載著 2300 萬人的大機械往前走,換顆螺絲釘都很難,可是一旦換了,別人要改也很難。課本變美了,要把它變醜也是不容易啊!」

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超純社會組學生,對未知的一切感到好奇,意外掉入科技與科學領域,希望在猛點頭汲取知識的同時,也能將箇中妙趣分享給大家。