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您的108課綱已上線!面對新考題,沒那麼簡單、也沒那麼困難——大考中心主任張茂桂專訪

Suzuki
・2019/12/24 ・2342字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

108 年課綱今年上路,不只老師的教學模式因應調整,大學入學考試和招生方式也跟著改變,大考中心預計 111 學年度大學入學考試新增「混合題型」,調降選擇題的比例,每科增加 2-3 成非選題的題數。

一得知考試要改,老師、家長和學生開始擔憂:考題難度提升增加升學壓力、過往練兵的歷屆考題銜接不上⋯⋯眾多問題紛紛浮現。《泛科學》特別專訪大考中心主任張茂桂,從命題的變化、學生適應狀況、考試的準備等角度,來解答大家的疑惑。

大考中心張茂桂主任。圖/簡鈺璇

不可不知的兩大命題變動

「將所學融入日常生活中」是 108 年課綱的精神,因應課綱的變動,張茂桂表示,大考命題必須與素養導向的教育目標配合,不再以片斷記憶性知識為測驗主軸,而是強調學生的統整與知識應用能力。

111 學年度的大學入學考試命題有兩個重要的變動,而這些變動從現在的命題中已有跡可循。

(一)非選題增加 2-3 成

九月底大考中心公布他們的新式答題卷,將非選題和選擇題合併成一張答題卷,未來考生需要邊劃記選擇題、邊答申論題,而不是塗完答案卡再寫非選題。

張茂桂表示,過往選擇題可靠著答題技巧得分,但遇到非選題就必須「知其然,也要知其所以然」,命題的彈性更大、層次更多元,考驗學生的「知識整合應用」及「表達說明能力」

以 108 課綱的研究測試命題來看,自然科實驗題加入實驗數據繪成圖表的題型(如圖2 所示);社會科不只要求學生選出答案,還需說明判斷的基準(如圖3 所示);國文科考題中,學生除了理解文章內涵外,還要分析與統合文章要點(如圖4 所示)。

圖2、自然科考題。圖/大考中心
圖3、社會科考題。圖/大考中心
圖4、國文科考題。圖/大考中心

距離學測、聯考有多久,看到這樣的考題就有多驚訝!你會發現,記誦課本重點、掌握解題技巧是無法戰勝非選題的,必須具備理解閱讀、邏輯推論、圖表判讀、證據應用等複合能力才行,而這些能力都不是一蹴可幾的。

對於外界擔憂非選題增加,學生答案百百種,客觀評分可能是個問題。張茂桂回應,非選題評量以知識整合運用為主,並不會有涉及態度、價值判斷的考題,像是「該不該廢除死刑」等題目,所以評分方式還算容易,遇到爭議答案與給分時,大考中心也有相關機制得以因應,公允性不會有太大問題。

(二)跨領域和情境化考題大增

跨領域和情境化考題一直是近年考題的趨勢,像是國文科將《國家地理雜誌》文章納入命題、108 年學測社會科就有史地公的混合題組,自然科也不乏文言文的文章。

希望學生用不同領域的所學,處理特定主題的議題,最好能再將所學應用在生活中,便是這類題型的命題目標。張茂桂表示,這已經是現在進行式了,各科老師也已組織跨領域小組在擴增題庫,未來只是延續這樣的精神,繼續促進領域間的知識交流。

考試難度增加,學生壓力變重?

面對打破科目藩籬的考題,靈活應用的非選題,我擔憂地問:「跨科考題變多了,學生不就所有科目都要讀通,理科能力好的學生,未必能像文科好的適應落落長的文章啊!」

「你應該是不是有受過考試教育的遺毒?」張茂桂笑著對我說,他這麼笑不是沒有道理,因為許多人總以自己小時候的教育(被虐)經驗,來想像後輩的學習狀況,或認為他們應該怎麼學習。

他建議,大家可從兩方面來看孩子的學科學習壓力。

一是相較過往學生背負「一試定生死」的壓力,學科能力測驗已經不是入學唯一憑藉基礎,平常社團參與、在校表現等未來都是入學衡量的參考,而且學生也可以依科系需求選擇考科。也就是說,現行政策是以「降低學科考試對升學影響」為導向

第二個則要思考「誰」來做這份考卷,「新式的考題對老師來講很難,但學生反而覺得很『燒腦』,寫起來很有挑戰性和成就感。」張茂桂表示,老師待在同個領域久了,答不出跨領域題,但從學生角度想,他們可是天天在這些科目輪轉,跨領域對他們來說並不難。

張茂桂提到,以往歷屆考試的跨領域題經過統計,答對率大概是五成,顯示學生是很有能力應對這類題型的。

不過他也表示,大考中心出題相當謹慎,一份「好」的試卷必須要兼顧鑑別度與學生答對比例,現行網站投影片上的題型都是研究考題,大考中心會持續調整題目的難度,今年底、明年會陸續公告各科的參考試題與解答,亦會舉行試辦考試。

如何應對新型態的考試呢?

該如何面對考題長度增加、內容多元、靈活應用的考題呢?張茂桂認為,「多閱讀」是不二法門,但閱讀並不是買一整套百科全書、古文觀止、史書大集要求孩子嗑下去,而是要多元的閱讀,看新聞、影評、科普文,以及查閱圖表、檢核地圖⋯⋯等這些都是閱讀的一部分。

「閱讀是不分科別,只要是學習都得具備的能力,它是開啟我們認識世界的鑰匙。」張茂桂說。

此外,學習方式也應該從「劃線、劃重點、背誦」轉為「理解、分析、評價」,學生必須要知道為什麼這裡是重點,學習融會貫通和統整應用。

張茂桂希望外界不要有「考試引導教學」的迷思,因為素養導向教育是更全面的,許多素養教育內涵,像是人際關係、自我學習、公民意識…等未必是紙本考試能測出來的,因此測驗僅能呈現學生在知識和技能的整合應用而已,不能代表孩子的能力全貌。

他建議,家長應該孩子共同閱讀,甚至一起解題,多了解他們在學什麼、想什麼,不要被外來資訊誤導,提前為孩子設定好該走的方向。

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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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什麼是「造父變星」?標準燭光如何幫助人類量測天體距離?——天文學中的距離(四)

CASE PRESS_96
・2021/10/22 ・3033字 ・閱讀時間約 6 分鐘
  • 撰文|許世穎

「造父」是周穆王的專屬司機,也是現在「趙」姓的始祖。以它為名的「造父變星」則是標準燭光的一種,讓我們可以量測外星系的距離。這幫助哈柏發現了宇宙膨脹,大大開拓了人們對宇宙的視野。然而發現這件事情的天文學家勒梅特卻沒有獲得她該有的榮譽。

宇宙中的距離指引:標準燭光

經過了三篇文章的鋪陳以後,我們終於要離開銀河系,開始量測銀河系以外的星系距離。在前作<天有多大?宇宙中的距離(3)—「人口普查」>中,介紹了距離和亮度的關係。想像一支燃燒中、正在發光的蠟燭。距離愈遠,發出來的光照射到的範圍就愈大,看起來就會愈暗。

我們把「所有發射出來的光」稱為「光度」,而用「亮度」來描述實際上看到的亮暗程度,而它們之間的關係就是平方反比。一旦我們知道一支蠟燭的光度,再搭配我們看到的亮度,很自然地就可以推算出這支蠟燭所在區域的距離。

舉例來說,我們可以在台北望遠鏡觀測金門上的某支路燈亮度。如果能夠找到到那支路燈的規格書,得知這支路燈的光度,就可以用亮度、光度來得到這支路燈的距離。如果英國倫敦也安裝了這支路燈,那我們也可以用一樣的方法來得知倫敦離我們有多遠。

我們把「知道光度的天體」稱為「標準燭光(Standard Candle)」。可是下一個問題馬上就來了:我們哪知道誰是標準燭光啊?經過許多的研究、推論、歸納、計算等方法,我們還是可以去「猜」出一些標準燭光的候選。接下來,我們就來實際認識一個最著名的標準燭光吧!

「造父」與「造父變星」

「造父」是中國的星官之一。傳說中,「造父」原本是五帝之一「顓頊」的後代。根據《史記‧本紀‧秦本紀》記載:造父很會駕車,因此當了西周天子周穆王的專屬司機。後來徐偃王叛亂,造父駕車載周穆王火速回城平亂。平亂後,周穆王把「趙城」(現在的中國山西省洪洞縣一帶)封給造父,而後造父就把他的姓氏就從本來地「嬴」改成了「趙」。因此,造父可是趙姓的始祖呢!(《史記‧本紀‧秦本紀》:造父以善御幸於周繆王……徐偃王作亂,造父為繆王御,長驅歸周,一日千里以救亂。繆王以趙城封造父,造父族由此為趙氏。)

圖一:危宿敦煌星圖。造父在最上方。圖片來源/參考資料 2

回到星官「造父」上。造父是「北方七宿」中「危宿」的一員(圖一),位於西洋星座中的「仙王座(Cepheus)」。一共有五顆恆星(造父一到造父五),清代的星表《儀象考成》又加了另外五顆(造父增一到造父增五)。[3]

英籍荷蘭裔天文學家約翰‧古德利克(John Goodricke,1764-1786)幼年因為發燒而失聰,也無法說話。1784 年古德利克(John Goodricke,1764-1786)發現「造父一」的光度會變化,代表它是一顆「變星(Variable)」。2 年後,年僅 22 歲的他就當選了英國皇家學會的會員。卻在 2 週後就就不幸因病去世。[4]

造父一這顆變星的星等在 3.48 至 4.73 間週期性地變化,變化週期大約是 5.36 天(圖二)。經由後人持續的觀測,發現了更多不同的變星。其中一群變星的性質(週期、光譜類型、質量……等)與造父一接近,因此將這一類變星統稱為「造父變星(Cepheid Variable)」。[5]

圖二:造父一的亮度變化圖。橫軸可以看成時間,縱軸可以看成亮度。圖片來源:ThomasK Vbg [5]

勒維特定律:週光關係

時間接著來到 1893 年,年僅 25 歲的亨麗埃塔‧勒維特(Henrietta Leavitt,1868-1921)她在哈佛大學天文台的工作。當時的哈佛天文台台長愛德華‧皮克林(Edward Pickering,1846-1919)為了減少人事開銷,將負責計算的男性職員換成了女性(當時的薪資只有男性的一半)。[6]

這些「哈佛計算員(Harvard computers)」(圖三)的工作就是將已經拍攝好的感光板拿來分析、計算、紀錄等。這些計算員們在狹小的空間中分析龐大的天文數據,然而薪資卻比當時一般文書工作來的低。以勒維特來說,她的薪資是時薪 0.3 美元。順帶一提,這相當於現在時薪 9 美元左右,約略是台灣最低時薪的 1.5 倍。[6][7][8]

圖三:哈佛計算員。左三為勒維特。圖片來源:參考資料 9

勒維特接到的目標是「變星」,工作就是量測、記錄那些感光板上變星的亮度 。她在麥哲倫星雲中標示了上千個變星,包含了 47 顆造父變星。從這些造父變星的數據中她注意到:這些造父變星的亮度變化週期與它們的平均亮度有關!愈亮的造父變星,變化的週期就愈久。麥哲倫星雲離地球的距離並不遠,可以利用視差法量測出距離。用距離把亮度還原成光度以後,就能得到一個「光度與週期」的關係(圖四),稱為「週光關係(Period-luminosity relation)」,又稱為「勒維特定律(Leavitt’s Law)」。藉由週光關係,搭配觀測到的造父變星變化週期,就能得知它的平均光度,能把它當作一支標準燭光![6][8][10]

圖四:造父變星的週光關係。縱軸為平均光度,橫軸是週期。光度愈大,週期就愈久。圖片來源:NASA [11]

從「造父變星」與「宇宙膨脹」

發現造父變星的週光關係的數年後,埃德溫‧哈柏(Edwin Hubble,1889-1953)就在 M31 仙女座大星系中也發現了造父變星(圖五)。數個世紀以來,人們普遍認為 M31 只是銀河系中的一個天體。但在哈柏觀測造父變星之後才發現, M31 的距離遠遠遠遠超出銀河系的大小,最終確認了 M31 是一個獨立於銀河系之外的星系,也更進一步開拓了人類對宇宙尺度的想像。後來哈柏利用造父變星,得到了愈來愈多、愈來愈遠的星系距離。發現距離我們愈遠的星系,就以愈快的速度遠離我們。從中得到了「宇宙膨脹」的結論。[10]

圖五:M31 仙女座大星系裡的造父變星亮度隨時間改變。圖片來源:NASA/ESA/STSci/AURA/Hubble Heritage Team [1]

造父變星作為量測銀河系外星系距離的重要工具,然而勒維特卻沒有獲得該有的榮耀與待遇。當時的週光關係甚至是時任天文台的台長自己掛名發表的,而勒維特只作為一個「負責準備工作」的角色出現在該論文的第一句話。哈柏自己曾數度表示勒維特應受頒諾貝爾獎。1925 年,諾貝爾獎的評選委員之一打算將她列入提名,才得知勒維特已經因為癌症逝世了三年,由於諾貝爾獎原則上不會頒給逝世的學者,勒維特再也無法獲得這個該屬於她的殊榮。[12]

本系列其它文章:

天有多大?宇宙中的距離(1)—從地球到太陽
天有多大?宇宙中的距離(2)—從太陽到鄰近恆星
天有多大?宇宙中的距離(3)—「人口普查」
天有多大?宇宙中的距離(4)—造父變星

參考資料:

[1] Astronomy / Meet Henrietta Leavitt, the woman who gave us a universal ruler
[2] wiki / 危宿敦煌星圖
[3] wiki / 造父 (星官)
[4] wiki / John Goodricke
[5] wiki / Classical Cepheid variable
[6] wiki / Henrietta Swan Leavitt
[7] Inflation Calculator
[8] aavso / Henrietta Leavitt – Celebrating the Forgotten Astronomer
[9] wiki / Harvard Computers
[10] wiki / Period-luminosity relation
[11] Universe Today / What are Cepheid Variables?
[12] Mile Markers to the Galaxies

CASE PRESS_96
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CASE的全名是 Center for the Advancement of Science Education,也就是台灣大學科學教育發展中心。創立於2008年10月,成立的宗旨是透過台大的自然科學學術資源,奠立全國基礎科學教育的優質文化與環境。
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