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。

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。

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。

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）」：

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。

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。

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。

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。

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

• 採訪編輯｜陳儀珈

關於「臺灣學生閱讀能力退步」的說法，早已不是新聞了，但這現象真的存在嗎？就算存在，怪罪社群媒體、影音平台，然後多讓學生們多讀幾本經典名著就能解決問題嗎？如果不是，還能怎麼做？

現代問題要有現代手段，國立臺灣師範大學教育心理與輔導學系講座教授，同時也是該校副校長的宋曜廷帶領研究團隊，先用科學方法研究學生的閱讀能力，接著透過評量，逐步找出解方。

「考試領導教學」一直是臺灣教育的硬傷，在當今臺灣「應試教育」的體制下，無論是什麼內容或教學方式，只要你是名師，在補習界永遠都可以有一席之地，然而，閱讀習慣這件事，沒有辦法透過應試導向的「補習」補起來。

在「應試」體制下的臺灣教育

針對臺灣學生的閱讀能力，宋曜廷的研究團隊發現，臺灣學生整體閱讀能力的確退步得很顯著，但學校端遲遲無法提出積極、有效改善閱讀教育的作為，家長也無法得到外界的有效支援。

以應試導向作為教育主軸，或許在臺灣和部分亞洲國家是可行的、能創造亮眼成績的，但這只是現在，而不是未來，更不是全球的趨勢。這個資訊爆炸的時代，應試取向的教育並非長久之計，新的學習觀念和教育研究都顯示，應試教育將會被「素養教育」所取代。

為了解決上述問題，宋曜廷藉由語言學、心理學、人工智慧技術，成功研發出「適性閱讀系統 SmartReading」平台，不僅能夠診斷學生的閱讀能力、客觀分析文本的難易度，也可以推薦適合學生程度的書籍，結合適性測驗、文本難度測驗，達到最好的學習和教學效果。

找到適合不同程度閱讀能力的文本

讓低年級的孩子讀《盲眼鐘錶匠：解讀生命史的奧祕》、《沙灘上的薛丁格，生活中的量子力學》等有一定難度的書籍，不是訓練，而是一種折磨。那要怎麼才可以選對書，讓學生讀到難度適中的文本呢？

以英語為例，「Lexile 藍思」是全世界最知名、最有公信力之一的英語閱讀程度指標，有無數的老師、家長和書商，甚至是美國教育部，都大力推廣使用 Lexile 藍思來增進孩子的英文閱讀能力，並追蹤學習的狀況。

那麼臺灣呢？宋曜廷表示，其實我們早就做出來了！畢竟臺灣學生的知識背景、典型的知識空間，是很簡單就可以整理出來的。

為了讓人們更精準、客觀地了解文本的難易度，宋曜廷結合閱讀心理學、語言學及機器學習，研發出「中文文本可讀性指標自動化分析技術」（Chinese Readability Index Explorer, CRIE），分析文本中的五大客觀指標（基本層次、字詞層次、句法層次、語意層次、以及凝聚類層次），以評估文章的用字遣詞及文章結構。

除了上述語言特徵外，宋曜廷的研究團隊更整合不同特定領域的知識，以評估文章中「專業知識」的難度，最終開發出通用型的文本可讀性模型，可用來量化不同領域書籍或文章的「SR 值」及「適讀年級」。

其中 SR 值為文本的難度值，若 SR 值愈大，則代表這篇文章或書籍的難度愈高。

若是好奇 CRIE 的分級成果，歡迎大家前往適性閱讀系統 SmartReading 的「閱讀分級書庫查詢系統」，該網站已收錄了「金鼎獎」、「中小學生讀物選介」、「兒童文學牧笛獎」等超過兩萬筆優良書目的得獎好書，並公布各個書籍的難度分級，提供大眾作為閱讀選書的參考依據。

踢走閱讀教育的絆腳石：太難懂、不適合和不深刻

除了書籍本身的難易程度，學生的閱讀能力，也會影響閱讀的成效和訓練。

因此，宋曜廷以閱讀心理學、閱讀能力發展歷程理論為基礎，參酌國際重要閱讀能力評量（PISA & PIRLS）與美國國家教育進步評量（NAEP）後，研發「中文閱讀能力診斷評量」（Diagnostic Assessment of Chinese Competence, DACC），藉由線上測驗，檢測出學生的閱讀能力。

根據認知發展理論，DACC 將學生的閱讀能力分為五大向度，分別為「字詞辨識」、「表層文意理解」、「文意統整」、「推論理解」以及「分析評鑑」。

適性閱讀系統 SmartReading 結合了能夠判斷書籍難易程度的 CRIE 技術，以及診斷學生五大向度閱讀能力的  DACC 評量，結合「書」與「人」的兩種指標，提供一組符合孩子閱讀能力的推薦書單，並讓學生自由選擇有興趣的書籍。

然而，匹配到適合的好書還不夠！研究團隊指出，臺灣學生缺乏的是「較高層次的知識整合與闡釋的能力」，因此一個培養閱讀習慣的好系統，還必須訓練學生「規劃閱讀計畫、評估閱讀成效、調整閱讀技巧」，讓孩子讀書讀得夠深刻。

適性閱讀系統 SmartReading 不僅有「讀後評量」、「閱讀計畫」的功能，更開發出評量學生摘要、心得的技術，並自動給予評分，是目前全世界第一且唯一的中文閱讀心得自動評分技術！

讀得多不等於讀得好，看 YouTuber 說書也不等於讀書

以往似乎會認為，只要孩子的閱讀量越大，就代表閱讀能力好、閱讀的效果也會好，但宋曜廷指出，這是很有爭議的說法，在教育學與心理學上，仍然無法證實閱讀量與閱讀力的有相關。

光是如何評估「閱讀量」，就有許多討論的空間。閱讀量等於文字量嗎？這些文字的品質如何？看了這麼多，究竟讀了什麼？有深入反省和批判嗎，抑或只是囫圇吞棗呢？

由於「認真讀」和「隨便讀」展現出來的成果、文字解構能力是完全不一樣，因此，在適性閱讀系統 SmartReading 中，會用相當嚴謹的平台互動、閱讀評量和讀後心得來檢驗閱讀的整體成效。

此外，若只單論閱讀能力的話，那就太「認知」了，在閱讀教育上，宋曜廷同樣看重的是閱讀的動機以及興趣。

孩子到底有沒有越來越喜歡閱讀？

宋曜廷指出，有許多人在進行閱讀教育時只在乎認知面，而忽略了情意面，尤其是「閱讀習慣」這一塊，更是難以被客觀測驗，而必須追蹤長達數年，才可以判斷孩子究竟有沒有持續的愛閱讀。

隨著時代數位化，除了紙本的閱讀，學生更多了電子書，甚至是有聲書、影片說書的選擇，然而，這到底算不算是一種「真正的閱讀」呢？

宋曜廷認為，「文字」的閱讀是不可取代的。除了文字是更深入、更有效率和效果的知識擷取外，在大腦處理資訊的過程，文字與影像進入記憶的機制是完全不一樣的，因此影像式的閱讀是另一個面向，無法真正取代傳統的文字式閱讀。

對於宋曜廷而言，YouTube 更適合作為一個引子，導引我們進入文字、發掘更深入的閱讀，也許當今影像的開發性、可能性比較高，也可以傳達更細膩的細節，但這幾千年來，人類對於文字的心領神會，是無可取代的。

在影視媒體的大舉進攻之下，若長篇文字（例如：書籍）的閱讀已經式微，像泛科學這種以「單篇文章」來乘載知識的方式，也許是值得推薦的。這種單篇、組合式的閱讀，只要足夠震撼、精煉，不僅維持文字原有的穿透性，也能「擾動」讀者去閱讀更多知識，作為一種閱讀的敲門磚。

從賣書的變成讀書的，再變成教書的！

宋曜廷感慨道，五十年前他小時候是個沒有書可以念的時代，在那個資源匱乏的社會，只有成績好的學生，才可以得到老師獎勵的一本書，考不到前三名，就沒有書可以看，《國語日報》更是許多人愛不釋手的寶藏。

回想起《國語日報》和當年的光景，宋曜廷也相當的懷念，「沒想到《萬能車》真的實現了！」

然而，隨著科技與網路技術的崛起，對於現在的學生而言，不僅書本唾手可得，還有著其他無限多的內容：遊戲、電影、動漫畫、網路影音等在搶奪人們的注意力，曾經輝煌、風光無限的出版業，如今卻變得灰頭土臉。

在科技狂潮下，數位化時代對出版業帶來巨大的衝擊，讀者閱讀習慣的轉變，更讓出版業面臨轉型的危機。

面對出版環境的驟變，傳統的大型出版社和書商，究竟該如何因應？中游的電商、科技學習或線上學習公司，可以怎麼協助相關的電商工作並擴展市場？在茫茫書海中，學生到底要怎麼選到正確的好書？

宋曜廷的研究團隊靠智慧型閱讀系統 SmartReading 平台打造「智慧型閱讀小聯盟」，集結了志同道合、願意推廣閱讀教育的聯盟會員，一起讓孩子喜歡讀書。加入聯盟後，作為上游的出版社與圖書銷售業，可以獲得前文所提及的  CRIE 自動分級技術，隨後由中游的電商與行銷單位利用 SmartReading 平台，將上游會員的書籍和文本推廣給有需求的下游會員，營造適性化閱讀的環境，讓家長和老師協助培養學生的自主閱讀習慣和能力。

「將出版業從賣書的，變成讀書的，再變成教書的！教書不是教真正的內容和知識，而是讓孩子對閱讀有興趣，因讀書而滿足。」宋曜廷這麼說道。

透過聯盟將閱讀的上中下游串連了起來，讓出版社不只是出版社、學生也不僅僅是只能接收知識的讀者，如此一來也才有機會讓「閱讀的生態系」能夠生生不息。

參考資料

• SmartReading 適性閱讀
• 智慧型閱讀小聯盟
• 文本可讀性指標自動化分析系統 CRIE 3.0
• 中文閱讀能力適性診斷評量
• 「基本能力指標」之發展與概念分析

S編按：【科科齊打交】是我們希望與大家一起進行的對話形式，期待在討論的過程中，我們能離知識更近一些。

在製作《Pan-pan-Panspiracy 一切都是泛科學的陰謀》專題時，我們蒐集到了不少陰謀論，But！這還不夠！我們想要更多！親愛的科夥伴們，快來貢獻你們聽過的陰謀論吧！

所以說，什麼是陰謀論？

所謂陰謀論，顧名思義，背後得有「陰謀」。

在面對一些重大事件或現象時，有些人會用「邪惡力量」、「邪惡集團」去解釋，假定一切背後存在秘密的利益糾葛或政治動機。

這些說法存在一大特點，那就是「低證偽性」，它們聽起來好像有那麼一回事、很容易讓人相信，卻又缺乏實際證據，可以確認究竟是真是假，也因此每次試圖闢謠時，都會落入證據不足，誰也沒辦法說服誰的窘境。

獻上你的陰謀論吧！換你說說看！

聽起來是不是有點熟悉呢？以下這些陰謀論，你或許也有聽過：登月是假的，人類從來沒有上過月球；51 區裡面藏有外星人，是美國政府進行的秘密實驗；從外星來的蜥蜴人偷偷控制著世界……

你還能說出哪些陰謀論？有沒有什麼秘辛，是我們沒聽過的呢？

如果你有超吸引人的陰謀論故事，或是期待我們解密哪個經典陰謀論，都趕快留言告訴我們吧！