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掉進黑洞怎麼辦?跳入蟲洞來逃脫吧!前提是你找得到它——《解密黑洞與人類未來》

天下文化_96
・2021/12/31 ・1799字 ・閱讀時間約 3 分鐘

  • 作者 / 海諾.法爾克 (Heino Falcke)、約格.羅默(Jörg Römer)
  • 譯者 / 姚若潔

我小時候和父母住在一大棟公寓裡。公寓後方的庭院有一個沙坑和一小片草地,整個庭院由堅不可摧的牆圍住。我很想知道牆的另一邊有什麼,因此終於忍不住開始用指甲和棍子在石板之間挖了一個洞。對我的小手來說,這是極其艱辛的工作。我趁著大人沒注意的時候祕密進行了幾個月。洞漸漸變大,但我一直沒有成功穿牆,那堵牆實在太堅固了。

綠草田附近的白色混凝土建築
庭院後方堅實的圍牆。圖/Pexels

後來我大到可以上學了,忽然能夠探索牆後的世界——因為學校正好在牆後。那個過去未知的神祕領域,不需要穿過牆,只要離開後院,繞過房子,然後穿過一道大門,就能夠抵達。有時我們就是得多點耐心,等長大以後才能瞭解直接穿牆並不是正確的道路,而正確的道路需要繞點路。

對界線另一邊的想像

直到現在,我對於牆和邊界仍有股同樣的好奇心。另一邊有什麼?我們能突破自己的極限嗎?我們有辦法繞過黑洞的黑暗之牆嗎?在事件視界的某處會不會有個缺口,讓我們可以窺視裡面,或甚至繞進去嗎?

愛因斯坦在 1935 年與助理羅森(Nathan Rosen)討論黑洞內側的情況時,也問了同樣的問題。就數學上來說,方程式也容許與黑洞相反的天體,稱為白洞,東西只出不進。讓事情更加複雜的是,理論上白洞與黑洞有可能藉著一條「橋」相互連接,於是就有了東西從黑洞進去,再從白洞出來的可能。

BH LMC.png
目前已經有許多證據顯示黑洞存在,但還沒有任何關於白洞存在的證據,圖為大麥哲倫星雲前方黑洞的模擬圖。圖/WIKIPEDIA by User:Alain r

在物理學上,這個架構後來稱為「愛因斯坦—羅森橋」(Einstein-Rosen  Bridge)。不過在五〇年代,普林斯頓教授惠勒透過一點聰明的行銷技巧,把這個假設性的結構重新命名為「蟲洞」(wormholes),此舉讓好幾代的科幻作家十分歡喜。根據愛因斯坦和羅森的建構,逃離黑洞不僅是可能的,蟲洞也能夠連接宇宙中相距遙遠的兩個區域,因而比光速更快的旅行也成為可能。甚至是穿越時間、拜訪另一個宇宙,也變得可以想像。

但是,數學上可能的事情,就是真的嗎?數學是一種抽象的敘述方法,是科學領域的神話,能夠描述真實經驗,也能夠同樣精采的描述神奇的幻想生物。存在於數學中的事物可能會存在於現實,但不是必然。而物理學家賴以維生的工作就是,區分可能與真實。

對於白洞和蟲洞,我們也面對同樣的問題:數學上兩者看似真實,但在物理上真的有意義嗎?我們還未找到宇宙間存在著蟲洞的線索。在產生 M87 的影像時,我們的確曾稍微考慮了一下那有沒有可能是個蟲洞,但它的大小並不符合預測。

讓事情更加棘手的是,蟲洞在數學上並不穩定,如果物質從裡面穿過,蟲洞會塌縮——至少根據理論是如此。為了避免蟲洞塌縮,必須發明一種可以產生反重力的新物質型態。反物質本身不符合這項要求,因為反物質和普通物質一樣,遵循同樣的重力定律。如果把反物質拋到空中,它也會落回地上——除非它在那之前就先發出一陣耀眼的毀滅性光芒,連同物質一起自我摧毀。

地面附近出現蟲洞的模擬圖。圖/WIKIPEDIA by CorvinZahn – Gallery of Space Time Travel

另一個問題是,就我們所知,能讓東西穿過的蟲洞無法自然形成。我們只能自己建造一個。對某些很有創造力的理論家來說,這不是問題,諾貝爾獎得主索恩(Kip Thorne)在《紐約時報》上宣稱:「既然我們對非常高級文明擁有的技術和材料完全沒有概念,我們物理學家就擁有無限的自由來建造可供穿越的蟲洞模型。」我對此持懷疑態度。即使蟲洞有可能存在,可是理論上也還無法保證它真的能實現所有神奇的特質。但我們仍可以抱持夢想。

——本文摘自《解密黑洞與人類未來》/ 海諾.法爾克、約格.羅默,2022 年 1 月,天下文化

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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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醫生開刀時,大腦的同理心訊號超弱?別緊張!同理心是可以調節的——專訪國立陽明交通大學神經科學研究所特聘教授 鄭雅薇
PanSci_96
・2023/01/10 ・4050字 ・閱讀時間約 8 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

你有想過可以透過腦波,研究人類的同理心是怎麼運作的嗎?

小時候老師常說,「人之初,性本善」,這件事的真假可以透過科學驗證嗎?(摸摸自己的良心,就問你怕不怕)

讓我們從「社會認知神經科學(Social Neuroscience)」出發,或許可以給你一個想像不到的答案。

什麼是「社會認知神經科學」?

2000 年,美國心理學家 John Cacioppo 開始研究人類的「寂寞感(loneliness)」,專注於討論寂寞感對人身心健康的影響。「社會神經科學(Social Neuroscience)」、「社會認知神經科學(Social Cognitive Neuroscience)」一詞也因此誕生,一個嶄新的研究領域,就此展開。

美國心理學家 John Cacioppo,開創了社會神經科學的領域。 圖/wikmedia

近似於認知神經科學( Cognitive Neuroscience),都是研究人類的心智,惟社會認知神經科學特別聚焦於「社會(social)」上,探討社交互動時人類心智的運作。

因為社會互動的複雜性,這也是一門跨領域的學科,範圍包括社會心理學、發展心理學、哲學,或甚至數學或醫學等。

如何看到「同理心」?同理心研究的起源

人類對於同理心的好奇心一直沒有停過,但同情心沒有實體,他深藏在我們的內心,科學家要如何才能測量跟觀察呢? 2004 年,德國心理學家 Tania Singer,想到透過功能性磁振造影(fMRI)來「看」同理心。

德國心理學家 Tania Singer,開啟了透過腦神經網絡研究同理心的先河。 圖/wikipedia

有別於以往用問卷去蒐集相關的資料,為了要有明顯的實驗標的,研究團隊選擇用「痛(pain)」這個刺激,並找來他們認為同理心最強的實驗人選——大學裡熱戀中的女生。他們請受試者躺在 fMRI 裡,先想像自己被電,再來看著幾何圖形想像自己的男朋友被電。

Tania Singer 等人觀察到,受試者想像自己被電,與想像男友被電時,腦中有部分重複產生反應的區域,前腦島(anterior insula)與前扣帶皮層(anterior cingulate cortex),她認為那就是人類的「同理心」。

但是他們也同時發現,當受試者想像他人被電時,大腦中感覺皮質,並沒有像自己被電時一樣產生反應。因此他們認為,當我們面對他人疼痛時,只能同理他的難過感受,並沒有辦法同理他的疼痛強度。

雖然這樣的結論,還有很多待討埨的地方,但  Tania Singer  用「痛」做的研究成為了一個很好的範例。科學家們受到啟發後,開始進行各種觀察自我疼痛與他人疼痛之間大腦反應的實驗(開始到處戳人)

編按:之後,發表在《Nature Neuroscience》的義大利的團隊,利用穿顱磁刺激儀(TMS,Transcranial magnetic stimulation)重新去驗證看見他人疼痛時,感覺皮質是否真的不會參與?

這次他們直接讓受試者看到別人被針扎,以及被棉花棒碰一下。結果發現當受試者看到別人被針扎時,大腦的感覺皮質產生的電位下降比較大,相對于棉花棒,電位變化就沒有那麼大。代表我們對於他人的疼痛程度,還是可以同理的。

導致兩個實驗結果不同的影響原因,有可能是 Tania Singer 是請受試者看著符號想像別人被電,而並非真實到看被刺痛的影像。

這些看到他人疼痛,就會產生反應的腦區,就是人類平常處理同情心的地方嗎?但我們的大腦中,其實並沒有特定的區塊專門處理同理心。

這些看到他人疼痛,就會產生反應的腦區,就是人類平常處理同情心的地方嗎?但我們的大腦中,其實並沒有特定的區塊專門處理同理心。圖/pixabay

大部分人都會直覺性的認為,大腦的每個部分都有特定的作用,各司其職,但可惜事實往往沒有想像中那麼簡單。

首先因為實驗中大部分都是用痛覺的刺激來做實驗,所以研究人員也就不約而同看到這些位置。這背後代表了,這些區域的工作可能也包含了我們對痛覺的反應與處理。

再者,人類的大腦功能多樣,但大小有限,所以每個腦區其實都是多工的。因此在研究中也會發現,這個腦區可能同時處理社交互動、決策,或者情緒之類的。

除了以上這 2 個原因之外,或許我們還需要問問「同理心是什麼?」

共感=同理心嗎?「情感同理心」與「認知同理心」

2006 年,有科學家發表了鏡像神經元(Mirror neurons)這個詞 ,表示大腦中的前運動皮質與頂下小葉(Inferior parietal lobule)這兩塊偏管理動作的腦區,在看到別人做動作的時候也會有反應,就像兩個小朋友在玩模仿遊戲(Mirror game)一樣。

在看到別人做動作的時候也會有反應,就像兩個小朋友在玩模仿遊戲一樣。圖/giphy

有許多人也認為,鏡像神經元的機制可以完美的解釋,為什麼人可以理解另外一個人,甚至人與人之間是因此才有辦法進行社交互動。

但也有另一派人認為不是如此,他們太小看人類了,人沒有那麼簡單,同理心也應該是更為複雜的機制。

因此目前世界對於同理心的解讀分成了兩派,一個就是傳統上的「情感同理心」,或者稱之為共情。另外一派則認為同理心的機制應該更加複雜,在情感同理心之外,應該還有「認知同理心」參與,幫助人類設身處地推論、解讀他人的狀態,這背後也隱含了心智理論(Theory of Mind,縮寫為 ToM),對方的行為、意圖與心理都是理解的範圍。

同理心的機制,真的就是上面這樣了嗎?鄭雅薇教授的研究提出了另一個答案。

醫護人員的「同理心」比較弱?

一開始,鄭雅薇教授找來了針灸科醫師為實驗對象——一個常常在扎人與看別人被扎的職業,她發現當受試者在工作時,他的前腦島與前扣帶皮層都沒有太大的反應,有反應的反而是負責控制的前額葉。

這代表醫療人員比較冷血,沒有同理心嗎?

其實並沒有,因為醫生填同理心的自評量表結果,與控制組是一模一樣的。這表明醫療人員也是充滿同理心的,只是他在面對專業時,必須收起自己的同理心。

針灸科醫師在工作時,他的前腦島與前扣帶皮層都沒有太大的反應。圖/elements

所以,「同理心是我們可以控制的嗎?」從這個問題出發,鄭雅薇教授發現了在腦神經網絡中,也就是認知同理心與情感同理心之間存在一套調控機制。

為了更深入了解同理心的調節機制,鄭雅薇教授將研究對象的範圍擴大,從針灸科醫師延伸到護理師,發現了環境是一重要影響因素。當在醫院工作時,共情反應通常較低,但回到家後,共情的反應比較大。

鄭雅薇教授認為,認知同理心會去控制我們,在面對不同環境、不同對象的情況下,表現出不同的同理心的反應。比如當護理師在幫病人打針時,為了不讓自己過度共感而妨礙工作,她必須要把同理心收起來。同樣的,當外科醫師在幫病人開刀時,要是太過同理對方的感受,手術刀會更難劃下去。

從鄭雅薇教授的研究中,我們可以看到同情心的運作其實比你想像的更複雜。 圖/鄭雅薇教授提供

相反的,若是病人在恢復室內,還沒有完全恢復,如果醫師沒有設身處地去理解他可能哪裡有狀況,有時候就會忽略掉身體出現的一些狀況。或者是身心科醫師,如果他沒有十足的同理心,會很難偵發掘到病人非常微細的一些變化。

由此可見,同理心並不是一種單純的反射,背後隱藏一串複雜的調控機制。

但既然同情心如此複雜,需要認知同理心與情感同理心互相配合,那如果有人缺少其中一項會怎麼樣呢?

情感同理心是天生,但認知同理心是後天養成

從發展的角度,鏡像神經或者是情感同理心那一塊,我們一出生就有了。比如說,醫院的育嬰室如果有一個小孩哭,很快其他小孩也會哭成一片。但認知同理心的發展比較慢,因為其中還包含了心智理論,所以通常在 3 歲後才會慢慢發展成熟,有時候甚至到 10 歲才能趨於發展成熟。

醫院的育嬰室如果有一個小孩哭,很快其他小孩也會哭成一片。圖/elements

過去有許多人認為自閉症就是缺乏情感同理心,因此社交能力不好,眼睛也會不看人,或是目光接觸時會非常閃爍。鄭雅薇教授為此研究,結果發現自閉症患者是有情感同理心的,反而甚至有點太過。

跟健康組比起來,自閉症的情感同理心沒有什麼不同,但相對他的認知同理心是有困難的,所以他才會刻意去迴避別人的情感與眼神,因為少了認知同理心的調控,他人的情感對他而言會是無法承受之重。

既然缺乏認知同理心,會產生類似自閉症患者的反應。那缺乏情感同理心呢?

如精神變態、冷血殺手(psychopathy),是他無法將對方的痛苦與自己的痛苦連結,因此他對他人的遭遇比較冷感。在情感同理心缺乏的情況下,他們在認知同理心往往表現的很好。等於他雖然無法同理你的感受,卻能清楚知道你的處境。這也導致他們冷血,在傷害別人甚至是犯罪時,冷血,難以產生罪惡感。

但這不代表對痛覺比較不敏感的人,或者情感同理心較低的人就會缺乏同理心。有研究團隊就針對天生沒有痛覺的人實驗,發現他們的情感同理心反應雖然比較低,但在認知同理心上反應比較高。這也代表,情感同理心並非是認知同理心的基礎,這之間互相機制相當複雜。

透過腦波看一看,原來同情心這麼複雜

從整個同情心的運作機制來看,並不是只有「看到你哭,所以我哭」這麼簡單,後面其實還隱藏著一套後天發展的心智理論存在。情感同理心與認知同理心的相互作用,才是形塑我們同情心的核心,也才能讓我們在感知這個世界的同時做出回應。

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大科學人專訪|台大教授葉丙成:素養就是運用知識解決真實世界問題的能力和態度
LIS_96
・2022/12/30 ・3173字 ・閱讀時間約 6 分鐘

他是葉丙成,台大電機教授,也是線上遊戲學習平台 PaGamO 和實驗教育機構「無界塾」的創辦人,葉丙成老師的求學經歷建中、台大、留美、當教授,完美符合了傳統價值對於菁英人才的期待,而直到葉丙成到美國求學、當上台大教授後,他才一再體會到著眼「好成績」將錯失生命許多彌足珍貴的探索機會,於是他展開中年叛逆,成為力推台灣「翻轉教育」的先行者,讓更多台灣孩子有機會比他更早一步擁抱不被成績綁架、有所熱情的人生。

葉丙成的人生故事和教育觀點,邀請你一起往下閱讀>>>

成為病態的考試機器,失去對世界的好奇心

Q:可以和我們分享葉丙成老師自己的求學歷程嗎?

我從小在教授宿舍長大,唸的是台科大後面的公館國小,除了去美國讀書之外,建中是我讀過最遠的學校。

在我們居住的環境裡大多都是教授父母,大家難免會比較小孩的成績,我從小就一直在「因著成績被肯定」的狀態長大,成績很好但我完全沒有學習的熱忱和好奇心,我知道自己是在應付考試,也很會應付考試,那其實是一種很病態的價值觀,我差不多在高中就已經失去對世界的好奇心,看到新東西、沒碰過的東西,我反而會覺得很煩又要花時間去搞懂。

考贏別人得到師長的肯定是唯一的追求,但到了美國唸博士之後發現其實根本沒有人在 care 考試和成績排名,在派對上面我只能用傅立葉(專業知識)跟同學開話題,根本沒人想鳥我,我才看見自己的貧乏。

儘管成績很好,但完全沒有學習的熱忱和好奇心。圖/Pexels

現在在台大教書,看到這些孩子,也常常覺得成績好、會應付考試,某種程度是背負一種詛咒,不是因為成績好選擇更多,而是在追求成績的過程,我們根本不知道自己要什麼,看不到自己真的有熱情的地方,時間就一直流掉,焦慮就一直擴大,變得沒有靈魂。

非結構化學習才能培養孩子面對未知世界的能力

Q:有了前述的反思,現在葉丙成老師怎麼帶自己的兩個兒子 ?

對我而言我完全不在意他們的成績,只要他們保有對世界的好奇心、熱情,有個人特質的魅力,願意去探索任何事我都是支持。

有些爸媽會因為小孩數學考 98 分而打小孩,罵小孩怎麼能因粗心而少那 2 分,但沒有什麼應不應該,說真的數學考 100 分也不代表他長大就會變成人才,數學只要懂就好,考 80 分和 100 分其實沒有差,最怕的是他不懂。

我比較在意的是孩子有沒有「非結構化學習」(unstructured learning)的能力,當孩子對一件事情感興趣,願意花時間蒐集資料,把來龍去脈搞清楚,最後建構出他對這件事情的知識體系,這就是非結構化學習。這個能力是非常重要的訓練,未來不管他做什麼,都可以很快的進入狀況。

從小到大,我們在學校學的都是結構化的學習(structured learning)有課本和教材,非結構化學習的能力很難訓練,只能靠常常實作來建構,但我們通常很少有機會鍛鍊孩子這個能力。

希望孩子有非結構化學習的能力,願意花時間蒐集資料、釐清來龍去脈,建構出知識體系。圖/Pexels

有一次我家兒子他晚上 11 、 12 點還不睡,我問他在幹什麼,他說很喜歡老師養的貓咪,想做一張貓吉拉吃人的卡片送老師,所以在學 Photoshop 看能怎麼做出來,我沒有阻止他,繼續忙自己的事情,沒想到忙一忙凌晨 3 點兒子還沒睡,但他已經用 Photoshop 做出一張還滿漂亮的卡片了!通常遇上這種情況,大部分的爸媽可能會質問孩子為何浪費時間弄一隻貓,但對我而言能自己學會而且做出來比考 100 分來得更重要。

讓孩子贏在十八歲之前,卻犧牲時間養成足以面對未來的關鍵能力

Q:葉丙成老師覺得什麼是學習過程中應該具備的關鍵能力?

108 課綱在講的就是培養台灣小孩變成終生學習者,有自主學習能力的人,過去台灣教育把學生訓練成「搜尋引擎」,孩子不斷地寫評量和考古題,考試考很高的分數,但遇到不同的題型就不知道怎麼辦,如果下一代都不敢創新,只想著搜尋既有的解法,那台灣的未來很令人擔憂。

素養就是「運用知識解決真實世界問題的能力和態度」,「知識」、「能力」、「態度」三者加在一起才會擁有素養。台灣教育過分強調學習知識,孩子可能很會解困難的數學題,但你請他們在生活中利用簡單的數學解決問題,他不一定可以解決真實世界的問題,這些知識只是拿來考試用而已。

我很歡 LIS 創辦人嚴天浩說的一句話,意思大概是:「科學教育的本體不是科學的知識;科學是一種思考的方式。」這句話太精彩,一語道破許多人對科學的錯誤看法!

我們小時候常看到的「十萬個為什麼」這類的書,那是最糟糕的。爸媽買這種書給孩子,孩子博學強記,結果大人問什麼科學問題,孩子都能快速講出答案,爸媽就覺得自己孩子是小天才。孩子也以為知道所有科學相關問題的為什麼、能快速回答各種關於科學的問題,就是學科學,這簡直錯得離譜!

學科學真正重要的是:面對問題時的思考方式。圖/Pexels

就像天浩說的,學科學真正重要的,是學會科學家面對問題的思考方式:如何觀察、如何提出假設、如何設計實驗來驗證假設、如何修正自己的假說……,這一連串的過程,才是科學教育最重要的,人家問什麼都能快速答得出來 Google 網站就做得到了。

期待台灣教育成為亞洲國家的教育典範

Q:葉丙成老師對台灣教育的建議與期待?

很多孩子在教育上遇到的狀況,是家長選擇造成的結果,只要放過自己的小孩,讓他快快樂樂的長大,我覺得就已經會減少很多問題,很多孩子壓抑自己的七情六慾,變得膽小慎微,失去創造性。

我最近跟一些高中生在聊,雖然他們也很想跟我聊,但我們唯一能約的時間是禮拜五晚上的十點,因為六日他們要補習,平日晚上補到九點多要回家準備明天上學,你看這個社會把孩子逼到這個樣子。

我希望我們這些對教育很有熱情的人,比方說家長、中小學高中大學、體制內教育和體制外教育的老師,看可以怎麼把各個不同領域的力量串起來,更加速改變整個台灣社會對教育的看法。讓台灣的小孩能夠在亞洲有相對開放鬆綁的教育,我認為是很有機會的,這是接下來十年想和大家一起努力的目標!

葉丙成認為,讓台灣的小孩能夠在亞洲有相對開放鬆綁的教育,是很有機會的。圖/Pexels

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」,葉丙成老師分享給我們的大科學人宣言:

❛❛ 有科學的思維,才能看出誰在胡扯  ❜❜  —— 葉丙成

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LIS_96
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LIS ( Learning in Science )情境科學教材,成立於2013年7月,是一個非營利組織,致力於為國中小自然教師及學生,設計有別於填鴨教育的科學教材,協助教師進行STEAM和科學素養導向的教學,讓教師更簡單地進行教學創新,幫助更多孩子找回對科學的學習動機,並培養解決問題的能力。 在 Youtube 頻道【LIS情境科學教材】上,我們會即時更新所有LIS教材的影片,而完整的教案、學習單,亦同步上傳於【LIS教材平台網】歡迎您前往瀏覽完整內容。