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102學年度大學指考化學試題評析

科學月刊_96
・2013/11/14 ・1963字 ・閱讀時間約 4 分鐘

張永佶(任教北一女中化學科)

 

102學年度大學指考,隨著莘莘學子在酷熱豔陽下的應考結束而落幕。今年指考報名人數再創新低,但因學測甄選名額大幅增加,相對地減少了指考分發的名額,故指考仍是相當激烈。

指考是對學生高中三年學習的總評量;試題的方向與難易,也是對基層教師在實施99新課程綱要教學時,所做的初步檢驗。因應新時代多元化的教育、學生多元化的學習,大學指考試題確實要能更貼近高中的教學,因為優良的試題能導引正常教學及創造優質的高中教育,若是一昧的只為挑出最優秀的學生,讓試題偏難或超出課程綱要,抹煞學生的學習興趣,打擊老師的教學熱忱,使認真努力及充滿熱情的師生感受挫敗,導致無法普遍檢測考生的學科能力,實為憾事!

來談談今年指考的化學試題吧!此次可以說是近幾年來最優質的考題,不論在難易適中、試題取材、現行課程綱要、鑑別度及是否有爭議等方面,都獲得極高的評價;對教師教學及學生學習,起了很好的示範作用,讓對化學仍充滿興趣的學生及第一線教學的老師,重新再燃起了熱情。

試題不僅整體評價頗高,瘦肉精、實驗安全與廢棄物處理也都入題,看得見命題者的用心,讓學生及教師重視「化學是實驗驗證的科學」,亦足見學校的實驗課程不可偏廢,這就是試題也能引導正常教學的鐵證。至於坊間許多評論認為應該要將今年的毒澱粉事件加以命題,本人則有不同的看法,因為很多高中概念的呈現,有時硬要與時事作連結,是否會過於牽強,這部分還是由命題者決定較佳。

今年的試題沒有繁複的計算,例如單選題第4題的(C)選項:【已知此反應的速率常數為8.7 × 10-2天-1,則碘-131衰變為氙屬於一級反應】,其實並不須計算,可直接由速率常數單位判斷反應級數;例如單選題第5題的(E)選項:【剩餘的鹽酸溶液以氫氧化鈉中和,並以大量水稀釋後排入水槽】,但仍有老師提出疑義,認為是否可將剩餘的少量鹽酸,直接以大量清水稀釋後排放。實驗室廢棄物處理的命題頗有創意,但建議應將實驗室廢棄物處理的標準化流程集結成冊,基層教師人手一本,即可避免疑慮。

其實命題最大的問題在於題目本身語詞的論述及反應的條件,這是最令人詬病的部分,所以建議試題中反應條件的說明也應清楚標示,例如第16題:【將含有酚.、碘化鉀與澱粉的混合液加入U型管,再把接於電池兩端的石墨棒,放入U型管中,形成電解電池。下列有關此電解電池的敘述,哪些正確?】,題幹中沒有提及碘化鉀的濃度,若濃度太稀薄,陽極也會電解水生成氧氣,那答案就會非常複雜;如果能將溶液的濃度與施加電壓標示清楚,也就能避免疑慮。大考中心總是以選擇「最佳答案」作為回覆的標準,但實驗結果的可能性辯證,不也是科學的可愛之處嗎?更何況現在許多優秀的學子,在高中時期就已經從事專題研究及涉獵大學課程,總會有許多超越一般學生的想法,所以實驗的條件已經不能再像十幾、二十年前的做法一筆帶過。

圖
高中課程的多元化學習——北一女中「化學宅急便」活動。此活動由北一女中與教育部高中課程化學學科中心合作,期讓學生能在展覽、動手操作的過程中獲得啟發,提升對化學的素養與興趣。(作者提供)

 還有今年的試題高三課程比重較高,這也提醒了學生不可只重視高一及高二學測的範圍,應該重視整體高中三年的完整學習。試題方面可再調整的部分,就是各章節的命題比重宜再均衡,今年在分子結構、氫原子光譜、溶液的性質、化學平衡等概念均未入題,倒是有機化學與聚合物比重過高。

今年的試題雖有少許瑕疵,但以教學年資20年以上的我來說,真的要給大考中心與命題老師一個「讚」,像學測與指考的大型考試,根據新課程大綱,出題老師對第一線的教材及學生普遍程度的拿捏能夠確實掌握,就是最重要的命題關鍵。每位命題者都應該秉持一個正確的概念,以化學科來說,考最高分的學生,也不一定會唸和化學有關的相關科系,所以容我提出這個問題供大家深思:「命出過難或超出課程綱要的試題,是否有其必要性?」

如果要鑑別一位優秀及認真學習的學生,只要針對學生學習概念,加以邏輯上的延伸與思考即可,實在沒有命題超出課綱的必要性,相信站在第一線的高中老師,只要授課時數足夠,其實也大都會補充課綱以外的內容與生活知識。老師秉持著「因材施教」的精神,可以補充、也可以教授課綱以外的內容,尊重教師的專業自主,但考試就應該回歸到難易適中的軌道上來,讓學習者有信心、有熱情的學習,讓學生能選擇自己的所愛,愛自己的所選,這才能回到教育與考試的真正目的。命題者也應當了解考試的目的,命題不是展現才華的場所,讓學生考高分也不是試題不佳,更何況再簡單的試題,也有很多學不來的學生啊!優良的試題可以評鑑學生高中三年的努力,劣質的試題只能造就少數的聰穎學生,卻大大打擊了大多數努力又熱情的莘莘學子,「命題」怎能不慎重呢!

 

本文刊載於科學月刊第四十四卷第十一期

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保養品內的保濕成分恐讓失智症找上門?——淺談「神經醯胺」的功效與副作用

艾晞娜_96
・2021/09/24 ・3891字 ・閱讀時間約 8 分鐘

不經意在網路上撞見有關 ceramide(神經醯胺,又稱賽洛美。本文統一稱呼神經醯胺)的廣告,內容約莫是:神經醯胺為人體皮膚角質細胞間脂質的一種,由脂肪酸和神經鞘胺醇基構成,既親水又親油,能夠增加角質細胞的保水功能。然其會隨年紀增長大幅流失,藉由服用神經醯胺,可幫助肌膚維持潤澤,並會形成保護屏障,使其免受紫外線、化學物質等的外來侵害。

當年齡逼近梅艷芳自人生謝幕的歲數,於此過分崇尚年輕的社會,再怎麼努力,仍免不了對肌膚年齡感到焦慮。於是進一步查詢了 ceramide,卻查到「神經醯胺有助於肌膚保養,卻會增加失智症風險」[1]的報導。更有文章[2]直接挑明,在補充神經醯胺增進年輕美麗的同時,會增加失智症風險。(不由得好奇揣想:是否失智症患者的肌膚便格外年輕美麗?)

神經醯胺化學式。圖/維基百科

神經醯胺是什麼?為何它有護膚效果

皮膚的結構可粗略分為表皮、真皮,以及皮下組織。表皮最外層的角質層是人體與外界環境間的重要屏障。以蓋房子來比喻,角質層的結構就像磚塊與砂漿,磚塊部分主要由角質細胞分化成的角蛋白纖維(keratin filaments)及聚絲蛋白(filaggrin)所構成;砂漿則由一層層的細胞間脂質所構成。一層層的細胞間脂質成分包括神經醯胺、游離脂肪酸,以及膽固醇。

其中神經醯胺佔了這些脂質質量的 50%。這些角質層中的脂質在維護皮膚屏障,以及防止水份流失上,扮演了重要角色。因此,近年許多外用的美容保養品中,常會添加神經醯胺,期能修復肌膚的屏障功能、增加肌膚保水度。(事實上,神經醯胺亦分為許多類型,不同保養品分別用了哪些種類的神經醯胺,又是另一個複雜的議題了。)[3]

圖/參考文獻 4

神經醯胺的外用效果

神經醯胺添加在乳液、乳霜等保養品,塗抹於皮膚的效果如何?

有研究者模擬皮膚天然保濕系統,調製了含有神經醯胺的乳液,將其塗抹於受測者的前臂內測進行測試[5]。發現與其他不含神經醯胺的乳液、保濕液相比,神經醯胺乳液明顯增加了皮膚的保水度。

塗抹後 2 小時量測,各類乳液皆可明顯增加皮膚保水度。隨著時光流逝,保水度逐漸下降。到塗抹後 24 小時,神經醯胺乳液所增強的保水度仍顯著優於其他乳液。

經皮水分散失量也比未塗乳液前減少約 25%。(量測經皮水分散失量是因為:水分散失量少,自然保留於皮膚內的水分便較多。)

塗抹乳液、乳霜。圖/Pexels

神經醯胺的內服效果

看來神經醯胺外用的效果還不錯。近來,商人們進一步提倡「吃的保養品」——「讓你的美麗由內而外」。那麼,內服神經醯胺對皮膚美容究竟有多少效用?

動物實驗顯示口服葡萄糖神經醯胺(glucosylceramides)可改善小鼠的皮膚屏障功能(根據為促進皮膚發炎的細胞激素 IL-1α 分泌量被抑制了),並可減少人類臉頰的經皮水分散失量 [6]

另外有研究[7]找了介於 20 至 60 歲間的男、女性,使其服用含有自發酵乳品分離,含神經醯胺的醋酸菌(Acetobacter malorum),服用 4 週後,檢測參與者臉頰、上臂內側、頸部、上背、足背的含水率。發現臉頰含水率顯著增加。經皮水分散失量及皮膚黏彈性質則試驗組與安慰劑組間無差異。

研究也利用血液生化檢驗、血液檢查、尿液檢查、血壓/脈搏、體重/體脂率/BMI值等數據檢測安全性。結果顯示:服用神經醯胺沒有造成任何生理傷害的跡象。

簡單說起來:神經醯胺可增進臉頰含水率,且不會對健康造成傷害。

神經醯胺與阿茲海默間關聯的機轉

而「神經醯胺會增加失智風險」的說法究竟從何而來?一般提及神經醯胺與失智的關係,多半是指其與阿茲海默症的關係。故事開始於有研究發現「血脂異常可能為造成阿茲海默症的因子」。

阿茲海默症可視為一種與周邊胰島素阻抗相關的代謝失調。胰島素阻抗與血脂異常有關,而血脂異常會造成肝臟產生的神經醯胺加多。此神經醯胺產量增加的現象,亦與肝臟脂肪變性引發的促發炎細胞激素之活化有關。

神經鞘脂(sphingolipid)代謝情形的變化,以及與神經醯胺合成相關之酵素的增加,造成細胞內神經醯胺增多。肝臟中生成,具有細胞毒殺性的神經醯胺及相關分子會促進胰島素阻抗的發生。

局部肝臟的發炎造成的損傷或細胞死亡使得神經醯胺及相關分子進入體內循環。由於這些分子為疏水性,它們能通過血腦障壁,導致包括減少胰島素訊息傳遞、增加促發炎細胞激素等神經毒殺效果。

這些異常會導致與氧化壓力、神經醯胺生成有關的一系列神經退化,可能導致腦部胰島素阻抗、細胞凋亡、神經髓鞘退化以及神經發炎。[8]

簡而言之,科學家在探討血脂異常與阿茲海默症間之關聯性時,發現了神經醯胺所扮演的角色。

神經醯胺恐導致阿茲海默?修但幾勒!

2012 年,《神經學》期刊上一篇研究[9]大膽宣示「血清中的神經醯胺增加阿茲海默症的風險」(Serum ceramides increase the risk of Alzheimer disease)。然就其結果數據看來,此昭示似乎證據尚嫌不足。

研究者於 1994~1995 年間在馬里蘭州找了 100 名介於 70 至 79 歲之間之婦女,歷經 9 年的追蹤後,99 名參與者(其中 1 名在研究開始時即因罹患失智而排除)中,27 名罹患失智。其中 18 名經診斷可能有阿茲海默症。

圖/Pexels

結果顯示,罹患阿茲海默症的參與者血清中脂質含量,9 種神經醯胺中,有 3 種[註1]與阿茲海默的罹病風險比有關。研究者特別強調血清中含有中量 d18:1-C16:0 型神經醯胺者,風險比是少量者的 10 倍。(指稱『補充神經醯胺會增加失智症風險』的媒體敘述『血液中神經醯胺含量最高的女性,罹患阿茲海默症的機率是含量最低組的 10 倍。』十倍之說,來源即為此處。)該型神經醯胺含量最高的,風險比為最低者的 7.6 倍(此值未達統計上的顯著差異。當風險比已達到 7.6 倍還未見顯著差異,則 7.6 倍難以理解為普遍現象,恐僅為抽樣誤差等因素造成)。

該篇文獻也非毫無建樹,其指出,神經元細胞若曝露於 β 類澱粉蛋白(amyloid-β)1-42(Aβ1-42)下,會活化神經磷脂酶(sphingomyelinase),增加神經醯胺的量。且 Aβ1-42 會增加氧化壓力,間接促使更多神經醯胺生成。增加的神經醯胺會加速 β 和 γ 裂解酶水解類澱粉蛋白前體蛋白(APP)而生成病理型態類澱粉。這些病理型態的類澱粉,即為目前認定造成阿茲海默症的主要原因之一。

除了從研究結果看,神經醯胺的量未必與阿茲海默症風險成正比,此篇文獻的疑慮尚有:

1. 納入的 100 名參與者中,有 28 名罹患失智,其比例遠高於台灣[註2]、美國[註3]及 WHO 的統計數據[註4]。究竟是馬里蘭州的婦女失智率特別高,或研究者為了數據做了什麼未載明的篩選?

2. 研究表列的結果中,不同脂質的人數加總結果彼此相異,卻未說明原因。易引發「為使結果符合研究假說,移除了不利於驗證假說之數據」的猜疑。

吃進來的神經醯胺跑哪去了?

當然也不能完全排除外加神經醯胺加速阿茲海默形成的風險。我們也來看看「吃進體內的神經醯胺往哪裡去」。

以動物試驗來探討[10]:給予大鼠口服神經醯胺,結果發現服下 12 小時以後,神經醯胺在皮膚與血漿中的濃度比為 0.7;120 小時後,神經醯胺在皮膚中的含量是血漿中的 4 倍;168 小時後,血液和血漿中已偵測不到神經醯胺。在皮膚的神經醯胺在動物口服神經醯胺 168 小時以後,約有 8% 在表皮層,92% 在真皮層。可知:口服的神經醯胺進入生物體後,最後大多會分佈於真皮層,且會轉移至表皮層。

結論

口服(或外用)神經醯胺是否會增加失智風險?暫時還未找到相關研究報導。然而,神經醯胺有許多種,看起來與神經退化有關的神經醯胺,與一般外用於皮膚及內服之神經醯胺並不相同此外,目前證據看來,無論外服或內用,當不至對血液中或血清中的神經醯胺濃度有影響,自然也難以聲稱會造成失智了。

然而,我也沒有勇氣可以大膽宣告「服用神經醯胺沒有任何風險」。長期影響方面,還是要等時間來告訴我們答案了。

註解

  1. 該篇研究中,此3種神經醯胺為:d18:1-C16:0 型神經醯胺、d18:1-C24:0 型神經醯胺與乳糖神經醯胺
  2. 台灣失智症協會的數據顯示:台灣的失智症盛行率在 70~74 歲為 3.46%、75~79 歲則為 7.19%。
  3. 美國的數據,在雙月刊《神經流行病學》(Neuroepidemiology. 2007; 29(1-2): 125–132.)中提及美國 71~79 歲的人群中,失智症的盛行率為 5.0%。
  4. WHO 的資料顯示全世界 60 歲以上罹患失智症的比例約為 5~8%。

參考資料

  1. 神經醯胺保濕又能補強皮膚結構,但會增加失智症風險?(https://www.commonhealth.com.tw/article/83733)
  2. 小心生活陷阱 可能讓人失智(https://www.ttv.com.tw/lohas/view/16959/554)
  3. Meckfessel MH, Brandt S. The structure, function, and importance of ceramides in skin and their use as therapeutic agents in skin-care products. J Am Acad Dermatol. 2014;71(1):177-84.
  4. Kahraman E, Kaykın M, Bektay HS, et al. Recent Advances on Topical Application of Ceramides to Restore Barrier Function of Skin. Cosmetics 2019, 6(3), 52; https://doi.org/10.3390/cosmetics6030052
  5. Spada F, Barnes TM, Greive KA. Skin hydration is significantly increased by a cream formulated to mimic the skin’s own natural moisturizing systems. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2018;11:491-497. 
  6. Uchiyama T, Nakano Y, Ueda O, et al. Oral Intake of Glucosylceramide Improves Relatively Higher Level of Transepidermal Water Loss in Mice and Healthy Human Subjects. J Health Sci. 2008; 54:559-566
  7. Tsuchiya Y, Ban M, Kishi M, et al. Safety and Efficacy of Oral Intake of Ceramide-Containing Acetic Acid Bacteria for Improving the Stratum Corneum Hydration: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Study over 12 Weeks. J Oleo Sci. 2020;69(11):1497-1508.
  8. Le Stunff H, Véret J, Kassis N, et al. Deciphering the Link Between Hyperhomocysteinemia and Ceramide Metabolism in Alzheimer-Type Neurodegeneration. Front Neurol. 2019;10:807.
  9. Mielke MM, Bandaru VV, Haughey NJ, et al. Serum ceramides increase the risk of Alzheimer disease: the Women’s Health and Aging Study II. Neurology. 2012;79(7):633-41.
  10. Ueda O, Hasegawa M, Kitamura S. Distribution in skin of ceramide after oral administration to rats. Drug Metab Pharmacokinet. 2009;24(2):180-4.

艾晞娜_96
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高雄醫學大學生理學研究所畢業。對日常接觸到的所有事物具有濃厚的好奇心,總希冀更多理解、持續探討。有個部落格Miraculous Normality (http://minormality.blogspot.com/)
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