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中央大學鹿林兩米望遠鏡計畫:百年大夢,企業家拋磚引玉

臺北天文館_96
・2011/07/14 ・2398字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

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台灣最大口徑、歷時三年打造的「中央大學鹿林兩米望遠鏡」十二日將正式與國人見面,預計五年內於海拔2,862公尺高的鹿林天文台建置完成。這項天 文學界引頸期盼的百年大夢,獲企業家台達電子創辦人暨董事長鄭崇華先生的大力支持,慨然捐款兩千萬。同時台達電子文教基金會也贊助成立「台達電子年輕天文 學者講座」,培育更多天文後起之秀,為台灣的天文研究注入新希望!

中央大學校長蔣偉寧表示,兩米望遠鏡計畫為中央大學「發展國際一流大學及頂尖研究中心計畫」的重要指標,將可提升台灣十倍光學天文觀測能力。此望遠鏡 的設置,將對臺灣本土的光學天文觀測能力、拓展國際合作網絡、天文儀器軟硬體開發以及專業天文人才的養成等,有莫大助益。

台灣聯合大學系統副校長、中央大學天文所教授葉永烜表示,科學研究的成長,人才的培育尤其為要。感謝台達電子鄭崇華董事長對中大天文所的厚愛,除了個 人捐資贊助兩米望遠鏡計畫外,台達電子文教基金會亦將連續四年捐出一百萬,協助成立「台達電子年輕天文學者講座」,幫助天文所邀請國際間頗有成就的後起之 秀,來到台灣短期工作,把天文學最新的發展和國內學界接軌,進一步探索宇宙科學。

台達電子鄭崇華董事長長期支持天文環保教育,鄭崇華董事長指出:「人類文明的出現跟宇宙形成的時間相比,真是短之又短。而工業發展以來造成環境破壞、 天然資源耗竭,溫室氣體過量排放使得全球氣候異常,而且速度之快,遠超乎我們所能想像。希望透過對天文研究的支持,讓人類對宇宙的奧妙、地球的珍貴能有更 多了解,從而重視『環保 節能 愛地球』的重要性,追求地球及人類永續的發展。」

右上圖圖說:兩米望遠鏡計畫,將帶領台灣布局全球,參與更多國際大型觀測。照片左起中大天文所所長周翊、葉永烜教授、蔣偉寧校長;台達電子董事長鄭崇華、總經理蔡榮騰。


折衝多時 過程備受考驗

兩米望遠鏡計畫總經費高達2.3億,由教育部「發展國際一流大學及頂尖研究中心計畫」補助兩米望遠鏡8,000萬;國科會補助儀器設備4,000萬;中大自籌1.1億,協助天文台建設工程。

這項計畫,雖受教育部、國科會和企業的大力支持,但也面臨前所未見的難題。主要因在國土復育和永續發展考量下,台灣的高山近年都被劃為國土保安用地, 除某些明訂項目之外,禁止各種開發和建設,這使得天文台的建置過程中,時程上受到很大挑戰,幸好在立法院跨部會協調下增設法規,最近通過環保署的環境影響 評估大會審查,才使得兩米望遠鏡計畫得以順利進行。

兩米望遠鏡計畫分為望遠鏡本體、圓頂設計製作、天文台建築、科學觀測儀器等四大範疇。主鏡片在俄羅斯製作,採熱膨脹係數非常低的矽晶玻璃製作。非球面 的鏡片磨製困難,需「慢工」才能出細活,為此,天文所前所長黃崇源曾多次飛往俄國監工。此外,鏡片上的鍍膜在使用一段時間後,會因氧化而使反射率下降,與 中大光電所合作開發非球面天文望遠鏡監控技術,維持鍍膜的均勻性和可靠度分析。


兩米望遠鏡計畫的主要科學目標

中大天文所所長周翊表示,台灣的天文發展最早可追溯至日據時代,當時已有設置天文台的構想,直到1990年代,中大因執行教育部學術追求卓越計畫,成 立鹿林天文台,設置了一米望遠鏡,才開始嶄露頭角。目前世界上有許多十米級的光學望遠鏡,台灣如何以一個兩米的望遠鏡,與世界大型望遠鏡一較高下,展現的 就是台灣「以小搏大」的精神。

兩米望遠鏡的主要科學目標,是要用來觀測及追蹤「泛星計畫(Pan- STARRS)」發現的特異天體。泛星計畫由美國國務院所提出,透過美國空軍委託夏威夷大學在夏威夷建置望遠鏡,用來搜尋太空中任何可能撞擊地球的天體, 以維持人類永續生存的明天。該計畫有美國、德國、英國等大學團隊加入,台灣是亞洲唯一加入的代表。

泛星計畫的巡天觀測時間間隔約為一週,所以極需要與其他天文台連手,針對一些時間變化尺度短暫的天體作密集測量。台灣因地理位置關係,鹿林天文台是世 界上最先能追蹤泛星計畫各種瞬間變化的天文台,兩米望遠鏡完工後,可望產出大量的第一手科學成果,對泛星計畫的科學目標有決定性影響。

此外,就本土觀測上,兩米望遠鏡可觀測到銀河系外的天體變化,如珈瑪射線爆、超新星、太陽系小天體的研究,可望開啟國內天文搜尋和跟蹤觀測的新頁。國 際接軌上,其集光能力是現有一米望遠鏡的四倍;而使用「同步分光四色照相儀」讓兩米望遠鏡再提升四倍的觀測效率。中大同時自行開發近紅外CCD相機,在近 紅外線譜段有很高的靈敏度,得以充份發揮兩米望遠鏡功能,帶領台灣在國際天文觀測上佔有一席之地。

兩米望遠鏡計畫的成員,過去十年發表超過100篇論文,其中多為有關移動星體與變星的工作,另有10餘篇學術研究文章刊登在國際頂尖期刊《自然(Nature)》和《科學(Science)》上,學術能量豐沛,研究成果受到國際矚目。


兩米望遠鏡小檔案:

光學系統:
光學型式:Ritchey-Chretien 反射式望遠鏡
有效口徑:2000mm
焦比:主鏡 F2.2 , 系統合成 F8
角解析率 (理論值):0.07 角秒 (波長:550 nm)
集光能力:可將80% 光能量集中於0.4 角秒範圍內
可用視野:1 度
機械系統:
架台型式:經緯台式
主鏡重量:2.2 公噸
全重:23 公噸
全高:8.66公尺
蓋賽格林焦點最大負重:500kg
蓋賽格林焦點可附掛最大尺寸: 2m x2m x2m

國立中央大學鹿林天文台

設立時間:民國88年(1999)

設立地點:鹿林前山,海拔2,862公尺。

參與計畫:

  1. 中美掩星計畫(TAOS)
  2. EAFoN-東亞 Gammy Ray Burst (GRB) 觀測網
  3. 台灣超新星巡天計畫
  4. 美國夏威夷大學天文所及美國空軍合作的泛星計劃(Pan-STARRS)
  5. 紅色精靈地面觀測與極低頻無線電波(ELF)偵測系統
  6. 亞洲大氣污染物之長程輸送與衝擊研究
  7. 中大太空所 airglow imager 與華衛二號 ISUAL 之聯合觀測

發現新天體:

  1. 2002年發現台灣第一顆小行星,迄今累計發現約800顆,其中有20顆已取得永久命名,為亞洲發現小行星最活躍的地方之一。
  2. 2007年台灣本土望遠鏡發現第一顆彗星(鹿林彗星)。
  3. 2007年發現台灣第一顆近地小行星。

資料來源:中央大學新聞稿 [2011.07.12]

引用自臺北天文館之網路天文館網站

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・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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來趟蕉心之旅?購買有產地履歷的香蕉好安心
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/06/02 ・2160字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文由 家樂福食物轉型計畫 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳彥諺

你喜歡吃香蕉嗎?香蕉是台灣人從小到大非常熟悉的水果,不僅方便攜帶、營養價值豐富,更符合現代的養生概念,很適合健身者、節食者。不過,你是從哪裡買到香蕉的呢?
你知道現在已經有專屬香蕉的「驗證」了嗎?

從以前到現在的台灣「蕉傲」

為什麼香蕉也有驗證?在談到驗證之前,首先讓我們聊聊過去。

作為常見的、隨手可得的水果,香蕉不只是台灣重要的水果產業之一,也是全球重要的經濟果樹及糧食作物。在巔峰時候,香蕉曾經是全球產量最多的水果,經濟價值非常高,僅次於蘋果、柑橘及葡萄,而糧食重要性也僅次於小麥、稻米和玉米。

而我們的台灣,曾經有「香蕉王國」美名,當時因爲產量大,加上風土及氣候適合栽種,台灣種植出來的香蕉特別好吃,價格和出口銷量的成績都非常亮眼。在香蕉的黃金年代中,台灣東西南北都有種植。

只是,雖然台灣是香蕉王國,外銷成績乍看亮眼,但蕉農的辛苦卻很少人知道。行話裡有種說法是「種蕉如賭」,因為種植香蕉必須靠天吃飯,將蕉苗種下之後,接著蕉農便得對賭著天氣氣候環境市場狀況——如果自然條件不佳,會導致收成慘澹,不過,若整體銷量過剩,也將造成價格大跌。又如果非常好運,成功撐過上述的局面,最終在進入市場銷售前,還將面臨到中盤、行口(台語)的層層轉手。作為一個蕉農,有太多變數不能掌控,收入也因此起伏不定。

吃好蕉!守護蕉農大行動!

台灣香蕉,從過去的出口黃金年代,邁入今天的另一個美好時代。如今,香甜軟糯的台灣香蕉,仍然是我們生活中的重要存在。

今天的台灣,因為經歷了多次爆發的食安問題,消費者越來越注重食品安全。與此同時,農民們仍然有收入穩定的需求。要如何平衡這兩點呢?

家樂福認為,比起讓蕉農單打獨鬥,有另一個能兼顧農民與消費者雙方利益的方法,那就是以賣場的力量,支持小農。家樂福賣場內,只販售通過驗證的香蕉,藉由驗證,不僅可以做到產地溯源、驗證履歷,鼓勵且支持小農轉型,讓蕉農可以專注栽種,不需擔心後端銷售問題,同時,顧客也能藉由驗證得知透明資訊,進而安心選購。

四大金蕉:履歷蕉、有機蕉、金蕉伯、石虎香蕉

家樂福的香蕉驗證共有四大種。家樂福的「履歷蕉」,是從雲林屏東產區中挑選出來當季的、品質最優良的香蕉,並且全產品都需具備「產銷履歷(TAP)標章」,也需要遵循「家樂福農藥規範」,履歷蕉的每一根香蕉,都有其栽種來源用藥是否符合歐盟標準的紀錄,且只有在經過政府委託的第三方驗證機構定期抽檢合格後才能販售。

家樂福 BIO 有機香蕉」則是來自全台最大的「有機驗證(Organic)」香蕉農園,位於屏東。「有機」的標章並不好取得,蕉農必須以全天然農法栽種,不施化肥不催生催熟,以人工除草代替除草劑,讓土壤是自然健康的狀態,健康的土壤所種植出來的香蕉,除了來源健康,口感香氣也特別好。

金蕉伯履歷香蕉」不是一個人,而是一群人!10 多年前,家樂福已開始在全台各地找尋志同道合的農友,終於在雲林遇到願意為食品安全環境永續共同努力的蕉農,後來更成為長期契作的對象。他們以友善農法耕種,呵護土地,種出好蕉。

石虎山蕉」則是南投中寮的一群農友。他們為了保育瀕臨絕種的台灣保育類動物石虎,不擴大農地面積、不使用化學肥料及除草劑,保留給石虎一塊乾淨安全友善的棲息地。

家樂福的 Act For Food 食物轉型計畫

家樂福與民生息息相關,通路可以單純只是販售點,也可以帶來改變、產生力量。因此,家樂福推動食物轉型計畫,希望建立起與農民、農民團體相互信賴的合作連結,藉由大量計畫性種植、保證收購降低平均成本,一來讓農民能獲得合理的農務所得,二來讓消費者能以合理價格買到安全的食物,三來,通路能成為穩定供貨的角色。

買香蕉選擇家樂福香蕉驗證,不僅食得安心,更是以行動支持在地農民。家樂福相信每個人都值得最好的,以家樂福 AFF 食物轉型作為領航,一同創造友善農民、土地、消費者的共好模式。

家樂福以行動,開創對所有人與土地共生共好的食物轉型模式,也邀請大家一同參與支持。

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一生最重要的數學教育:小學數學——《數學,這樣看才精采》
天下文化_96
・2022/05/22 ・4053字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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圖/envato elements

2014 年底一篇新聞報導的題目〈6 分之 1 中小學生學力不及格〉,讓人感覺怵目驚心。還好看完內文之後,才知標題有誤導的嫌疑,其實計算不及格比率的基數並不是全體中小學生。

教育當局實施中小學生補救教學方案,針對各班國文、英文、數學排名倒數 35% 的學生,檢測他們上學年的基本學力,不及格的學生在家長同意下,才得以接受課後的補救教學。如果用全體中小學生為基數來計算,則 35% 的六分之一約為 5.83%。以小學數學而言,施測學生不及格比率如表 26-1。

可以非常明顯的看出,從小學二年級到六年級的數學,原本成績已經在後段的學生裡,不及格人數直線上升達到約四分之一之多。因為小學數學教育對每個人的一生都極端有用,如此的不及格比率是不能接受的。

論學習環境之重要性

小學數學如何有用呢?斯坦(Sherman K. Stein)在《幹嘛學數學?》這本書的第 10 章,報導了美國各行各業需要的數學能力。他參考《職業調查完全手冊》將數學能力分為 6 級,其中第 1、2 級涵蓋小學程度的數學。

以 1992 年美國勞動人力 1 億 2 千 1 百萬來觀察,斯坦發現三分之二的人只需 1、2 級數學程度即可謀生。本來第 10 章的用意在於文末引用美國勞工統計局《職業展望季報》的話:「數學能力愈強的人,不但可以選擇的就業機會愈多,也愈能把工作做好。」但是,從另外一個角度來看,其實恰好凸顯了小學數學對於大多數職工的重要性。

2016 年美國東北大學社會學教授韓德爾(Michael J. Handel)發表論文〈人們上班時做什麼?〉。調查顯示幾乎所有人在工作中都需要用一些基本數學;但是除了計數與四則運算以外,其他數學題材的使用率便會降低。約有三分之二的人需用分數、小數、百分比,有 22% 的人會用層次稍高一些的數學,例如代數。按照韓德爾的分類,歸入低階白領職業的人,使用超過小學程度數學的比率甚至低於 10%。

調查顯示,多數勞工上班時都會使用到基礎小學數學。圖/envato elements

從這些美國的調查與統計資料可看出,對相當大數量的勞動人口而言,最有用的數學就是小學教的數學。即使他們後來接受了中學的數學教育,那些知識也幾乎派不上用場,只是數學程度高會比較容易通過人才篩選的關卡。

小學數學既然重要,臺灣學生學習的狀況又如何呢?

「國際數學與科學趨勢調查」(Trends in International Mathematics and Science Study,簡稱 TIMSS)每四年舉辦一次,對象為四年級與八年級(國中二年級)學生,目的在瞭解數學與科學領域學習成就的發展趨勢,以及文化背景及教育制度的相關性。臺灣歷屆數學成績排名如表 26-2。

成績穩定名列前茅,看來應該得到喝采。然而 TIMSS 還調查學生喜不喜歡數學、學生對於學習數學的自信,以及學生認為數學有沒有用等等這些涉及學習態度的項目。2019 年的調查中四年級共有 58 個受測單位;八年級共有 39 個受測單位。表 26-3 列出臺灣學生回應負面選項的百分比以及排名。

臺灣小學四年級學生在不喜歡數學與學習沒有自信方面,都是國際平均的兩倍左右。雖然學習成就不錯,但是學習心態不健康,難怪到八年級認為數學無用的人數比例竟然高居國際冠軍。其實歷屆評量中顯現成績與態度的反差,似乎成為臺灣數學教育的常態,如此常態其實是非常令人憂心的一種病態。

因為小學數學教育不像國、高中那樣受到升學的嚴重影響,所以四年級學童負面態度的原因,必須從學習環境去瞭解。臺灣大學數學系翁秉仁教授指出:

「在臺灣,一般家長雖然怕數學,卻很喜歡『干預』小學老師的教學。家長多半覺得自己會小學數學,因此可以『盡一份心』。但是他們干預的方式很簡單,看到孩子不會做習題,就指導學生怎麼算;厲害一點的,更直接把國中方法搬下來,卻不做任何解釋。

問題是,除了數學老師之外的成人,多半覺得數學就是公式和計算,不需要解釋(『反正你這樣算就對了!』)還會因此據理力爭,為小孩向老師爭取分數,造成許多教學困擾。」

除了家長的干預外,不少學生還在補習班接受不斷套公式計算的折磨,後果是抵消了老師正常教學的成效。這種幫倒忙的做法,除了歸咎於把公式背誦等同數學學習,更基本的原因是對於兒童智力發展的欠缺理解。特別是「家長多半覺得自己會小學數學」,而輕忽了其中精微細緻的概念層次。

以色列理工學院教授阿哈羅尼(Ron Aharoni),在離散數學方面的成就國際知名,但他願意花時間去小學教數學以瞭解實況。因為他有高深數學修養,以及研究創新經驗,才能針對小學數學發人所不能發的真知灼見。

在他的書《小學算術教什麼,怎麼教:家長須知,也是教師指南》裡,他說:「我教小學時領悟出來一個道理,就是小學數學一點也不單純,除了美之外還有深度。」換句話說:「小學數學雖然不深奧,但包含智慧;雖然不複雜,卻有深意。」

數學家阿哈羅尼認為,小學數學並不單純,反而兼具美與深度。圖/envato elements

所以要正確認識小學數學的重要性,首先應該建立對小學數學的虔敬之意。家長及教師具有這種鄭重其事的心態,才能貼近孩童感受他們學習中遭遇的困惑,才能發揮啟蒙嚮導作用,並且從旁鼓舞好奇、探索、精進的士氣。

社會文化影響改革走向

近二十餘年來,教育改革一直是臺灣社會關注的議題,不過民眾對於教改效果似乎貶過於褒。在 1996 年到 2003 年間,小學數學課程標準也出現過強調知識建構的時期,然而因為引起非常大的爭議不得不叫停。據臺灣勤益大學劉柏宏教授的觀察:

「臺灣近幾年對建構式數學的討論與美國『數學戰爭』的某些過程雖不盡相同,但其背後內涵確實有幾分相似之處。不論在數學界或數學教育界,美國的走向都緊緊牽動臺灣的發展。美國『數學戰爭』雖已緩和但尚未結束,而臺灣的課程爭議也還沒落幕。」

美國的「數學戰爭」起源於 1989 年美國數學教師協會(National Council of Teachers of Mathematics,簡稱 NCTM)公布的《學校數學課程與評量標準》,其中倡議的中小學數學教育改革方向深受建構主義影響。這套《標準》及根據它所編寫的教科書,受到相當多專業數學家的強烈批評,媒體因而用「數學戰爭」描述雙方論辯的激烈程度。

這場戰爭最終導致《各州共同核心標準》(Common CoreStates Standards,簡稱 CCSS)於 2010 年公布,規範了從幼兒園到高中的數學課程。採用此標準的地方達到 41 州、首都華盛頓,以及 4 個海外領地。CCSS 的數學標準強調聚焦、一貫與嚴謹三原則,既注重概念理解也不輕忽實作應用,整體看來比 NCTM 主導期的課程難度加大。雖然 CCSS 得到專業數學團體的熱烈支持,但是反對的勢力仍然存在,由聯邦經費支持的標準化測驗尤其為人所詬病。

美國的數學戰爭牽動著台灣的數學教育。圖/envato elements

數學內容雖然普世相同,但是數學教育深受社會與文化因素的影響,必然與各國的具體國情有關。像是法國菁英層次與普通民眾之間,包括數學教育在內的很多方面,都存在著巨大鴻溝。

曾經得過菲爾茲獎的法國明星國會議員維拉尼(Cédric Villani)在 2018 年 2 月完成一份報告,認為一般人民接受的數學教育幾近災難。他在 21 條改革建議中,強調了提高中小學數學教師水準的迫切性。類似阿哈羅尼在「以色列人人數學有成就基金會」採取的措施,維拉尼的報告也把新加坡的數學教學做為值得學習的楷模。

英國方面的狀況是教室紀律鬆懈,使用教科書比例低落,因而造成數學學習成效欠佳。2016 年英國政府以四年為期,計劃提撥經費給全英格蘭近半數學校,預計培育 700 名種子教師,還要廣泛向上海、新加坡、香港學習,進行數學教學改革。

法國與英國都認為應提高小學數學教師水準。圖/envato elements

為什麼這些國家都要向新加坡學習呢?主要是因為新加坡不僅在 TIMSS 總是名列前茅,在另外一項國際評量 PISA 中也表現出眾。PISA 是《國際學生能力評量計畫》(Programme for International Student Assessment)的簡稱,每三年針對 15 歲學生進行一次跨國評量,藉以瞭解各國學生在「閱讀素養」、「數學素養」與「科學素養」上的能力。

2015 年有 72 個參加評量單位,新加坡在每一素養專案上都獨占鰲頭。2018 年則每項都居第二名,僅輸給從中國取樣的北京、上海、江蘇、浙江組合隊伍。

PISA 評量的目標是各科「素養」,注重理解、應用、解決問題的能力,也是學生進入社會必須具備的能力。評量題目與日常生活相關,同時說明試題的情境,讓學生作答時能把思考與情境聯繫起來。臺灣最新的《十二年國民基本教育課程綱要》,也要著重培養下一代的核心素養,為終身學習奠定基礎與職業生涯發展做好準備,可說是呼應 PISA 引導的教育發展方向。

在注重素養的時代,家長必須先自我教育,才能用正確的觀點、恰當的誘導、健康的態度,協助孩童獲得應有的數學能力。小學教師們也應該加強自我改善的力道,積極參加教師培訓或增能活動,開創書面作業以外的動手實作或身體活動,幫助學生體會出生活周遭處處可發現數學的蹤跡,如此才能使每個人一生最重要的數學教育沒有白白耗費時間與精力。

——本文摘自《數學,這樣看才精彩:李國偉的數學文化講堂》,2022 年 4 月,天下文化出版。

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