0

0
0

文字

分享

0
0
0

【極光片語】火箭,公車道,磁碟機

雷漢欣
・2014/12/22 ・4556字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

李世光老師
李世光老師講述磁碟機的原理和研發故事。(攝影/賀厚平)

上集的李世光老師說故事中,NASA的工程師以「If you cannot fight it, join it」的思維出發,聰明地捨棄柏油和水泥,為承載火箭的履帶車鋪了一條不容易產生皺摺(corrugation)、又能輕鬆整理的石頭路,火箭才能夠一路平穩地從棚廠前往發射台,背著人類的太空夢飛向宇宙。

在1970年代,NASA工程師為了避免地面的皺摺改變了鋪路的材料,到了1980年代,車道上的皺褶也讓深陷磁碟機出廠危機的IBM科學家找到解決方法,讓磁碟機的性能持續提升,迅速全面取代磁帶機在電腦記憶體的地位,並且促進商業資訊的連結。所以corrugation是個考試必考的重要的現象嗎?No no(搖手指),他們從生活現象聯想到的解決辦法,是在說明科普知識對科學家來說有多重要!這故事要從磁帶機和磁碟機的身世說起,很久很久以前……

Think Out of the Box,磁碟機海放磁帶機

電腦使用磁帶機的歷史可以追朔到1950年代初期,發明於1928年的磁帶是一條又長又軟的塑膠帶,上面有用來存資料的磁性物質,磁帶機讀取或改寫磁帶上的資料時,就像拉開一條捲尺尋找某個刻度,如果要修改一次資料,就要捲動一段長長的磁帶才能找到資料存放的位置;在家用電腦開始普及的1980年代,當時最先進的磁帶機運轉速度可以達到超過音速的每秒350公尺以上!假設某筆資料存在磁帶的1000公尺處,只要約三秒鐘就可以讀到資料,這種比超音速飛機還快的驚人速度,「以科技的角度來看,實在很不得了!」李老師說。

雖然磁帶機已經加足馬力跑到音速,但三秒鐘讀一筆資料的速度對一秒鐘幾十萬上下的商業市場來說還是太緩慢了。想像你去銀行要存入現金到自己的帳戶,銀行電腦中已經有你的身分證字號、帳號、存款金額等資料,現在要將原本存款的1000萬增加為1001萬元,僅僅是更動這一個數字,就要等電腦跑3秒鐘,如此低速的系統絕對無法用來建構做為今日商業行為基礎的關聯性資料庫(Relational Database),這個高速運轉的世界需要更快速的記憶體。

時間到了1980年代末期,另一種形式的記憶體——磁碟機自1956年誕生於IBM後,也歷經了30年的進步,尋覓時間(seek time)縮短到14毫秒,表示磁頭從靜止、以400倍重力加速度來加速移動到資料儲存的位置,再以同樣驚人的減速度來讓磁頭停止到震動不影響資料讀取的狀態,平均只需要約百分之一秒,相較於磁帶機讀取資料所需的3秒,磁碟機簡直快到讓磁帶機看不到車尾燈。其實磁碟機的磁頭飛行時最大速率遠不及磁帶機的音速,只有不到10m/s,其迅速讀取資料的原因不是移動速度,而是幾何結構的改變:從磁帶的一維結構(線)變成磁碟片的二維結構(面),以旋轉的磁碟片搭配在上面左右擺動的磁頭,就能隨意讀取資料,不需要從頭開始尋找存取位置,讓磁碟機成為歷史上第一個大量商業化的隨機存取記憶裝置,也逐漸取代磁帶機的地位。「『Think out of the box』是很重要的,磁帶機跟磁碟機的競爭就是這樣。」李老師說。

磁頭可以隨機存取磁碟片上的資料。來源:維基百科
磁頭可以隨機存取磁碟片上的資料。來源:維基百科

出廠危機挑戰科學家的科普力

1980年代末期,在IBM宣布最新型磁碟機3390即將誕生後,包括台灣11家新設立的銀行,全世界都在引頸期盼,希望這個高速的記憶體能促進商業資料的連結,然而3390在正式出廠的前夕卻發生重大危機,3390幾乎難產。

「我們預計產品壽命要有7年,但出廠前估算出來產品壽命卻只有3個月!」李老師眉頭一皺,「這個產品有多值錢呢?IBM一年可以靠它賺幾十億美金!」平均出貨時間延遲一天就等於幾億台幣的營利損失,研發部門的科學家全部上緊發條,想辦法盡快排除問題。3390有以下幾個異常現象:

  1. 碟片上有磁頭撞擊的規律損害。
  2. 碟片上的潤滑油產生規律的油滴。
  3. 磁頭黏在磁碟上,無法起飛。

若說磁帶機的成敗在磁帶的轉速,那磁碟機的奧秘就是如何讓磁頭跟碟片維持微妙的距離。磁碟機的主角是磁頭和碟片,存放資料的碟片是金屬的圓形薄片,上面鑲滿奈米等級的「小磁鐵」,資料的磁頭上有微小線圈能產生磁場,磁頭發出的磁場會改變碟片上小磁鐵的方向,電腦則把每個磁場方向的改變轉化為自己的語言:0 和 1。3390的磁頭以數十奈米的高度懸浮在碟片上空,這個飛行高度跟空氣分子間的平均間距相去不遠。為什麼要靠這麼近呢?由於距離會影響磁場大小,磁頭跟碟片靠得越近,碟片感應到的磁場面積越小,同樣面積的碟片上資訊就越密集,所以科學家要讓磁頭如下雨前的燕子一般低飛在碟片表面,盡可能提高磁碟的空間儲存密度。

要讓磁頭如燕子般優雅的飛行需要非常精密的高科技。碟片旋轉時會上下震動,以3390來說,碟片旋轉時的上下震動幅度約一兩萬奈米,而磁頭要隨時跟起起伏伏的碟片保持幾十奈米的距離,以流體力學的角度來看,難度就像駕駛波音747客機飛行在台大校園內,隨時跟地面建築物的屋頂保持 3 公尺高的距離,舉例而言,在椰林大道上低飛,遇到圖書館需要立即飛高,若一個不小心,就會撞到建築物,造成校園(碟片)和飛機(磁頭)的損傷。

由於磁碟機的構造,科學家可以理解為什麼磁頭會撞上碟片,但碟片上有打水漂痕跡般的規律損害卻讓他們百思不解。這個問題早在1980年代初期就發生過,研究團隊曾想出多種可能的原因,但都被一一否決了,科學家猛盯著磁碟機看了好幾個月,最後解開謎題的卻是數學部門的經理。這位數學和力學領域的專家摸著下巴端詳碟片的損傷,腦中閃過公車道上的皺褶( corrugation ),察覺兩者有異曲同工之妙,於是他用磁頭阻尼器的共振頻率、速度等項目,計算磁頭撞擊磁碟片後彈跳的距離是否與事實相符,就以半張紙篇幅的算式證明了這個假設。

慢著,corrugation看起來頗眼熟,但公車道跟磁碟片有什麼關係?在得到答案前,可以先想想,為什麼台北市的公車專用道常是鋪水泥而不是柏油呢?為什麼有些馬路在紅綠燈前的路段會有謎樣的波浪?

台北市羅斯福路上的公車專用道為什麼是水泥鋪成的呢?圖片來源:Howard61313
台北市羅斯福路上的公車專用道為什麼是水泥鋪成的呢?圖片來源:維基百科
柏油路上的皺褶(corrugaiton)。來源:FAA
柏油路上的皺褶(corrugation)。來源:FAA

當車子在紅綠燈前煞車,輪胎忽然擠壓柏油,會造成地面微微的凸起,下一台車經過這兒,就會彈起來,咚、咚、咚的往前撞擊地面直到靜止,而大部分車子的軸承、軸距(前後輪距離)、阻尼器(避震器)、車速、輪胎氣壓都差不多,所以車子往前彈跳的距離也差不多,經過多次的重複撞擊,地面就從上一個小小凸起漸漸變成一排波浪。公車道上的車種和停靠位置都很相似,公車停靠次數多,更容易產生地面皺摺,所以才會以水泥取代柏油,避免平坦的公車道變成崎嶇的天堂路。而碟片上的規則性損傷,就是貼地飛行的磁頭撞上碟片後往前跳動產生的結果。

專門研究磁碟機的科學家沒有想到地面皺褶跟碟片損傷的相似之處,反而是擁有力學知識的數學家突破了盲點,「其實那個人也不怎麼懂什麼是磁碟機,」李老師說,「跨領域的知識背後最強大的基礎經常是科普。」

磁碟機運轉時,磁頭(紅色)懸浮在旋轉的磁碟片(紫色)上飛行。
磁碟機運轉時,磁頭(紅色)以數十奈米的高度飛行在旋轉的磁碟片(紫色)上方。
磁頭飛行時撞擊碟片可能導致磁頭撞毀。
磁頭飛行時撞擊碟片可能導致磁頭撞毀。

磁頭飛行在碟片上方的高度只有數十奈米,單純以尺寸來思考,這就表示即使是一顆病毒入侵也可能會讓磁頭卡住。如同車子在柏油路上產生的顛簸,磁頭在碟片上產生第一個撞擊後會繼續往前彈跳,在碟片上產生一連串的損傷,但除了磁頭撞擊碟片的傷害,工程師還發現碟片上有油滴以相同的規則排列,這又是為什麼呢?

碟片上有一層薄薄的潤滑油,磁頭因為震動過於靠近碟片有可能會沾上潤滑油,如果發生碟片撞擊,更是會沾上潤滑油,沾有潤滑油的磁頭往前跳動就在碟片上形成一連串的油滴;科學家進一步分析油滴的性質,發現3390所用的潤滑油竟然在使用一段時間後變成黏膠了!探究其原因,不是因為黑心廠商,而是空氣剪力和撞擊造成的。原來磁頭撞擊碟片會產生超達800℃的瞬間高溫,原先所採用的長鏈潤滑油分子在高溫或高剪力的作用下被分解成短鏈分子,也就產生了黏膠的性質,一旦潤滑油變成黏膠,磁頭降落在碟片上,當然就有可能黏住而無法起飛囉。

找到了問題的方向,就能找出解決方法。在與危機搏鬥了半年後,科學家終於解決了問題,將磁頭的飛行高度調高幾個奈米,降低撞擊機率又能維持相當的空間儲存密度;再更換潤滑油,一方面選擇分子鍵結更為強韌的潤滑油,以抵抗空氣的剪力作用,一方面讓潤滑油和碟片間的聚合力大於潤滑油和磁頭材料間的聚合力,油滴就不會黏上磁頭啦!3390的危機排除,正式上市後一天內,整年的產量就被搶購一空,科學家也終於能喘口氣了。

「出現大問題時,你解決問題的工具就是科普了。」——跨領域知識就是科普的具體延伸

IBM的科學家在解決出廠危機的這段日子裡每天都在跟時間和金錢賽跑,在強大的壓力下用過往累積的知識和經驗,迅速推理、歸納、篩選出可能的原因,「但其實多人或多錢不一定可以解決問題,因為你需要的是高品質的人,而且是能整合多領域、快速思考還要當場推論的人。出現這種大問題的時候不能用太複雜的思維,你身邊有學化學、電機、分子生物……不同背景的人,你要讓他們快速瞭解這個思路為什麼正確,這時候你唯一的工具就是科普了,當然我指的是更深入的那類科普,也就是跨領域的知識。」李老師說。

其實很多高科技產品發明的關鍵是非常基礎的知識,2010年的諾貝爾物理學獎得主Andre GeimKonstantin Novoselov就曾靠著隨手可得的膠帶,從平凡的石墨中分離出材料界的超級巨星「石墨烯」(graphene)。石墨烯是碳原子排列出了六角形平面結構,石墨是由層層疊疊的石墨烯組成的,許多科學家原先認為單層的石墨烯無法穩定存在,但Geim跟Novoselov兩人卻成功的從石墨中取得單層的石墨烯,他們用的方法不太複雜,僅是以膠帶重複撕黏石墨,讓膠帶上的石墨越撕越薄,一直撕、一直撕、一直撕,撕到最後剩下一顆原子這麼厚,就得到石墨烯啦。另一項原子等級的發明「原子力顯微鏡」,當初竟不是誕生在精密的光學桌上,而是在科學家身上的吊帶!?預知詳情,請待下回分曉~

諾貝爾獎得主Geim和Novoselov捐贈給諾貝爾博物館的石墨、石墨烯電晶體和一卷膠帶。來源:維基百科
Geim和Novoselov捐贈給諾貝爾博物館的石墨、石墨烯電晶體和一卷膠帶。來源:維基百科。

【極光片語】專欄收錄李世光老師的訪談,每一段小故事、小物件的背後,都有饒富趣味的科學道理。吉光片羽比喻殘存的珍貴文物,象徵李世光老師在科學研發的高昂志氣和人生智慧;傳說見到極光會帶給人一輩子的好運,期待讀者在本專欄得到的啟發,都能像看見極光般感動。

文章難易度
雷漢欣
20 篇文章 ・ 3 位粉絲
PanSci的菜菜實習編輯,來自溫馨的動科系,心情好的時候喜歡說「你知道嗎!?」小故事,即使常得到「誰不知道阿.......」的冷眼回應,也不改其志。

1

2
0

文字

分享

1
2
0
金魚的記憶才不只 7 秒!記憶力怎麼回事?好想要超大記憶容量
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/01 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

本文由 美光科技 委託,泛科學企劃執行。

你是不是也有過這樣的經驗?本來想上樓到房間拿個東西,進到房間之後卻忘了上樓的原因,還完全想不起來;到超巿想著要買三四樣東西回家,最後只記得其中兩樣,結果還把重要的一樣給漏了;手機 Line 群組裡發的訊息,看過一轉身回頭做事轉眼就忘了。

發生這種情況,是不是覺得很懊惱:明明才想好要幹嘛,才不過幾秒鐘的時間就全部忘記了?吼呦!我根本是金魚腦袋嘛!記憶力到底是怎麼回事啊?要是能擁有更好的記憶力就好了!

明明才想好要幹嘛,一轉眼卻又都忘記了。 圖/GIPHY

金魚的記憶才不只 7 秒!

忘東忘西,我是金魚腦?!無辜地的金魚躺著也中槍!被網路流傳的「魚只有 7 秒記憶」的說法牽累,老是被拖下水,被貼上「記憶力不好、健忘」的標籤,金魚恐怕要大大地舉「鰭」抗議了!魚的記憶只有 7 秒嗎?

根據研究顯示,魚類的記憶可以保持一到三個月,某些洄游的魚類都還記得小時候住過的地方的氣味,甚至記憶力可以維持到好幾年,相當於他們的一輩子。

還有科學家發現斑馬魚在經過訓練之後,可以很快學會如何走迷宮,根據聲音信號尋找食物。但是當牠們壓力過大時會記不住東西,注意力分散也會降低學習效率,而且記憶力也會隨著衰老而逐漸衰退。如此看來,斑馬魚的記憶特點是不是跟人類有相似之處。

記憶力到底是怎麼回事?

為什麼魚會有記憶?為什麼人會有記憶?記憶力跟腦袋好不好、聰不聰明有關係嗎?這個就要探究記憶歷程的形成源頭了。

依照訊息處理的過程,外界的訊息經由我們的感覺受器(個體感官)接收到此訊息刺激形成神經電位後,被大腦轉譯成可以被前額葉解讀的資訊,最終會在我們的前額葉進行處理,如果前額處理後認為是有意義的內容就有可能被記住。

在問記憶好不好之前,先了解記憶形成的過程。圖/GIPHY

根據英國神經心理學家巴德利 Alan Baddeley 提出的工作記憶模式,前額葉處理資訊的能力稱為「短期工作記憶」,而處理完有意義、能被記住的內容則是「長期記憶」。

你可能會好奇「那記憶能被延長嗎」?只要透過反覆背誦、重覆操作等練習,我們就有機會將短期記憶轉化為長期記憶了。

要是能有超大記憶容量就好了!

比如當我們在接聽客戶電話時,對方報出電話號碼、交辦待辦事項,從接收訊息、形成短暫記憶到資訊篩選方便後續處理,整個大腦記憶組織海馬迴區的運作,如果用電腦儲存區來類比,「短期記憶」就像隨機存取記憶體 RAM,能有效且短暫的儲存資訊,而「長期記憶」就是硬碟等儲存裝置。

從上一段記憶的形成過程,可以得出記憶與認知、注意力有關,甚至可以透過刻意練習、習慣養成和一些利用大腦特性的記憶法來輔助學習,並強化和延長記憶力。

雖然人的記憶可以被延長、認知可以被提高,但當日常生活和工作上,需要被運算處理以及被記憶理解的事物越來越多、越來越複雜,並且需要被快速、大量地提取使用時,那就不只是記憶力的問題,而是與資訊取用速度、條理梳理、記憶容量有關了!

日常生活中需要處理的事務越來越多,那就不只是記憶力的問題,而是有關記憶力容量的問題了……。圖/GIPHY

再加上短期記憶會隨著年齡增加明顯衰減,這時我們更需要借助一些外部「儲存裝置」來幫我們記住、保存更多更複雜的資訊!

美光推出高規格新一代快閃記憶體,滿足以數據為中心的工作負載

4K 影片、高清晰品質照片、大量數據、程式代碼、工作報告……在這個數據量大爆炸的時代,誰能解決消費者最大的儲存困擾,並滿足最快的資料存取速度,就能佔有這塊前景看好的市場!

全球第四大半導體公司—美光科技又領先群雄一步!除了推出 232 層 3D NAND 外,業界先進的 1α DRAM 製程節點可是正港 MIT,在台灣一條龍進行研發、製造、封裝。日前更宣布推出業界最先進的 1β DRAM,並預計明年於台灣量產喔! 

美光不久前宣布量產具備業界多層數、高儲存密度、高性能且小尺寸的 232 層 3D NAND Flash,能提供從終端使用者到雲端間大部分數據密集型應用最佳支援。 

美光技術與產品執行副總裁 Scott DeBoer 表示,美光 232 層 3D NAND Flash 快閃記憶體為儲存裝置創新的分水嶺,涵蓋諸多層面創新,像是使用最新六平面技術,讓高達 232 層的 3D NAND 就像立體停車場,能多層垂直堆疊記憶體顆粒,解決 2D NAND 快閃記憶體帶來的限制;如同一個收納達人,能在最小的空間裡,收納最多的東西。

藉由提高密度,縮小封裝尺寸,美光 232 層 3D NAND 只要 1.1 x 1.3 的大小,就能把資料盡收其中。此外,美光 232 層 NAND 存取速度達業界最快的 2.4GB/s,搭配每個平面數條獨立字元線,好比六層樓高的高速公路又擁有多條獨立運行的車道,能緩解雍塞,減少讀寫壽命間的衝突,提高系統服務品質。

結語

等真正能在大腦植入像伊隆‧馬斯克提出的「Neuralink」腦機介面晶片,讓大腦與虛擬世界溝通,屆時世界對資訊讀取、儲存方式可能又會有所不同了。

但在這之前,我們可以更靈活地的運用現有的電腦設備,搭配高密度、高性能、小尺寸的美光 232 層 NAND 來協助、應付日常生活上多功需求和高效能作業。

快搜尋美光官方網站,了解業界最先進的技術,並追蹤美光Facebook粉絲專頁獲取最新消息吧!

參考資料

  1. https://pansci.asia/archives/101764
  2. 短期記憶與機制
  3. 感覺記憶、短期記憶、長期記憶  
  4. 注意力不集中?「利他能」真能提神變聰明嗎?

文章難易度
所有討論 1

0

4
0

文字

分享

0
4
0
SmartReading 科普閱讀力大賽——打造新世代自主閱讀指標,培養學子適性成長!第三屆頒獎典禮暨第四屆賽事啟動!
PanSci_96
・2022/09/26 ・3811字 ・閱讀時間約 7 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

108 課綱開啟全新閱讀素養時代。

科學素養不再侷限於考試的解題方法,學生閱讀科學讀物時,如何在氾濫資訊中找到高品質、適合學習程度的科學素材,是教育現場至關重要的課題。

臺灣師範大學 SmartReading 團隊將 AI 讀物難度分級技術,透過測驗、選書、閱讀、讀後回饋四大功能,完整記錄孩子的學習歷程,提升中小學生科普閱讀動機,成為自律自主的科普學習者。

臺灣師範大學於 110 年至 111 年間,與國科會、新北市、臺中市等單位合作,連續辦理三屆「SmartReading 科普閱讀力大賽」,每屆競賽歷時半年。競賽組別以國小三年級至高中一年級共分七個組別。參賽學校涵蓋臺北市、新北市、臺中市、臺南市、高雄市、花東等十九縣市,報名參賽人數累計八千餘人。

國立臺灣師範大學第四屆科普賽將擴大辦理,邀請PanMedia泛科學馮瑞麒總經理、數感實驗室賴以威教授、臺大科教中心賴亦德執行長,持續提供參賽者更生活化、趣味化的科普文章。圖/國立臺灣師範大學

由系統建置適合學生閱讀的兩千多本科普讀物

競賽期間,參賽學生使用「SmartReading 適性閱讀」系統,透過精準快速的中文閱讀能力診斷,將閱讀程度與讀物難度適配。藉由系統已建置,適合國小三年級至高中一年級的 2,180 餘本科普讀物,不僅能激勵其學習動機,更可有效提升選擇的效率,降低科學閱讀恐懼。第三屆科普閱讀力大賽不受疫情波擾,採實體與線上兩種施測方式,於 111 年 5 月份圓滿完成賽事。

111 年 9 月 24 日於臺灣師範大學舉行頒獎典禮,邀請新北市教育局張明文局長、臺北市教育局鄧進權副局長、臺灣閱讀協會陳昭珍理事長、康橋國際學校秀岡校區卓意翔副校長、親子天下兒童產品事業部副總經理林彥傑、新北市信義國小陳桂蘭校長到場擔任頒獎嘉賓。參賽學校師生、家長齊聚典禮會場,為優秀的得獎同學喝采。

111 年 9 月 24 日於臺灣師範大學舉行頒獎典禮,邀請新北市教育局張明文局長、臺北市教育局鄧進權副局長、臺灣閱讀協會陳昭珍理事長、康橋國際學校秀岡校區卓意翔副校長、親子天下兒童產品事業部副總經理林彥傑、新北市信義國小陳桂蘭校長到場擔任頒獎嘉賓。參賽學校師生、家長齊聚典禮會場,為優秀的得獎同學喝采。圖/國立臺灣師範大學

臺師大宋曜廷副校長表示,數位閱讀邁向新時代,團隊使用「SmartReading 適性閱讀」系統作為科普賽競賽平台,期望在知識爆炸的時代,藉由測驗、選書、規劃的「智慧閱讀三步驟」,培養學子的跨領域閱讀力與閱讀習慣,讓學生們手握知識大門的鑰匙,成為自律自主的「SmartReader」。

科普閱讀競賽的三大特色

一、適配閱讀能力與圖書難度,擴增多元書籍與文章素材

參賽學生首先須參加中文適性閱讀能力診斷(DACC),依據診斷結果,配合其當前閱讀能力的科普推薦書單,讓學生選書有依據、個人化。本競賽目前共有「推薦書單」、「推薦文章」等 2 種閱讀素材,主題包含植物/動物、數學、天文地科、物理/化學等 8 大類別。「推薦文章」功能,則與「PanSci 泛科學」及「數感實驗室 Numeracy Lab」合作評選,當前提供 600 餘篇線上科普短文,競賽期間提供已超過 4,000 人次的瀏覽次數。

二、綜合性閱讀五力分數,開啟學生全方位閱讀力

本競賽賽程為期半年,學生透過「前測、閱讀任務挑戰、後測」三個階段。競賽期間,系統詳細記錄每週閱讀歷程,並產出線上「閱讀五力分數」報表。自主規劃閱讀期間計算為「規劃力」;讀後評量填答結果計算為「執行力」;閱讀多元書籍類別的結果計算為「博學力」;閱讀單一書籍類別的深化成果則計算為「精進力」;前後測成長結果計算為「成長力」。將閱讀能力數據化、可視化。

三、閱讀任務徽章,深化學生文化素養與科普閱讀興趣

本競賽內建徽章蒐集系統,參賽者於指定時間依據提示完成閱讀任務,即可獲得期間限定的特色科普徽章。任務內容包含閱讀指定的書單及文章類別、世界性科普節日、科學家生辰、台灣重要節慶與其他隱藏任務。本屆各年級累計獲得徽章達 20423 枚,因設計活潑及任務類型多樣,大受參賽者好評。

競賽結果發現學生的閱讀偏好

一、科普閱讀參與,國小男性最踴躍

活動期間參賽者共完成約 21,153 本的書籍評量。以不同學習階段來看;國小參賽者整體閱讀平均本數為 24 本,男生平均閱讀本數為 28 本,女生平均閱讀本數為 20 本。國、高中參賽者因科普讀本難度較高,需要較長的閱讀時間及一定的科學基礎知識,國中參賽者整體平均閱讀書籍數為 10 本;高中參賽者中女性平均閱讀本數多於男性,整體平均閱讀書籍數為 7 本。

總閱讀量/本人數平均閱讀量/本
全體學生21,1531,10019
8,05150516
13,10259522
國小學生17,47971624
6,47432520
11,00539128
國中學生3,45935510
1,4611669
1,99818911
高中學生215297
116148
99157
活動期間參賽者共完成約 21,153 本的書籍評量。表/國立臺灣師範大學

二、學生偏好閱讀動物/寵物類與地球生態/天文類書籍

整體參賽學生對於科普書籍的喜愛程度,以植物/動物類(男生 28.19%、女生 27.91%)最能引起學生的閱讀興趣(如:《昆蟲老師上課了!:吳沁婕的超級生物課》、《小島上的貓頭鷹》、《神奇樹屋》等系列)。在次要類別,男女皆喜好生態/生命科學類的書籍(男生 15.20%、女生 16.87%)。

整體參賽學生對於科普書籍的喜愛程度,以植物/動物類最能引起學生的閱讀興趣。在次要類別,男女皆喜好生態/生命科學類的書籍。圖/國立臺灣師範大學

三、參賽學生閱讀歷程的質與量均佳,表現令人驚豔

本次參賽學生皆積極參與競賽。

以三年級組第一名得主,臺北市立大同國小的林靖軒同學為例,競賽期間閱讀書籍本數高達 383 本,書籍讀後評量的通過率更高達 95%,書籍不僅讀得多,更是能讀得要領。

四年級組第一名為第二次參賽的新北市信義國小謝秉言同學,本次競賽期間共閱讀 427 本書。

其中五年級組為本次競爭最激烈的一組,臺北市立長春國小的黃葦川同學以及高雄市立集美國小的吳勁毅同學,兩者僅以極小的分數差距位居第一及第二名。

此外,第一次參與競賽的高雄市立正義國小的孫政遠,競賽期間閱讀 281 本書籍,通過率達到 97%。

四、教育主管機關、學校師長及家長支持鼓勵,帶動學生優異表現

新北市教育局致力於推動智慧閱讀教育,不遺餘力,成果豐碩。本屆競賽全台共 2,104 人報名參與,全國賽獎項獲獎學生共計 36 人,其中新北市得獎學生便囊括 14 位,表現相當亮眼。

家長與學校師長共同陪伴,使得學生能專注於本次競賽,並有相當卓越的成果,例如新北市康橋國際學校、臺中市明道中學、臺中市葳格國際學校、臺北市東山中學等校,皆因全力推廣閱讀活動,才能有優異的競賽成果。以新北市康橋國際學校國中部為例,此次七年級組參賽者,全國賽前5名得主中,康橋中學就獲有 3 名的佳績。

臺師大華語文與科技研究中心洪嘉馡教授說明第三屆科普閱讀力大賽成果。圖/國立臺灣師範大學

第四屆科普閱讀力大賽即將開跑

延續前三屆廣受好評之科普賽事,第四屆科普賽將擴大辦理,邀請「PanMedia 泛科知識股份有限公司」馮瑞麒總經理、「數感實驗室 Numeracy Lab」賴以威教授、「國立臺灣大學科學教育發展中心」賴亦德執行長,持續提供參賽者更生活化、趣味化的科普文章,預期第四屆科普閱讀力大賽將能讓全球讀者有更高品質的閱讀體驗和更充實的閱讀收穫。

活動詳情請參閱官方網站
新聞聯絡人:高等教育深耕計畫辦公室——鄭德蓉 02-2366-0916 #111

0

1
0

文字

分享

0
1
0
大象你的鼻子怎麼伸得這麼長?因為多功能皮膚也能伸展!
Peggy Sha
・2022/08/24 ・1627字 ・閱讀時間約 3 分鐘

立即填寫問卷,預約【課程開賣早鳥優惠】與送你【問卷專屬折扣碼】!

 

「大象~大象~你的鼻子怎麼那麼長?」

在象鼻皺皺的皮膚下面,隱藏著超強伸展力。 圖/envatoelements

喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)最新的研究發現,大象皺巴巴的「皮膚」竟然隱藏著超強的「伸展之力」,跟肌肉簡直就是完美搭檔。有了隱藏的伸展力,大象就能夠加倍發揮象鼻的各種功能,還能將象鼻伸得更長、更遠!

又硬又軟的萬用工具!象鼻究竟有多強?

象鼻實在是非常神奇的存在,它擁有超過四萬條肌肉,既能柔軟靈活地捲起水果和樹葉,又能強悍地打斷樹幹、抵禦攻擊。究竟它為何能這樣「又硬又軟」靈活切換呢?

神奇的象鼻,靈活地就像大象的手一樣。 圖/GIPHY

為了深入探索象鼻的秘密,研究團隊特別跑去亞特蘭大動物園(Zoo Atlanta),設置了高速攝影機,紀錄下非洲大象用象鼻拿取食物的過程。

乍看之下,軟軟的象鼻似乎就像我們的舌頭一樣,是充滿肌肉的無骨組織。然而,它真正派上用場時,可一點兒也不像舌頭呢!透過鏡頭,研究人員發現:象鼻頂部底部的運動狀況完全不一樣。當大象伸長象鼻時,象鼻外側的延伸能力比內側強多了。仔細看看畫面,就能發現外側的象鼻其實伸得更長!

非洲象用象鼻拿取食物的過程。影/Georgia Tech College of Engineering

秘密就在皮膚裡!打開皺紋發揮伸展之力吧!

至於兩邊的長度為何會有如此大的差距呢?秘密原來就藏在象鼻的皺褶中!研究團隊解剖了大象屍體,發現象鼻外側與內側的皮膚非常不同——象鼻外側那摺疊起來的皮膚,比另一側的皮膚多出了約 15% 的彈性。

更有趣的是,大象移動象鼻的方式,跟章魚觸手這種軟趴趴器官常用的「平均伸展大法」十分不同,象鼻伸展時就像是打開了一把折疊傘,內部是固定的,而傘面則可以向外變寬、延伸。不只如此,大象們還會如同開折傘一樣「分批運動」象鼻喔!

怎麼說呢?牠們運用象鼻時,會先探出頂端,然後視需求一節一節依序運用後面的肌肉,不到萬不得已,絕對不會動到靠近身體這側的肌肉群!學者們表示,大象之所以會這樣動,是因為象鼻前端部分的肌肉量較少,動起來也比較不費勁,而大象其實就跟人類一樣懶,當然是追求越省力越好囉!

在拿取東西時,象鼻會由前往後一節節伸展。圖/envatoelements

借我學一下啦!皺褶象皮竟能應用在機器人身上?

另一方面,象鼻上這些皺巴巴的皮膚其實也十分堅硬,能起到重要的保護作用。比如說,在關節部分,一般肌肉容易拉伸,甚至拉傷,但如果有了皺褶,則需要花上整整 13 倍的力量才能拉伸。

這樣的保護力有什麼用呢?在未來,或許可以應用在仿生機器人身上喔!許多仿生機器人都會設計液壓系統,雖然十分靈活,但施力時卻也非常容易斷裂。如果我們能在機器人身上添加一些皺巴巴的皮膚,不僅能提供更強大的保護力,也讓機器人在運用上出現更多不同的可能性。

參考資料

  1. Skin: An additional tool for the versatile elephant trunk
  2. Schulz, A. K., Boyle, M., Boyle, C., Sordilla, S., Rincon, C., Hooper, S., Aubuchon, C., Reidenberg, J. S., Higgins, C., & Hu, D. L. (2022). Skin wrinkles and folds enable asymmetric stretch in the elephant trunkProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America119(31), e2122563119. https://doi.org/10.1073/pnas.2122563119
  3. How Skin Helps Elephants Move and Twist Their Trunks
  4. 動物奇門功夫.象鼻神奇構造
Peggy Sha
68 篇文章 ・ 387 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。