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2014年10大科學重大突破(上)

李秋容
・2015/01/09 ・3017字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 560 ・八年級
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每年,《科學》(Science)的編輯群都會選出科學上的年度突破成就,去年入榜的有:上帝粒子-希格斯玻色子(Higgs boson)的發現、癌症的免疫療法和第一個量子儀器等。今年的獲選者同樣表現十分吸睛,而這些成就也再一次的提醒大家,人類的科學素養便是在無邊無際的各個領域上勇於追求進步與真相,曾經我們這麼做,而未來我們也會如此繼續。以下我們簡單扼要地介紹這些入榜者以及它們的小故事。

延伸閱讀:想了解上帝粒子看這邊!

參考資料:


13-5

一、羅賽塔(Rosetta)任務-登陸彗星

這件太空界的大事想必大家都不陌生,歷經延期與更改登陸目標等種種困難,睽違十年後成功登陸的消息讓很多人是既緊張又興奮吧!

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這是歐洲有史以來野心最大的太空任務,研究人員渴望藉由彗星追蹤器羅賽塔(Rosetta)和探測器菲萊(Philae),捕捉遠在火星以外的一系列照片,羅賽塔的運行軌道環繞著編號67P/C–G的格拉希門克(Churyumov-Gerasimenko)彗星,試圖幫助科學家找出地球的生命起源,這也同時宣告了彗星科學的時代已經來臨。

而羅賽塔的命名其實源自「羅塞塔石碑」(Rosetta Stone),這塊石碑上刻有一段古埃及法老托勒密五世的詔書,以古埃及象形文字、埃及草書及古希臘文三種文字對照書寫,而其中法國學者尚-佛罕索瓦.商博良(Jean-François Champollion)認為這是破解古埃及象形文字的關鍵。同樣的,歐洲太空總署希望這趟旅程也能發揮相同的關鍵作用,為科學家們解開太陽系的各種謎團。

延伸閱讀:探測器菲萊成功登陸彗星

參考資料:

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13-16
部分恐龍出現羽化的現象如Kulindadromeus,牠被視為和鳥類關係最密切。Photo credit:http://www.sciencemag.org/

鳥的身世之謎

你知道其實恐龍的後裔現在依然存在地球上嗎?你一定也看過牠們!

其實雷克斯暴龍(Tyrannosaurus rex)和敏捷的蜂鳥是近親,今年,演化生物學家終於找出了這種演化過渡時期的模式和步調。

隨著新的化石不斷出土,科學家分析後發現恐龍鳥類出現前,便陸續有羽化的證據出現,且開始發展出飛行、絕緣、展示和平行的功能,並認為鳥類從恐龍滅絕後經歷了爆發式的演進與分化(註1),且雞的基因結構在恐龍滅絕後更是改變極少(註2),因此,目前的研究普遍認為雞跟恐龍的血緣關係最近。

而其中有趣的一件事是,身為世界上體型最精小的鳥類,也是恐龍近親的蜂鳥,有一項「叛逆」的演化(註3),在掌管甜味受器蛋白的T1Rs基因家族(註4)中,T1R1和T1R3負責偵測胺基酸以引起「鮮美」的風味,而T1R2-T1R3則是可偵測糖類並產生想吃甜食的慾望,而古代鳥類受到恐龍祖先的影響,缺乏T1R2基因而對於糖類興趣缺缺,但蜂鳥的T1R1和T1R3基因卻突變轉換成了「香甜」的醣類探測器,使得牠們異於同類反而是「重度嗜甜者」!

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延伸閱讀:鳥羽之謎

參考資料:

  • 註1:Meredith, R. W., Zhang, G., Gilbert, M. T. P., Jarvis, E. D., & Springer, M. S. (2014). Evidence for a single loss of mineralized teeth in the common avian ancestor. Science, 346(6215), 1254390.
  • 註2:Romanov, M. N., Farré, M., Lithgow, P. E., Fowler, K. E., Skinner, B. M., Rebecca, O., … & Griffin, D. K. (2014). Reconstruction of gross avian genome structure, organization and evolution suggests that the chicken lineage most closely resembles the dinosaur avian ancestor. BMC genomics, 15(1), 1060.
  • 註3:Baldwin, M. W., Toda, Y., Nakagita, T., O’Connell, M. J., Klasing, K. C., Misaka, T., … & Liberles, S. D. (2014). Evolution of sweet taste perception in hummingbirds by transformation of the ancestral umami receptor. Science,345(6199), 929-933.
  • 註4:Bachmanov, A. A., & Beauchamp, G. K. (2007). Taste receptor genes. Annual review of nutrition, 27, 389.
  • Chickens are closely related to dinosaurs, and other insights from the new bird family tree. [December 11, 2014]
  • Most birds can’t taste sugar – here’s why the hummingbird can.[10 September 2014]

三、返老還童,即將成真?

長生不老一直以來都是人類心裡最深沉的慾望之一,無論東西方自古以來皆然,也因此促成了煉金術(也稱煉丹術)的興起,利用化學方法提煉重金屬以製備靈丹妙藥。不過這些「解藥」通常都含有劇毒,根本無法成功達到它的「目的」,但不可否認的,它的確促進了化學實驗技術和醫藥學等發展。

目前的科學還辦不到讓人類永生,但返老還童的方法卻出現一道曙光!

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由艾美.瓦格薩特(Amy J. Wagers)領導的哈佛大學團隊研究(註1)發現,將年輕老鼠的血輸入年長老鼠的體內,會使年長老鼠的肌肉和大腦出現了逆轉衰老的功效。他們從年輕老鼠的血液中分離出了一種GDF11因子,它可以活化心臟,也能提振肌肉強度和耐力,以及刺激大腦中的神經生長,而無細胞的血漿甚至可以改善空間記憶。

咦?那如果……這項結果在人體上也成立的話,不就……!科學家跟你想的也一樣噢!目前這個想法已經進入測試階段,試圖找出青年血液中可以對抗老化的因子。

延伸閱讀:注入新血:返老還童的關鍵?

參考資料:

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  • 註1:Sinha, M., Jang, Y. C., Oh, J., Khong, D., Wu, E. Y., Manohar, R., … & Wagers, A. J. (2014). Restoring systemic GDF11 levels reverses age-related dysfunction in mouse skeletal muscle. Science, 344(6184), 649-652.

13-2

Bye-bye,人類

今年有數個團隊的研究顯示,即使沒有人類的監督,機器人和機器人之間也可以合作無間。研究人員開發了一套新的軟體使它們可以利用感應器共同完成基本任務,對於未來世界趨勢可能全面機械化來說,這是十分重要的第一步。

還記得電影《機械公敵》(I,Robot)嗎?智慧型機器人的應用遍布未來人類的日常生活中,而在成為不可或缺的生活幫手的同時,機器人卻發展出了人類獨有、也是人類控制機械人的最後一道防線-心智。

而這也似乎是科學家所擔心的,電腦科學家史帝夫.奧姆亨卓(Steve Omohundro)《人工智能實驗與理論》期刊(Journal of Experimental & Theoretical Artificial Intelligence)的文章(註1)中預測:「軍事和經濟壓力促使自動機械系統迅速發展,具有自我意識的殺人機器將無可避免地造成人工智能終結者,結果給人類帶來滅亡。」

然而截至目前,電腦或機器人雖已經可以展現成年人的智力,甚至超越許多領域的頂尖高手,但要具備如一歲小孩的感知與運動能力,仍是十分的困難。在未來機械人高度發展的過程中,許多的倫理問題即將考驗著人類的智慧。

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延伸閱讀:程式碼就是法律:智慧財產權法 或 機器人三大法則?

參考資料:


13-1

晶片,下一個大腦

傳統電腦以美國數學家約翰.馮.諾伊曼(John von Neumann)所提出的理論結構為基礎,執行序列的邏輯運算(如試算表和文字處理),但卻無法解決海量數據如視覺資訊的處理。不過人類的大腦卻十分善於面對這項難題,數以千計的神經元藉由化學訊息互相溝通,使大腦的不同區域能夠分工並同時執行任務。

因此,IBM和其他公司的電腦工程師首次聯合推出了仿人腦的「神經」晶片TrueNorth,晶片包含了54億的電晶體和2.56億的「突觸」,可模擬人類大腦處理訊息,而這款晶片改變了以往電腦應付複雜工作的模式,發展出機器視覺以及環境監測,以達到提高效率卻低耗能的目的。

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延伸閱讀:更聰明的晶片–仿人類神經元的電腦晶片

參考資料:

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李秋容
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肚子裡的隱形炸彈!腹主動脈瘤破裂死亡率達五成,微創支架手術化解危機
careonline_96
・2026/04/02 ・2118字 ・閱讀時間約 4 分鐘
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主動脈瘤危機處理!一次看懂外科手術、微創主動脈支架,心臟血管外科醫師圖文懶人包

腹主動脈瘤宛如隱形炸彈,平時無症狀,一旦破裂死亡率高達五成!高齡與高血壓者須當心。透過微創主動脈支架手術治療,不僅傷口小、恢復快,更能及早化解致命危機。

「有位八十多歲的老先生在公園散步時突然腹部劇痛、昏厥而被送到急診室。」林口長庚醫院心臟血管外科主任陳紹緯教授表示,「經過檢查,確認是腹主動脈破裂,導致大量內出血、休克,狀況危急。」

經過討論後,決定採用微創主動脈支架手術進行治療。陳紹緯教授說明,醫師從股動脈穿刺,利用先進影像系統導引,將主動脈支架放到合適的位置,然後展開支架、導流血液,讓血液不會再進入腹主動脈瘤。由於腹主動脈瘤的瘤頸較短,術中便使用血管內固定錨釘,將主動脈支架鎖在血管壁,幫助提升穩定性。術後患者順利恢復,目前仍在門診追蹤治療。

主動脈瘤並非惡性腫瘤,而是血管壁異常膨大。當腹主動脈直徑超過5公分便會被稱為主動脈瘤。陳紹緯教授解釋,若能早期發現,治療效果良好;但若延誤至主動脈瘤破裂,手術風險就非常高。

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主動脈瘤越大破裂風險越高

腹主動脈瘤平時大多沒有症狀,往往需要利用超音波或電腦斷層才能夠發現。在長期承受血流衝擊後,主動脈瘤破裂風險逐漸升高。陳紹緯教授說,一旦腹主動脈瘤破裂,會引發劇烈疼痛、大量內出血,迅速導致休克甚至死亡。即使接受緊急手術治療,死亡率仍高達50%。

主動脈瘤的常見危險因子包括年齡增長、高血壓、高血脂、抽菸、家族病史等。陳紹緯教授提醒,當腹主動脈瘤直徑超過5公分,半年內增大0.5公分,建議儘速手術治療,以避免破裂風險。

主動脈瘤要積極治療,才能化解危機

腹主動脈瘤的治療方式包括傳統開腹手術與微創主動脈支架手術。傳統開腹手術是先切除病變的腹主動脈,再使用人工血管重建。陳紹緯教授說,傳統開腹手術的傷口較大、手術時間較長、恢復期較長。術後通常需要住進加護病房密切觀察,待狀況穩定之後才會轉到普通病房。

主動脈瘤積極治療

隨著醫療科技的進步,目前腹主動脈瘤的治療大多會採用微創主動脈支架手術。陳紹緯教授說,醫師由腹股溝穿刺,在先進影像導引系統的定位之下,將主動脈支架置放於病灶。撐開主動脈覆膜支架後,能夠導流血液,讓血液不會再進入主動脈瘤,主動脈瘤便會逐漸萎縮,甚至消失。微創主動脈支架手術的優點就是低侵襲性、手術時間較短、恢復期較短,可以大幅降低手術的死亡風險以及出血的風險。

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微創主動脈支架手術幫助降低手術風險

部分腹主動脈瘤因瘤頸較短、較寬或彎曲,手術難度較高,也會增加支架內漏或位移的風險。陳紹緯教授說,利用「血管內固定錨釘」,如同鎖螺絲般將主動脈支架固定於血管壁,幫助提升穩定性,降低術後併發症的風險。血管內固定錨釘已納入健保給付,若符合給付條件,便可向健保署申請使用。

接受微創主動脈支架手術後,一定要持續回診追蹤。陳紹緯教授說,有10%到20%的病人,在長期追蹤中會發現主動脈支架移位、主動脈支架滲漏的問題,可能需要二次手術再次治療。也有部分病人,在反覆治療之後仍然沒有辦法有效解決,最後必須以開放式手術來進行。

筆記重點整理

● 腹主動脈瘤平時大多沒有症狀,往往需要利用超音波或電腦斷層才能夠發現。在長期承受血流衝擊後,主動脈瘤破裂風險逐漸升高。一旦腹主動脈瘤破裂,會引發劇烈疼痛、大量內出血,迅速導致休克甚至死亡。即使接受緊急手術治療,死亡率仍高達50%。

● 主動脈瘤的常見危險因子包括年齡增長、高血壓、高血脂、抽菸、家族病史等。建議儘速手術治療,以避免破裂風險。

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● 腹主動脈瘤的治療方式包括傳統開腹手術與微創主動脈支架手術。傳統開腹手術是先切除病變的腹主動脈,再使用人工血管重建。傳統開腹手術的傷口較大、手術時間較長、恢復期較長。術後通常需要住進加護病房密切觀察,待狀況穩定之後才會轉到普通病房。

● 目前腹主動脈瘤的治療大多會採用微創主動脈支架手術。醫師由腹股溝穿刺,在先進影像導引系統的定位之下,將主動脈支架置放於病灶。撐開主動脈覆膜支架後,能夠導流血液,讓血液不會再進入主動脈瘤,主動脈瘤便會逐漸萎縮,甚至消失。微創主動脈支架手術的優點就是低侵襲性、手術時間較短、恢復期較短,可以大幅降低手術的死亡風險以及出血的風險。

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careonline_96
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春季流感別當小感冒!高燒不退恐重症,專家示警:吃錯藥當心養出「超級細菌」
careonline_96
・2026/03/31 ・1906字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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春季流感來勢洶洶,別再當成一般感冒!專家提醒,錯誤用藥觀念恐讓病情惡化

春季流感別當小感冒!若有持續高燒、呼吸困難等重症警訊應盡速就醫。專家提醒,流感需以抗病毒藥物治療,誤用抗生素不僅無效,更恐養出超級細菌,正確用藥才能遠離威脅。

春季流感不容小覷,不少民眾以為冬季結束,流感威脅就跟著下降,事實上在忽冷忽熱的春季,病毒依然活躍。且流感往往來勢洶洶,可能上午還精神充沛,下午就高燒、全身痠痛到彷彿被一拳擊倒。而在過去流感大流行期間,不少四、五十歲且沒有慢性病史的中壯年族群突然病情惡化,甚至有孕婦因免疫力相對較低而陷入重症危機,顯示流感不分年齡,所有族群都不能掉以輕心!

流感高風險族群與重症警訊

別把流感當小感冒 出現這些症狀恐是重症前兆

高雄醫學大學附設中和紀念醫院感染內科陳惇杰醫師說明,流感常見症狀包括發燒、咳嗽、喉嚨痛、全身痠痛與疲倦,嚴重程度與當時流行的病毒型別有關。對健康成人而言,症狀通常數日內都能逐漸緩解;但對於免疫功能低下的長者,或患有心臟病、慢性阻塞性肺病、腎功能不全等慢性疾病者,流感可能引發更嚴重的併發症。

流感病毒會破壞呼吸道黏膜與纖毛功能,使痰液清除能力下降,增加續發性細菌性肺炎的風險。一旦併發肺炎或造成器官功能惡化,患者可能需要住院,甚至入住加護病房。若發燒超過三至五天未退,或症狀好轉後又再度高燒,甚至出現呼吸困難、意識改變、食慾下降等情況,都有可能是重症警訊,切勿拖延治療,應盡速就醫。

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流感抗病毒治療

高風險族群應及早治療 抗病毒藥可降低重症機率

在治療方面,陳惇杰醫師說明,並非所有流感患者都需要抗病毒藥物,症狀輕微者經休息與支持性治療也可能自行康復。但對於高風險族群或症狀較為明顯者,使用抗病毒藥物不僅可縮短病程,還能降低併發症與重症風險。

目前常見抗流感病毒藥物包括需連續五天服用的口服藥物,以及單次靜脈注射劑型。近來亦出現新型單次口服抗流感病毒藥物,使用更為便利,只需服用一次即可完成治療。臨床經驗顯示,此類單次口服藥物在改善與緩解流感症狀方面,效果與傳統療程相當,且可較快降低體內病毒量,有助控制傳播風險,也提供患者更多元的治療選擇。

別再把流感當細菌感染,錯誤用藥恐增抗藥性

面對難以控制的發燒與不適,不少民眾會認為應該要服用抗生素,但事實上,流感是病毒感染,抗生素只對細菌有效,對病毒毫無作用。若在沒有細菌感染證據的情況下濫用抗生素,不僅無法改善症狀,還會助長抗藥性問題。「目前台灣與全球都進入了多重抗藥性超級細菌時代」,陳惇杰醫師觀察,有些民眾會私自停藥或將藥物留待下次使用,甚至要求醫師多開幾天備用,這些錯誤的觀念都可能以致於未來真正需要時反而無藥可用。

陳惇杰醫師也提醒,隨著國人出國旅遊頻率提高,病毒跨境傳播風險增加,A型與B型流感皆有增加趨勢,民眾出國期間應特別注意個人衛生與防護,以免將流感當伴手禮帶回家。春季流感看似低調,卻潛藏威脅,民眾除了留意重症警訊,也應善用疫苗預防才能降低感染與併發症風險。流感不能輕忽,早期診斷、用對藥、預防到位,才能守住健康防線!

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筆記重點整理:

  • 若出現發燒超過3–5天未退、症狀好轉後再反彈、呼吸困難、意識改變、食慾下降等症狀可能是重症警訊,應積極就醫勿錯失黃金治療期。
  • 長者、免疫力低下者、心肺或腎功能不全患者等高風險族群,重症風險大,感染流感可能引發併發症甚至住院,不容輕忽。
  • 目前有多種治療方式,使用抗流感病毒藥物可快速緩解症狀、降低併發症與傳播風險,單次口服療程便利且副作用低。
  • 濫用抗生素可能助長抗藥性,未來真正需要時可能無藥可用,呼籲民眾應遵醫囑按時用藥。
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這不只是一場比賽,更是一個讓想法化為行動的機會
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/03/30 ・2018字 ・閱讀時間約 4 分鐘
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本文為 新北市青年局 廣告

從 NPO 題目出發,學生如何把提案帶進真實世界

如果一個比賽,不只是比創意,而是要回應一個正在發生的問題,你會怎麼做?

從偏鄉教育、性別議題,到高齡照護與環境行動,這些題目不會出現在考卷上,卻每天真實存在。

「Impact Star 青年影響力啟動賽」讓學生親臨現場,看見問題最真實的樣貌,並化為一場實際行動。

從被動聽課到主動提問,學生在討論中逐步建構觀點;研究指出,參與式學習能顯著提升理解與長期記憶效果。 / 圖源:新北青年局

題目不是設計出來的,而是正在發生的

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不同領域的非營利組織,把第一線遇到的困境帶進來。學生要做的,不只是提出一個想法,而是先理解問題,再嘗試提出可以被實際驗證的解法。

當題目來自現場,提案就不再只是作業,而是一個需要被使用、被檢驗的方案。

學生團隊以簡報與互動形式呈現提案,將抽象議題轉化為可理解的溝通語言;這類表達能力,正是專題導向學習中「知識轉譯」的重要一環。 / 圖源:新北青年局

去年的提案,最後變成什麼樣子?

以 2025 年參與團隊為例,有一組學生關注的是「數位性別暴力」,這是一個在社群時代持續發生,但多數人仍缺乏理解的議題。

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這組名為「有『性』可談」的團隊,有別於以往的宣導方式,讓更多人走進這個議題。

他們在社群平台上經營動畫短影音,讓議題更容易被接觸;也建立匿名的「樹洞」網站,讓使用者能安全地說出自己的經驗。進一步,團隊設計互動式網頁與情境遊戲,讓參與者在不同角色之間切換,理解每一個選擇背後的處境。

同時,團隊訪談第一線實務工作者,並嘗試透過 AI 聊天機器人與實體互動設計,讓議題不只停留在線上,而是進入生活場景中。

這樣的成果,已經不只是「比賽作品」,而是一個持續被使用與回饋的行動。

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為什麼這樣的學習方式會有效?

這樣的設計,其實對應到教育領域中一個被廣泛討論的概念:專題導向學習(Project-Based Learning, PBL)。

和傳統「先學再用」不同,PBL讓學生先面對問題,再在解決問題的過程中補齊所需能力。

從學習科學來看,當知識被放進具體情境中使用(situated learning),並透過討論與修正逐步建構(constructivism),理解會更穩定,也更容易被長期記住。

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研究也顯示,採用 PBL 的學習者,在動機、理解與問題解決能力上,普遍優於傳統教學(如 International Journal of Instruction, 2023)。

換句話說,學生學到的不只是答案,而是如何在沒有標準答案的情況下,做出選擇。

提案不只是想法展示,而是在有限時間內說服他人的過程;這種情境模擬,讓學習更接近真實決策與溝通場域。/ 圖源:新北青年局

你會經歷的,不只是提案

在這個計畫中,學生不會被要求一開始就給出答案,而是會經歷一段逐步修正的過程。

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從理解問題開始,透過訪談與調查釐清情境,再到提出方案、測試與調整方向,每一個環節都需要反覆思考與修正。

導師與陪跑團隊的角色,也不是提供標準解方,而是協助你釐清問題、調整策略。這樣的學習方式,在教育上被稱為「形成性評量(formative assessment)」——重點不在一次完成,而是在過程中持續修正。

從在地問題,到更大的視角

當提案逐漸成形,你也會開始看見不同城市是如何回應相似的問題。

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許多問題發生在地方,卻不只屬於地方。當你開始拆解背後的脈絡,會發現不同城市之間,其實面對著相似的結構與挑戰。

當經驗被帶出來、彼此交流,解法也不再侷限於原本的場域,而有機會被理解、被轉化,甚至在更多地方持續發生。

因此,本屆首獎團隊將前往新加坡進行社會企業交流參訪,走進國際社會創新現場,拓展青年視野,也讓從在地議題出發的行動方案,有機會連結更寬廣的國際網絡。

當影響力成為一種能力

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在這樣的過程中,學生不僅培養解題能力,而是理解問題、設計解法,並推動改變的能力。

這樣的能力,將會持續影響學生面對未來的學習與選擇。

如果你也曾經想過,學習不再只是為了考試,希望能做一個真正回應問題的人,那這樣的機會,也許值得試試看。

在這個過程中,你不需要一開始就有答案,透過提問開始,逐步修正,找到一個屬於自己的解法。

「Impact Star 青年影響力啟動賽」以競賽為形式,串聯培力、實作與國際交流,讓學習從課堂走向真實世界的問題現場。/ 圖源:新北青年局

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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