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【教育專輯】科學,深刻學

PanSci_96
・2015/10/24 ・2647字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 485 ・五年級
科技始終來自人
圖片來源:Are Sjøberg

文/魏碩辰

「科技始終來自於人性」 ── 十幾年前人們朗朗上口的一句廣告詞。科技代表的是科學與技術,然而技術的進步是要仰賴科學的研究與突破,試看有多少現代化的商業產品最初只是實驗室的產物,而也因著「人性」(好奇心、想像力、為了生活更方便),科學得以不斷被驗證與探究創新……

遊戲是最好的啟蒙學習

1980年代有款玩具正流行著──動動腦聲光科學組合玩具,那是我第一次碰觸到如此科學的玩具……

棕綠黃、紅紫橙、橙黃棕…電阻件像極了神祕的基因密碼,按圖索驥搭配電容、電線、喇叭、9V電池,想像自己是實驗室裡的科學家,白色的電路組合板就是我徜徉於電子科學原野的場域。

國中時期,家裡多了一個電器新寵兒 ── 8位元電腦,電腦開機需要8吋大的磁碟片開機,用的是DOS,微軟當時出的是windows 3.1,電腦當時對我來說是遊戲機,頂多趕著流行去「學電腦」,寫寫basic程式。這是我對於電腦科技的體驗…而也隨著求學階段的向前推進,對於科學的意義大概就剩下物理、化學、數學、生物、地球科學這些學科名稱,對於學習科學的成就感不是來自於好奇心與想像力,而是成堆的公式記憶與計算帶來美好且符合現實社會認定的好成績……

「動手做」是科學學習王道

高中的化學實驗課是我難忘的回憶。塵封已久的高中化學實驗記錄本,現在輕輕翻開還能聞到淡淡的化學藥劑味道,那是我對科學的學習真正有「真實的探究學習」的感受。薄薄的記錄本詳細記錄所有實驗的結果,是啊!所有的實驗,在那聯考的時代,讀的又是私校,每一分每一秒都很寶貴的要用來複習與考試的訓練節奏,能夠完整的「動手做」實驗的確是非常奢侈的一種學習方式,因著化學老師的堅持,我們實際操作了課本給的每個實驗,為之著迷的學習氛圍,只差大學沒念化學系而已。

了解歷史等於了解人類進步史

了解科學史能否增進學習科學的興趣與意願?走過中學階段的科學學習,腦中存留著不外乎牛頓運動定律、波以耳定律、都卜勒效應……等以西方人為名的定律,科學的進步總是象徵著西方強權,只有在歷史課本才會讀到的沈括,也沒見著甚麼「沈括定律」;天工開物也是歷史考科的填充題。綜觀自己的學習歷程,商高定理和祖沖之算是記憶中比較中式的科學史概念。

筆者是國中數學老師,初任教師的頭幾年自己涉獵了不少數學史的書籍或相關資訊,這是自己在接受科學教育歷程中從未碰觸的區塊,我一直相信在上到「對頂角」觀念和金字塔測量,適時講到泰利斯(Thales)甚至他與他騾子的故事,別說所有學生都對你所講述的數學運算有興趣,至少有些人愛聽這些故事。

我正在嘗試的教學

最近國三上到相似形與測量,我拋了個中國古老的測量題-「海島測量」,甚至上網找了《海島算經》裡的九個題目要學生分組探究,包括了解原文文意把幾何圖繪製出來,並試著運用所學的數學技巧把題目解出,我知道這是件大工程,對於僵化的「老師教甚麼我就背下來」學習習慣,孩子們有得忙的,但也看到他們燃起的熱情,那種挑戰未知旅程的磨拳擦掌,現在還在進行中……

《古今圖書集成》窺望海島之圖。source:wiki

一直都有帶學生參加科展的經驗,加總也參加十多屆了,我覺得運用所學去深入探究一個主題是科學教育不可或缺的環節,說穿了教科書上的都是前人所經歷的探索軌跡,其經驗與階段性的成果我們可以師法,但是最終我們還是希望能有所創新或是解決某些問題,這是學習科學的目的,我認為不同年齡階段的學生應該要有個適合自己能力所要解決或深入探究的科學主題,讓孩子在被動接受科學知識之虞也能夠經歷科學家的研究歷程──就是想著如何解決自己的研究主題,這種想法聽起來是多麼讓人熱血沸騰啊!

勇敢航向人類足跡從未踏至的領域

科學教育包括科學史、已知的結果(就是教科書上的內容)、動手做、主題探索四個部份,現今的教學有相當多的部份還是在演譯已知的結果,其他三個部份都被教學者以時間不夠、進度上不完、安全性…等因素而被犧牲了,試著想想富蘭克林怎麼捕捉雷電?桃莉羊怎麼誕生的?人類最原始的好奇心、想像力與膽識是推動人類文明進步的燃料,運用在教學現場就是要去營造與引導孩子激發自己的求知潛能,這樣的科學學習才會刻骨銘心。

【作者介紹】
魏碩辰,對數學死心塌地著迷是因為看到數學家為了如何設計最少材料的籬笆把草原上的一群羊圍起來所陳述的一段話,「我在草原中做一道籬笆圍住自己,然後宣稱:『我在籬笆外面』,這就是解答」。
1976年冬至出生,念完了很一般的國民小學以及國民中學後,跟一般人一樣參加聯考唸高中。或許是看到那個數學家的解答覺得很炫,或許是很崇拜高中時期的數學老師,大學聯考志願填的都是數學系,中央大學數學系、彰化師大教研所畢業,現在理所當然的是個國中數學老師。
喜歡數學,更愛敎數學,有個夢想是能發現數學定理,像17世紀法國數學家費瑪在丟番圖的「算術」書內頁邊框空白處寫道:「我有一個關於這個定理十分美妙的證明,但礙於這裡的空間太小,寫不下。」

 

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【‎教育專輯‬】 泛科學十月份特別專題:「科學教育,科學嗎?」

歡迎你來稿和我們談談你所知的科學教育的過去,現在,以及未來。
我們希望討論的方向包括(但不限於):
● 什麼是科學?科學是一種能力?態度?知識?
● 教自然科就是教科學嗎?教自然科才能教科學嗎?
● 那些自然科以外的學科,和科學有關係嗎?

如果你是在學學生,請與我們分享:
● 過往的教育經驗讓你了解科學、愛好科學嗎?請和我們分享你的經驗!
● 你希望自然科(地科/生物/物理/化學)、數學、各種學校科目該怎麼教,讓你更接近科學?

如果你是老師,請告訴我們:
● 在你的理想中,科學應該怎麼教?
● 你正在嘗試什麼樣的科學教育?成果如何?
● 在今日的教育現場教科學,什麼是優勢和助力,有哪些難關和阻力?

兩者皆非,也歡迎你來談談你的想法:
● 學「科學」有什麼價值?
● 什麼樣的結果意味著成功的科學教育?
● 要達成科學教育,有什麼樣的好方法?

來稿請寄:pansci.tw@gmail.com
來稿字數1000-3000,並請註明希望發表的名稱與身分;請於10/31前提供,泛科學編輯部將保留來稿最終修改審核權;如審核通過將刊登於泛科學並謹備稿費,感謝您的參與。

泛科學本次「科學教育,科學嗎?」教育專輯,將配合11/8泛科知識節活動,當天將舉行現場對談,歡迎你的加入!

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喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
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