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【教育專輯】 博士班是什麼?可以吃嗎?

活躍星系核_96
・2015/12/12 ・3841字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

作者 / GJ(學在台灣,舉高雙手大喊「我要畢業!」的博士候選人)

博士班是什麼?可以吃嗎?

「你們博士班讀那麼久到底在學什麼?」

這是我在台灣就讀博士班常常被親朋好友問的問題,而這問題也每次都會讓我反覆思考良久。在台灣,從國小到大學一直接受著不同程度的科學教育,而博士班生涯中所學到的又跟以前所學有何不同?對於此問題,我認為 Dr. Matt Might的圖解有最好的說明:


圖片1
想像一個「圓」中包含了人類目前已知的所有知識。
圖片2
讀完小學時,你學到一點基礎的知識。
念完高中後,你又懂了更多一些。
念完高中後,你又懂了更多一些。
完成大學學業後,你不僅懂了更多也擁有自己的專業領域。
完成大學學業後,你不僅懂了更多也擁有自己的專業領域。
獲得碩士學位時,你在專業領域又跨了一大步。
獲得碩士學位時,你在專業領域又跨了一大步。
進入博士班後,藉由閱讀大量文獻而進一步探索專業知識的邊界。
進入博士班後,藉由閱讀大量文獻而進一步探索專業知識的邊界。
一旦你在現有的知識邊界,並專注于一個問題點之上。
一旦你在現有的知識邊界,並專注于一個問題點之上。
圖片8
在此經過數年的努力……
終於有一天,你將人類的知識範圍往外擴展了一個小點。
終於有一天,你將人類的知識範圍往外擴展了一個小點。
這時,你所拓展的這一點即成為你的Ph.D. (博士)
這時,你所拓展的這一點即成為你的Ph.D. (博士)
所以,別忘了知識原有的全貌……
當然,此時世界在你眼中已變得截然不同。
所以,別忘了知識原有的全貌……
所以,別忘了知識原有的全貌……

再接再厲

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Dr. Might對於“什麼是博士?”做了非常生動的圖解。

我認為這個圖解也衍伸顯示了攻讀博士學位,重點不在於你將有足以撼動世界的貢獻,而在於訓練個人“發現問題”和“解決問題”的能力。

發現問題

發現問題,對於一般人來說可能不是一件好事,因為那往往說明了某件事物的缺陷。然而對於博士生來說,在自己的專業領域”發現問題”或者說發現一個值得努力數年的“好問題”,就像撿到寶一樣欣喜若狂。因為那不但代表找到一個知識邊界的突破點,更代表“可能”可以畢業了!

圖片13

對我而言,博士生“發現問題”是藉由以下綜合因素:

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因為科學技術的限制,許多問題可能以目前的技術仍然無法解決,所以除了不斷的努力之外,選擇問題以及機運也十分重要。

實際情況?

現實往往跟理想有一段差距。因應不同領域而異,各個領域學生的自由度也不大相同。以理工背景而論,主要的影響原因可能有:經費時間和能力。

部分科學領域的研究需要大量經費,因此有些實驗室為了有效運用經費往往會將已有的計劃題目分派給學生,或者由較有經驗的博士後研究員帶領博士班學生完成計劃。而另外一方面,博士班大多有七至八年的修業年限,考量學生的能力以及時間,部分指導教授也可能會直接給予題目。在這些情況下,台灣的博士班學生不一定有機會嘗試發現問題或者是自由的選擇自己的研究題目。解決的方法或許能夠利用博士課程進行補足。部分的博士班課程會請學生針對不同的主題提出小型的計劃來訓練學生發現問題以及設計實驗的能力。此外,有些博士班學程也會要求學生在兩年內通過博士資格考,且資格考內容包含提出”Non-thesis proposal”。Non-thesis proposal所指的是跟自己實驗室研究內容八竿子打不著的研究計劃,亦即博士班學生必須自己發現一個新的問題並且提出可行的研究計劃與教授們進行答辯。利用這些不同的方式來訓練博士班學生獨立思考和發現問題的能力。

解決問題

圖片15
「發現問題後就要嘗試解決阿,不然要幹嘛?」source:張吉吟 – 泛舟哥 粉絲團

雖然解決問題的能力是各行各業都需要的,但是一般職場需要解決的往往是“人”的問題。而在面對科學問題時,博士生解決問題的方式以及態度為何?

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之前我有幸參加孫同天院士的科學方法講座,並且獲益良多。因此我以個人的經驗簡單闡述我所學到的方法與態度:

盡信書不如無書

這句名言從小我就耳熟能詳,但是小時候一直都沒有辦法體會這句話的含義。畢竟對於考試教育的我們,教科書以及參考書上面的東西就是分數保證。但是在科學的領域裡並非如此。不論是已發表的文獻或者是學長姐的指導的做法都有可能會有錯誤的地方。因此,學會如何判斷正確的資料來源便極為重要。所以在判斷的時候,必須選擇已經有多人驗證過的資料來源,或者是同時比對不同的文獻。接著利用經由大量閱讀得到的知識去判斷訊息是否有瑕疵或者是設計實驗去證明。如此便可以“較有機會”接近事實的真相。

風險管理

在文章前面提過:有些科學領域的研究需要大量經費,而修業年限也是博士生的頭號大敵。因此風險評估也是很重要的一個能力。在進行研究時需要多少的材料?整個實驗流程需要多少時間?這些都是在進行研究前需要先行規劃的工作。而如果把時間軸拉長以及視角拉遠,其實整個博士生涯本身都需要良好的風險管理。舉例來說,進入博士班就讀往往需要花費四至六年甚至更久的時間,這也就代表著會比同年齡層的人較晚進入職場。因此,現實的經濟壓力與自己的興趣便需要權衡考量。所以風險評估的能力在不同階段都十分重要。

當然,以上所述只是一小部分在博士班所學到的能力,除此之外博士生還需要學習不同的應用技巧,例如:實驗設計公開演講學術寫作、學術海報製作以及呈現等等。這些都會是我們將來突破競爭困境的武器。

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科學教育的背後是不科學所推動?

相信在許多關於討論博士生涯的文章都會提到,博士班生活是孤獨而且苦悶的。因此在通往博士的路途往往需要“不科學”的熱情以及好奇心所推動。還記得小時候許多人也曾在作文我的志向」寫著將來要當一名科學家嗎?即便現在已經長大,身在博士班的訓練過程中,對我而言仍像是魯夫大喊我要成為海賊王!」一樣。雖然旁人會覺得有點幼稚,但我依然覺得滿腔熱血!

圖片16
source:海賊王One Piece,東立出版社

參考資料

 

person-690157-4

【‎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?

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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。

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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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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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以科學為本!從 DNA 探索大未來——百濟神州(BeiGene)Kids Science 生物科學營,為小小醫生科學家鋪路!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/27 ・3734字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 百濟神州(BeiGene) 委託,泛科學企劃執行。

「小朋友們,當爸媽或家人生病時,你的心情如何?擔心、焦慮、想辦法讓他們好過一點?」

「希望家人最好不要生病」、「吃藥看醫生才能快快恢復」這是來自孩子們最純真直接的回應。

全球前 50 大生技製藥大廠百濟神州(BeiGene)副總裁暨細胞治療研發中心負責人黃士銘,日前率近 20 位企業志工和家人們一起至坪林國小,在泛科學協助下,舉辦「Kids Science 小小生物科學營」。課堂上,身為生物科學家的他,首次擔綱一日業師,在活動一開始即拋出了上述這個情境題,引導孩子們思考生物科學,其實是一門很有意義的學問,不僅貼近日常所需、更能真實地幫助許多人。

黃士銘表示:「BeiGene 是一家以科學為本,專注於創新癌症藥物研發,我們與全球各地科學家及醫師緊密合作,以病人至上的精神,致力為全世界患者帶來可近性及可負擔的高品質藥物。」身為一位科學家,我們相信『改變治癒未來』(Change is the Cure)。先進科學改變人類生活,而醫療科學為人類帶來治癒的力量。因此,在台灣,我們與這塊土地最頂尖的科學人才共同努力,專注於細胞治療在癌症醫學領域的研發,也因為台灣向來是生技產業人才搖籃,這更讓我們重視到,科學教育從小紮根的重要性,讓小朋友從早期開始培養科學核心素養,豐富孩子們的知識和視野,希望啟發他們對於生物科學的興趣。我們很期待透過 BeiGene 「Kids Science 小小生物科學營」,拋磚引玉,讓更多人重視科學教育的環境,挹注多元教學資源,發揮共好影響力,為台灣培育更多優秀的生技人才。

BeiGene 副總裁暨細胞治療研發中心負責人黃士銘,率近 20 位企業志工和家人們前進坪林國小,讓偏鄉小朋友從小開始培養科學核心素養。圖/BeiGene

有鑑於此,秉持以科學為本、病人至上的 BeiGene,致力「培育未來生物科學人才」作為品牌 ESG 關鍵的當責行動。於是乎,當觀察到台灣偏鄉科學教育資源與師資分配不均的狀況,便與全台最大科學知識社群–「泛科學」聯手,舉辦「 Kids Science 小小生物科學營」,BeiGene 企業志工於假日帶著家人們,前進新北市坪林國小進行教學活動,為偏鄉學童種下科學教育種子,希望藉由對生物科學的體驗與實驗過程,提升偏鄉學童對於環境觀察的敏感度與科學的認識基礎。

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BeiGene 「Kids Science 小小生物科學營」,為學童打造出「適齡、適性」、結合理論與手作的生物科學探索課程活動。圖/BeiGene

生物科學樂趣多! 啟發學童對科學創造的想像

小學階段是最適合紮根科學教育的時期,但偏遠地區的學校由於交通不便與地理人文環境特殊,造成師資、設備、資源不足等情況。若能引進多元的教學資源,開啟偏鄉孩子們不一樣的視野,便能在科學的啟蒙之路上,燃起他們的學習熱情、啟發學童對科學創造的想像!

引導孩子們思考生物科學,其實是一門很有意義的學問,不僅貼近日常所需、更能真實地幫助許多人。圖/BeiGene

坪林國小校長王珮君表示:「科學是生活,舉凡食、衣、住、行都隱含著許多科學知識與原理,非常感謝 BeiGene,看見偏鄉孩子在專科教育學習資源的需求,舉辦『Kids Science 小小生物科學營』, 讓孩子從做中學習。藉由豐富有趣的課程,帶領學校的孩子不僅能從學習中獲得更多與醫學相關的科學知識,同時也能啟發他們擁有像『科學家』一樣地邏輯思考,像『醫師』一樣地解決問題!永保好奇心,持續不斷的創新與探索。」

坪林國小校長王珮君致力提供學生更好的學習資源,感謝 BeiGene 帶來豐富多彩的 STEM 教育課程。圖/BeiGene

親子共學玩實驗夯: 水果DNA切切樂、手作仿生鳥

身為全台最大科學知識社群——「泛科學」知識長鄭國威表示,孩子學習科學的目的,除了開拓視野外,更重要的是培養科學思辨的精神與態度!在這個以社群力=影響力的時代,泛科學希望與各界企業一起『加乘、共好』,透過彼此的核心職能,讓下一代對科學產生興趣。

孩子學習科學的目的,除了開拓視野外,更重要的是培養科學思辨的精神與態度。圖/BeiGene
利用簡單易操作的實驗一窺水果 DNA 的樣貌。圖/BeiGene

這次的課程,特別邀請到曾獲教育部殊榮的生物老師──簡志祥「阿簡老師」,帶領學童認識水果 DNA,利用簡單易操作的實驗一窺 DNA 的樣貌,了解生命細胞最初始的模樣;也體驗了解仿生科技在醫療上及生活上的應用,透過「仿生鳥手作實驗」引導學童思考有哪些生活用品是從仿生科學啟發而得來,並從手作實驗中獲得更多靈感與樂趣,最後的「仿生鳥飛行競賽」,讓學童用自己親手做的成品互相比拚,進一步體驗空氣動力原理,邊玩邊學、小朋友無一不感到新奇與有趣。

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透過生活周邊常見產品實例,了解仿生科技在醫療上及生活上的應用。圖/BeiGene
透過「仿生鳥手作實驗」引導學童思考有哪些生活用品是從仿生科學啟發而得來。圖/BeiGene
「仿生鳥飛行競賽」,讓學童用自己親手做的成品互相比拚,進一步體驗空氣動力原理,邊玩邊學、小朋友無一不感到新奇與有趣。圖/BeiGene

本次課程活動獲得很好的迴響,孩子們邊玩邊學,不僅輕鬆提升專注力,同時對生物科學產生興趣。各位家長們,想要帶著孩子自己動手體驗 Kids Science 科學課程嗎? 以下分享 DIY 簡單步驟跟著做,親子共學樂趣多: 

【水果切切樂】

藉此實驗了解細胞各構造的特性,如清潔劑可溶解細胞膜的脂質,破壞細胞膜。 高濃度食鹽水可使 DNA 溶解在溶液中,DNA 不溶於酒精中,所以使用酒精萃取出 DNA。由於實驗材料簡單,且方法易操作,對生物科技有興趣的學習者也可以自行操作實驗不同水果的差異性。

教學影片。影/Youtube

材料:
萃取液(食鹽、水、清潔劑)冰棒棍、牙籤、離心管、塑膠杯、塑膠袋、紗布、竹籤、切塊水果、酒精

方法:
準備萃取液,內容是 1/3 杯的水、1/2 匙鹽和 1 匙的清潔劑混合。把切塊水果放進塑膠杯裡,倒進萃取液,能夠蓋住水果的量就夠了,用冰棒棍把水果攪爛。
把紗布鋪在另一個塑膠杯上,將攪爛的水果倒入紗布上,收集濾下的液體。
把酒精倒入液體中,過幾分鐘就會在上層的酒精裡看到白色的絲狀物。恭喜你,你拿到了這些水果的 DNA 了。拿牙籤輕輕攪拌這些 DNA,把它們收集到離心管裡頭吧。

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原理:
為什麼這些材料就可以萃取出 DNA 呢?當你把水果攪爛和萃取液混合時,會破壞水果的細胞,清潔劑可以破壞水果細胞的細胞膜和核膜,而加入鹽則可以讓 DNA 溶解在萃取液內。最後加入的冰酒精,則會讓 DNA 從溶解的狀態被析出來,就成了你看到的白色絲狀物。

【手作仿生鳥】

結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題,適用與產品設計和建築設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。本課程從生活中引導小朋友去思考有哪些生活用品是從「仿生科學」啟發得來的。並從手作實驗中得到更多靈感與啟發!

仿生學小知識:

仿生學是模仿生物特殊本領的科學,目的在了解生物的結構和功能原理,來研發新的機械和技術,將大自然的智慧轉化成人類可操控的技術,可以說是「向大自然學習」的一門科學,例如達文西的「撲翼機手稿」就是藉由研究鳥類與昆蟲飛行所設計出來的。

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像是出淤泥而不染的「蓮花葉」,除了表面上有蠟等物質可以防水,也發現葉面上有奈米等級的絨毛結構,這些結構使得水滴不易被戳破,讓水滴能在葉面上自由滾動,正是屬於仿生學的範疇,而這個發現也運用在現在的防水塗料上。此外,模仿蜘蛛絲做成的線非常強韌,可以拿來做防彈衣,這些都屬於仿生學的研究成果。

教學影片。影/Youtube

方法:
確認你的配件,包括翅膀、尾巴、木條、三條橡皮筋,將翅膀配件靠內的桿子套上右邊鐵鉤,靠外的桿子套上左邊鐵鉤,將木條插入翅膀的孔,另一端插入尾巴的孔,接著將橡皮筋套進兩端的掛勾,最後一步驟只要扭轉橡皮筋就可以飛行了。

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相輔相成的數學與科學,誰才真的是「科學的起點」?或許,它們都不是最好的答案——《教出科學探究力》
親子天下_96
・2022/08/12 ・3626字 ・閱讀時間約 7 分鐘

數學絕對是科學上非常重要的工具,當科學面對重大疑難雜症時,往往確實是由數學來解決問題。歷史上有很多例子,可以用來說明科學家遇到科學問題時,發明數學工具來解決問題。

例如我們知道,一個物體如果維持每秒鐘 30 公尺的速度前進,那麼 100 秒之後,它會前進 3,000 公尺。但如果這個物體的速度是會穩定減少,平均每一秒鐘還會穩定的減少每秒 10 公尺,也就是一秒後它的速度就變成 20m/s、兩秒之後變成 10m/s,以此類推。

這樣的話,我們知道它 3 秒之後會停下來,但你能知道它前進的距離總共有多少嗎?

為了解決這個問題,牛頓發明「微積分」這個數學工具。

現代微積分是由牛頓與萊布尼茲所發展而成的重要工具。圖/Pixabay

先有雞還是先有蛋?先有科學還是先有數學?

物理學家為了要處理像是「位移」、「力」、「速度」這類問題,也發明「向量」這樣的數學工具來幫助物理學家解決問題。

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這樣看起來,好像應該說「科學是數學之母」才對?

也有的時候,科學家為了精準簡潔的描述自然界規則,運用數學語言來作為描述的方式。

例如我們知道,兩物體之間永遠存在一個互相吸引的萬有引力,萬有引力的大小和兩物體的質量大小乘積成正比,和兩物體的距離平方成反比。這麼一大段落落長的描述,如果用數學符號來表達,就會變成:

\(F = G \frac{m_{1}m_{2}}{r^{2}}\)

這樣的表達既簡潔又精準,當然是很不錯的描述方式,很受科學人的喜愛。數學是科學中重要的工具,可以幫助科學解決很多問題。在學習科學或發展科學的某些階段,數學更是不可或缺的工具,沒有數學便跨越不了某些門檻。

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即便如此,數學好像也說不上是「科學之母」。

科學始於好奇心,每個孩子都是天生的科學家

我總覺得「科學之母」的意思,應該是科學的產生者。那什麼才是科學的產生者?我認為是「觀察」。

觀察與好奇心促成科學的動機觀察的意思不是觀看,不是說用眼睛看到些什麼東西就是觀察。觀察是會產生疑問的,會勾起你的好奇心。看到一些「怪怪的」、好像跟平常不一樣的事物時,你可能會留心的多看個兩眼,腦袋裡想著:「昨天跟今天看到的太陽升起位置,是不是有什麼不一樣?」、「上次釀的酒跟這一次喝起來好像不一樣?」

察覺這些差異之後,你的好奇心可能就會接手,開始思考如何解釋這樣的差異。

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如果你認真一點的話,可能會對現象進行系統化的描述記錄,將那些雜亂的事物根據相同處、相異處進行比較並分類,有時候或許能從中發現一些現象的規律性或者因果性。

例如我們的祖先們長期觀看著海,把每天看的海水高度做了記錄,時間一長就慢慢看出一些規律性,發現每天海水高度變化跟月亮的位置有關:滿月的那天,當潮水最高的時候就是在正中午。

我們的祖先們長期觀看著海,把每天看的海水高度做了記錄,時間一長就慢慢看出一些規律性。圖/Pexels

進而發現不同的月相和漲退潮的時間,有某種特定的關係。等蒐集到夠多的事實之後,很可能就可以發現規律性。

察覺這些規律性、相同處、相異處之後,有些人會興起強烈的好奇心,想要一探這些現象背後的完整詳細規則,或是探詢造成這些規則背後的原因,這時,科學的動機就出現了。

自文明誕生以來,有很長一段時間,人們只是用神話的方式來解釋自然,直到近幾百年才發展出有系統的科學方法,以極端嚴謹的態度來檢視心中的答案。雖然科學是近代產物,但產生科學的動機卻是每個人都天生具備的,那就是「觀察」和「好奇心」。

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每個孩子天生就很愛問問題,這也是為什麼許多科學家會說:「每個孩子都是天生的科學家」,不過這句話的下一句是:「直到 XX 歲為止」。

為什麼等到我們長大以後,就不會提問了呢?

身為老師的我們都曾發現,學生到了國中之後,似乎就變得很不愛問問題。

我相信造成這個結果的原因有很多,例如我們的科學教材教法往往是去情境化、去脈絡化的;我們的考題有許多是脫離現實的;我們的課程也經常不是以學生親身觀察而產生的探究問題作為出發點。

此外,大量意義不明的數學練習,恐怕也是重要的原因之一。

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天生的科學家們為什麼長大後就不發問了呢?造成這個結果的原因有很多。圖/Pexels

既然數學題目難以避免,我們該怎麼讓這些練習對學生而言,變得更有意義、更具有科學教育的價值呢?

數學在科學課堂上扮演的角色在科學的學習中,數學作為一種工具,其存在是必要且適當的。但我們應該注意的是:工具的使用必有其特定的使用動機和情境。

如何讓學生知道自己在幹嘛?以燃素說、氧化說為例

例如拉瓦節(Antoine Lavoisier)並不是一開始就在實驗室裡面計算數學,因而發現燃燒的本質是物質的氧化。他是因為用定性分析方式無法成功反駁當時主流的「燃素說」,才進一步使用量化實驗、測量精準的數據,得到足以駁倒「燃素說」的證據。

讓學生具備動機和情境後,在適當的難度下,引進必要的數學就會覺得理所當然。如果學生知道自己正在處理什麼問題,也知道為什麼需要運用這個工具的情況下,那麼在自然科裡面學習數學是沒有問題的。

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需要透過有設計的教學,才可以激發學生思考、知道自己在處理什麼問題。圖/Pixabay

於是我在燃燒的單元中,設計了讓學生閱讀並比較史塔爾(Georg Ernst Stahl)提出的「燃素說」和拉瓦節的「氧化說」。兩個學說都是在描述學生熟悉的燃燒現象,但卻有著截然不同的解釋方式。

史塔爾的「燃素說」認為:

因為物質燃燒時,物質裡面的可燃成分(燃素),會從物質內逃逸出來與空氣結合,從而發光發熱,這就是火。並且因為燃素從物質中釋放出來,重量就變輕了,釋放燃素的物質只剩下灰。

但有些物質,像是金屬,它們內部的空隙就像容器一樣,裡面充滿燃素。燃素與金屬分離後,空出來的容器會被空氣填滿,容器裝著比燃素重的空氣,重量自然就變重了。

而且物質在加熱時,燃素並不能自動分解出來,必須藉空氣來吸收燃素,才能將燃素釋放出來,而且愈好的空氣吸收燃素的效果愈好。

拉瓦節的「氧化說」則主張:

物質燃燒時,不是物質內部的燃素釋放出來,而是物質和空氣中的氧氣結合。結合的過程中會發光發熱。

結合之後的物質,稱為氧化物。氧化物如果是氣體或者變成飛灰離開了物體本身,質量就會變小,就像紙張燃燒一樣。

如果物質氧化物和物質是依附在一起的,那就會看到質量變重,就像金屬的燃燒一樣。

你會發現兩者的說法看起來都能完美的解釋燃燒現象,如果只是觀察各種燃燒的現象,並不足以判別誰說的才對。這時,用量化方式精準測量燃燒過程中各階段物質的質量變化,就變成判別是非的關鍵所在。

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量化實驗當然是比定性實驗更加困難,但當我們對於某個事件產生興趣時,這些困難就會瞬間變成讓人興致高昂、願意去挑戰和克服的關卡。

「燃素說」和「氧化說」的說法看起來都能完美的解釋燃燒現象,這時便需要科學的力量。圖/Pexels

數學的工具也是如此,所以我在運動學的課程設計中,利用交通安全宣導影片中常出現的「未維持安全距離」下產生的交通事故,讓學生感受到危險,並且產生「安全距離是怎麼計算出來的」的疑惑,激發學生解決問題的動機。

動機產生之後,我們就可以把待解問題轉化為比較嚴謹的文字敘述:「車子以 108km/hr 的速度行駛在高速公路上,因前方發生事故而緊急煞車。若車子能在 X 秒鐘之內停下來,我們的煞車距離有多少?」這就變成大家熟悉的考題了。

此時不管是使用公式也好,圖形法也好,學習起來就會比較自然而然、順理成章。在課堂上營造動機與脈絡,讓解決這些數學問題變成必要的過程,就是我們在課程設計上可以努力的方向。

——本文摘自《教出科學探究力》,2021 年 8 月,親子天下 ,未經同意請勿轉載。

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親子天下_96
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【親子天下】起源於雜誌媒體和書籍出版,進而擴大成為華文圈影響力最大的教育教養品牌,也是最值得信賴的親子社群平台:www.parenting.com.tw。我們希望,從線上(online)到實體(offline),分齡分眾供應華人地區親子家庭和學校最合身體貼的優質內容、活動、產品與服務。

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【性教育動畫下架公告】我們不夠謹慎,但不會停止討論。
PanSci_96
・2020/12/28 ・1584字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 590 ・九年級

近期泛科學製作的性教育專題有讀者提出了一些疑慮,認為此次的內容露骨、不適合18歲以下學生閱讀,以及動畫的偽色情片形式令人感到不適等,為此我們認真看待。以下,我想跟大家分享我們製作這次性教育專題的起心動念,以及針對此次的錯誤,我們的檢討與改進作為。

我們之所以做這次的專題,有兩個主要目的。其一是基於過往泛科學的後台數據,與「性」有關的文章一直都默默地有穩定的瀏覽,顯示相關的知識是有需求的,我們想回應這樣的需求;但這樣的趨勢卻很難從社群平台上壓抑的討論感受到,這也帶出了我們的另一個目的:坦率的討論「性」這件事。

這相當的不容易,連編輯部內一開始在討論時都可以感受到大家各種彆扭,更別說要公開談論了。但生而為人,我們每個人都是從「性」開始被孕育的,人類文化、社會的形塑,更脫離不了「性」這件事。「性」是如此的重要,而當無法用開放的態度去討論,難免會藉由其他幽微隱諱的管道去尋求解答,但這些地方的資訊,很多時候無法幫助我們以正確的態度去學習到「性」知識。

因此我們此次專題,從大眾最容易有誤會的色情片出發,除了科學,觀點也涵蓋法律、歷史、文化等各層面的討論,同時也以不同的媒介包裝,一方面與不同領域的夥伴合作呈現多元觀點,另一方面也期望接觸不同的群體。

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此次專題我們竭盡所能做到內容正確、觀點多元,並希望能提供開放且健康的線上討論場域,同時收集此次專題的討論,用做之後性教育相關內容策題之用。儘管如此,我們也要坦率地承認,此次內容製作仍有思慮不周之處。

第一,我們沒有針對青少年會接觸到相關內容,進行前導說明與內容分級。

雖然我們認為,在18歲以下仍可循序漸進的接觸與性相關的知識,但我們沒能替內容做說明,導致部分家長、老師對泛科學的內容產生疑慮,實屬不夠周延。我們會為已經存在、以及未來的相關內容加上描述說明,並參考教育部公告之課綱,額外提供針對18歲以下不同年齡層的性教育教材,無償提供給老師、家長使用。

第二,系列動畫「新任女教師(?) の課後輔導」造成令人不舒服的觀感。

此次專題以「用A片學性教育是否搞錯了什麼?」為名,因此專題視覺以教室包裝,人和一些性愛姿勢則以椅子代替,希望讓讀者們覺得有趣味相較於人形也較不露骨。延伸這個概念,這次的動畫內容我們大膽的嘗試製作假色情片,場景也直接設在教室,刻意融入色情片當中各種刻板印象,用意在於翻轉色情片中的迷思。

或許立意良好,但我們並沒有說明清楚,以及去設想當場景在教室、人物設定為教師以及學生時,會造成後續效應和延伸問題,導致讓人感到不舒服。我們向來願意直面錯誤並改正,為此,相關系列影片我們已在 Facebook 下架,YouTube 轉為不公開,並將站上所有與影片相關的連結撤下。

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針對此次的內容我們也整理了兩個討論的場域,需要你的更多建議,幫助我們做得更好:

【科科齊打交】你認為,18歲以下應該如何學習性教育?

【科科齊打交】你認為,什麼才是「正確」的色情內容?

謝謝所有讀者對這次專題的支持,以及各種批評指教,我們都看到了,並放在心上。你們是讓我們能往前走的最大動力。儘管犯錯,我們仍期望藉由泛科學這次的專題,能夠讓更多人願意更坦率的討論「性」,我們也會持續製作更多的內容,希望你願意陪我們一起成長,也願意讓我們陪你一起成長。

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泛科學總編輯 / 雷雅淇

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【教育專輯】 博士班是什麼?可以吃嗎?
活躍星系核_96
・2015/12/12 ・3841字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

作者 / GJ(學在台灣,舉高雙手大喊「我要畢業!」的博士候選人)

博士班是什麼?可以吃嗎?

「你們博士班讀那麼久到底在學什麼?」

這是我在台灣就讀博士班常常被親朋好友問的問題,而這問題也每次都會讓我反覆思考良久。在台灣,從國小到大學一直接受著不同程度的科學教育,而博士班生涯中所學到的又跟以前所學有何不同?對於此問題,我認為 Dr. Matt Might的圖解有最好的說明:


圖片1
想像一個「圓」中包含了人類目前已知的所有知識。

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圖片2
讀完小學時,你學到一點基礎的知識。

念完高中後,你又懂了更多一些。
念完高中後,你又懂了更多一些。

完成大學學業後,你不僅懂了更多也擁有自己的專業領域。
完成大學學業後,你不僅懂了更多也擁有自己的專業領域。

獲得碩士學位時,你在專業領域又跨了一大步。
獲得碩士學位時,你在專業領域又跨了一大步。

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進入博士班後,藉由閱讀大量文獻而進一步探索專業知識的邊界。
進入博士班後,藉由閱讀大量文獻而進一步探索專業知識的邊界。

一旦你在現有的知識邊界,並專注于一個問題點之上。
一旦你在現有的知識邊界,並專注于一個問題點之上。

圖片8
在此經過數年的努力……

終於有一天,你將人類的知識範圍往外擴展了一個小點。
終於有一天,你將人類的知識範圍往外擴展了一個小點。

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這時,你所拓展的這一點即成為你的Ph.D. (博士)
這時,你所拓展的這一點即成為你的Ph.D. (博士)

所以,別忘了知識原有的全貌……
當然,此時世界在你眼中已變得截然不同。

所以,別忘了知識原有的全貌……
所以,別忘了知識原有的全貌……

再接再厲

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Dr. Might對於“什麼是博士?”做了非常生動的圖解。

我認為這個圖解也衍伸顯示了攻讀博士學位,重點不在於你將有足以撼動世界的貢獻,而在於訓練個人“發現問題”和“解決問題”的能力。

發現問題

發現問題,對於一般人來說可能不是一件好事,因為那往往說明了某件事物的缺陷。然而對於博士生來說,在自己的專業領域”發現問題”或者說發現一個值得努力數年的“好問題”,就像撿到寶一樣欣喜若狂。因為那不但代表找到一個知識邊界的突破點,更代表“可能”可以畢業了!

圖片13

對我而言,博士生“發現問題”是藉由以下綜合因素:

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因為科學技術的限制,許多問題可能以目前的技術仍然無法解決,所以除了不斷的努力之外,選擇問題以及機運也十分重要。

實際情況?

現實往往跟理想有一段差距。因應不同領域而異,各個領域學生的自由度也不大相同。以理工背景而論,主要的影響原因可能有:經費時間和能力。

部分科學領域的研究需要大量經費,因此有些實驗室為了有效運用經費往往會將已有的計劃題目分派給學生,或者由較有經驗的博士後研究員帶領博士班學生完成計劃。而另外一方面,博士班大多有七至八年的修業年限,考量學生的能力以及時間,部分指導教授也可能會直接給予題目。在這些情況下,台灣的博士班學生不一定有機會嘗試發現問題或者是自由的選擇自己的研究題目。解決的方法或許能夠利用博士課程進行補足。部分的博士班課程會請學生針對不同的主題提出小型的計劃來訓練學生發現問題以及設計實驗的能力。此外,有些博士班學程也會要求學生在兩年內通過博士資格考,且資格考內容包含提出”Non-thesis proposal”。Non-thesis proposal所指的是跟自己實驗室研究內容八竿子打不著的研究計劃,亦即博士班學生必須自己發現一個新的問題並且提出可行的研究計劃與教授們進行答辯。利用這些不同的方式來訓練博士班學生獨立思考和發現問題的能力。

解決問題

圖片15
「發現問題後就要嘗試解決阿,不然要幹嘛?」source:張吉吟 – 泛舟哥 粉絲團

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雖然解決問題的能力是各行各業都需要的,但是一般職場需要解決的往往是“人”的問題。而在面對科學問題時,博士生解決問題的方式以及態度為何?

之前我有幸參加孫同天院士的科學方法講座,並且獲益良多。因此我以個人的經驗簡單闡述我所學到的方法與態度:

盡信書不如無書

這句名言從小我就耳熟能詳,但是小時候一直都沒有辦法體會這句話的含義。畢竟對於考試教育的我們,教科書以及參考書上面的東西就是分數保證。但是在科學的領域裡並非如此。不論是已發表的文獻或者是學長姐的指導的做法都有可能會有錯誤的地方。因此,學會如何判斷正確的資料來源便極為重要。所以在判斷的時候,必須選擇已經有多人驗證過的資料來源,或者是同時比對不同的文獻。接著利用經由大量閱讀得到的知識去判斷訊息是否有瑕疵或者是設計實驗去證明。如此便可以“較有機會”接近事實的真相。

風險管理

在文章前面提過:有些科學領域的研究需要大量經費,而修業年限也是博士生的頭號大敵。因此風險評估也是很重要的一個能力。在進行研究時需要多少的材料?整個實驗流程需要多少時間?這些都是在進行研究前需要先行規劃的工作。而如果把時間軸拉長以及視角拉遠,其實整個博士生涯本身都需要良好的風險管理。舉例來說,進入博士班就讀往往需要花費四至六年甚至更久的時間,這也就代表著會比同年齡層的人較晚進入職場。因此,現實的經濟壓力與自己的興趣便需要權衡考量。所以風險評估的能力在不同階段都十分重要。

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當然,以上所述只是一小部分在博士班所學到的能力,除此之外博士生還需要學習不同的應用技巧,例如:實驗設計公開演講學術寫作、學術海報製作以及呈現等等。這些都會是我們將來突破競爭困境的武器。

科學教育的背後是不科學所推動?

相信在許多關於討論博士生涯的文章都會提到,博士班生活是孤獨而且苦悶的。因此在通往博士的路途往往需要“不科學”的熱情以及好奇心所推動。還記得小時候許多人也曾在作文我的志向」寫著將來要當一名科學家嗎?即便現在已經長大,身在博士班的訓練過程中,對我而言仍像是魯夫大喊我要成為海賊王!」一樣。雖然旁人會覺得有點幼稚,但我依然覺得滿腔熱血!

圖片16
source:海賊王One Piece,東立出版社

參考資料

 

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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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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia