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在實驗中找回好奇心的癌症醫師:陽明大學臨醫所教授楊慕華專訪--《科學月刊》

科學月刊_96
・2016/01/07 ・4027字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

趙軒翎/科學月刊主編。陽明大學生命科學系畢業,從生科領域叛逃後,現在是科學傳播領域的小小兵,努力磨練兵器和戰鬥力。

光是今(2015)年,陽明大學臨床醫學研究所教授楊慕華就獲得兩個獎項的肯定,包括「有庠科技論文獎」和「徐千田癌症研究傑出獎」,其中有庠科技論文獎得獎理由讚揚他的研究「在觀念上提供了突破性見解」、「研究成果自基礎及醫藥科學觀點來看皆極重要」。他同時也是臺北榮民總醫院腫瘤醫學部醫師,但在他身上看不到大教授、大醫師的架子,而是個笑瞇瞇、親切和謙沖的學者。

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楊慕華教授(林郁鈞攝影)

用努力補不足 市場買豬皮練縫針

家中三個男生,楊慕華是最小的那一個,和大哥差了6 歲、和二哥差4 歲,從小被兩個哥哥帶著念書、盯著考試成績長大。楊慕華形容求學時的自己就是一個很認真念書的學生,往往也能拿到不錯的成績,但是到了進入醫學系後才遭遇到讀書的困境。「剛開始的時候覺得適應不良,不知道怎麼從那麼厚的書中快速吸收。」面對醫學系厚重的原文書、繁重的課業壓力和緊鑼密鼓的考試,楊慕華說當時的自己念得非常吃力和挫折。「這些東西就算很認真,也不像高中會有念完的一天。」

除此之外,楊慕華也發現自己的雙手非常不靈巧。他回憶醫學系五年級時的外科實驗課時,同學們輪流幫狗開刀,同學們大多都能順利完成手術,但只要輪到他往往都不是很順利,讓所屬的小組拿到低分,也引發同學的不悅。「不要給楊慕華開刀!只要換他開刀,狗就會死!」類似的狀況也發生在他到外科實習的時候,他說老師也曾當面訓斥:「你到底有什麼問題,怎麼會手這麼笨!」即使一次一次受挫、氣惱,楊慕華並沒有因此放棄,為了克服手的障礙,他跑到傳統市場買了一塊豬皮,一針一線反覆練習縫傷口的技巧。他抱持著勤能補拙的心態,告訴自己即使無法做到出眾,但至少可以做到不比別人差。

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近三十歲才遇上出軌的青春期

在結束七年的醫學教育訓練後,楊慕華申請成為臺北榮總內科部的住院醫師,然而這卻只是排除了沒有把握的外科後的選擇,他內心還沒想好未來的路。內科部又可細分為八科,要訓練三年後才會分科,對楊慕華來說做決定的時間又可以再延後三年。在內科住院醫師訓練時,他都能很順利完成分內的工作,不管是記憶各種臨床資訊、閱讀文獻和口頭報告都難不倒他,似乎是找到了合適的歸屬。

「我從小到大好像都在所謂的『正軌』上,從來沒有做過一件事情是出乎別人意料之外。」

即使楊慕華知道自己能夠勝任內科醫師的工作,但要順著這條路很平順的走下去做一輩子,心裡卻產生了抗拒。「因為成績好就念醫學系,不知道選什麼科別就選內科,卻不曉得自己真正想要做什麼。」楊慕華當時對於未來的徬徨和掙扎,讓他在內科擔任住院醫師時,兩度決定跨出自己熟悉的領域去重新考精神科住院醫師。第一次去考,他說他只是想證明自己也有這個能力,去做與眾不同的選擇;到了第二次考上,他差點要毅然決然放棄已經進行兩年的內科住院醫師訓練,到精神科重新開始。「我覺得我的青春期那時候才開始,還蠻激烈的。」與身旁親友討論,加上審慎思考了一個禮拜,他才全然放棄轉到精神科的想法。

這段「青春期」的掙扎告一個段落,在內科部中楊慕華最後選擇了血液腫瘤科。這也是當時1999 年左右比較少人選擇的科別,因為癌症還沒有太多的治療方式,常面對狀況很差的臨終病患,在他做這決定之前已經兩三年沒有醫師願意選擇這個科別,他笑了笑說:「這個決定也算是安慰自己無法選擇很特別的精神科吧。」

走入基礎研究 科學是興趣也是志業

2002 年楊慕華在血液腫瘤科升到主治醫師後,主要醫治頭頸癌的病患。在醫院的鼓勵之下,他決定再回到學校充實自己,隔年九月他開始在陽明大學臨床醫學研究所就讀博士班,由生化暨分子生物研究所教授吳國瑞指導。楊慕華對於吳國瑞教授非常崇敬,「他的思路總是比我們快很多!」而吳國瑞教授對於科學研究一絲不苟、精確、細心的態度,不僅對自己嚴格,也對學生同樣嚴格要求。楊慕華說,他最感謝的就是吳國瑞教授從未因他是醫師,得醫院、實驗室兩邊奔波,對他的要求就較為寬鬆。「若不是他,我沒辦法得到這麼扎實的訓練!」

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博士班扎實訓練的背後不只是老師的督促,更是楊慕華自己對自己的要求,讓他能從無到有打下做實驗的基礎。「在這之前我對實驗的概念是零!」進入博士班之前,他是幾乎沒有實驗經驗的新手,還得克服雙手不靈巧、實驗做不好的種種考驗。他跟著碩士班新生一起從最基本的實驗訓練開始,包含學習培養細胞、抽DNA、跑電泳等技術,慢慢一次一次磨練自己。他一段時間就給自己訂一個目標,將自己的程度從什麼都不會,到漸漸能和一般的碩士、博士生相同。

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楊慕華與實驗室學生感情相當好。(楊慕華實驗室提供)

博士班這三年,即使還是在看診,但楊慕華待在實驗室的時間不亞於一般學生。他每天一早到醫院巡完病房,十點左右到實驗室開始一整天的實驗,晚上回家吃完飯後又再回實驗室,直到晚上十點左右才與剛下診的牙醫師妻子一同到保母家,接回還不滿一歲的小孩。哄小孩睡覺後,他則繼續挑燈夜戰閱讀文獻直到三點,才算是結束一整天的行程。

「我覺得我跟以前不一樣了,我找到一個確定的目標想要達成,我知道自己在做什麼。」

楊慕華在癌症的基礎研究中,找到不曾被激發出的動力,他說做科學完全是興趣,不僅開心也不會疲累。

「如果我只能做一個工作,那一定是科學。」

找回好奇心的醫師

2006 年楊慕華順利取得博士學位,2007 年他將在吳國瑞教授實驗室做的一部份研究結果整理投稿,2008 年這篇論文順利刊登於《自然:細胞生物學》(Nature Cell Biology)期刊。這篇研究深入探討他每天都在治療的頭頸癌,在分子機制上是如何轉移。當頭頸癌局部快速生長時,因為癌細胞無法得到充分的氧氣,會促使兩種基因活化,一為HIF-1 缺氧基因,另為TWIST Snail 這種與癌症轉移相關的基因,進而使癌細胞容易轉移到其他器官,造成癌症難以根治。而後楊慕華在臨醫所建立起自己的實驗室,承襲他在吳國瑞教授實驗室的經驗,順利在2010 和2012 年各分別發表一篇論文在《自然:細胞生物學》期刊,進一步了解癌症轉移過程中分子機制的調控,如何造成頭頸癌的高侵犯性和臨床上預後差的現象,也提供頭頸癌治療新的方針。

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2015年楊慕華與研究團隊的論文獲有庠科技論文獎的肯定,圖為楊慕華(右)與論文第一作者陽明 臨醫所博士後研究員許信賢(左)合照。(國立陽明大學提供)

楊慕華實驗室近年來陸續發表多篇相當出色的研究,也吸引許多媒體的關注與報導,他則謙虛地說自己只是運氣很好,再加上臨床上的經驗帶來幫助。他說,每天在看癌症病患,了解癌症真正發生在人身上的狀況,讓他更容易掌握研究方向。

「我會做那些發生在人身上,但目前還無法解釋的狀況,較不會去做那些只發生在實驗室,但沒有在人身上發生的事情。」

他形容醫學和臨床的訓練讓醫師腦袋像是一個資料庫,很容易將看到的現象與疾病連結起來,並且能夠判斷實驗結果在真實生理狀態上的合理性。他舉例來說,癌細胞在血管裡受一定大小的力,會使得癌細胞釋出某種訊號,造成形變而使癌細胞轉移出血管。若實驗上的結果發現這個大小的力只會在大血管出現,但癌細胞根本無法在大血管中形變與轉移,那麼這樣的實驗結果將沒有任何生理上的意義。

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2011年楊慕華獲第六屆李天德醫藥科技獎之青年科學家獎,由時任行政院長吳敦義頒獎。(永信李天德醫藥基金會提供)

比較醫學與科學,楊慕華認為最不同的是對事情的「好奇心」。「醫學沒有辦法問為什麼的東西太多了,久而久之會忘了怎麼問。」他說,醫師大多都非常優秀,記憶力都非常好,但在做科學時「好奇心和熱情反而比優秀來的重要」,需要的是對研究的興趣,以及打破砂鍋問到底的精神。他很鼓勵學生成為醫師科學家,但也建議醫學生可以早一點接觸科學研究,「像我一樣博士班才接觸實驗真的太晚了!」

尾聲

「我在陽明很久很久了,」楊慕華說,「從1987 年到現在已經20 幾年了。」

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楊慕華細數著陽明大學的變化,以前在山下的操場,已經搬到山上,也蓋了許多新的建築物。楊慕華的實驗室位於半山腰的研究大樓,他屈指數了數實驗室目前的人數說:「大概16、7 個吧,其實還蠻多的。」他笑著說,實驗室感情很不錯,學生們即使念完碩士、博士還是願意再留下來做助理或做博士後研究。「前幾年進來的碩一新生,看到這麼多經驗豐富的學長姐,壓力都很大,但很快的就能在這些資深學長姐的帶領下獨立作業。」不過,他也提到最初建立實驗室收的第一批學生、助理漸漸也要離開了,即使有些不捨,但也是必經的過程。

楊慕華在實驗中找回了對於科學的好奇心,在陽明以及榮總,他帶著一批又一批的研究生、醫學生、新進醫師,他期盼能在更多學生的好奇心消失之前,灑下科學的種子,到某個時刻能夠發芽、茁壯。

楊慕華

  • 現職:
    國立陽明大學臨床醫學研究所教授
    臺北榮民總醫院腫瘤醫學部藥物治療科主任、主治醫師
  • 經歷:
    國立陽明大學臨床醫學研究所博士
    國立陽明大學醫學系醫學士
  • 榮譽:
    2015 年
    第13 屆有庠科技論文獎生技醫藥類
    徐千田癌症研究傑出獎
    2012 年 國科會傑出研究獎
    2011 年 中研院年輕學者研究著作獎生命科學組
  • 研究領域:
    癌症轉移的分子機制、頭頸癌臨床研究

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〈本文選自《科學月刊》2015年12月號〉

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延伸閱讀:
拓樸酶現形抗癌藥改良根基—臺大醫學院生化所詹迺立教授專訪

用科學態度與方法解開法醫神秘面紗

什麼?!你還不知道《科學月刊》,我們46歲囉!
入不惑之年還是可以當個科青

 

 

 

 

 

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非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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量子科技即將走入生活?最有趣的科學知識傳播 QuBear 量子熊,來了!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/07/10 ・676字 ・閱讀時間約 1 分鐘

不知從什麼時候,「量子」取代了磁場、奈米,成了時興的名詞。特別是把量子與資訊兜在一起,無論是在科學或是科技上,都深具潛力。或許有一天,我們將打開以量子位元建構的量子電腦,透過量子演算法進行各種計算,並把資訊用量子傳輸的方式傳遞出去。

這樣的日子可能真的不遠了。

為了因應量子科技時代的來臨,行政院在 2022 年 3 月宣布成立「量子國家隊」,由 17 個產學研團隊組成,包含了通用量子電腦硬體技術、光量子技術、量子軟體技術與應用開發這三大領域。

「量子熊 QuBear」身為量子國家隊的推廣擔當,針對年輕世代學子,激發量子科學與科技的興趣與瞭解,將全力推動 Quantum PAY,以三大多元管道「Podcast、 Article、YouTube」進行知識傳播,內容類型含括播客、文章跟影音短片。量子熊 QuBear 除了打造線上平台,更製作多個 quantum PAY 學習模組,努力朝著建立量子熊的微學習平台,以及建構長遠的科學知識傳播生態圈的目標前進。

最後,你或許會好奇,量子熊的名字是怎麼來的?

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量子電腦的核心技術是量子位元 (qubit)。英文發音快一點,就跟 QuBear 有點相似,於是就裝個可愛,叫做量子熊啦!

記得看到量子熊時,幫忙按讚、訂閱,還有~開啟小鈴鐺~https://www.youtube.com/channel/UCkWM3vYaCd_VoPHQ1hrUdzA

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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!
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・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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