科技報導

科學教育(一):發展中國家的教育挑戰

科學教育(一):發展中國家的教育挑戰
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯潘一帆/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源:《The Challenge of Education and Learning in the Developing World》

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在肯亞,免費提供不到8美元的制服,就能讓百分之18.8的女童輟學率下降3.1個百分點。(圖片來源:維基百科)

在臺灣,我們常關心我們的孩子在學校的學習成效,但對於發展中國家的兒童而言,他們是否「能夠」上學,往往是先決的議題。

過去二十多年來,興起一股運用隨機評估試驗,來檢驗開發中國家學校教育成效的風潮。這些試驗檢視原本無法上學的孩童如何得以接受教育,以及在校的學生如何改善他們低落的學習成效。隨機評估試驗釐清了學校計畫對於學生就學的影響力,但因為各處情況有異,隨機評估試驗的研究結果的普遍性仍有待驗證。

我們檢視有關各計畫影響力的證據,並作出一份新的成本效益分析。在大多數的情況中,我們發現在各地舉辦的類似計畫,其影響力都有顯著的一致性。但是設計用來改善教師教學表現的計畫與改善學校績效的計畫,其影響力則因地而異,而且這些計畫的成效會因為計畫設計的微小差異而有極大的落差。

透過隨機評估試驗我們發現,從經濟財務著眼,會拓寬學生獲得教育的道路。

首先,如果減少就學所產生的財務負擔,就能有效地增加學生的出席率。有條件現金資助計畫就是這樣的措施,提供貧窮的母親現金資助,讓她的孩子在有需要時能獲得基礎的醫療照顧,進而穩定就學。有條件現金資助計畫的原型計畫首先施行於墨西哥,當時讓國小升國中的女童升學比例躍進14.8個百分點、男童也增加6.5個百分點。之後有超過30個國家採用該計畫,這些計畫經過隨機評估試驗後,也都有類似的正面表現。

科學教育(導言):大家都該關心科學教育

科學教育(導言):大家都該關心科學教育
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯潘一帆/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源:《Plenty of Challenges for All》

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你能想像一天沒有電視、電腦、智慧型手機嗎?這些都是科學為我們帶來的生活便利。(圖片來源:flickr用戶DaveFayram)

 

你能想像一天沒有電視、電腦、智慧型手機嗎?科技公司紛紛推出新款產品,媒體競相報導,整個世界都陷入一陣科技熱潮;資訊傳播迅速,人與人之間溝通的距離瞬間縮短了,我們的生活方式也越來越多樣化。然而這些都是科學所帶來的便利,如果沒有科學教育,就不會存在。這也就是為什麼許多人就算不是科學家,卻也都在關心科學教育的問題。事實上需要關心科學教育的不只是科學家,所有人都應該一起來關心這個議題。

科學教育,又稱主幹教育,涵括科學、科技、工程和數學。各種不同文化的許多國家,都在研究如何讓科學教育能夠變成具有實質生產力的技術。然而世界上仍有許多父母或學生,並不了解接受高品質的科學教育的重要性,甚至不認為有接受科學教育的需求;不然就是以為他們已經接受了令人滿意的教導或教育。因為有這樣的態度,大聲疾呼改革科學教育的想法就不能撼動人心,而讓科學界真正地採取作為。

在本系列文章中,我們邀請專家告訴我們目前科學教育所面臨的挑戰,不論地點是在教室、學校系統內外,甚至是在更大的社會場域裡,我們會一一剖析阻礙科學教育進步的絆腳石。

蜜蜂為什麼跳舞?

蜜蜂為什麼跳舞?
國立臺灣大學生命科學所周愛鵑

編譯來源:東京大學2013年8月22日發表《Discovery of novel honeybee brain neurons active during foraging flight》

p3

採完花蜜的蜜蜂回到蜂窩後,不僅跳舞來傳達蜜源的方向距離,這種舞蹈甚至還因蜜蜂品系而有些微差距,就像是人類的方言一樣。小小蜜蜂卻可表現出如此複雜驚人的動物行為,這背後的原理相當令人著迷。(圖片來源:flickr用戶 ingridtaylar)

歐洲蜜蜂的工蜂在採集花蜜過後飛回巢裡,會利用跳舞的方式向伙伴表示食物所在的方向和距離,這種特別的行為被稱為「舞蹈通信」(dance communication) 。明確定義出與舞蹈通信行為相關的神經細胞各項特徵,像是如何發育,展開分支和基因表現等等,這些研究對於科學家了解此舞蹈行為背後的神經基礎非常重要。

科學家推測出蜜蜂腦中的一對蕈狀結構是負責高級腦功能的區域─這包含了溝通功能,雖然現在對它的研究還很少,不過已經有兩種固有的細胞─大型和小型肯揚細胞─在蕈狀結構的蕈蓋裡被發現。

東京大學大學院理學系研究科的金子九美博士和久保健雄教授,在近期研究成果中發表一個新的基因 「mKast」,為好發於中型肯揚細胞的休止子相關蛋白,依此基因鑑定出一種新型肯揚細胞。新的肯揚細胞坐落於大型和小型肯揚細胞區域之間,又表現特定的「mKast」基因,所以研究者將它命名為「中型肯揚細胞」。除此之外,研究者也發現小型和中型肯揚細胞在進行採集行為的工蜂腦中也相當活躍,因此被認為與採集行為相關。

細胞成分自我更新

細胞成分自我更新
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮

編譯來源:《Basal autophagy is required for the efficient catabolism of sialyl oligosaccharidesjbc》

p1

過去的研究已知真核生物的細胞質中,存在著不與蛋白質或脂質等物質結合的游離狀態醣鏈。醣鏈與蛋白質等有機分子結合,可產生特定的機能以維持生物體內重要的生理機能。(圖片來源:LANDESBIOSCIENCE)

人類細胞內或細胞間物質由蛋白質、脂肪、醣類、核酸等有機分子所組成,這些分子並非一直都能保持新鮮,幾乎都是大約2個月就更新替換。

細胞構造內的蛋白質等有機分子,經過一定時間後,舊的分子漸漸地被分解置換成新的分子,細胞分解自身成份的過程稱為「自噬作用1」。為了分解細胞內不要的蛋白質或脂質、以及已損傷的小型胞器等,細胞具有「自噬」的構造,此為自酵母菌至人類之真核生物都具備的構造。「自噬」構造的功能為防止細胞內異常蛋白質的堆積、以及在蛋白質合成過多時、或因環境變化成為飢餓狀態下,進行蛋白質的再利用。「自噬」構造另與排除侵入細胞內的病原菌有關,也與癌症或神經性病變的病癥高度相關,具有廣泛的機能。

自噬作用通常發生於細胞飢餓狀態下,但是正常狀態下也可能會發生自噬作用,此時稱做基礎自噬作用2。目前認為基礎自噬作用對維持細胞內蛋白質的品質具有重要性。細胞自噬的路徑如下,首先將細胞質內欲被分解的有機分子以隔離膜包圍,形成自噬胞3的構造;接著自噬胞與擔任分解有機分子的溶小體4融合,形成自噬溶酶體5,最後,有機分子在自噬溶酶體內被分解或代謝。

共生細菌會保護宿主?

共生細菌會保護宿主?
國立臺灣大學生命科學系助教范姜文榮

編譯來源:日本豐橋技術科學大學2013年7月9日發表《世界初、昆虫と融合した「用心棒バクテリア」を発見— キジラミ細胞内でしか生きられない共生細菌が、毒を合成して宿主を防衛 —》

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共生在生物進化中扮演重要的角色。(圖片來源:flickr用戶rakfb)

聽到「共生」這個名詞,一般人可能會聯想到高人氣的小丑魚與海葵間的互利共生關係,海葵具有毒性的刺絲胞可以保護小丑魚來躲避天敵,而小丑魚則提供食物的碎屑給海葵進食。另外,也許有些人知道我們的細胞內,具有進行有氧呼吸所需的粒線體,科學家認為粒線體原本是與細菌相似的原核生物,在不知原因下進入真核細胞後,粒線體負責提供能量給細胞,而細胞提供粒線體所需的蛋白質及脂肪等。以上這些現象顯示共生在生物進化中扮演重要的角色。

由日本豐橋技術科技大學為主,並與理化學研究所、東京大學、瑞士與德國的大學等所組成的研究團隊,合作解析出生存於柑橘類的重要害蟲─柑桔木蝨1內兩種共生細菌:韌皮部桿菌2與韌皮部桿菌新種3全部基因排列,並同時進行分子生物學、生化學、及藥理學的研究,結果發現前者是供應宿主必須胺基酸的營養共生體,後者則是會合成細胞毒素來保護宿主抵抗天敵的保衛共同體。先前所發現的共生細菌當中,從未具有防衛機能,這是首次發現生存細胞內的共生細菌,會合成毒性物質以保護宿主。

專題
【2013諾貝爾獎特別報導】物理獎:終於,來到了!

【2013諾貝爾獎特別報導】物理獎:終於,來到了!

2013年的諾貝爾物理獎於10月8日宣布頒給比利時布魯塞爾自由大學的方司瓦•盎格列 (François Englert) 與英國愛丁堡大學的彼得•希格斯(Peter Higgs),理由是「理論上發現一種有助我們了解次原子粒子質量起源的機制,所預測的基本粒子最近被歐洲核子研究中心大強子對撞機的ATLAS和CMS實驗找到,因而獲得證實」。
專題
【2013諾貝爾獎特別報導】生醫獎:破解細胞傳輸系統之謎

【2013諾貝爾獎特別報導】生醫獎:破解細胞傳輸系統之謎

2013 年諾貝爾生理學或醫學獎得主已於10月7日出爐,由詹姆士.拉斯曼 (James E. Rathman) 、藍迪.薛克曼 (Randy W. Schekman) 、湯瑪士.居德霍夫 (Thomas C. Südhof) 三人共同得獎。他們解開人體細胞如何調節傳輸系統之謎,因而獲獎。
專題
【2013諾貝爾獎特別報導】化學獎:將實驗帶入網際空間

【2013諾貝爾獎特別報導】化學獎:將實驗帶入網際空間

化學反應以閃電的速度進行著;電子在原子核間跳躍,閃避著化學家們虎視眈眈的雙眼。2013年的諾貝爾化學桂冠得主們利用電腦,讓化學的神祕路徑得以現形。對於化學運作的細部暸解,使得催化劑、藥物以及太陽能電池的最佳化變得更有效率。 全世界的許多化學家幾乎每天在電腦上設計以及執行實驗,透過馬丁˙卡普拉斯(Martin Karplus)、麥可˙李維特(Michael Levitt)以及艾瑞˙瓦歇爾(Arieh Warshel)於1970年代所發展的方法,化學家們檢視著用肉眼無法看到的複雜化學過程之中的每一個小小的步驟。

【特別報導】2013諾貝爾獎快訊:生醫獎─細胞液泡運輸系統的奧秘

維持細胞正常的功能仰賴對的分子出現在對的時間與對的地方。有一些分子,像是胰島素,需要出現在細胞外,而一些其他的分子則需要出現在細胞內。我們知道這些分子被細胞製造好就被裝進液泡內,但是這些裝好反應分子的液泡是如何把標的分子送到正確的目的地,這是一個謎。 Randy W. Schekman發現某些基因製造的蛋白質是調控液泡運送的關鍵。他比對正常與突變的酵母菌在液泡運輸的不同處,分離出一些基因控制液泡運送到不同的細胞隔室或是細胞的表面去。 James E. Rothman 發現一個蛋白複合物可以使得液泡與他們要到的目標膜相互融合。液泡上的一些蛋白質可以使目標膜上的特異性蛋白複合物互補結合,確保液泡與目標蛋白融合在正確的位置上,並將裡面所含的反應分子傳遞到正確的目的地。
專題
【特別報導】2013年諾貝爾獎預測(二)物理獎

【特別報導】2013年諾貝爾獎預測(二)物理獎

諾貝爾季節又到臨了,今年的幸運者是誰? 依據諾貝爾在1895年立下的遺囑,得獎者應是「在前一年間,對於人類有最大貢獻的人」。就物理獎而論,過去這一年(即2012年),物理學中最受矚目的成就當然就是粒子物理實驗學家利用位於日內瓦的大強子對撞機(LHC)發現了所謂的希格斯粒子。這個粒子在極為成功的粒子物理理論—即標準模型—中處於核心地位,但是長期以來,物理學家一直找不著其蹤跡,現在終於在最高能量的質子碰撞過程中現身,讓物理學家得以確認標準模型的正確性。那麼依據前述諾貝爾遺願,今年諾貝爾獎不就應該頒給對於此發現有最大貢獻的物理學家嗎? 但問題是每年獲獎者,依慣例,不會超過三位,而對於希格斯粒子有重要的貢獻物理學家卻超過這個數目。就實驗而論,發現了希格斯粒子的兩個粒子實驗團隊都各自包括了好幾千位的成員,而建造LHC的眾多加速器物理學家的貢獻也不可忽略。
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