科學展覽指導經驗談：如何用「食物」帶領國小學童跨進科展領域 蕭妃茹 高雄市左營區舊城國小 pinkitty.tw@gmail.com   ■      前言 筆者擔任高雄市舊城國小自然科教師，透過實作、「食」作學科學方式，以食物適當延伸課程內容，讓孩子將課堂學習的科學知識，靈活有趣的應用在生活中。當孩子學過「廚房裡的科學」後，會指導孩子做雞蛋布丁，觀察糖的溶解及認識雞蛋的變性作用（圖1）：學過「認識酸鹼溶液」之後，帶學生運用酸鹼變色，動手調配出蝶豆花漸層飲料（圖2）；學過「食物的保存原理」就來做做泡菜與果醬，認識醃漬與滲透壓的簡單原理。當科學教育連結到有趣的食農教育，學生展現滿滿的學習動力，所以許多的科展主題都是從學生在食物製作的經驗中取得。 要進行食物製作的場地需要考慮到安全、衛生及動線，儘量不要在實驗室裡做可食用的食物，以免誤導學生把實驗做出東西與可吃的食物混淆了，造成學生誤食；所以一開始就是在教室裡，用課桌椅拼湊著用，用具也都是簡易型，有時需要麻煩學生自備器具與材料，雖然不方便，但看見孩子專注參與，我認為這樣的學習是無法用紙筆評量的（圖3）。俗話說「戲棚下站久就是你的」，這樣的堅持，在105學年至106學年出現了轉機，學校參與屏東大學的研究計畫，建置一間以「自造者廚房」為發想的「焙客創課基地」，主要宗旨是以食育教育為基石，創客教育為實踐，希望啟發學生生活科學新思維，孕育具有人文科技新素養的學生。此間創客基地有別於其他以新興科技為主的設備，設置一些日常生活常用的食品製造工具，讓學生由最原始的食材，學習組合與創作出記憶中的味道或是創新的食物（圖4）。有了這樣的硬體設備，學校教師透過參與食育教育教案設計及規劃校訂課程，讓本校學童在安全的環境下，認識食物的原貌，了解食物美味的科學原理。烘焙教室是一個享受學習的場所，在這裡，孩子們可以盡情發揮自己的創意和想像力，製作出屬於自己的美食作品。教師們希望透過烘焙課程，能夠培養孩子的興趣，同時也能夠啟發孩子們對化學的興趣與好奇心。                        圖1三年級雞蛋布丁DIY                                                              圖2五年級夢幻蝶豆花DIY       […]

科學展覽指導經驗談：由參與國中科展到協助指導國中科展之歷程心得分享 王昕芸 國立臺灣師範大學數學研究所研究生 wang.sinyun@gmail.com   n  前言 作者從國小到高中參加過多次科展，在一次次的參賽過程中，學會了進行科學探究、發現並解決問題，也熟練了文書處理和口語表達能力。進入師大數學系就讀後，我修習資優教育學程，開始學習如何指導學生製作科展。 在母校彰化市陽明國中蔡名峯老師的邀請之下，我回到國中協助學弟妹製作科展，並分享了自己當時參賽的心路歷程（圖1）。在這個過程中，我發現教育不只是知識的傳遞，更是將自己的心得經驗分享給學弟妹，引導他們發掘問題，培養他們尋找答案的能力。同時，這也是一個挑戰自己的機會，讓我更了解如何有效地引導學弟妹，提高他們的探究和創新精神。 圖１：收到蔡名峯老師（左3）邀請，與同學一起回母校協助指導科展 n  當年參與第53屆國中科展「音樂數學，數學音樂」的作品回顧 我對於科學探究很有興趣，很享受發現問題並解決問題的成就感，國中時在蔡名峯老師的鼓勵下，便與好友組隊共同進行研究。我們依照自己有興趣的主題「音樂與數學」，從大量的文獻中尋找相關資料，發現了音樂與數學的相關性，決定優先聚焦在「歌曲中的黃金比例」。 在整個研究過程中，我們花了不少時間討論歌曲分析的方法，例如：流行音樂與古典音樂的歌曲架構並不相同，計算黃金比例的段落定義也不太一樣。另外，我們在蒐集資料時，發現十二音列作曲法和數學的關係，但應用到部分高中數學的內容，所以也特別請教老師，協助我們理解。很幸運地，這件作品「音樂數學，數學音樂」榮獲了全國科展第53屆應用科學科第三名的佳績。 當時科展作品「音樂數學，數學音樂」透過數學的角度，剖析音樂中的奧妙規律，有以下幾個亮點。 第一，我們發現（請參照洪宇萱、王昕芸，2013）許多熱門歌曲的「第一段落總秒數」與「第一段落開始處至副歌結束處的總秒數」之比值，符合黃金比例。我們針對KKbox 2008至2011年度排行前10名的華語流行歌曲進行分析，發現大多數的曲子確實符合這樣的規律。特別地，我們觀察到，最接近黃金比例0.618的前10名中，前7順位皆為華語流行歌曲，後面則是校園民歌和西洋經典歌曲。     第二，我們嘗試觀察古典音樂是否有類似性質。由於古典音樂沒有「副歌」的概念，於是我們從小奏鳴曲的其中一個樂章，研究「呈示部」、「發展部」、「再現部」與總小節數的關係。最後，便驚喜地發現：「至再現部的小節數」與「第一樂章總小節數」的比值竟然也符合黃金比例！     第三，我們研究了「十二平均律」的等比關係，以及樂器所需調音頻率的關係。在其中，我們發現，新維也納樂派的十二音列作曲法竟然也與數學矩陣有所關聯。這個作曲法，必須先創作一個「音列原型」，包含一個八度內所需的12個半音，每個音恰出現一次。而我們從數學的角度思考，發現12*12的數獨正可以解決這個要求。另外，這個作曲法中，除了音列原型，還有逆行、倒影、倒影逆行，這些方法透過數學矩陣的角度，其實皆可以用矩陣變換的觀點詮釋。     第四，我們利用了以上發現的黃金比例奧秘，也創作了一首屬於我們自己的歌曲，發現在有著黃金比例的架構下，樂曲變得更加動聽。 對我來說，科展不僅是一個展示研究成果的舞台，更是一個提升自己各方面能力的機會。在科展的製作過程中，我學會了如何進行科學探究，也學會了如何表達研究成果，這些能力讓我在日後的學習中受益匪淺。總結而論，感性的音樂中，其實也存在著理性的數學元素。當我們結合了這樣的理性與感性，往往便能激盪出令人驚豔的生命樂章。 n  現在協助指導國中科展的經驗和成果分享 參與科展的身分從學生轉變為指導者，讓我能從不同角度體驗科學探究的過程，很開心能將自己所學，用於協助指導學弟妹的科展。 針對數學科的科展作品，我會請他們依照自己的研究主題查詢歷屆作品，協助他們在閱讀後簡單整理前人的研究內容及主要證明工具，再提供學弟妹修改方向。相較於理化、生物、應用科學等科別，數學科不用撰寫實驗流程，但需要寫清楚所有觀察、推理及證明的過程，我也會利用這個機會，讓他們知道如何撰寫嚴謹的數學推論。 針對其他科別的科展作品，我會提供一些作品架構與撰寫的建議，例如：研究過程、討論、結論部分是否有依照當初設定的研究目的條列式撰寫？每個實驗的控制變因、操縱變因、應變變因為何？是否有撰寫清楚？以及數據繪製的圖表的適用性（針對不同情況，使用長條圖、直方圖、折線圖或圓餅圖等不同圖表）。 在指導學生過程中，我注重與學生的互動，聆聽他們的意見和想法，並引導他們思考，使其成為獨立的研究者，我自己也從中獲得不少成就感（圖2）。 圖2：協助指導學弟妹科展，聆聽他們的意見和想法，並引導他們思考 n  指導國中化學科（或理化科）科展實例分享 我曾協助指導學弟妹科展作品《手助健康》，該組的目標是研發一款既能消毒又可以保養手部的產品。在研究過程中，首先進行了大量的文獻探討，瞭解前人做過哪些相關研究。在設計實驗時，我會提醒學生要注意控制變因、操作變因、應變變因等關鍵因素，同時選定合適的實驗器材與材料，此外，也特別選擇適當的場地，以確保實驗的再現性。 在本研究中，該組利用酒精比重計，檢測酒浸液的酒精濃度；用pH計檢測酒浸液與膠質原液的酸鹼值；用肌膚測試儀，檢測敷手後皮膚白皙度、含水度、彈性。透過這項研究，學生不僅能掌握實驗設計技巧，同時也學會如何運用科學知識和技能，解決實際的問題。 該組最後利用酒浸液與膠質混合液的方法，成功地開發出了一種含有 75%酒精濃度的乾洗手液。這個作品也在今年（第63屆）的彰化縣科展競賽中，得到評審肯定，榮獲生活與應用科學科第一名，成功晉級全國賽。 n  結語 從10年前全國科展獲獎到現在能夠協助指導，不僅能夠幫助學弟妹培養科學探究的能力和創新精神，同時也是對自己教學能力的一種挑戰。在這個過程中，我更像是學生並肩作戰的夥伴，他們在努力的同時，我也在學習。獲得滿滿成就感之外，也讓我更加熱愛我的教育事業。我相信，在未來的日子裡，我將繼續致力於科學教育的推廣和發展。 n  參考文獻 洪宇萱、王昕芸（2013）。音樂數學，數學音樂。中華民國第53屆中小學科學展覽會國中組生活與應用科學科參展作品(第三名)。

台日高中生化學交流 陳藹然 前國立臺灣大學科學教育發展中心執行長 naturechen2021@gmail.com 參與台日高中的科學交流是2006年春天，那年我即將從東京大學取得博士學位。我在臺灣的恩師，臺灣大學化學系陳竹亭教授聯繫我，問我願不願意跟著他和多位台灣高中職校長一起去參訪日本名門高校之一，筑波大學附屬駒場高等學校，正好是我日本指導教授中村榮一的母校。這是我第一次踏入日本高校，接觸日本高校的師生，看到日本高校的實驗室。在交流過程中，首度了解社團活動對日本學生進行化學研究的重要性，驚異於日本化學教師工作的辛勞與低薪。取得學位回到台灣後，因緣際會擔任臺灣大學科學教育發展中心執行長，由於我的化學專長、留日背景與職務性質，我開始協助一些零星的台日間高中生交流活動，例如大阪千里高校和大阪丘高校在台北的實驗與課程等行程安排和接待。其中「高中生化學大賽（高校化学グランドコンテスト Grand Contest on Chemistry for High School Students）」是每年最重要也是最盛大的活動。這個競賽原是一個日本全國性、由大學端發起支援高中化學專題研究的活動；與台灣科展的核心精神相同，發揚PBL教學，同時寓教於樂，以誘發高中學生對化學的興趣為出發點。2014年起國際賽邀請臺灣與新加坡的高中師生參加，開啟台日間高中的化學教育全新的交流方式。 「台日高中生化學交流」專題由5篇文章組成。第一篇文章邀請臺灣大學化學系榮譽教授陳竹亭執筆，談高中化學教育台日交流歷史。第二篇文章介紹了此次專題的核心活動「高中生化學大賽」，詳細說明競賽起源、精神與賽事規則，還有臺灣參賽的契機與過程。第三篇文章深入擴充描述「高中生化學大賽」的化學與文化交流。第四篇與第五篇文章則是邀請曾經參與競賽的老師撰寫，分別由枋寮高中的李承典、張簡琦麗老師和高雄新莊高中的許文綺老師負責。枋寮高中位於屏東縣枋寮鄉，以偏鄉地區高中的角度談參與國際交流的價值，以及對非都會區高中生的意義。高雄新莊高中是2021年的參賽隊伍之一，適逢COVID-19疫情嚴峻時期，在所有實體交流皆停止的狀態下首度的「高中生化學大賽」，無論是賽前的討論與準備，賽事現場，都是由一場場google meet串起；參賽師生不能赴日實地交流，實為一大憾事。 非常謝謝國立臺灣師範大學邱美虹教授的邀請，能夠有機會擔任這期《臺灣化學教育》的客座主編，策劃這個有意義的特別專題。在規劃專題文章方向與邀請作者時，才赫然發現「高中生化學大賽」的獨特性，竟是臺灣唯一一個專為高中生進行「化學專題研究」國際交流的活動，且台日高中間的化學教育深入交流機會並不多。希望未來這樣的交流能在政府、學界甚至業界支援協助下持續甚至擴大規模辦理。

社會性科學議題導向的化學教學：應用社會性科學議題於科學教學中的理論和實踐 林樹聲 國立嘉義大學教育系數理教育碩士班 lin-s-s@mail.ncyu.edu.tw n  前言     將社會性科學議題(socioscientific issue, [SSI])納入科學教學和學習是充實學生科學素養的進向之一，已有許多科學教育研究證實了此點。本文的主旨在介紹應用SSI於中等教育科學教學中的理論和實踐方法，文章首先說明「科學/技學/社會」(science/technology/society,[STS])和SSI之間的關係和差異；其次闡述SSI之於科學教學或學習的成效，包括能建構出相關於議題的知識和概念、提升對科學本質的了解、學會高層次的思考能力、增進道德思考和推理、察覺環境問題……等；接著，提及科學學科中實踐SSI可選擇的議題、SSI的教學模式和策略、評量，最後論述科學教師的準備和實踐、可能遇到的問題和困難，文末提出相關的建議。 n  引介     繼一九八零年代科學教育界提出「科學/社會/技學」(science/technology/society,[STS])作為課程改革的一大方向後，一九九零年代末期，科學教育界興起另一波的呼籲——將「社會性科學議題」融入科學課程，繼續藉此促進學生建構與議題相關的概念和知識，同時也培育學生各種高層次思考能力。這一個趨勢和力量，直到今天仍方興未艾。到底STS、SSI二者有何關聯和異同？SSI的應用有何理論基礎？又如何將SSI應用到中等教育中的科學課室呢？而教師利用SSI又應該具備什麼樣的知識和能力？本文將針對上述問題一一提出說明和論述。 n  從STS到SSI     1980年代科學教育的改革走向「培育全民科學素養」為目標(AAAS, 1989)，不再只是養成「科學從業人員」(科學家或工程師)為主。此一變革意味著科學的課程和教學也必須做出相對應的調整，才能克盡其成，達成這樣新設定的目標。 過去以來的傳統科學課程(教科書)之組織和編排，基本上都是以學科的「概念」為主軸，由淺而深、由基礎到應用的方向，再配合螺旋式課程的理念做加廣和加深(Bruner, 1960)，因此一個單元裡，往往涵蓋相關於主概念的事實、知識、原理和原則、範例，同時搭配相關的實驗。 而在全民科學素養的願景下，STS教育或課程理念的倡導，即是對傳統以「概念為主」的課程做出省思——過度重視科學概念和知識的學習，忽略了科學與生活的連結、科學在社會中的應用，以及其所引發的問題(Yager, 1993)。所以從STS出發的科學教學或學習，目的即在促進學生學習科學的興趣和動機，培育學生從日常生活中去解決問題、提升學生做決定的能力，並促進學生了解「科學、技學、社會三者既是相互關聯的，也會相互影響」(Ratcliff, 2001)。同時，STS的教學取向一方面拉近科學學習與學生的距離，另一方面也期望學生能將校內所學的科學，應用於校外的生活之中，更期待學生能在未來負起公民的社會責任(Keeves & Aikenhead, 1995)，特別是參與一些與科技和社會有關的爭議問題之討論(Ramsey, 1993)。     只是STS教學和課程理念，也受到外界的一些挑戰，尤其是來自家長、社會普遍要求檢視學生的「科學學習成效」的情況。所以，許多STS的教育研究都致力於證明即使使用不同於概念結構出發的教材，學生的科學學習成就依然可以保持在一定的水準之上，尤其是知識建構的成果(eg. Yager, Tamir, & Huang, 1992; Yager, Choi & Akcay, 2009)。也因此，STS出發的教育研究反而較少聚焦在「討論科技爭議的問題」，到底如何影響到學生的學習成效、以及為學生帶來什麼樣有別於知識以外的收穫。     就在STS理念和教育漸漸走向平淡之際，科技應用所引發的社會問題越來越多，科學教育的研究風潮也跟著轉向探討這類議題帶給科學教育的意義和功能。這些議題包括核能使用、生物複製、基因改造、奈米科技……等。而討論這些問題的面向則涉及了倫理、道德、法律、經濟、社會、政治、生態保育……等，是一跨學科、跨領域的思考。如眾所皆知的，面對此類問題，不同的利益團體會從不同的立場出發，提出不同的解決方法，而每一種解決方法都反映著支持者的價值選擇(Oulton, Dillon, & Grace, 2004)。由於不同利益團體對於問題的解決方法之間缺乏相當的共識，在公說公有理，婆說婆有理，價值觀無法協調的情況下，爭議因而形成，問題解決就成了懸而未決的狀態。而有關這類由科技引起、具備爭議、做決定上的兩難、非良好結構(ill-structured)的問題，即被稱為「社會性科學議題」(Stradling, 1984; Levinson, 2006)。 至於為什麼科技應用或發展會形成社會爭議和公共討論的焦點呢？Kolstø (2001)指出：正因為這項科技處在發展當中(science-in-the-making)，在證據不足的前提之下，它帶給人類自身、人類社會的負面影響，至今仍然屬於未定的結論，科學家只能從機率出發，談論此項技術帶給社會可能的風險(Christensen, 2009)；這也表示議題本身涵蓋的狀況與條件是複雜的，無法像實驗室內的實驗，在充分控制變因之下取得肯定且確切的結果(Millar, 1997)。 由此可知，不論是STS或SSI，在概念上的共通處都是強調學生必須知道科學、技學與社會並非獨立的三個領域，而是相互影響的；且在彼此的互動之下，對人類社會產生正面的效應，也會帶來負面的衝擊，只是目前證據不足，無法給出肯定的答案。因此，科技鑲嵌或融滲(embeded)在社會中發展的「科學本質」就不脛而走。同時，二者也強調學習者必須了解相關於議題的知識，當一個人具備議題所涵蓋的相關科學知識，他對此議題下的爭議討論，更能言之有物和成理，而不會流於空泛或純粹的猜測(Sadler […]

社會性科學議題導向的化學教學：食安議題的化學教學 李  暉   國立東華大學 教育與潛能開發學系   leehuei@gms.ndhu.edu.tw        學校科學教育中常忽略偽科學這部分，以致學生普遍存在偽科學信念。因此學校科學應教導學生認識偽科學，並教他們如何以批判思考的方式評鑑偽科學的宣稱。                      (Martin, 1994) n  前言 食安議題關乎每位國民的健康，而媒體中卻偽科學充斥，影響至鉅(鄭怡卉，2013)，相關報導為求點閱率常流於嘩眾取寵，引起大眾的食物驚恐(food scare)，民眾缺乏相關知識，往往理盲而濫情，基於對「化學」的恐懼和對公務機關的不信賴，造成驚恐而莫知所從。本文介紹之課程與教學就是為改善此一現象，而以食安議題為主軸的化學教學。 n  食安、媒體與化學 媒體是社會大眾得知時事與獲取新知的重要資訊來源，有關科學議題的報導更可能是一般人在離開校園後少數可以接觸到科學資訊的管道(Norris, Phillips & Korpan, 2003；引自鄭怡卉，2013)。 黃俊儒和簡妙如(2008)也指出，科學新聞中「醫藥∕健康∕食品」類(佔22.7%)屬於高頻次的科學知識領域類型。此一類型議題是由來已久的民生問題，其中的食品健康新聞又多半是一件件食安事件所累積而成。民眾從媒體(而非教科書)中接觸到「三聚氰胺」、「順丁烯二酸」、「銅葉綠素」、「塑化劑」……等詞彙時，伴隨的都是「毒害」、「污染」、「致癌」、「慢性自殺」……。無怪乎只要談到「化學」，一般民眾直覺產生「有毒的」、「害人的」印象，甚至「恐懼」而希望生活中不會出現任何化學品。 資深化學家Mark Lorch在2014年5月在The Conversation網站發文指出，在新聞、廣告和常見的用法中，「化學的」這個詞彙常常被暗示它們是有害的。由於情感性的語言往往與「化學品”結合使用，導致一系列的迷思出現。他列舉了其中五個最嚴重的迷思。包括： 1. 你可以擁有一個不含化學品的生活 2. 人工製造的化學品都是有害的 3. 人工合成的化學品會導致癌症 4. 化學物質像是定時炸彈 5. 我們是不受管控的實驗中的白老鼠 無獨有偶，2016年3月，專欄作家David Robson在BBC上發表一篇文章《讓我們忽視真正危險的「化學恐懼症」》，指出： 大約從20世紀60年代開始，一種古怪的恐懼氛圍開始在發達國家蔓延開來—有人認為，有一種有毒物質正在對我們構成威脅，入侵我們的身體。它不僅改變了我們食用的食物和呼吸的空氣，甚至改變了我們給孩子購買的玩具。這個「眼中釘」究竟是什麼？「化學製品」。或者更確切地說，是人工化學製品。即便已經有大量證據證明合成物質是安全的，但還是有很多人一定要選擇天然替代物，認為天然植物提取物肯定比工廠裏生產出來的東西更加安全。科學家給這種恐懼症起了一個名字—「化學恐懼症」。 上述的化學恐懼症又與媒體的推波助瀾息息相關。食安事件透過新聞媒體的傳播，已經成為一般民眾生活中的夢魘，究竟什麼能吃？什麼不能吃？影響民眾的資訊幾乎全都來自媒體。另一方面，近年來智慧型手機與社交媒體的誕生，資訊傳播網絡之廣，傳遞速度之快，更是甚於以往。每日被灌入之訊息數以百計，更別提主動瀏覽社群活動時廣告與內容農場的轟炸。這些訊息往往以聳動的標題，未經證實的內容，基於民眾對「化學」與「疾病」的恐懼，不僅誇大其詞，甚至無中生有。在民眾恐慌之餘，遂行其廣告之實，或騙取點閱。許多民眾亦基於善意提醒，不經查證(也不知如何查證)就全數分享，以致於相關單位或學者一再澄清，卻實效有限(李暉，2016)。 科學訊息原本就背負「不確定性」的沉重包袱。就邏輯上來說，要證明一個否定命題是非常困難的。基於每個人的體質差異，要承諾大眾群體「吃XX是絕對安全的」確實存在邏輯命題上的困難。人們要求肯定，但他們只是得到了概率，說 「XX物也許有毒」，簡單幾個字，就遠遠抵得過說 「據我們所知，XX物迄今並未發現有危害」。事實上在社會性科學議題(Socio-Scientific Issue, SSI)中，對食物安全的質疑，少數科學家(或醫師)的言論，往往抵銷了官方機構的權威性影響，少數具有科學身份的人會比贊成食用XX物的全部同行産生更大的影響。哪怕這些人即使是無名之輩，平庸之才，沒有聲譽，甚至在科學界只是極少數，這都無妨。只要和食物恐慌連在一起，就會在社會中產生不對稱的作用。 另一方面，在已開發國家無溫飽問題時，對於健康問題日益重視，社會大眾在飲食議題上，多採小心原則，寧信其有，即便看似無害，也先採觀望態度。對於飲食小心的程度或嚴或寬原本是個人抉擇，但現況卻是因為對相關知識與邏輯的欠缺，導致在某一方面小心翼翼，另一方面卻門戶大開，這種情況屢見不鮮。例如民眾對於癌症的恐懼，只要提到「致癌」或「致癌物」就容易引起恐慌。事實上在WHO公布的致癌物分類中，除了第1類和2A類，其餘儘管有風險(沒有絕對的零風險)，可能性卻極低，或並無發現任何案例。常見有人堅決拒用第3類的「三聚氰胺」，卻不排斥危險性更高2B類的「手機輻射」，甚至已確定危害性第1類的「酒精飲料」和「香煙」。 n  課程背景 十二年國教重視素養之培養，成敗關鍵在教師，因此教師科學媒體素養與教學能力之培養至關重要。然而Ching (2014)指出，師培機構課堂生活的複雜現實與師培課程中所教的理論原則存在著差距。 東華大學教育系科學教育碩博士班教育目標之一即為培養中小學科學師資，在課程設計上為符合教育部國小教師加註自然領域專長，在科學專業科目上共開授物理特論、化學特論、生物特論以及地球科學特論四科各3學分課程，以增進國小師資之科學學科知識(content knowledge)。本人科學專業背景為化學，故化學特論一科多年來一直是本人擔綱，課程內容以普通化學和生活化學為主。近年來許多修課學生大學非自然科背景，對於化學一科甚感恐懼與誤解，因此在課程設計上即以食安、美食為主題，期望吸引學生學習興趣，並增加食安議題之專業知識。 […]

社會性科學議題導向的化學教學：社會性科學議題(socio-scientific issues)的化學教學 李啟讓1 *、洪振方2、柯承亨3 1國立屏東女子高級中學 2國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 3國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 *li483739@yahoo.com.tw n  前言 一0八課綱希望教育現場思考，學生未來要面對的挑戰更多、更難，教師要怎樣激發學生的自主學習能力，讓學生成為能夠解決問題的終生學習者。臺灣2021年12月18日的公投題目有兩項屬於能源社會性議題，一為你是否同意核四啟封商轉發電？二為您是否同意中油第三天然氣接收站遷離桃園大潭藻礁海岸及海域？(即北起觀音溪出海口，南至新屋溪出海口之海岸，及由上述海岸最低潮線往外平行延伸五公里之海域)。從能源角度分析，此兩項公投涉及三個問題；一為核四安全，二為電力供應，三為碳排空汙。科技的進步將使我們面臨社會性科學議題(socio-scientific issues, 縮寫「SSI」)的困境，因為在科技時代，我們已經開始跨越了一個重要，但卻很少受到檢視的門檻；將來我們勢必在SSI這方面做出選擇 (Wilson，2021)。將社會性科學議題真實性情境的學習素材納入教學中，除可強化學生科學知識與生活實例相關的認識外， 亦能培養學生運用所學擴及到社會性科學議題，並能更深入的思考與批判，進而發展問題解決和探究之科學素養(邱美虹，2018)。 n  社會性科學議題 社會性的科學議題，其內容從環境化學、食品安全、水質純化、空氣汙染、碳循環，到氣候變遷與永續發展，在於探討水、大氣、 食品、綠色化學等議題，可使學生認識化學、生物科技、或化工對人類生活與環境的影響（United Nations, 2015）。社會性科學議題的特徵是具爭議性、做決定上兩難；Betsch & Haberstron (2005)認為「做決定」包含了「確認問題、列出可行的方案、蒐集資訊、評估與選擇、行為實踐」等五種能力。「做決定」其實是一個複合、複雜的能力，並非想像中的簡單；正因為如此，過去的研究顯示，學生在做決定時出現了許多缺失； 例如：對問題缺乏全面性的檢視、依直覺判斷(Betsch & Haberstroh, 2005)、只仰賴個人的價值觀(Bell & Lederman, 2003) 、容易受限於偏見、被當時的情緒影響、 無法使用一致性的方法，甚至只會依循先前經驗，做出品質不佳的決定(Betsch & Haberstroh, 2005)。依據上述學者的發現，我們得知學生｢做決定｣的能力仍不足，而這些缺點則必須藉由教學加以導正。學生若能接受與做決定技巧有關的教學，通常較能做出品質較佳的決定(Eggert & Bögeholz, 2010)。在做決定時，學生若能重新思考與反省自己所做的決定，那麼所做出的決定將更謹慎與成熟。而反省和評估是一種後設認知的能力，若能善用後設認知的技巧，將會協助學生選用最適當的策略，進而提高做決定的品質(Gresch & Bögeholz, 2013)。 ■社會性科學議題融入化學教學—結合GRR四階段教學模式與TAP論證模式 陳聖謨(2021)認為責任漸進移轉(gradual release of responsibility, GRR)的結構化四階段教學模式，讓學生承擔愈來愈多的學習責任，有助於培養學生成為獨立自主的終身學習者，如圖1所示。圖1漸進式責任移轉架構 (引自陳聖謨，2021) GRR四階段教學模式 ，一、課堂目標的掌握：教師於教學中闡述以傳達自己對科學議題的認知與對教學目標的期待。二、學習歷程指導：經由師生互動的交流，協同學生在學習情境中，有效尋找資料、判斷相關的資訊、何者是正確的訊息、或何種是合理的解釋等。三，協作學習：透過學生群組互動、同儕合作的方式進行問題解決的任務，幫助學生相互學習或發展溝通與學習以科學語言表達其觀點。四、獨立學習：重視學生個別實作，著重如何思考自己的思維，發展後設認知能力，以及依據自己的學習如何採取行動(自我調解)(陳聖謨，2021)。 Toulmin(1958)的論證模式(Toulmin Argumatation Parttern, TAP)，已透過驗證在自然科教學有正面的學習成效(邱美虹，2018)，如圖2所示。  圖2 […]

社會性科學議題導向的化學教學：社會性科學議題融入小學自然科學領域化學教學之可行性探討 陳致澄1、王瑞壎2、李孟憲3 國立臺南大學應用數學系1 國立嘉義大學教育行政與政策發展所2 桃園市龍岡國中3  1jcchennutn@gmail.com n  前言 《十二年國教自然科學領域課程綱要》（以下簡稱108課綱）已於 2019年正式於中小學各階段正式實施。薛雅純（2018）指出，108課綱中強調教師應提供學生探究學習與問題解決的機會，協助學生瞭解科學知識產生的方式並養成應用科進行思考與探究的習慣。此外，108課綱之《基本理念》亦提到：「…生活在現代，我們周遭充斥著不斷創新的科技產品、紛至沓來的各項資訊以及因資源開發而衍生出的環境生態問題。因此，未來公民更需要具備科學素養，以瞭解科學的貢獻與限制、能善用科學知識與方法、以理性積極的態度與創新的思維，面對日常生活中各種與科學有關的問題，做出評論、判斷及行動」（教育部，2018）。靳知勤（2014）也指出，科學學習若不能與個人生活及社會需求相關，則將無法有效培養學習者的思考智能、解決切身問題以及與人合作的社會技能。由此可見，若能在自然科學的課室中，提供學生有關現代生活中，因「科學」帶來的便利與因之產生的限制與不利之兩難困境 (dilemma problem)問題，此問題可能涉及個人所持道德與理性間的衝突、可能因時空變遷造成的衝突、不同領域間（例如：宗教與法律、自我利益與公共或他人利益…等）觀點的衝突或是實然面與應然面（例如：理想與實際…等）之衝突（溫明麗，2000），讓學生真正運用或搜尋相關的科學知識與方法，以理性、積極的態度與思維，思考這些日常生活中所出現的各種與科學有關的問題，並做出評論、判斷與行動，應是落實108課綱核心素養導向教學的一條可行之徑路。 「社會性科學議題」(socio-scientific issues，以下簡稱 SSI)是在概念或程序上，與科學有關聯的爭議性社會議題 (Sadler, 2004)，Zeidler與Keefer (2003)認為，將SSI應用於教學，對於科學教學提供了一種啟示性的作法。究其原因，乃源於近代科技發展增進人類的生活福祉，但在社會中導致的爭議亦層出不窮，而這些爭議性的議題影響的範圍，小至社區或地方（例如：土地開發與否、垃圾處理的方式…等），大至整個社會甚至全球（例如：全球暖化的威脅、複製人式…等）（靳知勤、胡芳禎，2016），若在科學教學的課室中以此些議題作為討論的主題，有別於傳統的科學知識傳授方式，能引導課室中同儕間、師生間的互動對話與協商合作，有助於教學文化的變革。若將SSI與上述兩難困境問題相互對照，彼此恰具一致性的特性與功能。因此，運用SSI於科學課室作為教學的一種方式，不僅能培養學生具備未來公民所需之科學素養，也符應當前108課綱素養導向教學的理念與趨勢。 n  小學階段的化學教學主題分析與SSI議題選擇 然而，檢視小學階段自然科學領域所涉及的學習內容，包括「自然界的組成與特性」、「自然界的現象、規律及作用」以及「自然界的永續發展」等三類課題，而這三類課題在國小階段都是以「跨科」的方式進行教學。研究者藉由國中階段的「主題」以及高中階段之「次主題」分析，選擇與SSI議題融入「化學」教學有關的次主題如下表1所示： 表1：國小階段與化學教學有關的主題/次主題分析 課題 跨科概念 主題 次主題 1.自然界的組成與特性 物質與能量 (INa) 物質的組成與特性 (A) 物質組成與元素的週期性(Aa) 物質的形態、性質及分類(Ab) 能量的形式、轉換及 流動(B) 能量的形式與轉換(Ba) 溫度與熱量(Bb)  構造與功能 (INb) 物質的結構與功能 (C) 物質的分離與鑑定(Ca) 物質的結構與功能(Cb) 2.自然界的現象、規律及作用 交互作用 (INe) 物質的反應、平衡及製造(J) 物質反應規律(Ja) 水溶液中的變化(Jb) 氧化與還原反應(Jc) 酸鹼反應(Jd) 化學反應速率與平衡(Je) 有機化合物的性質、製備及反應(Jf) 3.自然界的永 續發展 […]

社會性科學議題導向的化學教學： 國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐 黃琴扉 國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所 t3944@nknu.edu.tw n  綠色化學理念與重要性 生活中的所有一切，包含食、衣、住、行、育、樂等各部分，都與化學息息相關，而保育環境並協助人類永續發展的關鍵因素，即為綠色化學（green chemistry）概念。近年來， 能源危機頻傳、環境意識高漲、全球傳染病也引發世界反思永續環境議題，而化學教育也從過去單獨談論化學知識，進而深度探討化學與生活之間的關係，更提倡綠色化學科普推廣， 強調在化學反應的研究過程中，透過將能源效率提高、損耗降低以及對環境的傷害減少，提升環境保護的目標。 為了降低化學物質對環境的影響，1998 年由 Anastas 和 Warner 兩位學者發表「綠色化學： 理論與實踐（Green Chemistry: Theory and Practice）」一書，並於書中明確定義綠色化學的相關概念；而行政院環保署毒物及化學物質局則進一步將綠色化學定義為「從源頭完全阻止環境污染的化學」，換句話說，所謂的綠色化學就是從源頭開始，就充分利用原料和能源，並將有害物質降到最低，以減輕對環境的衝擊（黃琴扉等人，2021）。而來自英國的三位學者-Tang, Smith 和 Poliakoff 則提出，綠色化學的理念需要透過一種更朗朗上口的方式，讓一般民眾快速掌握其概念與實踐，因此創發「PRODUCTIVELY」一字，串聯綠色化學 12 項原則，協助民眾快速記憶，以下針對綠色化學 12 項原則進行說明(表 1)： 表1 綠色化學 12 項原則說明 (參考自黃琴扉等人，2021；行政院環境保護署毒物及化學物質局網站 https://www.tcsb.gov.tw/cp–306-2973-bcbb0-1.html) 雖然綠色化學理念良好且對地球永續發展十分重要，但是要將此概念推廣給國小學童是較為困難的，因此設計一套適合國小學童的簡易化學實驗活動，並從中置入綠色化學部分概念是迫切需要的。 n  國小綠色化學視訊實驗活動設計與實踐 承上所述，針對國小學生發展綠色化學實驗活動是當代亟需的科學活動之一，然而從2019 年全球爆發 COVID-19 疫情迄今，近三年時間，國內中小學課程時常因應疫情變化改採視訊授課，又因為化學實驗相對有較高的危險性，因此許多老師在視訊授課過程中均放棄化學實驗的操作；然而化學實驗是科學教育脈絡中十分重要的環節，學生透過對實驗的觀察與實驗操作技巧，可以全面提升科學素養，為了解決視訊課程中操作實驗的不便，並期許能將綠色化學觀念置入實驗中，因此本文作者自行創發一套適合國小學生安全使用，且可以透過視訊引導的綠色化學實驗，希望藉此文拋磚引玉，與教育先進共同激盪視訊實驗課程的可行性。 (一) 實驗器材的準備 為了讓學生在家裡透過視訊課程，也能親自操作安全簡易的化學實驗，因此本計畫自行研發「線上綠色化學實驗材料包」，並配送到每位學生家中，讓學生在家裡搭配視訊課程操作實驗(圖 1)。 圖 1(左)本文作者自行研發的線上綠色化學實驗材料包外觀(右) 綠色化學實驗材料包體積小易配送 由圖 1 的左圖中可以發現，「線上綠色化學實驗材料包」外觀是一個體積不大的小手提箱，提箱內可以裝上實驗所需的所有器材，並可經過手提箱的卡榫扣緊，以避免器材掉落，該材料包不但體積小、重量輕巧，也十分容易配送。本文作者運用此方式，與高雄國立科學工藝博物館合作，開放 24 […]

化學與藝術的融合 林震煌 國立臺灣師範大學美術系教授、化學系合聘教授 chenglin@ntnu.edu.tw   最近藝文界最熱門的話題莫過於台灣本土第一位雕塑家黃土水與《甘露水》～百年尺度的遺產與見證。1921年黃土水的大理石雕塑《甘露水》入選了日本帝國美術展覽會。在那之後，作品歷經了戰亂、動盪、棄置、封存、追尋…，這次驚艷地又再次展現在世人之前（北師美術館展出中：2021.12.18 -2022.04.24）。這是刻劃一名面容充滿自信的女子，頭微微仰起，姿態挺直，是臺灣第一件女性裸體雕刻創作。精湛的雕刻技巧，使得這尊大理石作品被讚譽為「台灣的維納斯」。主持這次黃土水大理石雕塑修復的森純一教授，他目前是台師大美術系的客座教授。他與黃土水同為東京藝術大學畢業，這一齣學長雕刻、學弟修復的故事也成了一段台、日間的美談。試想在一百年前的那個年代(大正10年)，能獲得一塊巨大的、雕刻等級的義大利大理石並不容易。黃土水用的大理石是介於雕刻等級與建築等級之間的大理石。他非常巧妙的將大理石最好質地的部分，用在臉部的雕刻，完成一件等身高的現代大理石雕刻。這大理石雕像經過近半世紀躺在木箱的塵封時間已不如黑白照片中潔白，顏色泛黃並有多處髒汙。森教授修復大理石污漬時，我們經常討論墨漬的成因，例如可能是普魯士藍或鐵膽墨汁造成的影響…等。現代雕像修復除了靠經驗，其實也很仰賴科學，尤其是化學。修復用的素材、藥品也都非常講究。常用的有碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氨水、EDTA、甲基纖維素、次氯酸鈉、過氧化氫、環氧樹脂、B72黏著劑…等。最後上蠟、拋光，還有防霉劑的選擇，例如常用的有苯扎氯銨，樣樣都是一門學問。 本期專題為「化學與藝術的融合」，共有七篇文章。內容包括數位科技藝術、版畫、書畫裝裱、顏料與染色及濕壁畫。首先，臺灣博物館典藏之「康熙臺灣輿圖」是描繪17、18世紀臺灣社會文化生活及清初對臺灣地理知識的一個縮影。該圖是臺灣西部由北到南的山川地形、兵備部署與城鄉生活等景觀最早的記載。它可能是在庚子之亂的時候，從北京流出到國外。當時的臺灣總督兒玉源太郎知道以後，設法取回後就放在臺灣總督府的博物館，當作鎮館之寶。台灣光復後，移放到歷史博物館長年展出。2003年原圖送至日本進行修護。費時兩年的時間，於2005年12月完成修護工作，得以更佳的面貌重現於國人眼前。2016年進行數位重建。本期專題特別邀請到了數位重建的計畫主持人台科大陳鴻興教授撰寫專文。文章將介紹影像編輯與影像修復方式，並介紹如何以多圖層架構完成輿圖內整體元素之數位重建工作。內容包含文字、竹叢、樹林、水田、旱田、石城、兵營、草屋、土屋、山脈、河川、人物、牛、馬、犬、兔、鹿與船等元素。此外，文章中將提及如何使用多頻譜LED光源光箱系統，用來重建並模擬臺灣博物館常設展展場之展示照明，並決定出最為適當的色彩重建展示版本。這些數位重建與複製品評價技術，都可能是未來博物館、美術館在展示古地圖、書畫等典藏作品的一項新技術。 X射線螢光分析是一種快速的、非破壞式的測量方法，廣泛用於元素分析和化學分析。特別是在地球化學、法醫學、考古學和藝術品，例如油畫、版畫和壁畫。本期邀請了台師大美術系臺師大文物保存維護研究發展中心王瓊霞撰文，以修復楊英風的金屬版畫「常新」為例，檢測分析該金屬版材質。科學檢測的結果可提供修復人員在進行修復前，掌握材質的特性，以便在進行修復時對移除鏽化物有所判斷與根據。該文將以此案例，探討並介紹修復方針與內容、展示與保存形式。 書畫裝裱是項傳統的工藝技術，而漿糊是裝裱時主要的黏著劑。漿糊會與材質介面有著緊密地接觸，因此被認為是影響書畫保存的重要因素。書畫裝裱用的漿糊跟一般文具紙張用的漿糊是完全不一樣的層次。裝裱必須使用完全無筋的麵粉（又稱澄粉或淀麵）。這是一種從小麥提取澱粉所製成的一種不含麵筋(蛋白質)的麵粉。除了漿糊之外，布海苔及甲基纖維素也是現代書畫修護時會使用的黏著劑。黏著劑的老化程度可由儀器設定溫濕度、紫外光照射時數等環境條件來檢驗。在修護材料及文物的劣化現象上，透過現今科學的分析及實驗，可讓修復師獲得許多知識並指引正確的解決方向。本期邀請了故宮國寶裝裱修復師許兆宏撰文，介紹黏著劑的耐久性，並參酌相關文獻來思考後續的研究方向。 108課綱開始實施迄今已三年，各個學校紛紛開展出屬於自己學校特色的探究與實作課程。本期邀請建中王慶豪老師撰文，介紹教師在課堂如何引導學生進行植物色素萃取與染布。染色的效果會受到染色材料的好壞、媒染劑、染色時的溫度、時間等因素而產生細微的差別。因此每次染色都可以創造出不同的藝術效果。故須設計相關的課程加以引導，讓學生探究的方向能稍微收斂不至於太過發散以減輕實驗室準備藥品器材的壓力。文中介紹了「紫草」、「芡草根」、「紅花」、「蘇木」及「黃梔子」等植物染材料，讓同學學習不同萃取植物染料的技術、探討金屬媒染劑所造成染液變化，並可利用手機辨色應用程式或RGB配色表定義顏色種類的不同，練習以色碼做為描述顏色的工具。 探究與實作改變了高中的實驗教學。學生學習的知識不再侷限於課本內容，而是向外延伸，擴及到更多素養、能力與態度的養成。這樣的訓練之下，可以使學生具備解決問題的能力來面對生活及未來的挑戰。在化學學科領域中，動手做實驗一直是學生最感興趣的部分，尤其是具有「變化」現象的實驗，例如顏色變化或是產生氣體、沉澱、爆鳴聲等，在在都能引起學生熱烈的討論與嘗試。本期邀請北一女江慧玉老師撰文，就以『藍色』為主軸，分述顏料或染料的獲得及製作。同樣在「追藍」系列中，另外邀請了台師大美術系郭雅倢撰文，敘述如何使用陽明山的藍染顏料，製作類似於彩色墨條的繪畫用具：「棒繪具」。在台灣，「棒繪具」常被應用於膠彩創作的打底色層，以及文物保存修復上。由於台灣並沒有生產「棒繪具」，所需品必須自日本購入。日本產的「棒繪具」，藍色系以本藍、美藍、日本發酵藍為常見。其中，陳年日本發酵藍棒最為珍稀而價高。台灣過往曾有輝煌的陽明山藍染歷史文化，若能夠研發出陽明山藍染「棒繪具」，一定可以促進文化的活化，發展具有台灣特有色相之顏料。 文末特別要介紹的是「濕壁畫」。國內最早的「濕壁畫」畫家是師大美術系陳景容名譽教授。他是台灣當代一位極具才華的藝術家，不論在藝術、學術、社會的回饋和奉獻等成就斐然。陳景容教授在師大美術系畢業後赴日留學，畢業於國立東京藝術大學壁畫研究所，因此擅長油畫、素描、版畫、嵌畫、濕壁畫。中正文化中心國家音樂廳壁畫「樂滿人間」就是他的作品。他也是最早引進繪畫正統修復觀念的專家。我本身是理工科背景，在師大化學系任教多年，去年因緣際會跨領域轉聘到師大美術系文物保存科技組。在一次偶遇的機會中，陳教授邀我到他的個人畫室畫畫，於是我就這樣竟然也拿起了畫筆！本期邀請同一畫室的畫友許惠媛撰文，描述我們跟著大師學習「濕壁畫」的過程。 最後，非常感謝邱美虹教授邀請我擔任這一期的客座主編，也非常感謝編輯群的協助。歡迎本期刊讀者的你們，跟我們一起進行一趟化學與藝術的融合之旅！

化學與藝術的融合：國寶 「康熙臺灣輿圖」實體絹本重建技術 陳鴻興 國立臺灣科技大學 光電工程研究所、色彩與照明科技研究所 bridge@mail.ntust.edu.tw n  前言 「康熙臺灣輿圖」是目前已知現存最早的單幅彩繪卷軸臺灣全圖（圖1），繪製於清康熙38至43（1699-1704）年間，全圖絹本設色，是以傳統山水技法繪製，描繪出17、18世紀之際，臺灣西半部從北到南的山川地形、行政兵備部署、道路與城鄉生活等景觀，可說是清初對臺灣地理與社會文化生活的一個縮影。此圖兼具地理圖、兵備圖與風俗圖之功能，被認為國立臺灣博物館最重要的鎮館之寶（國立臺灣博物館，2016），日本的歷史學者伊能嘉矩曾將之譽為「臺灣古圖之最」（翁佳音等，2007）。為了長久保護原輿圖，未來不再受到不適當環境溫度、濕度及光照之影響，以及希望未來能夠得到輿圖最佳展示效果之考量下，本研究預定以多圖層式之數位修復方式進行輿圖修復，並進行高品質之數位噴墨輸出原尺寸複製畫作，可有效提供作為修復、展示與教育研究之用途。目前學術界與博物館界對於「康熙臺灣輿圖」之描繪背景仍缺乏了解，為了解讀康熙臺灣輿圖當時之描繪背景以及臺灣當時之民俗風貌，本研究除了進行輿數位模擬重建之外，並將邀請國內歷史學家與修復專家諮詢及共同參與，廣泛並深入進行康熙時代相關史料之考查查﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽，期望能夠還原300年前臺灣歷史、地理與住民（平埔族與漢民族）社會風俗的原貌。 本研究主要介紹彩色影像處理與照明技術如何應用在博物館典藏品（古地圖）數位修復的一件代表案例，由於時代的快速變遷，博物館數位修復逐漸成為一門跨領域學門，除了美感訓練之外，有關色彩科學、照明科學以及化學專業知識的養成亦不可欠缺，希望能夠藉由本文之介紹，對於年輕學子融合藝術與科學跨領域的視野養成有所幫助。  圖1 「康熙臺灣輿圖」原圖局部：上圖為台灣北部至中部，下圖為台灣中部至南部 (國立臺灣博物館典藏) n  基礎原理 1. 色彩度量學 色彩度量學（Colorimetry）為現代色彩科學的基礎。人類經過漫長的摸索，終於了解色彩的形成需要經過三階段：物理階段、生理階段與心理階段（圖2）。物理階段是指在「物體」、「照明」或「色覺」，可以利用光譜的方式來描述，即在可見光波長範圍（380 nm-780 nm），描述物體的反射或透射特性用光譜反射率或光譜透射率，描述照明光的能量特性用光譜能量分布，描述人眼中三色感色細胞（錐狀細胞）的感色特性用色匹配函數（Color Matching Functions，由國際照明委員會進行標準化定義之）。生理階段是指在人眼外界之色光，進入人眼錐狀細胞進行光電轉化之後，會形成紅色訊號、綠色訊號、藍色訊號等三色訊號，再經由視神經進行傳遞。心理階段是指視神經中的紅、綠、藍三色訊號傳遞進入大腦特定區域之後，會形成色彩之感覺，此色彩之感覺可用色彩三屬性來描述之，即色相（hue）、明度（lightness）、彩度（chroma）。色相是大腦對對象物（物體或光源）感覺之色名，明度是大腦對對象物感覺之明暗程度，彩度是大腦對對象物感覺之鮮豔程度（陳鴻興、陳詩涵，2008）。 圖2  色彩形成原理 （自行繪製）     色彩度量學是研究人的色覺規律、色彩測量理論與技術的科學，它是由國際照明委員會CIE （International Commission on Illumination）所制定。其中，最重要的一個觀念是三刺激值(tristimulus values)。人眼的三個色彩訊號一般我們描述為三刺激值XYZ。一個物體的顏色，其三刺激值的形成，可視為它的物體光譜反射率（如果是透明物體，則描述為物體光譜透射率）、照明光譜分布與色匹配函數（正常人眼中三色感色細胞之感度分布曲線，由國際照明委員會CIE所制定），三者在可見波長範圍內積分作用後所得的面積值。試以圖3的例子來說明；如果有一個藍色物體的光譜反射率（寫作R，例如，藍莓），此物體在光源光譜（寫作P，例如，D65日光）的照射條件下，在兩者先進行作用後，這時我們可當作「白光」照射該物體後，從該物體反射之「藍光」，再進入人眼視網膜上之感色細胞（錐狀細胞）再次進行作用，產生對應之彩色訊號。在計算過程中，我們可以採用光源光譜P與物體光譜反射率R在各個波段進行相乘產生藍光。這束藍光進到人眼的色覺系統後，讓它與三色錐狀感色細胞（CIE色匹配函數）分別再進行相乘，最後所得到的PRX、PRY、PRZ的積分面積值，即分別稱為三刺激值X, Y, Z。以圖3來說明的話，即一個物體具有R的光譜反射率，在具有照明光光譜能量P的光照射下，所產生的色光進到人眼色覺系統的色匹配函數、、作用產生三個色彩訊號量，稱為三刺激值（陳鴻興、陳詩涵，2008）。   圖3  三刺激值形成原理 （陳鴻興、陳詩涵，2008） 2. 色度圖    接下來我們要介紹色彩度量學的另一重要觀念：色度圖，它可以將一個物體（光）的三刺激值資訊進行色度與亮度的分離，如將一個色刺激之三刺激值X, Y, Z，其三刺激總和（X+Y+Z）當作分母，個別元素X, Y當作分子，這樣得到一個新的座標圖稱為CIE xy色度圖。一個顏色如果有它的x, y色度座標值的話（例如，x=0.6, y=0.3），對照色度圖就可以知道這個顏色是什麼色名（例如，紅色），其它顏色都可以以此類推。在CIE xy色度圖上，可以定義幾個常用的名稱；一個叫做光譜軌跡。在光譜軌跡上，長波長到短波長的色相順序為紅–橙–黃–綠–藍–藍紫，如果把可見波長的長波長端（紅色端）與短波長端（藍紫色端）連成一線會產生純紫邊界線。還有一個定義叫做等能量白點，它是X=Y=Z計算成為x=1/3, y=1/3所得到的色度結果。藉由x, y的色度組合，我們可以看到一個物體或色光的色度，再配合上刺激值Y的話，就可以知道該物體或該色光的色度與亮度特徵（圖4）（陳鴻興、陳詩涵，2008）。                       […]