指導高中生成為國家代表隊出席 2018日本SSH生徒科展發表會及與會心得   劉曉倩 國立彰化高級中學 教育部高中化學學科中心 torrina01092002@yahoo.com.tw   ■前言 日本政府對於科技發展推動一向不遺餘力，主要由內閣府之綜合科學技術會議決定發展方向及政策，並由各獨立行政法人機構依照政策目標推動各項研究及行動。90年代以後，因體察到重大科學科技在研究階段與社會密不可分，因此十分重視科學科技與社會之間的相互連結，為使一般大眾對科學產生興趣，進行跨領域合作教學並且積極投入經費，以培育科學人才為目標，肩負推動日本科學發展任務。為更有效率落實教育發展及跨領域合作，日本科學技術振興機構（Japan Science and Technology Agency，簡稱JST）自2002年實施SSH（Super Science High School，簡稱SSH）補助合作高中進行科學教育之教學改進。並自2004年起，每年固定舉辦SSH生徒研究發表會，會場聚集日本各地的SSH學生以海報、簡報等方式發表研究成果。 我國因與日本有相似的教育環境，遂於2006年起參考日本SSH計畫推行高瞻計畫（High Scope Program，HSP），補助高中職推動以科學探究學習融入新興科技為主軸的課程改善研究，為落實科學教育交流成果，自2009年日本政府開始積極邀請世界各地高中生赴日與會，一起參與科展發表，提升日本國民科學素養及訓練外語表達能力，起初前幾年是採取參與其他國家代表隊與他們日本高中生一起比賽的模式，直到2014年以後，才將其他參與國家代表隊學校獨立出來，算是邀請賽的性質。主要原因在於各國發展的教育重點不同，科展的方向也不一致，實在很難評比。 ■如何指導高中生成為國家代表隊？     筆者於彰化高中服務，今年（2018年）是第三次榮獲入選臺灣代表隊赴日參與日本SSH生徒科展發表會，此次國內甄選過程與前幾年略有不同，以往科技部決選流程只需繳交英文科展成果報告，由科技部直接決選出參賽隊伍即可。從2017年開始，改由全國六十幾所高瞻學校繳交英文科展報告完成甄選報名後，先由教授群決選出前六名隊伍參加第二階段英語口試決選。    根據以往的比賽經驗，審查教授十分重視創新產品的研發，所以在決選前幾週我們將創作成品「自製雷射油品快篩儀結合Arduino」架設完整後，經過幾次電腦測試，再將整組作品由3D列印成套件，最後階段就是英文PPT準備及口說演練。指導老師必須肩負起訓練學生製作英文簡報的責任，當然也可以邀請英文老師共同指導。不過自然科的專有名詞很多，英文老師未必了解，所以跨領域合作教學十分重要。由於參賽學生必須以英文簡報及口頭報告，審查教授也是以英文提問，所以參賽前的演練十分重要。建議可以找幾位自然科老師一起聆聽，設想可能被問及的問題，共同想出解決問題的方法，對於學生臨場感的訓練很有幫助。    4月21日就在臺灣師範大學口試決選，選出前三名隊伍成為國家代表隊。指導老師可以進入比賽現場聆聽，但是不能代替學生回答問題。學生英文簡報的口頭報告後，隨即進入提問階段，審查教授除了問及研究動機、實驗過程、數據處理、如何進一步改善以外，對於研發產品未來研究面向，甚至是在學校什麼樣的課程時進行此項實驗研究…等等幾乎都會被問及，提問時間長達20分鐘，真的是一場很有壓力感的決選！三天後科技部網路公告，我們通過最後決選成為國家代表隊時，師生真的是欣喜不已！    回想前兩次我指導學生通過決選的研究主題均是以「綠色能源」為主。2015年的研究主題是利用中學實驗室現有的裝置器材和藥品以及校園中植物，自製染敏太陽能電池，一方面結合矽膠管柱層析，找出適合的沖提液配方，提升色素染料純化分離的效果，並將所得的色素製備成染敏太陽能電池，分析其分子結構與光譜、輸出電壓的關係。2016年研究主題是利用校園常見的植物取其葉綠素萃取液做改質，藉以吸附工業廢水中Cu2+、Zn2+、Fe2+等重金屬離子，並將其應用於染料敏化太陽能電池，達成廢物利用和環境保育的目的。    今年（2018年）我們通過決選的研究主題在於「食品安全」。有鑑於臺灣食用油品造假事件層出不窮，此外「油炸油」的品質對於飲食衛生與安全也是擔心的議題，因為油炸油一炸再炸，膽固醇、反式脂肪及飽和脂肪酸濃度增加，吃多了對心臟血管也不好。雖然市面上有不同的檢測儀器及酸價試紙可以幫助消費者做油品篩選，但是我們從參考資料得知，只要在使用過的油品中添加濾油粉或其他化學藥品就可以通過市面上的儀器檢測，因此我們希望可以設計出一套快速、準確性更高且可重複使用的裝置，提供更準確的油品檢測資料。經過我們的研究及儀器改造，成功地利用紅光雷射準值性佳的特性及結合Arduino物聯網作資料建檔，將業者試圖「優質化」的劣質油品成功地篩選出來，並且可以建檔比對，更值得欣喜的是，本自製儀器價格低廉，容易組合及拆卸可以供一般民眾居家使用。「Time and pressure make diamond！」七月一日行前會議在健行科技大學舉辦，所以我們必須在6月28日前完成英文簡報定稿。此時學校適逢期末考，學生必須在準備考試之餘，將簡報內容依據教授先前的建議重新修改。修改時最大的難題在於臺灣高中生對於Arduino多少略有耳聞，但是日本高中生對於Arduino卻很陌生，所以以英文表達科展作品中使用Arduino設計理念時，會是個很大的挑戰！經過我們充分討論後，此行科展發表的重點修正為介紹Arduino的原理及應用，同時介紹臺灣教育發展已經將此新興科技落實在高中課程中，甚至學生具有研發出實用成品的能力，供國際友人交流分享。  ■與會經過及心得    2018年日本SSH生徒發表會參訪時間是8月7日至8月11日。我們抵達第一天即直奔神戶國際展覽館會場。神戶國際展覽館 （神戸國際展示場）位於兵庫縣神戶市的港灣人工島的國際展覽館，於1981年開館共有三個館，1號館的一層及二層樓均有展示室，2號館有大型會議廳及小會議室，3號館則是最大的展示室，面積有3800平方公尺。     我們這群國際交流學生住在Kobe Seishin Oriental Hotel，由飯店步行僅3分鐘即可抵達西神中央站（Seishin-chuo Station）。飯店環境舒適，唯一的缺點是到展覽場都要搭地鐵轉車，周遭環境熱鬧卻不複雜，足見日本政府在安排SSHSF（Super Science High School Student Fair）國際活動的用心。開會第一天，五點半起床（臺灣凌晨四點半），一早到會場戴上名牌就受到現場工作人員高規格接待。由秋山仁（あきやま じん日本的數學家，東京理科大學教授，專攻圖論、離散幾何）教授擔任開場演說重任，如圖一所示。全場提供英日語即時翻譯，大會演說往往異常催眠，但是留著山羊鬍的秋山仁教授以四邊形切割，重新組成其他形狀開始，一連串的多邊形切割，順時針旋轉，組合成其他圖案及形狀，數學瞬間變得簡單又十分有趣，也讓現場聽眾十分好奇，教授又要變出什麼把戲？現場觀眾高達1200人以上，演講最後還開放提問，教授呈現的主題實在太有趣了，所以提問互動變得很熱鬧，無形中時間過得好快，會後也跟方素琦教授開心地討論起數學來了，覺得自己突然對數學產生好多探究主題，真的好訝異喔！只是這麼久沒有再算數學了，不知道是否還有救呀？     圖一：留著山羊鬍的秋山仁教授現場教授幾何學的奧秘 早上場佈時間十分緊湊，我們學校的行政同仁及家長團隊很強大，展示桌準備的小禮物，有彰化高中校徽筆記本、校門口圖騰提袋、臺灣圖案吊飾、鳳梨酥、彰中金質勛章及故宮圖騰筆袋… 等等，我們各自將場地佈置完畢後，趕快拍照留念一下，如圖二所示，沒想到這些具有台灣及校園特色的小禮物在發表會現場，很受日本師生歡迎呢！ […]