NO.62-01 2023 FEB | 科學研習期刊目錄 本期專題 大家的數學 漫談無限 | 李源順 值得再三玩味的黃金比例 | 賴以威 用數學論公平 | 陳宏賓 藝數摺學－一個可以從小玩到大的活動：哥倫布方塊 | 李政憲、李慧玲 貓是液體！鑲嵌與解剖的幾何魔數 | 張惟淳 教學現場 六年級學生數學詩學習之分析 | 孫國光 學生的課程反思初探 | 陳玉珊 跑馬拉松算數學！ | 李祐宗 科學新知 退火（Annealing）是什麼？ | 舒宇宸 特約專欄 不斷追問的問號：以問題為創作之始的作家梅麗莎‧史都華（Melissa Stewart） | 劉淑雯、林吟霙 森棚教官數學題──換汽水 | 游森棚 總召集人的話 過完很長的農曆年假，要如何讓自己收心？回顧自己二十多年來的研究歷程，都離不開數學；我們高中物理藉由運動中物體質量集中在質心的假設來學習運動學，我們在大學時得以透過常微分方程的建模，來重新認識運動方程式；真實的世界中又有更多複雜的問題需要描述，偏微分方程就可以貢獻更多，從彈性力學、流體力學、電磁學…到電子學的擴散理論都離不開偏微分方程。數學一直是生活的日常，從水龍頭的一滴水滴下、眨眼鋪上淚液、隱形鏡片跟淚液的力學、蓮葉上的露珠、下雨是打不中蚊子的、滴下的露水困住螞蟻、關節軟骨的潤滑液體流動、硬碟機跟水幫浦中的軸承、滾珠軸承中鋼珠的變形與隔開咬牙切齒間的口水、電動車馬達電磁鋼片的製程與電磁爐、煮溫泉蛋跟糖心蛋、煎肉餅到生魚片的解凍等等，都離不開數學。 數學是科學之母，數學的結構是很嚴謹的，能把嚴謹的數學寫的生動有味道的，必須在如何弱化嚴謹的程度以及維持應有的邏輯之間有所拿捏；因此本期的每一篇都值得大家列印出來細細品味。 〈漫談無限〉一文從生活中的無限談起、接續著數學上的無限、循環小數的演示與極限的概念、希爾伯特的旅館悖論跟Zeno的二分法悖論、直觀的檢查無理數是有理數數量還多的、可數的無限跟不可數的無限、幾何學上的無限、到物理學和天文學上的無限，最後以莫比烏斯環作為比喻宇宙之無限的概念。閱讀本文會開拓您對字面上意義的認知，李源順老師讓大家認識數學就是無限的科學。 熟悉代數運算的大人們遇見算術問題的解釋，就突然間發現需要回到童年時期的思考。國小的數學教育是很具挑戰性的，如何在先備知識不多的情境之下逐步建構學生的知識體系?半條蛋糕平分給四個人，要如何表達有感的分數教學?如何透過生活情境、學習需求及操作有感的學習啟動小學三年級的小數啟蒙教學?還有高年級的分數除法，結合數感理論的讓學生說、讓學生畫圖、讓學生舉例等教學策略，引導學生有感的數學學習。 課堂上要吸引學生的目光需要好的任務設計，如何透過活動及遊戲在競爭中增加挑戰性，還要從玩樂中增強學生數學的準備度?看見格子點---高中數學的探究與實作是思考與探究的很好例子，很值得讀者拿起鉛筆，跟著做一遍，動腦歸納動手畫。切割及拼布問題--朝三暮四，是講縫紉商透過適當切割正三角形拼布，再重新拼組為正方形的問題；透過討論四種不盡相同的正方形切割重拚為正三角的組法，並比較不同切割方式的差異性，非常有趣，看了好想跟著動手裁切拼裝。 〈值得再三玩味的黃金比例〉賴以威老師透過追本溯源從黃金比例的來源及定義開始整個有趣的故事，從五邊形到五星角的神祕角色、自然界中的費氏數列-兔子、松果與鳳梨，費氏數列前後項比值的極限就是黃金比例，盧卡斯數列、黃金矩形及黃金螺旋氏如何畫出來的？等角螺旋跟等速螺旋的差異又在哪裡？黃金比率是否無所不在？藝術作品的黃金比例說是否穿鑿附會？透過數學的考驗可以說明。 曾有人針對流行歌曲副歌總秒數對的一段落總秒數的比值來說有著黃金比例，您相信我們的感覺記憶可以這麼長嗎？我們很有機會在量測上讓分子分母的各自微調，使得比值接近黃金比例。 〈用數學論公平〉陳宏賓老師從疫苗供給的優先順序、快篩試劑如何分配引出公平性的問題。如何針對不同種類的公平：同樣滿足的公平、比例公平、無羨慕公平、共識公平 進行切蛋糕的程序？ 公平切蛋糕是很有學問的且在數學、計算機科學、經濟學和政治學領域是重要研究範籌。 〈藝數摺學──一個可以從小玩到大的活動：哥倫布方塊〉摺紙不僅僅是藝術，其間有很深厚的數學含量，李慧玲老師透過哥倫布方塊、哥倫布方塊球的摺製及堆疊，解構及說明其間的藝數摺學，可以邊玩邊學的文章，值得欣賞。 〈貓是液體！鑲嵌與解剖的幾何魔數〉張惟淳老師從貓咪的柔軟身段如液體般的可以填滿各式樣容器的比喻，講到真正的填滿-鑲嵌；如何讓平面上已知外型的貓咪變身為正方形？又已知外型的貓咪是如何給出的？看完本文，可以偷學幾招，還有延伸閱讀，讓你可以如裁縫師巧手般的裁切與組合，做出平面級的變形金剛。 〈六年級學生數學詩學習之分析〉教學現場中孫國光老師以林良翻譯Best Franco的〈數學詩〉書中的內容教學，讓同學透過數學詩創作的內容去感受、理解、比對、思考，理解四則運算符號在施裡面扮演的角色，再自由的找尋適當符號進行創作。透過本文的教學內容及經驗分享，我們將會有更多想像的教學應用。 〈學生的課程反思初探〉「學而不思則罔，思而不學則殆」在教學現場除了教學生會算，也要能具備思考的能力，也就是要在數學學習的認知層面及情意層面的反思能力要同時提升。陳玉珊老師第一線數學教學的經驗分享，讓大家理解知識層面的學習之外如何提升學生自我反思及統整的能力。 〈跑馬拉松算數學！〉跑馬拉松是近年來的熱門運動之一，長跑的許多行話，如「賽道全長42.195公里」是怎麼訂出來的？「6分速或5分速」、「全馬破4」、「配速員(或列車長)」、「吃甜甜圈」；如何估算操場各線道的的長度？起跑位置的不同標線位置是如何計算出的？ 李祐宗老師在文中都有揭密以及簡單易懂的計算說明。 〈數位退火技術介紹〉鑄造的過程有淬火、回火也有退火，如何鑄出削鐵如泥的寶劍也有許多秘方；如何維持某些高溫相？如何讓高溫相重新到達某種期待的穩定狀態？退火顧名思義也就是要讓這鑄件中的各原子晶格間的總體能量達到最小。舒宇宸老師以倉庫空間擺設為例、以數獨的填法為例說明如何透過計算機，以最小能量的目標規劃演算法進行「數位退火」快速且正確的填完數獨。數位退火技術還有更多的應用可以在延伸閱讀中找到。 〈不斷追問的問號：以問題為創作之始的作家梅麗莎．史都華〉學會問好問題很重要，跟ChatGPT聊天機器人問好問題才會有更有挑戰性的互動，透過不斷追問的問號有沒有可能會讓聊天機器人有更好的創作？「能夠通過學習有關自然世界的一切知識，並且與其他人分享，甚至能藉此獲得報酬，天底下沒有比這更好的事了」除了作家，老師這個行業也是。梅麗莎在自然科學及非小說類書籍的創作上成就非凡，仍不餘遺力透過教學現場參訪計畫去推廣非小說類書籍。雯子老師與林吟霙老師從新英格蘭農村的小女孩談起，讓您可以領略梅麗莎成長過程，也介紹她的許多作品。 〈森棚教官數學題〉「過年大優待！『七個瓶蓋加上三個空瓶』或『三個瓶蓋加上五個空瓶』都可以再換一瓶汽水」怎麼換汽水最划算？大家動動腦！ 黃金比例=1.618033988749895，這麼多位小數有必要嗎？ 總召編輯委員 - 李旺龍 關於本刊 出版單位：國立臺灣科學教育館 發行人：劉火欽 總召集人：李旺龍 編輯委員： 物理科吳仲卿/余進忠/戴明鳳/朱慶琪 | 化學科古建國/王伯昌/林如章/周金城/黃琴扉 | 生物科王美芬/蕭世輝/張育傑/辛懷梓/郭淑妙 | 地球科學許民陽/王郁軒/謝隆欽/盧孟明 科技科張玉山/汪殿杰/林育沖/徐新逸 | 數學科李源順/游森棚/嚴志弘/高欣欣 | 跨領域學科李名揚/劉淑雯/吳 嫻/李芝瑜/王淑音 | 特約專欄李名揚/劉淑雯/吳 嫻/李芝瑜/王淑音 策劃：李耕雲 主編：吳中益 本月專題特約主編：李源順 編輯：佟冠誼、林博雅 網頁設計編輯：施曉恬 投稿規範請來信詢問：article@mail.ntsec.gov.tw