SciTalk 仿生科技開拓生物多樣性知識的應用
文／游信和
如果我們在路邊抓了一隻綠色的攀木蜥蜴回家，將牠放在養殖箱裡飼養，裡面擺放著幾節枯掉的樹幹。幾個星期後，稍加注意會發現，攀木蜥蜴的外表顏色好像變得跟枯木頭的顏色差不多，由於牠會緩慢的改變皮膚外表的顏色，所有人說這是台灣原生種的變色龍。另外，竹節蟲也具有類似緩慢變色融入環境背景的本事，見圖1。[1]相對的，海洋裡的章魚變色的速度極快，是瞬間變色。墨魚有能力透過外表乳突的形狀和隆起的程度改變牠皮膚的物理紋理。這有點像我們人被嚇到時，瞬間會起雞皮疙瘩的樣子（見圖2）[2]。墨魚、魷魚和章魚這些頭足類生物藉由神經控制色素細胞，讓身體外表的圖案改變做為溝通與偽裝，這功力在生物世界裡是最厲害的。圖3顯示魷魚的皮膚顏色可短短的在幾毫秒內，利用神經控制與位於色素細胞表面的色素囊的膨脹與收縮進行重組，並將可變虹彩細胞覆蓋於外表來達到瞬間變色的功能 [3]。章魚外表的皮膚可以分成好幾層，從最底下的白色層，往上是虹彩層到最外表的色素層。章魚的顏色會隨著肌肉組織的收縮與拉伸而改變。[4]
圖 1. 攀木蜥蜴與竹節蟲的變色[1]
圖 2. 墨魚乳突產生的變化。[2] (a)強烈隆起，(b)沒有隆起，(c)部分隆起。
圖3. 是魷魚外表的黃色色素細胞膨脹時所呈現的顏色。[3]
圖 4. 變色龍及其色素細胞的變色 (a)綠色，(b)紫色，(c)深紅色。[5,6]
變色龍[5]也是我們常見的變色速度極快的生物之一，牠通常生活在樹林間。變色龍的頭部有一雙隆起明顯觀察視野幅度極大的眼睛。牠身體橫向扁平，但有色彩變化豐富遍及整個可見光顏色範圍的身體。除了變色的外表外，牠還有一個捲纏能力極強的尾巴和一具像口香糖一樣可以拉長好幾公尺的黏舌。靠著「舌眼協調」長舌精準的遠距投射與沾黏捕捉獵物，被牠盯上的幾乎難逃厄運。變色龍皮膚下有三層垂直色素細胞：可變虹彩細胞、可變黃色細胞、可變紅色細胞的囊鞘。在皮膚最底下一層是由可變虹彩細胞產生的白色。示意圖顯示，變色龍的皮膚構造最底層為黑色素細胞層，往上有一層為白色素細胞層。中間土黃色的和藍色的像紡錘型的氣球代表可變虹彩跟可變黃色細胞囊鞘。當黃色和藍色的兩個紡錘型氣球同時膨脹，整體外觀就會呈現綠色。接下來如果說變色龍眼睛看到別的東西，可能會把土黃色的地方收縮成一小束一小束，並顯現出最底下一層可變虹彩細胞的白色。這時候組合出來的顏色就比較偏藍色或紫色。可變紅色細胞來自枝狀細胞，囊鞘裡含有黑色素會到處移動。當藍色和黃色色素細胞收縮，且黑色素細胞分布較少時，會造成淺紅色；而當黑色素細胞較多，則會呈現產生深紅色。色素細胞受到神經系統和賀爾蒙控制，會隨著變色龍心情改變收縮、膨脹而變色，這種變化都是瞬間的。[6]
除了前述提及的生物，像蜥蜴、竹節蟲、墨魚、章魚、變色龍會變色之外，從生物多樣性的角度來看，有許多植物的外表也會有一些特殊的顯色方式。例如在阿爾卑斯山山腳下的高山火絨草。火絨草（Leontopodium leontopodioides）長得有點像我們冬天穿的毛線衣，可以用放大鏡觀察到絲狀的纖維呈現閃亮的色彩（見圖5）。從纖維的剖面展開的示意圖可以看到一種週期性排列的奈米級溝槽。所以，如果我們能將紡織纖維做成類似結構的話，那我們的衣服就能省去使用有機染料進行纖維染色的麻煩。
圖 5. 火絨草的外觀與顯微組織微觀放大照片，及其纖維產生之結構顏色之示意圖。[7]
顏色，其實並非實際存在。顏色之所以存在，主要是人類的生理行為結合我們週遭的光波振動所造成的感官感受。美國科學家Nassau[8]在1983年時總結了15種物體被賦予顏色的方式。基本上，顏色可以簡單分為化學染色及物理生色。化學染色就像是我們煮地瓜葉的時候，煮一煮色素會跑出來；但如果我們把孔雀羽毛拿來煮，煮完不會跑出顏色，這種靠它本特殊的排列所造成的顏色，就稱之為結構顏色（structural color）。自然界中大部分的顏色雖由色素而產生（即化學染色），但有些顏色是由生物體外表精密的微奈米結構與光的交互作用而產生。結構顏色不是人工色素，它不會隨著光線照射而褪色。結構顏色最主要是光經過週期性排列的奈米陣列產生交互作用造成的顏色，通常會產生金屬光澤特性。有些結構顏色甚至還會隨著觀察視角不同而產生變化，如：蛋白石、甲蟲及孔雀羽毛等。日本科學家Yoshioka[9,10]等人則將結構顏色造成的原理分類為薄膜干涉、多層膜干涉、光子晶體（photonic crystal）等。所謂的光子晶體，簡單的講，就是當光線照射到某種週期性奈米級排列的物質時，由於光線無法在其內部傳播，只好被反射出來，這就是光子晶體所造成的顏色。日常生活裡我們常看到的結構顏色，包括我們吹泡泡時所產生的肥皂氣泡、九孔的內層、光碟片等。大自然中的大藍摩爾蝴蝶的鱗片有特殊而精細的微觀結構會造成牠炫麗的外表。此外，如果把鳳蝶的翅膀透過顯微鏡逐步放大，就會看到一個碗狀的微觀結構。（見圖6）當一束入射光照射到碗底凹陷的基底時會將黃色光線反射出來；而當入射光照射到碗狀凹陷的垂直傾斜兩側後，光線會產生折射而照射到碗狀的另一內側，隨後再折射離開，這時會呈現藍色環。透過光線的一次反射所產生的黃色中心與透過兩次折射所產生的藍色環就會組合形成綠色圖案，這就是鳳蝶翅膀兩色並列的混色機制。[11]
圖 6. 鳳蝶翅膀的混色機制
▍ (a)鳳蝶 (b) 鳳蝶翅膀的鱗片的掃描式電子顯微鏡SEM照片。
▍ (c)用穿透式式電子顯微鏡TEM觀察黃色和藍色部位的顯微結構。
▍ (d)用光學顯微鏡觀察到藍色環是從垂直凹陷兩側的雙折射所產生。[11]
澳大利亞的國寶「蛋白石（Opal）」（圖7(a)），一般呈乳白色玻璃光澤，但由二氧化矽水合物所形成的非結晶質構造會在低溫下沉澱於岩石中。它豐富的色彩是由於入射光線與其內部排列整齊的球狀顆粒陣列結構之交互作用所造成的（圖7(b)），若與礦石中的元素，如鐵、鈣、鎂、銅等原子混摻後，其顏色會更加璀璨，圖7(c)所示[12]。而在昆蟲的世界裡顏色格外重要，牠們通常依靠結構色來進行求偶、防禦或偽裝。如（圖8(a)-(c)） Pachyrrhynchous congestus pavonius象鼻蟲[13]身上引人注目的斑點顏色可以做為一種警示作用，顯示它們是不可食用的。事實上很多的甲蟲外表都有很豐富的色彩，紅橙黃綠藍靛紫的顏色都有。不管是石頭或是昆蟲的外表，只要具有奈米級的顆粒，再把它排列整齊就會形成顏色。原理上，若想要產生特定的反射光的顏色，就只要先想辦法合成對應的奈米球顆粒大小，再透過自組裝排列技術，就將這些奈米小球進行整齊排列，就能造成特殊的結構顏色。
圖7. 蛋白石 (a)原礦；(b)掃描電子顯微鏡下的照片；(c)色彩璀燦的頂級黑蛋白石微觀結構。[12]
圖8. 象鼻蟲Pachyrrhynchus congestus pavonius (a)身上呈環狀彩虹色斑點；(b)虹彩斑點的光學反射光譜；(c)虹彩斑點的顯微鏡結構。[13]
圖9. 結構顏色的應用。[14,15]
圖9中NFU三個字母分別是以粒徑不同粒徑的奈米級保麗龍小球塗佈而成。圖9上方為垂直觀看時，其外觀皆呈現乳白色。如以45度角觀看，可以發現特殊的結構顏色被反射出來（見圖9上方）。另外，玻璃片上有「color」字母圖案，當玻璃片傾斜一個角度，就會讓紅色變綠色、綠色變藍色，RGB三原色彼此互換。本實驗室亦曾製作出光學穿透率高、結構色彩穩定性佳的光子變色薄膜，應用於防偽設計。將圖9中的紙鈔傾斜時可在特定視角看見結構色彩圖案，但其餘觀看角度卻可隱藏。[14,15]未來亦可應用於隱藏式文件加密設計、3C產品防窺片、變色指甲及特殊裝潢塗料、倉儲運輸、生物感測和環境濕度檢測等發展上。此外，若將酒精滴入以奈米保麗龍小球所繪製蝴蝶圖案的左翼後，由於酒精會滲入奈米保麗龍小球間的縫隙，取代原先縫隙間的介質空氣，造成折射率的改變，視覺上所見之結構顏色會由藍轉綠。而當酒精隨著時間慢慢揮發後，翅膀圖案上的顏色會由綠色逐漸恢復到原本的藍色（圖10）[15]。類似這樣的概念，我們也就可以設計製作一個酒精的偵測器。
圖10. 將酒精滴入以奈米保麗龍小球所繪製的蝴蝶圖案的左翼後的顏色變化。[15]
我們除了透過奈米級保麗龍球的多層整齊排列來仿生製作蝴蝶鱗片的結構顏色並加以應用外，我們亦透過昆蟲多樣性的觀察來進行仿生應用。例如，夜行性的飛蛾的複眼是由數千個直徑約20~30 微米的六角形小眼所組成。當中每個小眼的表面都具有週期性排列的奈米乳突狀陣列（Corneal nipple array）構造，如圖11所示，其週期（每個小眼的中心點至中心點的距離）約300 nm，深度則小於200 nm。由於這個奈米陣列的尺度小於可見光波長的範圍（可見光波長為390~700 nm），因此可視為一種次波長結構（Subwavelength structure）。飛蛾利用這種特殊的次波長結構，在夜晚時除了能有效避免反光而不被牠的天敵發現外，還可以在黑夜中看清楚周遭環境的動態。[16]
圖11. 為從苗栗區農業改良場取得Philosamia Cynthia ricini蓖麻蠶成蟲
▍ 掃描式電子顯微鏡SEM下
▍ (a) 蓖麻蠶的複眼結構；(b)為複眼局部放大的小眼結構；
▍ (c)為小眼間的細部構造；(d)為小眼表面的奈米乳突狀陣列結構。
大自然中除了蛾眼以外，我們周邊還有許多生物也具有類似抗反射的特性。夏天掉到地上的蟬，透過電子顯微鏡，我們觀察到牠的翅膀也具有類似蛾眼的顯微結構。你有留意到它的排列方式嗎？一顆一顆的整齊排列，很像小朋友玩的跳棋排排站，這是一種非緊密排列的特殊構造，造成蟬翼也能避免反光（見圖12）。接下來是台灣的琉璃草蟬，這也是臺灣本土的昆蟲。牠的蟬翼也具有類似跳棋這種形貌與奈米乳突狀週期性的陣列，由電子顯微鏡照片可觀察到草蟬翅膀表面乳突陣列的間距約為225nm，高度約為270nm（見圖13），但每顆像跳棋的奈米乳突間都可看到明顯的間距。所以只要我們能夠仿生製造出非緊密排列的奈米級單層構造，就能達到避免反光的目的。
圖12. (a) 高砂熊蟬（Cryptotympana takasagon）；(b)為掃描式電子顯微鏡SEM下高砂熊蟬之蟬翼特寫；(c) SEM觀察高砂熊蟬其透明蟬翼之表面形貌。
圖13. (a) 琉璃草蟬（Mogannia cyanea）；(b)為掃描式電子顯微鏡SEM下琉璃草蟬透明蟬翼之表面形貌；(c) 為(b)圖之橫斷面。
圖14為我們利用仿生科技製作的抗反射玻璃跟一般玻璃的比較，從照片中發現，一般玻璃都可以明顯看到日光燈管的反光。但利用仿生工藝所製造出的玻璃片卻看不到任何光線的反射。生物為了生存而去融入環境，經過幾億年的演化，發展出這種巧奪天工的身體構造，真的讓人驚艷不已。
圖14. 利用仿生科技製作的抗反射玻璃跟一般玻璃的比較。[16]
仿生學的領域相當廣泛，早期，達文西就設計了巧妙的機械裝置模擬鳥類的飛行，這是仿生的祖師爺。近代，在1960年代，創造出「Bionics」仿生這個詞彙作為仿生的代名詞，後來在機械上又慢慢增添了電子裝置。到了1990年代，仿生學也從原本單獨的機械及電子領域，跨域結合了材料學、物理學、生物化學、分子生物學等專業，現在甚至拓展到奈米級的微觀世界，內容擴充得更豐富，也將原來使用的「Bionics」調整為「Biomimetics」這個單字。1997年，Janine M. Benyus更進一步闡述仿生學為創新的靈感係源自於自然，並強調用生態的標準來判斷人類創新的合理性，希望我們在汲取大自然的優點的同時能兼顧到友善我們的環境，並使用「Biomimicry」這個詞彙。仿生學根據不同階段的發展也不斷的調整它的定義與用詞。隨著Bionics、Biomimetics再進階到Biomimicry，讓我們從最開始的抄襲自然、汲取自然逐漸過渡到仿生靈感的啟發。這也對應著仿生學的發展是從一開始的仿生模擬、跨域整合，再進步到重視仿生啟發的研究創新以及對環境的友善。這樣的概念與當前在推動的永續環境發展目標更是不謀而合。
結語
現代化的仿生學重視的是師法自然，標榜向大自然學習，而非榨取。透過對各種生物的觀察，讓仿生學家有豐富的創作靈感。而藉由仿生專家的巧思妙計，也拓展了生物多樣性知識的應用範疇，兩者可謂相輔相成。結合環境永續並融入生物多樣性發展的仿生科技，才是賦予這個世界邁向淨零減排的不二法門，也是仿生學的最新定義。
延伸閱讀 [1] https://zh-yue.wikipedia.org/wiki/%E7%AB%B9%E7%AF%80%E8%9F%B2
[2] J. J. Allen, L. M. Mäthger, A. Barbosa and R. T. Hanlon, Cuttlefish use visual cues to control three-dimensional skin papillae for camouflage, Journal of Comparative Physiology A, 195, 547–555, 2009.
[3] L. M. Mäthger and R. T. Hanlon, Anatomical basis for camouflaged polarized light communication in squid, Biology letters, 2, 494-496, 2006.
[4] R. Hanlon, Cephalopod dynamic camouflage, Current Biology, 17（11）, R400- R404, 2007.
[5] Rieppel, A case of dispersing chameleons, Nature, 415, 744-745, 2002.
[6] http://videos.howstuffworks.com/animal-planet/28369-fooled-by-nature- chameleon-colors-video.htm.
[7] J. P. Vigneron, M. Rassart,. Z. Vertesy, K. Kertesz, M. Sarrazin, L. P. Biro, D. Ertz, and V. Lousse, Optical structure and function of the white filamentary hair covering the edelweiss bracts, Physical Review E 71, 011906, 2005.
[8] K. Nassau, The Physics and Chemistry of Color: The Fifteen Causes of Color （Wiley Series in Pure and Applied Optics Book 38） 2nd Ed., Kindle Edition, Wiley, 2001.
[9] H. Yoshioka, Effect of inelastic waves on electron diffraction, Journal of the Physical Society of Japan, 12, 618-628, 1957.
[10] S. Kinoshita, S. Yoshioka, and J. Miyazaki, Physics of structural colors, Reports on Progress in Physics, 71, 076401, 2008.
[11] S. Kinoshita and S. Yoshioka, 2005, Structural Colors in Nature: The Role of Regularity and Irregularity in the Structure, ChemPhysChem, 6, 1442 -1459.
[12] B. Gralak, and S. Enoch, Structural colors in nature and butterfly-wing modeling, Optics and photonics news, 14（2）, 38-43, 2003.
[13] F. P. Barrows, and M. H. Bartl, Photonic structures in biology: A possible blueprint for nanotechnology, Nanomaterials and Nanotechnology, 4（1）,1, 2014.
[14] J. Y. Shieh, J. Y. Kuo, H.P. Weng, and H. H. Yu, Preparation and evaluation of the bioinspired PS/PDMS photochromic films by self-assembly dip-drawing method, Langmuir, 29, 667-672, 2013.
[15] 游信和，仿生結構顏色的製作與應用，化工會刊，67（3），37-52，2020。
[16] W.K. Kuo, J. J. Hsu, C. K. Nien, H. H. Yu, Moth-Eye-Inspired Biophotonic Surfaces with Antireflective and Hydrophobic Characteristics, ACS Applied Materials & Interfaces, 8 （46）, 32021-32030, 2016.
游信和
國立虎尾科技大學 特聘教授兼副校長
STEM領域女力崛起--讀出女孩超能力
文/劉淑雯、孫俐婷、郭妍希、蔡佳蓁
STEM領域包含科學(Science)、科技/技術(Technology)、工程(Engineering)、數學(Mathematics)。這四個領域充斥在我們的生活中，天天都會接觸到。每天醒來，搭車出門工作或上學，需要技術與工程，每天使用的手機和電腦，也是經過精密的科學、數學運算。還有許多偉大的發明像是電腦程式、天文觀測、海底探勘等等，使我們的生活更加便利。
然而，刻板印象總是認為，STEM這些領域，常是由男性一手包辦，相對而言，女性在STEM領域中，並無太大發揮，甚至認為是潛力不足。可是，事實則非如此。從古至今，歷史上有許多偉大的女科學家，她們運用自己的好奇與興趣，創造出許多不可思議的發明。若我們可以帶領孩子，認識這些女科學家、瞭解她們的故事，勢必能給孩子們在STEM領域一個典範支持的力量。
從繪本讀出女性在STEM領域力量
閱讀繪本是親子和師生間良好的互動方式。繪本中一則則有趣生動的故事和插圖，孩子深受吸引。不僅如此，透過繪本，孩子還可以從中看見典範，模仿學習。以下推薦幾本，講述偉大女科學家的故事，看她們如何突破困境，打破世人對女性的印象，勇於在STEM領域，追逐自己的夢想，並發揮出足以改變世界的力量。孩子也可以藉著閱讀推薦的繪本，超越性別框架，從中發覺自己的潛能。
ㄧ、科學類繪本中的女力
在科學類文本方面，推薦兩本繪本分別是《小人物大夢想－居禮夫人》(Little People, BIG DREAMS ─ Marie Curie)以及《看天空！首位女天文學家－漢麗埃塔·萊維特》(Look up! ─ Henrietta Leavitt, Pioneering Woman Astronomer)。兩本繪本皆在講述在有限的資源下發現新事物的女性，儘管過程雖苦，不放棄與相信信念的精神值得我們學習。
圖1.《小人物大夢想－居禮夫人》(Little People, BIG DREAMS ─ Marie Curie) 出處： Green Tots 英文繪本館
這本繪本中記述了居禮夫人(Marie Curie)的一生。從小便立志成為科學家的她，毅然地到了法國求學。在與先生的共同努力下，居禮夫人(Marie Curie)成為了歷史上第一位獲得諾貝爾獎的女性。儘管在一次意外中失去了丈夫，她並因此沒有放棄，更鼓勵了更多和她一樣對科學抱有熱忱的女孩投入科學研究的領域。
您的學生是否好奇過X光機的原理是什麼呢？其實放射性物質並沒有想像中的那麼可怕，生活中常常會有輻射物質存在，「輻射」並不是如此觸不可及。那我們能夠用什麼來幫助孩子瞭解新知識呢？
探索活動可以參考「夜光小精靈」：請小朋友先將自己喜歡的圖案繪製在空白設計的小夜燈上。由老師塗上螢光塗料後，靜置小夜燈等塗料完全乾燥，再將小夜燈放置在陽光下吸收紫外線，小夜燈就能發出美麗的螢光。材料主要包含螢光塗料、畫筆，以及小夜燈本體。可讓孩子建立一些與輻射相關的基本科學知識。
圖2.《看天空！首位女天文學家－漢麗埃塔·．萊維特》(Look up! ─ Henrietta Leavitt, Pioneering Woman Astronomer) 出處：Green Tots 英文繪本館
女科學家漢麗埃塔．萊維特(Henrietta Leavitt)在一次又一次的探索中，發現了星星閃動的奧妙。經過不斷的研究，她發現星星的光閃動的方式跟頻率都是不一樣的，由此可以更精確地推算出星星和地球的距離。若因當時的限制而侷限了自己的發展，漢麗埃塔．萊維特可能不會有今天的這般成就。
從繪本延伸相關的學習活動，老師不妨考慮讓孩子製作自己的星空地圖。可在網路上下載簡易的星星分布圖，和孩子一起找出各星座的所在位置。除此之外，也可以讓孩子將星星與星星之間相互連接，「發現」一個全新的、獨一無二的星座，給予孩子自由創作的無限空間。
問題與討論：
1. 當時認為女生做不到的事情，居禮夫人(Marie Curie)做到了嗎？她是如何做到的？
2. 如果你是漢麗埃塔．萊維特(Henrietta Leavitt)，只能在小房間工作，你會有什麼感受呢？
3. 你覺得科學家或天文學家是適合女生的工作嗎？為什麼？
4. 如果你的朋友或同學想成為一位科學家或天文學家，你會如何支持她/他？
二、科技/技術類繪本中的女力
在技術類文本方面，推薦兩本繪本分別是《海底拼圖：地理學家瑪麗．薩普的故事》(Solving the Puzzle Under the Sea- Marie Tharp Maps the Ocean Floor)以及《敢為風前：埃莉諾和飛雲號的航海創舉》(Dare the Wind)。這兩本繪本都是女科學家在大海上，運用自己的相關知識、好奇心與想像力，來發現問題、著手行動、不斷嘗試，最後克服困難。
圖3.《海底拼圖：地理學家瑪麗．薩普的故事》(Solving the Puzzle Under the Sea- Marie Tharp Maps the Ocean Floor) 出處： Green Tots 英文繪本館
老師可以跟孩子一同閱讀，看這位女科學家瑪麗．薩普(Marie Tharp)是如何運用她的好奇心來打破世人的觀點，並畫出屬於海洋的地圖。由於瑪麗．薩普從小就熱愛地圖，且獨獨對未知的海域充滿好奇。因此，運用聲納的數據，她一筆筆繪出了世人所不知的海底樣貌，甚至提出了大陸漂移說。書中，瑪麗．薩普堅持自己的夢想與興趣，從而發現世界的奧妙，是很值得孩子閱讀與仿效的。
與孩子共讀完瑪麗．薩普的故事後，老師可以帶著孩子做一個小活動，讓他們運用自己的想像力，畫出海底的風貌。首先，老師可以用網路展示幾張深海地圖的照片。讓孩子用鉛筆和色筆勾勒出海底樣貌。完成後，老師可以跟孩子討論，想像深海的地底還會有什麼存在，發揮想像力畫在紙上。屬於自己的深海地圖就完成了。
圖4-1.Detailed Maps of Ocean Floor Relief
圖4-2.Indian Ocean Floor - Published in 1967 by National Geographic
圖5.《敢為風前：埃莉諾和飛雲號的航海創舉》(Dare the Wind) 出處： Green Tots 英文繪本館
繪本中的女主角埃莉諾．普倫蒂斯(Eleanor Prentiss)從小就嚮往大海，當其他女孩在家刺繡或做家事，她則到岸邊追逐大浪、海風、看著大船駛向無邊無際的大海。後來，在一趟重要的航行旅程中，運用她所學到的航海相關知識及她過人的膽識，僅由太陽、月亮和星星當嚮導，克服了航行中所遇到的大小困難。在這本書中，孩子可以清楚看到埃莉諾·普倫蒂斯勇於做自己、相信自己，並且運用她所學克服所有難關，這些精神都是值得孩子去學習的。
看完這本書後，老師可以和孩子一起進行活動，例如，紙船大比拚。紙船、紙飛機等一直都是孩子們童年的好玩伴。不僅材料唾手可得，作法又十分簡易。更是充滿樂趣。讓孩子們自由選擇不同材質的紙來做成紙船，可以是瓦楞紙、雲彩紙、或是水彩紙等……。讓孩子研究並記錄：那種紙張材質做成的船可以漂浮在水中最久呢？改變風力的大小，使用不同的風扇，再試試看結果會如何？
問題與討論：
1. 瑪麗．薩普(Marie Tharp)在繪製地圖時，發現了什麼，提出大陸漂移說？
2. 大陸漂移說這個新論點，有馬上被大家接受嗎？為什麼？
3. 航行時，面對種種困境時，埃莉諾．普倫蒂斯(Eleanor Prentiss)是怎麼克服的呢？
4. 想想看，你覺得埃莉諾．普倫蒂斯(Eleanor Prentiss)，有哪些特質是你很欣賞的？
5. 對於女生從事航海，你有什麼看法？
三、工程類繪本中的女力
在工程類的文本方面，推薦三本繪本分別是《勇敢飛行家－露絲和她的雙翼機》(Fearless Flyer ─ Ruth Law and Her Flying Machine)、《小人物大夢想－愛蜜莉亞．艾爾哈特》(Little People, BIG DREAMS ─ Amelia Earhart)以及《不簡單女孩 2：有數學頭腦的女孩--工程師瑞．蒙特固的故事》(The Girl With a Mind for Math: The Story of Raye Montague)。前兩本繪本皆在描述女飛行員的故事，她們的勇氣及韌性讓她們飛出自己的一片天。第三本繪本帶著孩子了解女船艦工程師瑞．蒙特固(Raye Montague)的故事，看她如何打破性別框架，勇於追夢。
圖6.《勇敢飛行家－露絲和她的雙翼機》(Fearless Flyer ─ Ruth Law and Her Flying Machine) 出處： Green Tots 英文繪本館
這是一名不怕冒險的女子，和她心愛飛機的翱翔之旅。露絲(Ruth Law)非常喜歡飛行，在當時，長途飛行是一件非常困難的事情，周遭的人都不看好露絲，然而露絲在某天的清晨準備好，起飛了。風非常的大、非常地冷。飛越俄亥俄州的克里夫蘭，中途歷經種種困難，露絲終於抵達了紐約。這次旅程不僅打破了歷史紀錄，也讓露絲突破了自己。如何訂下自己的目標，並有計畫地去執行，都是孩子們可以從中體悟並學習的良好精神。
最簡單、最貼近孩子的遊戲素材便是紙飛機了。可以讓孩子嘗試運用不同種類的紙張，甚至是不同的折法，來看看那一種紙飛機能夠飛得更遠。除了讓孩子有機會接觸不同的媒材，也能在製作、玩耍途中讓孩子理解飛機飛行是依靠空氣氣流的基本原理。在紙飛機上放上不同的小物品，例如小迴紋針或一塊錢硬幣等等，看看那一種承載重量最高，也能讓活動變得更豐富有趣。
圖7-1.《小人物大夢想－愛蜜莉亞·艾爾哈特》(Little People, BIG DREAMS ─ Amelia Earhart) 出處：Green Tots 英文繪本館
在這本繪本中，可以看到愛蜜莉．艾爾哈特(Amelia Earhart)在發掘自己對飛機及飛行的興趣後，是如何摒棄世俗對於女飛行員的眼光，勇敢追逐自己的夢想的。她不僅僅創下女子飛行員駕駛飛機的高度紀錄，更勇於迎接各種不可能的任務。
圖7-2.《小人物大夢想－愛蜜莉亞·艾爾哈特》(Little People, BIG DREAMS ─ Amelia Earhart)內頁 出處： Green Tots 英文繪本館
與孩子共同閱讀這本書後，老師可以與孩子共同研究現代飛機起飛原理--白努力定律。實驗所需器材有杯子一個、吸管一隻、剪刀一把。首先，將杯子裝滿水，水位接近杯口將吸管放入水中，略高於杯口之處剪斷後，將兩吸管緊靠，相對位置如右下圖。接著用力吹氣，看看發生了什麼事情呢？
圖8.《不簡單女孩 2: 有數學頭腦的女孩- 工程師瑞．蒙特固的故事》(The Girl With a Mind for Math: The Story of Raye Montague)感 謝 字畝文化 授權提供
瑞．蒙特固從小便是個充滿夢想的女孩，特別是在數學與科學領域，有濃厚的興趣，且立志要成為工程師，為海軍設計潛水艇。當時，她必須對抗種族歧視和性別不平等的環境，隱藏自己的才華與能力，只為了完成夢想。她堅持信念，最終成為美國海軍史上第一位女性船艦設計者。瑞．蒙特固勇於對抗種種逆境，且不輕言放棄，是我們與孩子們的楷模。
老師可以帶著學生一起製作橡皮筋動力船。製作橡皮筋動力船是一個簡單易上手又十分有趣的活動。進行這個活動，需要準備的用具有尖頭利樂包、筷子一雙、橡皮筋三條、剪刀、打動機和膠帶等。準備好這些材料後，就可以帶著孩子製作出以彈力為動力的橡皮筋動力船囉！
製作方式參考：
蟲蟲老師的科學教室-橡皮筋動力船
問題討論：
1. 當初愛蜜莉亞．艾爾哈特(Amelia Earhart)夢想開飛機時，遇到了什麼樣的困難？
2. 你所知道的航空業有那些相關的工作？
3. 當飛行員需要什麼能力？有什麼樣的限制呢？
4. 你認為不同性別的人擔任機師、空服員、維修員、艦長、船員會有什麼差異嗎？說說你的想法。
5. 你對於女船艦工程師的看法是什麼呢？
四、數學類繪本中的女力
在數學類文本方面，推薦三本繪本分別是《小人物大夢想－愛達．勒芙蕾絲》(Little People, BIG DREAMS ─ Ada Lovelace)、《愛達的想像力：世界上第一位程式設計師》 (Ada’s Ideas)以及《愛達．勒芙蕾絲－科學的詩人》(Poet of Science)，來看看故事中的主角愛達．勒芙蕾絲(Ada Lovelace)是如何在電腦科學領域造就偉大貢獻，並造福後人。
圖9.《小人物大夢想－愛達．勒芙蕾絲》(Little People, BIG DREAMS ─ Ada Lovelace) 出處： Green Tots 英文繪本館
圖10.《愛達的想像力：世界上第一位程式設計師》 (Ada’s Ideas) 感謝 臺灣麥克 授權提供
圖11.《愛達．勒芙蕾絲－科學的詩人》(Poet of Science) 出處：Green Tots 英文繪本館
小時候的愛達會發揮自己的想像力，在紙上天馬行空各種發明。由於母親的影響，往數學領域發展。儘管14歲時生了一場大病，臥病在床的愛達仍不斷地讀書、想像、發明。因緣際會下，遇到了她生命中的貴人，除了了解到計算機的原理，更使用數字作為一連串的密碼，隨後成了我們現今電腦的共通語言。她對數學的熱愛造就了她在電腦程式上的偉大貢獻，也為電腦科學領域奠下了基礎。世界上首位電腦程式工程師愛達．勒芙蕾絲，可說對我們現在的生活影響深遠。
與孩子共讀完繪本後，老師可以帶領孩子接觸電腦程式。這裡推薦一款遊戲網頁，讓孩子嘗試接觸與電腦程式相關的概念。
網站名：Blockly Games
網址：https://blockly-games.appspot.com
Blockly Games 是一款讓孩童嘗試撰寫、並理解電腦程式概念的遊戲。遊戲有分不同的關卡：Puzzle, Maze, Bird, Turtle, Movie, Music, Pond Tutor, Pond. 這些關卡都有不同的任務，需要孩子給予電腦指示才能完成。例如，在關卡Maze裡，孩子必須要給予電腦不同的指示，讓電腦中的人可以走到目的地。其中孩子需要告訴電腦中的人如何左轉，又該何時右轉。如此，孩童在不斷嘗試給予指示後，讓電腦依他們的需要完成任務。
問題與討論：
1. 你對「男數理，女人文」的說法，意見如何？
2. 你對愛達(Ada Lovelace)媽媽限制她上課內容的看法為何？
3. 在探索活動，完成網站任務時，必須給予電腦指示，有沒有遇到什麼困難？
4. 目前電腦工程師都是男生居多，你對女生成為一個優秀的電腦工程師的看法如何？
誌謝：再次感謝Green Tots 英文繪本館、字畝文化與臺灣麥克出版社授權或提供精美繪本封面照片，為推動科普繪本提供助力 !
參考書目
1. Little People, BIG DREAMS ─ Marie Curie
by Isabel Sanchez Vegara (作者), Frau Isa (繪者)
2. Look up! ─ Henrietta Leavitt, Pioneering woman astronomer
by Robert Burleigh (作者), Raúl Colón (繪者)
3. Solving the Puzzle Under the Sea- Marie Tharp Maps the Ocean Floor
by Robert Burleigh (作者), Raúl Colón (繪者)
4. Dare the Wind
by Tracey Fern (作者), Emily Arnold McCully (繪者)
5. Fearless Flyer ─ Ruth Law and her flying machine
by Heather Lang (作者), Raul Colon (繪者)
6. Little People, BIG DREAMS ─ Amelia Earhart
by Isabel Sanchez Vegara (作者), MARIADIAMANTES (繪者)
7. 《不簡單女孩 2: 有數學頭腦的女孩- 工程師瑞．蒙特固的故事》
by Julia Finley Mosca(作者), Daniel Rieley(繪者)
8. Little People, BIG DREAMS ─ Ada Lovelace
by Isabel Sanchez Vegara (作者), Zafouko Yamamoto (繪者)
9. 《愛達的想像力：世界上第一位程式設計師》
by Fiona Robinson (作者/繪者)
10. Poet of Science
by Diane Stanley (作者), Jessie Hartland (繪者)
劉淑雯
臺北市立大學師資培育中心
孫俐婷
臺北市立大學英語教學系
郭妍希
臺北市立大學英語教學系
蔡佳蓁
臺北市立大學英語教學系
分享書，談科學：用兒童文學探索「尺度」概念
文/劉淑雯、劉家均
科學是我們的好朋友，因為「科學」實為我們生活中的一部分，與我們有著密不可分的關係。當我們能戴上「科學眼鏡」細看這世界，或許在了解科學知識與概念的同時，會發現生活中原來處處是科學、處處有趣味。
在《分享書，談科學：用兒童文學探索科學概念》一書中，提到了「用七個跨科概念看世界」，包含了形態（pattern）、原因與影響／因果關係（cause and effect）、構造與功能（structure and function）、尺度（scale）、系統與系統模型（systems and system models）、能量與物質（energy and matter）與穩定與改變（stability and change），以下先針對尺度概念做簡單說明。
「尺度」概念定義
「尺度」在大多數人的心目中似乎有著與數學相關的面貌。在科學的領域中，我們或許會將尺度聯想到溫度計上的刻度、地圖上的比例尺，亦或是體重機上的數字，但對於系統的理解來說，「尺度」是指「相對的」尺寸大小。舉例來說，當畫面中只出現一幢房子，我們似乎不會懷疑它的尺寸大小；但當房子上出現一隻腳，我們即能判斷出此幢房子或許是個娃娃屋或小公仔。
「尺度」是一個連續體，左右兩側因為太大或太小，以至於我們沒有辦法感受到「它」的存在，例如：小如顯微鏡下原子的尺寸、慢如冰川的流速，或是大如天文學中銀河的規模、快如光的速度。然而，中間區域才是我們的感官能運作的範圍，也就是肉眼可見的範圍，是我們能夠觀察到的量，例如：水龍頭冷熱的程度是可以用「觸覺」感受到的、MP3的音量也能透過「聽覺」去做大小聲的調整……等。因此，「測量」成了我們的第二天性（如圖1）。
圖1. 尺度連續體概念 (資料來源：侯秋玲、張瑞玶、劉淑雯、黃譯平、駱儀芳、翁振成（譯），2018。華騰文化
「尺度」的定義十分的多元，涉及到的層面也十分的廣。跨領域學習中隱藏的四個密碼「S-T-E-M」—科學（Science）、科技/技術（Technology）、工程（Engineering）及數學（Mathematics）中，「尺度」確實也占了極大的重要性，隨處可見，影響著我們的生活。
相信「金髮姑娘和三隻熊的故事」是眾所皆知、耳熟能詳的童話故事。三隻熊的故事最早出現在1837年英國作家Robert Southey的作品集中，原名是Goldilocks and the Three Bears，也有人將這個故事稱為「小金髮與三隻熊」。這個故事在說一個天真無知的金髮小女孩，不小心在森林走失了，又累又餓又可的它，聞到了一股麥片粥的香味，順著香味走，竟發現了一棟小房子，也就是三隻熊的家。在三隻熊的家裡，每樣東西都是三份，依照熊爸爸、熊媽媽和小熊的體型，所以每樣東西也都是大中小三種尺寸。女孩選擇了不會太燙、也不會太冷的粥吃掉；坐在不會太高、也不會太低的椅子上；睡在不會太長、也不會太短的床上……。
後來，為了更加了解測量，人們發展出「金髮姑娘的尺度」與「金髮姑娘原則」（Goldilocks principle），即凡事都必須有度，而不能超越極限，按照這一原則行事產生的效應就稱為「金髮姑娘效應」。在天文學中，是指一個星球周圍的宜居地帶；而在經濟學中，則是指適度增長和低通脹的經濟。
運用金髮姑娘的尺度，我們必須學會在日常生活中辨別事物的大、中或小。以表1來說，「小」可以是一根羽毛、一條爬行中的蛇的速度或是相對於整個太陽系的地球；「大」則可以是一隻大象、一隻奔跑中的獵豹或是一世紀。但是，表格中的每一樣東西都是相對的。舉例來說，獵豹奔跑的速度相對於爬行中的蛇是快的，但若將其與天空中飛行的飛機相比，則明顯慢了許多。又或是「十分鐘」聽起來似乎很短暫，但如果是在「憋氣大賽」中的十分鐘，就漫長了許多。
表1. 運用金髮姑娘的尺度找出大、小或中間
資料來源：侯秋玲、張瑞玶、劉淑雯、黃譯平、駱儀芳、翁振成（譯）， 2018。華騰文化
圖2. 2018/11/08 STEAM繪本教學研討會「尺度」書籍一隅（照片來源：劉家均）
《奇妙的種子》是一本能在故事情節中發現「尺度」與「比例」概念的繪本。在故事中，仙人對著一個男人說：「我給你兩顆奇妙的種子，你把其中一顆煮熟了吃下，整年都不會覺得肚子餓。另外一顆把它埋入土裡，明年的秋天就會長出兩顆種子來。」前六年，故事的發展維持不變，種子的數目也都停留在一顆。到了第七年，男人決定把兩顆種子都埋入土裡，這時，奇妙的事情發生了，到了秋天竟然收成了四顆種子。第八年，他吃了一顆，把三顆種子種進土裡，隔年收成了六顆種子…這規律就年復一年地進行著，種子也越來越多……。
若將此七大跨科概念套入《奇妙的種子》一書，去思考跨科概念是如何形成科學思考架構的，我們可以發現原來一本看似簡單的繪本中，竟隱含了多的「機關」，等著我們在書中自在地遨遊、探索其中的奧妙。針對《奇妙的種子》與七大跨科概念的相互連結，整理如表2。
表2. 以跨科概念分析《奇妙的種子》
圖3. 在兒童文學中探究「尺度」一照（照片來源：劉家均）
筆者根據「尺度」定義，找到以下繪本，將眾多「尺度」相關的繪本(見圖2、3)整理為「大聲吶喊」（明顯看見尺度特徵）與「小聲呢喃」（抽絲剝繭找尋尺度關聯）系列。
在兒童文學中探索－大聲吶喊
在「大聲吶喊」的尺度兒童文學中，可以清楚透過書名或封面猜測出其內容是與尺度、比例或數量相關的題材。然而，在虛構類與非虛構類的作品中，尺度吶喊的聲音並不同，以下針對兩大類「大聲吶喊」的作品詳細說明：
一、 虛構類作品
虛構類的作品顧名思義就是指童年時最常接觸到、我們非常熟悉的「童話故事」。而這些「大聲吶喊」出尺度的童話故事又可細分為兩種不同的寫作方式：整個故事主軸環繞著「尺度」以及利用「加大尺度」的形式編寫故事。
(一) 故事主軸環繞尺度
1. 愛麗絲與夢遊仙境
在愛麗絲夢遊仙境的故事裡頭，愛麗絲在大廳找到一瓶寫著「喝我」的飲料，喝完後發現自己縮小了；慌亂之際，她又撿到一個寫著「吃我」的蛋糕。這一次，愛麗絲吃掉它後竟又急速變大，大得連頭頂也貼著天花板了。
2. 格列佛遊記
格列佛在海上漂流，漂流到一個島上，醒來時發現自己全身都被繩索綁住，連頭髮都被牢牢地盯在地面上了。周遭全是手掌般大小的小人。在小人國，格列佛成了巨人，成了小人國世界的英雄，他幫助小人國對抗鄰國，立下功勞。然而不到兩個月，他又再次出海，這次他闖入巨人國的世界，格列佛在巨人國裡成了小人……。
究竟為甚麼身為讀者的我們會覺得愛麗絲與格列佛變大或變小了呢？事實上，我們不只透過主角身邊的配角或是環境物品，發現主角忽大忽小，而是跟主角原本的體積大小作比較，也就是將正常比例的身形作為「參照點」，進而發現主角「相對」於原本身形變的特別大或特別小。
不論是愛麗絲夢遊仙境，還是格列佛遊記，故事的主軸始終環繞著「尺度」，一下子變大，一下子變小。在這大大小小的變身過程中，作者成功帶領讀者經歷一場又一場的冒險之旅。
(二) 利用加大尺度形式
1. 傑克與魔豆
傑克在去市場的途中遇到了一位欲以「魔豆」交換乳牛的男人，而傑克也答應了。一夜之間，魔豆長得飛快，傑克攀著延伸到天上的豆莖，進入了一個天上的世界，並闖入了巨人居住的房子和城堡。巨人回家後，他發現了家裡有「人味」，不過並沒有發現傑克。直到巨人沉沉睡去之後，傑克偷了一袋金幣，並原路逃離這個地方。
2. 灰姑娘
自從仙杜瑞拉的父親過世之後，她便經常受到繼母與兩位姐姐的欺負，被逼著去做粗重的工作，經常弄得全身滿是灰塵，因此被戲稱為「灰姑娘」。有一天，城裡的王子舉行舞會，邀請全城的女孩出席，但繼母與兩位姐姐卻不讓灰姑娘出席，使她失望傷心。這時，有一位仙女出現了，幫助她搖身一變成為高貴的公主，並將老鼠變成僕人，南瓜變成馬車，又變了一套漂亮的衣服和一雙水晶（玻璃）鞋給灰姑娘穿上。
小小的魔豆竟然能在一夕之間變成超大的豆莖，甚至延伸到天空裡；小小的老鼠搖身一變成為人類；平常食用的南瓜也能搖身一變成了一輛馬車……這些故事裡的情節，都是作者刻意利用「加大尺度」的手法，在童話故事裡「變魔術」，讓故事更加有趣的同時，也解決了故事裡頭的核心問題。
(三) Zoom／Re-Zoom
在虛構類作品中，筆者想特別介紹此本「Zoom」及其續本「Re-Zoom」。這是本無字書，透過相機的鏡頭變焦特效，沒有文字的具體定義，這本無字書不僅提供了豐富的視覺效果與想像空間，更進而激盪出深層的哲理與智慧。圖4為書本中具有連續性的幾頁圖畫，從中能觀察出場景逐漸被拉開的特色。
圖4. “Zoom”書中場景圖（資料來源：Istvan Banyai（1995）. Zoom. New York : Puffin.)Green Tots英文繪本館
二、 非虛構類作品
雖說虛構類「大聲吶喊」的兒童文學作品讓我們感到十分熟悉、有趣、歡樂，但非虛構類的兒童文學才是真正讓尺度概念發揚光大的作品。筆者特地找出「尺度比較專家」─史提夫·詹金斯（Steve Jenkins）的幾本作品，作者成功以容易親近又吸引人的方式呈現尺度。
(一) 最大的、最強壯的、最快的（Biggest, Strongest, Fastest）
在這本書中，史提夫·詹金斯呈現出「世界之最的動物」，包含最大，最慢，最長壽的動物等，讀者可以從中看到動物的大小尺寸以及任何與尺寸、強度、速度相關的概念與比較。
其中，最令筆者感到興趣的如圖5。史提夫·詹金斯指出，原來世界上最強大的動物是「螞蟻」，因為螞蟻可以扛起比自身體重重達五倍的重量，而相對之下，人類平均最多只能扛起一倍自身的重量。
圖5. “Biggest, Strongest, Fastest”內頁圖畫
（資料來源：Steve Jenkins（1995）. Biggest, Strongest, Fastest. New York : Houghton Mifflin Harcourt.) Green Tots英文繪本館
(二) 最熱的、最冷的、最高的、最深的（Hottest, Coldest, Highest, Deepest）
在這本書中，呈現出「世界之最的景觀」，包含世界上最熱與最冷的地域，以及最高的高山與最深的海溝……等。史提夫·詹金斯成功帶領著讀者攀登最高的山峰、潛入最深的湖泊、探索最長的河流，一窺自然世界的奇觀。
呼應前面所提到的「參照點」，我們了解到所有的事物在與標準的參照點相比較之下，則能凸顯其大與其小。這本書使用了美國人最熟悉的「帝國大廈」作為一參照點，讀者即能想像山有多高、湖有多深（如圖6）。
圖6. “Hottest, Coldest, Highest, Deepest”內頁圖畫
（資料來源：Steve Jenkins（1998）. Hottest, Coldest, Highest, Deepest. New York : Houghton Mifflin Harcourt.)Green Tots英文繪本館
(三) 實際尺寸（Actual Size）
你知道鱷魚、老虎或是世界上最大的蜘蛛有多大嗎？你能想像一個兩英尺長的舌頭有多長嗎？有時侯一個數字並不能說明整個情況，我們也無法想像實際的尺寸。透過這本繪本，史提夫·詹金斯讓我們有機會一窺牠們的實際尺寸，大開眼界。
書的尺寸有限，若要將世界上所有的事物都「畫」進書中，簡直是天方夜譚。或許是因為如此，許多圖畫書發展出「跨頁」與「摺頁」的方式（如圖7），讓讀者可以在書中「探索尺度」。
圖7. “ Actual Size”內頁圖畫 (資料來源：Steve Jenkins（2004）. Actual Size. New York : Houghton Mifflin Harcourt.) Green Tots英文繪本館
(四) 史前實際尺寸（Prehistoric Actual Size）
你能想像和10英尺高的鳥類面對面是什麼感覺嗎？或是你能想像一個長度超過6英尺的千足蟲在你面前嗎？透過這本繪本，史提夫·詹金斯讓我們有機會看看史前世界，以及許多不曾看過的恐龍生物。
本書中也有許多「摺頁」（如圖8），以呈現出恐龍、史前鳥類的巨大。
圖8. “Prehistoric Actual Size”內頁圖畫 ( 資料來源：Steve Jenkins（2005）. Prehistoric Actual Size. New York : Houghton Mifflin Harcourt.) Green Tots英文繪本館
在兒童文學中探索－小聲呢喃
無論是那一種文類，任何一幅插畫都可以成為發現與討論尺度概念的地方（劉淑雯等譯，2018）。插畫家就如同一位魔術師，要透過畫筆將整個真實世界「畫」進書中。事實上，除了在插畫中能感受到「尺度」，在文字裡也隱藏著許多的「機關」，等著讀著去發掘。
一、 在插畫中看見尺度
插畫家通常會運用大家熟悉的參照點，並以適當的尺度比例來傳達像是距離遠近或是尺寸大小的訊息（劉淑雯等譯，2018）。以下三本作品係由筆者蒐集而來，以表述「在插畫中看見尺度」之概念：
(一) 鱷魚和長頸鹿：搬過來、搬過去
小鱷魚和長頸鹿這對恩愛的情侶想住在一起，可是，一個那麼高，一個這麼矮，他們該如何克服生活上的難題，為彼此帶來真正的幸福呢？
筆者發現，作者在書中刻意利用「單頁」呈現鱷魚與長頸鹿在生活上的困難與衝突，卻在最後以「跨頁」的方式表達其在生活方式上已達成共識並能順利同居（如圖9）。
圖9. 《鱷魚和長頸鹿：搬過來、搬過去》內頁圖畫 ( 原作者：達妮拉．庫洛特 /方素珍（譯），2007。) 采實文化
(二) 啊！腳變長了！
小女孩一早醒來，發現自己腳變長了，開心得不得了，於是展開一連串的「長大」計畫。例如和男生比賽吊單槓、和朋友玩跳繩，全都輕而易舉，還可以輕鬆的當個動物園管理員。
作者運用超豐富的想像力及創造力，將一個平凡的題材發揮的淋漓盡致，而結局的拉頁設計，更叫人愛不釋手（如圖10）。
圖10. 《啊！腳變長了！》內頁圖畫( 資料來源：柯宛妮, 2005。) 信誼小太陽親子書坊
(三) 小柚子：長大是怎麼一回事？
在這本書中，作者與繪者刻意玩弄圖像大小比例的變化（如圖11），為成長的玄思注入活力和幽默感。除了讓孩子不害怕「長大」，也能與小柚子一同思考成長的「大問題」，一起找到長大的勇氣。
圖11. 《小柚子──長大是怎麼一回事？》 文/ 拉蒙娜‧巴德蘇 圖/ 班傑明•蕭， 小魯文化出版
二、 在文字中聽見尺度
讀者們經常會在各種類型的文本中遇見比較和相對性的詞彙。在我們的文化中，也充滿著各式各樣暗示測量和尺度的用語和比喻。這些比喻大多是針對時間、溫度、重量、體積、聲音等「尺度」相關的概念。舉例來說，我們常說「今天的天氣真是『地獄般火熱』。」、「你走路有如『蝸牛般的步調』。」或是「他今天『安靜如鼠』。」等。倘若呼應到前面提過的「金髮姑娘的尺度」，我們會發現，原來平常使用的詞彙都坐落在兩個極端邊，以便形容「真的很熱」、「真的很慢」或「真的很安靜」等。
那麼能以肉眼觀察到的中間區域要怎麼形容呢？倘若我們聽到氣象主播說「今天是標準的夏天。」，便能知道今天大約37度，要穿著相對清涼一些。原來，中間的區域代表的則是生活中已經習慣的「標準」，也就是日復一日，一直在重複的「生活型態」。因此，我們形容的詞彙會有「剛剛好」、「老樣子」、「馬馬虎虎」……等。
(一) 奇妙的種子
仙人對著男人說：「我給你兩顆奇妙的種子，你把其中一顆煮熟了吃下，整年都不會覺得肚子餓。另外一顆把它埋入土裡，明年的秋天就會長出兩顆種子來。」日復一日，年復一年，故事從一棵種子發芽、開花，到長出果實，奇妙的種子蘊含無限生機與奧妙，整個過程隱含著神奇的力量。
安野光雅是現代日本兒童美術界中相當重要的一位畫家，他的作品充滿了原創力與想像空間。這本「奇妙的種子」除了告訴孩子0與1的差別，也讓孩子了解數字加倍與數的分解概念。
(二) 請問一下，踩得到底嗎？
故事中的三隻小動物不停的問著：「請問一下，踩得到底嗎？」即是對於「形態」的重複表述；除此之外，故事運用深淺、大小、高低、上下「尺度」相關概念，使孩子能隨著畫面一步步探索，享受閱讀的樂趣。
書中的恐龍說「水到大腿而已」；大象說「水到肚子而已」；大熊說「水『剛剛好』到脖子」，這些話語都暗示著不同的動物因為身形大小的不同，同時也具備著不同的「參照點」，戴著不同的眼鏡看待同一件事情，結果當然也不一致。
優質的繪本會巧妙地運用插畫的視覺呈現尺寸和文字的比較用語，讓讀者有機會好好了解尺寸的概念（劉淑雯等譯，2018）。我們需要注意的是，書的尺寸很少是實物的尺寸，因此作家與插畫家常會運用人們最熟悉的參照點─人類，間接地傳達繪本裡的尺度給讀者，不論是透過插畫還是文字，都值得我們細細品嘗書中的奧秘。
誌謝
再次感謝Green Tots 英文繪本館、小魯文化、采實文化與信誼小太陽親子書房授權或提供精美繪本封面照片，為推動科普繪本提供助力 !
參考文獻
侯秋玲、張瑞玶、劉淑雯、黃譯平、駱儀芳、翁振成（譯）（2018）。分享書，談科學：用兒童文學探索科學概念（原作者： Valerie Bang-Jensen、Mark Lubkowitz ）。台北市：華騰文化
劉旭恭（2006）。請問一下，踩得到底嗎。臺北市：信誼。
方素珍（譯）（2007）。鱷魚和長頸鹿：搬過來、搬過去。（原作者：達妮拉．庫洛特），台北市：三之三。
柯宛妮（2005）。啊！腳變長了！臺北市：信誼。
鄭明進（譯）（1996）。奇妙的種子。（原作者：安野光雅），台北市：信誼。
陳秋彤（譯）（2016）。小柚子：長大是怎麼一回事？（原作者：拉蒙娜．巴德蘇），台北市：小魯。
Banyai, I.（1995）. Zoom. New York, NY: Puffin.
Jenkins, S. （1995）. Biggest, strongest, fastest. New York, NY: Houghton Mifflin Harcourt.
Jenkins, S. （1998）. Hottest, coldest, highest, deepest. New York, NY: Houghton Mifflin Harcourt.
Jenkins, S.（2004）. Actual size. New York, NY: Houghton Mifflin Harcourt.
Jenkins, S.（2005）. Prehistoric actual size. New York, NY: Houghton Mifflin Harcourt.
臺北市立大學師資培育中心
劉淑雯
臺北市立大學學習與媒材設計學系課程與教學研究所研究生
劉家均
看看「SHERO．我的故事」主題書展
文/蘇懿禎
配合「設計我們的世界—科技性別化創新特展」，我們在科教館9樓圖書館內推出以女性為主題的書展。更具體地說，是女性繪本傳記展，這個企劃並不簡單。第一，這個主題的書不若一般故事性繪本有趣；第二，女性傳記繪本數量很少。
第一點應該很容易想像，傳記類繪本屬於紀實文學，描述實際存在人物的故事，能夠「加油添醋」的空間並不多，除非描寫的對象人生戲劇化，或是作者文筆極好，不然很難吸引讀者。
1970-90年代，繪本還未興盛之前，我們看的多半是厚厚一本，只有文字的偉人傳記，由台灣作家自寫或出版社自編的作品也不少。但在以繪本為主流的現代，幾乎沒有原創的傳記繪本（不論性別），連翻譯也很少。
好在近兩三年，國外興起一股女性傳記繪本的潮流。所以這次策展的挑戰是，怎麼把多半是英文的書籍，以有趣且有脈絡的方式展示，而不是單純的書籍陳列。接著，我們就來看看這次的「SHERO．我的故事」主題書展吧！
我長大之後，想當……
關於女性的內在
大人們相信，藉由讓孩子閱讀偉人傳記，學習偉人的人格特質，以及做人處事的態度及準則。換句話說，被選入偉人傳記中的偉人們，正是大人希望孩子們仿效的典範。回想一下我們兒時閱讀的偉人傳記，你還記得有那些人嗎？我們蒐集了手邊能取得的中文偉人傳記童書，包含純文字傳記、繪本及漫畫，並進行分析。出現頻率最高的依次為：瑪麗·居禮、海倫·凱勒、南丁格爾、聖女貞德、德蕾莎修女。在1990年前的出版品中，前四者占了100％，之後雖然比例逐漸遞減，但到了2010年後，這五人所占之比例仍超過五成。在這五人之後出現次數較多的有武則天、王昭君等。
雖然是一份粗略不精準的統計，但大致上可以看出除了瑪麗·居禮之外，女性科學家（或廣義理工科系的女性名人）出現的比例極低，而文學、音樂、運動、藝術等領域更是屈指可數，直到近兩三年出現的傳記繪本風潮中才急遽增加。這種看似為了「平衡」男女名人傳記比例的出版趨勢，反面證明了過去男女在各領域發展並不平等，對新時代女性期許的人格特質，也逐漸轉變之中。
圖1. 「SHERO．我的故事」主題書展前導區 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
我長大之後，想當……
關於女性的外表
圖2. 美國歷史悠久的「Little Golden Book」的迪士尼公主繪本（圖片來源：國立臺灣科學教育館）
「我們只管做動畫，然後讓教授告訴我們有什麼意涵」—華德‧迪士尼
這裡展示的是美國歷史悠久的”Little Golden Book”迪士尼公主繪本，獨缺的一本是《風中奇緣》，目前已絕版，但她卻是公主電影系列中，唯一真實存在的人物。英國影星綺拉．奈特莉曾在節目上表示自己「禁止3歲女兒看『某些』迪士尼公主電影」，如《仙履奇緣》和《小美人魚》等，存在女性刻板印象的作品，這也是早期經典迪士尼公主電影為人詬病之處（鍾欣穎，2018年）。
自1960年代的第二波女性主義運動興起，讓更多女性意識到自己的能力與重要，迪士尼沉寂30年之後，才再度出了公主電影《小美人魚》，在動畫、配樂、腳本各方面被推崇為「迪士尼文藝復興」的開端。我們大略可將迪士尼公主電影分為三個時期：
1.經典時期（Classics）：白雪公主（1937）、仙履奇緣（1950）、睡美人（1959）。
2.文藝復興時期（Disney Renaissance）：小美人魚（1989）、美女與野獸（1991）、阿拉丁（1992）、風中奇緣（1995）、花木蘭（1998）。
3.新時代（New Age）：公主與青蛙（2009）、魔髮奇緣（2010）、勇敢傳說（2012）、冰雪奇緣（2013）、海洋奇緣（2016）。
梁庭嘉（2010）指出，在經典時期，迪士尼為白雪公主、灰姑娘及睡美人打造的是芭蕾舞者身段的古典美線條，髮箍、長髮、小圓領、蝴蝶結、過膝長裙等，是保守優雅的理想美，這也反應出男性對女性的角色期待。反觀這幾部電影中的負面女性角色，則被明顯「性徵化」，凸顯女主角的純真。到了文藝復興時期，小美人魚、貝兒和茉莉公主，雖然有了獨立自主的想法，但在男性動畫師的筆下身體也被性徵化了，過去乖乖女與壞女人的對立消失。
無獨有偶，在DC的英雄電影書”MY FIRST BOOK OF GIRL POWER”中，神力女超人、蝙蝠女、黑金絲雀等，這些不遜色於男性英雄們的HEROINES，同樣強調身體的曲線。製造芭比娃娃的美泰公司，針對全球8,000名母親的調查顯示，其中86％的受訪者表示她們擔心女兒所接觸的「榜樣」（Rokas L，2018）。美泰長期以來一直受到批評，認為芭比這種年輕女孩的標準難以實現。因此在2018年的婦女節，美泰推出”Barbie’s Inspiring Women”新系列共17款芭比(Barbie)，包括墨西哥藝術家Frida Kahlo、NASA數學家和物理學家Katherine Johnson、第一位獨自飛越大西洋的女飛行員Amelia Earhart等。行銷專家查德·戈特利布（Richard Gottlieb）表示，無論是膚色還是體型，多樣性都是銷售增長的重要因素。「多樣性」並不是針對孩子，而是針對現代的媽媽們，她們希望孩子們在玩具中看到更真實的身體體態（Segarra, 2018）。
給予女孩們這些書籍及玩具，我們期待她們長大之後是什麼樣子？
圖3. DC英雄電影書及墨西哥畫家卡蘿‧芙列達娃娃(圖片來源：國立臺灣科學教育館)
第一部 我的智慧
圖4.歷史上女性在教育和科學成就發展時間軸(圖片來源:國立臺灣科學教育館)
截至2018年，諾貝爾獎有51次授予女性。除了文學與和平獎的31位得主之外，共有19位女性得到生理學或醫學、化學及物理學獎。分別得到物理及化學獎，且是首位女性得主的瑪麗·居禮之外，在各自然領域中還有許多偉大重要的女性不被人所知。有些人或許認為，這樣男女之間的落差，是因為男生較擅長理工科目，而女性則是擅長文科；不過這種「印象」的想法，往往忽略了在歷史上女性受到的壓抑。在過去，女生無法受高等教育，不能從事某些職業，甚至無法發表科學論文。無法獲得平等的薪資或升遷、或是因為結婚而失去工作等不利因素。
在圓環區的外圍，我們可以看到歷史上女性在教育和科學上成就的時間軸，還有美國在科學、科技/技術、工程、數學（STEM）領域的性別差距百分比，以及近年來STEM領域的女性從業人員百分比。雖然呈現成長的趨勢，仍顯得不足。儘管如此，還是有許多重要的女性自然科學領域名人等著我們去認識。
圖5. 近年來STEM領域的女性從業人員百分比 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
在圓環區的中央，展示著臺灣女科學家的原創繪本及桌遊、外國的女性自然科學領域名人繪本，以及在法律、運動、探險、圖書館員等各職業領域有傑出表現或貢獻的女性繪本。在認識「她們」的同時，也可以觀察看看，除了家喻戶曉的瑪麗·居禮，作家們特別喜歡那一領域的女性名人呢？
圖6. 臺灣在科學、技術、工程、數學（STEM）領域的傑出女性 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
圖7.女科學傳記繪本 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
圖8. 各職業領域傑出女性繪本(圖片來源:國立臺灣科學教育館)
第二部 我的叛逆
圖9. 給叛逆女孩的睡前故事100位女性故事 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
2017年，Facebook瘋傳著一部名為”The Ugly Truth of Children's Books”的影片，片中共分成四個階段。
1. 影片中的母親帶著女兒挑出沒有男性角色的童書。她們挑出了3本— 童書中男性角色出現率將近100％(McCabe, Fairchild, Grauerholz, Pescosolido, & Tope, 2011)。
2. 將沒有女性角色的故事書從書櫃中挑出，總共挑出了76本—20世紀在美國出版的5,618本童書繪本中，只有25％出現女性角色 （McCabe et al., 2011）。
3.挑出沒有給予女性角色話語權的故事書挑出，這次挑出來的書高達141本—時代雜誌列出百大童書經典，之中只有53本女性角色有話語權。
4.最後從剩下的書裡，挑出公主故事書。最後得到的結果是，以女生為主，且非公主系列的書沒剩幾本—在各種兒童媒體中，只有19.5％的女性角色擁有工作或是職業志向，而男性角色的比例則高達80.5％（Jane.org Occupational Aspirations, 2013）。
這個影片引發了許多迴響，有人深表認同，有人卻不以為然。雖然不知道這影片中原本的書架上到底擺了什麼書，而導致這樣的結果，但毫無疑問的，作為募資的前導影片，這部影片獲得空前的成功。這是由洛杉磯一家兒童媒體公司 Timbuktu Labs 發起的一項募資，創始人Elena Favilli和Francesca Cavallo對這種現象表達擔憂，她們認為童話故事對女性自我意識的影響至深。於是，她們推出了《給叛逆女孩的睡前故事》（Good Night Stories for Rebel Girls）的讀本，挑選了100 位女性名人，而這裡的選拔標準明顯與過去相當不同。本書於 2016 年 4 月 27 日於Kickstarter平台進行募資，僅過了30個小時就已達標。此專案最終募得超過 67.6 萬美元，達標率 1,689%，成為 Kickstarter 有史以來募資金額最多的書籍專案。2017年波隆納書展現場，四處可見各種語言版本，繼《地圖》之後，又一股席捲全球的童書旋風，而後相似的童書出版品也隨之激增。
企圖作為現代小女生的模仿典範，本書中網羅了來自各領域的女性名人，除了傳統的科學、文學、藝術、政治家之外，也包含了時尚、軍事、體育、音樂、社運等，甚至還有海盜！力求打破以往對女性期待的「傳統價值」。而身為一本美國的出版品，對於「種族平等」也相當在意，所以書中出現黑人的比例相當高—但亞洲人卻少得可憐。因此，我們做了一張地圖，將這100位女性的徽章別在相對應的國家上，便可一目了然。
圖10. 給叛逆女孩的睡前故事中100位女性對應的國家 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
或許出版團隊得到許多這樣的批評，在第二集中也附上了一張地圖，只不過亞洲人依舊很少。除此之外，「選角」的標準也遭受不少質疑，例如：本書並沒有將德國總理梅克爾選入，而德文版則中刪去了希拉蕊·柯林頓。蜜雪兒·歐巴馬在書中的頭銜是「律師及第一夫人」。論律師，蜜雪兒·歐巴馬並非美國第一位女律師，被選入的理由值得玩味。曾獲諾貝爾和平獎的翁山蘇姬，也因為緬甸屠殺羅興雅人事件，而掀起了一股將翁山蘇姬從本書中除名的輿論。姑且不論「選角疑雲」，本書在形式上的突破以及藝術上的成就則相當令人讚賞。不若大部分的童書插畫皆由一人擔當完成，本書邀請了許多「女性」插畫家共襄盛舉，風格非常多元。因此，我們將本書拆開懸掛，讓觀眾可以一眼將100位名人盡收眼底。
本區中除了《給叛逆女孩的睡前故事》之外，也展示了許多名人傳記合集，有些主題相當特別，像是50位女神、美國歷史上的40位黑人女性、給小小孩看的女性名人傳記硬頁書等，試著比較看看國外的傳記合集與臺灣翻譯出版的傳記合集吧！
圖11. 給叛逆女孩的睡前故事100位女性故事懸掛展示 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
第三部 我的感性
圖12. 「我的感性」展區一隅 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
人們常說：女人是感性的，而感性則與直覺思考、創造性、想像力、藝術等元素劃上連結。但過去的女性名人傳記中，卻極少提及女性文學家、音樂家、藝術家、舞蹈家等，受注目的程度甚至比女性科學家更低。不過近五年來，這個情況開始轉變。首先，時尚演藝界的女性名人—可可·香奈兒、奧黛麗·赫本等傳記繪本開始頻繁出現，這個行業或許不被大人認為是「值得努力的方向」，卻是許多女孩的從小的憧憬。在衣帽架的籃子裡可以找到數本關於舞蹈家的繪本，更精確地說，集中在芭蕾舞者。是否因為芭蕾舞看起來十分「優雅」，適合女生？
圖13. 女性時尚名人傳記繪本 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
在這個展示區中，還能窺見另一個女性傳記繪本的潮流—墨西哥畫家卡蘿·芙列達，在收集資料的過程中，她的繪本多達十本以上！可能因為她強烈的個人風格及戲劇化的一生，更大的原因或許是在《可可夜總會》裡擔任了重要角色吧。
圖14. 墨西哥畫家卡蘿‧芙列達傳記繪本 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
女性諾貝爾獎得主中有14位文學獎得主，僅次於和平獎。但女性文學家的繪本相較之下依舊沒有太多成長。第一位女性諾貝爾文學獎得主塞爾瑪·拉格洛夫因童書《騎鵝旅行記》而獲獎，但諷刺的是，這些「童書」中，卻遍尋不著女性兒童文學作家的傳記繪本。因此，在這區中特別規劃了一個小小特展區「你一定要認識的女性兒童文學作家」，別忘了來認識她們，以及她們的經典作品。
圖15. 女性文學家傳記繪本 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
第四部 我的奮鬥
圖16. 「我的奮鬥」展區一隅(圖片來源:國立臺灣科學教育館)
「人生而平等」，這看似簡單的真理，卻是一個漫長的奮鬥，因種族、性別、宗教、政治的歧異而遭受壓迫的事件，至今依然在我們周遭上演。女性主義於18世紀的啟蒙運動開始萌芽，19世紀漸漸轉變為組織性的社會運動，而現在「女權即人權」的概念，也越來越普及。根據臺北市性別平等辦公室的統計資料（2019）指出，聯合國編製的性別不平等指數，2017年臺北市為0.027，全球最平等。在臺灣，近代也未有如歐洲或美國黑奴制度的歷史背景，談到女權及女性的人權鬥士，我們的認知或許不深。甚至會因為美國於1870年通過《美國憲法第十五修正案》中明確賦予黑人男性投票權，但當時無論是黑人還是白人，女性依然無權投票這件事，感到驚訝。
圖17. 美國女權傳記繪本時間軸 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
因此，在這個展區中規劃了美國與歐洲的女權及人權發展的兩條時間軸，在時間軸上擺放了相對應的女性鬥士的傳記繪本，希望能藉此讓觀眾更容易理解這一段奮鬥史。
圖18. 歐洲女權傳記繪本時間軸(圖片來源:國立臺灣科學教育館)
這個展區的另一個主題是「女性環保鬥士」，像是非洲第一位諾貝爾和平獎女得主萬家麗·瑪阿塔伊(Wangari Muta Maathai)是，也是以環境保護得到和平獎的第一人。雖然這個主題的繪本全集中於非洲的女性環保鬥士，但我們相信保護地球是全人類的奮鬥與責任。
圖19. 非洲女性環保鬥士繪本 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
結語
這麼宏大的內容，小孩看得懂嗎？其實，這一開始就不是「只」針對小孩子的展覽，而是面對所有年齡層的群眾。其實連我自己，在策展之前，這些展示的繪本主角我也幾乎都不認識。為了讓觀眾能更迅速進入狀況，我們特地做了繪本主角生平的中文簡介，如果還是覺得英文閱讀是個門檻，可以參加說故事活動，讓別人說給你聽。不需要通盤理解，只要多認識了一個傑出女性，有一點感想省思，即是我們努力付出的回報。
圖20.「SHERO．我的故事」主題書展 (圖片來源:國立臺灣科學教育館)
參考資料
梁庭嘉（2010）。迪士尼公主與女生的戰爭。臺北：秀威資訊科技。
鍾欣穎（2018, 12月24日）。迪士尼公主的「公主病」？公主卡通會帶壞小孩 嗎。udn /轉角國際。
McCabe, J., Fairchild, E., Grauerholz, L., Pescosolido, B. A., Tope, D. (2011).
Gender in twentieth-century children’s books: Patterns of Disparity in titles and central characters. Gender & Society, 25(2), 197-226.
Rokas L （2018）. Barbie unveils 17 new dolls based on inspiring women like Frida
Kahlo and Chloe Kim, and we want them all. boredpanda。
Segarra, L. M.（2018, May 25）。Why Mattel needs to stick with inclusive Barbies. Fortune.
臺北市性別平等辦公室統計資料（2019）
Jane.org Occupational Aspirations (2013)
兒童文學工作者
蘇懿禎