科學怎麼搞：楔子之科學方法與態度的老生不常談 - 泛科學

（作者的一點碎碎念開始） 時序到了2012年底，PanSci上有兩千多篇的各樣科學文章，在臉書上的粉絲數量突破三萬人，甚至也在知名的演講大會TED的台北場上，分享了科學 ... 031文字分享友善列印031來自台灣分析/評論專欄泛科授權2.0科學傳播科學生科普閱讀力大賽讀寫科學透視科學科學怎麼搞：楔子之科學方法與態度的老生不常談YTLai・2013/01/02・2981字・閱讀時間約6分鐘・SR值545・八年級＋追蹤（作者的一點碎碎念開始）時序到了2012年底，PanSci上有兩千多篇的各樣科學文章，在臉書上的粉絲數量突破三萬人，甚至也在知名的演講大會TED的台北場上，分享了科學平台所促成的推廣與對話的心路歷程。

藉由PanSci，我們獲得正確的科學資訊的管道暢通了許多，也觸發了更多人對科學的興趣。

可是，科學的本質並不只是各種新資訊、新知識的吸收與堆疊而已。

在正確的科學資訊與知識之外，（我以為）更重要的應該是科學素養與態度的建立，建立起自己分辨真偽的能力，才能夠從被動的等待正確資訊，轉為主動的篩選並且發送正確訊息。

以科學一點的譬喻來說，就好像PanSci給予的是篩選過的、有價值的、有營養（而且好吃）的食物，期望每個讀者都可以吃了以後頭好壯壯不生病；但是除此之外，如果每個讀者都能夠建立起『如何篩選食物』的正確觀念，那麼不但不需要PanSci來幫忙篩選食物，還可以回過頭來確認PanSci給的食物真的是有益健康的，甚至能夠加入或扮演PanSci的角色，影響更多的人。

或者，如果我們以笑傲江湖的梗來譬喻，那就是PanSci給你的是各門各派的劍法招式和用法，讓你可以功力大進見招拆招克敵致勝，但是到頭來如果對方用了沒遇過的怪招，那麼一時之間恐怕還是有落敗的可能。

所以，更重要的應該是除了招式之外，還能夠學到獨孤九劍的心法，於是不再拘泥於招式和門派，能以無招勝有招，最後打遍天下無敵手大敗東方不敗娶到美嬌娘任盈盈。

不過，PanSci上頭雖然多的是武功招式正確的科學資訊，獨孤九劍科學方法相關的文章卻少了點。

所以不才我在此希望可以拋磚引玉，藉著這個『科學怎麼搞』的專欄，盡我所能的以科學態度來探究一些常見問題或現象，揭開過去只見科學問題與結果，卻多略過中間實驗發想和反覆自我辯證過程的神秘面紗，讓科學研究能夠不再有馬賽克，讓思考脈絡能夠完全解禁（文案好像怪怪的？），讓所有的讀者能夠身歷其境，一起體會科學態度的理路為何。

如果各位看出了趣味（而且專欄有繼續下去又沒有爛尾的話），也歡迎在文後告知想要讓『科學怎麼搞』搞一搞的問題或現象，我很樂意不揣譾陋與大家分享我的觀點和思路，更希望各方大大在小弟思路不足之處能夠多多批評和指教。

（作者的一點碎碎念差不多結束了）不過，在真正的『科學怎麼搞』開始之前，這一篇談論科學方法與態度的無聊文章仍然是免不了要寫過的，還請大家多多擔待。

根據Wikipedia條目，科學主要有兩個含義：一是『求真』的過程、一是『求真』過程產出的結果，也就是知識。

科學知識大家在PanSci上都看得多了，但是產出科學知識的『求真』過程和WIKI條目下特別強調的邏輯推理過程，卻可能比較陌生。

於是，我們再次的參照WIKI上的科學方法條目，發現科學方法涉及了三個步驟：問題的認知與表述、實驗數據的收集、假說的構成與測試。

如果各位覺得這三個步驟似曾相識，那是因為我們從國小自然科就提到了『觀察->提出問題->假說->實驗->結果』這樣的科學方法。

所以，其實科學方法大家也都早就知道了。

不過，知道歸知道，『下列何者為科學方法的第一步驟』考試也都有考，但是真的有內化到心裡的成為科學態度的卻不見得多。

當然，一個可能是一般生活中其實沒有多少機會讓我們能夠實地操作科學方法（想想哪天你約會遲到半小時惹了女/男朋友生氣，結果還在那邊觀察提出問題假說然後重複實驗確定對方是不是因為遲到半小時才生氣，如果遲到28分鐘是不是就不會生氣…），所以我們無法把科學方法內化為態度。

但我認為，另一個更重要的可能是，除了上述步驟之外，執行科學方法時還得符合幾個科學原則，但是這些原則卻常常沒有在講述科學方法的時候同時被提到。

科學方法其實只是乾枯的骨架，推動科學方法這個骨架的血肉–也就是科學原則–其實更加重要，在日常生活中也更派得上用場。

畢竟，要有機會在日常生活中執行科學方法的機會或許不多，但是以科學原則為依歸的態度，卻是無時無刻可以在生活中體現的。

也就是因為缺乏對這些科學原則的理解，才會無法把科學態度內化到心裡，並且應用在生活中。

那麼，到底在老生常談的科學方法之外，有哪些必須存在的科學原則呢？首先，第一個原則是：科學方法必須建立於收集可觀察、可量度、可經驗的證據。

也就是說，空口說白話或是不能當成證據，要想證明什麼，一定要是現實生活中可以『量測』得到的現象才行。

所以，感覺手指變長，得要拿尺來量，而不是把手放在一起比一比就罷了。

第二個原則，則是必須在過程中，根據所觀察量度經驗的事實，去證明假說的正確與否。

換句話說，就是讓鐵錚錚的事實說話，而不需要任何額外的解讀或詮釋。

而且為了避免實驗時發生錯誤或誤解或運氣太好太不好，實驗的步驟和結果都必須要有可重複性。

光是『可重複性』這一點，就常常被人忘記。

所以，SKII是不是真的用了就回不去，也是要重複實驗過才知道（而且本錢要很粗就是）。

還有一點非常重要卻也常被忽略的，就是整個過程都必須是客觀的。

所謂客觀，就是操作者的意志不能夠影響到步驟的進行和數據的取得，就算實驗者百分之百確認實驗結果，也必須要以各種方式和實驗設計來減低自己既定想法可能帶來的影響。

所以通常實驗取樣的時候很重視隨機性跟代表性，非必要絕不挑選實驗樣本，而就算是針對特定實驗對象反覆實驗，也會盡可能讓施測的條件一致，並且避免實驗者或被實驗者人為因素造成的差異。

這一點，在以人類為對象的實驗上尤其要特別小心，例如李校長的特異功能實驗需要非常注意。

另外，在整個過程中，完整保留所有紀錄、結果和資料也是非常重要的，這並不是為了讓年紀大記性差的實驗者可以記得自己之前到底是怎麼做實驗，而是為了讓後人有重複實驗步驟依樣畫葫蘆驗證的可能。

而且，能夠把實驗的紀錄、結果和資料留存，並且盡可能的公開接受他人檢驗，也是檢驗實驗客觀與否很重要的依據。

如果有違背科學原則的隱瞞或刪減，通常會在這樣的他人檢視下或他人重複實驗下現形。

以上的幾個原則，就是我們耳熟能詳的科學方法之外，還必須要同時存在的科學原則。

能夠把握這些科學原則，其實也就是表現了科學態度：信任可觀察量度經驗的現象、以可重複觀測而非無法再現的事實為依歸、無論自己相信什麼都盡量以客觀的態度和方法面對觀察到的現象、而且樂於分享公開資訊資料和結果接受他人檢驗，並且保有『自己支持或信任的假說和理論被新出現的事證推翻』的可能性，因而保持彈性和豁達。

行筆至此，最後我想要提醒的是：如果科學方法是骨幹，那麼這些科學原則就是包覆在外的血肉，只有兩者兼備，才能構成完整的身體。

但是，熟稔科學方法和科學原則，並不表示就會實際應用在生活上。

畢竟，科學方法加上科學態度就只是個萬事具備的肉體，要想賦予這個肉體鮮活的樣貌，更不能缺少東風般的動機。

那就是你的好奇心。

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2018年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第十一屆傑出獎得主中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳，畢業自台灣大學植物系，在美國卡內基美隆大學（CarnegieMellonUniversity,CMU）取得博士，後於加州大學聖地牙哥分校（UniversityofCalifornia,SanDiego,UCSD）進行博士後研究，研究專長為植物分子生物學。

主要從事細胞膜蛋白的功能研究，在硝酸鹽轉運蛋白研究領域有卓越貢獻。

2021年蔡宜芳特聘研究員榮獲美國國家科學院（NationalAcademyofSciences,NAS）外籍院士（internationalmembers）。

如果妳撿到蔡宜芳掉的手機，可能很難立即知道失主是誰，甚至有點摸不著頭緒：因為她手機裡超過80%的照片，都是植物。

為何會選擇植物作為研究領域？身為中研院分子生物研究所特聘研究員，在植物分子生物學領域貢獻卓著的她卻說，這個決定其實「不太科學」，因為起心動念是自己「真的很喜歡植物」。

因為喜歡所以好奇，因為好奇而想要知道更多：許多lovestory都是這樣開始的，而研究領域的開展又何嘗不是一場超浪漫故事呢？也因為一般人都不夠認識植物，聽不懂植物的細語呢喃，更需要蔡宜芳這般熱愛植物的科學家，擔任植物駭客兼翻譯，讓不辨菽麥者也能偷聽花開的聲音。

故事，從一株異變的阿拉伯芥開始說起。

植物對於氮肥的攝取機制與調控方法正是蔡宜芳的研究主題。

圖／劉志恒攝影分子生物學突破：發現植物吸收硝酸鹽的關鍵蛋白CHL1上世紀50年代起的「綠色革命」，大幅提升了糧食生產量，餵飽了激增的地球人口，「氮肥」在其中功不可沒。

它對植物開花結果至關重要，然而植物透過什麼機制攝取氮肥？如何調控才能更有效地吸收？蔡宜芳研究的正是其中的分子機制。

氮，是生物存活的重要元素；從推動光合作用的葉綠素、各種代謝反應的酵素，到與遺傳相關的核酸中，都有氮的存在。

但對植物來說，要取得氮元素卻出乎意料地困難；大氣的組成中近五分之四為氮氣，但是除了藉由少數有固氮能力的微生物以外，植物只能使用在土壤中非常少量的氮源，吸收的型態有「氨鹽」與「硝酸鹽」，其中又以硝酸鹽為主。

但是，硝酸鹽是帶電離子，無法自行通過脂質構成的細胞膜，那到底植物如何利用硝酸鹽呢？為了解開這個長年來的謎題，蔡宜芳將目光投向一棵無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株，並利用當時最新發展出來的分子生物技術，試圖找到出關鍵基因。

蔡宜芳表示，這個無法正常吸收硝酸鹽的突變株，在她約10歲時就被荷蘭研究者發現，這麼多年來在傳統技術底下被研究得相當透徹；卻直到她開始進行博士後研究，伴隨植物分子生物相關技術發展，才有方法找到關鍵的轉運蛋白。

這樣的研究自然充滿了挑戰，因為新技術還不穩固，就連實驗室老闆都曾勸她放棄。

不願投降的她，決定一邊持續研究氮代謝，一邊到其他研究室學細胞膜研究的新技術，1994年，蔡宜芳從美國回到台灣，持續研究進一步發現，位在植物細胞膜上的CHL1硝酸鹽轉運蛋白，除了作為硝酸鹽的「搬運工」，還有其他異想不到的功能。

在你我的印象當中，植物是被動的吸收養分：但其實當土壤中的的硝酸鹽變化時，植物會主動改變硝酸鹽的運作模式，這就是蔡宜芳團隊在2003年的重大發現。

運作模式的改變正來自於CHL1蛋白的磷酸化轉換，因此CHL1蛋白也具備作為「傳令兵」的功能。

透過CHL1，植物便能感應周圍的硝酸鹽濃度，幫助植物調控基因表現，以便能更有效率地利用硝酸鹽。

掌握硝酸鹽吸收的調控，在農業領域十分有發展潛力，蔡宜芳的研究進一步轉向，對接實際應用，期盼為農業的永續未來提供新解方。

除了CHL1硝酸鹽轉運蛋白的機制外，她也針對阿拉伯芥如何吸收與輸送硝酸鹽到不同組織的分子機制展開探索。

近期更研究探討是否能以育種或基因調控的方式，增進植物吸收硝酸鹽的效率。

由於硝酸鹽非常容易在環境中流失，因此多數的氮肥施放到田間後，植物也往往吸收不了；如果可以改善植物的吸收效率，就能減少施肥的浪費，連帶減少製造氮肥耗用的能源，也讓農作物長得更好。

好消息是，透過基因調控，蔡宜芳團隊已經在阿拉伯芥、菸草及水稻上實驗成功，並取得相關專利，期待未來將授權給生物科技公司進行下一步。

培養科學研究必備品：好奇心、科學思辯與毅力蔡宜芳從事研究的初衷是因為對植物的喜愛與好奇心，對她來說和植物有關的十萬個為什麼，猶如始終永遠拼不完的大型拼圖，從小時候就在蔡宜芳的心中佔據了重要位子，於是她「追根究柢」（如字面上意義），想靠自己解開植物現象背後的秘密。

人們對自己不了解又無法回嘴的植物充滿了誤解，往往覺得植物跟動物一點也不同，然而在蔡宜芳看來絕非如此，她表示，已經有研究發現，當我們這些動物咬下蔬菜的瞬間，植物裡頭負責傳導的的鈣離子就會產生變化。

「大家都覺得植物不會動不會叫，但其實植物是有感知的。

」蔡宜芳表示，植物其實都知道，只是用我們不懂的方式在表達，要靠研究才能一句一句地破解植物的密語。

圖／劉志恒攝影當然研究也不能自己埋頭苦幹，交流非常重要。

蔡宜芳擔任植物學期刊《PlantPhysiology》編輯多年，但回憶起剛建立獨立實驗室的階段，面對那麼多來自審稿人的刁鑽問題，當時的自己也難免生氣。

一旦轉換身份成為審稿人，被審的經驗也讓她更明白審查論文時該注意的重點，一來一往的思辨與答辯，反而讓她覺得很好玩。

「我自己有個突破，是因為被質疑的時候很生氣，可是不能光氣，也要想辦法解決。

就在生氣的時候，想出來的方法，最後變成我們實驗室很新的工具。

」而她也認為自己在替《Nature》等重要期刊審稿時，認真地給出言之有物的評論，幫她累積了領域內的信譽，才讓期刊編輯的位置找到了她。

蔡宜芳曾擔任植物學期刊《PlantPhysiology》編輯。

圖/《PlantPhysiology》網頁截圖像投稿審稿這般來回思辨的訓練，對科學家的養成非常重要，然而蔡宜芳觀察，科學思辨在台灣教育裡比較缺乏。

她舉例，在美國課堂上，老師會要學生先讀一篇論文，接下來整堂課則要學生批評論文有什麼問題。

「我們在台灣被訓練的人，都會把paper當作傳世經書在讀，讀懂它就覺得很開心了——要去批評它，我們真的沒有習慣。

」蔡宜芳坦言那過程對她來說曾經非常痛苦，但會痛就代表該變。

她就此改變了思路：面對知識，蔡宜芳要求自己不僅要讀懂，還要有餘力批評它，說出對、錯在哪裡。

蔡宜芳認為，科學就是得永遠抱持著質疑的態度，在不疑處有疑，才能找到真正的答案。

「在我自己的實驗室裡面，我也一直在逼學生要去思考」。

蔡宜芳在實驗室中，會不斷要求學生思考、批判。

圖／劉志恒攝影而除了好奇心及思辨能力之外，蔡宜芳認為「毅力」也是科學家在科學界持續前進的重要特質。

經驗告訴她，在科學研究中遇見失敗比遇見成功的次數多太多了，革命十次稀鬆平常，如何二十次甚至三十次之後還能繼續往前走？那絕對需要強大的毅力來抗壓才行。

說到壓力，身為科學界的女性，蔡宜芳認為，自己的成長環境中，性別造成的影響並不大，以她所在的中研院分生所為例，研究人員性別比例很平均。

但若深入細究，「無意識偏見」（unconsciousbias）仍難以避免。

她以自己帶過的學生為例，生科領域在大學時期男女比例大約是各半，但隨著碩士、博士一路往上，男性的比例逐漸多於女性。

因為許多女學生在面臨職涯選擇的時候，往往會被迫以家庭或是男性伴侶的事業為優先，這種狀況回過頭來又讓部分老師覺得「教育女生有時會是浪費」，成為惡性循環。

榮獲過許多科學成就獎項的她，時常是唯一獲獎的女性，而就在接受採訪不久前，她又獲頒一個獎項，直到頒獎當天的照片寄回到所上，「一片黑西裝裡面，就我穿黃色！」她笑道。

所上第五屆台灣女科學家傑出獎得主鍾邦柱老師看到照片時，也對她苦笑說：「哎，革命尚未成功，同志仍需努力。

」「先不要去想會有這個東西，做該做的事情。

真正不平的時候，不要安靜不講。

」儘管環境仍待改變，蔡宜芳建議女科學人自己先跨出一步，就如同她自己一路走來的態度。

一株莫名異變的阿拉伯芥，遇上一位不放棄的科學家兼植物迷，造就了改變農業、甚至是整體生態未來的契機。

如果妳的手機也跟蔡宜芳一樣，裝的幾乎全是自己感興趣、想研究的東西的照片，請別質疑自己是不是怪怪的，或許妳也將靠著研究，改變世界，這是我能想到最浪漫的事了。

台灣傑出女科學家獎邁入第15年，台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想，讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。

想成為科學家嗎？妳絕對可以！傑出學姊們在這裡跟妳說：YES!：https://towis.loreal.com.tw/Video.php本文由台灣萊雅L’OréalTaiwan為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15周年而規劃，泛科學企劃執行。

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