撰稿 陳怡樺

由2019 年至今，俗稱武漢肺炎的冠狀病毒疫情愈來愈嚴重，而由美國藥廠吉利德（ Gilead）科學公司所研發的「瑞德西韋

（Remdesivir）」是目前被視為唯一對新冠病毒有顯著效用的明星藥物，替疾病的治療帶來一線生機，雖然藥物還在臨床試驗階段，但各國無不爭相合成。

在這波對抗疫情的戰役中，臺灣也不落人後，不到一個月的時間，國家衛生研究院及中央研究院就相繼宣布合成瑞德西韋。為了以「安民心，備而不用」為準則，確保疫情若更加嚴重時，臺灣也有能力自行研發並生產抗病毒藥物。

臺灣生醫的實力是有目共睹的，其中作為任務型導向的最高醫藥衛生研究機構—國衛院挾著2005年自行合成「克流感」的豐富經驗，於2月24日超前進度完成純度98.4％的克級藥物合成，因此備受關注。故此，我們特別專訪了國衛院的助研究員、同時也是此次團隊領導的王文傑博士，來談談他們探究的歷程，這當中是如何克服萬難、從無到有，至終能成功合成瑞德西韋吧。

半個月―從無到有

王文傑解釋道：「專利之所以是專利，就因為不可能把所有過程都寫得鉅細靡遺，關鍵要素仍會被隱藏起來。否則製造學名藥的人只要稍加修改條件，就能破解此藥物的專利。為此緣故， 我們還必須統整諸多相關的論文與報導，並依靠以往的經驗及所累積大量的學科知識來作判斷， 才有能力完成藥物的開發。

舉例來說，其中有一個再結晶的製備流程， 根據文獻，只要將當中的兩個立體異構物加入某溶劑後，便能得到所需構型異構物的沉澱。不過，幾經多次的嘗試，液體卻依然維持在澄清的狀態，並沒有沉澱物產生。於是在我們翻閱其他相關文獻後，則認為一再失敗的原因，恐怕就是因為缺乏穩定的晶種來輔助晶體生成；我們便當機立斷另闢新徑，才使問題得以解決。」

成敗在此一舉― 步步為營還是孤注一擲

時光飛逝來到2月19日，就在歷經千辛萬苦以及研發團隊不眠不休、輪番上陣的努力之下， 終於只剩下最後三個合成步驟。但受限時間壓力，經過大家各抒己見並集思廣益後，他們共同決定了一個大膽的嘗試，將最後的三步驟合併成一個步驟。王文傑說：「當初雖預想各種潛在的風險，這也包含整個反應可能有選擇性的問題等，但我們願意賭一把，不論成敗與否。」

經實驗證實，這場賭局他們獲得最終勝利， 也順利的完成末段的製備步驟。簡單的說，最後階段原本必須歷經「上保護基」、「加支鏈」、再「去保護基」三個步驟。而國衛院團隊從結果產物中的三個氫氧基裡，選擇其中一個活性較大的氫氧基接上形成支鏈，並避免另外兩個過度反應，就這樣成功合成出預期的產物。雖然產率不高，卻也完成了第一階段標準品配製的目標。

賭一把的背後，並不只是有幸運女神的眷顧，除了專利文獻和相關報導中的論述作為基礎，團隊也必須有專業的知識及豐富的經驗，才能在關鍵時刻下精準判斷而作出正確的決策， 再透過一次次的檢討與修正，方能一步步邁向終點，得以研發成功。

王文傑表示，在精密儀器的輔助下，能精準地監測每一次反應的情形。因此只要發現反應結果不如預期，都會去推測、探究是否有其他副產物的生成而干擾反應？為何無法得到預測產物？ 這些問題都是提供下一次進行實驗時作為修正的條件，使實驗結果能更接近預測的產物。王文傑進一步說：「在舊思維中認為失敗就失敗了，只要儘快取得成果就好；但今非昔比，改進和驗證需雙管齊下，才是致勝的關鍵。」

深植臺灣化學教育基礎，以培育優異的科學人才

此次瑞德西韋的合成過程，無疑是自然學科領域核心素養能力縮影的展現。使人明白在科學研究實驗的過程中，是充滿許多變數，往往並非照本宣科。因應108新課綱「科學探究與實作」的精神，王文傑認為，不論在任何的環境下， 能夠找出問題、面對問題，並解決問題的基本態度，這會是學生必備的關鍵能力。

王文傑表示，藉由新課綱的推行，樂見高中學生能透過實作，將課本的學習內容內化。舉例來說，在實務上一個反應條件可能適用於1∼20 種不同類型的反應機制，不可能一一背誦。如果老師在課程設計中，帶領學生將課本知識內容以實作的方式進行，通過實驗讓學生看到化學反應的變化，便能更加靈活的將所學應用於各種情境之中，便能替高等教育階段奠定臺灣化學研究及教育的基礎。唯有以循序漸進的化學基礎教育為本，加上堅實的技術輔以儀器搭配，才能培育出有能力面對未來各種挑戰的人才。

值得驕傲的是，此次國衛院瑞德西韋研究團隊共8人，全部都是由所謂的「土博士」組成。王文傑打趣地說：「與國外相比，臺灣學校的資源相對有限，硬體設備和器材也絕非最新穎，也正因為如此，我們須在前端的教育中奠定扎實的基礎。如同這次瑞德西韋合成，精密儀器在監控及檢測上的確扮演重要角色，但假如儀器故障， 我們就無法執行了嗎？那倒也不是，雖然進度會延後三至五天，但使用傳統點片的方式我們還是能進行檢測。」

隨著疫情愈發嚴重，各界都希望這場風暴能盡速止息，而瑞德西韋也僅作為以備不時之需的最後一道防線。不過在這次的專訪裡，我們能見證臺灣生醫及教育界所具備堅強的軟實力，替臺灣的未來注入一股新而強大的力量。

圖片出處：王文傑提供

教師 張靚羚 臺北市中正高中

教案簡介

主題名稱	一株病毒教我們的事——新冠肺炎特刊
搭配課程	高中數學科 第二冊 單元 1
教學對象	高中數學科 一年級
教學時間	30 分鐘
學習目標	一、欲培養學生的能力與態度 1. 讓課本中的專有名詞進入日常生活，加深同學的印象與增加學習的趣味性。 2. 與時事連結，釐清新聞報導的正確性與真實性。 3. 能主動尋求並挖掘問題的所在。 4. 勇於與同學、師長討論，多元學習。 二、學生能獲得的知識內容 1. R0 值（基礎傳染數）的定義。 2. 了解為什麼要讓傳染病的公比小於 1，就能阻止傳播。 3. 如何控制病毒感染。 4. 從數學知識了解「隔離」的重要性。
教學活動	藉由觀看前置影片，再導讀網路文章，並且分析時事新聞，連結數學知識！
整體教學建議	引導學生接收各項媒體訊息能變換成數學式子來思考！
學生先備知識	等比級數與遞迴數列

教學流程與建議

教學內容架構 （操作時間）	搭配教材	教學重點
引起動機 （2 分鐘）	前置影片
先備知識 （8 分鐘）	P3～4	認識 R0 值及說明網路文章例子
探討活動 （5 分鐘）	學生實際演練 R0 值題目
先備知識 （8 分鐘）	P5～7	說明時事報導例子與數學的連結
探討活動 （5 分鐘）	學生練習遞迴題目
總結 （2 分鐘）	╳	將所有數學知識做結論

數感生活——降低武漢肺炎的公比

這幾天春節大家都在關心武漢肺炎蔓延的狀況。有一篇論文，提及武漢肺炎的「基礎傳染數」約為 3.6～4.0，白袍旅人——兒科楊為傑醫師分享了一篇吳醫師的網誌（註），裡面提到「基礎傳染數（R0, Basic reproduction number）【簡言之：平均一個人可以傳染給多少人】大約為 3.6～4.0，意味著 72%～75%感染控制住的話，能有效阻止傳播。」

剛好今天政府記者會也提到這項數據。我們就來跟大家解釋一下 72%～75%是怎麼算出來的。

你可以想像傳染病就像等比級數，如果公比大於 1，級數和會發散到無限大。以基礎傳染數 4來說，在毫無作為的情況下，患者數目會從 1、4、16、64、……整個大爆發。

換句話說，要控制病情，每位患者絕對不能傳染給「大於 1 位」的他者。控制的方法有很多種，在此略表不提。假設全國有x% 的人對武漢肺炎免疫，則一位患者雖然會傳染給 4 個人，實際上卻只有4(1- x%) 個人會生病，所以只要 4(1- x%) < 1，解不等式，可得x% > 75%。這就是文中所說，倘若能有 75%的感染控制住的話，就能阻止傳播。用數學的話語就是「讓傳染病的公比小於 1」。

[授權自數感實驗室]

基礎傳染數（R0，Basic reproduction number）

【簡言之：平均一個人可以傳染給多少人】

臺大公共衛生學院副院長陳秀熙指出，R0 值是控制疫情最重要的指標，當 R0 值大於 1 代表疫情持續流行，若是 R0 值小於 1 則代表疫情獲得控制。

根據 2003 年臺灣 SARS 的資料顯示，當年在 4～5 月中旬疫情達到高峰，R0 值為 1.59；5 月中旬後，R0 值降至 0.31，疫情也獲得控制。另外，2015 年韓國 MERS 的疫情顯示，當年 5 月中旬至 6 月初 R0 值為 1.14，疫情達到高峰，6 月第一週過後，R0 值下降至 0.74，疫情也逐漸得到控制。

一、各疾病的R0

疾病	死亡率	傳染途徑	R0
麻疹	1%～3%	空氣傳播	12～18
百日咳		空氣傳播、飛沫傳播	5.5
天花	95%	空氣傳播、飛沫傳播	5～7
愛滋病	89%～90%	性傳播	2～5
霍亂	1%～50%	糞口傳播	1.06～2.63
伊波拉（2014）	83%～90%	體液傳播	1.5～2.5
普通流感	0.50%	空氣傳播、飛沫傳播	0.9～2.1
流行性感冒（1918 年流感大流行）	>2.5%	空氣傳播、飛沫傳播	2～3
SARS（2003）	11%	空氣傳播、飛沫傳播	2.3～2.7
武漢肺炎（COVID-19）		飛沫傳播、接觸傳播、糞口傳播	1.4～3.8

二、R0 命題設計

根據南韓媒體《韓聯社》最新報導指出，南韓大邱地區已經出現一名「超級傳播者」，13 名有跟他接觸過的人士，2020 年 2 月 19 日已經全部確診，收治這名案例的國家定點醫院大邱慶北醫院，因為擔心爆發院內感染，決定先緊急封鎖急診室。請問：

如何控制感染

〈國內個案〉

由上圖知道，若是一開始得到武漢肺炎沒有馬上隔離，將會傳染給身邊有接觸過的人！

我國的疾管署早在去年 12 月 31 日就發佈新聞、提出警訊，也加緊以可能人傳人的設想作好防範措施。臺灣才能夠面對險峻的挑戰而防疫得當，洞燭機先是最佳保證！

〈國外個案〉

2020 年 3 月 10 日韓聯社報導，位在首爾九老區的一棟辦公大樓的電話客服中心（call center）有 50 人確診武漢肺炎，政府緊急關閉該中心，這是首爾單一場所規模最大的群聚感染案例。

該中心的首位確診案例是一名 57 歲的女員工，她在 6 日上班時不斷咳嗽還出現發冷症狀，工作超過 4 小時才回家。由於客服中心的工作大部分是多位職員坐在設有隔板的辦公桌前接聽來電或打電話，因此符合了感染武漢肺炎的主要途徑「密切接觸」和「飛沫傳播」兩樣條件。

由第二個例子知道，如果有症狀要趕緊看醫生，並且停止上班、自我隔離，才不會像滾雪球一樣，越滾越大！

為什麼隔離這麼重要呢？

舉例來說：

如果一個城市有人已經被感染了，而一個被感染的人會傳給四個接觸者（目前估計 R0 值約為 4），也就是傳染病會 1 傳 4，4 傳 16，16 傳 64，而且完全都沒有隔離，可以用這樣的式子表示：

傳到第十遍（ n = 11）可以用計算機求出a11 是 1048576(人)，約有一百萬人！

但如果每一次被感染的四個人，都有一個被隔離、三個沒隔離，數學式子就可以表示成

這樣傳到第十遍（ n = 11），也可以用計算機求出b11 是 59049（人），比 1048576（人）少了很多！如果每一次被感染的四個人，都有兩個被隔離、兩個沒隔離，數學式子就可以表示成

這樣傳到第十遍（ n = 11），大家很快可以算出c11 是 1024（人）！

如果每一次被感染的四個人，都有三個被隔離、一個沒隔離，數學式子就可以表示成：

這樣當n = 11時，只有一個人會傳播感染！ 可見「隔離」這件事情是非常的重要！

讓我們來將上述提到的算式整理一下，用遞迴數列列出並計算：

(1)一個人傳染給四個人後，若這四個人都未隔離，則

當n = 11時， a ₁₁= 4¹⁰ = 1048576 （人）

(2)一個人傳染給四個人後，若有三個人都未隔離，則

當n = 11時， b ₁₁= 3¹⁰ = 59049 （人）

(3)一個人傳染給四個人後，若有兩個人未隔離，則

當n = 11時， c ₁₁= 2¹⁰ = 1024 （人）

(4)一個人傳染給四個人後，若有一個人未隔離，則

當n = 11時，有d ₁₁= 1¹⁰ = 1 （人）

我們可以由這個遞迴數列得知隔離人數越多，疫情越容易控制住！

素養題組—防疫隔離的人選設定

素材來源	衛生福利部疾病管制署、臺灣高鐵座位表
運用原因	感染控制都蘊含很多數學概念
難易度	易
題型	圖表判讀、邏輯推理、情境
學習表現	n-V-5 能察覺規律並以一般項或遞迴方式表現。
對應章節	第二冊 單元 1 數列與遞迴關係
類型	情 境 化：■生活情境 □學術探究 整合運用：■ 閱讀理解 ■邏輯推論 ■圖表判讀 □批判思考 □解釋辨析 ■資料應用跨 領 域：□語文 ■社會 □自然

【資料來源】

三立 iNEWS	Facebook 陳建仁 Chen Chien-Jen
數感實驗室	TVBS 健康 2.0
中央通訊社	衛生福利部疾病管制署
臺灣高鐵	HEHO Health & Hope

物理科 陳冠宏木柵高工

規劃課程動機

新型冠狀病毒（COVID-19）在全球蔓延，疫情擴散速度也超出預期，除了口罩以外，體溫的監控也是防疫的重點，公共場所使用的額溫槍、熱影像儀的原理是什麼呢？核心的概念就是人體發出的紅外線輻射，在生活中的應用相當廣泛，也包含電器的遙控器，而電磁波中不同頻譜的輻射扮演不同角色，此活動可以讓學生更能深入了解紅外線輻射的特性。

教案規劃

主題名稱	探索紅外線輻射
搭配章節	物理（全） 第 五 章
教學對象	一 年級
教學時間	20 分鐘
學習目標	一、欲培養學生的能力與態度 1. 讓課本中的專有名詞進入日常生活，加深同學的印象與增加學習的趣味性。 2. 與時事連結，釐清新聞報導的正確性與真實性。 3. 能主動尋求並挖掘問題的所在。 4. 勇於與同學、師長討論，多元學習。 二、學生能獲得的知識內容 1. 熱輻射與溫度的關係。 2. 紅外線的應用。 3. 熱影像儀觀測體溫的簡易原理。
教學活動	建議可分 10 組，每組 3 人。
整體教學建議	學生討論與發表為主，教師的引導作輔助
學生先備知識	無

教學流程與建議

教學內容架構 （操作時間）	搭配教材	教學重點	教學建議
準備活動 （3 分鐘）	1. 影片：不同咖啡溫度測量 2. 學習單第 1 題	由於肉眼無法觀察出裝熱水與冷水兩個鋼杯的差異，所以可利用哪些儀器或方法測出？	測出方式無標準答案，合理即可，例如用手摸、看蒸氣、溫度計⋯⋯等等，在旁輔助學生討論並發表想法。
引起動機 （5 分鐘）	1. 影片：電源供應器與筆芯 （自製實驗） 2. 學習單第 2 題	觀看加熱筆芯實驗，怎麼發現筆芯的溫度變高了？ 簡單介紹電流熱效應，當電流越高時，熱功率越大。	觀察不同電流下，筆芯的外觀如何變化，例如： 煙、光的強度與顏色，連結溫度與光頻率的關係。
觀察實驗 （5 分鐘）	1. 熱影像儀 2. 學習單第 3 題	拿熱影像儀（可用影片代替）， 觀測人體有什麼特別之處？	紅外線輻射可穿透衣物，但影片中有些鏡片會擋下紅外線輻射。
總結 （3 分鐘）	學習單第 4 題	找出溫度與輻射波長的關係。	讓學生自行先圈出答案後做小組的討論，最後發表討論結果。
推論預測 （2 分鐘）	學習單第 5 題	利用溫度與輻射波長的關係， 推論不同星體的顏色與表面溫度的關係。

多元評量

紅外線輻射學習單

1.生活中如何判斷物體的溫度很高？（每個人寫出三種後，整組討論出三種寫在黑板上）

2.觀看加熱筆芯實驗，怎麼發現筆芯的溫度變高了？（每個人寫下一種現象，每組統整兩種現象發表）

3.觀察熱影像儀中的影像，不同顏色代表什麼物理量，人體哪些部位溫度較高？

4.溫度越高的物體，與發出的電磁波中物理量有甚麼變化？筆芯與人體發出的電磁波範圍大約會落在哪裡？（用紅筆與藍筆圈出來）

5.星體溫度可以由觀測其星光顏色推論，請排列下方星光的溫度高低

結語

以簡單的實驗訓練學生思考、討論、批判、傳達的能力，部分答案比較開放，不一定有正確答案，老師可依照邏輯是否正確作為依據，重視過程中的互動，以培養學生對於科學問題的研究能力， 與時事、生活做連結，教師為輔助角色，帶領學生思考。

備課資料

紅外線抓漏 https://www.youtube.com/watch?v=HIwU3lh5U0Q

不同咖啡溫度測量 https://www.youtube.com/watch?v=mgQEx8NzzA4

熱影像儀 https://www.youtube.com/watch?v=trJd1MF5nlo&t=68s

圖片來源

人體熱影像 https://www.shutterstock.com/zh-Hant/image-photo/infrared-thermovision-image-showing-when-people-1359969872

星體顏色 https://www.shutterstock.com/zh-Hant/image-vector/space-set-isolated-planets-solarsystem-174303806

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看不見的光

編著者 / 陳冠宏

新型冠狀病毒（COVID-19）在全世界各地蔓延，造成全球恐慌，民眾紛紛尋求自保，造成大家都在搶購口罩、酒精、溫度計……等等，此時政府在公共地區會放置熱影像儀，此儀器是利用人體不同溫度之下發出的紅外線經由感光元件轉換成不同的顏色，判斷出是否發燒，做為篩檢的依據，然而紅外線在生活中的應用也是相當多的，例如遙控器、氣象雷達……等等，給人類帶來更多的便利性。

而電磁波依據不同頻率，可由低至高分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X 射線、γ射線。電磁波與聲波、水波一樣能夠傳遞能量，所以在日常生活中通訊、家電、醫療等都能看到電磁波應用的實際例子。

1.小宏做加熱筆芯的實驗，實驗過程中小宏將筆芯兩端加電壓，開啟電壓後看到筆芯沒有什麼變化，所以用手去摸了一下，發現筆芯有溫熱感，之後持續增加兩端的電壓，發現筆芯變得通紅，發出橘紅色的光，下列敘述哪些正確？（應選 2 項）

(A)筆芯通電後沒有發光，若用紅外線熱像儀也看不出筆芯與環境溫度的差別

(B)在相同的電壓下，筆芯的電阻愈小，總功率愈大

(C)小宏看到橘紅色的光，屬於紅外線的波段

(D)在增加電壓的過程中，筆芯輻射出的電磁波波長越來越短

(E)小宏拿攝影機拍筆芯加電壓的過程中，當肉眼還沒看到發光時攝影機已經拍到淡淡的亮光，是因為筆芯發出紫外線

答案：(B)(D)

解析：(A)紅外線熱影像儀一般可以偵測溫度範圍-20°C～300°C，小宏覺得溫熱代表溫度比人體稍高，所以熱影像儀可辨別出筆芯與環境的溫度差別

(B)依電阻電功率的公式 ，電阻兩端電壓固定時，電阻愈小，電功率愈大
(C)人眼可見的範圍為可見光，無法看見紅外線
(D)筆芯溫度愈高時，電磁波的波長愈短，會從紅外線進入可見光波段
(E)攝影機的感光元件有些能夠接收紅外線，轉換成電訊號後會顯示出亮光，並非筆芯發出紫外線

問題解決：□辨識議題、■解釋現象、□運用證據

探究內容：□經驗數據、■科學理論、□異例

探究過程：■歸納、□演繹、□批判

2.如果熱輻射傳遞的波段大多在紅外線，寒冷冬天拿熱影像儀去拍穿在人身上的外套，比較兩件外套，穿 A 外套時拍起來與環境溫度差不多，而穿 B 外套時拍起來外部有些微紅外線輻射，若只考慮輻射造成的影響，忽略對流的情況下，請推論哪一件衣服比較保暖， 寫出理由？

解析：1.紅外輻線射會傳遞能量
2.B 外套有紅外線輻射的外漏，代表保暖能力較差或 A 外套無紅外線輻射外漏，較無能量的損耗，體溫可以保持較高

問題解決：□辨識議題、■解釋現象、□運用證據

探究內容：□經驗數據、■科學理論、□異例

探究過程：■歸納、□演繹、□批判

提及紅外線輻射可傳遞能量，當能量散逸至環境代表紅外線輻射外漏：1 分寫出 A 或 B 兩件外套保暖力的差別及原因：1 分

撰稿 劉曉倩 教師

前言

由於COVID-19的疫情持續擴散，市面上的防疫產品也變得搶手甚至是難以取得。近期最為熱門的非「次氯酸水」莫屬了，但其實製備次氯酸水並不困難，在學校的實驗室即可進行。為了強化學生學科知識與日常生活中的結合，以符應素養的精神。在此次製備次氯酸水的實驗中，從器材的使用、材料的選擇到實驗的流程，皆讓學生親自動手操作。這不僅落實驗探究與實作，更是將習得的知識實際的應用在日常生活之中。

透過新冠病毒疫情相關的報導，足以引起學生的關注進而引發高度的學習動機。此次實驗的目的為「比較學生自製的次氯酸水與市售的次氯酸水之間的差異」，並探究兩者對消滅病毒在功效上有何差別？

▲圖片出處：shutterstock

教學計畫

週次	具體目標	教學內容
第一週	1. 建立探究的標的。 2. 建立應針對此標的所需檢測的數據與變因是否可控的討論。 3. 檢測所用的工具與原理介紹。	1. 冠狀病毒與一般病毒的差異。為何冠狀病毒比較會突變？ 2. 市售消毒水的種類及效果。 3. 市售自製次氯酸水的裝置是否真的產生次氯酸水？ 4. 將市售自製機製作的次氯酸水進行檢測。 5. 介紹酸鹼度計及酸鹼試紙的測定原理及實作。
第二週	1. 實作原理說明。 2. 以生活為出發點的選擇器具。 3. 實作結果的討論。	1. 教師介紹電解原理。 2. 將舊的手機充電器改良為直流電電解裝置，完成簡易型電解裝置。 3. 進行電解實作。 4. 探討實驗結果中出現的異常因素，進行改進。
第三週	將實驗室中的實作結果與生活常見工具結合。	1. 設計自製消毒水機。 2. 教師帶領前往學校附近書局及雜貨店進行採買。利用生活中的材料進行改裝及設計。 3. 在學校實驗室實作。
第四週	1. 執行實作。 2. 將實作的結果與對照組進行檢測並比對結果。	1. 實際電解食鹽水進行測試。 2. 將市售漂白水與次氯酸水進行有效氯的檢測。

小結

此教案的發想是源於疫情的爆發，故暫且無法與讀者分享執行的結果以及在執行過程中所遭遇的各項問題。此教案已於教學現場如火如荼

的進行中，待實驗結果出爐後，將立即以紙本的形式刊於龍騰「探究點子王」中與各位讀者們分享，敬請期待！

題組

王同學上網查詢市售自製次氯酸水的使用說明，得到以下資訊：

低濃度：2 L水+30 g鹽，選擇5分鐘模式，製成濃度約為298 ppm

中濃度：2 L水+30 g鹽，選擇15分鐘模式，製成濃度約為596 ppm

高濃度：2 L水+30 g鹽，選擇30分鐘模式，製成濃度約為1043 ppm 再根據上述原料，回查電解食鹽水的反應：

陽極：2Cl^－ → Cl₂＋2e^－

陰極：2H₂O＋2e^－ → H₂＋2OH^－

由於溶液中的OH^－濃度愈來愈高，與Na^＋結合產生的NaOH再與Cl₂進行以下反應：

Cl₂＋2NaOH → NaClO＋NaCl＋H₂O

王同學推測，自製次氯酸水的最終產物應為NaClO（莫耳質量：74.5 g/mol），即漂白水的主要成分：次氯酸鈉，但並非醫療院所用來殺菌的次氯酸水。

根據上述文章，試回答下列問題：

1.王同學選擇5分鐘模式，假設電解後的水溶液依舊為2升（密度1 g/mL），且得到次氯酸水的濃度如標示，試計算溶液中，次氯酸鈉的體積莫耳濃度應為多少M？ (A) 1×10^-3 (B) 4×10^-3 (C) 8×10^-3 (D) 4×10^-2 (E) 8×10^-2 。

2.試根據電解食鹽水中陰極與陽極的反應式，回答下列問題：

(1)氧化劑為：__________；因為__________。

(2)還原劑為：__________；因為__________。

(3)欲產生1莫耳的氯氣，則全反應會涉及__________莫耳電子的得失。

3.雖然最後的產物非次氯酸而是次氯酸鈉，但兩者都同樣具有殺菌的效果，主要是因為這兩者都具有次氯酸根，試問：次氯酸根的殺菌效果，主要跟其具有下列哪一項性質有關？

(A) 強脫水性 (B) 強溶解力 (C) 強氧化力 (D) 強還原力 (E) 強鹼性。

4.王同學注意到產品標示中有一條：不可碰觸「鹽酸（HCl(aq)）」，會因化學作用產生有毒氣體。他想起這應該跟他曾經看過某動畫中，將漂白水與鹽酸加在一起是一樣的反應。請試著推測，漂白水與鹽酸混合產生有毒氣體屬於何種反應？該有毒氣體應為何者？

教師：蔡任圃

臺北市立第一女子高級中學

引言

2019年冠狀病毒疾病（Coronavirus disease 2019，簡稱COVID-19）的爆發與流行，影響了你我的生活，此病又稱為嚴重特殊傳染性肺炎、武漢肺炎或新冠肺炎，以下稱為新冠肺炎。新冠肺炎的病原體為嚴重急性呼吸道症候群冠狀病毒2型(Severe acute respiratory syndrome corona virus 2, SARS-CoV-2)，一般稱為新型冠狀病毒或新冠肺炎病毒，以下稱為新冠肺炎病毒（影片1）。要控制像新冠肺炎病毒、流感病毒這樣高傳染性的病毒，我們有什麼武器呢？

▲新型冠狀病毒疾病2019教學影片（高中生版）

防疫病毒的第一步

如何知道誰身上有病毒？除了追蹤傳染路徑外，最重要的是開發篩檢病毒的工具。想要控制病毒的散播，必須又快又準地篩檢人體內有無病毒，其他的防疫策略才能派得上用場， 例如：篩檢患者體內是否有新冠肺炎病毒後，

將患者區分為疑似與確診，我們可進一步隔離疑似患者以降低潛在傳播風險；針對確診病患進行確實隔離預防再傳染，同時追蹤其感染源與隔離前可能的散播機會，並使用支持性療法協助確診病患康復。

若無法有效率地檢驗出患者體內是否含有病毒，直接將一批疑似患者與有症狀者全數隔離，一段時間後隔離用的空間就會不足，最後導致無法有效的隔離真正帶有病毒的患者，使得疫情散播。換言之，想要能充分掌握病毒傳播來源，必須更有效地即時檢查出患者體內是否有病毒，進而採取適當防疫措施，才能夠減少尚無症狀患者傳播病毒的機會。

參考資料

1. Dziabowska, K., Czaczyk, E. and Nidzworski, D. 2018. Detection Methods of Human and Animal Influenza Virus-Current Trends. Biosensors. 8(4): E94.

2. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2(https://en.wikipedia.org/wiki/Severe_acute_ respiratory_syndrome_coronavirus_2)

3. 陳寶珍，2017。你感冒囉！流感病毒檢驗簡介。高雄榮總醫訊，3，5。

4. 趙珮娟、蔡宏津，2019。流行性感冒的快速診斷檢驗。感染控制雜誌，29(1)，23-28。

圖片來源

編輯部

學習單：病原體診斷技術

1.若要進行流感的快篩，檢體是從人體何處收集而來？

答案：於人體的鼻腔或喉部取出抽取液。

2.流感快篩試劑的作用原理，是偵測病毒的哪一類分子？

答案：偵測流感病毒的抗原，一般是病毒表面的醣蛋白

3.為何流感快篩可檢測出流感病毒是屬於A型或B型流感？

答案：抗體與抗原之間的作用具有專一性；試紙上的固定型抗體若為可偵測A型流感或B型流感病毒的抗原，則各自可用於檢測患者體內是否含有A型流感或B型流感病毒。

4.為何目前新冠肺炎病毒還沒有快篩試劑？

答案：科學家才剛製作出可辨認新冠肺炎病毒獨特抗原的單株抗體，目前新冠肺炎的快篩試劑還問能大量生產。

5.利用反轉錄PCR檢測新冠肺炎病毒，是偵測病毒的哪一類分子？

答案：偵測新冠肺炎病毒的RNA。

6.流感病毒與新冠肺炎病毒的遺傳物質，各是何種分子？

答案：流感病毒與新冠肺炎病毒皆屬於RNA病毒，兩者的遺傳物質皆為RNA。

7.流感病毒可否利用反轉錄PCR的方式進行檢測？為什麼？

答案：流感病毒亦屬於RNA病毒，也可透過RT-PCR的方式進行流感病毒RNA的檢測。

8.為何在診斷病原體的防治工作中，獲得病毒核酸序列的資訊非常重要？

答案：若已知病毒核酸序列，就能設計適當序列的DNA引子，在進行PCR或RT-PCR時，可檢測檢體中是否含有特定的DNA或RNA等核酸片段，進而診斷患者體內是否含有特定病毒。

素養題組題-病原體診斷技術

蔡任圃

流感快篩試劑是利用偵測檢體中是否含有特定抗原，作為判斷是否含有 A 型或 B 型流行性感冒病毒（簡稱流感病毒）的依據，成本較低，操作容易且快速。此外，亦可利用反轉錄聚合酶連鎖反應(reverse transcription polymerase chain reaction, RT-PCR)技術，偵測檢體中是否含有特定核酸序列，作為判斷是否含有 A 型或 B 型流感病毒的依據，成本與技術門檻較高且較耗時，但是檢驗結果較為準確。

某醫院進口了一批新研發上市的流感快篩試劑，為了測試該批試劑的檢測效果與正確率，在病患的同意下，除了利用流感快篩試劑進行快篩診斷之外，亦將病患的檢體送至實驗室，利用RT-PCR 技術檢測樣本中是否含有流行性感冒病毒。收集到的資料如表一。

表一 利用快篩試劑與 RT-PCR，檢測檢體中是否含有流行性感冒病毒的檢測結果

註：＋代表陽性反應，－代表陰性反應。

Q1 : 流感快篩試劑中應含有以下何種物質？

(A)可辨認流感病毒的抗體 (B)流感病毒的 DNA (C)流感病毒的蛋白質外殼 (D)流感病毒的 RNA

A1 :

答案＿(A)

解析＿依文中「流感快篩試劑是利用偵測檢體中是否含有特定抗原」，可知流感快篩試劑是偵測抗原，可推知快篩試劑應含有可偵測抗原的抗體。

Q2 : 利用 RT-PCR 技術檢測樣本中是否含有流行性感冒病毒，主要是偵測何種分子？

(A)可辨認流感病毒的抗體 (B)流感病毒的 DNA (C)流感病毒的蛋白質外殼 (D)流感病毒的 RNA

A2 :

答案＿(D)

解析＿依文中「RT-PCR 技術偵測檢體中是否含有特定核酸序列」，又已知流感病毒屬於RNA 病毒， 其核酸為 RNA，故可以推知 RT-PCR 技術是檢測流行性感冒病毒的 RNA 分子。

Q3 : 哪些病患沒有罹患 A 型或 B 型流行性感冒？（多選）

(A)病患甲 (B)病患乙 (C)病患戊 (D)病患庚 (E)病患壬

A3 :

答案＿(A)(E)

解析＿利用 RT-PCR 檢測技術比快篩試劑更為準確，故病患的診斷應以 RT-PCR 檢測技術的檢驗結果為準，RT-PCR 的檢測結果中，A 型與 B 型流感皆為陰性反應者（無 A 型與 B 型流感病毒） 為病患甲、丙、己與壬。

Q4 : 哪些病患罹患了 B 型流行性感冒？

A4 :

答案＿丁、庚

解析＿利用 RT-PCR 檢測技術比快篩試劑更為準確，故病患的診斷應以 RT-PCR 檢測技術的檢驗結果為準，RT-PCR 的檢測結果中，B 型流感為陽性反應者（感染 B 型流感病毒）為病患丁、病患庚。

Q5 : 若流感快篩試劑呈陽性，但事實上體內並無該病毒，這個現象稱為偽陽性；若流感快篩試劑呈陰性，但事實上體內含有該病毒，這個現象稱為偽陰性。各有哪些病患的流 感快篩為偽陽性？哪些病患為偽陰性？你是如何判斷的？

A5 :

答案＿①偽陽性：病患丙　　②偽陰性：病患戊　　③病患丙體內無流感病毒，流感快篩卻呈陽性， 屬於偽陽性　　④病患戊體內含有 A 型流感病毒，流感快篩卻呈陰性，屬於偽陰性

解析＿RT-PCR 的檢測結果代表體內是否含有流感病毒，病患丙體內無流感病毒，流感快篩卻呈陽性，屬於偽陽性；病患戊體內含有 A 型流感病毒，流感快篩卻呈陰性，屬於偽陰性。

Q6 : 這十位病患在同一天看門診，其中病患壬因其旅遊史而屬於新冠肺炎(Coronavirus disease 2019, COVID-19)高危險群，經新冠肺炎病毒檢測呈現陽性，故這十位病患皆經隔離且利用 RT-PCR 技術進行新冠肺炎病毒檢測，檢測結果如表二。

表二 新冠肺炎病毒檢測結果

註：＋代表陽性反應，－代表陰性反應。

利用 RT-PCR 技術檢測樣本中是否含有新冠肺炎病毒，主要是偵測何種分子？

(A)可辨認新冠肺炎病毒的抗體 (B)流感病毒的 RNA

(C)新冠肺炎病毒的蛋白質外殼 (D)新冠肺炎病毒的 RNA

A6 :

答案＿(D)

解析＿由文章描述可知，RT-PCR 技術用於偵測檢體中是否含有特定 RNA 序列，故可推論利用

RT-PCR 技術來檢測患者是否含有新冠肺炎病毒，亦是偵測 RNA 分子。

Q7 : 這十位病患中，是否有同時罹患流感與新冠肺炎的病例？

A7 :

答案_沒有

解析_利用 RT-PCR 技術的檢測結果可知，十位病患中，沒有任何一人為 A 型流感、B 型流感與新冠肺炎皆為陽性反應者，故沒有人同時罹患流感與新冠肺炎。

新冠肺炎降低空氣污染了？-如何判讀科學偽新聞

當謠言像病毒一樣四處蔓延，你無法消滅病毒，但可以強化自己的抗體！

2020年2月初時，網路上瘋傳著「全中國停工以後，臺灣空氣都超清新的」的訊息，再加上3月初新聞報導美國航太總署（NASA）的觀測發現「中國上空的NO₂濃度明顯下降」，甚至用上了「前所未見」這樣的字眼。讓人有一種找到空汙來源真相了的感覺。

（圖源：NASA，https://earthobservatory.nasa.gov/images/146362）

▲美國航太總署以2019年1、2月的觀測資料與今年同期相較，發現空氣汙染降低了。正好此時中國政府採取運輸及商業活動限制，數百萬人被隔離。

事實真是如此嗎？

事實上，這個標題隱藏著一些問題，此訊息最初的來源只是一個網友在遊戲論壇中所發表的半聊天性質文章，附的圖表也都沒有適當的佐證資料，追查到後來還發現原文與NASA的觀測項目根本不同的問題等等。此外，「中國停工」造成當地的空汙數值下降，臺灣的相關空汙數值也跟著下降了嗎？是時間點剛好接近，還是真的跟中國有密切關聯？
此時就需要教師引導學生，以科學研究方法，針對這樣的訊息進行「新聞判讀」。

教案規劃

主題名稱	外來的善意？
搭配章節	地球科學（全）ch3-4 天氣圖判讀
教學對象	高一
教學時間	50分鐘
學習目標	1.學會判斷流言（新聞）是否可信。 2.能利用所學驗證生活中遇到的問題。 3.能收集到可信的資料並運用。 4.學會正確判讀天氣圖。 5.能利用簡易軟體進行計算。
教學活動	1.分組進行，每組不超過5人。 2.提供無線網路、手機、筆電等資訊設備。
整體教學建議	教師先給予引導，待學生提出所需要的資料需求後，給予相關可信任之網站網址讓其瀏覽， 讓學生彼此討論該找哪些資料、該如何運用及分析。
學生先備知識	1.天氣圖上的各種符號、線條及代表的意思。 2.了解臺灣各季節季風風向及來源。 3.知道空汙的因子與成因有哪些。

教學流程與建議

教學內容架構 （操作時間）	搭配教材	教學重點	教學建議
1.準備活動 （5 分鐘）	(1)新聞-武漢肺炎間接改善中國空汙 (2)Airborne Nitrogen Dioxide Plummets Over China	●簡單地帶學生讀過最近相關報導，試著讓某幾組說明這類報到的主題及原因是什麼？	不要對報導內容給予個人評價。
2.引起動機 （5 分鐘）	巴哈姆特-【情報】全中國停工以後，臺灣空氣都超清新的	●假裝讓學生順著兩篇報導，以為這是臺灣那陣子空汙降低的主因。詢問學生對該篇報導下的留言有沒有想法？ ●順勢詢問，大家有感嗎？「有」、「沒有」或「忘了」都可以，因為這是「感覺」，那實際上呢？ ●帶學生討論，該怎麼確認這件事是真的或假的。 ●讓學生提出各種驗證時需要的資料。	不要立刻處理學生起鬨，但要試著引導他們懷疑這件事。
3.試做 （7 分鐘）	不提供	●讓學生上網尋找他們需要的資料，5分鐘後讓各組說明，找得到什麼跟找不到什麼。	不要馬上跟他們說哪裡可以得到資料，先讓他們自行判斷該到哪些網站去搜尋。
4.引導 （3分鐘）	(1)中國空氣污染：實時空氣質量指數地圖 (2)環保署-空氣品質監測網 (3)環保署-污染物測值月報表 (4)CWB-生日雲圖 (5)JMA-過去の天気図	●讓學生記下相關網站進行搜尋，並開放他們從其他網站得到資料。
5.實作 （20分鐘）	學習單	●讓學生搜尋並分析資料。
6.分享 （10分鐘）		●各組簡單跟全班說明，自己的組別用了哪些資料，得到哪些結果，證明了什麼？	注意學生的資料來源以及計算方式。

學習單

	班級： 組別：	座號： 姓名：
1. 請先猜測這報導正確嗎？	□正確、□錯誤
2. 請以文字簡略說明你們打算如何驗證相關報導？
3.你們決定使用哪些資料？	資料名稱：	資料來源：
4.經過資料查找及分析，你們覺得相關報導是正確的嗎？	□正確、□錯誤
5.以文字仔細描敘你們如何證明這件事的正確性。

附錄：探查過程參考

首先搜尋相關報導來源，找到「新聞-武漢肺炎間接改善中國空汙」，透過其內文線索找到原文應該來自「Airborne Nitrogen Dioxide Plummets Over China）」以及「How the Coronavirus Is and Is Not Affecting the Environment」，按文中所提供的時間以及中國公告的停工時間比對，確定合理後，挑選該月分來做中國與臺灣的數據比較，中國的資料來源為「中國空氣污染：實時空氣質量指數地圖」，臺灣的資料來源「環保署-污染物測值月報表」，兩者皆有提供如同報導中提到的NO₂的數據，取二月份的資料作為參考，但不僅僅是今年（2020年）的2月份，連同比較前面5-10年的資料，看兩者是否呈正相關。

然而中國及臺灣兩地皆有大量測站，建議可以從季風發源地北京及華北周遭地區挑選（進行平均），臺灣則挑選西部幾個縣市的資料（平均）進行比對。同時為確定臺灣今年2月份仍如同往年般是受到東北季風影響的，可透過「（JMA-過去の天気図）」比對，查找大陸高壓是否仍籠罩著中國北部一帶並擴展至臺灣周遭。若沒有的話，表示該月份季風不明顯，空汙從境外（中國）輸入的可能性便小很多；若有則可繼續進行資料比對。