今天來聊聊我對科學教育的想法與實踐。這要回溯到我在英國 Lancaster University 念博士班的時期。直到現在我還是覺得自己非常的幸運可以跟到一位啓發我非常大的指導老師 Prof Robin Tucker。在那段求學期間,我的研究能力培養的非常快,所有的時間都花在閱讀以及思考研究的相關問題,覺得每天的時間都不夠用。在我博士班口試通過時,Robin 過來跟我握手,微笑地對我說了一句:『Congratulations, Dr Wang. 』。在那個時候,我突然理解到我的內在跟剛到英國求學時有了非常大的改變。現在站在 Robin 前面的是那個小時候對周遭自然現象有著強烈好奇心的我。 跟著Robin 念博班的期間,他所帶給我最寶貴的東西並不是他那豐富的知識,而是點燃了我心中對研究的熱忱以及對事物的好奇心。從那時起,我深深地體會到,一個老師的主要任務並不是傳授許多知識給學生,而是啓發學生對事物的好奇心與學習的熱忱。基本上到了大學以後,所有書本上的知識都可以通過自身的學習來獲得,但是學習的熱忱和好奇心卻不是書本上的知識可以獲得的。這讓我想起愛因斯坦曾經說過的一句話:『當一個人忘卻了學校所學的知識,剩下來的就是教育。』

回台灣這些年,看到不少學生都已經沒有好奇心或是熱忱,他們主要的學習動機只剩下把考試分數考好。其實這並不令我感到意外,因為在我國高中時期也被迫不斷的追求好成績,這使我必須壓抑自己對周遭事物的好奇心。如果我們來仔細探究一下為什麼我們的教育環境會讓孩子失去好奇心和學習的熱忱,難道考試制度是元兇嗎?我認為原因不是這麼的單純。考試的確是評量學生學習情況的方法之一,所以基本上各個國家都有考試制度。我覺得問題是出在考試的成績所表達的只是學生吸收課程知識的情況,而不是學生的學習能力。一個學生成績不好所代表的只是他無法吸收老師的上課內容,跟他本身的學習能力沒有任何正相關。但是台灣的教育體制很容易讓家長、老師、甚至是學生自己把考試成績和學習能力劃上等號。學生無法吸收上課內容的因素很多,有可能是因為老師的教學方式或是課程內容的設計。也有可能他正在專心思索一些課本知識以外的問題。所以把學習能力量化成考試成績是不對的。老師和家長應該要更關注的是孩子的學習動機,以及如何讓孩子保有學習的熱忱與好奇心。我認為很重要的一點是不要讓考試成績的高低來左右孩子的學習動機。學生的學習動機的高低不應該來自考試考得好或不好,而是應該來自對於知識本身的興趣以及探索的過程。如果一個學生喜歡學習的動機是因為考試考好,那如果有一天他考不好或是將來進入沒有考試的工作職場時,他的學習動力勢必會受到影響。所以我認為一定要避免考試成績影響學生的學習熱忱,並且關注在教學上是否能持續引起學生的好奇心以及喜愛學習的心。這一點我覺得德國在孩童的教育上做得很好。兩年多前去德國愛因斯坦研究機構訪問時,在當地的商店可以看到各式各樣給孩童的桌遊。這些桌遊都非常富有教育內涵,讓孩童可以從遊戲中學習到單字、圖形辨認、邏輯、數學等。我想一個孩子的好奇心和喜愛學習的心遠比考試成績來的重要的多。

現在讓我來分享一下我對科學教育的實踐方法。既然我認為保持孩子的好奇心和學習熱忱是最重要的, 我的實踐方法也是根據這個原則所提出的。在國小階段,孩子會對周遭的事物與現象感到好奇,這個好奇心會驅使他們想要瞭解現象的原因,所以他們渴望建立自然現象中的因果關係。雖然很多我們生活中所經驗到的自然現象的原因可能不是單一的,而且如果繼續追溯這些原因也會需要引進更多的物理概念。但是我認為國小這個階段的孩子主要需要的還是自然現象中一個簡單而且主要的因果關係。所以老師可以設計一些有趣而且簡單實驗,讓孩子從觀察或是動手做實驗中嘗試瞭解現象背後的原因。除了幫助孩子建立現象的因果關係之外,我認為另外一個重要的部分是要引導孩子去發現其他的自然現象也有相同的因果關係,讓他們瞭解到實驗中所觀察到的原因是有普遍性的,而不是只能解釋這些實驗中的現象。這個部分可以幫助孩子在接觸到新的現象時,會嘗試運用所建立的因果關係去解釋。舉個例,我在教我小孩空氣受熱會膨脹的概念時,我做了幾個實驗讓她發現熱空氣的確會膨脹,並且舉了熱氣球和放天燈的例子。幾天後的一個晚上,她在玩乒乓球時不小心把球壓扁。我說我有個好辦法把球恢復原狀,她感到很好奇。我拿了一杯熱水過來,並且叫她仔細看,當我把球放進去,球恢復了原狀,這時我問她為什麼,她說因為球裡面的熱空氣膨脹。我舉這個例子主要是要說明當孩子對於某些自然現象建立了清楚的因果關係,他們會嘗試去運用這些因果關係去解釋其他的現象。

放天燈

對於國中以上的科學教育,我認為學生要開始建立描述自然現象的能力。要描述自然現象,不能只是瞭解現象之間的因果關係,而是必須學習描述自然現象的工具,例如物理量或是數學。這就像是如果我們想要清楚地表達我們的思想,我們必須學習語言,這當中包括單字,文法等。 所以從這個簡單的類比來看,物理量就像是語言的單字而數學就像是文法。通過學習物理量和數學,我們可以用這些工具來描述日常生活的現象。這個階段的科學教育除了學習這些工具之外,還要學習如何利用這些工具建立清楚的物理觀念,這樣才有能力去描述自然現象。我認為在國中階段,在幫助學生建立物理觀念時,數學的部分不要太多,而且一定要配合有趣的實驗示範。這些實驗最好是取材自日常生活中的現象,這樣除了可以引起學生的學習興趣之外,也幫助學生更容易利用所學到的觀念來描述生活現象。這個階段的觀念建立主要是在培養學生對於自然現象一種正確的直覺思維。到了高中階段,除了數學的學習更多之外,有另一點和國中時期很不一樣,就是學生要開始學習如何運用所學的觀念來預測一些簡單的自然現象,而這個部分會讓學生認知到學習科學是非常有用的。然而,要具備預測自然現象的能力,就必須學習較多的數學以及分析現象的能力。我認為這部分的科學教育是高中和國中的主要區別。

放天燈

其實大自然本身就像是一本內容豐富的書,在閱讀這本書的過程中,你會不斷的體會到這本書所呈現的美。而科學教育的其中一個目的就是培養學生能夠閱讀這本書的能力,讓學生可以欣賞到自然定律所帶給人類的美感。

後記:寫這篇文章時,正逢社會上發生了令人震驚的劉小妹妹遇害的事件。這幾年台灣社會不斷的出現重大的殺人事件,凸顯出這個社會病的不輕,但是我們仍然找不到醫治的方法。就如同全球的氣候和環境正不斷的惡化,科學家目前也無法找到根本的解決辦法。我們留給下一代的環境越來越嚴峻,這一直是我很擔憂的地方。青山綠水距離我們的生活越來越遙遠,所取代的是許多往來穿梭的車子和高聳冰冷的大樓。人與人之間彼此的關心和問候的次數隨著時代的變遷一直在遞減,所取代的是冷漠和事不關己的心態。網路和媒體充斥著許多不正確的知識觀念以及膻腥色的報導。我不知道其他人生活在這樣的環境有什麼樣的感受,但是我個人的感受是在這樣的環境下,身體和心靈很難不生病。請多為我們的下一代著想,現在有能力改變這個環境的是我們這些大人,所以我們背負著很大的責任。有時我會聽到一些說法說現在的年輕人能力越來越差,而且一代不如一代,但是我不認同這樣的說法。我認為一代不如一代的責任是在上一代而不是下一代。當學生的教育出了問題,主要的責任是在大人而不是學生。希望我們這些大人可以不斷的自我反省,多去關心這塊土地的自然生態,多去親近大自然,多關心自己與周遭的每個人,留給我們的下一代一個乾淨健康的環境。

王志宏 2016年 3月30日 于時空研究學苑

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