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提出「可否證性」概念──波普誕辰│科學史上的今天:7/28

張瑞棋_96
・2015/07/28 ・1080字 ・閱讀時間約 2 分鐘

對哲學家卡爾·波普(Karl R. Popper, 1902-1994)而言,轉捩點就在 1919 那一年。原本他還是馬克思主義的信徒,天真地相信馬克思所預言的歷史進程,但他的祖國奧匈帝國瓦解後,於 1919 年成立的共和國根本就與其預言不符。

不符的還有心理學家阿德勒的理論;在他那兒當志工的波普有一天向他報告一個小孩的案例,從未見過這小孩的阿德勒竟還是硬要用他那套自卑感理論來分析,完全不理會他的異議。相對地,這一年英國天文學家愛丁頓遠赴非洲觀測日食,證實了愛因斯坦廣義相對論的預言,令他對科學充滿嚮往。

馬克思主義、阿德勒的個人心理學、佛洛依德的精神分析,都是當時風行的學說,也都自稱是科學,然而波普可以感覺它們與愛因斯坦的科學大不相同。但究竟是哪裡不同?自此這個問題一直縈繞在他心中,最後他終於在 1934 年出版的《科學發現的邏輯》一書中總結他的思考結果。

波普認為真正的科學必須符合一個判準

可否證性(falsifiability, 也稱可證偽性)。也就是說,一個理論必須可以被證明是錯的,才能算是科學理論。

波普違逆傳統的創見可說是給科學界一個當頭棒喝!因為科學理論向來著重的是預測的準確性,如果實驗結果或觀測到的事實一如理論預測的,就可證明這個理論是正確的,但波普卻指出並不存在正確的理論。

向來建立於經驗法則的歸納法所得出的結論只能被證明為偽,無法被證明為真;就像歐洲人原本普遍相信所有天鵝都是白色的,但即使經過一百年仍所見無誤,也不能保證這個主張是真的,因為你永遠不知道會不會冒出一隻黑天鵝。果然,後來就在澳洲發現黑天鵝。

因此他認為佛洛依德與阿德勒等人的心理分析不能被否證(即使當事人否認其分析結果,也會被說是你自己沒有察覺而已),所以不能算是科學。而馬克思主義雖然已經被歷史否證,但卻與占星術一樣,永遠可以找到各種因素來為失準辯白,因此也不是科學。波普認為能提供明確的潛在否定條件才能算是科學主張。

可否證性的確是區分科學與非科學的極佳判準,但絕非用以打壓異己的工具。畢竟從科學歷史的實然面來看,許多科學主張也無法否證(例如演化論,或是目前的弦論),而許多出現否證的理論也仍有其科學價值(例如牛頓萬有引力定律)。波普提出可否證性是為了反「反智」,而不是用來樹立科學的無上權威。因為可否證性原本就預設了沒有絕對正確的理論,唯有不斷地藉由否證排除謬誤,才能逐漸逼近真理,這才是科學發展的進程。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 302 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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素養不是知識,是讓孩子像科學家一樣思考——LIS 創辦人嚴天浩專訪

PanSci_96
・2021/09/24 ・2101字 ・閱讀時間約 4 分鐘

近年來,在新課綱推行之下,「素養」這個詞成為熱門關鍵字,「對我來說,素養就是面對世界的行為模式,在面臨問題時,一個人會抱著什麼樣的態度去解決問題。而科學素養就是『像科學家一樣思考』」LIS 科學情境教材(台灣線上教育發展協會)創辦人嚴天浩這麼說。

嚴天浩在大學時開始製作教學影片,最初的動機來自上大學後體會到城鄉差距、資源落差,想藉由線上教材擴大影響力,然而觀看次數卻不如預期。

2013 年起,嚴天浩和夥伴到台東,向「孩子的書屋」負責人陳爸(陳俊朗)請益,並長期蹲點接觸孩子,發現學生們面臨最大的問題不在於「學什麼」,而在於「為什麼要學」,因此意識到若要改變孩子的學習狀態,不能只是單方面灌輸「老師想教的」,而要從學生的需求出發,了解「孩子想學什麼」。

七年來,LIS 拍攝超過 100 支線上科學影片,包括將科學家的思想歷程、時代背景融入角色劇情的科學史,以及結合時事、生活情境的科學實驗,目前已經超過 250 萬觀看人次,也成為全台許多中小學的教材。

這次,LIS 歷時三年研發出一套科學實境解謎遊戲,不只在玩遊戲的過程中學科學,也引導孩子練習「像科學家一樣思考」。

什麼是「像科學家一樣思考」?

過去,我們在國中課本裡學到的科學方法「觀察、提出假說、進行實驗、得到結論」,然而許多學生能對步驟琅琅上口,卻不見得理解背後的邏輯。LIS 分析百位科學家的思考歷程以及參考教育學者的理論,設計出適合培養國小學生科學思維的「科學推理階梯」,共有四個步驟,包括「發現問題」、「聯想原因」、「大膽假設」、「實際驗證」。

嚴天浩坦言,對於國小的孩子來說,他認為最難的在於——第一步「發現問題」,這取決於孩子過去是否累積足夠的觀察經驗,因此,如何訓練孩子觀察是培養探究學習的重點。然而,在沒有老師的引導下,要怎麼讓孩子能聚焦在實驗的現象上,成為開發遊戲過程中的一大考驗,後來,團隊想出了運用 RPG 中的角色對話,設計句子讓玩家將注意力集中在現象上的差異,「當孩子觀察到的與他原本的認知有所不同,產生衝突時才會進而發現問題。」嚴天浩說。

有適當的引導,才能從問題中學習

在發現問題之後,還須激發玩家思索問題的意願,因此在遊戲中便成為一個個解謎關卡,玩家為了破關、練等會主動尋找答案,在玩完遊戲後得到的成就感,會讓孩子對科學產生動機,在未來有自信用這樣的方式去思考、面對問題。

嚴天浩說:「大學時我修過教育學的課,設計課程的第一步往往是『引起動機』,但我們認為應該從遊戲開始到結束的每一個動作,都需要一個『引起動機』,目前玩過這套遊戲的孩子有持續玩過兩個小時以上,玩得越久代表引起的學習動機越強烈。」

了解背後的意義才是學科學

然而,有時在做完實驗後,學生只會記得當時看到的實驗結果或現象,卻沒有把背後的邏輯和原理帶走,關於這部分,嚴天浩分享,「玩實驗」和「學科學」最大的差別在於,是否了解每個步驟的意義,如同以往「食譜式實驗」,照著課本一步一步做,卻不知道為什麼這麼做。

因此,他們把演示型實驗設計成遊戲,將探究歷程拆分成關卡,透過與 NPC 對話帶領玩家思考,並預想玩家可能卡關的地方,就像是在蓋房子時的鷹架,一層層建構、支持,逐漸將學習的責任放回孩子身上,傳統課堂中搭鷹架的角色可能是老師,而在這個遊戲裡,是精心設計過的關卡提示。

讀到這裡,或許你會想問,在探究式的學習中,真的能夠學會「像科學家一樣思考」嗎?

「我認為探究學習中,知識其實只是附帶的。」嚴天浩解釋:「我們想告訴孩子的是,科學家最厲害的並不是他成功發現了什麼,而是他在失敗了那麼多次之後,還是願意繼續努力。」

如果現在的台灣是二十年前教育的結果,那麼 LIS 正在改變的是二十年後的台灣,那時的每個人在面對問題時都能有邏輯地看待、抱著自信的態度去解決,這是 LIS 的憧憬,也是我們對於台灣未來世代的期盼。


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