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【教育專輯】一點都不科學的科學教育?

阿樹_96
・2015/11/04 ・3566字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 489 ・五年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

我們的中小學科學教育科學嗎?

以教材的知識向度來說,我們的科學教育強到嚇死人!生物、理化(物理、化學)、地科都教的不算少耶…舉凡遺傳學、演化論、生態學、氧化還原、電磁學、板塊運動、天氣預報…還要背至少三分之一的元素周期表,感覺這些東西學好了要進理組一點都不難吧?

不過看著目前偽科學充斥著世面,有些甚至像包著美麗糖衣的毒藥,令人防不勝防,突然覺得危機降臨。因為,有時散布偽科學訊息的,不是某某叔嬸姨舅,而是身旁具有科學領域的碩博士朋友,這很驚悚啊!他們是科學的高知識分子,怎麼會協助傳遞這些奇怪的養生謬論、食品謠言、甚至外星人見聞等等。照理說這些朋友應該最能進行科學辨證的啊?很多朋友會告訴我:這不是他擅長的領域,他還是無法辨證真偽…這不就代表我們只是訓練出某些領域的專家,而國民科學素養卻停滯不前嗎?

破除不完的偽科學,截圖轉載葉綠舒老師臉書。
破除不完的偽科學,截圖轉載葉綠舒老師臉書。

對於自然科學的學習,我們什麼時候開始歪掉的?

我想應該很小,就目前觀察可能是在國中以前,有位在天龍國教理化地科的朋友告訴我:「學生超喜歡講外星人,你只要講到地球以外的東西,問他們為什麼,八成會不假思索的跟你說:『是外星人造成的!』」這實在是出乎我意料之外,因為這發生在都會區啊!

就自己近期的例子,當我在某國中分享關於「火星任務」與國中自然科學的關係時,就聽到了前排學生在爭吵著有沒有火星人的事,其中對科普演講最熱中的那位同學,正為了他堅持目前沒有證據支持有火星人而吵的面紅耳赤。當下我並無更好的策略能化解他們的爭執,而我也想不出更好的方法,最好的方式反而是讓他們自己找資料支持自己的說法。

過往的教學與測驗是重要的因素

至於怎麼歪掉的,我想這並非一日之寒的結果,在過去很長一段時間的教育與測驗,造就了我們「不重視原理機制,只強調答案正確」的學習策略。無論是聯考或是基測,我們的學習目標似乎都是以「解題」作為脈絡,雖然隨著測驗理論的演進,在後期的基測以至於現在的會考,都以「重著理解」作為前題來設計題目,然而對於大多數的坊間測驗卷、參考書或是補教業者仍以「練習」作為面對這些測驗的策略(在此強調一下,我指的是以「練習」作為策略的補教老師,並非所有補教業都是糟的,有些學校老師也可能覺得練習是王道),先前看到謝宇程先生的文章《翻轉教室的致命傷,竟然是我們「太不重視」考試?》裡面目前教育測驗的現狀,更是心有所感。

科學真的是靠練習就會的嗎?
科學真的是靠練習就會的嗎?

或許這邊也能用兩題地科試題的差異來看看測驗學理上的差異。

以下是104年教育會考的第9題:

9.下列何者不是搬運作用的現象?

  • (A)屏東的漂流木隨海水漂流到小琉球
  • (B)冰島的火山灰隨風飄送到歐洲各地
  • (C)綠島的火成岩隨板塊聚合漸漸往臺東靠近
  • (D)太魯閣的大理岩碎塊被河水帶至花蓮海邊

這是一個很簡單的題目,平常我們會用自然觀察描述選項中的事情,而現在只是希望學生能從中選出「搬運作用」的自然現象,或許多少有點記憶,但實質上則是可以連結現象與原理的題目。(或許你會問「搬運作用」為何重要?至少我可以說,它是基本形塑地表變遷的外營力作用之一,我們常說的「土石流」就正屬於搬運作用啊!)

以下是從某參考書中摘出屬於單純練習卻無實質意義的題目:

部分國中自然總複習和地科參考書,這只是極小部分。
部分國中自然總複習和地科參考書,這只是極小部分。

1.單純只有海洋的板塊,下列板塊何者最合乎這條件?

(A)非洲板塊 (B)南極板塊 (C)太平洋板塊 (D)北美板塊

2.有關大陸與海洋變動的理論,最先提出的學說是什麼?

(A)大陸漂移 (B)海底擴張 (C)板塊運動 (D)地球板塊

第1題如果拿給地科的教授會瞬間被罵翻,根本沒有「海洋板塊」的說法,題意不明,記得這個也沒什麼意義。而第2題雖然有碰觸到大陸漂移、板塊學說等理論,卻仍淪為零碎的記誦知識,知道「誰先提出」並沒有科學意義。

所以若以科學教育來看,教改是失敗的囉?

但我不會這麼簡化的把事情這樣解讀,因為即使就算是失敗好了,也不能說明「原來比較好」,畢竟這個社會不科學已久,即使包括我或比我年紀大的聯考世代,頂多只能說在考試壓力下「顯得」厲害一點,但那是會考試會解題,並不一定是能「解決問題」,否則大家也不會老說教改失敗了吧?以制度面來看即使是現今的教育政策,還是會有人說「無解」,因為不存在同時可以符合國民教育與菁英教育的課綱,而以目前競爭較激烈的考區,仍視會考為升學考試;甚至有人說教育問題的解方根本是要改變家長的思維……但這些消極的態度無助於現狀的改變,反而身為教育者或是知識提供者(我們寫科普的人),應該思索的是有沒有我們有可能有機會做到的哪些事來翻轉我們的科教困境呢?

不先下結論,尋求更多的方向

像我們這樣的升斗小民,既撼不了教育政策,也動不了課綱,但就一個儀器來說,似乎也沒有一個螺絲釘是完全不重要的?故也不用妄自斐薄,近來像翻轉教育、磨課師、探究實作……等對臺灣而言較新的教育策略,似乎成了許多創新教育者的工具,畢竟能脫離教條試的背誦、無目的的計算過程,可以說是跳脫僵化科學教育的第一步。但是,然後呢?

然後我們的學生就能乖乖的從實作中學習到探究精神?別傻了,這絕對會被教育現場的老師批到死。都會的老師會說:「我這樣子拖進度鐵定被校方家長罵死。」偏鄉的老師則會講:「我的學生要是能乖乖在位子上就喔米斗弗了!」但話說回來,沒有要整學期都在探究啊,而探究的事也不該只有自然科老師能做啊?或許可以在國文課裡論證某個文章的邏輯,甚至從史地著手,像是五堵、七堵、頭城、九分這樣的地名由來的資料搜集。從資料上的邏輯和證據來探究,還是能用科學精神下去推…

你是為了考試念自然,還是為了瞭解自然念自然? CC2.0 By Alberto G. https://www.flickr.com/photos/albertogp123/
你是為了考試念自然,還是為了瞭解自然念自然?
CC2.0 By Alberto G.
https://www.flickr.com/photos/albertogp123/

當然說到此,有些老師又要鞭我了,當然身為一個科普傳播人,仍積極的在嘗試融入科學探究精神在自己的文章當中,而非只是寫寫冷知識,或是寫些笑笑偽科學的文章而已。若對此議題有興趣,我會在今年11月8日泛科知識節,16:00~17:00的時段位於D會議廳(據說在B1樓),與大家討論中學科教與科普該怎麼做,才會讓社會變得更科學。而同台的廖英凱大大,也會從政策面來探討我們該如何解決台灣的「社會性科學議題」。

 

本文同時發表於作者部落格地球故事書

延伸閱讀

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【‎教育專輯‬】 泛科學十月份特別專題:「科學教育,科學嗎?」

歡迎你來稿和我們談談你所知的科學教育的過去,現在,以及未來。
我們希望討論的方向包括(但不限於):
● 什麼是科學?科學是一種能力?態度?知識?
● 教自然科就是教科學嗎?教自然科才能教科學嗎?
● 那些自然科以外的學科,和科學有關係嗎?

如果你是在學學生,請與我們分享:
● 過往的教育經驗讓你了解科學、愛好科學嗎?請和我們分享你的經驗!
● 你希望自然科(地科/生物/物理/化學)、數學、各種學校科目該怎麼教,讓你更接近科學?

如果你是老師,請告訴我們:
● 在你的理想中,科學應該怎麼教?
● 你正在嘗試什麼樣的科學教育?成果如何?
● 在今日的教育現場教科學,什麼是優勢和助力,有哪些難關和阻力?

兩者皆非,也歡迎你來談談你的想法:
● 學「科學」有什麼價值?
● 什麼樣的結果意味著成功的科學教育?
● 要達成科學教育,有什麼樣的好方法?

來稿請寄:pansci.tw@gmail.com
來稿字數1000-3000,並請註明希望發表的名稱與身分;請於10/31前提供,泛科學編輯部將保留來稿最終修改審核權;如審核通過將刊登於泛科學並謹備稿費,感謝您的參與。

泛科學本次「科學教育,科學嗎?」教育專輯,將配合11/8泛科知識節活動,當天將舉行現場對談,歡迎你的加入!

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阿樹_96
73 篇文章 ・ 18 位粉絲
地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。

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烘焙東西軍,有添加麵包 vs. 無添加麵包,今天想吃哪一道?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/09/20 ・2178字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 家樂福食物轉型計畫 委託,泛科學企劃執行。

  • 文 / 陳彥諺

《烘焙東西軍》熱映開播啦!這一集真的很「熱」,因為節目邀請到了兩位烘焙達人來到現場熱烘烘的烤!麵!包!

第一位華麗登場的,是有著亮麗小鬍子、動作咻咻咻超有效率的「有添加師傅」,另外一位古意老實、動作慢條斯理的,則是近年來越來越被看重的「無添加師傅」——這是一場「有添加」與「無添加」的世紀大對決!

《烘焙東西軍》這次邀請了「有添加師傅」和「無添加師傅」來烤麵包。圖/家樂福提供

「有添加」與「無添加」的世紀大對決

外表亮麗的有添加師傅,其實早已憑著「三好」稱霸市場多年。所謂的三好,是好快、好吃、好美!為何會這麼說呢?

食品添加物存在於食品中許久,早期因為食物加工技術不夠精良,為了食品安全無虞,便添加可以讓食物安定的添加物,延長保存期限。又因為食品添加物可以改變食品的外觀、口感、縮短製作時程等,因此,長期以來受到業者及消費者的偏愛。

有添加師傅憑著「好快、好吃、好美」稱霸市場多年。圖/家樂福提供

不過,近來由於食安事件頻繁,食品添加物早已偏離了原先讓食物安全的初衷,在追求好吃、好快、好美的背後,卻可能造成身體上的負擔與健康風險!製造過程是否安全合理?乾淨衛生?也是打了許多問號。

再加上現在因健康養生的意識抬頭,消費者們越來越注重吃下肚子的食物成份,開始努力追求簡單無添加。也因為隨著食品加工技術越來越棒,能夠透過改善製程,有效減少添加物的必要性。終於,在消費者意識抬頭、技術成熟等各方條件皆備下,古意老實、耗費工時的無添加師傅,多年以後,開始受到矚目啦!

在這場世紀對決中,有添加師傅在民眾都還來不及反應時,就已經做好了熱騰騰的麵包,每一個麵包都飽滿好看、香氣濃郁,簡直是施了魔法一樣!但見到這麼多食品化工添加物做出來的麵包,難道就不能有更健康的材料選擇或做法嗎?

反觀無添加師傅,他按部就班的從麵粉開始精心挑選,接著再逐一加入可以溯源的材料,接下來,順應麵包的特性自然發酵。即使有添加師傅已經端出熱騰騰的麵包了,無添加師傅仍然不為所動,他循序漸進,寧可耗時製作,堅持做自己的無添加麵包。

無添加師傅之所以堅持,那是因為他秉持著麵包不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統法國工法,做出來的麵包也可以照樣香氣四溢、美味好吃,更重要的是每一口都吃的健康又安心!

無添加師傅堅持不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統工法。圖/家樂福提供

當兩位師傅的麵包端上評審桌⋯⋯

有添加師傅的麵包外表金黃澎潤漂亮,無添加師傅的則是外表非常質樸。

不過,當評審們吃下麵包後,外表質樸的無添加師傅,竟然擄獲了評審們的心!

怎麼辦到的呢?這是因為花了較多時間製作的無添加麵包,保濕度較佳,口感也較有層次。當評審一口接著一口品嚐,會發現吃的都是食物的鮮甜原味—無添加麵包是名為「裸麵包」的寶藏男孩啊!他不同於外表上看起來質樸敦厚,只要用心切開,裏頭包裹著滿滿新鮮在地的果乾和堅果,是誠心誠意的美味。

烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是怎麼來的?

堪稱烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是來自於家樂福自製的烘焙產品。長期關注食物真實性與為顧客把關健康的家樂福,2014 年就開始著手了「無添加驗證計畫」,也在 2019 年取得了「A.A. 無添加驗證標章」,更透過第三方專業機構親赴產線檢驗、不定期抽查等層層審核程序,取得了嚴謹認可。

要打造寶藏男孩般的「裸麵包」,並不是容易的事。許多標榜安心安全的麵包,都只能做到製程及配料上的無添加;而追求極致的家樂福,自製白吐司則從特製 100% 的無添加麵粉開始,掌握源頭,做最純淨、最真實且赤裸的麵包。

這是一款依循歐盟規範,取得 A.A. 無添加標章,第三方驗證後可信賴的麵包。

這是關注在地的暖心麵包,嚴選在地好食材、講求動物福利,選用當季水果、非籠飼雞蛋、透明鮮奶、以安佳奶油取代人造奶油⋯⋯。

這是減塑又減廢,以醜蔬果製作配料,減少食材浪費,更導入環保包材,友善環境的麵包。

烘焙東西軍「有添加師傅」與「無添加師傅」的對決,我們看到了,天公疼憨人,穩扎穩打、工法較繁複的無添加製程,受到消費者的青睞——這一場對決,由純粹、誠實、充滿善意的裸麵包,「無添加師傅」獲勝。

【家樂福食物轉型計畫】烘焙東西軍「有添加麵包」v.s.「無添加麵包」的世紀對決,今天你選哪一邊?影/YouTube
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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相輔相成的數學與科學,誰才真的是「科學的起點」?或許,它們都不是最好的答案——《教出科學探究力》
親子天下_96
・2022/08/12 ・3626字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

數學絕對是科學上非常重要的工具,當科學面對重大疑難雜症時,往往確實是由數學來解決問題。歷史上有很多例子,可以用來說明科學家遇到科學問題時,發明數學工具來解決問題。

例如我們知道,一個物體如果維持每秒鐘 30 公尺的速度前進,那麼 100 秒之後,它會前進 3,000 公尺。但如果這個物體的速度是會穩定減少,平均每一秒鐘還會穩定的減少每秒 10 公尺,也就是一秒後它的速度就變成 20m/s、兩秒之後變成 10m/s,以此類推。

這樣的話,我們知道它 3 秒之後會停下來,但你能知道它前進的距離總共有多少嗎?

為了解決這個問題,牛頓發明「微積分」這個數學工具。

現代微積分是由牛頓與萊布尼茲所發展而成的重要工具。圖/Pixabay

先有雞還是先有蛋?先有科學還是先有數學?

物理學家為了要處理像是「位移」、「力」、「速度」這類問題,也發明「向量」這樣的數學工具來幫助物理學家解決問題。

這樣看起來,好像應該說「科學是數學之母」才對?

也有的時候,科學家為了精準簡潔的描述自然界規則,運用數學語言來作為描述的方式。

例如我們知道,兩物體之間永遠存在一個互相吸引的萬有引力,萬有引力的大小和兩物體的質量大小乘積成正比,和兩物體的距離平方成反比。這麼一大段落落長的描述,如果用數學符號來表達,就會變成:

\(F = G \frac{m_{1}m_{2}}{r^{2}}\)

這樣的表達既簡潔又精準,當然是很不錯的描述方式,很受科學人的喜愛。數學是科學中重要的工具,可以幫助科學解決很多問題。在學習科學或發展科學的某些階段,數學更是不可或缺的工具,沒有數學便跨越不了某些門檻。

即便如此,數學好像也說不上是「科學之母」。

科學始於好奇心,每個孩子都是天生的科學家

我總覺得「科學之母」的意思,應該是科學的產生者。那什麼才是科學的產生者?我認為是「觀察」。

觀察與好奇心促成科學的動機觀察的意思不是觀看,不是說用眼睛看到些什麼東西就是觀察。觀察是會產生疑問的,會勾起你的好奇心。看到一些「怪怪的」、好像跟平常不一樣的事物時,你可能會留心的多看個兩眼,腦袋裡想著:「昨天跟今天看到的太陽升起位置,是不是有什麼不一樣?」、「上次釀的酒跟這一次喝起來好像不一樣?」

察覺這些差異之後,你的好奇心可能就會接手,開始思考如何解釋這樣的差異。

如果你認真一點的話,可能會對現象進行系統化的描述記錄,將那些雜亂的事物根據相同處、相異處進行比較並分類,有時候或許能從中發現一些現象的規律性或者因果性。

例如我們的祖先們長期觀看著海,把每天看的海水高度做了記錄,時間一長就慢慢看出一些規律性,發現每天海水高度變化跟月亮的位置有關:滿月的那天,當潮水最高的時候就是在正中午。

我們的祖先們長期觀看著海,把每天看的海水高度做了記錄,時間一長就慢慢看出一些規律性。圖/Pexels

進而發現不同的月相和漲退潮的時間,有某種特定的關係。等蒐集到夠多的事實之後,很可能就可以發現規律性。

察覺這些規律性、相同處、相異處之後,有些人會興起強烈的好奇心,想要一探這些現象背後的完整詳細規則,或是探詢造成這些規則背後的原因,這時,科學的動機就出現了。

自文明誕生以來,有很長一段時間,人們只是用神話的方式來解釋自然,直到近幾百年才發展出有系統的科學方法,以極端嚴謹的態度來檢視心中的答案。雖然科學是近代產物,但產生科學的動機卻是每個人都天生具備的,那就是「觀察」和「好奇心」。

每個孩子天生就很愛問問題,這也是為什麼許多科學家會說:「每個孩子都是天生的科學家」,不過這句話的下一句是:「直到 XX 歲為止」。

為什麼等到我們長大以後,就不會提問了呢?

身為老師的我們都曾發現,學生到了國中之後,似乎就變得很不愛問問題。

我相信造成這個結果的原因有很多,例如我們的科學教材教法往往是去情境化、去脈絡化的;我們的考題有許多是脫離現實的;我們的課程也經常不是以學生親身觀察而產生的探究問題作為出發點。

此外,大量意義不明的數學練習,恐怕也是重要的原因之一。

天生的科學家們為什麼長大後就不發問了呢?造成這個結果的原因有很多。圖/Pexels

既然數學題目難以避免,我們該怎麼讓這些練習對學生而言,變得更有意義、更具有科學教育的價值呢?

數學在科學課堂上扮演的角色在科學的學習中,數學作為一種工具,其存在是必要且適當的。但我們應該注意的是:工具的使用必有其特定的使用動機和情境。

如何讓學生知道自己在幹嘛?以燃素說、氧化說為例

例如拉瓦節(Antoine Lavoisier)並不是一開始就在實驗室裡面計算數學,因而發現燃燒的本質是物質的氧化。他是因為用定性分析方式無法成功反駁當時主流的「燃素說」,才進一步使用量化實驗、測量精準的數據,得到足以駁倒「燃素說」的證據。

讓學生具備動機和情境後,在適當的難度下,引進必要的數學就會覺得理所當然。如果學生知道自己正在處理什麼問題,也知道為什麼需要運用這個工具的情況下,那麼在自然科裡面學習數學是沒有問題的。

需要透過有設計的教學,才可以激發學生思考、知道自己在處理什麼問題。圖/Pixabay

於是我在燃燒的單元中,設計了讓學生閱讀並比較史塔爾(Georg Ernst Stahl)提出的「燃素說」和拉瓦節的「氧化說」。兩個學說都是在描述學生熟悉的燃燒現象,但卻有著截然不同的解釋方式。

史塔爾的「燃素說」認為:

因為物質燃燒時,物質裡面的可燃成分(燃素),會從物質內逃逸出來與空氣結合,從而發光發熱,這就是火。並且因為燃素從物質中釋放出來,重量就變輕了,釋放燃素的物質只剩下灰。

但有些物質,像是金屬,它們內部的空隙就像容器一樣,裡面充滿燃素。燃素與金屬分離後,空出來的容器會被空氣填滿,容器裝著比燃素重的空氣,重量自然就變重了。

而且物質在加熱時,燃素並不能自動分解出來,必須藉空氣來吸收燃素,才能將燃素釋放出來,而且愈好的空氣吸收燃素的效果愈好。

拉瓦節的「氧化說」則主張:

物質燃燒時,不是物質內部的燃素釋放出來,而是物質和空氣中的氧氣結合。結合的過程中會發光發熱。

結合之後的物質,稱為氧化物。氧化物如果是氣體或者變成飛灰離開了物體本身,質量就會變小,就像紙張燃燒一樣。

如果物質氧化物和物質是依附在一起的,那就會看到質量變重,就像金屬的燃燒一樣。

你會發現兩者的說法看起來都能完美的解釋燃燒現象,如果只是觀察各種燃燒的現象,並不足以判別誰說的才對。這時,用量化方式精準測量燃燒過程中各階段物質的質量變化,就變成判別是非的關鍵所在。

量化實驗當然是比定性實驗更加困難,但當我們對於某個事件產生興趣時,這些困難就會瞬間變成讓人興致高昂、願意去挑戰和克服的關卡。

「燃素說」和「氧化說」的說法看起來都能完美的解釋燃燒現象,這時便需要科學的力量。圖/Pexels

數學的工具也是如此,所以我在運動學的課程設計中,利用交通安全宣導影片中常出現的「未維持安全距離」下產生的交通事故,讓學生感受到危險,並且產生「安全距離是怎麼計算出來的」的疑惑,激發學生解決問題的動機。

動機產生之後,我們就可以把待解問題轉化為比較嚴謹的文字敘述:「車子以 108km/hr 的速度行駛在高速公路上,因前方發生事故而緊急煞車。若車子能在 X 秒鐘之內停下來,我們的煞車距離有多少?」這就變成大家熟悉的考題了。

此時不管是使用公式也好,圖形法也好,學習起來就會比較自然而然、順理成章。在課堂上營造動機與脈絡,讓解決這些數學問題變成必要的過程,就是我們在課程設計上可以努力的方向。

——本文摘自《教出科學探究力》,2021 年 8 月,親子天下 ,未經同意請勿轉載。

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親子天下_96
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防疫別忘補腦,跟泛科一起展現宅實力!
PanSci_96
・2021/06/01 ・1240字 ・閱讀時間約 2 分鐘

疫情延燒,在家宅家只能耍廢嗎?讓科學參一咖吧!

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因應今年台北國際書展取消,泛科學力挺出版夥伴,自 1 月起串聯多個藝文網站,邀請各路「引讀人」公開最近手邊書、也持續更新推薦好書,喜歡閱讀的你,願「獨力」與你同在!


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  • 新聞聯絡人:泛科知識公關 蔡昀芝 (zoetsai@panmedia.asia / 0975-213803)
PanSci_96
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