置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2017年6月28日

探究式的教學與系統化知識架構的教學

一般而言*,在國中階段或者到至少高一這個階段的科學教育,大家會認為有兩大方向的教學目標。其一是培養國民基本科學常識和能力;其二是為了培養未來可能成為專業科學人士的預備。





如果一個民國7x年以前出生的人,去回溯自己在國中階段所受的科學教育,大概印象都是大量的記憶、背誦;大量的定義、計算等等--這些被稱為是科學的「基礎」的教學內容。現今在自然領域中教改的聲音,其中一個方向就是要把這些大量的定義、記憶、背誦、計算等等減量,然後以實驗探究的方向取代。

於是就會有另外一個聲音是說:那有些孩子未來如果要成為一個專業的科學家的話,這些「基礎」從教學現場消失了,未來會讓孩子準備不足,導致失敗。

這樣的念頭也一樣一直在我腦中揮之不去。當我為了讓學生做更多的實驗而捨棄了許多習題練習,包含問答題、計算題。捨棄了許多知識的背誦、記憶與反覆精熟時,會不會形成學生未來在這個領域要進階時的困難?

當然,大家都知道,這個問題不是為了大多數,未來不從事相關行業的學生問的,而是為了未來會從事較專門科學領域研究,應用科學,工程,機械,材料等等的學生問的。廣義的科學工作當然不只是科學研究,不過即使把領域擴大,人數仍然不會佔到太大比例(數據待查)

於是,我思考,要回答上面這個質疑,我覺得可以問幾個問題

1.那些大量的記憶、背誦、定義、計算建構出來的結構化知識,和能力(對,處理那些複雜問題還有計算,當然也是一種能力),對於未來從事專業科學的研究或者相關領域的工作,是否真的有幫助?缺少了那些訓練,是不是真的會造成很大的阻礙?

2.除了記憶背誦計算之外,實驗與研究的能力(就是探究能力的培養),對於專業科學研究或相關領域的工作,是否也是必要的能力?

如果1.的答案是肯定的話,那麼我們就得小心了!把那些基礎拿掉,真的就是會造成一些學生的障礙,要拿掉,就是要考量再三,或者找尋彌補的方式。

如果1.的答案是否定的話,那麼就代表我們自認為是在培養學生專業的教育方向,或者稱為「訓練」方向,根本是錯誤浪費時間的。我們自認為那些很基礎很重要的東西,如果真的進入該領域時,通通變成笑話,那就是教學目標本質上的錯誤了。

如果2.的答案是肯定的話,那麼代表我們以前是顧此失彼了。教育時間資源有限,我們以前做了一個選擇,就是先處理了結構化知識,探究能力的培養,就留到後續大學或研究所,再開始培養。

如果2.的答案是否定的話,那代表現在自然領域教改的方向,對於要進入專業領域的學生來說,是個浪費。


於是我這兩天,就打擾了幾個我認識的目前在科學領域崗位上努力的朋友以上這些問題。大致上的結論是這樣的

對1.的問題,算是五五波,覺得有一些訓練,的確是基礎,但也有不少的比例,是浪費時間。
例如把一整張沉澱表背起來,就不太有必要。處理一些莫耳數、濃度計算,產物或反應物的莫耳數計算等等,就算是蠻常用到的(化學領域)。我也問過一些化學系的學生和化學工作者,「背週期表」有什麼用?答案幾乎都是沒用。(因為週期表根本不是背來用的,那是化學獨特看世界的方式,把週期表背下來卻不談觀點,就毫無意義)

但是對於2.的問題,就幾乎是異口同聲的說:絕對有必要!

換句話說,即使對於少數未來可能要從事專業科學工作的學生來說,那些大量結構化知識的訓練,是需要重新檢討審視的。它或許提供了一些基礎訓練,但其實也浪費了不少時間。但是對於探究能力來說,就很值得投入時間下去學。

那麼我問了其中一個受訪對象說,那我們在中學階段,完全沒有訓練到實驗能力,會不會對他未來要進入這個領域造成阻礙?他的回答是「不會」,也就是先學大量的結構化知識,到了大學研究所之後,再開始學實驗,他覺得對他來說沒什麼問題。

不過也有受訪者覺得,大量的實驗經驗培養出來的「直覺」,是需要時間的,他覺得早點開始比較好。

那麼,根據我這些少量的訪談,如果要作為國中到大學的教學設計規劃的參考的話。我覺得目前自然領域教改的方向是對的。因為大量的實驗探究能力的培養,對於專業領域的工作,是必要的,在中學階段的教學,以探究能力為主,並沒有犧牲掉對科學有能力和興趣的學生,只是調動了教學的順序。先從巨觀的現象觀察理解實驗分析辯證,慢慢一層一層進入微觀的解釋說明;從雜亂較弱結構的探究,慢慢進入到結構化的知識。

所以如果在國小有許多的探究經驗,到國中把探究的能力再稍微精緻化,然後引進少量的結構化科學知識與計算,那麼就到了高二選組之後與高三的選修課程,就可以開始比較系統化的引進知識與計算。然後也可以開始嘗試讓學生嘗試著觸碰各科獨特對世界的觀點。到了大學、研究所之後,那當然就更不用客氣。(我指的不是只有專業知識喔,還有「觀點」)

記得嗎?上述的這些想法,都是針對那些「少數未來要從事專業科學領域」的學生來思考的。那些我們一直捨不得放下的大量定義、記憶、計算的課程。那些號稱是為了培養未來菁英的課程內容,其實是可以做一些調整的。

那,其他人呢?那些大部分可能未來不會從事專業科學工作的學生,也能在探究式的教學獲益嗎?

那些對於自然現象的觀察,有系統的提出問題,進行檢測,整理結果,分析,找到答案。那些邏輯性的思考,推理論證。根據證據說話的態度,對自然現象的好奇與興趣。大家可以想想看,如果你自己,自己的孩子,或是身邊相處的朋友們,你會不會希望他們更具備以上這些能力和素養?不管他是不是科學人?

對我來說,答案是肯定的。於是我認為,在國中階段的科學課程,以實驗探究為主軸,然後加上少量結構化知識和計算練習(其實我把這些計算問題視為腦力訓練,有點像是小時候常玩的益智遊戲這樣)是很正確的方向。能兼顧一般性與專業性的需求,能兼顧較大多數的學生學習。

*這邊說的「一般」而言,指的是針對大部分的國中生,而不是針對少數具有特殊潛能的學生。特殊潛能的學生,其實會需要特殊的教法。我相信確實會有學生屬性不同,在教學內容和教法上需要做調整。教師當然是盡可能適性的調整教材與教法。差異化教學,是最重要也最困難的一步。

p.s. 這篇不是要拿來戰什麼講述好還是探究好的,而是探討教學目標與教學策略是否吻合,改進的方向是否正確的,許多人都在傳統填鴨的教學法,有獲得一些好處,也犧牲掉一些別的。回顧過去檢討改進可以,把過去的努力批評的一無是處,我想就不太公平了。
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