基隆市109年度資優教育研習資優生親職教育論壇講師

基隆市109年度資優教育研習資優生親職教育論壇講師

時間:  109年11月13日 晚上6:30

地點: 基隆市立銘傳國中三樓會議室

週五晚上，5: 30我在師大物理系下課之後，立刻驅車前往，大雨滂沱，國道3轉國道1車流量都很大，最低時速20公里。右轉仁一路口之後，還是整條路塞滿車。遲了15分鐘才到會場。

銘傳國中教師團隊及基隆資優教師輔導團都是堅實的團隊，教師認真投入，特教科長在現場從頭參與到最後，實在認真。

國家花錢作資優教育的目的是基於「資優是公共財」的想法，納稅人共同承認「能力高的人疑似對社會國家會有較大的貢獻?」，所以大家願意犧牲更多個人權益來成就培養資優生的能力。所以資優生在教育階段中學成之後，貢獻天下也只能算是最低標準，談不上高尚情操，更何況貢獻天下並不需要去造橋鋪路、指揮交通，身為學生，光是在上課過程當中認真投入，在有問題的地方提出來發問，提供更多思考靈感，幫助其他同學學習，掃地時間盡責清理環境，都是了不起的貢獻天下。然而我並不是倡導資優生只專注思考「利他」這種如宗教家一般的精神，貢獻天下，能夠幫助我們「發現自我人生價值」，是為了找到生命的意義，這正是受接受中學甚至大學教育的真正目的之一。

以前的數理資優班學生，畢業之後升學各個高中科學班、數理資優班、人文社會資優班、語文資優班及普通班都有。念大學的多樣性就更廣，醫學系、牙醫系、物理系、化學系、地質系、電機系、資訊工程系、機械工程系、化工系、土木系、農藝系等理工生農醫科系，自然是數理資優取向的學生容易走上的生涯規劃。法律系、工業設計系、經濟系、工管系、地理系也都有學生投入鑽研，當中還有學生已經通過國考，即將擔任法官。中學階段的教育仍是屬於試探與能力累積性質，目的是為了下一步生涯打好基礎，深刻體認自己的專長能力與志趣，國中數理資優教育是一個過程，也是一種能力培養的取徑，數理資優鑑定通過不一定表示學生在文史社會領域能力不佳，或無法深入發展，相反的因為對於數理科目有更深入理解，也可以幫助我們選擇是否進入人文社會領域，這樣的試探或許才足夠深刻。

這個文明變化快速的時代，即使是我們認為極度專業化的大學物理系畢業生，根據2016年美國物理學會(APS)的調查報告發現，大學物理系學生畢業時應具備的就業相關素養，包含物理學科能力(physics)、了解物理的文化(understand physics culture)、問題解決(problem solving)、研究/業界經驗(research/industry experience)、寫程式(programming)、了解市場(understand marketability)、教學能力(teaching)、團隊合作(teamwork)以及溝通技巧(communication skills)等。企業招聘經理對於物理系學生的能力期待當中居然並未包含物理學科能力(physics)與了解物理的文化(understand physics culture)。我則是倒回來看待這個問題，企業對於物理系畢業生的主觀看法當然是假設學生在拿到物理系畢業證書那一刻必然需要具備一定程度的物理能力，精通微分方程、力學、電磁學、近代物理學，真正讓人力資源部門可以作出區別的則是額外像是以上所列的能力。意思就是物理必須先真正精通，同時還需要進一步充實其他的技能。

以工程教育聞名的歐林學院(Olin College)院長Richard Miller在2015年寫過一篇人才報告書，題名為「Why the Hard Science of Engineering is No Longer Enough to Meet the 21st Century Challenges」，提醒為什麼光是工程科學知識不足以面對21世紀的挑戰? 報告內容長，然而光是標題就足以讓我們思考工程教育除了更加努力工程科學知識，需要花心力投注在其它方面。中學階段就需要努力學習累積理解自己各方面專長、能力、志趣，每一門科目及課程，體育、音樂、美術、生活科技、家政、地理、歷史、語文等，都學得足夠認真深入，才有可能真正發現自己的真正的能力與熱情。同時，這些學習和付出，在往後的人生都中都會成為我們發揮的養分和實力累積。

在中學教管樂團的時候，對於葉樹涵老師說過如何帶好一管樂團，感受非常深刻，他曾引用Frederick Putnam Fennell的話，「Prepare the band, not prepare the concert !」，這應該正是我們所談的學問的基礎或者現代流行的面對世界瞬息萬變的核心素養。這不只是今天上完課程，明天考試可以背出解法的能力，而是換個情境、場域還是能夠將知識變通運用的能力。所以真正的科學核心素養，是能夠順利進行學習遷移，才算是達成學習的目標。

我想像的數理資優教育，在方向上強調三件事情，首先是科學方法與科學的過程技能，其次是關於科學或工程進展的知識，再者是科學知識如何形成。在教學或學習上運用探究與實作的策略有相當成效。尤其是臺灣的學生，對於自然科學學習，在態度與技能上需要投入心力到實作實驗。因為數學的邏輯架構容許更多的演繹推理思考，自然科學則需要更多實際動手與自然現象與定律"溝通"的經驗。1972年，諾貝爾物理獎得主P. W. Anderson 在《Science》科學期刊上發表一篇名為「More Is Different」的文章，向大家說明"量變會帶來質變"，學科領域從數學、粒子與天文物理、凝態或多體物理學、化學、分子生物學、細胞生物學、生理學、心理學後推至社會科學，每個層次都可以往前都可以化約到一個更基礎的學科，然而其實每個尺度層次皆要求全新的概念架構，意思就是我們不可能理解兩個原子間的交互作用，就解出了全宇宙的運行道理，所以更需要注意尊重動手實驗的結果，做完實驗必須很有自信的說，我們是全宇宙最了解這現象的人。教學及學習的經驗中發現，平時多做家事，多動手，是可以培養對自然直覺，增進對自然科學學習的能力。L. D. Fink也在2003年的研究中告訴大家，在獲得外在的訊息之後，學習者進行學習改變最有效的方法是，親身經驗實作、觀察，模擬真實情形以及和同儕一起學習與如何學習。我們鼓勵學生在課堂當中回答問題，即使不確定也認真勇敢回答，因為任何線索都可能引發同學更多思考與想像，都是學生貢獻天下的實踐方式。

關於臺灣學生在理科學習上，有以下幾項特點，擅長直線型推理計算、擅長依循課本理論推演、不擅長非食譜式實驗操作、不擅長排列組合之類的問題。歸納之後會發現，這不單純只是理論或實驗的問題，而是擅長確定性的問題，面對非確定性問題(沒有固定解法)的時候則信心不足，缺乏勇氣，這對於發散思考研發創新工作會有相當程度的影響。所以需要學習面對探究真實而且未知解決步驟的問題。另外排列組合型態的運算思維，是全球都在竭力追求人工智慧、程式設計的重要數學基礎。看待學習問題的時候，需要多方深入，確認自己能夠理解且運用。

科學天天在我們眼前上演，學習必須追根究柢，根據現象或實驗證據進行邏輯推演，尤其許多現象與我們的原先直覺或課本記載的理論不一定相符。Sommerfeld在書中揭示過一個研究結果，一跟管子，考慮當中流體的黏滯性，管子當中有一根極細的鐵絲，則流量會降低百分之三十。西班牙科學家2015年在物理評論E期刊上發表研究如何將綿羊最有效率地趕進羊圈當中，2016年再度發現原來在門口適當位置擋個桶子，可以快百分之二十，這與Sommerfeld的研究觀念相反，也違反一般人的直覺，眾人質疑之下，尤其是行業專家，我們會採取什麼行動? 跟大家一起懷疑羊的智商太低所導致嗎? 這是學習科學的關鍵思考，如何設計進一步實驗說服全世界的同儕就是重要的科學家日常，同時也是學習科學過程的核心能力，幸虧大家都想到與科學家相同的解決方式，找人來作相同實驗，結果數據證明了一切。

學習過程當中，我們對於學科或領域的真正熱情，通常來自於好奇心與成就感，一開始都是基於好奇心，需要努力突破瓶頸，獲致小成就感，更能夠激發更多的熱情，持續耐心面對，這樣的熱情才真實，也是我們真正期待養成的熱情。
任教數理資優專題研究課的時候，學生下午三點進實驗室進行專題實驗，沒有完成實驗、數據不合邏輯、無法完整詮釋來龍去脈的同學，天黑也不能離開實驗室。正是期望學生能夠真正努力投入之後，深刻發現自己的志趣與能力，也才能夠進一步發現自己的熱情所在。

同時我們帶資優班學生到特教班說故事或唸書給同學們聽，學生學習做最清楚的表達，並且體驗貢獻天下的精神。記得一次，設備組長到場拍照結束後，隨口問了一位同學，你知道為什麼要來這裡說故事嗎? 學生回她，因為我們的能力好，就是應該幫助更多人，組長當場止不住眼淚流了下來。

說穿了這一切，所有的歷程都是為了幫助學生能夠對今天總是自信，對明天充滿希望，找到自己的人生價值。