無論是專業或通識科學教育都必須注重培養閱讀與敘事能力

科學素養與「科普」

「界定與選擇國民核心素養：概念參考架構與理論基礎研究」計畫

子計畫四：國民自然科學素養研究

主持人 ：高涌泉

共同主持人：陳竹亭、王道還、翁秉仁、黃榮祺

大體而言，台灣社會普遍認為國民科學素養的主要意涵在於科學知識，亦即國民必須具備起碼的科學知識方才算是具有科學素養。這種看法深切地反應於現今台灣科學教育的方式與內容之上：台灣的學生在國小、國中、高中的各科學課程中，透過老師單向的講授以及反覆的練習，學習了相當數量的科學(這裡的科學含括數學、物理、化學、生物、地球科學與環境等)知識。這些科學知識也從而成了各級嚴酷的升學考試的主要內容，導致此學生有充分的動機投入相當大的精力來熟悉這些知識。由於台灣的科學教育與升學制度如此重視灌輸科學知識，因此台灣學生在許多國際性的科學、數學程度評比中，一向有優異的表現。所以，若以考試的表現為準，台灣學生的科學素養在國際間相對而言是很不錯的，亦即台灣的科學教育是成功的。毫無疑問，台灣在未來應該設法維持這種科學素養上的「優勢」。

什麼是科學素養？

我們之所以會對科學下功夫，主要是為了生存─早年是為了能到美國留學，現今是為了能到科學園區上班。台灣沒有什麼豐富的天然資源，人口密度又高，生存壓力極大，所以儘管研習科學知識非常辛苦，無論死記活記，大家也咬緊牙根，全力以赴。正因為大多數台灣人研讀科學是為了應付生存的壓力，因而大多數的學生並不在意對於所學知識有無興趣、有無融會貫通，而只在意會不會解題，考試能不能拿高分。所以老師教學以及學生學習的內容與方式都受到考試形式的嚴重制約：每項概念都被化約到最小的學習單元，每個問題都被分解成填空題或是非題。一旦考完試，所學的科學知識就可以還給老師了。此外「解釋科學現象」、「科學論證」、「形成科學議題」等能力由於不易有客觀評量，在科學教育過程中便容易被忽略。

科普書借閱率2% 科學素養待加強 2009/04/23【聯合報╱記者陳智華／台北報導】

中華民國圖書館學會理事長陳昭珍昨天指出，2006學生基礎素養國際研究計畫 （PISA） 顯示，台灣學生「形成科學議題」排名十七，台灣應積極培養學生科學素養，推廣科普閱讀。 也是台師大圖書館館長的陳昭珍指出，2006年PISA結果，台灣數學成就國際第一，閱讀第 十六；如以試題屬性來分，科學素養3項主要能力，「解釋科學現象」排第三，「科學論 證」排第九，「形成科學議題」排十七名。 台師大數學系主任洪萬生指出，形成科學議題排名差，代表台灣學生不會發問，因為從小 未被鼓勵批判，但這也跟一般閱讀素養有關。陳昭珍說，形成科學議題是養成科學家很重 要的因素，值得重視。 陳昭珍說，科普閱讀未受重視原因很多，全台圖書館借閱率文學類約占8成到9成，但科普 書借閱率只有1%到2%；台灣出版圖書1年4、5萬冊，但科普書籍30年來只有1500種 （冊），且8成都是翻譯書，寫作也很不足。

「今天當大家激烈在一綱一本、一綱多本的話題上爭辯時，讓我指出，從事研究工作時，是多綱多本，在社會上做事，是無綱無本；把考試的內容綁死，就難以評估學生知識的廣度，例如，考試的題目大部份是是非題與選擇題，盡量避免申論題，那就難以評估學生知識的深度；需要記憶事實與數據的考題多，需要思考的考題少，那就難以評估學生知識靈活運用的能力，這些都可以稱為自廢武功的做法，降低了評估能力與成就的功能。」

「考試變得比教育更重要，不考不教，學生對課外的材料完全沒有興趣、沒有機會去接觸。此外學生讀書方法的訓練、讀書興趣的培養，都因為考試制度而被忽略了。」

劉炯朗《20不惑》

「台灣的教育讓每一個孩子都有公平的機會進入大學，不管他是有沒有錢，他的背景是如何，這是台灣聯考制度最好的地方，但聯考也有很多很多缺點。在中小學的時候，每一個人上的課，用的教科書都是一樣的，導致多樣性非常低，而且台灣的教育是一直準備考試的教育，一直在訓練如何快而準的解答問題，訓練學生的反應速度跟分析能力，一直反覆不斷的灌輸大量的資訊。另一個缺點就是台灣學生不容易表達自己的想法，特別是用口頭來表示自己的意見，有時候是沒有機會去表達，但是更重要的是學生不敢去表達自己的想法，老師也都有同樣的問題，你問一個問題沒有人敢舉手，雖然問很簡單，大家都知道答案，但是沒有人敢回答，就是不敢表達自己的想法，這時候如果有人舉手起來回答，那其他人就會講『阿，這個答案我也知道』，我想這是台灣教育最失敗的地方，對創意的訓練也是不夠，積極性不夠，就是剛講的，你知道答案你也不願意舉手。」

賴明詔

「剛才講過台灣學生的分析能力很強，但是整合的能力就很差了，我們的教育就是一直考試，選擇題跟是非題，都是片段的資訊，沒有把它整合起來，我們很少做寫論文的訓練或者演講的訓練，也就是把各種不同的資訊混合在一起的訓練，在台灣的教育裡差了很多，在國際語言的訓練也是非常差的，大家最近都看了報導，托福的考試成績台灣是最末端，甚至比北韓學生的英文能力都還差，北韓是最沒有和國際溝通的一個國家，但是台灣學生的英文能力比北韓還差，真的是不能想像的，這是台灣一般教育裡面的缺點。」

賴明詔

戴曉霞教授團隊

「大學生與研究生質與量適當性之研究」

雇用者認為 ：

大學畢業生的邏輯與表達能力欠佳！

我們認為具體的科學知識仍然應是科學素養的主要內涵之一：科學在本質上是經驗之學，所以人們必須經由學習才能獲得科學知識，無法單純藉由所謂的理性思考與推理來知曉科學知識。因此科學素養的核心之一就是具有充分的科學知識。例如，人們應該知道天體的運動遵循著明確的規律這回事，所以所謂的「占星術」雖然有其心理與娛樂上的價值，並沒有科學上的意義。

一、

什麼是科學素養？

科學素養與人文素養不是毫不相干的兩回事：科學雖然是經驗之學，但是理性思維也是科學的基礎，所以科學素養必然要強調理性思維；在這一點上，科學素養和人文素養是相通的。從理性思維的角度看，科學教育除了傳授科學知識之外，必須強調知識的脈絡，也就是強調知識之間的邏輯關係。此外，批判性思維、懷疑精神也應是科學與人文素養的共通點。

二、

未來國民的科學素養當然應該包含抽象能力與想像力。這一方面的能力在過去比較為人忽略，然而我們如果希望台灣社會能夠薰陶出思想家、藝術家、音樂家或一流科學家，則科學教育的目標必須包括對於抽象能力與想像力的培養。

三、

「抽象能力」、「邏輯思維」、「理性思維」、「批判性思考」、「懷疑精神」、「想像力」

在科學知識之外，這些「能力」、「精神」皆應是科學素養的成分

但是如何培養這些「能力」、「精神」？

傳統上，「敘事能力」(narrativeskills)並不被認為應是(專業或通識)科學素養的一部份，然而良好的敘事能力背後其實藏著前述的「理性思維」、「邏輯思維」、「批判性思考」、「懷疑精神」、「抽象能力」、「想像力」等能力。

敘事、論述能力在(專業與通識)科學素養上的重要性

Werner Karl Heisenberg

The Nobel Prize in Physics 1932

Sin-Itiro Tomonaga

The Nobel Prize in Physics 1965

「去海森堡教授的房間，他看我的計算，予以批評。他說，多寫文字敘述，敘述比計算式子重要，物理之論文重要的地方寧用文字敘述，比計算式好，大家想要看的是這些的。」

《 留德日記》4/21/1938

The Nobel Prize in Chemistry 1981"for their theories, developed independently, concerning the course ofchemical reactions"

Kenichi Fukui Roald Hoffmann

MARGINALIA

The Metaphor, Unchained

Scientists improve their craft by writing about it

Roald Hoffmann

I would claim that when scientists themselveswrite for a general audience, their research islikely to improve. Why? Because writing sets freethe oft-suppressed metaphor.

American Scientist Volume 94, Number 5

September-October 2006

諾貝爾化學獎得主霍夫曼(Roald Hoffmann)在一篇文章中強調了敘事能力在科學上的重要性：「優秀的科學寫作訓練人解釋結構、意義與想法，這正是優秀科學所需要的」，又說：「有人可能會問：『科學的基礎不就在於觀察、客觀的事實、可重複的數據嗎？難道我們不是只要說明這些、而不必額外的裝飾就夠了嗎？』不，科學如果沒有故事就不能存在。‧‧‧事實是不會自己說話的，人們需要口頭說明或文字說明才能理解數據，‧‧‧人們喜歡用故事來組織他們辛苦獲得的自然知識，我們一但找到規律，我們就找到一個故事，傳統的科學方法要求我們提出數個不一樣的假設，每一個假設不就是一個故事嗎？霍夫曼這些看法道出了科學與敘事能力習習相關。因此我們認為未來的科學教育應該包含敘事能力的培養。

I am convinced that I have become a bettertheoretical chemist, a better explainer of thecommon and strange things molecules do, becauseI had to teach undergraduate courses. And alsobecause I chose to write about science for peoplewho do not share my academic background. Therewas no formula—I wanted to catch and holdtheir interest,

Metaphor, storytellingThis approach proved to be at once more naturaland more effective than one comprised solely offacts, however rational their presentation.

I can hear in my mind one reaction to what I have said:"Are not observations, objective facts and reproducibledata the foundations of science? Does it not suffice toreport these, without embellishment?" Well, no.Science cannot exist without narrative. Andmaking the effort to write of science for the generalpublic sensitizes the practicing scientist to theimportance of telling stories.

data (observations, equations, structuralformulas, spectra) are useless without thenarrative.

Like metaphor, storytelling is notmathematical. Yet it also is

essential to good science, for tworeasons. First, when simplicity (always the firstaesthetic criterion) fails, human beings prefer to

organize their hard-won knowledge of reality in theform of a story. We find a pattern, which means we

find a story. Second, the classical workings of thescientific method demand the formulation of not one

but several alternative hypotheses. What is ahypothesis, if not a story? Better learn to weave not

one, but many.

People love stories.

Philip Warren AndersonThe Nobel Prize in Physics 1977

N. D. Mermin是美國康乃爾大學的物理系教授，是物理界公認很會寫文章的人。他有一篇名為《寫物理(WritingPhysics)》的演講稿，裡頭談到解說物理概念碰到的挑戰。他說相對論與量子力學所談論的現象是日常熟悉的語言所不能應付的，因為這些日常語言只能描述古典物理的經驗。如要談論相對論與量子力學，「就得仔細地重新檢討日常語言，或者全然放棄它」。他說物理學家傳統上選了第二條路，也就是只採用數學這種非語言的理解方式。摩明特別強調「優秀的物理學家能夠修改日常語言以便與抽象的結構對應起來，其餘的物理學家從沒有踏出那重要的一步」因此也就「從來不懂他們自己到底在講什麼」。他

說只有當你能夠把一件事情解釋給外行人聽懂的時候，你自己才算真懂。

有一件事我們當下就可以具體鼓吹，那就是多增強學生的「閱讀、敘事、論述能力」。我們必須要做的事首先是鼓勵教科書向科普書看齊，所謂的「科普書」指的是公式少(霍金(S. Hawking)曾言科普書中每多列一公式，銷數量就減少一半)、敘事精彩，以平常語言說明科學知識的書籍；其次是透過評量方法的改進，引導學生閱讀教科書與科普書，以深化學生整合、分析、理解科學概念的能力；然後是設法讓學生透過口頭與書面報告的方式，提升敘事、論述能力。

不要只考選擇題與填充題！

如何評量科學上的敘事能力、抽象能力、想像力？這是對於台灣科學教育的挑戰！

不容易考的東西就不好(會)教？