決戰　科學教育

一九八六年，歷史上嘈嘈雜雜的一年。
　美國挑戰者號太空梭升空七十三秒後，爆炸解體。烏克蘭車諾比核電廠核子反應爐爆炸，釋放出比廣島原子彈多出四百倍的輻射量。台灣戒嚴時期，第一個反對黨民主進步黨在圓山飯店正式宣告成立。台北市立動物園的動物們，忙著從圓山搬到木柵新家。
　這一年，對廣大的科學愛好者來說，有個更特別的意義。七十六年才造訪地球一次的哈雷彗星，拖著它燃燒藍色火焰的長尾巴，在每一雙屏氣凝視的眼睛前，幽靈一樣劃過黑得無限深的天空。
　美國的科學界，趁著這股哈雷熱，順勢提出「給全體美國人的科學教育改革綱要」（Science for All Americans），要求全面改革美國科學教育。一千三百多位專家難得坐下來，討論出一個共識「二○六一計畫」（Project 2061），提出國家層級的科學素養基準，並公布中小學生該有的科學、科技、工程與數學能力（science, technology, engineering, mathematics, STEM）。自此，ＳＴＥＭ教育，成為影響美國國家競爭力的重要指標之一。美國總統歐巴馬更不只一次表達他的焦急，美國未來還能不能當世界領袖、經濟能不能繼續繁榮，全都要看ＳＴＥＭ教育的成效。
　「二○六一」是下次地球人再看到哈雷彗星的時候。在這七十六年間，人類還得加緊腳步，充實未知大於已知的科學知識。
　知識經濟巨輪已轟隆隆轉了三十年，評估一個國家的總體實力，科學科技所佔的加權指數愈來愈重，世界各國投注在科學教育與研發的預算，也愈堆愈高，最起碼都是千億台幣起跳。教育部常務次長陳益興估算，台灣的科學教育預算每年約一千億台幣，日本則相當於三千七百多億台幣。教育部顧問室每年編列一百二十億計劃經費，其中有七成是用在基礎科學與應用科技。
　「天下大勢，是科技決定經濟力，經濟力又決定政治力，」曾當過十年高中物理老師的彰化師範大學校長張惠博說。
台灣產業基礎在科學

　原本只是亞太國家一頭熱的國際奧林匹亞數理競賽，逐漸成為世界先進國必爭的競賽場。國際物理奧林匹亞委員會秘書長林明瑞觀察，許多國家透過爭取主辦或參加競賽，吸引中學生投入科學領域，尤其是歐美國家，他們最大的隱憂，是選修基礎科學和工程科系的學生日益減少，這對國家或個人要在二十一世紀競爭，非常不利。
　對號稱科技島的台灣而言，更有科學教育不能輸的壓力。科學是台灣產業的基礎，三大科學園區今年產值就高達兩兆多台幣，相當於ＧＤＰ的六分之一。社會大眾（包括股市菜籃族）對科技名詞朗朗上口。父母關心孩子的科學學科學習，已到斤斤計較的地步，因為數理學科成績好，基測、學測、指考都佔盡便宜。
　一長串的科學賽跑就此展開：幼稚園送去學心算、學電腦，小學補數學、補實驗，國中補物理化學，高中再加上生物，科學佔據中小學生大部份的學習時間。
　這套科學大補帖，表面上似乎產生正向功效。在各種國際數理評比中，台灣中小學生的數理成績，都有亮眼的表現。據教育部統計，過去十八年來，台灣學生參與奧林匹亞或亞太數理競賽，總共奪下超過六百面金銀銅獎牌，而且每一科都在國際排名前十名。（見表一、二）
　還有，國際教育學習成就調查委員會（ＩＥＡ）每四年進行一次國際數學與科學教育成就趨勢調查（ＴＩＭＳＳ），二○○七年，台灣小四學生的數學是全球第三、科學名列全球第二；八年級學生（國二）的數學排名世界第一、科學世界第二。（見表三～五）
　還有還有，經濟合作發展組織（OECD）每三年針對十五歲中學生舉辦的學生基礎素養國際研究計畫（ＰＩＳＡ），二○○六年，台灣第一次參加，就拿下數學第一、科學第四的佳績（見表六、七），技驚全球。
　專研科學教育的中山大學講座教授林煥祥還記得，PISA成績揭曉後，德國政府重新檢討科學教育，提出「投資未來」（Invest in Future）的專案計畫，特別邀請他去德國，分享PISA贏家的科學教育心得。
　只是，台灣真的稱得上是科學教育的贏家？
文盲與理盲

　後半段人生都在批判傳統教育體制的人本教育基金會董事長史英，一談到科學教育，直呼：「這太重要了，」因為科學是使一個人真正擺脫權威、獨立思考的根源。史英教數學教了一輩子，他批評，台灣的科學教育並不算成功，因為我們並不真正關心孩子如何學習的過程，只是告訴他結果，「這樣學科學，將來不會有批判創新的能力，更別提要產業升級，」史英說。
　曾經以一句話「台灣社會理盲而濫情」引起轟動的政治大學講座教授錢致榕，多年大學教學經驗，讓他對科學教育有刻骨銘心的感受。他發現，現在大學生寫作缺乏邏輯和理性推理能力，社會上也有許多不能有邏輯思考社會問題的「文盲」，和沒有足夠科學基礎做理性分析思考的「理盲」。從法官荒謬判決、少子化提不出有效對策，到風災官員發言不當、公共政策進退失據，都是欠缺宏觀思惟和推理能力造成的後果。而這些，都和科學教育不夠扎實有關。
　台灣產業結構能從勞力密集走到今天的技術密集，靠的是一批又一批學有專精的年輕科學人才。但是，要繼續往下走入創新決勝負的時代，目前台灣科教培養出的人才，能夠應付嗎？
　台灣師範大學科教中心主任張俊彥分析，台灣學生科學知識豐富，運算、背誦能力也很好，所以成就全球最強的高級代工產業。但下一輪經濟盛世競爭的是創意和創新能力，需要的不只是科學知識，更是問問題、解決問題的科學探究能力，「這剛好是台灣科學教育最弱的一環，」五十六年次的張俊彥直言不諱。
　為什麼科學教育這麼重要？國際知名的高能物理專家錢致榕講了一個小故事。
瑞士清潔工要考三角

　他多年以前在瑞士做研究，發現研究中心窗明几淨，打掃得一塵不染。他好奇問了當時瑞士的科技部長，應徵清潔工要考什麼？部長說，清潔工要考三角函數。錢致榕聽了非常吃驚，三角和打掃有什麼關係？科技部長告訴他，教育的目的是使人認真，要證出三角函數的定理，需要非常認真，考三角，其實考的是人認不認真。
　「工人認真，瑞士鐘錶當然做得好。政治人物認真，也不容易貪污、行政效率好。科學教育做得徹底，和瑞士的生存有關，」錢致榕有感而發地說。
　錢致榕歸納，二十一世紀人才需要微觀新知、宏觀框架、邏輯推理、推估判斷和自學能力，這些能力都可以靠扎實的科學教育來培養。更何況，全球職場大環境變動飛快，大學畢業後每五、六年可能就要改行一次，知識愈廣，改行愈快，「天下一半的行業，都和科學科技有關，怎麼可以對科學毫無所知？」他反問。
　科學訓練用在企業管理，也有很大的幫助。
　聯強總裁杜書伍談到科學，嚴肅的表情一變，當下眉飛色舞。大學念控制與計算工程的他體會，管理制度、市場分析，都是以科學做基礎，科學訓練的是化繁為簡的能力，不斷拆解，再做歸納，讓人很快抓住事情的重點。管理就是要抓關鍵，能夠靈活運用，科學教育就是教人「抓精髓、建架構、長筋肉。」
決策需科學的判斷力

　杜書伍感慨，現在資訊過多，商品行銷技術五花八門，其中「有很多毒素在裡面」，缺乏科學素養，容易囫圇吞棗、被潮流迷惑，「現在井水、河水全混在一起，要靠科學思考的習慣，理清混亂的局勢，」杜書伍肯定。
　科學教育不只是科學學科的專業訓練，它鍛鍊的是一種思考、辯證與判斷的能力，非科學領域的文科人才也不能沒有它。
　曾經任職英國內閣的物理學家兼小說家斯諾（C.P. Snow），五十年前就在經典演講「兩種文化」上表露他的擔憂，社會的決策者，大部份是由非科學的人文知識分子主導，如果他們是科學盲，要怎麼做出最適切的決策？
　五十年後的台灣。台北二○二兵工廠要保留還是蓋生技園區？國光石化到底蓋還是不蓋？正反意見吵翻天，其實，這些重大公共議題，都牽涉到科學判斷。
　當代最具影響力的數學家丘成桐曾經比較中日兩國的數學發展，他剖析，日本明治維新能夠成功，主要是因為科學教育成功。明治天皇傾全國之力，要求國民向全世界學習科學，下令「和算廢止，洋算專用」，全盤學習西方數學。不論是大國或小島，要在二十一世紀發熱發光，靠的是有科學思考能力的各種人才。
　跳上新世紀競爭舞台，除了繼續栽培文創產業人才，台灣的科技科學薪火，依舊要傳承下去。只是，該怎麼走？愛因斯坦的解方，或許能為台灣科學教育指出一條新路。
　愛因斯坦始終相信，提出問題比解決問題更重要，因為解決問題也許只是教學或實驗上的技能，而提出新問題、新可能性，從新角度去看舊的問題，都需要有創造性的想像力。「學習知識要善於思考、思考、再思考，我就是靠這個方法成為科學家的。」這對於習慣背定律、解考題的台灣教育制度，是很大的啟發。
　科學教育的目的，並不在於製造更多科學家，而在讓每個人都有邏輯思考和理性判斷的能力，這也是台灣孩子在二十一世紀賴以生存的重要工具。
　今年剛念小學的六歲孩子，有很高的機率，在他們即將步入耳順之年，目睹哈雷彗星翩然而來。那個時候，他們會不會有更廣的科學知識、更好奇的探究態度，來欣賞這個一生中可能只相遇一次的科學奇景？
　現在，就要開始為五十年後的相逢做準備。