把實驗課程當成S.O.P.來操作的科學教育

分離染色水與油 Separatory funnel with oil and colored water “Separatory funnel with oil and colored water" by PRHaney – Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons.

教書十多年，也帶過不少實驗（目前還是一門實驗課程的主課老師），個人覺得「植物色素的萃取與分離」是帶過最棒的實驗。這個實驗要將葉片中的四種色素分別提取出來：葉綠素a、葉綠素b、胡蘿蔔素、葉黃素。每次帶這個實驗，總要忙上一下午。

其實這個實驗失敗率很高，不同的溶劑萃取有一定的順序、前面的步驟有些地方又不能用力搖晃，後面的步驟則需要壯丁用力搖晃混合…每次帶完實驗，估計大概至少有三分之一的組別無法得到全部的四種色素、或是提取的色素純度不夠。

但是，除了呼吸乙醚會造成麻醉老師的副作用以外，我最喜歡這個實驗。為什麼？因為往往在失敗的實驗裡，操作者可以學到更多。

不過，每年帶這個實驗時，我總會發現，同學對於實驗失敗感到非常的不安。

學生會一直問我：做不出來怎麼辦？這樣報告要怎麼寫？

一開始我以為同學是為了實驗沒有結果而擔憂。畢竟實驗課的實驗都是「一定會有結果」的實驗，而且會有怎樣的結果也都已經很清楚。

後來我才發現，主要擔憂的部分是「報告」。同學們擔心，實驗做不出來，報告會被當，影響成績。儘管再三強調「報告的成績」與「實驗能否成功再現預期的結果」無關，同學們依舊惴惴不安。

後來，在與主課老師聊天時聽到，學生在撰寫實驗報告時，最不會寫的部分是「討論」。有學生每週都寫「微量吸量管需要校正」，寫到後來，老師忍不住在後面寫：第一週不是有教大家怎麼校正了嗎？

一年一年過去，發現進來的學生，有些竟然高中三年沒有做過實驗。後來，自己的孩子也進了高中，發現雖然是號稱東部最好的幾所高中之一，但卻沒有分一點時間給實驗課程。

當我發現連東部最好的高中之一都沒有實驗課程時，我心裡起了很大的波瀾。什麼？這樣怎麼可能讓學生對科學有興趣？科學最有趣的部分就在實驗啊！

但是，在網路上混久了，慢慢認識了不少在中小學執教鞭的同行，才發現，科學教育似乎有很大的問題，尤其在實驗課程這部分。

這次為了泛科知識節的科學教育專題，我做了一個小小的、極度不正式的調查。說既小又不正式，是因為貼在臉書上，大概也只有認識我的人、以及敝校的學生才會來寫吧。

在101位填卷者裡面，有32位高中沒有上過實驗課，接近三分之一。其他三分之二的填卷者裡面，有51位每週只有二小時的實驗課程。即使另外將來自北北基的32位填卷者的資料拉出來看，也有四分之一高中沒有做過實驗。

在做過實驗的群組中，可以看到高中的科學課程其實是非常粗淺的，大約就是解剖青蛙而已。至於沒有做實驗的群組中，大概都是因為「沒有時間」，所以「看看影片」。

沒有實驗課的原因

為什麼會沒有時間呢？

筆者的觀察，大概有兩個主要的原因。

其中一個是因為升學主義掛帥，因為成績考好最重要，而實驗課往往要用上至少兩小時，因此就自動被老師借去上課了。不過，有些實驗考試還是會考到；這時就是影片派上用場的時候了。看看影片、背背結果，反正只要考試考好，其他都不重要。

另一個原因，則較常發生在偏鄉，就是師資不穩定。筆者在偏鄉教了十幾年書，觀察的結果令人心驚。有許多偏鄉的學校，因為種種原因，不得不大量進用代課教師，造成有學生小學六年，導師都是由代課教師出任；筆者有學生，高中三年換六個英文老師的情形。

為什麼用這麼多代課教師呢？一部份的問題是經費缺乏，另一部份則是長期城鄉發展不均所造成。由於聘任正式教師還要考慮到未來的退休金等等，使得許多縣市不敢聘任正式教職，而僅以年年徵求代課教師來解決。城鄉發展不均造成資源集中在北部，使得除了少數因為家庭考量而志願留在家鄉的教師以外，其他的教師幾乎都在尋求到北部任教的機會。如此一來，許多在偏鄉的教師幾乎都是初任教師；而這些初任教師中，有些也還在努力尋求回到北部的機會。在經驗不足及/或心不在此的狀況下，教師不求有功，但求無過，又怎麼可能會願意去花時間帶實驗課呢？

當然，隱藏在後面的原因是：中學的科學課程並不像大學，會特別規劃出實驗課。雖然課本有規劃出實驗課程，但是課程中沒有特別規劃，也就使得實驗課格外的成為一種「良心事業」了！

沒有實驗課程，造成對科學沒有興趣的學生變多了，也使得我們的國民對科學的理解程度日益低落。造成的結果就是近年來偽科學日益盛行。我們的國民無條件的接受一切號稱是科學的「實驗結果」，絲毫沒有打算要去檢視實驗規劃的企圖；甚至有些人認為只要有「化學」兩個字都是不好的，無視於整個宇宙，包括我們自己在內，都是由化學元素組成的。

把實驗課程帶回中小學的課堂只是開始

要扭轉這一切，要先把實驗課程重新帶回中小學的課堂。但是，讓實驗課程重回課堂，只是第一步。怎麼說呢？

目前中小學的實驗課程，並不重視思考，僅流於單純的操作。在筆者所做的小小問卷中，也有幾位填卷者對這個問題表示了意見：包括：

–高中的實驗根本感覺就是玩玩而已 不會寫實驗報告
–沒有什麼做法上的討論空間，就像照著食譜一樣把結果做出來，幾乎不是問題導向的實驗，所以我對那時的實驗課感覺無聊

如果只是單純的把實驗的操作帶回課堂，對學生並不能產生任何啟發的作用，也不是科學教育。就像照食譜煮菜人人都會，但要成為大廚非得拜師學藝、努力用功不可，科學精神的培養與科學方法的學習，才是科學教育的核心。但是，我們的科學教育，卻是「武科文教」，只注重知識的傳授，連實驗課程都寫好了S.O.P.來讓學生「按表操課」，完全忽略了實驗的核心並不在於操作，而在於好奇心與科學精神的培養，以及科學方法的學習。

如此一來，學生只學會了如何操作實驗，卻沒有機會去發展好奇心，更不用提到學習科學方法以及培養科學精神了。

結語

華人的文化中並沒有系統性的發展自然科學的歷史。不論是數學、物理、化學、生物等，都是在十九世紀以後直接由歐美等國引進的「洋貨」；也因此，科學教育究竟該如何教，對華人來說也是一種全新的體驗。

但是，若只是一味地武科文教，科學精神便無法在華人社會中紮根，也造成了過去這些年來，種種偽科學在臺灣社會中盛行的怪現象。要能讓科學真正在臺灣社會中紮根，必需要先能培養出真正的科學精神、學習到真正的科學方法。

記得一位同業曾跟我提及，臺灣人在PISA以及奧林匹亞競賽中，經常在數學一項奪得佳績，但卻沒有多少臺灣人成為偉大的數學家。事實上，不只是數學如此，我們能夠在其他自然科學項目上得到極其重要的成就的科學家，也往往都不是在臺灣本土培養出來的。歸根究底，就是因為我們的科學教育是武科文教，把公式、定律一一死背，連實驗也寫好S.O.P.，老師講完實驗步驟，學生按表操課，究竟為何有這個實驗，老師不教（可能也不懂）、學生更不懂，所以我們的教育，只是教出一批批懂得操作實驗的技術人員，卻沒有教出發明家；因為不懂科學精神與科學方法，也就難怪偽科學在台灣如此猖獗了！