教改需要一顆審慎的心 兼論自然科學教育的本質
交大物理所高文芳
教育部為了加強人文教育的養成，試圖大幅減少中小學數學、物理教育的總時數，引起諸多爭議。數學界與物理界對此現象將對台灣下一代所造成的深遠影響相當憂心，這樣的憂慮不只是單存關切這樣的變革將對台灣科學教育與競爭力產生重大的衝擊，更加擔心不完整的數理教育，也會對整個人文與社會科學養成造成重大衝擊。
舉目所見 皆是物理
當筆者在美國遊學時，研習新馬克思主義的朋友拿一些數學問題來相詢。在翻閱他們的社會學教科書時，筆者赫然發現：第一位把研究人際關係的學問稱為社會學 (Sociology) 的知名學者孔德 (Auguste Comte, 1798-1857)，在將社會學定名之前，一度把社會學稱為社會物理學 (social physics) 。筆者更訝異的發現，在早期，包括孔德在內很多的社會領域學者，都是功力深厚、著述等身的天文、物理學家。孔德正是基礎科學底子深厚，認為人與人之間的交互作用也可以用物理的方法來描述，從而將基礎科學的方法用來發展社會科學，終致對後世社會學的成長影響深遠。
另一件發人深省的故事發生在大約1983年，筆者一位學弟跑到UCLA物理系留學時與大師 Schwinger請教時發生的一段對話。學弟希望大師能指導他研習場論，大師卻對學弟只想學某一特定物理課題的想法相當的不以為然，當場告誡他 ”Everything is physics.” ，亦即「舉目所見，皆是物理」。想成為一個物理學家切忌目光短淺，即使力有未迨，也不能一開始就對一些研究領域心存排斥。
充滿人文關懷的科學人
事實上，很多人以為科學人或科技人沒有、或缺乏人文素養的刻板印象是錯誤的，相信大師孔德也不會同意的。究其因，科學的起源是想要了解人與人、人與物，還有物與物之間的因果關聯，不單純只是研究沒有生命的東西。今天看似飄邈的發展，純粹是因為科學知識累積的速度太快，以致人類學習的速度跟不上，大家慢慢的和博士訓練的原意相去甚遠，成了所知有限的專家，經年累月的誤導，終致造成一般人錯誤的刻板印象。
其實，一個受過嚴謹科學訓練的學者，自然也是充滿人文關懷的學者。也由於我們對科技產物施諸生態環境的衝擊，有著更加深入、貼切的了解，讓科學人對源自科學教育不夠深入與不夠完整，致使科技產品的製造者與使用者，有心無心地忽視、濫用科學成果所可能造成的生態浩劫與危機，更加感到憂心忡忡、心急如焚。
換一個角度來看，人類文化活動與現代科學產物呈現相輔相成的依存關係。畢竟人類吃飽了之後，才會有所謂精緻的人文活動。至於多精緻或多生活化的文化才是文化，恐怕不是當代的評論家可以說說就算的。至少，當我們在向園區廠商尋求文化活動經費與資源，而他們也確實大力相助時，還回數他們缺少文化素養，恐怕不是提升文化素養與增進人文活動的妙方。
完整的科學教育是新時代人本教育的基礎
筆者想說的是，物理是大自然的道理、數學是大自然的語言，累積人類幾世紀以來日以繼夜的努力，不但讓我們眼界大開，科學也在加速的、無孔不入的深入我們生活的每一個角落。當我們正在進入太空、電子世紀的時候，當每一個年輕人生活所需、所必備知識越來越多的時候，當我們對科學基本的認知，越來越跟不上科學被物化的程度與腳步時，不但我們的年輕人越來越難適應現代化的生活與工作，人類面對大自然反撲的生存危機與壓力也越來越迫在眉睫。
在這個對生活知能要求越來越多的時代，我們應該正面迎接挑戰，使更多人受到更完整的科學教育，使日積月累的生活知能更加易於學習。而不是倒退性的減少科學教育的時間，讓我們下一代的科學人文素養和科技污染的落差日益加大，終致不可收拾；也讓我們的下一代因為對工作力不可迨的無力感，生活在龐大的工作壓力之下，終日鬱鬱寡歡。
總而言之，基礎科學不但是人文活動的精髓，更是不少社會學者認為研究人類活動的必備知識。減少科學教育的時間，不但會立即傷害科學教育的成長，也無助人文教育的成長。正如張海潮教授說的，我們是生活在社會之中，真正的人文素養也只能在生活中培養，絕對無法只從缺少數理基礎的書本上求取。相對的，基礎科學的教育由於學習困難度較高，多數學生在相對上比較需要老師個別的指導，才會有明顯的成長。
其實，受到現代科技加身的各種人文知識影集，其教學成效實在遠比在教室裡進行的課程的效果好得太多了，更應証了科學成長相助人文成長的說法。退一百步來看，即使我們都同意學生需要多學一點人文課程，也不應該以減少科學教育的時間為代價。
教改成敗的關鍵在於充分了解學生與老師的腳步
其實教育改革成敗的關鍵，除了要本身的立意正確外，還要考慮學生和老師的接受與跟進的能力，以及教材的成熟度與適用性。以現行高中物理的改革而言，出現的狀況，正足以說明主其事者，理想和實際執行面的落差太大，終致阻難重重，事倍功半。
我們只要看美國大學的普通物理教科書的編法，就可以知道台灣的教改腳步根本像無頭蒼蠅一般亂無章法，令人搖頭惋惜。一本教科書編寫上市前，作者至少會在學校教過很多年，逐年校正改版，最後作者才會同意書商編書上市，也才會成為市場上的競爭者之一。即使上市後依然錯誤難免，必須逐年修正甚至大幅增修、改版。
反觀台灣現在這一套進入第四年的高中物理教科書，雖然課程標準在6、7年前已經公佈，但是書商與作者的動作並不積極，有的教科書甚至學校都開學了還未送審，忙亂間自然是錯誤難免。這期間，作者與審查課本的學者對教育部公佈的課程標準也多有異見，更顯示當初編寫課程標準時，在教育部要求時效下，即使負責編寫課程標準的學者有心整合，實際上並無法有效整合物理學界的整體意見。
比方說，上一波改革中，比較特別的就是在課程標準中加入了電子學的領域。筆者就知道不少物理學者認為，在高中物理課程中加入電子學，卻無法讓高三程度的學生有效地了解其中的物理原理，因此將電子學放在高中物理課本裡，並不是很洽當的安排。果然，當這一套課本進入高中校園後，我們赫然發現一個執行上的大問題。
原來，現在在高中執教的物理老師，絕大多數對電子學都很陌生，很多人表示根本無從教起，課本的寫法對他們又沒有太大的幫助。因此有一些老師只好求助高工的電子學老師，隨意惡補一下，再隨意應付一下學生。如此先天不足、後天失調下，還談何教改成效。
同時教育部在課程設計與升學考核制度的配合上，出現一個很大的漏洞。很多學生在三年級上學期結束後就獲得升學機會，致使相當多的學生認為國三和高三課程聊備一格，無心繼續修習，加上課程時間逐年減少的影響，使得升學後產生相當嚴重的銜接問題。這一個問題教育部至今還是提不出合宜的解套之法，更使得教改的成效備受打擊與質疑。
這期間，還由於教育部同步施行升學方式的改革，由於腳步混亂，加上教學內容的更動，使得學生與老師陷於一片動盪與不安之中。由於升學主義後遺症糾纏不去，連家長也加入這一場混戰，使得這幾年間學生真的苦不堪言。不少人在這場混戰中，一味指責學校老師不夠努力、不夠配合、家長思想落伍保守，這不但與事實相去甚遠，更高估了人類的機動性，低估了人類的慣性，更無助於現狀的改善與教改的推動，致使許許多多的教改人士與教育部費盡心機的美意大打折扣，令人惋惜。
一變再變 絕非好事
現在市面上的教科書，雖然當初編寫過程匆促，然而這幾年在高中試教下來，教科書作者多半發現可以改進的空間不少。正當筆者發現市面上幾本編寫相當用心的課本，逐年修正後越來越完美時，教育部又以配合九年一貫課程銜接的理由，宣稱要在6月間公佈新的課程標準，3年後就要把現在慢慢步上軌道的教科書廢棄，要求大家都要重來一遍。
筆者認為教育部似乎一直沒有體察到，改革需要很多的準備工作，需要很多時間來讓他施展開來，需要第一線的老師能夠充分了解改革的意涵與實施方法，更需要第一線老師的腳步跟得上。這就像禁煙令一樣，不是法令一公佈，就會看不到違規吸煙的民眾，這需要政府不斷的宣導與勸導，大家用心的學習適應，再耐心等一段時日後，還需加上政府執行公權力的決心，慢慢的守法才會成為一般人的生活習慣。
從上一波九年一貫與高中教科書的變革，我們可以看到主事者，事前在學界的溝通明顯不足、教科書編寫的準備時間不夠，學生、老師對新教材的適應出狀況，在在的顯現這樣的改革腳步太過慌亂，準備的時間不夠充足。或許教育部認為自己已經花了很多時間準備與宣導，混亂的結果只顯示這樣子的努力仍嫌不夠。筆者希望教育主管單位應該要記取教訓，不要一再重蹈覆轍。更何況教育的改革除了部份解放教育自主權的目標，大家沒有太大異見外，很多是很有爭議的。教育部明知路途多險、阻難難免，還要勉而行之，只會將爭議時程後延，讓大家在爭議中內耗，最後不但教改成效不彰，還要冒著鑄成大錯的風險，主其事者真的應該三思、三思。
放慢腳步審慎行之
目前這一波的教育改革，其實有兩個面向非常值得大家仔細地思考。一個是教育部傾向大幅減少數學與科學教育的時數，用以容納更多的人文教育時數；一個是要配合九年一貫課程更改後的課程銜接作準備。很多反對意見，已經高呼這樣的時數更動，可以預見的是會重創我們在這一個世紀的競爭力。筆者在此也嚐試說服大家，完整的科學教育自然包含人文的教育，而且更是人文教育的前身與最為明確的一部份，也是身為新世紀一份子必備的基本知識。
同時，教育變革的每一個關節都是環環相扣的。由於數學授課時數的大幅減少，使得物理教學所必備的基礎數學相對欠缺，讓面臨時數減少的物理課程進度更是雪上加霜。最明顯的例子是，現下高中學生因為數學教學總時數減少，以致缺少三角函數的基礎訓練，而三角函數卻是整個物理教育的重要基石與精髓所在。因此數學訓練的缺口，就成為物理教育的大缺口。不完整的數理教育，也將影響應用科學的教育，使得整個自然與人文科學的教育窘境更加顯得缺口處處，難以補漏。因此，談改革不只需要個別領域學者的溝通，更需要跨領域學者的橫向協調，更加需要我們給他多一點時間來反應與溝通協商。
其實教育的目的為何？方法為何？每個人都可以說出一套大道理，比較為難的是，教育的成效根本無從確切比較。因此，當目標與成效並不明確時，我們只是卑微地希望大家能放慢腳步，稍微等一下落在後頭哀嚎與求助無門的老師和學生，同時利用這個等待的時間，讓大家好好想一想，怎樣的步伐才是最適當、最貼切的，還有怎麼盡快補全現在我們已經發現的大漏洞。
畢竟，學生與老師都跟不上的改革不是改革，而是革命。更何況，根本沒有人可以保證，在這些艱困為難的步伐走完之後，我們會得到更好的成果。反觀物理的成長歷程，有些腳步是可以提供我們借鏡的。物理學家都是以審慎的態度改革現有的模型，從不輕言放棄。當然革命性的新理論被證實更加適用時，物理學家也會積極、毫無保留的接受。然而，這些成功的革命理論在被接受之前，都要歷經所有物理學家最嚴苛、最無情的考驗。物理學家在批判新理論時的嚴峻與審慎態度，使得物理學成長的穩重腳步令人刮目相看。
事實上，教育部一再強調課程銜接，一再談K-12，但是卻沒有來問問我們在大學執教的老師，這樣教出來的高中畢業生，銜接得上大學的教育嗎？筆者注意大學物理教育整合的問題多年，過去幾十年來美國也有明星指標學校試著去整合大學的基礎課程，卻一直找不到大家都可以接受的方案。這其中最大的原因，是大家都有不同的看法，很難整合。這些現象，只是突顯教改問題的困難度與複雜度，告誡我們改革真的需要充分的時間、充分的準備與充分的耐心。
可能很多人以為大學的問題比較複雜，其實不然。越基層的物理越難教，教育改革的問題也更加複雜，越難取得大家的共識。基層教育的改革，牽涉的層面更廣，不確定性也更高，更需要大家謙卑的耐心。
當大家都不確知大船行將航向何方時，筆者懇切的希望在沒有任何證據證明這樣的改革會有正面成效之前，教育部能緩一下腳步，審慎的走每一步。放慢改革的步伐，讓我們發現犯錯時還能機動調整方向，不至一步錯、步步錯，終至不可收拾。畢竟，失敗的代價太高，也不應該有任何人宣稱他可以負得起這個失敗的責任。