科學人才培育系統觀

科學人才培育系統觀

臺灣的經濟發展歷史，本質上即是一部科技發展史，科學人才在臺灣經濟發 展與科技發展上扮演舉足輕重的角色。科學研究和科學人才培育是立國根本大計，

因此臺灣的科學教育雖然在過去多年來備受政府和民間重視，但是在一般人的心 目中，臺灣的科學教育似乎仍有不足和許多值得學習和改進之處。筆者多年來從 事中學教育工作，歸納臺灣的科學教育幾項值得我們關注與持續尋找改進方案的 問題，期待能對臺灣的科學人才培育有所助益。

問題之一是學校的科學課程太偏重於科學知識的傳授，對於科學探究的科學 精神和追根究底、主動學習的科學態度明顯不足；問題之二是，學習科學理論未 能由科學史導入，學生難以領略科學之美；問題之三是，未能兼顧培育科學研究 人才及富科學素養的公民。綜合言之，臺灣的科學教育因為缺乏系統思考，縱使 努力多年，似乎學生在國際評比表現不錯，卻得不到國人的普遍認同。因此，如 何找出具體目標與方向，以系統觀建構科學教育的人才培育藍圖，成為可否落實 科學教育理想目標的關鍵。

首要問題：偏重於科學知識的傳授，缺少科學探究

中小學的科學實驗課程中，常見的是食譜式的實驗操作，學生依實驗食譜手 冊，循步驟一一操作，固然得出實驗結果，卻不能對實驗結果做解釋，或探討出 各種可能的變化及應用。這種現象可以從臺灣中學生參加 PISA 評量的成績分析 中稍見端倪。與 PISA 2003 不同的是 PISA 2006 的評量更明顯的區隔了科學本 質（knowledge about science）與科學知識（knowledge of science）外，並 加入科技（technology）關係這個向度。所以 PISA 2006 旨在評量學生形成科 學議題（identify scientific issues）、解釋科學現象（explain phenomena scientifically）以及當面臨和科技相關的社會議題時，懂得使用證據支持主張、

解決問題或下合理決定（use scientific evidence as they encounter, interpret, solve and make decisions in life situations involving science and technology）（簡稱科學舉證）。而這三個向度恰好充分反應了現代社會工作 對人力素質的要求。 (林煥祥等 4 人, 2008)

臺灣學生在 PISA 2006 的科學素養平均表現為 532 分，居全世界第 4 名，

僅落後於芬蘭、香港與加拿大。但若檢視各細項得分，形成科學議題的能力素 養在全世界排名第 17 名，解釋科學現象的能力素養在全世界排名第 3 名，科學 舉證的能力素養在全世界排名第 8 名。除了解釋科學現象的能力素養外，在另 外二個科學能力素養的表現上，我國都落後香港、日本和韓國。對照教學現場 的觀察，其結果十分吻合—大量科學知識的學習和食譜式實驗，支持了臺灣的 學生在解釋科學現象和科學舉證二項能力上得到不錯的肯定，但對於進行高深 研究所需具備的形成科學議題的能力，明顯不足。足證臺灣的科學教育缺少了 探究和自主學習的過程，因而缺乏科學化研究過程中所需的議題辨識、特徵辨

識與發現研究等關鍵的能力。

問題二：少了科學史，學生難以領略科學之美

臺灣的科學課程中雖然會觸及些許科學史，但其份量太少且缺乏系統性的引 導，學生們接觸科學課程時，只接收到生硬的知識與公式，缺少了欣賞科學家由 發現問題、實驗探究、解決問題和創新、思考的動人過程，學習科學的啟蒙教育 中缺少了科學史，多數學生無法理解科學的奧秘與美麗。因為科學理論的發展歷 史就是該門科學的邏輯架構，經由科學史的學習可以幫助學生知覺自己的觀念, 並建構新概念的學習方法。利用科學史，可以讓學生了解科學理論的暫時性與不 確定性；加入科學史, 能引導學生欣賞科學家的研究工作並了解科學與社會之間 的關係，兼備科學與人文素養。

問題三：培育科學研究人才及富科學素養的公民，何者為要？

科學教育目的有二：培育科學研究人才、培育富科學素養的公民。政府於 2003 年公布的科學教育白皮書中曾指出：科學教育是一項全民教育，涵蓋所有 的國民；強調全民的科學素養，發展每個人的「創新、創造能力」與「關心、關 懷態度」。由白皮書觀之，其目的偏重在培育富科學素養的公民，卻未提及如何 培育科學研究人才。2002 年『第一次全國科學教育會議』將我國科學教育目標 擬定為：使每位國民能夠樂於學習科學並了解科學之用，喜歡科學之奇，欣賞科 學之美。這項目標至少表現在以下三方面：

1.使科學扎根於生活與文化之中

2.應用科學方法與科學知識解決日常生活問題，理性批判社會現象，並為各 項與科學相關的公共事物做出明智的抉擇

3.藉不斷提升科學素養，貢獻於人類世界的經濟成長及永續發展

其目標以培育富科素養公民為本，進而要求每一個人都能成為高深科學研究 人才以貢獻社會，所欲達成之科學教育目標，明顯較科學教育白皮書有更高層次 的要求。

科教白皮書中說：「科學教育是經由科學性的探究活動，使學生獲得相關知 識與技能，養成科學思考的習慣，依照科學方法從事探討與論證，運用科學知識 與技能以解決問題，進而形成對科學本質的認識，並建立科學精神與科學態度。」

其目的是培養大多數人成為具科學素養的公民，其中部分具潛能者，進一步培育 成為科學研究人才，其養成和教育過程迥然不同，可惜我們的課程和學校系統以 及社會制度，三者都未能完整提供具體發展指標及系統性作法，使得我們的科學 教育既不能全面性培育富科學素養的世界公民，亦不能培養出足夠的傑出科學研 究人才。

科學人才培育的系統思考

我們需要一套系統性的作法，才能解決上述問題，對照大陸的作法，依「十 二五」計畫所提出的科技發展主要指標如下表，他們以明確的指標檢驗各項作為 是否達成指標，作法具體、目標明確。

反思臺灣的作法，2003 年公布的科學教育白皮書中，曾訂定七大優先項目 如下：

1.訂定「優良執行科學教育的評鑑基準」，使能有效的評鑑各級單位推動科 學教育的成效；2.設立教材研發中心，以長期的、持續的努力進行符合課程目標、

內容及精神的教材研發工作；3.結合科學教育及特殊教育學者共同研究科學學習 低成就學生及身心障礙學生的學習特性，形成適合的科學教育課程與教學；4.

國科會和教育部均編列專款推動大眾科學教育；5.加強推動「部會合作目標導向 研究計畫」，針對教育部與國科會共同鑑識之重要科學教育實務相關議題進行研 究；6.成立若干科學教育研究中心，負責推動並確保科學教育研究的績優成效；

7.籌組全國性的科學教育學程評鑑委員會。

檢視這七大優先項目，若僅以培育富科學素養的世界公民為目標，可謂是一 個尚稱完整的規劃案，可惜的是，9 年來七個項目大多未能達成目標，而且在此 規劃項目內，仍然缺少了尖端科學研究人才的培育計畫。

對於科學教育，展望未來，應培養國民具有科學探究能力與良好科學態度以 迎接 21 世紀快速變遷社會的挑戰，進而亦能培養其中科學性向優異者，成為尖 端科學研究人才。其系統性的作法首應建構一套符合科學精神的 k-12 科學教育 課程，以優良的師資和創新的教學方法，配合多元評量實施理想課程。其次為建 立完善的學習支持系統，包括推動單位、資源系統與支援系統。兼顧一般學生的 科學學習需求，讓學生擁有完善的學習平台，對於表現優異的學生，也要有充足 的資源，提供充分、豐富的學習平台與支持系統幫助優秀學生進行科學研究與生 涯發展。大學教育與研究所教育亦應與高中教育銜接，使學生能無後顧之憂，心 無罣礙的專心探索科學世界。

指標 2010 年 2015 年

研發經費與國內生産總值的比例 （%） 1.75 2.2 每萬名就業人員的研發人力投入 （人年） 33 43 國際科學論文被引用次數世界排名 （位次） 8 5 每萬人發明專利擁有量 （件） 1.7 3.3 研發人員的發明專利申請量 （件/百人年） 10 12 全國技術市場合同交易總額 (億元) 3906 8000 高技術産業增加值佔制造業增加值的比重（%） 13 18 公民具備基本科學素質的比例 （%） 3.27 5