程介明
香港大學榮休教授,教育政策研究中心主任,目前在香港《信報》、《上海教育》與西班牙Escuela撰寫教育評論專欄。

STEM教育:未解之結

封面圖片:二十一世紀的科學學習,與二十世紀的有什麼不一樣?這是今天 STEM 教育向前進的關鍵,否則我們也許只是走回頭路。(Pixabay)
 
香港科學院(港科院)發表了一份報告——《科學、科技和數學教育與香港創新科技的發展》;這可以說是比較全面探討 STEM 教育的嘗試,也是港科院一次相當有價值的貢獻。
 
其實,不久前教育局於12月也發表過一份報告,不過沒有引起太多的注意。本文暫時集中討論港科院的報告。正如報告開宗明義地說,這只是「一個起點」。本文只是提出一些問題,也許可以作為下一步研究的課題。
 
為什麼要重視 STEM 教育?報告書提出 STEM 教育的目的有四:一、強調 STEM 與日常生活的關係;二、培育學生對 STEM 的興趣;三、加強系統化考證和概念發展過程中應有的態度和技巧;四、為學生建立穩固的科學基礎,有利他們將來升學或就業。
 
這些與教育局最近(12月)提出的《推動 STEM 教育——發揮創意潛能》提出的目標基本一致,反而教育局的報告多了一項「培育與 STEM 相關範疇的人才/專家」;對此,大概不會有多大的爭議。
 

科技教育 內涵待釋

 
STEM 教育是什麼意思?包括什麼內容?對於這個問題,報告書似乎沒有深入探討。報告書把高中學生的選科——有多少學生選讀物理、化學、生物——作為學生接受科學教育的指標。對比課程改革的前後,因此似乎得出一個「今非昔比」的觀察;裏面又把選考高數學生的數目、中學是否有「編碼」課程,作為 STEM 教育是否受重視的標誌。
 
如此,是否一直以來的物理、化學、生物、高等數學的課程,就是 STEM 教育的殿堂?而重視 STEM,就是恢復這些殿堂的傳統地位?又或者加進「編碼」作為新時代 STEM 的代表?
 
報告提出一個有趣的矛盾:香港在國際比較如 TIMSS 和 PISA,經常是名列前茅;國際比賽(如數學奧林匹克、機械人比賽)經常也是成績彪炳;但是香港中學生全修理、化、生的愈來愈少,選修高數的也是愈來愈少。後者成為報告書的主要憂慮之點。
 
筆者認為,這個矛盾的確值得深思。不過,也可以是相反的考慮:雖然選讀科學的學生大不如前,為什麼在國際比較、國際競賽中卻可以有優秀表現?國際競賽還可以說是由於少數人的成就;國際比較,卻是隨機抽樣的全面調查。
 

小科學家 未必高分

 
也就是說,STEM 教育的發展會不會可以有另類的途徑、另類的藍圖?過去數周,本欄曾經多次論及:在不少科技項目,如國際競賽、如太空的微重力實驗、又如最近報章頭版大篇幅介紹的中學 DNA 實驗室……學生表現出色,儼然是小科學家,但是這些學生不一定是理、化、生、數的高材生。作為港科院,又或者作為大學的科技部門,是歡迎理、化、生的高分生,還是歡迎這些已經有表現的小科學家?
 
筆者最近有機會又訪問了一些學校。有一所中學,歷史不長,但是從中一開始就訓練學生做研究。中一是學習一些基本的研究原理和方法;中二,學生分組,每一名學生都還要參與,設計自己的研究項目,例子有「如何評價書包的優劣」、「如何比較不同牌子的原子筆」。
 
有一所小學參加香港出身的飛機師的項目,學習一些飛行原理,而且在國際比賽中得獎;另外一所小學,學生三年級開始,就設計有智能元素的動能車、機械獸,以及能夠自動調節的機械人。
 
我們的科學家也許會嗤之以鼻,覺得這些不過是「雕蟲小技」,不足掛齒,但是裏面豐富的創意、客觀原理的掌握、絞腦汁的過程、嘗試成敗的經歷、工作中的專注和毅力,不都是科學家的一些基本要素嗎?不就是 STEM 教育所期望的嗎?更不要說學生在這些科學活動當中表現的那種好奇、興趣和熱忱了。
 
這裏無意貶低科學分科的系統學習,但是有沒有想過,傳統的科學「科目」,為什麼反而不會培養上述這些 STEM 的要素呢?傳統的科學高材生,他們上了許多課,做了不少實驗(驗證性的實驗),考試也能夠答卷得高分,卻從來沒有運用科學知識的經歷和能力。這是 STEM 所期望的嗎?
 
運用,是有效學習的一個關鍵要點。我們的教學、我們中小學的科學實驗、我們的考試……有要求學生運用他們的科學知識,創造一些什麼嗎?往往,他們唯一的運用,就是把書本上的知識,用筆,搬到答卷紙上。這是真正的 STEM 學習嗎?
 

科技課程 有待創新

 
還有,上述這些學生的科學創新都是在課堂以外,甚至在課餘的活動中實現的,為什麼他們會成功?其中一個原因,就是他們符合有效學習的另一個要點︰綜合性。人類的學習本來就是總體的、綜合的,我們用分析的思維,重新整理我們的知識,因此成為「學科」(discipline,內地叫「專業」),延伸到中學就成了理、化、生這些「科目」(subject)。
 
分析性的學科框架,也許在大學的學科學習非常需要,卻不一定是中學階段學生學習的有效框架。在大學裏面要求的完整的系統、全面的覆蓋、分明的層次、嚴格的推導、精確度量化,是否也必須是中學學習科學的要求?
 
港科院的報告書對許多問題做了非常徹底的資料收集與分析,堪作相關決策者的楷模;也是對於 STEM 教育前所謂有的全面的探討,是香港科學教育的一個里程碑。本文提出的問題是,關於報告書的一些基本思路、出發點和假設。
 
假如按照目前的思路,STEM 教育的成功,就在於恢復課程的原狀,加重理、化、生在中學的系統學習,最好是變成必修科目。筆者認為,這是一種「缺陷模式」,就像修理汽車一樣,最後的「願景」就是恢復原來那輛車子的原狀。因為囿於傳統的科目觀念,而不去碰傳統的理、化、生框架,沒有深究 STEM 學習的內涵,因此就顯得有點懷舊,而新意不多,因此也難以振奮人心。
 
這種思路之下,就會提出目前報告書的一些建議,這些建議很明顯是經過深思熟慮的,絕非隨意之作。但是除了上述的思路之外,建議還牽涉到科學以外的,甚至說學校以外的因素。以後再談。
 
但是就報告書對現狀的分析,我們被迫要回答:二十一世紀的科學學習,與二十世紀的有什麼不一樣?方向、內涵、形式、方法,可以怎麼樣?全體學生要學習的是什麼?又如何培養專才?這些問題都不易回答,卻又是今天 STEM 教育向前進的關鍵,否則我們也許只是走回頭路。報告書開頭就引了愛恩斯坦的話:「我們千萬不能用提出問題的一套思維模式解決問題。」這正是香港 STEM 教育面臨的思維挑戰,也許是港科院第一項必須跨過的欄杆。
 
原刊於《信報》,獲作者授權發表。
主題: 
教育 


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