臺灣化學教育

國際化學奧林匹亞競賽選手發展：

從化奧選手到指導老師的心路歷程

李祐慈

國立臺灣師範大學化學系
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n  高中力拼「有為者亦若是」

時光飛逝，從2001年到印度孟買參加第三十三屆國際化學奧林匹亞（簡稱化奧）（International Chemistry Olympiad, IChO）競賽（見圖一），至今竟已經快滿十五年了。當年賽前的國手選拔、培訓、出國比賽等……回想起來還歷歷在目，彷彿昨日。轉眼間我已從當年參賽的高二學生，成為現在為化國手授課甚至帶隊出國的老師。

圖一：臺灣參加第三十三屆國際化學奧林匹亞國手合影，右一為作者。

IChO競賽對我人生的各種選擇都有舉足輕重的影響。國三暑假那年，我試圖自修高中化學，書中原子軌域的描述對我而言有如霧裡看花，但不知為何卻引起我莫大的興趣。剛好此時就讀花蓮高中三年級的彭昱璟學長拿到了化奧的銀牌。那是我第一次聽說鼎鼎大名的化學奧林匹亞競賽。在此之前我對數理的接觸也僅只限於國中課堂上所學的內容，從沒想過花蓮的鄉下子弟也有機會獲得這項殊榮，不由得興起「有為者亦若是」之情懷。高中時我透過數理資優保送管道進入北一女中就讀，也考上了清華大學週末的高中生資優班，在那一年當中，我紮實地學完了高中化學課程。升高二的暑假，我聽從臺灣大學化學系陳竹亭教授的建議，以曾國輝的兩冊銀皮「化學」課本相對照，讀完了Steven S. Zumdahl & Susan A. Zumdahl的原文普通化學課本（國內許多大學化學系的普通化學科目用書）。開學後參加一連串的競賽，最後真的進入選拔營，成為國手。

n  選訓營的填鴨教育幫助我啟蒙

行之有年的高中各學科奧林匹亞競賽，與最近十年開始舉辦的國際國中科學奧林匹亞競賽（International Junior Science Olympiad, IJSO）競賽（2004年為第一屆），本質上都是資優教育的一環，所測驗的結果，說穿了也都是選手加速提前學習的能力。說填鴨是一定的，畢竟是在那麼短時間內要學那麼多東西。但對有志於化學的學生來說，也是難得的機會有眾多教授以快速有系統的方式傳授整個化學科目的骨架。

至於這是激起學生更高的動機、是打壞胃口、還是反而揠苗助長，是見仁見智，更是因人而異，畢竟每個人都是背負不同背景進入選拔營的。當年在選訓營中，許多學員好不容易脫離了校內不分晝夜拼聯考的生活，又再次進到另一個更為填鴨的教育環境，大感吃不消。但我個人一直很珍惜有此機會學習。整體來說，我非常肯定化奧給我的幫助與啟蒙，使我得以在上大學重新有系統的修習化學各主科時，能對許多知識內容有不同角度的理解。

化奧有沒有「後遺症」？當然有。最直接的缺點就是以不恰當的時機和順序學習某些知識造成理解困難、理解淺薄、或學習障礙，也是所有超前學習必有的後遺症。以我來說，我一直記得當年國手營課堂上推導的氫原子的薛丁格方程式可嚇壞我了，讓我到大學修物理化學科目都還有陰影。好在歷經多年調整，今日化奧的課程比起以往已經規劃得更「人性」也更有系統了。

n  系統化的知識學習與研究大不同

另外，這類「資優競賽」經常為人詬病的就是，訓練出一群很會解題的小天才，但是到底是不是真的培養出科學人才？國內的科學資優教育基本上可分為「競賽」和「科展」兩大路線。對學生來說，要參加任何一項前述活動都需要花費相當多的時間與努力。我認為這兩種類型的科學訓練優缺點剛好也都是互補的。關鍵在於系統化的「學習」科學知識，和「創造」科學知識，是截然不同的經驗與感受。我們對科學研究的美好想像：提出假說、實驗驗證、成功成為定理或推翻回到假說步驟的線性流程，其實是非常一廂情願的。真實的科學研究歷程往往混亂、不嚴謹、甚至得在很「骯髒」的大量數據中，很「不理性」地憑直覺大膽猜測。我一直到讀博士班時才對此有深刻痛苦的領悟，對科學研究過程中不一定遵照邏輯的發展規則至今仍在摸索中。

我懷疑越是擅長大量、快速吸收系統性知識的學生（也就是通常在奧林匹亞競賽中表現越突出的學生），第一次面對科學研究的現場，所受到的衝擊越大，需要調適的時間也越長。系統化的知識學習是一項「投資報酬率」相當高的活動。課本裡描述的理論如此清晰有條理，足以解釋各種看似不同實則相通的自然現象，也是一種另類的「標準答案」。一旦進入真正的研究場域往往會發現，所花費的時間與體力的「報酬率」大幅下降，以至於耗費數月大半年而徒勞無功乃是所在多有。大多數時候研究生活並不如偉人傳記所渲染得如此精彩，也不如系統化學習時常有「醍醐灌頂」之成就感。科學發現的驚奇時刻，是枯燥乏味又充滿大量重複性操作的生活中偶然的點綴。凡此初次接觸真實研究生活所受到的衝擊，都可能與原本心中的想像落差甚大而帶來挫折感。

n  實驗室的學習經驗最為珍貴

如有心藉由奧林匹亞競賽的訓練讓自己加強基礎科學的知識，現今網路資源豐富，可搭配開放式課程自行填補各學科的細節。只要指導老師能為學員列出參考的課程、修習順序與課程關聯性清單，對自修能力超強的奧林匹亞學員來說，如此指點必定大有幫助。但真正想做科學家，最珍貴的訓練仍是及早進入研究室虛心學習。這需要指導老師與學員有更深刻的互動，推薦進入適合的大學實驗室才能促成。

至於進入大學實驗室要學些什麼？這又是另一個好問題了。現今高中科學資優班尋求大學實驗室的支援與教授指導非常常見，多半也有很明確的「目標導向」，也就是尋求一個做得出成果已參加科展的題材。我認為如果抱持著「專題研究一定要有（最好是可以發表或參展的）成果」的心態而來，其實是有些可惜的，也會帶給自己不必要的壓力。對於知識架構還不完整的高中生來說，要尋找一個值得探究，也有能力深入探究的題材實屬不易。理論上人人都知道科學研究是一段漫漫長路，如冀望在短短的一兩年間（甚至是一兩個暑假）有意外的成果發現是可遇而不可求。我認為這階段進入實驗室最應學習的是動手操作的基本技巧，即使是重現前人的論文的結果都很有意義，不見得要一味追求新穎的題目。不同領域的實驗室有不同的研究生活類型，確實地體會與評估這是否與自己的興趣、能力與所期望的生活方式相符（比如若是做有機合成，可能一天當中最多的時間是花在管柱層析，若是在生化實驗室，可能得要半夜兩點去餵食你養的細菌），可以免去到了研究所還在不同實驗室間辛苦地遊走探索。

n  化奧不需成為沉重的標籤

在國際奧林匹亞的舞台上，通常都是由亞洲和東歐國家獨佔鰲頭，顯示我們有多重視這些競賽，花了多少成本栽培國手，對成績的看重自不在話下，實則我想大可不必。化奧是一項特別的經歷，但不需成為一張沉重的標籤，更不需要把「小國興亡」之大任賭在小國手們摘金與否。以各科奧林匹亞國手日後的發展來說，選擇醫學系和電機系的一直是多數，反而留在基礎科學領域的大概不到三分之一。這又何妨？這些年來，看著當年選訓營的朋友各奔東西，帶著從這段過程中培養而來的能力與體驗，成為不同領域的專業人才。這正是這項競賽的價值所在，不是嗎？