科學展覽製作對我的啟發 / 張致嘉

星期二 , 9, 五月 2017 Leave a comment

科學展覽製作對我的啟發

張致嘉

如荼科技股份有限公司 創辦人

john810235@gmail.com

 

一場意外開啟的啟蒙之路

        記得是國一暑假吧,老師把班上幾個對於自然科學有興趣、學習意願高的學生集合到一間實驗教室。當時我們聽著老師提出的邀請與說明科學展覽(以下簡稱科展)可能帶來的好處。雖然老師想要努力傳達給我們知道科學研究的精髓,但是當時心裡只有想著「反正這個暑假也沒什麼事情可以做,在家裡八成又是每天跟弟弟搶著電腦玩吧!」,就這樣開始科展的研究。日後回想這樣的歷程,其實多數的在學學生都應該勇敢嘗試一下。經歷基礎科學研究與方法的實踐,也對於一個人在思考事情上面有顯著的影響。

    本篇文章將會介紹當時發現的過程經驗,進而介紹在過程中得到的科學學習體驗,最後連結上日後於工作,並分享科展經驗在其中帶來的價值。

 

體驗從無到有

一、發想學習

記得科展活動剛開始的一天下午,老師發給我們一人一張白紙,讓我們開始寫關聯樹狀圖。基本上忘了當時寫些什麼,只記得自己沒頭沒腦寫了一張滿滿亂七八糟的關聯圖。在當時,我的學識尚未有能力去解釋這些圖的關係,更不用說去整理跟分析,但是老師耐心的拿著我們的A4紙與我們討論,慢慢地理出思緒,進而歸納出自己對於每個命題的看法,共同把有用的資料拼湊出一個可能作為科展專題研究的發展方向。日後我才知道老師那天教給我們的方法叫做心智圖,而這是大學之後的事情,而這樣的工具對於在大學學業的學習,以及後來在思考事情的時候都變成我的習慣。

二、搜集資料

發想後老師請我們上網找資料,打了很多關鍵字,在那個時候還是Yahoo!火紅的年代,網路沒有臉書只有知識還有奇摩家族。我們在看不懂英文的狀況下,實際所能蒐集到的資料相當有限,而且許多的資料裡面都有著三角函數、微積分。在當時的我們是絕對沒有辦法理解這些在寫些什麼,於是我們只能用我們最大的力氣,把我們所查到的資料和老師討論,當然老師會把他所能提供的資料讓我們參考,搜集資料後的討論讓整個題目的輪廓越來越清楚,進而開始設計實驗模型。

三、設計模型

這個部分對於國中生來說應該是最不一樣的地方,平日上課很少從假設到實驗設計都是由自己親手動手完成。記得那個時候我們做的測試曲面摩擦力的實驗,遭遇到在單位上如何精準計量的問題。最後思考數日之後,想到用水滴做為最小單位來代替砝碼。我還清楚記得當時當裝置設計出來以及完成數據的成就感,那真的是比起100張考試卷上面出現100分都還要令人有成就感。而這樣的實驗模型設計,到高中後的學習也是相當有幫助,因為理解了整個實驗設計的過程,在對於後來的正規教育學習上面可以比起同儕有更深的體悟。

 

從科展中第一次知道什麼是科學

        從小到大我從教育中認知的科學就僅僅是找到詳解本上的「最佳解」,或許其他人不是這樣,但是在我一貫面臨的升學考試系統中,我所受到的訓練一直都是考試領導教學,要求「快、狠、準」的答題速度。經過科展後我才了解,真正基礎科學研究並不像考試,並不是每題都有標準的算式流程。原來把一個問題用土法煉鋼的方式,一步一步邏輯性的串起推導出答案,甚至去圖書館或是網路上查資料,把所蒐集到的資料經過整理然後吸收,都是可以思索的問題解決方向。或許這樣學習的時間會比較長一些,但是我了解到的不再只是一題一題經過設計的題目,而是回到最根本這個學問被發現的時候,從最基本的現象去彙整,然後加以分析,最後了解,讓知識可以被落實於生活中。

        這次的科展經驗除了上述所提到的,建立了我日後的學習以及理解模式之外,並且讓我開始運用懷疑的態度學習知識。這樣的懷疑因子帶到了高中,更受到當時地科老師的型塑,使我得到了一個非常受惠的特質,意旨永遠不要直接相信某件事情,而是經過求證後再下結論。我想科展的目的並不是要教育我們不要相信他人,而是日常生活中常常錯誤而無根據的事情經由傳播之後而渲染,而人們通常不會求證而選擇接受或相信。而科學某種程度上的本質就是建立在懷疑之上,透過了解科學的面貌也對於未來我的人格特質上有了不小的影響。

 

剛做完科展時沒深刻感覺,但回到考試體系後卻深刻發現不同

        回到考試體系後,科展的研究讓我切入學科的方向從「這題答案要怎麼找」變成了「這個理論怎麼來的」,看起來好像多了很多時間去理解內容,但實際上是增加許多學習的樂趣。因為探詢的歷程中增進理解科學理論的假設是怎麼來的,也知道要如何分析才會促進對問題的理解。除了這些之外,科展研究最容易遇到的就是「挫折」,常常有些時候對於一個實驗步驟的設計錯誤,可能會帶來很多天的撞牆期,然而挫折是一定會發生的,重點在於要怎麼面對挫折,用什麼樣的心態去度過挫折。因此在考試上遇到難題時比較少會再放棄學習,就算是用條列式一個一個可能列出來也會去尋找答案。

        和過往的求學經驗最大的不同是,我不再追求詳解本上面的最佳解了,因為經過科展後,我了解,所有的公式、理論,都是由觀察、紀錄、分析最後歸納所得,這些最佳解不過只是步驟的化簡,背了最佳解或許會讓我的學業成績得到好結果,但是這些知識與內容,並沒辦法真正被落實在我的生活中。相反的,應該了解問題的本質並且找出答案,再一次一次的修正,這樣的過程亦或許才是一個學生應該有的學習態度。因為瞭解現象的根本後才是真正的學會。

 

開始接觸工作後,科展經驗對於工作上的影響

        開始接觸工作後會發現,真實生活中的情況跟我所受到的科展訓練有很大的相似之處,但和實驗室訓練所帶給我們不同的地方是,真實生活中的狀況是相對複雜的,若是要一步一步了解現實世界,必須要去觀察、發現那個待改善的點並且對它(可能是現象或…)進行假設,接著要搜集資料,不管是透過看書或者是去網路上搜集資料,然後搜集資料後要比對資料的真實性,最後是將可行的方法跟經驗歸納成一個系統,這個系統的用意不僅僅可以幫助我們進行研究,更可以將其推向實用端,不只受惠於當下進行研究與實驗的自己,更可以讓他人在參考這樣的數據研究時受惠。

        我認為訓練思考與實作的科學學習在未來是相當重要的一件事,因為在未來人們要學習東西的份量將會越來越多,什麼產業都必須要聯網,人們的工作習慣將會大大的改變,而科展中有一塊很重要的部分就是學習思考,其中很大部分是考試的教育不會教導的,而原因很單純就只是因為這些東西在大考的時候很難設計成題目。在科展的時候,老師或許會丟資料給你看,會跟你講解,但是不會像是考試的時候一樣用題目去挑戰你,檢查你會不會,但是一個科展研究要能夠進行下去,就勢必要將這個知識學起來,在這個時候就會開始想方法,尋找資料。而這樣的過程對於接下來將面對巨變的未來,我相信會是相當重要的能力。

當然這樣的能力或許在成長後讀到大學或是進入到研究所後,都會學習到這些的研究方法導論,但是相比之下在國中時期的我,比起在大學或者是研究所的我更加的單純,若是到高等教育時才有機會接受這樣的訓練,恐怕這樣的訓練只變成我產生論文的方法論,又或者是得到文憑的一個手段,並沒有辦法在我的生活或者是生命中好好的實踐並且去落實。不可否認地,科展競賽中有其問題所在,例如:教師操刀與公平性問題,但是在這個「maker」崛起的年代,這樣可以讓學生實際動手做與思考的經驗相信是值得被推廣的。

 

總結:科展為我所帶來的影響

        洋洋灑灑地寫了很多,科展對於我現在的工作、思考模式、行為模式有很大的影響,雖然已經不是走在基礎科學研究的路上,但是我想在最後歸納成下列六點讓大家總結,一個科學展覽對於現在的我的影響:

一、了解何謂懷疑,並且知道如何去證實真偽

   從一開始發想的時候,老師就不斷的告訴我們要去查證,並且要對每個假設跟論述進行驗證。

二、學習發想技巧,在沒有頭緒的時候理出頭緒

   老師一開始教我們的是設計思考(Design thinking)的心智圖發展模式,當下我們並不了解這樣的工具來源跟起源為何,但是卻在讀書上面,做筆記、考試、研究,有了相當大的幫助。最後這些發想技巧,也在日後的研究方法課程被完善。

三、學會真正的學習是理解,不是背誦

   在科展的過程中理解到,大部分的理論,皆是有脈絡的,都可以被理解,並且透過理解來實用學來的知識,對於我來說,這樣的學習模式也比較長久,並不會像是強硬背誦的知識,在考試過後就忘記。

四、設計模型驗證假設的能力

   設計模型驗證假設,是最能夠創造一個環境去驗證的方法,不過通常模型會有相當多的預先假設,跟現實情況還是會有差異,但是我們可以先對於每個變因做探討,最後找出影響最重的因子。

五、在討論中尋找答案,在論證中了解真相

   在現有教育系統下,比較著重於老師教授,學生接受,所以學生往往是接受者,課堂上缺乏同儕的討論,這樣的討論卻是對於不管是學術研究、或者是工作上的專案運作都是相當重要的元素。

六、利用有限的資源,做出最有效的應用

  現實情況下,我們擁有的資源都是相當有限的,在這樣有限的資源下,我們需要做出最有效的應用,而科展算是中學學生,在生活中少數可以遇到的實踐場域,要思考著如何用有限的預算做出研究,是相當不同的學習經驗。

       

         筆者希望透過這樣的經驗分享,能讓更多學生與家長對於科展研究產生興趣,也希望有機會的話,有更多的中學學生可以一起踏上這個科學探索的旅途,相信這樣的經驗會帶給中學學生的,遠遠超過他們所預期,並且在將來的求學路程上深刻的感受到這樣經驗帶來的益處。

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