臺灣化學教育
Chemistry Education in Taiwan高中生化學交流：一場又一場場的盛會
陳藹然
前國立臺灣大學科學教育發展中心執行長
[email protected]
對參與的臺灣高中師生而言，「高中生化學大賽（高校化学グランドコンテスト Grand Contest on Chemistry for High School Students）」不只是一個單純的競賽，日本主辦單位還努力安排一個又一個活動。臺灣和新加坡的師生們在日本期間，透過參訪日本當地高中、大學、科學教育設施，從科學、語言、文化等方面認識日本，大幅提升這個活動的價值和意義。對每一位參加過這個活動，特別是第一次出國第一次到日本的學生和老師，都是一個非常珍貴與難忘的回憶。
n 高中生的化學對話
高中生的科學交流，無論國內或國外都很常見，但是限制在「化學」領域交流的「高中生化學大賽」應該是極特別的少數。在「高中生化學大賽」裡，高中生以各自化學研究成果進行對話。日本學生的研究題目非常多元，難易度跨距極大，從非常生活化、鄉土的題目，到專業度很高的研究，在這場高中生專屬的化學盛會裡都可以看到。其中部分研究主題與課程相關，是很好「探究與實作」教學素材。觀察歷年來的研究主題，也可以發現研究主題的趨勢與潮流。2014年起色素、染料、光敏或太陽能電池相關研究主題比例逐年提高。
由於大多數的研究是高中社團完成，研究成員數目有時可以多至20人以上，特別是延續性或需花費多年實驗的研究，累積數代的研究成果。印象中最深刻的福島磐城高校的「Carpanone全合成」，從2009年開始到2013年發表，歷時4年，參與學生29人。
臺灣學生在海報競賽會場從數十甚至上百張的海報中尋找感興趣的主題，並與日本學生互動。由於超過90%以上的海報都是日文，在你不會中文我不會日文的狀況下，雖然台日雙方學生英文能力有限，但是「化學」就是最好、能拉近彼此之間的共同語言，反應方程式、元素符號和研究精神全世界通用。看著日本學生拿出手機或手卡努力且熱情用英語介紹他們的研究，臺灣學生努力試著理解日本學生的解說，瞭解研究的內容細節，討論很快熱烈起來；尤其是看到與自己相似的研究成果，從討論中互相學習，得到新的想法。令台灣學生印象深刻的是，即使大多數的研究主題看起來很簡單，並且只要以基本的化學知識就可以完成的實驗，在解說的過程中卻能讓臺灣學生感受到日本學生的創造力與對科學的熱愛（圖1）。
相較於海報競賽的輕鬆，口頭發表競賽部份就極為正式。能夠進入口頭發表競賽的10支隊伍是這次競賽的前十名，研究主題的學術性比較濃厚，研究結果比較具體完整且有發展性。口頭發表競賽裡，每隊學生皆身著校服或正裝在台上進行12分鐘的發表，再接受2分鐘的問答，在場者不論是教授、高中老師甚至學生都可以發問。競賽現場除了開放觀眾索票入場，同時進行線上直播，讓不能前來現場加油或觀摩的學校師生，能夠在Youtube上看到隊伍發表情形。
「高中生化學國際大賽」並沒有因為有臺灣和新加坡隊伍的加入而規範官方語言為「英文」，仍有部分隊伍以英文或日英文混合方式製作投影片，並且大部分隊伍願意嘗試以英文發表。在上百甚至數百人面前以英文發表，對參賽的所有高中生來說大概是有生以來最大的挑戰，即使事前準備再充分，上台時還是緊張、恐懼和顫抖。但是當開始演講後，同學們表示：恐懼就像一縷煙霧消失了，越講越有信心。不過問答時間是一個大尷尬時段，同學臉上常見的茫然和緊張告訴大家：我們聽不懂教授在問什麼，不知道要怎麼回答。無論如何，能夠順利完成一次英文的公開發表，對同學和老師就是一個值得誇耀的成就和肯定。
圖1 以漫畫表示的研究摘要圖，讓人會心一笑（照片提供者：陳藹然）
在緊張的活動裡，也發生過幾個有趣的小插曲，例如：第一屆國際賽的午餐便當事件。「高中生化學大賽」分兩天舉行，第一天下午是海報競賽，第二天是口頭發表與頒獎典禮，是一整天的活動。或許是第一次有日本以外學生參賽，午餐時間日本師生紛紛拿出準備好的飯糰、便當，台灣和新加坡隊伍則是面面相覷，也不見有工作人員引導至餐廳用餐。原來在日本一般活動是不供應午餐、需自備是常識，又因為競賽在假日，學校食堂不營業。由於午餐休息時間很短，發現問題後，我們趕緊詢問學校附近有沒有商店，衝出去校外的尋找有賣便當的商店，好不容易發現有間賣便當的店，竟然還要現做！最後掐著時間手忙腳亂解決午餐問題。那時腦中唯一的想法是，為什麼校門口沒有超商啊～
n 高中生的文化對話
2013年是「高中生國際化學大賽」的第一年，行程比較單純，除了參加競賽外，並沒有安排其他的活動。但是從2014年起，經費充裕的狀況下（例如申請到櫻花科技計畫SAKURA Science Program），主辦單位積極安排各項參觀與交流活動，同時赴日參賽的行程也隨之增加到5-7天。
能夠有機會前往當地高中，直接參與課程並且進行師生交流，是非常令人驚喜的。在常翔學園（圖2）和向陽高校（圖3）裡，臺灣學生體驗了日本學生為他們設計的日本文化課程。
圖2大阪常翔學園的社團學生展示日本茶道和劍道等文化（照片提供者：陳藹然）
圖3名古屋向陽高校的學生、與臺灣、新加坡學生以分組巡迴方式進行專題研究成果分享、日本文化介紹和體驗（照片提供者：陳藹然）
這幾年來曾三度安排前往大阪府立千里高校參訪。從車站走到千里高校對臺灣學生來說就是一個很新奇的感受，沿途秋葉轉黃至紅，氣候涼爽，是在臺灣平地無法體驗到的秋日風情。在千里高校裡，臺灣和新加坡學生被安排和學生一起上課、一起做化學實驗，中午一起吃便當（圖4和圖5）。在簡單的自我介紹後，學生們開始他們在千里高校的第一堂課：中文課！午餐時臺灣和新加坡的師生散坐在日本師生間，邊用餐邊談天，好奇對方的學校生活，不時聽到笑聲。
圖4 千里高校的參訪安排與午餐交流（照片提供者：陳藹然）
圖5在千里高校的化學實驗課程。直接提供鋰、鈉和鉀金屬給學生進行元素性質實驗，與明火（本生燈）的使用，令人印象深刻（照片提供者：陳藹然）
n 原來日本的大學是這樣啊
除了參訪日本高校，與更多日本高中師生接觸，還有主辦大學的參訪活動。歷年來學生們曾被安排參觀了大阪市立大學人工光合成研究中心、人類生命科學院和化學系，大阪府立大學化學系，名古屋市立大學藥學系和醫學院等處。在大學裡，臺灣師生們除了看到許多貴重儀器如核磁共振儀、電子顯微鏡、共軛焦顯微鏡等（圖6），日本教授們也安排了數個實驗室研究介紹（圖7）和簡單的化學實驗（圖8）。甚至還參加了一堂名古屋市立大學開給大一新生的課程。
圖6學生參觀大學實驗室與醫學院貴重儀器，以及藥用植物園（照片提供者：陳藹然）
圖7大阪府立大學化學實驗室研究介紹（照片提供者：陳藹然）
圖8於大阪府市立大學（左）房屋與環境設計系進行熱電偶實驗（右）物理有機實驗室進行螢光分子實驗（照片提供者：陳藹然）
n 原來日本的科教館是這樣啊
參觀當地的科學教育設施也是重要行程之一，例如大阪和名古屋的科學館。對於熱愛科學的學生來說科學館絕對是必去的地方。其中有兩個讓人印象最深的地方，第一個是大阪科學技術館（圖9）。大阪科學技術館和一般科學館最大的不同在於，這是一個由企業與研究機關贊助成立的科學館，展出企業目前正在使用、最新的科學技術，並且可以親身體驗學習。
圖9大阪科學技術館（照片提供者：陳藹然）
在大阪科學館裡發現一個不尋常的特展，博學連攜角落（Museum-University Collaboration）（圖10）。顧名思義，是在科學館與大阪大學合作，做了一個介紹大阪大學理學院重點研究介紹的特展。這對大學研究科普化是很好的示範，希望未來也能在臺灣的科教館內看到這樣的常設展。
圖10大阪市立科學館博學連攜角落（照片提供者：陳藹然）
n 從臺灣出發的永續化學教育
對赴日參加「高中生國際化學大賽」高中師生而言，這是一趟日本科學冒險之旅。參訪與競賽結束後，日本主辦單位都會邀請參賽隊伍撰寫參賽心得，並集結出版成書「高中生•化學宣言」。節錄部分臺灣學生的感想（原文為英文）。（2013北一女）當我第一次知道我和我的伙伴可能有機會在日本第 10 屆高中生化學大競賽上發表演講時，我非常興奮和高興，很高興有機會與他人分享我們的作品，體驗其他文化。然而，很快我就遇到了三個主要問題。首先是比賽的時間，距離我們大學入學考試只有兩個月的時間，這個考試對所有臺灣學生來說都非常重要。雖然我很在意自己的時間管理，但我就是無法忽視心中對把握機會的渴望。和父母慎重商量後，我最終決定試一試。 [中沢浩/松坂裕之，2014，作者自譯]
（2013 麗山高中）在日本四天的旅行結束後，日本給我的印像是禮貌、熱情。大賽結束後，大家都離開了大廳，但一位老師和幾位學生來到我們這裡感謝臺灣在311地震中的幫助。我對這種行為感到驚訝。我能感受到他們的真誠。似乎每個日本人都有感恩的態度。沒有一顆心比一顆感恩的心更美麗。只有一個小動作，才能非常感動一個人。我也想對大家說聲謝謝。
聽完日本人的介紹，我明白了“Chem is try”。他們研究的大部分想法都很棒，日本學生將它們付諸實踐，甚至使它們成為可能。“天才是百分之一的靈感和百分之九十九的汗水。”當我們進行研究時，我們可能會感到疲倦，有時甚至想放棄，這並不奇怪。但唯一能讓我們走向成功的就是繼續努力。許多日本學生都做得很好，我希望我能和他們一樣。最後，再次感謝大賽。你給了我一個重要的機會去了解這麼多事情。這是我一生中難忘的經歷。[中沢浩/松坂裕之，2014，作者自譯]
(2015 高雄女中) 我們一直在尋找我們的夢想，但似乎還有很長的路要走。細節決定成敗。……演出只有15分鐘，但真的很難想像我們花了多少時間。沒有多少學生會認為這是一件有趣的事情，有的甚至認為不值得。但我們知道，我們從經驗中獲得的比書本更多。
在這5天裡，我們從其他老師和教授那裡得到了很多想法，激發了很多新的想法。與他人討論很有幫助，你可以得到一些你沒有想到的新想法。有趣的是我們和日本學生聊天的方式。我們用英語交談並使用肢體語言，大家都成了好朋友。這不僅是一次有趣的旅行，也是我們學校生活中寶貴的經歷。[中沢浩/松坂裕之，2016，作者自譯]]
（2016台中女中）回想起來，我們的日本之行確實是一次非常特別的旅行。我們不僅對我們的項目獲得了新的見解，而且通過體驗日本的研究文化，我們也開闊了視野。我們在各地遇到的日本學生都有學習和嘗試新事物的動力；他們的熱情和毅力是我們從他們身上學到的最寶貴的事項。有了這些有前途的年輕科學學習者，難怪日本科學家總是站在科學領域的最前沿，日本的創新是行業遊戲規則的改變者。[中沢浩/小嵜正敏，2017，作者自譯]
(2018 中山女中) 我曾多次出國旅行，但這一次無疑是最有意義、最特別的一次。毫不誇張地說，這對我來說是一次改變人生的旅行。作為高中三年級的學生，幾個月後我進入大學時，我很難決定我應該主修什麼科目。看到專業或有抱負的日本科學家的熱情和熱情，我決定在我成為一名大學生時主修化學。
從高中生化學大賽中，我可以看到高校和機構不遺餘力地鼓勵高中生投身科學事業。此外，實驗室的最新設施讓創新的學生和教授能夠將他們的想法付諸實踐。難怪日本有很多偉大的科學家，日本的技術如此先進。所有這些使日本成為高等教育的理想之地。如果有機會，我真的很想在日本繼續深造。[中沢浩/小嵜正敏/笹森貴裕，2019，作者自譯]（2019瀛海高中）從一個微不足道的想法到大阪的高中化學競賽，這段旅程真是太神奇了。我們從沒想過我們的項目會走這麼遠。由於本次大賽的導師、組織者和工作人員等，我們有機會來到日本，為我們打開了廣闊的視野。這些天我們在化學傳奇中學到了很多，我們也遇到了很多同樣熱愛科學的日本高中生。這一定會成為我們一生難忘的經歷。[中沢浩/小嵜正敏，2020，作者自譯]
（2019中和高中）這五天，我不僅學到了很多化學知識，而且有了很大的突破。我比以往任何時候都更有信心和勇氣，我也知道自己的短板，英語能力。我很高興和日本學生交朋友，他們都很友善和熱情。我認為我應該學習他們的努力和勇氣，以使自己變得更好。[中沢浩/小嵜正敏，2020，作者自譯]
這是一場給專屬高中師生的交流盛會，既是化學，也不是化學。
n 參考文獻
- 中沢 浩/松坂 裕之【監修】(2014) 高校生・化学宣言〈PART 7〉高校化学グランドコンテストドキュメンタリ 遊タイム出版。[中沢浩/松坂裕之【監修】 （2014） 高中生・化學宣言〈PART 7〉。高中生化學大賽記實。遊タイム出版社。]
- 中沢 浩/松坂 裕之【監修】(2016) 高校生・化学宣言〈PART 9〉高校化学グランドコンテストドキュメンタリ 遊タイム出版。[中沢浩/松坂裕之【監修】 （2016） 高中生・化學宣言〈PART 9〉。高中生化學大賽記實。遊タイム出版社。]
- 中沢 浩/小嵜 正敏【監修】(2017) 高校生・化学宣言〈PART 10〉高校化学グランドコンテストドキュメンタリ 遊タイム出版。[中沢浩/小嵜正敏【監修】 （2017） 高中生・化學宣言〈PART 10〉。高中生化學大賽記實。遊タイム出版社。]
- 中沢 浩/小嵜 正敏/笹森 貴裕【監修】(2019) 高校生・化学宣言〈PART 12〉高校化学グランドコンテストドキュメンタリ 遊タイム出版。[中沢浩/小嵜正敏/笹森貴裕【監修】 （2019） 高中生・化學宣言〈PART 12〉。高中生化學大賽記實。遊タイム出版社。]
- 中沢 浩/小嵜 正敏【監修】(2020) 高校生・化学宣言〈PART 13〉高校化学グランドコンテストドキュメンタリ 遊タイム出版。[中沢浩/小嵜正敏【監修】 （2020） 高中生・化學宣言〈PART138〉。高中生化學大賽記實。遊タイム出版社。]