讓科學成為一種生活方式

科學素養是現代公民需深植建立的文化，更是未來公民必備的核心能力，《科學人》雜誌邀集專家從不同面向探討與了解科學素養如何養成。

科學人論壇

題目：

2012公民素養大未來——科學素養，創新的原動力

日期：2012年12月16日
與談人：
˙曾志朗–中央研究院院士
˙孫維新–國立自然科學博物館館長
˙徐明達–陽明大學特聘講座教授
˙李國偉–中研院數學研究所研究員
˙李世光–台灣大學應力所特聘教授

影音記錄：

請見 《科學人》網站影音專區
http://sa.ylib.com/MovieList.aspx

《科學人》創刊已超過10年，除了傳播科普知識與報導科學發展，關心台灣的科學教育以及全民的科學素養，一直以來也是我們視為己任之事。

隨著時代進步，建立科學素養變得越來越重要，可以使個人建立深度思考與探究事實的能力。做為現代公民，我們必須了解全球暖化、基改食品等公共議題，才能參與相關討論，以民意讓政府的施政往正確方向前進；我們必須正確認知三聚氰胺、塑化劑，才能以適當的方式應對；我們要能應用數學，才不會讓權益受到侵害；我們應該了解九星連珠、世界末日等流言都是無稽之談，才不會杞人憂天。具備科學素養能讓個人和群體的生活變得更美好，國家與社會環境更進步，而培養科學素養，則有賴全民重視與共同努力。

有鑑於此，《科學人》對於如何培養科學素養做了詳盡的報導（請見2012年12月號〈科學素養–學習科學的新態度〉），並舉辦「科學素養，創新的原動力」座談會，邀請五位長期關注科學教育的專家，暢談建立科學素養的必要性以及培養的方式。五位講者從各自專長的角度出發，為「科學素養」描繪了完整的輪廓，我們特地摘錄精華，以饗讀者。

智力：從人獸之別到國與國之差異，談認知方式和生命演化

曾志朗

中央研究院院士、台灣聯合大學系統系統校長、中研院語言學研究所特聘研究員、教育部提升國民素養專案計畫總主持人及人才培育計畫白皮書共同召集人

不同的科學文化所塑造出的環境，以及在此環境之下培養出的人，都會帶給我們不同的想法與領悟。2012年6月我前往英國皇家學院參與一個別具意義的會議，名為「在數位時代的未來科學：尋找新的科研指標」，會議結束後參觀圖書館，接待我的年輕女館員一見到我就能立即叫出我的姓名，而且根據我的專業領域，推測我感興趣的應是達爾文的珍貴善本，早已備妥等著我到來！

事先搜尋資料並據以做出適當判斷與事前準備，這件事令我印象深刻，一個國家的文化已在一位年輕人的待人接物上自然反映出來，這對於現代社會的公民來說十分重要。我認為科學素養是一種文化，更是生活的態度，融入在這個社會的生活方式裡。

文化藉由人們透過語言和文字而傳遞，語言和文字影響我們的思維以及分析事物的方式，進而影響我們的生活，經過百萬年演化下來，讓人與獸大不同。從許多認知神經科學研究可知，人類在嬰幼兒時期已有同理心、數量概念、學習各種語言、轉化線條為有意義文字等能力的腦神經運作機制。

在數位時代，我們面臨的又是另一種語言，讓現代人的行為模式與溝通方式產生變化，也讓世界文明改變。我這年紀的一代，在數位時代裡像是移民者，「網路」與「數位化」是我們還在學習的第二外國語，但是現在的小孩，一出生就是數位時代的原住民。

獲得資訊的多寡，影響了環境以及生存在此環境之下的人的能力。科學家發現擁有較多環境資源者，其智力商數也較高，此為「弗林效應」（Flynn effect）。我們的大腦擁有先天上已準備好的學習機制，而後天環境刺激則大大影響日後個人能力表現，擁有資訊且懂得運用與分析習得資訊的人，能力顯著提升。

知識落差＝經濟落差→導致生命落差

閱讀是一切學習的基礎，也是提升學習能力的有力途徑。從聯合國教科文組織對世界各地的閱讀素養調查可發現，擁有較佳閱讀能力的地區幾乎都是已開發的文明國家，這些國家不但擁有較高的國民平均收入，國民平均壽命也較長。而如撒哈拉沙漠以南地區，人民閱讀能力低落，國民平均收入僅數百美元，平均壽命甚至不到40歲，呈現了宛如兩個世界的差異。40歲，在一個世界正值旭日東升，在另一個世界卻已是日薄西山，如何能談夢想？這是人間巨大的不公平！

由於科技專業知識在現代的社會系統中佔有重要主導地位，因此了解科學涵義、建立邏輯思維與推理分析能力，也就是提升科學素養，是絕對必要的，它能彌補這樣的不公平，提高生命的質與量。” If you want to live healthy and wealthy, you have to be wise. ” 一個人追求的生活境界不外乎 healthy, wealthy and wise，200多年前富蘭克林就已經點出，現在則完全應證。提升科學素養可幫助智力發展、使個體具有創造良好環境的能力，讓交通、工業、製造、醫療等發達，社會就會進步，人民也能健康長壽。

科學素養的好處——在心理上信賴科學，在生活中使用科學

孫維新

台灣大學物理系暨天文物理研究所教授、國立自然科學博物館館長、教育部提升國民素養專案計畫科學素養小組召集人

近日來關於世界末日之說沸沸揚揚，「末日預言」是某些人心中揮之不去的陰影，但其實從科學角度來看，純屬無稽之談。

謠言與造謠者固然讓人感到無奈憤慨，但身為科學工作者也需自省：我們是否善盡責任？是否做出更優質的節目或活動來吸引大眾關心並信任正確的訊息？現在已不是傳統你教我學的時代，必須先引發大眾的興趣，進而啟動自我學習的過程。例如利用現代科技讓素材產生較多變化，運用新奇好玩的手法包裝原本正經嚴肅的科學知識。

收藏豐富「稀世珍寶」的博物館很適合扮演這樣的角色，若結合智慧化與自動化，或許有朝一日能做到自動感應解說，並可全天候開放，完全不需人力管理，民眾就可在任何時間悠遊其中，按照自己的腳步終身學習。這樣從寓教於樂中帶出科學內涵，科學素養就能潛移默化進入人們心中。

科學為人釋疑，自然使人宏觀

讓台灣社會普遍建立起科學素養，是許多人一直努力推動的目標。我認為科學素養是一種生活態度，在生活中找尋知識的趣味、培養科學精神。提升科學素養就是要培養全民在面對問題時擁有邏輯思辨的能力，不僅僅只是學生拿來應付升學考試的知識。當我們具備明辨是非的能力，就能解答日常生活中的疑惑、終結流言。

以世界末日來說，開個玩笑，這可能只是當初馬雅人在記錄曆法時石板表面剛好用完，到現在變成一場「硬碟空間不夠」的誤會。有科學素養的人面對末日預言，或許浮現的是深刻省思：地質學家說地球曾發生五次大浩劫，但是百年來人類對自然環境的嚴重破壞，大幅加速全球氣候變遷，若再不警醒與改變，未來人類所面臨的災難將不只是一場場危言聳聽的假警報。如此想來，我們就能把對未知的恐懼轉化為珍惜自然大地的動力！

大自然造就人們的生活環境，深切影響著人類，所以人類發展出許多科學手段，為的就是要了解自然、找尋它的規律，這是很重要的循環。我們除了在生活中自主學習，還要走入自然、進行探索。

從科學之路走來，除了在生活中應用科學、在心理上依賴科學、在學習過程中享受科學之外，很重要的是，幫助我們認識自己在宇宙中的地位與角色。

當現代科學越進步，促進天文研究發展，所獲得的知識越顯人類渺小。人類一度以為地球是宇宙的中心，認為自己是世界的主人，直到16世紀哥白尼說太陽才是世界的中心，接著幾世紀以來，科學家陸續觀測得知，太陽、太陽系、銀河系、宇宙都不是唯一。最近發現的巨蟹座55號星，旁邊有五顆行星，與我們太陽系內側的五顆行星分佈幾乎相同。2009年NASA為了尋找類地行星發射的「克卜勒任務」（Kepler mission）探測到2300多個系外行星（數目持續增加），裡面有將近1/10的行星跟地球大小接近，只要從中發現任何在地球以外獨立發展出的生物，人類會立即知道自己在宇宙的定位，這會澈底改變我們的宇宙觀與哲學觀。

如何培養科學素養：葫蘆裡的秘密

徐明達

陽明大學特聘講座、生化暨分子生物研究所教授、榮陽基因體研究中心主任

培養數學素養的重要性

科學是整體的人類活動，應該與人文緊密結合，而不只是關在實驗室做研究、在工廠裡製造產品。我認為科學教育的目標不在於培養科學家，而是培養能以科學態度與創新思維來解決生活問題的科學人。具備這樣能力的人，不論在士農工商任何領域，都能以「科學基本功」為基礎，結合自身專業知識與技術，處理在其領域遇到的各種疑難雜症。

「科學基本功」指的就是科學素養，包括了好奇心及敏銳的觀察力、邏輯推理及分析的能力、解決問題的設計能力、誠實及不怕失敗的精神。若缺乏科學素養而空有科學知識，便猶如習武之人只懂招式而無強健體魄與扎實基礎，學到的都是花拳繡腿、表面功夫。

現今教育就是缺乏基本功的培育，只有「教」，沒有「育」，只注重科技發展及知識灌輸，這是捨本逐末，無法生根。倘若缺乏基本功，灌輸的都只是在被動感官接受「別人的知識」，不會「進入自己」，自然無法變成自己的知識。老子說：「五色令人目盲，五音令人耳聾。」一大堆課程把腦子都塞滿，太多事物會讓人迷糊。愛因斯坦說：「資訊不是知識。」強加於身的資訊並無用處，必須知道如何運用，才是「有用」的知識。

穩固素養基本功，修築美麗內心

教育的目的是要引導學生進入自己的內心世界。我有一套教育哲學，我稱它為「葫蘆哲學」。道家說：「夫壺者，以空虛不毀為體，以淵深不測為用。」葫蘆裡的「空虛」可接納新知識，從「教」的功夫中使個人具備基本功的基礎，就能穩固內涵；但這還不夠，還要有「育」的功夫，葫蘆裡的「淵深」就是自我逐漸修築的豐富美麗世界。《道德經》：「為學日益，為道日損，損之又損，以至於無為，無為而無不為。」「為學日益」就是要多接觸各種知識，以及進一步建立屬於自己的知識，「為道日損」就是將外緣知識拆解、重組、添加，最後合成與轉化成自己的東西，如此勤快修築而來的內涵知識，才能應付現實生活裡產生的各種問題。

《後漢書》裡有個故事：一位觀察入微的市場管理員費長房，因為好奇而被帶進賣藥老人壺公的葫蘆裡，看到了壺公的美麗世界，因此拜師學習進入及修築自己內心世界的功夫，之後製造出濟世救人的藥方，這是成語「懸壺濟世」的典故。

這個故事延伸出如何培養科學素養的秘密，就是不要被世間五花八門的知識所迷惑，而要常常進入自己的內心深思，當從美麗世界躍出之際，就是創造力展現之時。如此所累積的功夫也會培養出直覺的能力及類推的靈感，在面對困難的問題時產生「理性」與「感性」的共鳴及昇華，創造出新的思維及解决問題的辦法。學學李白「何當脫屣謝時去，壺中自有日月天」，向時間說再見，跳入自我世界去孕育及享受美麗內心。

培養數學素養的重要性

李國偉

中央研究院數學研究所研究員、國科會科教處數學教育學門召集人、教育部提升國民素養專案計畫數學素養小組召集人

2012年底教育部發佈台灣參加2011年國際數學與科學教育成就趨勢調查（TIMSS）與國際閱讀素養評比（PIRLS）的成果發表，我國學生表現傑出；但是兩項調查都顯示，學生對於數學存有正向態度偏低和自信心不足的問題。然而國際上有許多貧窮或數學表現不好的國家，他們的孩子都比我們的孩子喜歡數學。

身為數學教師，我看到台灣學生會考試，在升學乃至於國際競賽上散發「台灣之光」，但也把自己燒得精疲力盡，對數學的喜歡也燃燒殆盡。我憂心數學界無法從年輕一代吸收優秀人才，因為除了少子化已讓具有數學頭腦的人數減少，雪上加霜的是，現在孩子在八年級時就已覺得數學沒價值，以及對自己沒自信，這樣的情形對提升台灣專業領域之路並不樂觀。而這些問題在日、韓等數學表現優異的國家也正上演著。

學數學當然不是為了應付升學考試，但學數學是許多人從小到大的痛苦經驗，而學生和大眾普遍不喜歡數學是因為他們把數學的「功能」囿限於「填答艱深的數學題」。其實，數學內含的基本概念與素養對生活影響極為深遠。

穿上「衣服」後，數學即生活

你知道數字也會穿衣服嗎？從小學我們開始運算1、2、3、4，這些是裸體的數，就是數值本身；但在生活中接觸到的都是穿衣服的數，也就是數字穿上了「單位」，顯現不同面貌、訴說不同意涵。例如，討論電磁波議題時，若電磁場量測單位從mW/cm2 改為µW/m2，數值將放大1000萬倍，易使人產生恐懼心理，卻忽略了檢測值還是在安全範圍內。有「數的素養」才能獲得正確的科學訊息。

此外，課本說平行線之間具有相同距離，如果我們有辦法「摸」馬路，馬路理應維持相同寬度，但抬頭一看，卻在遠處合於一點──課本講的是「觸覺幾何」，而非實際看到的「視覺幾何」。這凸顯出學校教育沒有與現實生活經驗連結。幾何學的是圖形概念，應用在生活中可以學習如何運用對不同圖形的認識去培養空間感，以掌握自己在三維空間中的位置與去向，以及規劃空間行動，例如看懂地圖、決定如何到達目的地；但課本教材並沒有教導我們這些生活必需能力，沒有把這些「形的素養」關聯起來。

你買過彩券嗎？會花多少錢投注？現實生活裡有許多不確定性與風險，如果缺乏對數的基本素養與常識，例如機率概念，便不能參透這些「看似混亂卻有規律」的章法，生活可能因此大受影響，例如產生迷信而做出傾家蕩產、危及生命的行為。

國際學生能力評量計畫（PISA）對數學素養的定義是「個體能夠辨認和了解數學在世界上所扮演的角色，能夠進行有根據的評斷，並且針對生活中的需求來運用或者投入數學活動，以成為一個積極的、關懷的以及反思的國民。」我認為數學素養還要加上具備抽象（即有條理的想像）與邏輯（即有條理的思考）的能力。

過往數學教育太重視知識操作本身，如果能夠和經驗事件連結、從生活體驗，只要學過數學的人（不是只有學生）就能知道數學是生活的重要成份，數學與數學素養的重要性便不言而喻。

從雲端科技與翻轉教室 看教育的典範轉移

李世光

台灣大學應力所暨工科所特聘教授、前工研院副院長、前資策會執行長

從web1.0到web3.0，網路革命帶來了三大變革，影響現今人類甚鉅。據統計，今日的網路世界每分鐘就有超過60篇文章在部落格發表、600部影片上傳到YouTube……。這些巨量資料幾乎可供所有人任意下載取用，加以現今技術分析，個人的行為與思考可說是無所遁形。

再者，社群網路的崛起也改變人們接受資訊的行為模式。現今消費者在購物時除了聽信親友推薦，也習慣上網搜尋比較網友的使用心得。如將此行為模式套用到知識的獲取，當一群人個別把特定資訊放上網再逐漸散佈後，產生的群眾效應非常廣大。雖說資訊不等於知識，但當資訊累積與傳播的速度加快，加上對社群網路的依賴與信任度增加，群眾對世界的認識，或說素養，也會由此產生。

最後，新一代的網路使用者不再滿足於只單純接收資訊，還希望利用這些巨量資料去「創造」，在大眾都可接觸到的網路平台傳達「我在做什麼」的訊息，這種樂於分享的慾望影響接收訊息的群眾，也加速創新的產生。

這三大變革的影響日趨顯著，我們的教育是否也跟著科技的腳步而有所調整？隨著產業結構越分越細，現在新興產業多為跨領域，當新的產業價值出現但教育方式卻未跟進，新世代將無法面對社會型態轉變，這會是場浩劫！

教育「翻轉」，學習力扭轉

全球創投公司過去10年在教育面的投資額逐步上升，在全世界最講求創新的美國矽谷，創投業的第二大投注標的也落在教育，且正大幅成長中。而台灣的創投業卻很少將注意力放在教育。

10幾年前遠距教學概念剛起步，當時有許多知名大學紛紛把課程放上網路讓學生自行觀看，這些學校的校長表示，他們想知道學生或世界想要學什麼，而非他們可以教什麼。後來出現免費線上學習網站，例如Coursera從2012年成立至今，使用人數超過100萬，有33所國際重要學校參與課程，單一課程超過10萬人註冊，已遠超越過去遠距教學的規模，其他如edxonline、Udacity等網站也具有相當規模且大獲迴響，顯示線上學習的確有強大的需求。

在這些變革之下，有學者提出「翻轉教室」的概念：學習的責任由老師身上翻轉到學生身上、面對面的時間由老師主控翻轉成學生主控、課堂時間由原本低層次的思維翻轉成高層次的思維。課堂上老師不再從事傳統的直接講授，授課內容在教學前便先藉由科技輔助如線上教學或引入社群網站，讓學生在家事先預習，課堂時間用於學生提問、分組討論、重點歸納或其他深入學習的活動。如此學生不再只有被動接收，老師角色也從一線的傳授者退居為二線的引導者，協助學生激起最後的創新成份。研究指出聽講教學的知識保留率僅5%，而「馬上應用教學」（即自己先懂再教別人）可達90%，顯示教學相長的重要性。

據統計，從1990年代至今，全球公司的壽命均逐漸減短（台灣中小企業約13年），而先進國家與台灣人民的可工作年齡遠超於此；美國勞工局統計，戰後嬰兒潮（1957~1964年）出生的人，在18~46歲間平均做過11.3個工作，而現今學童有65%將來會從事目前尚未發明的工作。這些數據明確傳達了現代多數人必定面臨工作轉換，而且在未來世界生存需要更多元複雜的工作技能。面對未來種種不可知的挑戰，勢必要善加利用無遠弗屆的網路資源，建立自我終身學習的能力！