永中數資班團隊在2015中華民國物理教育聯合會議上發表論文

新北市立永和國中數理資優班團隊在2015中華民國物理教育聯合會議上發表論文

2015中華民國物理教育聯合會議在國立清華大學展開為期三天(8/20-8/22)的研討會。永和國中數理資優班團隊今年以「數理資優生的理論還是實驗?」為題，在會議上進行論文發表。[議程連結]。是永和國中數理資優班團隊連續第三年在中華民國物理教育聯合會議上發表研究成果，主要目的是與其他科學教育同行交換意見，並且將教育現場實務與教育理念聯結，幫助更多學生進行有效學習。

數理資優生的理論還是實驗?

陳育霖^*，劉子綺，高千惠，許宏傑，李孟玲，蘇育男，丁國財

新北市立永和國民中學

*E-mail: d00222019@ntu.edu.tw

    一般認知與報導常常討論台灣的數理資優學生擅長理論，不擅長實驗。依多年中學教學經驗觀察，台灣中學生在理科學習上直接區分成理論與實驗，有些不盡完整，同時這項學生特性可能是課程架構編排需要優先考慮的重點。

    台灣中學數理資優生的幾項科學學習特點，(一) 擅長直線化推理計算，尤其套用公式，能力極佳；(二) 擅長依循課本理論推演方向思考；(三) 不擅長非食譜式實驗操作；(四) 不擅長機率或排列組合之類的問題。

    歸納原因可能是台灣數理資優學生喜歡決定性的(determined problem)問題。所有答案，依據標準解題方法，配方法之後可以看出形式、不行就公式解、最後乾脆取一階微分。複雜的常微分方程式，口訣步驟盡出，解答水到渠成。從中學到普通物理實驗，依照食譜式的實驗操作步驟得出幾年前學長留下的數據，心裡就十分踏實。更用功者還能夠改進實驗，將有效數字位數再推進。然而同樣是理論計算，台灣學生對於需要考慮各種可能與多面向的計算問體，顯得畏懼不喜歡。關於實驗，換成未知結果的探索，總想翻翻課本，尋找相關理論或者前人的解答，不喜歡抽絲剝繭，探查各種可能的因果邏輯。

    此外，就學生特質而言，無論實驗或者理論，台灣學生不擅長未確定性的問題(undetermined problem)，這對於台灣產業多年來試圖想要轉向研發或者文創相當不利，台灣學生喜歡跟著老師的指定步驟，相信答案總有一天會到手，不論實驗或理論，即使過程千辛萬苦，確定性的問題或實驗讓台灣學生感到安心，反之則否。

    大自然的複雜與尺度，上推一個尺度，就是個不同的領域[1]。運用實作與實驗課程，能夠增加學習者與自然定律溝通的機會，同時了解真實世界的運作方式[2]。對於來到眼前的科學問題，能有恰當的謙和態度去面對，避免過度使用化約論，誤判或輕忽問題的本質，是科技或相關領域從業人員重要的必備素養[3]。

    探究與實作設計概念的課程經過適度的發展，運用自然界的未確定性，可以引導學生面對問題的自信與勇氣，連結知識與真實並且培養實作、思辨與表達的重要科學技能[4]。

參考文獻

1. P. W. Anderson, More Is Different, Science, 177, 1972, 393-396.
2. Yu Lim Chen, "Experimental physics curriculum design for gifted student's topical research", PSROC 2015 Annual Meeting
3. "「2013魔術師的科學帽」數理資優生校園物理實驗演示", 物理教育學刊, 2014, 15卷1期, pp.15-24
4. 「新北市立永和國中數理資優班網路教室」