教学要翻转的不是顺序,而是内涵

多年来在台北对家长演讲的场合里经常问这样一个普通常识题:


下列何者是台湾最北端的机场?
❶ 台北松山机场
❷ 桃园国际机场
❸ 台中清泉岗机场
❹ 高雄小港机场


几乎毫无例外地,利用IRS即时反馈系统投票与统计,每一场都会有超过80%的人选择❶台北松山机场。当问他们为什么选❶,得到的答案则绝大多数都说是因为从台北开车要去桃园机场,走高速公路都是南下方向,也就是台北在北,桃园在南,所以松山机场当然位于这几个机场的最北端。但只要打开电子地图,水平线一画,看到正确答案其实是桃园机场时,每个人都瞪大了眼睛,一副不可置信的样子。

从地图上一目了然两个机场的相对位置

自从二十世纪末,人们便一直在谈论全球暖化,尤其美国前副总统艾尔.高尔(Al Gore)于2006年制作拍摄纪录片《难以忽视的真相》获得第79届奥斯卡金像奖的最佳纪录片奖,他本人更因此片唤起全球重视环境保护议题而成为2007年诺贝尔和平奖得奖人。当全球暖化逐渐成为主流意识之时,2006年美国商业与媒体学院(Business & Media Institute)两位作者发表一篇名为「冰与火」(Fire and Ice)长文,深入剖析过去一百年来媒体报导的气候变迁其实是”忽冷忽热”,从全球冷化开始,每二三十年媒体的报导便不断地冷、热、冷、热交替,类似像气象专家在论文中指出:「美国华盛顿特区从一九一二年到一九三三年,二十一个冬天里,有十八个比平常要温暖,而且有十三个连续出现在过去十三年。」其实在近些年的媒体报导和研究论文中,如果把地点和年份代换一下,也都让人感到非常熟悉。

就在高尔攫取全球暖化目光之时,美国有一位16岁的高中女生克莉丝汀.拜恩斯(Kristen Byrnes)架设了一个「全球暖化骗局」(Global Warming Hoax)网站,针对《难以忽视的真相》片中提出的数据一一给予反驳。

举出这个例子并不在附和与支持美国特朗普总统反全球暖化的态度,因为他的政策并非基于科学。一个高中小女生敢于反抗社会上最大的力量和声音,因为她挖掘数据、探求真相。从教育的角度来看,她非常珍贵。

教育的一个重要目的是要培养学生在面对众人习以为常或所谓的”真相”时,仍能拥有独立思考、探求真理的态度、习惯和能力,探究式学习法(Inquiry-based Learning)能够帮助达到这样的教育目标。虽然探究式学习常用于自然科教学中,但其他学科可撷取其特性,应用于自己的学科教学。

探究的目的在于扩大人类的知识领域,着重于增加知识、解答疑问,或解决问题的程序,因此探究式学习是一套方法论。如同班杰明.富兰克林(Benjamin Franklin)所说的:「跟我说,我会忘记;给我看,我会记得;让我一起参与,我便了解。」(Tell me and I forget, show me and I remember, involve me and I understand.),这最后一句便是探究式学习的精髓。

美国早在1996年便将探究式学习列为国家科学教育标准,强调学生不只要做,更要了解探究的相关知能(to DO inquiry, and to KNOW ABOUT inquiry)。国家科学研究委员会列出了探究式学习与教学的指引包括:

• 找出可以经由科学调查来回答的问题
• 设计并执行一个科学调查
• 使用适当的工具和技术来收集、分析与解释数据
• 使用证据来提出描述、解释、预测和模型
• 以批判性和逻辑性的思考来建立证据与解释间的关系
• 辨识与分析替代性解释和预测
• 传达科学程序与解释
• 在科学探究中全面性的使用数学

从这些指引中可以归纳出,探究式学习法培养的是跨领域的能力,包括发现(提出)问题、建立假设、规划研究(调查)、收集数据、分析数据、解释发现、沟通结果等,这些高阶能力很显然在传统学科教学与测验中是非常困难,或无法带给学生的,一方面是因为它与应试教育体系的扞格,另一方面则是完成一个探究需要耗费大量时间。

那么有没有持续性从事探究式学习的范例呢?答案是有的。由于探究式学习中最重要的是数据的收集,而且通常需要积累长时间的大量数据,因此台北市教育局在中央大学的指导与协助下,于2003年设立了全球第一个「台北市校园数字气象网」,在全市60所中小学校园内建置数字气象站,自动化收集遍布全市的实时天气数据,包括温度、湿度、雨量、风向风速、紫外线、…等二十几项数据,积累成为气象数据数据库。

台北市校园数字气象网

有了数据库,实施探究式学习便有了基础。台北市教育局专门组建了「台北市校园数字气象网推动小组」,结合市内中小学种子教师、大气科学和信息科学系教授、中央气象局专家,共同推动多项气象相关的探究式学习活动。其中一项自2006年开办的「探究式学习网络竞赛」便是完全采取探究式学习法,由学生组队,自选题目参加为期六周的竞赛。前四周遵循中央大学大气科学系江火明教授所提出的Z图流程,学生每周完成探究计划中的一部分工作,然后由专家团队挑选出32件作品,参加两周后的最后总决赛,中小学生必须像研究生一样,每一件作品都要面对所有参赛团队和专家评委做口头报告并接受提问。

探究式学习流程Z图

根据中央大学一份2006-2008年针对「探究式学习网络竞赛」的研究显示,学生在探究能力的四个面向中,形成问题(Questioning)、规划调查(Planning)和数据分析(Analyzing)都表现出相当的水平,但数据解释能力(Interpreting)明显较弱。另一份由台湾师范大学吴心楷教授等人的研究则指出,学生在科学解释能力的难处包括了指出因果关系、运用推理能力、使用证据、解释提出主张、运用图表协助解释、语文传达解释能力、评鉴解释等。从这些结果可以看出传统教育体系与教学模式着重于标准答案的追求,难以培养学生的高阶思考能力。

学生在解释数据方面的能力较差

「台北市校园数字气象网」是将探究式学习应用在自然学科,感觉上比较直观,效果也比较直接。不过其实各科也都能培养探究所需的能力,例如数学科的数据处理分析与统计图绘制,语文科的研究报告写作与立论阐述等。因此,老师们可以尝试将探究式学习所要培养的能力融合于日常教学活动中,例如建立事实(数据)与结论的逻辑关系、设计一份需要收集数据的调查工作、讨论报告的分析与批判等。

当今学校教学是在把过去的知识教给现在的学生,却希望他们应用在未来的生活,但在这个什么都是以十倍速前进的时代里,消弭从现在到未来之间的隔阂,才是教育工作者的重要课题。所以教学上要翻转的,不是时间的先后顺序,而是学习的内涵和能力的养成,使学生能做到台湾中央研究院院士刘炯朗博士所说的:「用别人没有想到的方法,看到别人没有看到的东西,想到别人没有想到的道理」。

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