时事分析 | 教育及人力资源 | 2017-03-06 | 《星岛日报》

如何改革高中科学教育?



在这个大家竞相转发消息的年代,我们如何回应接收的资讯,需要的可能不止常识。例如当我们从网络读到一篇关于某类食物有损健康的文章,或是转发自朋友的治病秘方,若我们具备相当的科学知识,便能作出较明智的反应。在资讯泛滥的今天,科学教育更显重要。

处理日常生活和发展经济 皆需要良好科学知识

经济合作及发展组织(Organisation for Economic Co-operation and Development,下简称「经合组织」)也认同科学教育在今天的价值,指出公民要了解今时今日很多争议性的事项,并作出知情判断,需要了解科学以及建基于科学的技术。这些事项有个人层面的,如饮食均衡;有本地层面的,如怎样处理废物,也有全球层面并具深远影响的,如防止和纾缓气候暖化引起的问题,以及基因改造农作物的利弊等。 [1]经合组织认为中小学的科学教育,应让学生毕业时有能力了解及讨论科学、科技相关的重大议题。 [2]

此外,香港正推动创新科技产业,今年施政报告亦提及政府将与深圳合作推动在落马洲河套地区发展「港深创新及科技园」,以及与生产力促进局成立「知创空间」 ,推动转化科技创意为工业设计或产品。 [3]若香港要进一步发展创新科技产业,便要做好科学教育,培育足够的相关专才。

香港高中生 不一定会学习科学

科学知识既牵涉日常生活,也关乎一地竞争力,那现时香港学生,是否有足够学习科学知识的机会?对于某些高中生而言,答案也许是否定的。现时高中生必修的通识科,课程学习范围包括科学、科技与环境,并由「公共卫生」及「能源科技与环境」两个单元组成。课程目标包括让学生察觉科学和科技与环境范畴中的社会、文化和道德议题,并能作出判断和有识见的决定。 [4]某程度上,通识科能让学生将来面对涉及科学或科技的争议议题时,不是空装上阵,而是有一定识见。

然而,如果学生想再进一步,进行科学探究,以科学角度论证,或理解科学知识是如何产生等这些学理范畴[5],恐怕通识科独力难支,因为这些非课程主要内容。一名同时执教其他理科科目的通识科老师曾向智经举例,如果学生不理解微细悬浮粒子(PM2.5)的原理,未必能真正理解中国的雾霾问题。

当然,若香港高中生希望获得较完整的科学教育,其实可自行选择修读物理、化学、综合科学等科学科目。不过,由教育局资料计算所得,由2009/10至2015/16学年,每学年均有约四成半的中四学生没有选修任何科学科目[6],比例上更曾一度连年上升。至于中六学生,上学年更有51%没有修读任何科学科目。 [7]

此外,同时修读「物理」、「化学」、「生物」的高中生,在新高中学制之前甚为普遍,但近年全数修读这些科目的中四学生比率愈来愈低,由新学制推行首年(2009/10学年)的7.07%,逐渐下降至上学年的4.23%。 [8]

与香港不同,海外有一些地方会将科学列为高中教育的必修科。研究教育及社会政策的英国非牟利组识纳菲尔德基金会(Nuffield Foundation)于2010年所作调查显示,至少在包括德国、瑞典、加拿大的英属哥伦比亚省、日本及南韩等11个地方,科学乃高中阶段的必修科目。 [9]

推广科学教育 先要激发学生兴趣

当然,每一个地方的情况不同,高中科学教育安排未必要依样葫芦,而且科学科目必修与否,恐还在其次。因为假若学生从小就对科学有深厚兴趣,高中选修科学科目的机会自然更大;没兴趣,即使被逼修读,学习成果也只会事倍功半。而实际上,已经有国际研究反映,本地中学生不如以往般享受学习科学。

由经合组织策划的学生能力国际评估计划(Programme for International Student Assessment,下简称「PISA」)曾对15至16岁学生进行测试,评估他们是否享受学习科学,问题包括是否同意自己「喜欢阅读与科学有关的话题」,「乐于获取科学方面新的知识」,以及「有兴趣学习科学」等。 2015年的PISA结果反映,接受评估的香港学生中,有61%至78%的学生「同意或非常同意」以上陈述。然而,据「享受科学指数」显示,2015年香港学生享受科学学习的整体情况,已较2006年时倒退。 [10]

在香港,科学是中一至中三学生的必修科[11],学校正好趁这个时期培养学生对科学的兴趣。事实上,当局亦已更新中一至中三的科学课程架构,让学校在2016/17及2017/18学年试教。而更新方向之一,正是培养学生对科学的兴趣,例如让学生设计及制作过滤柱净化泥水,还有利用3D打印机制作不同形状物件,比较空气阻力对它们的运动之影响等。 [12]这些让学生「落手落脚」的活动,以至更新后的课程能否让初中学生对科学更感兴趣,还要拭目以待,但总算是踏出一步。

学生对科学的兴趣,在课堂以外也可培养。 PISA的研究结果反映,参加课外科学活动比例有上升的国家,其学生也会更享受学习科学。 [13]香港教育局去年在推动STEM教育[14]的报告中,亦建议学校安排学生参加本地及海外与STEM相关的比赛、活动及学习团。 [15]去年教育局和科技园合作举办博览会,有80所中、小学设展览摊位,介绍各种与STEM相关的主题。 [16]课堂以外的学习机会不缺,需要担心的反而是,现时许多香港学生参加的课外活动时间,恐怕已经不少,再增加反而担心他们吃不消。故此,要透过课外活动激发学生的科学兴趣,应把讨论集中在是否增加课外活动中的科学学习元素,而非在学生们已经排得满满的日程表中添加项目。

调节大学收生要求 有助鼓励高中生选修

学生会为兴趣钻研科学,也可能基于升学、工作前途考虑而执起科学教本。 PISA有一个量度这种「工具性动机」的指数,而香港学生在2015年的指数高于2006年[17],反映他们较以往更受工作及升学因素驱动而学习科学。随着香港创新科技产业持续发展,读理科出身人士工作机遇改善,前途可观,或有利吸引更多学生学习科学。

至于升学方面,大学机构或许能够从科学课程的收生要求入手,一方面鼓励更多高中生选修科学科目,另一方面吸引有科学底子的学生报读课程。参考本地其中三所大学辖下某些与科学相关科目的收生条件,能引导学生在高中时选修科学科目的收生做法,大致分为两类。第一类是要求报读者必修某些科学科目,第二类则是透过加分或者提高计分比重,鼓励报读者修读更多的科学科目。

以第一类为例,香港大学和香港中文大学的工程学、理学、内外全科医学士课程,以及香港科技大学的理学和工程学课程,全部需要报读学生在高中阶段修读至少一科科学、数学或者科技科目。有一些课程更是指定了科目,例如香港大学的工学学士就要求学生高中一定要修读过物理或组合科学内的物理部分,中文大学的内外全科医学士课程则建议同时修读生物及化学两科。 [18]如此一来,想入读这些课程的学生,就必需在高中时选修相应的科学学科。当然,这类做法能否奏效,很视乎课程对学生的吸引力,是否大至令学生愿意相就。

至于透过加分或者提高计分比重,以鼓励学生修读科学科目,又可再分两种做法。其中一种是在计算收生分数时,增加科学、数学或科技科目的计分比重。例如中文大学的理学课程,科学科目的成绩,可享有较大的计分比重,上限为三科,换言之报读人士选修科学科目愈多,对获得收录的帮助愈大。反之,香港大学的工学学士则没有计分比重安排,报读的学生除了必修物理外,再多修其他科学科目也不会享有计分优势。 [19]

另一类加分做法,是大学收生时会加分予有修读更多选修科目的学生。这个对鼓励高中学生选修科学科目的作用,较为间接。以香港中文大学的工程学及理学课程为例,学生有额外选修科目有加分。另一方面,如香港科技大学的理学,计分只看五科,修读更多科目的学生,不会因而获得加分。 [20]

根本问题:时间哪里来?

值得注意的是,修读至少三科选修科目的中六学生,现时仅属少数,而且比率逐年减少,由2011/12学年的27.96%,递减到上学年的17.02%。 [21]这一方面可能是因为热衷于选修三科的学生比例降低,但其实学生能否读三科选修科目,未必全部由学生决定,毕竟部分中学的高中班,最多只会提供两科选修科目。 [22]无论如何,教育局已留意到修读至少三科选修科目学生比例下跌的趋势,认为情况不利扩阔学生的知识基础,因此近年已鼓励学校让有能力的学生,修读三个选修科目,亦鼓励大专院校订立更清晰和多元的收生要求。 [23]不过这些建议能有多少成效,仍视乎学生在应付四个核心科目课程以外,是否仍有足够的能力和时间,修读更多科目,还有各间中学是否支持。

另外,正如前文提及,纵然大学的学位课程可以透过订下特别的收生要求,鼓励高中生选修科学相关科目,其成效还需视乎学生是否非常渴望修读相关学科。暂时而言,香港的大学的理学课程,仍未算十分受人青睐。或许要等待创科产业在香港进一步发展,更多人认为大学读理科有前途,这类课程的收生要求才能左右高中生选修科目的选择。

退一步而言,有更多人修读科学科目,只算是推动科学教育的一小步。更值得各界关注的,乃本地的考试即食文化,会否让我们的潜在科学家及工程师失去探究科学的热忱。如何让学生有更多空间追逐梦想,亦非单靠科学知识能够回答的问题。

1 "PISA 2015 Results (Volume I): Excellence and Equity in Education," PISA, OECD Publishing, December 2016, p. 50.
2 同1。
3 「二零一七年施政报告施政纲领」,行政长官办公室,2017年1月18日,第8页。
4 「通识教育科课程及评估指引(中四至中六)」课程发展议会、香港考试及评核局,2015年11月,第34页。
5 同1。
6 即属「科学教育学习领域」下领域的科目,计有「物理」、「化学」、「生物」、「组合科学」、「综合科学」五科。
7 「高中科目资料调查2015/16学年」,教育局课程发展处,2016年9月,第3页。
8 数据源:「立法会十五题:新高中科目资料 附录」。取自政府新闻公报网站:http://gia.info.gov.hk/general/201001/06/P201001060151_0151_60849.doc,最后更新日期2010年1月6日;「新高中科目资料调查2010/11」,教育局,第5页;「新高中科目资料调查2011/12」,教育局,第6页;「新高中科目资料调查2012/13」,教育局,第6页;「高中科目资料调查2013/14学年」,教育局,第5页;「高中科目资料调查2014/15学年」,教育局,第5页;「高中科目资料调查2015/16学年」,教育局课程发展处,2016年9月,第7页。
9 Jeremy Hodgen et al., "Is the UK an outlier? - An international comparison of upper secondary mathematics education," Nuffield Foundation, December 2010, pp. 4 and 23.
10 同1,第20、122及123页。
11 《科学(中一至中三)课程架构》,课程发展议会,2016年9月1日,第1页。
12 同11,目录前一页、第1、18及58页。
13 同1,第121页。
14 STEM代表科学(Science)、科技(Technology)、工程(Engineering)及数学(Mathematics)各科。
15 「《推动STEM教育 — 发挥创意潜能》报告摘要」。取自教育局网站:http://www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/renewal/STEM%20Education%20Report_Executive%20Summary_Chi.pdf,最后更新日期2016年12月19日,第5页。
16 「教育局首次举办『科学、科技及数学教育学生博览会』」。取自政府新闻公报网站:http://www.info.gov.hk/gia/general/201601/17/P201601150352.htm,最后更新日期2016年1月17日;「《推动STEM教育 — 发挥创意潜能》报告摘要」。取自教育局网站:http://www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/renewal/STEM%20Education%20Report_Executive%20Summary_Chi.pdf,最后更新日期2016年12月19日,第4页。
17 同1,第128页。
18 "2017 Programme Admissions Information," The University of Hong Kong, http://www.aal.hku.hk/sites/default/files/2017%20Programme%20Admissions%20Information.pdf, accessed February 14, 2017; "JUPAS Admissions," Faculty of Engineering, The Chinese University of Hong Kong, http://www.erg.cuhk.edu.hk/erg/Jupas, accessed February 14, 2017; "Admissions to CU Medicine," Faculty of Medicine, The Chinese University of Hong Kong, December 2016, p.5; "JUPAS Applicants: Entry Requirements," Faculty of Science, The Chinese University of Hong Kong, http://www.cuhk.edu.hk/sci/en/admissions/er-jupas.html, accessed February 14, 2017; "Curriculum FAQ," Faculty of Science, The Chinese University of Hong Kong, http://www.cuhk.edu.hk/sci/en/admissions/faq.html, accessed February 14, 2017; "FAQ on JUPAS." School of Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology, http://www.seng.ust.hk/web/file/file/FAQ%20on%20JUPAS%202017-Sept15.pdf, accessed February 21, 2017; "4-year Program FAQ," School of Science, The Hong Kong University of Science and Technology, http://science.ust.hk/4year_faq.html, accessed February 21, 2017.
19 同18。
20 同18。
21 「新高中科目资料调查2011/12」,教育局,第5页;「新高中科目资料调查2012/13」,教育局,第5页;「高中科目资料调查2013/14学年」,教育局,第7页;「高中科目资料调查2014/15学年」,教育局,第7页;「高中科目资料调查2015/16学年」,教育局课程发展处,2016年9月,第8页。
22 「高中课程」。取自天水围官立中学:http://www.tswgss.edu.hk/website/singlepage/index?channel_id=7419,查询日期2017年2月24日。
23 同7,第4页。