時事分析 | 教育及人力資源 | 2017-03-06 | 《星島日報》

如何改革高中科學教育?



在這個大家競相轉發消息的年代,我們如何回應接收的資訊,需要的可能不止常識。例如當我們從網絡讀到一篇關於某類食物有損健康的文章,或是轉發自朋友的治病秘方,若我們具備相當的科學知識,便能作出較明智的反應。在資訊泛濫的今天,科學教育更顯重要。

處理日常生活和發展經濟 皆需要良好科學知識

經濟合作及發展組織(Organisation for Economic Co-operation and Development,下簡稱「經合組織」)也認同科學教育在今天的價值,指出公民要了解今時今日很多爭議性的事項,並作出知情判斷,需要了解科學以及建基於科學的技術。這些事項有個人層面的,如飲食均衡;有本地層面的,如怎樣處理廢物,也有全球層面並具深遠影響的,如防止和紓緩氣候暖化引起的問題,以及基因改造農作物的利弊等。[1]經合組織認為中小學的科學教育,應讓學生畢業時有能力了解及討論科學、科技相關的重大議題。[2]

此外,香港正推動創新科技產業,今年施政報告亦提及政府將與深圳合作推動在落馬洲河套地區發展「港深創新及科技園」,以及與生產力促進局成立「知創空間」,推動轉化科技創意為工業設計或產品。[3]若香港要進一步發展創新科技產業,便要做好科學教育,培育足夠的相關專才。

香港高中生 不一定會學習科學

科學知識既牽涉日常生活,也關乎一地競爭力,那現時香港學生,是否有足夠學習科學知識的機會?對於某些高中生而言,答案也許是否定的。現時高中生必修的通識科,課程學習範圍包括科學、科技與環境,並由「公共衞生」及「能源科技與環境」兩個單元組成。課程目標包括讓學生察覺科學和科技與環境範疇中的社會、文化和道德議題,並能作出判斷和有識見的決定。[4]某程度上,通識科能讓學生將來面對涉及科學或科技的爭議議題時,不是空裝上陣,而是有一定識見。

然而,如果學生想再進一步,進行科學探究,以科學角度論證,或理解科學知識是如何產生等這些學理範疇[5],恐怕通識科獨力難支,因為這些非課程主要內容。一名同時執教其他理科科目的通識科老師曾向智經舉例,如果學生不理解微細懸浮粒子(PM2.5)的原理,未必能真正理解中國的霧霾問題。

當然,若香港高中生希望獲得較完整的科學教育,其實可自行選擇修讀物理、化學、綜合科學等科學科目。不過,由教育局資料計算所得,由2009/10至2015/16學年,每學年均有約四成半的中四學生沒有選修任何科學科目[6],比例上更曾一度連年上升。至於中六學生,上學年更有51%沒有修讀任何科學科目。[7]

此外,同時修讀「物理」、「化學」、「生物」的高中生,在新高中學制之前甚為普遍,但近年全數修讀這些科目的中四學生比率愈來愈低,由新學制推行首年(2009/10學年)的7.07%,逐漸下降至上學年的4.23%。[8]

與香港不同,海外有一些地方會將科學列為高中教育的必修科。研究教育及社會政策的英國非牟利組識納菲爾德基金會(Nuffield Foundation)於2010年所作調查顯示,至少在包括德國、瑞典、加拿大的英屬哥倫比亞省、日本及南韓等11個地方,科學乃高中階段的必修科目。[9]

推廣科學教育 先要激發學生興趣

當然,每一個地方的情況不同,高中科學教育安排未必要依樣葫蘆,而且科學科目必修與否,恐還在其次。因為假若學生從小就對科學有深厚興趣,高中選修科學科目的機會自然更大;沒興趣,即使被逼修讀,學習成果也只會事倍功半。而實際上,已經有國際研究反映,本地中學生不如以往般享受學習科學。

由經合組織策劃的學生能力國際評估計劃(Programme for International Student Assessment,下簡稱「PISA」)曾對15至16歲學生進行測試,評估他們是否享受學習科學,問題包括是否同意自己「喜歡閱讀與科學有關的話題」,「樂於獲取科學方面新的知識」,以及「有興趣學習科學」等。2015年的PISA結果反映,接受評估的香港學生中,有61%至78%的學生「同意或非常同意」以上陳述。然而,據「享受科學指數」顯示,2015年香港學生享受科學學習的整體情況,已較2006年時倒退。[10]

在香港,科學是中一至中三學生的必修科[11],學校正好趁這個時期培養學生對科學的興趣。事實上,當局亦已更新中一至中三的科學課程架構,讓學校在2016/17及2017/18學年試教。而更新方向之一,正是培養學生對科學的興趣,例如讓學生設計及製作過濾柱淨化泥水,還有利用3D打印機製作不同形狀物件,比較空氣阻力對它們的運動之影響等。[12]這些讓學生「落手落腳」的活動,以至更新後的課程能否讓初中學生對科學更感興趣,還要拭目以待,但總算是踏出一步。

學生對科學的興趣,在課堂以外也可培養。PISA的研究結果反映,參加課外科學活動比例有上升的國家,其學生也會更享受學習科學。[13]香港教育局去年在推動STEM教育[14]的報告中,亦建議學校安排學生參加本地及海外與STEM相關的比賽、活動及學習團。[15]去年教育局和科技園合作舉辦博覽會,有80所中、小學設展覽攤位,介紹各種與STEM相關的主題。[16]課堂以外的學習機會不缺,需要擔心的反而是,現時許多香港學生參加的課外活動時間,恐怕已經不少,再增加反而擔心他們吃不消。故此,要透過課外活動激發學生的科學興趣,應把討論集中在是否增加課外活動中的科學學習元素,而非在學生們已經排得滿滿的日程表中添加項目。

調節大學收生要求 有助鼓勵高中生選修

學生會為興趣鑽研科學,也可能基於升學、工作前途考慮而執起科學教本。PISA有一個量度這種「工具性動機」的指數,而香港學生在2015年的指數高於2006年[17],反映他們較以往更受工作及升學因素驅動而學習科學。隨着香港創新科技產業持續發展,讀理科出身人士工作機遇改善,前途可觀,或有利吸引更多學生學習科學。

至於升學方面,大學機構或許能夠從科學課程的收生要求入手,一方面鼓勵更多高中生選修科學科目,另一方面吸引有科學底子的學生報讀課程。參考本地其中三所大學轄下某些與科學相關科目的收生條件,能引導學生在高中時選修科學科目的收生做法,大致分為兩類。第一類是要求報讀者必修某些科學科目,第二類則是透過加分或者提高計分比重,鼓勵報讀者修讀更多的科學科目。

以第一類為例,香港大學和香港中文大學的工程學、理學、內外全科醫學士課程,以及香港科技大學的理學和工程學課程,全部需要報讀學生在高中階段修讀至少一科科學、數學或者科技科目。有一些課程更是指定了科目,例如香港大學的工學學士就要求學生高中一定要修讀過物理或組合科學內的物理部分,中文大學的內外全科醫學士課程則建議同時修讀生物及化學兩科。[18]如此一來,想入讀這些課程的學生,就必需在高中時選修相應的科學學科。當然,這類做法能否奏效,很視乎課程對學生的吸引力,是否大至令學生願意相就。

至於透過加分或者提高計分比重,以鼓勵學生修讀科學科目,又可再分兩種做法。其中一種是在計算收生分數時,增加科學、數學或科技科目的計分比重。例如中文大學的理學課程,科學科目的成績,可享有較大的計分比重,上限為三科,換言之報讀人士選修科學科目愈多,對獲得收錄的幫助愈大。反之,香港大學的工學學士則沒有計分比重安排,報讀的學生除了必修物理外,再多修其他科學科目也不會享有計分優勢。[19]

另一類加分做法,是大學收生時會加分予有修讀更多選修科目的學生。這個對鼓勵高中學生選修科學科目的作用,較為間接。以香港中文大學的工程學及理學課程為例,學生有額外選修科目有加分。另一方面,如香港科技大學的理學,計分只看五科,修讀更多科目的學生,不會因而獲得加分。[20]

根本問題:時間哪裏來?

值得注意的是,修讀至少三科選修科目的中六學生,現時僅屬少數,而且比率逐年減少,由2011/12學年的27.96%,遞減到上學年的17.02%。[21]這一方面可能是因為熱衷於選修三科的學生比例降低,但其實學生能否讀三科選修科目,未必全部由學生決定,畢竟部分中學的高中班,最多只會提供兩科選修科目。[22]無論如何,教育局已留意到修讀至少三科選修科目學生比例下跌的趨勢,認為情況不利擴闊學生的知識基礎,因此近年已鼓勵學校讓有能力的學生,修讀三個選修科目,亦鼓勵大專院校訂立更清晰和多元的收生要求。[23]不過這些建議能有多少成效,仍視乎學生在應付四個核心科目課程以外,是否仍有足夠的能力和時間,修讀更多科目,還有各間中學是否支持。

另外,正如前文提及,縱然大學的學位課程可以透過訂下特別的收生要求,鼓勵高中生選修科學相關科目,其成效還需視乎學生是否非常渴望修讀相關學科。暫時而言,香港的大學的理學課程,仍未算十分受人青睞。或許要等待創科產業在香港進一步發展,更多人認為大學讀理科有前途,這類課程的收生要求才能左右高中生選修科目的選擇。

退一步而言,有更多人修讀科學科目,只算是推動科學教育的一小步。更值得各界關注的,乃本地的考試即食文化,會否讓我們的潛在科學家及工程師失去探究科學的熱忱。如何讓學生有更多空間追逐夢想,亦非單靠科學知識能夠回答的問題。

1 "PISA 2015 Results (Volume I): Excellence and Equity in Education," PISA, OECD Publishing, December 2016, p. 50.
2 同1。
3 「二零一七年施政報告施政綱領」,行政長官辦公室,2017年1月18日,第8頁。
4 「通識教育科課程及評估指引(中四至中六)」課程發展議會、香港考試及評核局,2015年11月,第34頁。
5 同1。
6 即屬「科學教育學習領域」下領域的科目,計有「物理」、「化學」、「生物」、「組合科學」、「綜合科學」五科。
7 「高中科目資料調查2015/16學年」,教育局課程發展處,2016年9月,第3頁。
8 資料來源:「立法會十五題:新高中科目資料 附錄」。取自政府新聞公報網站:http://gia.info.gov.hk/general/201001/06/P201001060151_0151_60849.doc,最後更新日期2010年1月6日;「新高中科目資料調查2010/11」,教育局,第5頁;「新高中科目資料調查2011/12」,教育局,第6頁;「新高中科目資料調查2012/13」,教育局,第6頁;「高中科目資料調查2013/14學年」,教育局,第5頁;「高中科目資料調查2014/15學年」,教育局,第5頁;「高中科目資料調查2015/16學年」,教育局課程發展處,2016年9月,第7頁。
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頁。
11 《科學(中一至中三)課程架構》,課程發展議會,2016年9月1日,第1頁。
12 同11,目錄前一頁、第1、18及58頁。
13 同1,第121頁。
14 STEM代表科學(Science)、科技(Technology)、工程(Engineering)及數學(Mathematics)各科。
15 「《推動STEM教育 — 發揮創意潛能》報告摘要」。取自教育局網站:http://www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/renewal/STEM%20Education%20Report_Executive%20Summary_Chi.pdf,最後更新日期2016年12月19日,第5頁。
16 「教育局首次舉辦『科學、科技及數學教育學生博覽會』」。取自政府新聞公報網站:http://www.info.gov.hk/gia/general/201601/17/P201601150352.htm,最後更新日期2016年1月17日;「《推動STEM教育 — 發揮創意潛能》報告摘要」。取自教育局網站:http://www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/renewal/STEM%20Education%20Report_Executive%20Summary_Chi.pdf,最後更新日期2016年12月19日,第4頁。
17 同1,第128頁。
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 「新高中科目資料調查2011/12」,教育局,第5頁;「新高中科目資料調查2012/13」,教育局,第5頁;「高中科目資料調查2013/14學年」,教育局,第7頁;「高中科目資料調查2014/15學年」,教育局,第7頁;「高中科目資料調查2015/16學年」,教育局課程發展處,2016年9月,第8頁。
22 「高中課程」。取自天水圍官立中學:http://www.tswgss.edu.hk/website/singlepage/index?channel_id=7419,查詢日期2017年2月24日。
23 同7,第4頁。