「台灣的科學教育有什麼問題,該如何改變?」

因為受邀演講這個題目,我詢問了一些老師、家長,他們認為科學教育有什麼問題。我得到的答案不外乎「學生缺乏學習動機」、「程度差別過大」、「學生基礎太弱難以銜接」。

我驚覺到台灣大部分的人,老師、家長、學生,都認為「自然科目」就是「科學」,以為把物理、化學、生物、地科學好,認真努力地學習這些科目的知識與解題技巧,就是成功的科學教育。

但學好自然科目的知識,就是學好科學嗎?其實這是個誤解,整部科學史的歷程,就是在闡述這個誤解。

數千年來,人類只有知識但無科學

打從文明開始,所有人類群體都有對大自然的知識。但是現在一般公認的科學,卻是始於15世紀的歐洲。這是怎麼回事?

就以人體構造來舉例吧。在西元2世紀,羅馬帝國出現一位名醫:蓋倫,他不但醫術高超聞名當世,而且勤於著述。他總結了當時希臘、羅馬的醫學見解,加上自己的觀察思考,寫下了一系列著作。

蓋倫在歷史上大有貢獻,但是從今天來看,他的學說也有不少荒唐的地方。比如:當時非常少有真實的大體老師提供解剖,所以蓋倫對人體內部結構,幾乎都是出於解剖動物推論的。因此,他以為人類的下顎骨是左右兩塊接合而成。

因為有宗教認為上帝用男人的一根肋骨造了女人,所以他推論男人比女人少一條肋骨。他還認為肝臟負責造靜脈血,心臟造動脈血,各自透過血管傳到全身。他也認為人的靈魂有三部分,分別存在於心、肝、大腦。

蓋倫後的一千多年,歐洲醫學都依照蓋倫的著述醫病治傷。這一千多年,他們盲信盲從蓋倫的著述,一點兒也沒有革新進步。一直到16世紀。

反對盲目承繼,開啟科學之幕

16世紀生於荷蘭的醫生兼解剖學家Andreas Vesalius,用他的雙眼觀察解剖檯上的大體老師。過去的人也解剖,但他們總是一邊解剖,一邊朗讀蓋倫的著作,就算和書上有出入,也當作是例外。Vesalius以多次的解剖、詳細的繪圖記錄,糾正了蓋倫醫書中關於解剖學的錯誤:人類下顎骨並非兩塊接合,男女的肋骨數目一樣…。

17世紀英國醫生William Harvey,拿豬心(和人類心臟大小相似)測量,發現一次心搏可以擠出大約50cc的血量。一天下來,心臟擠出超過4000公升的血量。顯然心臟無法製造這麼多血量。他提出的「血液循環說」徹底推翻了蓋倫對心臟與血管的見解。

17世紀另一位英國的醫生Thomas Willis,經過他的研究,對大腦的理解愈來愈深刻,最終確認大腦是人體中唯一負責思考、情緒…各種心智活動的器官。而神經又是用什麼樣的機制將大腦的信息傳遞到全身呢?

在19世紀的德國學者Alexander 
von Humboldt,竟然用自己的身體當實驗品,將針扎到身體內,用當時相當原始的電池通上電。他發現電流會刺激和牽動肌肉,後來一步步論證神經傳導機制和帶電離子的移動有關。流傳千年,在蓋倫權威著作中的靈魂理論,漸漸再無用武之地。

這幾個片段是從16世紀到今天,科學發展的浩盪長河中,幾滴具代表性的水珠。透過這幾滴水珠的樣本,我們大致能觀察到科學的真實樣貌,和今日我們自然科目的教育有什麼不一樣。