封面圖片：二十一世紀的科學學習，與二十世紀的有什麼不一樣？這是今天 STEM 教育向前進的關鍵，否則我們也許只是走回頭路。（Pixabay）
香港科學院（港科院）發表了一份報告——《科學、科技和數學教育與香港創新科技的發展》；這可以說是比較全面探討 STEM 教育的嘗試，也是港科院一次相當有價值的貢獻。
其實，不久前教育局於12月也發表過一份報告，不過沒有引起太多的注意。本文暫時集中討論港科院的報告。正如報告開宗明義地說，這只是「一個起點」。本文只是提出一些問題，也許可以作為下一步研究的課題。
為什麼要重視 STEM 教育？報告書提出 STEM 教育的目的有四：一、強調 STEM 與日常生活的關係；二、培育學生對 STEM 的興趣；三、加強系統化考證和概念發展過程中應有的態度和技巧；四、為學生建立穩固的科學基礎，有利他們將來升學或就業。
這些與教育局最近（12月）提出的《推動 STEM 教育——發揮創意潛能》提出的目標基本一致，反而教育局的報告多了一項「培育與 STEM 相關範疇的人才／專家」；對此，大概不會有多大的爭議。
科技教育 內涵待釋
STEM 教育是什麼意思？包括什麼內容？對於這個問題，報告書似乎沒有深入探討。報告書把高中學生的選科——有多少學生選讀物理、化學、生物——作為學生接受科學教育的指標。對比課程改革的前後，因此似乎得出一個「今非昔比」的觀察；裏面又把選考高數學生的數目、中學是否有「編碼」課程，作為 STEM 教育是否受重視的標誌。
如此，是否一直以來的物理、化學、生物、高等數學的課程，就是 STEM 教育的殿堂？而重視 STEM，就是恢復這些殿堂的傳統地位？又或者加進「編碼」作為新時代 STEM 的代表？
報告提出一個有趣的矛盾：香港在國際比較如 TIMSS 和 PISA，經常是名列前茅；國際比賽（如數學奧林匹克、機械人比賽）經常也是成績彪炳；但是香港中學生全修理、化、生的愈來愈少，選修高數的也是愈來愈少。後者成為報告書的主要憂慮之點。
筆者認為，這個矛盾的確值得深思。不過，也可以是相反的考慮：雖然選讀科學的學生大不如前，為什麼在國際比較、國際競賽中卻可以有優秀表現？國際競賽還可以說是由於少數人的成就；國際比較，卻是隨機抽樣的全面調查。
小科學家 未必高分
也就是說，STEM 教育的發展會不會可以有另類的途徑、另類的藍圖？過去數周，本欄曾經多次論及：在不少科技項目，如國際競賽、如太空的微重力實驗、又如最近報章頭版大篇幅介紹的中學 DNA 實驗室……學生表現出色，儼然是小科學家，但是這些學生不一定是理、化、生、數的高材生。作為港科院，又或者作為大學的科技部門，是歡迎理、化、生的高分生，還是歡迎這些已經有表現的小科學家？
筆者最近有機會又訪問了一些學校。有一所中學，歷史不長，但是從中一開始就訓練學生做研究。中一是學習一些基本的研究原理和方法；中二，學生分組，每一名學生都還要參與，設計自己的研究項目，例子有「如何評價書包的優劣」、「如何比較不同牌子的原子筆」。
有一所小學參加香港出身的飛機師的項目，學習一些飛行原理，而且在國際比賽中得獎；另外一所小學，學生三年級開始，就設計有智能元素的動能車、機械獸，以及能夠自動調節的機械人。
我們的科學家也許會嗤之以鼻，覺得這些不過是「雕蟲小技」，不足掛齒，但是裏面豐富的創意、客觀原理的掌握、絞腦汁的過程、嘗試成敗的經歷、工作中的專注和毅力，不都是科學家的一些基本要素嗎？不就是 STEM 教育所期望的嗎？更不要說學生在這些科學活動當中表現的那種好奇、興趣和熱忱了。
這裏無意貶低科學分科的系統學習，但是有沒有想過，傳統的科學「科目」，為什麼反而不會培養上述這些 STEM 的要素呢？傳統的科學高材生，他們上了許多課，做了不少實驗（驗證性的實驗），考試也能夠答卷得高分，卻從來沒有運用科學知識的經歷和能力。這是 STEM 所期望的嗎？
運用，是有效學習的一個關鍵要點。我們的教學、我們中小學的科學實驗、我們的考試……有要求學生運用他們的科學知識，創造一些什麼嗎？往往，他們唯一的運用，就是把書本上的知識，用筆，搬到答卷紙上。這是真正的 STEM 學習嗎？
科技課程 有待創新
還有，上述這些學生的科學創新都是在課堂以外，甚至在課餘的活動中實現的，為什麼他們會成功？其中一個原因，就是他們符合有效學習的另一個要點︰綜合性。人類的學習本來就是總體的、綜合的，我們用分析的思維，重新整理我們的知識，因此成為「學科」（discipline，內地叫「專業」），延伸到中學就成了理、化、生這些「科目」（subject）。
分析性的學科框架，也許在大學的學科學習非常需要，卻不一定是中學階段學生學習的有效框架。在大學裏面要求的完整的系統、全面的覆蓋、分明的層次、嚴格的推導、精確度量化，是否也必須是中學學習科學的要求？
港科院的報告書對許多問題做了非常徹底的資料收集與分析，堪作相關決策者的楷模；也是對於 STEM 教育前所謂有的全面的探討，是香港科學教育的一個里程碑。本文提出的問題是，關於報告書的一些基本思路、出發點和假設。
假如按照目前的思路，STEM 教育的成功，就在於恢復課程的原狀，加重理、化、生在中學的系統學習，最好是變成必修科目。筆者認為，這是一種「缺陷模式」，就像修理汽車一樣，最後的「願景」就是恢復原來那輛車子的原狀。因為囿於傳統的科目觀念，而不去碰傳統的理、化、生框架，沒有深究 STEM 學習的內涵，因此就顯得有點懷舊，而新意不多，因此也難以振奮人心。
這種思路之下，就會提出目前報告書的一些建議，這些建議很明顯是經過深思熟慮的，絕非隨意之作。但是除了上述的思路之外，建議還牽涉到科學以外的，甚至說學校以外的因素。以後再談。
但是就報告書對現狀的分析，我們被迫要回答：二十一世紀的科學學習，與二十世紀的有什麼不一樣？方向、內涵、形式、方法，可以怎麼樣？全體學生要學習的是什麼？又如何培養專才？這些問題都不易回答，卻又是今天 STEM 教育向前進的關鍵，否則我們也許只是走回頭路。報告書開頭就引了愛恩斯坦的話：「我們千萬不能用提出問題的一套思維模式解決問題。」這正是香港 STEM 教育面臨的思維挑戰，也許是港科院第一項必須跨過的欄杆。
原刊於《信報》，獲作者授權發表。
