理科通識課應該怎麼教？

■王永雄

說到通識教育，人們的第一反應往往是文史哲的課程。但今天的大學，不少學者開始呼籲，我們似乎需要面向學生開設理科類的通識課，這究竟是為什麼呢？

大學應當培養每位學生求真的精神

記得斯諾(C.P.Snow)於上世紀50年代末提出一個「兩種文化」的說法。他認為西方社會的智性活動可以分為兩個方面：人文與科學。到了今天，雖然這個看法是粗糙了一點，但基本上符合事實，而且這看法不局限於西方。試想想，我們不就是經常把學生分為文科生和理科生嗎？!既然如此，科學就佔了智性活動的一部分，那麼通識教育包括理科類的課也是很自然的事。

即使沒有聽過斯諾說過什麼，我們也應該知道，這個世界很多事物都和科學有關。科學是人去了解世界的方法。為何夏天日長夜短，冬天卻日短夜長？為何天空是藍色的，日落時卻是紅色的？為何蛇的舌頭有分叉的？魚的兩個鼻孔有何用？魚既然有鰓，難道還要用鼻子來呼吸嗎？這些事情都引發我們的好奇心，而了解這些事物的方法往往就是科學了。

科學也正在改變人們的生活。50年前，若二人分隔兩地，一個在上海，一個在香港，他們要談天也只能靠書信。這樣一來一回，往往要用上一周的時間。而今天，大家只要有微信，就隨時隨地都可以聊，甚至可以傳送聲音、影像。

科學還在改變我們的思想。古希臘人認為，美的也必然是真的。而今天，我們不再混淆美與真，而是認為凡事要有理有據才算是真。我們固然可以大膽假設，但也不要忘記小心求證，這是科學帶給我們的求真精神。一句話、一件事情是否對，不是由權威來決定，而是根據客觀的標準來判定的。我們要問，這種想法是否合乎邏輯呢？它和實驗結果不相衝突嗎？這些證據的來源可靠嗎？我認為這種求真的精神是每個同學都應該培養的。

自然科學課程的學習是一個很好的切入點，讓同學進入科學偉大的殿堂，了解身邊的事物，以及認識科學如何改變我們的生活與思想。

向科普「取經」，理科通識課可以這樣上

我以前在港中大物理系任教的時候，要負責講授兩門通識課，一門叫《物理科學概論》，另一門是《天文學》，前者聽課的大概50人，後者接近100人。教100人的課，老師就像走進人海之中，師生互動肯定比較少。此外，科學這事情也比較難引起討論。很難想象，同學會為了蘋果下跌的速度而爭論起來，而爭論蘋果好不好吃倒是可能的，但這個話題已屬科學之外。

既然教學方式比較單向，成敗的關鍵就取決於如何表達教學內容。可以肯定，如果老師只在課堂里才努力教學，除非他是天才，否則要註定失敗。在上課之前，老師應該已經做了很多的努力。他應該看過很多書，甚至動畫和漫畫。為什麼呢？老師固然對專業的概念有比較深的了解，可是，修通識課的都是其他專業的同學。

要在通識教育里把一個專業概念介紹給其他缺乏有關專業背景的同學，應該怎麼辦呢？我本人不是所謂的「教學天才」，所以就去看一些科普的書，看看這些作者是如何把複雜的概念用通俗的語言解釋出來。

舉個例子，譬如說相對論，它告訴我們一個星球能把旁邊的空間都變成彎曲的，而另一個細小的星球在這個彎曲空間中就會走彎線，環繞大星球旋轉。老實說，很難想象空間彎曲是怎麼的一回事，更別論一個細小星球怎麼走。

我參考過愛因斯坦說法。他說，可以打一個比喻，宇宙好像一塊橡皮造的平面(當然真實的宇宙不是這樣的)，你在這個平面上面放一個很重的東西，它就在這個平面上造成凹陷。這情況就好像一個大胖子站在圓形彈床中央，彈床都下陷了，形狀好像一個圓碟子。現在我們往裡面放一個細小的球，輕力一推，它就會圍繞著中間的重東西旋轉。愛因斯坦就是這樣通過比喻、畫圖像的方法來講解艱深的概念。我上課前，花了很多時間來學習這些科普的說法，就可以幫助同學避開艱深的數學語言來理解相關的科學知識。

我也盡量去用生活中的例子。再以相對論為例，究竟相對論這麼抽象的東西在生活中有沒有應用的呢？有的。譬如說，你的手機里有一個定位的功能，它跟相對論有關。我們知道在地球之外有二十幾個衛星圍繞著轉，這就是所謂的全球衛星定位系統，即我們常說的GPS。你的手機每一個時間可以接收至少四個衛星的訊號，手機已經內置了一些相對論的方程，把接收的訊息代入方程，就能算出很重要的四個數字———經度、緯度、高度、時間。這個例子能讓同學覺得，那些聽起來很遠的理論，其實就在我們身邊。

大班授課制下，用討論激活教學

在香港中文大學，由於教學人手不足，理科的通識課一般都沒有導修(即小班討論課)。其實十年前我在物理系任教的那兩門通識課都只有大班授課，沒有導修。然而，我們都知道，導修能幫助學生，於是我就只好設法在大課中加入一點討論的元素。

我們可以在課堂中段，讓他們兩個人一組討論某個給定的問題，應用課堂中所學的知識，並進行辯論。這些通常是多項選擇題。我們在教室里安裝了一個軟體，同學可以通過手機程序匿名回答。而ABC等選項的分佈只消幾秒鐘就會投射在屏幕上，老師可以立刻知道全班同學究竟明白了多少。

有趣的地方在於，通常兩個人的意見是不同的，當他們發現彼此想法不同的時候，就會嘗試說服對方。這樣的形式可以訓練他們的思維，也會讓他們成為朋友。在討論過後，我叫他們再用手機回答問題，然後才公布答案，這樣能加深他們的印象。

有時，我也會在課堂中撥出十五至二十分鐘，不談課程內容，只跟同學討論作業的題目以及總結一下他們做作業的表現。我的學生告訴我，這個安排能加深他們對課程內容的印象和了解。

現在我來到大學通識教育部，專門任教通識教育基礎課程。這個基礎課程是有小班討論的，每學期會布置大概10個以上文本給學生看，比如第一周會布置柏拉圖的洞穴相關的文本，周末看完后第二周回來討論，分為6個小班，每個班25人左右討論，每次討論兩個課時。根據安排，第一個課時會先搞清楚文本。我一般會把25人的一小班再分拆為幾組，在文本里找幾個重點，每個重點出一道題，每個組負責一道題，在課堂上進行彙報；第二個課時，我們通常會討論一些從文本延伸的問題，希望他們對一些相關的問題做評論，因為作者說的並不一定是對的、不一定是最好的，我就要求學生放膽去評論。第二周的周五上大課，學習下一個文本的背景，然後繼續循環。

(作者為香港中文大學大學通識教育部副主任及通識教育基礎課程副主任)