我打算怎麼上107學年度的普通生物學實驗(一)？

Rogelio Moreno Gill所拍攝的蕨類成熟孢子囊

這學期(107學年度第一學期)將是我第四次帶大一上學期的普生實驗。大家想像的普生實驗是什麼？學習使用顯微鏡？然後開始切片？開始走檢索表？抽DNA？測定ABC？解剖五四三？然後請問最後會得到什麼能力？對生物學更喜歡了？認識更清楚了？還是變成手工藝課呢？

其實我以前認為比較傳統的實驗課安排，也就是想一些三節課能做完的快速實驗，安排在整個學期的十幾週做一做並沒有不好。有些學生的確是可以從這樣的課程安排中自我組裝知識與經驗的。但是自從我發現，有更多的學生從小到大幾乎沒有做過真正的實驗與操作以後，我認為大學的普通生物學實驗就不能這樣安排了。

為什麼？因為學生根本不知道為什麼要上這些？為什麼要做這些？甚至不知道自己為什麼被稱讚？為何被罵？就算過了也過得莫名其妙。

因為我自己受不了了，所以我打算再次修改這門課的設計與上法。我的想法是這樣的。

課程的目標

由於從國小到高中的生物學教學時數相當少，並不被視為主科，且絕大多數新生幾乎沒有做過完整的實驗，也沒有寫過論說文與小論文，因此他們在入學時通常只有殘破的課本知識與考試經驗，會日常生活中無所不在的生物科學議題一無所悉，嚴重為害生物科學系(與相關科系)的教學與研究進度及品質。

為了改善此種荒謬的狀況，本課程擬以過去三年生科系改革普通生物學正課與實驗課教學方式的經驗，擬定新一波的教學改善方案，使大一學生能察覺日常生活中無所不在的生物學議題，由現象的確認與議題的釐清出發，甚至由公眾的誤解出發，進入較有結構的學習。

這門課的教學計劃以18週為時程規劃，內容包含三大部分：(1) 基礎邏輯與知識品味的錘鍊、(2) 科學素養與方法的練習，以及(3) 學生自行構想執行之專題計畫，並在最後一週以小型研討會的方式呈現最後的成果。我們希望這樣可以盡可能彌補多數學生在邏輯思維、知識結構、自我探索、技術學習以及與生活及產業連結的落差，並希望能因此稍微有利於他們在大學一年級下學期學習方式的改變，以因應高年級進階課程的執行。

十八週課程的主要議題

1. 為什麼生物學無所不在？而且就在你的日常生活中？
2. 操作一個實驗之前你應該要準備的功課 (不是讀實驗課本) 
3. 日常生活中的敏銳度：現象的偵測與解讀 
4. 日常生活中的”生物議題多樣性”：從你的三餐開始
5. 何謂成立的問題？精確的問題？可回應的問題？為何某個議題會被大眾、決策與科學家認為重要？
6. 假說、假設、預測、期望的差異與前提是什麼？
7. 現象檢測與假說檢測型研究的差別
8. 如何記載、度量與呈現現象？
9. 眼見為憑 vs 抽象推測的差異
10. 參數的決定與數學模型的建立
11. 何時需要量化？何時需要質化？v
12. 相關性 vs 因果性
13. 基礎生物統計學的基本概念 
14. 原始數據與統計數據的差異
15. 數據與現象解讀的保守性、嚴謹性與開放性
16. 合理的延伸應用與胡思亂想的差別
17. 合乎科學要求的口語、文字與視覺傳達
18. 期末小型研討會以及課程總檢討

這樣的內容設計是否需要跨領域？

學習所有領域的知識都需要跨領域，所以我認為不需要特別說明自己跨了什麼領域。由於這門實驗課的重點就是「由日常生活出發」，因此食、衣、住、行、育、樂，小至上廁所吃早餐，大至海洋酸化影響無脊椎動物多樣性，都是生物科學關注以及可參與的範圍。所謂的跨領域知能被我區隔為三個面相：

• 生物科學內部的跨領域：例如「台灣獼猴的屁股為什麼是紅的」就同時涉及「生殖生物學」、「內分泌學」、「社會生物學」以及「動物傳訊與溝通」。
• 生物科學與其它知識領域的跨領域：例如「台灣獼猴的保育地位降級是否會使農民痛下殺手」就會涉及「保育生物學」、「農業生產」、「地方行政」、「保育法規」幾個面相。
• 學好生物科學所需素養的跨領域：學好一門知識不能只看看課本，依此要領操作一次。以「台灣獼猴為何如此重要」來說，就可涉及「18世紀起荷屬東印度公司的野生動物貿易」、「日治時期的山林與原住民管理」、「森林破壞與土地利用變遷」等歷史議題。而在比較人類對狗與獼猴的情感差異時，又會涉及「動物福利」與「心理學」。因此學好生物學，便需要瞭解大學之前所學到的語文、史地、數理地科、公民等課程的關聯性。這就是我設計這堂課的主要目的。

和以往的課程設計有什麼不同？

本課程主要的創新之處就是沒有創新，我以自己過往學習某些科目的挫折經驗，以及觀察自己與其它教授在教學上所感受到的挫折，在與國小、國中、高中老師與家長，加上學生社群討論之後而得到的想法，並於每一年開課時依學生的狀況調整作法。主要方式與策略為：

• 不急著把老師想告訴學生的塞給他：多數學生根本不知道自己要做什麼，所以本課程希望在大一上學期，還算聽話的時候試圖再次引起他們的好奇心、對知識的熱情、對現象的敏感度，還有執行力。也就是說，他們在實驗課中所做的，都是為了回應自己的好奇，而不是執行老師的指令。
• 不急著進行分組：由於很多學生在彼此不熟的狀況下被強行要求分組，因此在日後的分組作業上產生極大的問題。由於本人身兼大一的導師，所以會在導生活動時討論「分組的必要與不必要」、「如何調合衝突」、「領導與分工」以及「如何促進合作效率」這些議題。這有助於實驗課程的進行，以免在一開始分組，在期中考前翻臉而讓學習效果大打折扣。此外我也不強迫不喜歡與其它同學一組的同學分組，可允許一個人一組。
• 花很多時間在日常生活中觀察、思考、雕琢問題品質與閱讀文獻：許多實驗課為了求快與成果，太快讓學生進入「操作階段」，因此使得許多學生誤以為生物學(科學)研究可以在不假思索下，直接進入操作。但這是有害教學發展的。因此在他們進行小型專題研究之前，他們需要花很多時間與教師與助教討論，把混亂的思維釐清後才能真正進入議題回顧、設定目地，以及實驗設計的地步。最重要的是，有些學生會捨近求遠，以為科學議題只存在實驗室，因此我們希望學生利用日常生活，以及中山大學校園與壽山的自然資源出發。
• 不要只求高科技，而要瞭解點子怎麼來：我們的實驗進度不會只要求昂貴科技的介入，我最在意的是學生是否知道「當年的科學家為什麼會想到這個點子」，還有「課本上的經典實驗是否可被重現」。所以我們不要求學生在一知半解的情況下去讀「近5年SCI期刊文章」，而是讓他們嘗試追溯許多重要議題與假說的源頭，並試著重現當年的實驗 (例如小麥根系的生長可受磁場影響)。
• 為印證自己的點子設計實驗：很多實驗課的設計只讓學生操作「某一個環節」就下課，學生根本不知為何而做？連實驗報告都是抄學長姐的。所以本系的普通生物學實驗自四年前開始進行「小專題」以後，沒有一組的題目是一樣的，但都是為了自己的好奇心而做。
• 進行長期觀察與嘗試，而不是蜻蜓點水：生物科學領域的完整實驗都無法在短時間內完成或馬上看到變化。因此我們要求學生做小專題的時候，就是讓他們知道「原來一個現象要產生變化要好幾週」，「要培養出一批均質的實驗生物需要一個月」、「兩天內未必能觀測到降雨對生物的影響」。如果我們不要做那麼多蜻蜓點水的實驗，但能做少數完整的實驗，對學生的素質將有很大的幫助。
• 請學生寫部落格與網誌練習寫作：多數學生在上大學之前，不管是應用文或論說文都沒有寫過，更別說是使用嚴謹語氣及用字的實驗報告。在這門課中，我一向要求各組學生需要寫網誌來記載自己的實驗經過、議題發想過程、資料閱讀心得還有小小成果。所有的網誌或部落格皆應公開，接受同領域師生的檢驗，讓他們一開始就覺得「玩真的」。此為目前升大四的一組學生在大一上學期所經營的網誌(https://bit.ly/2uqtlJ2)，其部份內容曾經被科博館的特展所盜用，衍生一段小插曲。
• 和學生一起把作業與報告要「改到好」：很多時候作業改完以後，學生得到一個分數就算了，我認為這樣不宜。學生在每兩週的進度報告中都要提出口頭與書面簡要報告，讓老師瞭解他們在表達(文字、口語、視覺)與科學概念上的問題，每一次都要改到好才能進行到下一階段，而不是到期末交出來產生大爆炸。
• 學生自行設定評量標準：台灣學生最缺的就是對自己的瞭解，最多的就是對自己的誤解。因此我在這門課中一向讓學生自定評量標準與成績比例，但這是有前提的。第一，學生需要在一個月左右透過各種測驗、報告繳交與討論瞭解自己的強項與弱項。第二，設定成績比例原則是把弱項比重提高，把強項比重壓低，這樣才能看出自己是否在本學期有進步。
• 分析分組小專題的「諸多角色」：什麼角色？就是在科學發展、技術發展、教育傳播、法規制度、產業研發、生活應用、與政府體制上的角色。很多學生都會太快希望自己所學「可以變現金」，但在真實社會中是沒有那麼快的。所以在這個課程上，我會花時間與他們討論如何勾勒一個生物科學議題與這些事務的遠近與關聯性，使他們能自行建立知識網絡，而不再是破碎的知識。

如何評量？

本課程將會使用的學習評良方法與證據如下：

• 線上問卷結果
• 小考
• 進度報告 (包含進步的幅度)
• 每週實驗操作的品質與態度
• 課後討論
• 小專題成果

我希望看到什麼成果？

學生要如何達成？這個問題其實應該是在學生身上，如果學生對學習已經沒有動力，那麼老師再怎麼彩衣娛親都是不會有用的。在這門課程中，學生若要能夠達到這門課的要求，其實應該要具備的態度與能力如下：

• 走出室外與走進圖書館鍛練其觀察現象的敏銳度，也就是說不要只會划手機和坐在電腦前面。生物科學系的學生不可以這樣。
• 習慣天天接收大量想看懂，又看不懂的新知。大多數的學生都是等待被餵食懶人包式的知識，所以如果沒有習慣天天都主動查找，與主動接收許多複雜、前瞻、具衝突性、精緻與嚴謹的資訊(資料)，那麼他們就會很難進入這堂課。
• 說得到做得到：有些學生就是嘴砲，在老師面前都說「好好好」，但其實什麼都沒做。由於生物科學實驗有時效性，所以他們必須要有即知即行的實踐力，否則很難完成實驗。
• 把一件事做完整做到好的能力：我要求所有學生要全程參與，如果有同學偷懶，只負責裝可愛和買宵夜，還有假認真，這樣是不行的。

也就是說，我希望一個學期下來，學生能找回一點敏銳度、好奇心、執行力、對知識的品味，還有對自己的信心。