未來的科學家在哪裡？ — 培養創新拔尖的下一代

　下一個諾貝爾獎得主在哪裡？
　亞洲各國近年都很焦慮。
　不服輸的韓國，正在急起直追，投入資優教育，培養資優人才，想要趕上已經有八座諾貝爾獎的鄰居日本。而日本有八座還不滿足，設定在二○三○年前，總共要出三十個諾貝爾獎。
　「錢學森之問」，近來更成為中國科學界火紅的話題。中國已故航太學家錢學森，問了一個全中國都在疑惑的問題：「為什麼我們（大陸）的學校總是培養不出傑出人才？」他口中的人才，指的是具有創造科學和發明技術的人。
　錢學森自己提出了解答。「一個重要原因是，沒有一所大學能夠按照培養科學技術和發明創造人才的模式去辦學，沒有自己獨特創新的東西。」
缺乏創意與開創力

　關鍵除教育制度外，更重要在「獨特」和「創新」，缺乏科學創意。
　但，什麼是科學創意？
　二○一○年的諾貝爾物理獎得主、英國曼徹斯特大學物理學家蓋姆（Andre Geim）和諾夫賽洛夫（Konstantin Novoselov），是最好的證明。兩人用膠帶粘常見於鉛筆芯的石墨薄片，一層又一層剝離出只有一個原子厚度的石墨（graphene）。
　鉛筆芯和透明膠帶，沒有深奧學問，也不需要高技術，靠的是無窮的想像力和創造力。他們發現的石墨烯，是目前已知最薄最堅硬的物質，柔軟卻比鋼還硬，透明卻有超級導熱、導電功能。不但可以做新一代的電子產品晶片材質，也開啟量子物理新頁。
　話說回來，台灣為什麼也產生不了頂尖的科學家？答案也是：缺乏開創力。國際物理奧林匹亞委員會秘書長林明瑞認為，台灣雖然科學資優教育辦得不錯，在國際物理奧林匹亞競賽，將近九十個參賽國中排名第五，和名列第一的中國以及第六的韓國，都曾被諾貝爾得主稱讚。
　「我們可以培養高素質科技人力做『代工』，但培養不出真正的科學家，」一位學者觀察。開創力需要長年培養，更要有環境和機會。
資優教育政策不明

　政府一向注重科學資優教育，卻沒有政策和制度，只有計劃支持。林明瑞說，計劃可能每年有不同目標，但重要的是形成政策、落實制度，從小學到研究所長期培養人才，以及未來的頂尖科學家。
　國家要走向培養科學家這條漫漫長路，需要「雙腿並用」，第一條腿是運用既有學校資源，保證有一定學習成就。第二條腿是鼓勵參與校外競賽，激發學生潛力、表現天分盡情發揮。
　但如今兩條腿卻出現落差。首先是學校教學，無法真正養成科學學習和科學能力。
　科學教育要培養的能力是碰到問題時，提出假設去探究，做實驗驗證，並不斷矯正錯誤，和人溝通、辯證，也要勇於挑戰權威。科學理論和定律雖然到目前是對的，但要一直質疑，科學才有進展。
　「大家都有能力探究、論證和溝通，做尖端研究的人會愈來愈有創意，」中山大學講座教授林煥祥說。
標準答案扼殺科學

　然而，即使學校鼓勵動手做實驗，也不一定能養成探究驗證能力。
　高雄中學科學班生物老師王敏男認為，問題出在教科書引導。因為教科書上多是「食譜式實驗」，每個步驟清清楚楚，所有實驗都在印證課本，實驗紀錄簿也只是在記錄數據，卻不是讓學生透過觀察和實驗數據，去歸納和詮釋實驗結果。
　其次是以同樣的尺度來評量，從學校考試、學測到指考，鎖住也抹煞學生的發展。林明瑞認為，現在的教育方法只有結論沒有過程，老師也沒有時間引導學生學習，都是以現在的知識為基礎，出的題目都有標準答案，完全「違反科學」。學生不會質疑、不會思考，就培養不出科學家。
科學競賽升學導向

　另外一條腿——科學競賽，原本的意義遭到扭曲，被當成另一條升學的終南捷徑。
　建國中學數理資優班與科學班召集人劉翠華發現，真正的資優生除有不錯的ＩＱ，還有一些共同的人格特質，如積極、上進、把握機會學習，還有自學能力，尤其參加競賽的學生更有這樣的潛質。
　身為「國際奧林匹亞競賽」和「國際科技展覽競賽」常勝軍的建國中學，早已形塑鼓勵學生「玩」競賽的氛圍。但歷年來，參加科展的學生相對較少，就是因為「學生認為要花較多時間和心力，但失敗機率大，投資報酬率相對較低，」一位老師坦承。
　關鍵在奧林匹亞競賽和大學或高中課業相關度較高，只要念書一定會有所增長；科展雖然是以高中內容為基礎，但和升學考試較沒關係，教育部也對兩邊的升學保障不同。在學生心中的天平，自會出現不同的重量。
　參加奧林匹亞競賽，也不是沒有風險。奪得國際資訊奧林匹亞競賽銀牌的建中學生李瑞?，就因為沒有顧及學校課業，「生活與科技」和化學都被當過，被迫和媽媽約法三章，高二若沒拿到推薦資格，高三就不碰電腦。
　「現在回頭看，會覺得這真的是危險管道，雖然現在看起來成功，但還有很多人沒有成功，參加就要破釜沉舟，」他吐露出的是很多同學的心聲，因為結果很可能是兩頭落空，讓很多人裹足不前。
　被教育部視為資優人才培育計劃的兩種競賽也各有長短。奧林匹亞競賽是在發掘可以給出好答案的人才，科展則是在發掘可以問好問題的人才。
　經常參與國手培訓的台灣大學物理系教授吳俊輝指出，奧林匹亞選訓過程只是學習既有的學問，充實自己，追到已知的答案，看不出創造力。而科展就是要補菁英教育不足的部份，到全國發掘可以問好問題的人才，尤其是創意的構想和過程，才能激發出科學上的創新。
　但國內科展卻很難發掘問好問題、有創意的學生，因為無從確認創意來自學生本人。有些老師和家長得失心過重，將科展成果和個人成就做不適當連結，認為小孩得獎就是自己出頭，就是「指導科展名師」，最後浮上檯面的參賽作品不全然是學生做出來的，有太多大人的影子。
　一位評審教授坦言，因為和以往同質性太高，每年幾乎都挑不出有創意的作品。大部份作品只是「超齡」，如小學程度做出國中程度作品，國中做高中，高中做大學，八到九成都是老調新彈，卻沒有問出適合年齡程度的好問題。
　不論是奧林匹亞或科展，原本是以保送升學鼓勵參與，挑選出優秀人才，卻變相成為升學的直升機或加分工具。吳俊輝認為，因為有保送制度才吸引更多千里馬來參加，「但因此出現有人花錢買作品或花錢找老師做作品，志不在得獎，只要得佳作，就能得到推薦資格。」
台灣有的資優優勢

　雖然如此，台灣的資優教育，相較於國際，還是有其優勢。
　以英特爾國際科學展（ISEF）為例，每年吸引來自全球五十多個國家、超過一千七百名學生報名參加，台灣參展二十九年來，已創下歷年大會獎平均得獎率六四％的成績，遠超過參賽作品平均得獎率三○％。
　國際奧林匹亞競試同樣不遑多讓，物理奧林匹亞在世界排名第五，僅次於中國、俄羅斯、伊朗、美國，地球科學更是世界第一。
兩類人才缺一不可

　積極培育選手的台灣師範大學物理系教授林明瑞說，從三千人的初選、複選，到最後剩下三十人進入選訓營，決選是三週內考四場考試，選出五名國手，沒有僥倖，都是硬碰硬，因為要拉高到國際競賽水準，學生一定要自己學習，沒有補習班可以上。
　身為亞洲物理奧林匹亞委員會會長的林明瑞很明白，考數理奧林匹亞的學生，知識要夠深、夠廣，學習能力要快，反應也要迅速，因為現場考試只有五小時，要在短時間內回答，其次是自己要有類推能力，推理分析能力更要優秀，才可以得到好成績。
　「具備這些能力可以是很好的科學家，但不見得能出類拔萃，因為出類拔萃要想到人家沒想到，要有創意，」他說。
　也就是說，奧林匹亞和科展都在發掘科學人才，但科學需要的是全面性人才，這兩類人才缺一不可。
　一位長期觀察者不諱言，過度重視奧林匹亞，後果就是「訓練有素的狗」，過度重視科展，就變成眼高手低的科學家，不斷強化問問題和解決問題能力，反而忽略基礎知識。
　台灣培養科學菁英的資優教育，也不應該只著重在競賽。
　內功要先打好，內功強的人看武打招式一兩眼就會，具有科學教育博士學位的高雄中學生物老師王敏男形容，內功不強就是花拳繡腿，所以他更看重科學能力訓練，如果基本能力不夠踏實，就算有光環，對資優生的未來發展也不見得有利。
　學校老師也在積極扭轉這樣的態勢。經常指導學生進行專題研究，帶學生參加科展和數學競賽的建中數學老師林信安，即採取探索教學方式。
　「探索問題過程比答案本身重要，」他說。對資優班會花時間在概念或概念延伸，和學生討論概念如何發展，學生若有問題，他會和大家一起想，給學生思考空間，或引導他們找相關資料。
　王敏男則是深刻感受到科學班學生學習態度較積極，想要針對老師的問題延伸意見，並問新問題，因此他花更多時間將課程加深加廣，擴充高中課本沒有的部份，幫助學生「探索」。
　經過層層嚴選的科學資優生，享受升學政策獎勵，以及大學教授的破格指導，他們最後都在科學領域落地生根了嗎？。
科學家的第一志願

　國內主辦科展的科學教育館，追蹤一九八二年到現在，台灣參加國際英特爾科展的一百七十位學生，聯絡上其中的一百二十人。目前有五成八仍在學校就學，進入職場的三成九，其中六．六％在大學教書、一．八％任職中小學，一○．四％現任醫師，最高的是從事科學研究工作（一二．三％）。
　最近十七年，台灣積極參與國際奧林匹亞競賽，確實也帶動學生對科學研究的興趣。以物理來說，十年前物理排名還在十名以外，工程科技抬頭，數理科技落後，但最近十年卻逐漸往上攀升。學者認為，依照這樣的趨勢，對基礎科學人才培養和儲備會比較好，對國家科學發展更有幫助。
　但整體來說，這些優秀人才仍有較多比例選擇被視為較有出路的「電機系」或「醫學系」。
　站在第一線教育現場的王敏男認為，資優科學教育培養的是學生的基礎科學研究能力和興趣，如果他決定要去念醫學院，醫學院也需要基礎研究人才，「不管這些孩子未來到哪裡，有這樣能力的孩子愈多，對國家社會愈有幫助。」
　八十四歲的諾貝爾物理學獎得主李政道，今年十月在一次公開演講場合，回答「錢學森之問」時，他以「要創新，需學問；只學答，非學問。要創新，需學問；問愈透，創更新」，勉勵所有學子。
　創新，才是科學拔尖的關鍵所在。