「為什麼不是用協調的？要玩的可以說或者問問對方還要多久？」（小布，9歲）

「難道他都沒想到別的方法，只能計時器嗎？想玩的抽籤也可以呀！」（蓁蓁，6歲）

「計時器沒有辦法讓人分享，計時器是拿來強迫別人的工具，人會拿計時器來警告別人。小孩沒辦法分享的原因可能是玩的不夠，盪鞦韆太少了，應該是要多蓋盪鞦韆。」（瀚瀚，10歲）

「小孩不是霸佔鞦韆，而只是想玩久一點。就像大人在玩手機的時候，如果你的老婆也想用，那個大人就會說我再玩一下下。不公平！大人為什麼就不用被計時器規定！ 但如果大人願意被規定，也不能規定小孩，因為小孩被規定的事太多了，而且要做計時器的事也沒有事先跟小孩討論。」（春尋，9歲）

……等等眾多發言，都看得到小朋友心中童言童語，十分逗趣的觀想方式，網友們也紛紛分享。

而這一百位平均八歲的孩童，除了可愛逗趣之外，其中透露的創意和巧思，更令大人們大開眼界，小朋友並非一無所知，他們其實已有自己看待事情的思考方式，並能提出讓大人反思的純真想法。

高雄醫學大學人文與藝術教育中心洪瑞兒特聘教授，長期在教育體制中探索，研究臺灣各年齡層科技素養、參與情形及學習成效，並從教學現場中透過更有效能的教學方式，試圖激發學生的科學學習興趣，發現以「批判式探究教學」（Critique-driven Inquiry, CDI）方式，鼓勵學生養成深入思考與主動探究的能力，她認為：「小學的科學自我效能比國中高，因為還沒有被體制框架侷限住，社會化與環境壓力影響較小，可塑性、好奇心、探索欲、創造力都更活絡。」

洪瑞兒曾在教育場域的第一線教學多年，又四處走訪偏鄉與離島進行科學教育研究，推動「批判式探究教學」。
照片來源／洪瑞兒提供

研究顯示，學生的科學興趣從九歲之後一路下滑，直到高中才回攀。洪瑞兒說：「九歲是學習科學的黃金時期，若這時受到適性的啟發與培育，可以持續維持科學學習興趣、科學好奇心和創造力，之後比較不會受體制所限制，在科學學習表現受挫，可避免出現我們研究中所看到的科學興趣一路下滑。」

這個發現也符合國際學者的理論，九歲開始培養，日後批判思考與探究能力都能持續維持，較不會因內在興趣、外在環境等因素而消失。關鍵原因在於認知能力的發展，九歲恰好處於從具體運思期逐漸轉換至形式運思期的階段，對事物的理解開始跨越具體的表象，逐漸具備抽象思考能力。

科學興趣影響成人的思考與理解力

進入青春期的國中生除了面臨生理轉變，心理層面的發展也滿布荊棘。在尋找自我認同時，可能感到自卑、自我懷疑，又必須融入群體結交同儕。

升學壓力、家長和教師的約束要求、處處在比較中成長，這些都會降低學習興趣與批判能力。洪瑞兒感慨道：「愛發言的同學會被所有人惡意攻訐。國中生最怕的就是被同學笑，所以表達能力會受限，怕被排斥而不敢提出自己的看法。」

因此洪瑞兒團隊透過約定每個人都要輪流發言，避免同儕排擠或閒話，慢慢把學生的表達與解釋能力帶起來。她也強調國中小和50歲以上成人，是培養批判思考與探究能力關鍵年齡層：「公民素養是國家競爭力來源，尤其是四十歲以上的公民在社會上最有影響力，參與很多社會國家重要決策，如果他們有錯誤認知，會造成很大的危機。況且他們還很健康很活躍，所以需要有探究和批判思考能力，才不會做出錯誤的判斷和決策。」

「批判式探究教學」就像教導如何騎單車一樣，只要學會了就熟能生巧。若能在學校打好基礎，在成人出社會之後，便能運用批判思考與探究能力，持續關注各種科學、科技素養或公民議題，保持在專業領域與社會生活中的創造力。」

就像學會騎單車一樣，只要學會了「批判式探究教學」，就能熟能生巧。
圖片來源／pexels

由國際學生能力評量計畫（PISA）於2015年發現，臺灣學生在科學素養表現中「評量及設計科學探究能力」及「解讀科學數據舉證科學證據能力」都有待加強。洪瑞兒指出傳統教學以教師為主體，從上對下傳授知識、學生只是被動吸收的客體，狠背暗記的學習方式並不利於培養彈性思考和活用知識。尤其如今網路時代，可隨時獲取龐大的資訊，所以資訊判讀才是關鍵能力。

「有時候老師教得越多，學生學得越少，因為學習的責任都在教師身上。」洪瑞兒強調在大量資訊充斥的時代中判定哪些資訊真確可信、哪些資訊充足完備有無闕漏?才能具備新時代的競爭力。

批判式探究教學以提升批判思考與探究能力為主要目標，再加上師生教學的合作、溝通表達能力的訓練、科學興趣和態度的培養等等。洪瑞兒認為，給學生機會從教室中的客人成為主動者，讓學生自己尋找方法與答案，才能提升學習者探究與批判思考能力。

批判式探究教學實作與效益

洪瑞兒指出批判性思考（critical thinking）指兼用歸納與演繹能力進行判斷，有時候也會以『有效思考』指稱。

實際上該如何進行呢？洪瑞兒舉「紙花開了」的實驗為例，說明批判式探究教學的九個歷程。實驗利用毛細現象的原理，讓紙花在水上綻放。九個階段分別如下：

（一）分組提出研究主題，不能重複，例如做最大的紙花、開最快的紙花、多層次綻放等。
（二）小組提出初步計畫，例如紙花材質或摺法。
（三）小組內批判，討論製作方法是否可行，得出初步結論。
（四）小組初次修正研究設計。
（五）各組演示主題計畫，進行跨組別的批判。
（六）小組再次修改研究計畫，設計更精密的實驗。
（七）至少進行三次探究實驗，測試、蒐集、分析資料，以此為根據提出結論。
（八）各組演示計畫成果，進行最後的跨組批判。
（九）各組完成計畫，得出最後結論。

靈活運用批判式探究教學的九個歷程，讓學生在課堂上轉為主動學習的一方。
圖表繪製／李昀

洪瑞兒在國小與國中實施批判式探究教學介入。其中總能力最高的是國中組，因其年齡較長、認知發展較為成熟；進步最顯著的是國小四年級（約九歲），總分甚至逼近國中組。而且有批判式探究教學介入的組別，總分皆顯著高於未介入的對照組。

批判式探究教學能依照年齡與能力調整，例如七歲以下語言與認知能力尚未成熟，採用有趣的引導方式，培養興趣與好奇心；八、九歲開始具備較複雜的認知能力，可培養科學素養與探究能力；十歲以上能再加入較有深度的科學知識。

洪瑞兒說：「剛剛我提的九個歷程，國高中可以採用九階段、國小簡化成五個階段，幼兒園甚至可以更簡化為兩個階段，方法都可以調整。」除了批判與探究之外，刺激科學學習興趣和溝通表達、自己動手尋找答案的成就感，都能增強學習動機。

然而批判式探究教學也有限制，需要具備一定的溝通表達能力與知識基礎，害羞內向的孩子相較會不習慣。因此洪瑞兒採用異質性分組來彌補這些限制：「我們讓高、中、低能力的學生組成一組，依據前測能力表現，五人一組，一高兩中兩低，或兩高兩中一低，看班上程度。」這樣的分組，除了讓中高能力組學生都能提升能力之外，低能力組學生也可以藉由中高能力成員帶領一起進步。

批判性探究思考也能運用在社會、文學、歷史等學科，甚至一般日常生活之中，遇到矛盾衝突的情境中，蒐集資料並加以分析，考量各方面因素做出適當批判，找出最符合邏輯的論述，做出最妥當的結論或是抉擇。

紙花綻放實驗很適合親子遊戲，也可以說明批判式探究教學的九個歷程。
影片來源／Tina禾 授權轉載

「我們要教學生適當的批判，正面負面都想一些，找出最符合邏輯的結論。」洪瑞兒舉例：「像『世風日下，人心不古』這句話就有批判空間，過去的人心都很古嗎？這句話的意涵是認為古代人比現代人純樸善良，但真是如此嗎？我們可以進行探究。」

2018年洪瑞兒等人曾以18~70歲的公民為對象，調查公民科技素養概況，發現低素養、低興趣組的人數最多，其中又以女性比例較高。

「一般人的科學素養能力，大概在大學畢業後的20年間較好，之後就開始降低。但生也有涯，而知也無涯，所以50歲以上，特別是科技素養和批判思考能力提升，是我們未來的重點。」洪瑞兒強調批判思考是一種能力、一種思考傾向，不是知識，學會了就不會忘記，藉由主動探究的過程中，獲得課本沒有寫的未知答案，學生可以獲得更多可能性。

資訊時代的知識更新瞬息萬變，當學生離開學校，沒有老師與考試壓力，科學素養與科技參與逐漸降低，要如何持續吸收新知識？

洪瑞兒曾在教育場域的第一線教學多年，又四處走訪偏鄉和離島進行科學教育研究。「跟學生相處下來，覺得他們對探究式教學其實是抱有期待的，會跟我說，如果所有科目都能這樣教感覺會很棒。而且看見學生在討論設計實驗時，那種投入與享受的神情，我覺得非常開心。」洪瑞兒笑說，現在不再只是工作，而是變成她的志業了，「我們要把學生越教越聰明，讓他們有自信有能力，在面對未來快速且艱鉅的挑戰，都能夠知道要往一條正確的道路前進，讓我們的國家更好，社會更安定、更富足。」

採訪撰文／曾郁茹
編輯／張傑凱

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為讓學生透過自身思考去學習，國立臺灣師範大學工業教育學系洪榮昭教授建立許多可以提供現場教育的數位學習新教材。
攝影／張傑凱

「傳統科學實作教學，往往是由各領域的菁英把學術的最終成果直接教給學生，讓學生背誦記憶。」洪榮昭直指傳統教學的問題，就連科學教育也不例外。

他提到今年108課綱提倡了新教法，希望透過更多的「探究式學習模式（Prediction-Observation-Explanation，簡稱POE）」，讓學生透過自身思考去學習，不只是記憶前人成果，這樣才能因應未來更多變的時代。

不過洪榮昭認為，除了需要更多的探究實作教材之外，他測驗學生的學習反應，發現在POE探究式學習的「觀察」與「解釋」之間加入了「Quiz」（小測驗），針對學習流程的內容進行小評量，在後續更能幫助學習者解決學習流程中的疑問。

洪榮昭將傳統的POE模式加上Q（小測驗）推衍成『POQE模式』。
圖表繪製／李昀

「將傳統的POE模式加上Q（小測驗）推衍成『POQE模式』，就可以建立許多可供現場教育的數位學習新教材。」洪榮昭說過去的研究發現認知負荷越重，導致學習成效降低，但他藉由POQE 探究法減少了認知負荷的影響，有效降低學習壓力，增加實質學習成果。

他說：「透過電腦和網路，用類似遊戲般的互動體驗，達到學習的效果。畢竟相較於紙書，網路與數位是現在孩子更為熟悉的介面。」

從孩子感興趣的數位遊戲出發

洪榮昭研發POQE模式教材多年，他進而介紹研究團隊已經上線蘋果和安卓系統的諸多遊戲教材，都可以直接由學生自行操作，就像益智性電玩遊戲一樣。

「我們的教材只要透過簡單的說明後，學生就可以自行點擊滑鼠操作，無論是學習的節奏和思考內容等過程，都是學生自己主控，這樣讓學習變成學生自己的事，效率會比外界強迫灌輸更有效果。」

例如提供給高中職遊玩的「綠能工程教育磨課師」，以動畫呈現不同的流體和相異管柱直徑的個別關係，說明流體的磨擦力和管柱大小與流體本身三者之間的關聯性。

益智遊戲是洪榮昭認為可以最好的輔助POQE模式教學的方式。「透過螢幕上的動畫圖示，會比靜態的文字更容易吸收理解。」洪榮昭說：「之後我們也有提供給大專技職學校做過實際應用，測驗發現對於提升教學成效確實顯著幫助。」

透過螢幕上的益智遊戲動畫圖示，有助於輔助POQE模式教學。圖為「溯因聯想App」遊戲畫面。
圖片來源／擷自遊戲畫面

再如「空間能力」遊戲，可以讓人藉由判讀兩面直角牆上的投影圖，去尋找出正確的3D物體形狀。洪榮昭笑說：「你不要看這些遊戲看起來好像很簡單，有些成年人玩起來可能也會感到吃力！」

另外諸如「時空拼圖」、「記憶大考驗」、「見微之美」等心智發展遊戲。除了可透過遊戲訓練學生記憶、空間及觀察能力之外，更可以提升學生的特徵辨識能力和細心度。此類遊戲便適合給各學齡層，甚至可讓親子共同參與，促進親子關係。

也有很療癒感的遊戲App──「昆蟲飼養日誌」和「蝴蝶館」。前者可以讓玩家藉由虛擬樹林裡養殖環境合宜的昆蟲，認識不同昆蟲的生長習性。

後者收藏了臺灣20種近年常見的蝴蝶圖鑑，透過遊戲機制，讓玩家可以飼養照顧牠們，並收集圖鑒和資料。除了心情療癒之外，也可以讓玩家了解許多生態的知識和生物學的概念。

學生藉由虛擬樹林裡養殖環境合宜的昆蟲，認識不同昆蟲的生長習性。
影片來源／教育遊戲好好玩「【VR】蝴蝶捕捉」

除了上述介紹的個別遊戲之外，洪榮昭研發數十種──有音樂教育、情緒教育、科學教育、語言學習、技能訓練、數學教育、科技教育、運算思維訓練等遊戲App，應用的學科範圍非常廣泛。

VR模擬遊戲減少現實練習的危險

「不過我最新的遊戲是虛擬（VR）程式。」洪榮昭與時俱進，發展VR遊戲程式，讓玩家戴上專屬裝置，進入到虛擬的空間裡做各種技藝練習。

如「打擊樂VR」、「廚房助手VR」、「汽車美容VR」等現實模擬的遊戲。「現實中，我們打鼓怕吵到鄰居；切菜怕切到手指，反而不太有練習的機會，而現在VR都可以協助解決那些問題。」洪榮昭說打擊樂VR讓學生扮演鼓手模擬擊打樂器，學生除了可以進行節奏練習以及節奏創作之外，更可以增強情緒商數，抒發情緒。

VR遊戲可以協助解決現實中不太有練習機會的問題。
影片來源／教育遊戲好好玩「【VR】廚房助手-蔬菜篇」

而廚房助手VR更不用說，現實中刀工的練習往往伴隨著危險，不過VR可以擺脫現實的許多限制，讓人做更多的實際訓練。「同時這也是益智活動，可以訓練操作者的手腦反應。」洪榮昭強調：「虛擬實境的應用，預計未來會有更多的潛力。」

從創意出發，衍生更多創意

當我們問及洪榮昭為何想投身這個腦力激盪的研發之路？他慎重的說：「教育無非都是為了培養學生有獨立思考、解決問題的能力，也就是創意。然而創意並非天馬行空無跡可循的，是一套需要淬練的心法。」

為此，洪榮昭提出以易經八卦為分析觀點的創造性思考方法，藉由傳統的八卦表達新的象徵意義，並從其中淬鍊出思維的模式，建構一套「八卦系統之創造性問題解決模型」的思考模型。

傳統的八卦圖據說源於中國先秦時代，藉由一橫直線（陽）和中間有斷開的直線（陰），三條直線所排列組合出的八種符號。而這八個符號組成天地萬象，成為一個八卦系統，八個符號各自名為乾、坤、坎、離、震、巽、艮、兌，代表天、地、水、火、雷、風、山、澤等象徵。古人藉由思考卦象本身的象徵意義，或探討八卦彼此之間對應的互動關係，創造出一個充滿隱喻意象的邏輯世界。

八卦圖本身就是很精彩的思考模式，洪榮昭透過這樣的思維方式，詮釋新的八卦意義，轉化成對於創意思考的圖象記憶流程。
圖為「八卦系統之創造性問題解決模型圖」，原圖來源：Hong et al., 2013。圖表美化／李昀

洪榮昭解釋道：「乾卦和坤卦代表問題的開始（發現問題）與結束（驗證對策），另外分成對立的三組直線，是面對問題時的三個不同的面相，而每個面相又有兩個對立的方向。」

例如面對問題，要全靠自己獨立思考（艮），還是要與周遭的人合作（兌）？就是兩種不同的發展方向。接著，有時需要理性的分析問題（離），但也有要感受情感（坎）的時候。再下一步，震卦是代表有了想法後的各種修正力量，就是實行之後，可能會遭遇阻力或推力；巽卦則代表支持、強化自己想法的觀點，也就是分析自己所思所行的各種正、負面條件。

「透過這樣的思考方式，可以有效提升個人及團隊的整體創造力和解決問題的能力。」

洪榮昭以他自己為例，他說生活中各種細節都是發現問題──創意的來源：「我本身就是個隨時觀察生活，並從生活提煉教學方法的人。」

他舉例之前訪視四川的都江堰，回來就一直想，從古人角度，這樣具科技的建築是如何建成的呢？如何將這份古人的智慧，設計成教材讓學生可以學到更多工程相關知識呢？這就是「乾卦」──發現問題的起始。

採訪撰文／賴修淯
編輯／張傑凱
攝影／張傑凱

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