理化老師的兩難：明明知道是錯的，還是得這樣教

科學上有許多「錯誤的好想法」，雖然是錯的，但對科學的發展幫助很大。

例如科學上其實花了很久的時間在認識「熱」。在過去很長的時間中，人們認為熱是一種沒有質量、會流動的物質，稱為「熱質說」。但隨著科學的發展，熱質說是早已被淘汰的錯誤科學觀念，比較正確的是用物質粒子運動來描述的「熱動說」。

然而即使到了今天，我們對於熱的觀念有大部分仍然是以「熱質」的想法去思考的。

例如，我們習慣這樣描述熱：「兩物體接觸時，熱會從高溫的物體流向低溫的物體。」

這樣的說法，不是就很像把熱變成一種物質嗎？

我們並不會這樣說：「兩物體接觸時，高溫的物體粒子振動較為劇烈，放出的輻射熱也比較強，因此跟低溫物體接觸時，振動劇烈的粒子就會碰撞到振動較溫和的。因此就可以讓後者振動變得更劇烈⋯⋯。」

換言之，雖然我們知道熱動說才是對的，但是在講解熱學時，大部分的人都不是把熱與分子運動連結在一起，而是把熱當成一種物質去談。

錯誤的理論，卻是推進科技的一大步

通常建立模型之後，會從相對較簡單的模型模式去思考自然模式。這樣的思考策略可以幫助我們理解自然界，當然也可能造成一些誤解，幾乎所有模型（也就是將複雜的事實簡化後的思考模式）都會有這類的問題。

但這樣的錯誤是否會阻礙科學發展？反而不會！一個好的模型，即使是錯誤的，也會推動科學前進。

在「熱質說」依然盛行的年代裡，瓦特（James Watt）改進了蒸汽機、傅里葉（Joseph Fourier）建立熱傳導理論、卡諾（Nicolas Léonard Sadi Carnot）從熱質傳遞的物理圖像及熱質守恆規律得到「卡諾定理」。

上述成果把科學和科技往前推進了一大步，但它們所依據的卻是錯誤的熱質理論！

直到18世紀侖福德伯爵（Benjamin Thompson）在製造大砲時，發現用鑽頭鑽磨砲管時會產生大量熱量，但此現象並無法用「熱質說」來解釋，證明了「熱質說」的謬誤，「熱質說」才逐漸被「熱動說」所取代。

「絕對正確」與「可傳達性」：教室裡的抉擇

錯誤的科學理論會不會阻礙科學發展？當然會！但是好的錯誤理論也常會幫助科學發展，同時也會幫助學生思考。

何況錯誤的科學理論是不可能避免的，我們永遠是在錯誤中慢慢學習與修正。

對於學生而言，現在已知的正確知識當然很重要，但是如果為了科學未來的進展，更重要的是侖福德伯爵的眼光，不是嗎？全世界不會只有他在鑽砲管，為什麼只有他意識到「熱質說」跟眼前現象的衝突？

也正是因為他具有觀察、思考、進行實驗、提出觀點的能力，才是真正推動科學前進的動力。

對科學老師而言，力求自己的科學知識正確，是毫無疑問且需要精進的。

但另外一件教學專業，就是對教學內容的取捨。當然，最佳的情況是，老師既能講得正確，又能講得讓學生聽得懂又能吸收。但是有時候就是做不到。

好的錯誤觀念，會不會阻礙學生的科學學習？當然會！但是如果「正確觀念」阻礙更大呢？

教導好的錯誤觀念，學生將會在未來某個時間點遇到阻礙，但或許他永遠也碰不到這個阻礙；或者在他未來能力更好的時候，會更有能力去克服那些阻礙。

或許某一天，學生會知道電子並不是以軌道的方式繞行原子核，而是以奇怪的機率形式出現。但學生有沒有能力拋棄過往過度簡化的錯誤模型，接受比較複雜且更正確的模型呢？

在科學的教與學之中，比力求科學知識正確更重要的就是：讓學生理解，學習科學的歷程中，自己的經驗永遠會把你以前學的東西打掉重來，永遠會告訴你下一個更好的理論是什麼。

如果我們教導學生把國小、國中學到的理論當作最後的終極理論並緊握不放，那代表他未來學會更新、更好的理論的可能性也更低了。

小孩全都要，大人幫忙做選擇

老師除了要讓學生學會科學知識，也要讓學生理解科學理論的猜測性與暫時性。任何在課堂中傳達出來的理論，都是值得學習、值得相信，但也隨時可以被更好的理論取代。

這不僅是一種重要的科學素養，也是「探究式課程」想傳達的重要觀念。

「小孩子才做選擇，大人全都要」，這句話在網路上很流行，但就教學的角度來看卻是恰好相反。

小孩子不明白諸多條件限制及所需付出的代價時，往往會想要全部都要；而大人則必須根據專業與現實，果決的做出捨棄與選擇。

身為科學知識的傳遞者，「正確性」當然是我們所殷切追求，但未必是無限上綱、全然不可挑戰的唯一價值。

在追求「正確性」的同時，往往也需因應科學知識的「暫時性」、「不確定性」而做出妥協，並且設法兼顧科學知識的「可傳達性」，才能達成知識傳遞的使命。

在課堂上的取與捨之間，是科學教師無法迴避的抉擇，也是專業能力的展現。

＊本文摘錄自親子天下出版《教出科學探究力》，未經同意請勿轉載。

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