隨想 物理

「物理學家」專業認同的養成

Print Friendly and PDF
撰文者:報導:常雲惠,蔡坤憲
發文日期:2015-07-29
點閱次數:2275
  • 『我們希望了解「物理學家」的養成歷程。』

    來自密西根州立大學物理教育中心的研究員Paul Irving與堪薩斯州立大學物理系副教授Eleanor Sayer在對大學生進行一系列的訪談之後,發現令人感到意外的答案。
           你是物理學家嗎?你認為怎樣才算是一位物理學家?你又是如何成為一位物理學家的呢?這些看似簡單的問題,答案卻相當複雜。正如物理學家不會只有單一的面貌,而成為一位物理學家的過程,也絕對不是單一路徑。引你進入物理之門的,可能是兒時對宇宙或大自然的好奇心,也可能是在求學過程中,遇到好老師,更可能是在上了「霧裡課」之後,你心中所產生的疑問,遠遠超出課本或老師所能給的答案!

           幫助學生習得某個領域的專業認同(professional identity),是高等教育中重要且基本的任務之一。當學生對某專業領域產生認同感時,他/她便會在那個領域裡努力、用心,並堅持不懈。然而,培養出物理學家的專業認同,以及成為物理社群中的一員,卻是一個漫長、複雜,也可能充滿波折的過程。

           認同是一種轉化(transformation)的歷程。為了解這個歷程,來自密西根州立大學物理教育中心的研究員Paul Irving與堪薩斯州立大學物理系副教授Eleanor Sayer,結合民族誌(Ethnography)與現象圖學(Phenomenography)這兩個質性研究方法,以三年為期,針對20位就讀堪薩斯大學二年級,修習近代物理學的學生,進行一年一次的訪談。期望了解物理專業課程的學習經驗,對於學生心目中所謂的「物理學家」,在認知與認同上所造成的變化與影響。儘管完整參與整個研究過程的同學,最後只剩下七位,但是該研究成果對於物理課程的設計與教學,仍舊具有一定的參考價值。

    ab93a4f9c1c50a579ba0536f412f9424
    「做研究」是物理學家的核心形象
     

    在仔細分析第一階段的訪談資料後,發現這些大學生對物理學家的認知,可分為「高研究端」(High research)與「低研究端」(Low research)兩大範疇。亦即,有一批學生認為「做研究」(research)是物理學家的核心形象,另一批學生,則是完全沒有提到「做研究」這件事。而從這二大範疇之下又可細分為六個次範疇。

    高研究端– High research
    獨立做研究Doing independent research
    做研究Doing research
    深入理解物理知識Having a deep understanding
    低研究端– Low research
    對物理有興趣Having a physics mindset
    主修物理Being committed to physics
    深入理解物理知識Having a deep understanding 


    就本質而言,這些範疇之間並無優劣之分。然而,進一步檢視上述幾個次範疇的個別訪談之後,作者發現不同的物理學習經驗,或與物理學家共事的經驗,確實深刻影響學生對「物理專業」的認同。隸屬「高研究端」底下次範疇的回答內容,便與物理系同仁的想法較為接近。亦即,物理學家的核心形象是「做研究」。

    ab93a4f9c1c50a579ba0536f412f9424
    「情意因素」對感知轉換的影響

    最初的20位同學,最後只有七位持續參與到這個研究計劃的尾聲。而在這七個人當中,只有五個人的認知產生變化,另外二人則維持不變。值得注意的是,最後這七位同學中的六位,剛好分占了兩個次範疇。

           從訪談資料得知,轉換到「高研究端-獨立做研究」範疇的三位同學,都有參與專題研究的經驗。顯然,專題研究的經驗,深深地影響了學生對「物理學家」形象的認知。至於轉換到「低研究端-對物理學有興趣」的另外三位同學,都沒有選擇進物理研究所深造,或投身物理研究的計劃。當然,有些同學的感知沒有發生變化,更有些同學則是在這個研究計劃結束之前,便已經「轉換跑道」,而退出這個研究。為了了解造成這些變化的原因,他們選了三位同學,進行了更深入的個案研究。

           第二階段的個案研究,焦點放在所謂的「情意因素」(affective factors)上,也就是學生對物理的感覺、感受如何,而非評量他們在物理上的知識與技能。影響學生是否會持續留在物理領域內的情意因素很多,例如:來自他人的鼓勵、個人對物理的興趣、覺得物理的重要性、對物理考試的焦慮感等等。

           Sally(化名)是第一個個案,她在中學時遇到「很糟糕」的物理老師,所以,既不懂物理,也對它沒興趣。不過她在大學主修化學時,因為課程規定,以至於修到量子力學課程,而讓她對於物理深深感到著迷。隨後在專題研究中,由於物理實驗的正面經驗,更導致她在大三轉到物理系就讀。至此,她「轉換」到物理學界的過程算是完成了,往後便循著傳統物理人「做研究」的腳步繼續前進。

           Bob的求學經驗與Sally不同。之所以選修物理,只是因為他擅長數學的緣故。他在入學申請時,是從比較實際的角度出發;以物理與工程為雙主修。因為這樣可以讓他未來的職涯更有選擇性。不過,在初期的訪談,他明確地表現出對物理的偏好。

          然而,等到專題研究開始之後,Bob開始感到困難,也開始打起了退堂鼓。特別是,他在實驗室遭受挫折幾個星期之後,就退出物理主修。他說:「學物理真的很難,我大概是沒有物理細胞。」。Bob是個典型的例子,由於自我效能的負面認知,覺得自己學不會物理,而離開物理的跑道。

           Larry與Sally、Bob的情況不同,他一開始就主修物理。就讀國中時,因為老師在課堂上播放的《比爾教科學》(Science Guy)影片,而對物理產生興趣。稍長之後,更是沈迷於泰森(Neil deGrasse Tyson)的科教影片。他說,泰森是讓他決定主修物理的原因。他在受訪過程數次提到,自己和泰森一樣,都樂於幫助大眾了解物理。對物理,他的感覺一直都很正面,也很高興自己主修物理。他也發現,由於自己很喜愛談論物理,所以「也許我該去當物理老師!」

           不過,當他接觸專題研究後,負面的感覺開始出現。他表示:「我對做研究(實驗)沒興趣」。Larry在專題研究中,一直在兩個極端之間擺盪;一方面,做實驗讓他覺得很挫折,而數據分析與推導複雜的公式、計算,卻又讓他很有成就感。

           他對物理的正向感覺,一直持續到訪談的最後。儘管,他並不十分認可做研究(實驗)的經驗,也確定想走上教學的專業。此外,他一直認為自己是位物理學家,因為他覺得自己有「物理學家的心靈」。Larry對「做研究」的態度,讓我們產生了一個新的疑問:當他開始在中學教物理之後,他還會繼續認為自己是物理學家嗎?根據他對物理學家的定義,相信答案是肯定的。

    ab93a4f9c1c50a579ba0536f412f9424
    潛在課程

    對於做研究的物理學家而言,他們會認為中學物理教師是物理學家嗎?如果不是的話,那麼這群教師可以有效地引導學生,使他們成為物理社群的一份子嗎?這些疑問,導致我們需要進一步研究,去知道更多類似Larry、Bob與Sally的故事,以便能夠了解,影響專業認同背後的各項因素。
     
    在教育研究中,「潛在課程」是指教師的價值觀與信念等。這不會明確地表現在學科知識上。然而,教師心中對「物理學家」的形象,無庸置疑地是潛在課程的一部份。作者希望藉由這份研究,可以釐清一些學習目標上的設定,以及一些重要的問題。例如,如何設計物理課的教學,讓它可以更貼近真實的物理研究工作?我們能否能為學生,提供更多的機會,讓他們參與到物理學家的社群裡?如此一來,對於「物理學家」的形象,或許可以提供給學生更正確,也更多樣化的面貌。進而引導學生了解,做為一位物理學家,需要具備那些條件與特質。也期望幫助更多的學生,踏上物理研究的道路。


    本文為報導Physics Today 2016/05 『Developing Physics Identities』一文。
     
    原文連結:http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/article/69/5/10.1063/PT.3.3169

     
回上一頁