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社論-再造新產業要從培育STEM基礎人才做起

發佈於: 2021年12月26日

節錄於: 旺得富 工商時報 主筆室


我們都知道牛頓對現代科學的偉大貢獻,但牛頓說他是站在巨人的肩膀上的,這個巨人就是說出「我思故我在」、提出「科學方法論」的笛卡爾,笛卡爾的科學方法論不僅影響牛頓,也一直影響現在世界科技發展。科學方法論的起點是「懷疑一切」,笛卡爾的科學方法論可概括為:提出問題、進行實驗、由實驗中萃取結論並解釋、將結論推廣並普遍化、在實踐中找出新的問題,再追求下一階段的精進。近代與古代科學的區別是對實驗的重視程度,而實驗的前提是能提出好的問題,其起點是懷疑一切;在目前我們教育體制下的學生,普遍是能解答問題,但不知如何提出好的問題,因為他們內心裡是不敢懷疑,不善於懷疑,只因不會使用科學方法論。

「科技」雖是科學與技術的統稱,事實上科學與技術兩者是密不可分、但有區別。「科學」是人類為理解宇宙及自己,滿足好奇心而投入的觀察研究,因不是出於功利,結果是否有用不是科學人的初衷,「技術」是為增進人類生存與發展的創新發明,是出於功利的,但如果沒有科學理論基礎,就沒有扎實技術可言。我們對科學的興趣來自科學對技術的推動力量,工業革命的發生,就是科學推動技術,再轉化為生產力的結果,這是科技在經濟與社會生活中重要的展現;科技發展有單純「科學」發展的時期(古希臘),有基於科學來發展「技術」的時期(工業革命),當今則是科學與技術相輔相成交織發展的時期。

自有人類歷史以來,科技幾乎是世界上唯一能夠獲得「累加性進步」的文明,他的發展是不間斷、持續的、加速的。世界文明在多方面展現,但過去的成就並不是都能給未來帶來累加性的進步,例如藝術、文學,歷史上有很多高峰,但後面的未必能超越前面的成就。

由於科技具有累加性進步的特點,我們對其未來就更加有把握;宇宙的本源是能量,由物理、化學、生物等能量法則構成這個世界,人類靠物理學、化學、生物學等自然科學找到一些信息,這些都是基礎科學研究的範疇;數學與自然科學不同,雖然數學也會受實驗與觀察現象的啟發,但數學不是建立在假說之上,而是完全是靠邏輯推導,從簡單的定義與少數自明的公理演繹出來的。

進入20世紀後,數學值得一提的重大影響有四大體系,他們成就了近代許多新科技。分別是微分幾何:現代理論物理學與科學的工具;數理統計:信息理論與人工智能技術;離散數學:電腦科學的基礎;現代數論:現代密碼學、網路安全與區塊鏈。數學家們大多一生清貧,但對於抽象的概念與邏輯有極高的愛好,他們可以數十年如一日,持續不斷的演繹、完善化出一個公理化的體系,後來這些理論成為現代資訊科技的理論基礎,物理學、化學、生物學等基礎科學研究者亦復如是。

STEM(科學、技術、工程、數學)人才是國家永續發展的磐石,是需要由中小學教育、高等教育一路培育上來的,在中小學教育階段尤其重要;近年來全球呈現反智傾向,社會出現好逸惡勞現象,學習STEM學子比率大幅降低,值得我們警惕與反思。我們人口出生率已超低,而大專院校又超多、大學生太多,學校又沒有建立嚴格的養成教育,尤其STEM教育學程減少,反而將時間移至許多重複或無意義的新增學程上,我們若不加以警惕、撥亂反正,我國產業未來將無國際競爭力可言。

綜上所論,科學方法論的思維訓練對人類是很有助益,在科學上:我們強調根據事實,不做個人主觀的假設,是經過邏輯思維得到的結論,這樣的結論是沒有個人偏見、客觀的結論,是可信的、可重複的、有意義的結論。

而在教育上:我們強調STEM人才是國家永續發展的磐石,是需要在教育各個階段一路培育上來的,在中小學教育階段尤其重要,要教育學生就事論事,使用科學方法論,尊重客觀事實,內心裡要敢懷疑一切,追根究柢。

先進國家的產業發展憑藉的就是有足夠的STEM基礎人才,台灣電子產業的蓬勃發展,也是建立在過去多年數理人才的養成。但如今卻人才供給不足,是我們不再重視科學教育嗎?實值得教育界和企業界更深一層的檢討和思考,否則台灣未來的產業發展和經濟成長令人憂慮。

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