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2017-10-01大一普通生物學實驗究竟該作些什麼？
430 期
Author 作者
周成功／陽明大學退休教授。
幾乎沒有例外，每個大學在一年級開設普通生物學時，多半也會在生物相關科系開普通生物學實驗。傳統上，普通生物學實驗的設計，首先就是讓學生熟悉實驗室裡一般標準操作，包括安全規範，實驗記錄和數據處理。然後再加上學生未來可能會用到的實驗技巧，或是熟悉常用的生物模式系統等。這種條列式按表操課的內容，十多年來並沒有太大的改變。帶課的老師不需要花太多腦筋，一個負責的助教就能讓這門課平安順利的過關。由於每個學校的實驗課大同小異，學生縱然覺得無趣，但也無從比較。沒有人在意這門實作課程對大一學生的學習可以有什麼樣的影響，或是學生在這門課中可以獲得那些高中或甚而大學一般課程中學不到的經驗。結果大一的普通生物學實驗對老師、對學生就都成了一門無關緊要的雞肋課。
重新修訂的生物實驗課
大學實驗課除了讓學生熟悉實驗操作技巧外，還有一個重要的使命，就是透過親身體驗知識產出的過程，啟發學生對科學研究的興趣，培養學生探究問題的能力。因此，最近國外大學對大一普通生物學實驗都作了大幅度的修正與創新。例如加州理工學院過去8年中，根據納斯（Paul Nurse）近年來不斷在宣揚「The great ideas of biology」這個生物教學的概念，而重新修正整個實驗課的架構。2017 年秋季的課程包了8個實驗單元，每一個實驗單元闡明一個重要的生物學理論，從理論怎麼衍生假說，如何從事精確測量來驗證假說的真偽，到數据複雜的計算與分析。最後，這門課的名稱都改成：The great ideas of biology: Exploration through experimentation。
這門大一的實驗課包涵了最新的實驗工具，像光遺傳學（optogenetics）和單分子量測（single molecule measurements）。但教授這些實驗方法的目地，是要解決當前重要的研究課題。除了有這些摩登的實驗之外，它還包括了古老的經典實驗。我印象最深刻的就是他們要重覆德爾布呂克（Max Ludwig Henning Delbrück）與盧瑞亞（Salvador Luria）的波動試驗（The fluctuation test），這個實驗發表於1943 年。為什麼2017年的大學新生要去重覆學習一個1943年的古典實驗？每一個關心科學教育的人，都應該好好想想這個問題。當然你如果從來沒有聽過這個實驗的話，我相信它值得你去花一點時間瞭解。特別如果你是教生物學的老師。
臺灣的普生實驗課
對國外大學教育的力求改變多一分瞭解，對臺灣大學教育的現況就多一分失望。臺灣各大學對大一普通生物學實驗有類似的創新改進嗎？我猜沒有！因為實驗課的更新需要常年地投注大量的人力與資源。對學校來說，這筆投資和大學排名無關，所以沒有任何優先或急迫性。對老師來說，任何教學的改革與升等、加薪無關，只會加重自己的負擔。反正聽不到學生抱怨，學校也不要求的情況，為什麼要改變？
面對臺灣大學這種缺乏資源、無心求變的現況，陽明大學蘇金源老師對大一普通生物學實驗課所作的創新內容與教法就顯得特別有意義了。他用酵母菌作為實驗系統，將孟德爾遺傳學作為一個學期12個實驗單元的主軸。課程正式名稱是生物遺傳原理的實作與應用，若仿照加州理工學院 的課程精神，這門課其實可以稱作：The great ideas of genetics: Exploration through experimentation。除了內容的創新之外， 這門課還有下列幾項特色：
1. 翻轉式的教學：學生上課前必須先看 老師錄製實驗原理與操作過程的影片及指定閱讀。實驗開始前助教會帶領學生討論學生觀看影片和閱讀中產生的疑惑和問題。
2. 小助教培訓：蘇老師在暑假中給大三 和大四的同學開課，從中挑選6~8位成績優良又熱心的學長、姐作為開學後這門課的小助教。這種用學長、姐作為小助教的效果奇佳，同時也解決了帶實驗人力短缺的困境。
3. 期末作業之一是必須回家與父母分享 心得，同時製作3~5分鐘的短片。看了同學的心得與父母的回饋，這種學習與親情之間的互動，我相信對每一位同學和他們的父母都會留終身難忘的回憶。
蘇老師把他一個學期的課程內容整理成書，當然是一件非常值得的事。但書中少了同學與父母分享心得的報告，使這個課程改革所帶來一些附加的價值難以呈現。另外課程開始前、後對同學學習評量的結果也應該納入。除此之外，我個人還有三項期待：
1. 蘇老師應該要把本書的內容加上學 生必須觀看的影片、閱讀材料電子化，完整地公開上網，作為華文世界中科學教育的一個典範。
2. 我更希望大學校長們能正視大學課程改革的重要性，投入更多的資源。而有更多的大學老師願意想想看，在現有的環境下，能作些什麼改變會增加學生學習的效益，提昇他們末來的競爭力。
3. 我們能不能有一個有效的溝通平臺。 讓有心大學課程改革的老師、學生在上面溝通意見、交換心得、相互觀摩、分享資源。
大學課程的改革在臺灣是個從來沒有被認真看待的課題。我們需要有更多像蘇老師這樣的人的投入。這本生物遺傳學原理的實作與應用的出現是一個好的開始，有志之士盍興乎來！