臺(tái)灣中央研究院天文及天文物理研究所 曾耀寰

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非理工大學(xué)生之天文知識(shí)初探

臺(tái)灣中央研究院天文及天文物理研究所 曾耀寰

為了了解非理工科系大學(xué)生的基本天文知識(shí)程度，本論文參考美國天文學(xué)調(diào)查測(cè)試（ADT，Astronomy Diagnostic Test），設(shè)計(jì)了22題的問卷，問卷調(diào)查時(shí)間為2011年12月15日，于宜蘭礁溪A大學(xué)的通識(shí)課程中舉行，共回收54份問卷。問卷初步結(jié)果與美國各大學(xué)普查的結(jié)果一致，但我們的結(jié)果顯示自認(rèn)數(shù)學(xué)程度與測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的關(guān)連并不明顯，和美國大學(xué)生不同。整個(gè)初步報(bào)告和非理工大學(xué)生的天文基礎(chǔ)知識(shí)程度相關(guān)，可作為日后為公眾推廣天文教育的參考。

非理工科系 天文知識(shí)調(diào)查 為科學(xué)

1 背景與目的

天文學(xué)是一門古老的學(xué)問，中國自古設(shè)有司天監(jiān)等專門職位負(fù)責(zé)觀測(cè)天象的工作。隨著西方近代科學(xué)的興起，古老的占星學(xué)轉(zhuǎn)變成以科學(xué)為基礎(chǔ)的天文學(xué)，不僅結(jié)合各種類別的科學(xué)，如物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)等，并需要尖端科技的協(xié)助，才能搜尋百億光年遠(yuǎn)的天體，并能正確地解釋現(xiàn)象。

臺(tái)灣天文學(xué)正式教育屬于地球科學(xué)，一切天文相關(guān)知識(shí)全放在國中以及高中的地球科學(xué)課本。地球科學(xué)還包含了地質(zhì)、大氣科學(xué)和海洋科學(xué)，內(nèi)容繁雜，而各科又屬不同領(lǐng)域，在大學(xué)教育中，分屬不同科系，例如中央大學(xué)的地球科學(xué)系、大氣科學(xué)系，臺(tái)灣大學(xué)海洋研究所等，雖然臺(tái)灣師范大學(xué)設(shè)有地球科學(xué)系，以培育臺(tái)灣高中地球科學(xué)教師為主要方向，但并非所有負(fù)責(zé)教授高中地球科學(xué)的老師都受過所有的專業(yè)訓(xùn)練，實(shí)有必要了解高中天文教育的成效，可作為師資訓(xùn)練的方向。更進(jìn)一步可以了解非理工科系大學(xué)生的天文知識(shí)程度，作為日后推廣公眾天文知識(shí)程度的參考。

此外，也希望透過問卷調(diào)查，了解星座和2012世界末日流言的對(duì)于公眾的影響程度，以及公眾天文知識(shí)程度之間的關(guān)系，作為破除相關(guān)流言的努力方向。

2 調(diào)查內(nèi)容與方法

此次天文知識(shí)初步調(diào)查是在宜蘭礁溪A大學(xué)進(jìn)行，該校通識(shí)教育中心在100學(xué)年度第1學(xué)期的自然與科學(xué)學(xué)門開了一門《地球科學(xué)》課程，分就地球科學(xué)、海洋、大氣、太空和天文五門自然科學(xué)邀請(qǐng)五位專業(yè)教師授課，學(xué)生主要來自非理工科系，包括歷史學(xué)系20人、傳播學(xué)系17人、佛教學(xué)系16人、文學(xué)系11人、外國語文學(xué)系7人、社會(huì)學(xué)系6人、經(jīng)濟(jì)學(xué)系4人、樂活生命文化學(xué)系3人、資訊應(yīng)用學(xué)系2人、國際與兩岸事務(wù)學(xué)系2人、管理系2人、心理學(xué)系2人、公共事務(wù)學(xué)系2人、學(xué)習(xí)與數(shù)位科技學(xué)系1人、哲學(xué)系1人。天文學(xué)從12月15日開始授課，連續(xù)四周，在第一堂上課前發(fā)問卷調(diào)查，實(shí)收54份。

問卷設(shè)計(jì)主要參考美國在1999年6月發(fā)表的天文學(xué)調(diào)查測(cè)試第二版（ADT 2.0, Hufnagel et al. 2002），ADT是以研究作基礎(chǔ)的工具，藉以了解學(xué)生對(duì)特定幾個(gè)天文概念的熟知程度。ADT2.0共設(shè)計(jì)了30題，前21題屬于天文基本知識(shí)的測(cè)驗(yàn)，后9題有關(guān)受測(cè)對(duì)象的背景資料，主要目的是要收集受測(cè)對(duì)象的年齡、職業(yè)、性別等相關(guān)資訊。ADT 2.0的主要目的還包括檢視對(duì)非理工大學(xué)生的天文教學(xué)成效，因此測(cè)驗(yàn)方式會(huì)在授課前后各舉行一次，經(jīng)過相互比較，作為授課的參考。

本論文所使用的問卷共22題，前10題屬于天文基本知識(shí)題，后12題屬于背景資料題。前10題當(dāng)中有8題完全取自ADT 2.0，分別是第1、3、4、5、6、7、8和9題，當(dāng)中第1和9題在題目和答案略做修改，但不影響測(cè)驗(yàn)?zāi)康摹３薃DT 2.0 的8題測(cè)驗(yàn)符合現(xiàn)有高中課程內(nèi)容，另加上二題測(cè)驗(yàn)月相和哈柏定律的了解。背景資料題除了ADT 2.0的8題外，另加上第19、20、21和22 題，想要知道受測(cè)對(duì)象對(duì)偽科學(xué)的態(tài)度、獲取天文知識(shí)的途徑，以及對(duì)推廣天文普及教育的態(tài)度。偽科學(xué)是指一種自我宣稱科學(xué)、自以為是科學(xué)或者實(shí)踐起來像是科學(xué)，但不依循科學(xué)方法，缺乏證據(jù)或可信度，且無法有效驗(yàn)證，美國國家科學(xué)院兩年一次的科學(xué)和工程指標(biāo)（Science and Engineering Indicators）報(bào)告是以占星學(xué)作為偽科學(xué)的指標(biāo)，在此次問卷中，除了用占星學(xué)常用的星座外，還選了2012末日預(yù)言的熱門話題作為偽科學(xué)調(diào)查的題目。

相較于ADT 2.0的基本知識(shí)題，此次問卷題目較少，也較為簡(jiǎn)單。問卷調(diào)查只在天文通識(shí)課程授課前進(jìn)行，并采匿名填寫，以保證調(diào)查結(jié)果的真實(shí)性。當(dāng)場(chǎng)共回收54份問卷，其中只有一份問卷只填寫后12題背景資料題，知識(shí)題的部分全都放棄作答。

3 調(diào)查結(jié)果

3.1 天文基礎(chǔ)知識(shí)的總體程度

從答對(duì)題數(shù)來看，分?jǐn)?shù)平均值為30.93%（全部答對(duì)為100%），標(biāo)準(zhǔn)偏差(standard deviation)為15.55%，標(biāo)準(zhǔn)誤差(standard error)為2.12%，從答對(duì)題數(shù)的分布情形（圖1），沒有鐘形分布，可以清楚看到不對(duì)稱的分布，顯示題目對(duì)學(xué)生來說，較為困難。

圖1 答對(duì)題數(shù)的人數(shù)分布統(tǒng)計(jì)

3.2 天文基礎(chǔ)知識(shí)總體程度與性別的關(guān)系

在受測(cè)樣本中，女性占了35名，男性佔(zhàn)了18名，一名表明拒絕作答，從男女人數(shù)比例也可以顯示在一個(gè)非理工的大學(xué)環(huán)境，選此課程且來上課的女性占了大多數(shù)。從分?jǐn)?shù)來看，男性的平均分?jǐn)?shù)為38.9%，標(biāo)準(zhǔn)差為18.8%，女性的平均分?jǐn)?shù)為26.9%，標(biāo)準(zhǔn)差為11.9%，男性分?jǐn)?shù)略高于女性，但女性分?jǐn)?shù)分布較為集中（圖2），兩性的分布都沒有呈現(xiàn)鐘形分布，顯示題目的難易度對(duì)兩性來說都偏困難。

圖2 男女答對(duì)題數(shù)的人數(shù)分布

3.3 天文基礎(chǔ)知識(shí)總體程度與自信心的關(guān)系

在自信心的表現(xiàn)上，女性對(duì)自認(rèn)答題正確與否的信心和分?jǐn)?shù)沒有明顯關(guān)連，但男性對(duì)自己的答題信心與分?jǐn)?shù)成正比（圖3），男性對(duì)于自己的答案有信心的平均分?jǐn)?shù)為70%，女性則只有32.5%。不論性別，沒有一位受測(cè)者對(duì)自己的答案非常有信心。

圖3 男女對(duì)答對(duì)的信心與分?jǐn)?shù)比較圖

3.4 天文基礎(chǔ)知識(shí)總體程度與自認(rèn)科學(xué)數(shù)學(xué)程度的關(guān)系

在問卷第16和17題分別調(diào)查受測(cè)者自認(rèn)數(shù)學(xué)和科學(xué)的程度，從圖4可以看出，自認(rèn)科學(xué)程度好的學(xué)生，天文基礎(chǔ)知識(shí)的分?jǐn)?shù)也較高，隨著自認(rèn)程度越好，分?jǐn)?shù)越高，但自認(rèn)數(shù)學(xué)程度和分?jǐn)?shù)沒有太明顯的關(guān)連，自認(rèn)數(shù)學(xué)好的學(xué)生比非常差的分?jǐn)?shù)(30%)略高了6.7%，并且沒有自認(rèn)數(shù)學(xué)非常好的學(xué)生。

圖4 自認(rèn)科學(xué)和數(shù)學(xué)程度與分?jǐn)?shù)的比較

3.5 天文基礎(chǔ)知識(shí)總體程度與知識(shí)途徑的關(guān)系

媒體環(huán)境在最近幾十年有明顯改變，現(xiàn)在的網(wǎng)路無所不在，甚至改變?nèi)藗兩詈蛯W(xué)習(xí)的型態(tài)。非理工大學(xué)生在獲得天文知識(shí)的途徑中(圖5)，課本仍是主要的來源，佔(zhàn)了調(diào)查總?cè)藬?shù)的46%，網(wǎng)路最低，只有15%。但從分?jǐn)?shù)的分布統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，選擇網(wǎng)路的平均分?jǐn)?shù)是36.7%，是課本(28%)的1.31倍，其次是電視，佔(zhàn)總?cè)藬?shù)的20%，分?jǐn)?shù)則是32.7%，平面媒體則是19%，分?jǐn)?shù)(27%)略低于課本。顯見網(wǎng)路和電視是獲得天文知識(shí)的主要且有效的途徑。

圖5 獲得天文知識(shí)的途徑分布

3.6 天文基礎(chǔ)知識(shí)總體程度與為科學(xué)的關(guān)系

此次調(diào)查與ADT 2.0最大不同的地方是兩題與偽科學(xué)有關(guān)，分別是調(diào)查星座是否有科學(xué)根據(jù)（圖6）和2012世界末日的最可能原因（圖7）。大多數(shù)人都會(huì)相信星座，甚至認(rèn)為星座是有科學(xué)根據(jù)，是經(jīng)過統(tǒng)計(jì)所得到的結(jié)果，并且與天文學(xué)有關(guān)，但調(diào)查結(jié)果顯示認(rèn)為星座沒有科學(xué)證據(jù)的分?jǐn)?shù)較高(42.2%)，次高分?jǐn)?shù)是沒有作答的學(xué)生(40%)。另外，不相信有2012世界末日的分?jǐn)?shù)也是最高(36%)。

圖6 星座是否有科學(xué)根據(jù)的分?jǐn)?shù)分布

圖7 2012世界末日原因的分?jǐn)?shù)分布

4 結(jié)論與討論

本論文想藉由國際上常用的天文學(xué)調(diào)查測(cè)試（ADT 2.0）了解臺(tái)灣非理工科系大學(xué)生的天文知識(shí)程度。雖然調(diào)查對(duì)象只針對(duì)一所非理工為主的大學(xué)，且選修通識(shí)課程的一班學(xué)生，但與美國大學(xué)普查結(jié)果比較，在總體程度與美國大學(xué)生差異不大，相關(guān)初步調(diào)查結(jié)果仍有研究的價(jià)值。

此次受測(cè)有效樣本只有54名，平均分?jǐn)?shù)(30.93%)略低于美國全國大學(xué)生普查(Deming, 2002)的平均分?jǐn)?shù)（32.4 %），美國大學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)偏差為15.35%，標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.21%（受測(cè)學(xué)生5346名），本問卷的結(jié)果則是標(biāo)準(zhǔn)偏差15.55%，標(biāo)準(zhǔn)誤差2.12%（受測(cè)學(xué)生54名），除因受測(cè)人數(shù)造成標(biāo)準(zhǔn)誤差較大外，顯示雙方平均分?jǐn)?shù)差異不大。

A大學(xué)共有四個(gè)學(xué)院，分別是人文學(xué)院、理工學(xué)院、社會(huì)科學(xué)暨管理學(xué)院和佛教學(xué)院，共24個(gè)學(xué)系，理工學(xué)院僅有4個(gè)學(xué)系，但全校男女學(xué)生比例接近。雖然測(cè)驗(yàn)當(dāng)天有缺席的現(xiàn)象，但就出席學(xué)生做調(diào)查，女性人數(shù)近乎男性人數(shù)的1.9倍。單就分?jǐn)?shù)來看，男性分?jǐn)?shù)(38.9%)是女性(26.9%)的1.45倍，相較于美國普查結(jié)果(Derming, 2002)，男性分?jǐn)?shù)(38%)是女性(27%)的1.41倍，二者差異不大。對(duì)于兩性對(duì)自我天文程度的了解，男性自認(rèn)天文程度高的分?jǐn)?shù)(70%)也比較高，女性則沒有明顯趨勢(shì)(圖3)，此一男女之間的差異是否和個(gè)性有關(guān)，在本調(diào)查中無法得知，值得進(jìn)一步研究。

在科學(xué)和數(shù)學(xué)程度的自我認(rèn)知上，自認(rèn)科學(xué)較好的學(xué)生，分?jǐn)?shù)也相對(duì)較高，但在數(shù)學(xué)上沒有類似的趨勢(shì)（圖4），一般認(rèn)為數(shù)學(xué)程度應(yīng)和科學(xué)程度有正相關(guān)的關(guān)系，可能受測(cè)學(xué)生普遍對(duì)數(shù)學(xué)沒有信心。

從學(xué)習(xí)途徑來看，課本仍是學(xué)習(xí)天文知識(shí)的主要來源，佔(zhàn)46%，其次分別為電視、平面媒體（報(bào)紙和雜志）、網(wǎng)路。根據(jù)美國國家科學(xué)院2010年科學(xué)和工程指標(biāo)，相較于過去十多年，美國人民對(duì)當(dāng)前科技新聞事件、科技訊息和特定科學(xué)議題的獲取途徑已有明顯變化，在當(dāng)前科技新聞事件的獲得以電視為主要來源（佔(zhàn)45%），其次就是網(wǎng)路(24%)，在科技訊息方面，電視(34%)與網(wǎng)路(35%)不相上下，對(duì)特定科學(xué)議題，網(wǎng)路(59%)將近是電視(15%)的六倍，平面媒體除了在當(dāng)前科技新聞事件佔(zhàn)了16%，其他都只有數(shù)個(gè)百分點(diǎn)，未來網(wǎng)路絕對(duì)是最重要的獲取途徑。中國大陸也對(duì)北京一般民眾的天文知識(shí)程度做出初步普查(丁一等人2010)，結(jié)果顯示書本、期刊、雜志是主要獲取天文知識(shí)的途徑（40.71%），透過網(wǎng)路的最低(17.7%)。但從我們調(diào)查的結(jié)果顯示，網(wǎng)路雖然也是最低使用的途徑，但卻有較高的分?jǐn)?shù)(36.3%)，其次是電視(32.7%)，此一結(jié)果或可作為選擇提升天文知識(shí)較為有效傳播媒介的參考。

最后，與其他普查報(bào)告不同的是有關(guān)偽科學(xué)的調(diào)查。在此次問卷中，額外增加2題與星座、2012世界末日有關(guān)，單就人數(shù)統(tǒng)計(jì)來看，不相信星座有科學(xué)根據(jù)的人占總?cè)藬?shù)的17%，遠(yuǎn)低于相信星座有或可能有科學(xué)根據(jù)的68.5%，而不相信2012世界末日的人則佔(zhàn)37%，是星座的2倍?？赡茉蚴墙鼇砜茖W(xué)家與公眾的直接溝通與相關(guān)正面報(bào)導(dǎo)有關(guān)，美國航太總署出面澄清，許多科普雜志專文反駁（如科學(xué)月刊、臺(tái)北星空）。由于科學(xué)家提供相關(guān)證據(jù)，積極與公眾說明解釋，使得相信2012世界末日流言的人數(shù)少于相信星座有科學(xué)根據(jù)的人。若從美國科學(xué)和工程指標(biāo)的調(diào)查結(jié)果，2010年有62%的成人不認(rèn)為占星學(xué)是一門科學(xué)，若分別針對(duì)高中生、高中程度、大學(xué)程度和研究所以上程度，隨著學(xué)歷的增高，不認(rèn)為占星學(xué)是科學(xué)的比例也逐漸增高，顯示在美國，教育仍是破除偽科學(xué)的好方法。

若從本次調(diào)查的分?jǐn)?shù)高低來看，認(rèn)為星座沒有科學(xué)根據(jù)，以及不相信世界末日的分?jǐn)?shù)都高過其他人，顯示在臺(tái)灣，科學(xué)教育的落實(shí)可以有效破除偽科學(xué)，這對(duì)科學(xué)傳播和推廣是有正面鼓舞的作用。

[1] National Science Foundation (2012), Science and Engineering Indicators 2012, http://www.nsf.gov/statistics/seind12/.

[2] Hufnagel, B. (2002), Development of the Astronomy Diagnostic Test, Astronomy Education Review, 1(1), 47-51.

[3] Deming, G. L. (2002), Results from the Astronomy Diagnostic Test National Project, Astronomy Education Review, 1(1), 52-57.

[4] 丁一、楊志良、萬昊宜(2010).公眾天文知識(shí)水平初步報(bào)告. 自然科學(xué)與博物館研究，第五卷，頁63-70.

[5] 張廷、陳文屏、趙豐、曾耀寰、金升光、鄭運(yùn)鴻(2012). 2012末日將至謠言破解傳說終結(jié). 科學(xué)月刊，元月，頁16-52.

[6] 黃明輝（2011）. 破解2012末日預(yù)言. 臺(tái)北星空，54，8-18.

曾耀寰，男，48歲，現(xiàn)任職于臺(tái)灣中央研究院天文及天文物理研究所，博士，主要研究星系動(dòng)力學(xué)以及電腦叢集計(jì)算?，F(xiàn)兼任《科學(xué)月刊》以及《物理》雙月刊副總編輯。