非理工大學生之天文知識初探

臺灣中央研究院天文及天文物理研究所 曾耀寰

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非理工大學生之天文知識初探

臺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生的基本天文知識程度，本論文參考美國天文學調(diào)查測試（ADT，Astronomy Diagnostic Test），設(shè)計了22題的問卷，問卷調(diào)查時間為2011年12月15日，于宜蘭礁溪A大學的通識課程中舉行，共回收54份問卷。問卷初步結(jié)果與美國各大學普查的結(jié)果一致，但我們的結(jié)果顯示自認數(shù)學程度與測驗分數(shù)的關(guān)連并不明顯，和美國大學生不同。整個初步報告和非理工大學生的天文基礎(chǔ)知識程度相關(guān)，可作為日后為公眾推廣天文教育的參考。

非理工科系 天文知識調(diào)查 為科學

1 背景與目的

天文學是一門古老的學問，中國自古設(shè)有司天監(jiān)等專門職位負責觀測天象的工作。隨著西方近代科學的興起，古老的占星學轉(zhuǎn)變成以科學為基礎(chǔ)的天文學，不僅結(jié)合各種類別的科學，如物理、化學、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的天體，并能正確地解釋現(xiàn)象。

臺灣天文學正式教育屬于地球科學，一切天文相關(guān)知識全放在國中以及高中的地球科學課本。地球科學還包含了地質(zhì)、大氣科學和海洋科學，內(nèi)容繁雜，而各科又屬不同領(lǐng)域，在大學教育中，分屬不同科系，例如中央大學的地球科學系、大氣科學系，臺灣大學海洋研究所等，雖然臺灣師范大學設(shè)有地球科學系，以培育臺灣高中地球科學教師為主要方向，但并非所有負責教授高中地球科學的老師都受過所有的專業(yè)訓練，實有必要了解高中天文教育的成效，可作為師資訓練的方向。更進一步可以了解非理工科系大學生的天文知識程度，作為日后推廣公眾天文知識程度的參考。

此外，也希望透過問卷調(diào)查，了解星座和2012世界末日流言的對于公眾的影響程度，以及公眾天文知識程度之間的關(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

此次天文知識初步調(diào)查是在宜蘭礁溪A大學進行，該校通識教育中心在100學年度第1學期的自然與科學學門開了一門《地球科學》課程，分就地球科學、海洋、大氣、太空和天文五門自然科學邀請五位專業(yè)教師授課，學生主要來自非理工科系，包括歷史學系20人、傳播學系17人、佛教學系16人、文學系11人、外國語文學系7人、社會學系6人、經(jīng)濟學系4人、樂活生命文化學系3人、資訊應用學系2人、國際與兩岸事務(wù)學系2人、管理系2人、心理學系2人、公共事務(wù)學系2人、學習與數(shù)位科技學系1人、哲學系1人。天文學從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，實收54份。

問卷設(shè)計主要參考美國在1999年6月發(fā)表的天文學調(diào)查測試第二版（ADT 2.0, Hufnagel et al. 2002），ADT是以研究作基礎(chǔ)的工具，藉以了解學生對特定幾個天文概念的熟知程度。ADT2.0共設(shè)計了30題，前21題屬于天文基本知識的測驗，后9題有關(guān)受測對象的背景資料，主要目的是要收集受測對象的年齡、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非理工大學生的天文教學成效，因此測驗方式會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題，后12題屬于背景資料題。前10題當中有8題完全取自ADT 2.0，分別是第1、3、4、5、6、7、8和9題，當中第1和9題在題目和答案略做修改，但不影響測驗目的。除了ADT 2.0 的8題測驗符合現(xiàn)有高中課程內(nèi)容，另加上二題測驗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，想要知道受測對象對偽科學的態(tài)度、獲取天文知識的途徑，以及對推廣天文普及教育的態(tài)度。偽科學是指一種自我宣稱科學、自以為是科學或者實踐起來像是科學，但不依循科學方法，缺乏證據(jù)或可信度，且無法有效驗證，美國國家科學院兩年一次的科學和工程指標（Science and Engineering Indicators）報告是以占星學作為偽科學的指標，在此次問卷中，除了用占星學常用的星座外，還選了2012末日預言的熱門話題作為偽科學調(diào)查的題目。

相較于ADT 2.0的基本知識題，此次問卷題目較少，也較為簡單。問卷調(diào)查只在天文通識課程授課前進行，并采匿名填寫，以保證調(diào)查結(jié)果的真實性。當場共回收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)知識的總體程度

從答對題數(shù)來看，分數(shù)平均值為30.93%（全部答對為100%），標準偏差(standard deviation)為15.55%，標準誤差(standard error)為2.12%，從答對題數(shù)的分布情形（圖1），沒有鐘形分布，可以清楚看到不對稱的分布，顯示題目對學生來說，較為困難。

圖1 答對題數(shù)的人數(shù)分布統(tǒng)計

3.2 天文基礎(chǔ)知識總體程度與性別的關(guān)系

在受測樣本中，女性占了35名，男性佔了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非理工的大學環(huán)境，選此課程且來上課的女性占了大多數(shù)。從分數(shù)來看，男性的平均分數(shù)為38.9%，標準差為18.8%，女性的平均分數(shù)為26.9%，標準差為11.9%，男性分數(shù)略高于女性，但女性分數(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兩性來說都偏困難。

圖2 男女答對題數(shù)的人數(shù)分布

3.3 天文基礎(chǔ)知識總體程度與自信心的關(guān)系

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

圖3 男女對答對的信心與分數(shù)比較圖

3.4 天文基礎(chǔ)知識總體程度與自認科學數(shù)學程度的關(guān)系

在問卷第16和17題分別調(diào)查受測者自認數(shù)學和科學的程度，從圖4可以看出，自認科學程度好的學生，天文基礎(chǔ)知識的分數(shù)也較高，隨著自認程度越好，分數(shù)越高，但自認數(shù)學程度和分數(shù)沒有太明顯的關(guān)連，自認數(shù)學好的學生比非常差的分數(shù)(30%)略高了6.7%，并且沒有自認數(shù)學非常好的學生。

圖4 自認科學和數(shù)學程度與分數(shù)的比較

3.5 天文基礎(chǔ)知識總體程度與知識途徑的關(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習的型態(tài)。非理工大學生在獲得天文知識的途徑中(圖5)，課本仍是主要的來源，佔了調(diào)查總?cè)藬?shù)的46%，網(wǎng)路最低，只有15%。但從分數(shù)的分布統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，選擇網(wǎng)路的平均分數(shù)是36.7%，是課本(28%)的1.31倍，其次是電視，佔總?cè)藬?shù)的20%，分數(shù)則是32.7%，平面媒體則是19%，分數(shù)(27%)略低于課本。顯見網(wǎng)路和電視是獲得天文知識的主要且有效的途徑。

圖5 獲得天文知識的途徑分布

3.6 天文基礎(chǔ)知識總體程度與為科學的關(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有關(guān)，分別是調(diào)查星座是否有科學根據(jù)（圖6）和2012世界末日的最可能原因（圖7）。大多數(shù)人都會相信星座，甚至認為星座是有科學根據(jù)，是經(jīng)過統(tǒng)計所得到的結(jié)果，并且與天文學有關(guān)，但調(diào)查結(jié)果顯示認為星座沒有科學證據(jù)的分數(shù)較高(42.2%)，次高分數(shù)是沒有作答的學生(40%)。另外，不相信有2012世界末日的分數(shù)也是最高(36%)。

圖6 星座是否有科學根據(jù)的分數(shù)分布

圖7 2012世界末日原因的分數(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調(diào)查測試（ADT 2.0）了解臺灣非理工科系大學生的天文知識程度。雖然調(diào)查對象只針對一所非理工為主的大學，且選修通識課程的一班學生，但與美國大學普查結(jié)果比較，在總體程度與美國大學生差異不大，相關(guān)初步調(diào)查結(jié)果仍有研究的價值。

此次受測有效樣本只有54名，平均分數(shù)(30.93%)略低于美國全國大學生普查(Deming, 2002)的平均分數(shù)（32.4 %），美國大學生的標準偏差為15.35%，標準誤差為0.21%（受測學生5346名），本問卷的結(jié)果則是標準偏差15.55%，標準誤差2.12%（受測學生54名），除因受測人數(shù)造成標準誤差較大外，顯示雙方平均分數(shù)差異不大。

A大學共有四個學院，分別是人文學院、理工學院、社會科學暨管理學院和佛教學院，共24個學系，理工學院僅有4個學系，但全校男女學生比例接近。雖然測驗當天有缺席的現(xiàn)象，但就出席學生做調(diào)查，女性人數(shù)近乎男性人數(shù)的1.9倍。單就分數(shù)來看，男性分數(shù)(38.9%)是女性(26.9%)的1.45倍，相較于美國普查結(jié)果(Derming, 2002)，男性分數(shù)(38%)是女性(27%)的1.41倍，二者差異不大。對于兩性對自我天文程度的了解，男性自認天文程度高的分數(shù)(70%)也比較高，女性則沒有明顯趨勢(圖3)，此一男女之間的差異是否和個性有關(guān)，在本調(diào)查中無法得知，值得進一步研究。

在科學和數(shù)學程度的自我認知上，自認科學較好的學生，分數(shù)也相對較高，但在數(shù)學上沒有類似的趨勢（圖4），一般認為數(shù)學程度應和科學程度有正相關(guān)的關(guān)系，可能受測學生普遍對數(shù)學沒有信心。

從學習途徑來看，課本仍是學習天文知識的主要來源，佔46%，其次分別為電視、平面媒體（報紙和雜志）、網(wǎng)路。根據(jù)美國國家科學院2010年科學和工程指標，相較于過去十多年，美國人民對當前科技新聞事件、科技訊息和特定科學議題的獲取途徑已有明顯變化，在當前科技新聞事件的獲得以電視為主要來源（佔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，對特定科學議題，網(wǎng)路(59%)將近是電視(15%)的六倍，平面媒體除了在當前科技新聞事件佔了16%，其他都只有數(shù)個百分點，未來網(wǎng)路絕對是最重要的獲取途徑。中國大陸也對北京一般民眾的天文知識程度做出初步普查(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，但卻有較高的分數(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較為有效傳播媒介的參考。

最后，與其他普查報告不同的是有關(guān)偽科學的調(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)計來看，不相信星座有科學根據(jù)的人占總?cè)藬?shù)的17%，遠低于相信星座有或可能有科學根據(jù)的68.5%，而不相信2012世界末日的人則佔37%，是星座的2倍?？赡茉蚴墙鼇砜茖W家與公眾的直接溝通與相關(guān)正面報導有關(guān)，美國航太總署出面澄清，許多科普雜志專文反駁（如科學月刊、臺北星空）。由于科學家提供相關(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根據(jù)的人。若從美國科學和工程指標的調(diào)查結(jié)果，2010年有62%的成人不認為占星學是一門科學，若分別針對高中生、高中程度、大學程度和研究所以上程度，隨著學歷的增高，不認為占星學是科學的比例也逐漸增高，顯示在美國，教育仍是破除偽科學的好方法。

若從本次調(diào)查的分數(shù)高低來看，認為星座沒有科學根據(jù)，以及不相信世界末日的分數(shù)都高過其他人，顯示在臺灣，科學教育的落實可以有效破除偽科學，這對科學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).公眾天文知識水平初步報告. 自然科學與博物館研究，第五卷，頁63-70.

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

[6] 黃明輝（2011）. 破解2012末日預言. 臺北星空，54，8-18.

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