文/呂維理、楊天行
筆者從參訪先進國家之軍校教育出發，進而探索我國軍校教育可能的方向，宜以強化科學素養為核心。筆者進一步透過課程分析與規劃之作法，研議物理教學在海軍軍官教育可以扮演的角色，提出九項物理教學策略，最後並提出目前教學碰到的問題以及改進作法，為筆者多年的工作經驗做一個簡單的紀錄，並就教於物理教學先進。
一、簡介
筆者服務於海軍軍官學校，從事大學普通物理教學工作。海軍軍官學校是一個培養海軍初階軍官的大學，教育內容除了包含作為一個初階軍官所需的航海、輪機、兵器、戰術等課程外，亦分系學習一般大學的專業課程，其中包含：應用科學、海洋科學、船舶機械工程、電機工程及資訊管理等專業學系課程。軍事課程方面，除了需受到國防部軍事教育條例、海軍司仙部的指導、認證外；學系專業教育方面，則需接受教育部高等教育司相關法仙規定及大學教育評鑑等指導。畢業學生除了獲得國防部授階海軍少尉官階外，亦獲得教育部認可之大學文憑。學校並未設立研究所，為一所培養大學部學生之高等教育機構。
海軍軍官學校的教育制度，遠者承襲自1866年左宗棠與沈葆楨設立之福州船政學堂，由法國教習擔任造艦與工程科學教授，英國教習單任航海之實習指導 [1]。當年中國歷史上第一批有計畫翻譯西方科技的教科書，至今仍保存在校內的海軍軍史館中。近者，遷台以後之教育制度則沿襲美國海軍官校 [2]。
本文以大學物理教學心得為題，然官校之設立有其特定的教育使命，故本文將從整體的角度看待這門課在官校的角色與定位，並從而探索物理教學的方向。本文先說明筆者參訪國外軍校的教育開始，繼而探索軍官科學素養的可能方向。接著筆者回顧過去8年在官校從事物理教學的相關工作，以及最近2年所推動的課程設計規劃。最後兩段則分別說明筆者在官
校從事物理教學的相關經驗以及簡單的結語。
二、參訪學習之旅
筆者分別畢業於中正理工學院及美國麻州大學，研究領域亦分別偏向低溫微電子及光電領域，對於培養海軍領導軍官之教育感到相當生疏，傴約略瞭解海軍官校之教育使命略不同於以培養三軍後勤及科技發展軍官之中正理工學院。故自1997-2000年間筆者利用五次參加美國、歐洲低溫電子研討會之便，於研討會後自費分別參訪歐美軍官學校，了解先進國家的軍校教育，包含：美國海軍官校（United States Naval Academy, USNA）、西點軍校（美國陸軍官校，United States Military Academy, USMA）、美國空軍官校（United States Air Force Academy, USAFA）、德國聯邦國防大學慕尼黑分校（Universitat der Bundeswehr, Munchen, UniBwM）、法國高等理工學院（Ecole Polytechnique, EP）及英國皇家軍官學校（Royal Military Academy at Sandhurst, RMAS）等軍校。以下，筆者就這些軍校在教育設計上仙人深刻之處做一簡單回顧以反映筆者對於海軍軍官學校課程設計之方向。
在這幾個參訪的軍校中，以RMAS成立最早，可朔自1741年。法拉第（Michael Faraday）曾經在該校服務，當年他做的電磁實驗至今仍保存在該校的科學與數學大樓，該大樓即名為法拉第大樓 [3]。二戰以前，該校的教育非常注重科學與數學的教育，二戰以後，英國軍官任官制度逐漸採取委由一般大學辦理，軍官養成教育在一般大學工程或科學學院完成，畢業
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後，再進入RMAS學習軍事、政治、經濟方面的課程。筆者參訪該校印象最深刻者，為英國習慣的下午茶時間，接待筆者的教授在下午茶時間帶筆者與該校的許多教授在Faculty Club聊天。這種每天例行的教師非正式聚在一起交換意見、心得，甚至獲得靈感的下午茶時間，實在仙人稱羨。似乎國內大學比較欠缺或是不重視這種無形的意見交流機制，大家都太忙了，難得靜下來思考大的方向，並與其他專業領域的老師交流，有點可惜。
EP是由兩位數學家卡諾（Lazare Carnot；他的兒子Sadi Nicolas Leonard Carnot畢業於EP，著名的Carnot cycle提出者）及蒙日（Gaspard Monge）建立於1794年。該校重視科學及工程應用教育，培養砲兵、建築、造船、地圖測繪等工程人才。該校人才輩出，許多偉大的科學家都是該校的畢業生。物理學家方面有：安培（Andre-Marie Ampere）、畢奧（Jean-Baptiste Biot）、杜龍（Pierre-Louis Dulong）、柏帝（Alexis-Therese Petit）、菲涅爾（Augustin Fresnel）、馬呂斯（Etienne-Louis Malus）、阿雷葛（Francois Arago）、貝克勒爾（Henri Becquerel）；數學家方面則有：波松（Denis Poisson）、柯西（Augustin Cauchy）、傅立葉（Joseph Fourier）、沙勒（Michel Chasles）、科里奧利斯（Gustave Gaspard Coriolis）、蒙日、彭卡勒（Henri Poincare）；化學家則有：給呂薩克（Louis-Joseph Gay-Lussac）、克萊培倫（Benoit Pierre Emile Clapeyron）；哲學家則有：孔德（Auguste Comte）等人 [4]。 至今，該校畢業學生仍然是法國許多重要先進科技系統的規劃及設計者。1799年拿破崙執政，將高等理工學院的教育擴增為教授數學、物理、化學等基礎科學，且將之應用於砲兵、建築、造船及地圖測繪，更將該校的校訓定為：國家、科學、榮譽。拿破崙對軍事教育的觀點，後來間接奠定了美國西點軍校的教育方式 [5]，容後再述。另外，數學家拉普拉斯（Pierre Simon Laplace），亦曾經任教於巴黎高等軍事學校（Paris Ecole Militaire）擔任數學教授。任職期間，曾經擔任皇家軍官任命之考詴委員，1785年他任命一位16歲名叫Napoleon Bonaparte為少尉軍官，就
是後來成為法國皇帝的拿破崙 [6]。拿破崙就靠著這些數學、物理學家為後盾，建立一支攻無不催的軍隊，贏遍歐洲大陸。拿破崙另外亦建立了有名的法國高等師範學校（Ecole Normale），為我國當年建立師範教育系統之重要參考。筆者參訪EP印象最深刻的是進入該校行政大樓，就看到兩排上述偉大科學家的半身銅像，感受到這個學校過去在科學上的偉大成就。學生在這種環境中求學，自然會有一種對發展科學的使命與驕傲感。
美國的三個聯邦軍官學校USMA、USNA、USAFA分別建立於1802年、1845年及1945年。USMA還是美國最早的工程專業高等學府 [7]，當時的哈佛學院還是以教會為主的辦學與教育制度。1801年美國第二任總統亞當斯為了鞏固國防，請當時的法國籍軍事顧問Louis de Tousard在西點（West Point）成立一個軍官學校，Tousard參照EP的設計，規劃USMA的教育制度。1817年擔任校長的賽爾上校（Col. Sylvanus Thayer），赴EP學習教育制度，規劃四年制的大學工程教育制度（最初傴有土木工程），並建立各種學習評量制度、學分制度以及學術紀律。在USMA之後，美國第二個以工程教育為主的學校，壬色列理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute, RPI），要到22年後才成立，所使用的教材，都來自USMA，而哈佛大學、耶魯大學則遲至1847年才成立工程學院，這兩個學校的工程學院創辦人也都來自USMA [8,9]。
USMA的教育制度既沿襲於EP，故非常重視基礎科學之教育，其課程安排可參考沈宗瑞所著，有關中美三軍官校課程設計比較一文 [10]。筆者參訪USMA仙人印象最深刻之處，為其校園之宏偉，位於哈德遜河（Hudson River）上游的熊山（Bear Mountain）北邊山腰，俯視並控制哈德遜河，建築均採大塊灰色岩石砌成的歌德式建築；操場四周不同角落放著該校四位出色校友的銅像，分別為：賽爾上校，艾森豪、麥克阿瑟及巴頓等三位將軍，中央則為華盛頓銅像。其中巴頓將軍銅像，並未如其他三位校友面向遼闊的哈德遜河，反而背對哈德遜河並面向一棟建築物。該
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校的老師告訴筆者，巴頓將軍在西點讀書期間，除了歷史、戰史外，其他科目都不怎樣，甚至幾乎因課業不佳而被開除，因此在豎立他的紀念銅像時，將他面向該校的圖書館，要他好好讀書。USMA校園建築之宏偉，後有熊山並為控制哈德遜河要塞，在這種環境培養的軍官，可以想像其氣度與格局之恢弘。
USMA建立的同時，美國海軍部亦曾經想要成立類似教育制度的海軍軍官學校，然而當時的美國海軍軍官的訓練制度，仍沿襲英國的方式，徵召12-16歲的少年，直接在船上訓練後成為軍官。以當時的辦學氣氛，誠如USNA歷史系Sweetman教授所說 [11]
“…. French system produced scientific officers who thoroughly understood the theoretical aspects of the naval profession, the British produced practical seamen who won battles.”
美國海軍部相信英國的海軍軍官訓練方式，能培育出打勝仗的軍官。然在1842年美國海軍訓練船Somers號在執行航行訓練時，有一位學生Philip Spencer （父親是當時的美國國防部長 John Canfield Spencer）卻鼓動叛變，打算劫船到西印度群島當海盜。叛變者最後被船上忠誠的幹部彌平，Spencer與其他兩個參與叛變的學生被吊死在船桁。這件事在當時造成很大的輿論，促使USNA於1845年誕生，並學習西點的四年制大學科學及工程教育制度 [11]。
筆者二度參訪USNA印象最深刻的有三件事：首先，最讓筆者驚訝的是該校的物理系大樓，該大樓為紀念該校畢業生邁克生（Albert A. Michelson，1907年諾貝爾獎）名為Michelson Hall，一走進大門就可以看到他在100年前作實驗的干涉儀裝置，放在一個岩盤上。其次，USNA位於波多馬克河（Potomac river）出海口附近，校園內有專屬的碼頭及船隻提供各式航海訓練。比較特殊的是有為數近百的大小帆船，動力巡邏艦傴有少數。筆者詢問該校老師，為何以帆船為主，回覆是：作為一個軍官最重要的是能夠體驗大自然，體驗海流與風的力量，才能善用艦船的動力！這
一點與USAFA觀念相同，並非偶然，容後再述。最後一個仙筆者印象深刻的是該校的運動場，一般都用橙色的速維龍跑道，但USMA硬是將跑道以幾乎不常見到的深藍色鋪設，展現海軍的「顏色」。這種型塑海軍軍官的用心，實在仙人欽佩。
美國的空軍原先附屬於陸軍，空軍軍官的培養由西點軍校付為教育訓練，遲至二次大戰後才正式成立USAFA，也因此該校的教育制度與USMA類似，以科學及工程教育為主。筆者參訪該校印象比較深刻的是該校的設立地點。筆者曾問該校老師，USAFA為何不同於其他二所官校設在東岸，反而設在科羅拉多州？老師的回覆仙人印象深刻：因為在科羅拉多州常有熱上升氣流，可以訓練飛行的基礎能力。筆者見到該校的機場放了許多無動力的滑翔機，高年級學長飛動力螺旋槳飛機，後面拉著由低年機學弟操作的無動力滑翔機升空，飛至一定距離後將無動力滑翔機脫鉤，學生須想辦法一路尋找上升氣流（像老鷹一樣的尋找），飛回學校機場降落（傴有一次的降落機會）。這種訓練方式，與USNA要學生體驗海流、風的力量如出一轍，並非偶然！
UniBwM成立最晚，遲至1973年，德國為因應單純的軍事訓練，無法滿足當付需求，而建立的一所以現付大學教育為主的軍事教育學府 [12]。德國軍官教育的現付化始於1806年普魯士被拿破崙敗於耶那一役之後。德國的軍事教育也始終在書本知識與軍人戰鬥能力之間爭議不休 [13]。筆者參訪該校印象最深刻的是該校設有教育系，教育類相關學分是每一個學生的必修科目。筆者好奇的詢問，該校老師回覆：作為一個好的領導軍官，必須同時是一位好的老師，能夠溝通無礙的指導下屬戰士執行任務！筆者後來也從許多留學德國的友人知道德國軍校在教育研究方面相當出色，是該國許多教育學者參考學習的對象。這種以教育專業作為軍官基本能力培養的方法，或多或少與19世紀德國逐漸廢除體罰制度的一種軍事事務改革有關。
從以上的參訪心得，似乎可以看見大多數歐美國
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家在軍校教育方面都非常重視基礎科學教育以及相關的工程應用，這也提醒我國軍校在沿襲西方軍事教育傳統之餘，除了做為讓軍校教育之為教育的正當性外（獲得大學學位文憑），應該注意到的實質背景，努力深化科學基本能力與素養。誠然，指揮作戰軍官本身，不一定要是科學或是數學家，但軍官具有科學或是數學的素養恐怕是這些西方國家的軍事及科技成功的要素。從上述的角度看，十九至二十世紀的這種軍事教育方向，也與國家力量的興衰有密切的關連性。科學與救國，似乎離不開西方軍校建立的根本！
兵器、動力與三度空間偵蒐系統等等。以雷達為例，系統的操作必須了解電磁波理論中的隱空圖，才能夠在衝突時隨機應變偵蒐到目標；在電子反制衝突中，必須知道長波與短波之傳輸距離分野，才能夠在不同天候下交互運用鎖定目標；如果知道當天大氣的導管效應，就能夠將訊息傳遞至更遠的距離，或者反過來能夠以適當波長的電磁波偵測更遠距離的目標以及不致誤判入侵飛行物體的距離；如果知道電磁理論，也可以迅速的找到裝備損壞的可能位置。
復以潛艦聲納系統為例，有位資深的潛艦艦長曾經述說他個人的兩次經驗：有一次是當潛艦上浮的時候發現一艘商船剛好就在旁邊，差一點撞上，可是當時的聲納系統卻沒有任何聲納接觸的警告訊息；另外
海軍軍官學校的教育使命為：融匯哲學、科學、兵學於一體之軍事教育，在通才中求取專長發展為原則，並藉精神教育、生活教育、學術教育，體能訓練及武德訓練融合之全人教育，培養學生成為具備「科技知識」、「明晰的思維邏輯」、「創造能力」與「領導統御風範」的現付化海軍軍官，並奠定深厚發展潛力。上述學校四大教育目標，已經提供了一個恢宏的遠景，然如何能夠參照西方軍事教育制度，又能夠從過去的經驗與目前的現狀，發展一套可以操作的教學規劃，達成這個設定的教育目標，將是一個持續不斷的自我挑戰與改進的過程。四大教育目標之中已經明白宣示了科學教育的重要性，但仔細分析可以看到它付表的應該是一種科學的素養（Science Literacy）的整體展現。
如果從學生畢業後面臨的職場看，軍校學生需要什麼樣的能力，或亦可以呼應筆者對於軍官應有高度的科學素養之觀點。海軍初官面對的是海上搖晃枯燥的巡弋生活、隨時面對可能的危險與衝突處理、維持艦船的動力及各項武器系統的妥善率等等。在這樣的職場裡，迅速而準確，且具備一定科學素養的直觀判斷能力最為重要。
艦艇上配備大量的高科技防衛裝備，包括艦身的匿蹤結構；高精度導彈；電腦控制與資訊傳輸自動化；
一次則是潛艦準備上浮，可是聲納系統一直發出警訊，告知正上方有船，只好繼續在水下航行，但由於潛艦的電力有限（水下靠電池推進）經過一段時間後警訊仍未消除，最後不得已只好上浮，可是卻發現水面上的船根本就在十幾海浬外。如果軍官通曉當地的水文、水溫及聲速剖面圖，則可以迅速了解聲納陰影區（shadow zone）以及聲納通道（sound channel）現象會造成如此的誤判，而採取其他的措施避開這些危險。上述的狀況的判斷與決策，其實有賴軍官的氣象、海洋、電磁波、聲學等等基本知識，或可做出較佳的判斷，不必讓自己遇到危險的狀況。
官校畢業學生剛到新任的艦艇單位服務時，面對複雜與高科技系統，一定會感覺迷惘與恐懼，但如果他具備紮實的科學素養基礎，具有基本邏輯推理能力，就能夠藉由裝備使用與操作保養手冊及準則，了解這些個別裝備儀器與系統之間的相互關係，則必能迅速進入狀況，並勝任該項職務所涉及的領導工作。
除了上述裝備方面基本原理了解需要科學素養外，海軍軍官的軍旅生涯也稍不同於一般大學畢業生在職場的特性。海軍軍官必須每隔一至一年半，派調至不同的部門工作，歷練他的領導能力；有時候他會被派職擔任電戰官或是反潛官，或是兵器長、飛彈長等不同的職務。除此之外，軍官歷練的職務性質也不
三、軍官科學素養之反思與探索
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斷的隨著官階晉升而擴大至人力、物力管理等性質更抽象的管理工作，不同於許多大學生未來在職場上，往往朝向某一特定領域，求更專精、深入的發展。海軍軍官這種職業生涯發展，恐怕更有賴基本的科學素養，才能在不同性質的職務中能夠勝任他的領導工作。
因此，如果容我們將科學素養與西方軍校教育以及本校的四大目標做一個聯結，或者我們可以從美國的2061計畫（Project 2061, P2061）的Science for All Americans（SFAA） [14]，以及國際工程教育認證指標（Accreditation Board for Engineering and Technology, Engineering Criteria 2000; ABET EC2000） [15]，見到一些培養科學素養的重要指標，作為物理教學安排的方向。
SFAA中有關心智習慣（habits of mind）的看法，對於科學素養下了一個很好的詮釋，包含：價值觀與態度（Values and Attitudes）、計算與估測能力（Computation and Estimation）、操作與觀察能力（Manipulation and Observation）、溝通能力（Communication）與批判回應（Critical-Response Skills）能力。SFAA對於何謂上述五種素養有詳盡的說明，也建立一套標竿（Benchmarks for Science Literacy）及配套措施（Blueprints for Reform），提供課程設計者參考運用 [16-17]。至於ABET EC2000，雖然做為工程教育認證標準，但對於基礎科學與數學的基本能力卻有明確的規範：基礎科學及數學至少佔總學分的四分之一 [15]。而我國的中華工程教育學會（Institute of Engineering Education Taiwan, IEET）亦根據此標準訂定國內的工程教育認證規範（Accreditation Criteria 2004, AC2004） [18]。值得一提的是無論ABET EC2000或IEET AC2004對於工程科技畢業學生的能力要求，均包含：運用數學、科學及工程知識的能力；設計與執行實驗，以及分析與解釋數據的能力；執行工程實務所需技術、技巧及使用工具之能力；設計工程系統、元件或製程之能力；有效溝通與團隊合作的能力；發掘、分析及處理問題的能力；認識時事議題，瞭解工程技術對環境、社會及
全球的影響，並培養持續學習的習慣與能力；理解專業倫理及社會責任等規範。雖然這些規範以工程及技術教育科系為主，但似乎亦與科學基本素養有密切的關連性。
以上P2061 SFAA、ABET EC2000以及IEET AC2004提到的科學素養的基本要求及能力，適足以作為達成官校四大教育目標的一個可以操作及實踐的方法，也成為我們普通物理教學考量與實踐方向之參考。
四、推動物理教學之歷程
科學素養之培育，既為一個軍官不可缺少的特質，而筆者均為從事物理教學工作，故先從了解物理教學著手。筆者為學習及推動物理教學，於1998年5月主辦的第五屆三軍官校基礎學術研討會中特別安排物理及科學教育場次，邀請林煥祥、周建和、嚴祖強等三位教授蒞校演講並發表論文，也邀請國軍各軍校參與物理、化學教學之教師共同參與討論 [19]。會中三位教授對於物理及科學教育方面多所指導，其間周建和及嚴祖強兩位教授並指引我們，逢甲大學於1997年首創開始辦理一年一度的物理教學及示範研討會，1998年的第二屆研討會亦於逢甲大學舉行。
筆者於1998年，開始參加每年一度的物理教學及示範研討會至今，每年均從許多物理老師的創意教學演示中，學習到許多提升學生學習物理興趣的各種教學方法。1999年，筆者亦參與第十五屆科學教育學術研討會，於會議中發表「軍事學校普通物理課程教學改進方案研究」 [20]，獲得國內科學教育界許多先進的指導。
1998年筆者偶然在網路搜尋之間發現哈佛大學物理系Eric Mazur教授架設的Project Galileo網站，對於他推動以物理觀念教學為主，強化課堂上互動的Peer Instruction教學方法，既生動亦活潑，頗獲哈佛學生的歡迎，感到極大的興趣 [21]，Mazur教授運用
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Hestenes & Halloun 的30題力學觀念量表( Force Concept Inventory, FCI )以及Mechanics Baseline Test （MBT）作為學生學習成效的測驗，亦廣為物理教師界所討論與應用 [22,23]。筆者於是與Mazur教授連繫，獲得他的授權，運用他的教學方法，並將FCI及MBT翻譯成中文版測驗卷，於1999年開始，運用此種教學與評量方法作為學校物理教學實踐方式。筆者曾將Peer Instruction的教學經驗整理成論文，發表於2001年ASEE/IEEE Frontiers in Education 研討會，以及2002年物理教學及示範研討會 [24,25]。
2003年在逢甲大學、高雄師範大學、東吳大學及中山大學幾位物理老師的支持下，有機會為這個社群的服務工作儘一點力量，在敝校舉辦2003年物理教學及示範研討會 [26]。在這次的研討會中，我們也將天文教學與海軍的天文航海做一點連結，在研討會晚宴後，安排天文航海士官長，介紹六分儀在天文航海的應用。從1998年至2005年間每年均參與該研討會的學習，也與從事物理教學有興趣的老師經驗交流。
自2004年起，在國防部推動軍官「科學學門學識知能指標」的規劃下，開始於校內主辦一年一度的「科學教育研討會」，希望能夠更有系統的推動各基礎科學的教學發展 [27]。
2005年物理教學及示範研討會以及2006年國際工程教育研討會 [30,31]。
表一顯示海軍兵器系統原理教材內容，經過來自學校五個系的老師研讀後，製作該書每一章的內容與學校其他相關必修核心科目之間的關聯圖（如表一所示）。我們亦可以發現，其中以物理這一門基礎知識與海軍兵器系統原理關係最為密切。
表一、必修科目與海軍兵器系統關聯表（表最左行為核心必
修課程之科目，表最上列編號1-20代表兵器系統原理教材各章編號；表中個黑點，代表某一必修科目與兵器系統原理的關連。例如：兵器系統原理第1章，與物理關聯最為密切）
該課程研究小組亦依據海軍兵器系統原理之內涵與表一的結果，建立一個「兵器系統原理知識圖」放在學校的網站上 [29]，作為老師教授必修科目之授課內涵參考，以及核心必修課程設計之依據 [9]。研究小組亦計劃於未來，將其他軍事必修學科，例如：航海學、輪機工程學、船藝學以及海軍戰術分析等，循類似的架構，分別建立相關的知識圖，使得各海軍軍事學科之教學內涵，能夠與基礎科學、數學做一個連結。
筆者透過這樣的作法，希望能夠將基礎科學、數學所教授的內容，應用至軍事必修科目，或能使基礎科學、數學的教學內涵能夠更具實用與活用性、加深學生對於軍事應用方面有更深入的了解、活用基礎科學、數學來解決軍事應用方面的問題，以及培養學生運用基礎科學、數學的素養，來解決未來可能會面臨的未知狀況。
五、現階段學校課程規劃之努力
由以上的科學素養大方向可知需要達成的目標何其多，幾乎不可能在普通物理這一門科目（course）內實踐完成，恐怕有賴整體的課程（curriculum）設計，由不同的科目分擔上述不同的科學素養之培育，或則可能有所推展。筆者於是在2004至2005年間，組織學校五個系的老師，與學校軍事學科部擔任海軍兵器系統原理的教官，共同研讀與分析海軍兵器系統原理教材內容 [28]，希望能夠將海軍兵器系統所牽涉的基本原理，與基礎科學、數學，以及學校各系的授課內涵結合 [9]。此項工作的初步成果，已公佈於學校網站 [29]，提供老師運用，並發表於清華大學舉辦之
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相關之物理或抽象觀念。筆者發現大部分高中畢業生，運算能力還算可以，可是卻無法用清晰、邏輯的語言結構，完整的將物理名辭、定義、觀念、定律、理論說清楚。在解題時，也往往從頭到尾都是計算公式，既沒有物理量單位，也看不到一句文字敘述說明他採用某一物理定律、公式之原因；運算推導過程中，也看不到使用適當的語言說明邏輯推理步驟。這個現象比較嚴重，恐怕多少與目前的大學入學學測以選擇題為主有所關聯。
（七） 現象觀察與分析能力：為培養學生之科學素
養，筆者在物理實驗設計方面，採取：現象觀察、現象陳述、物理原理或理論導入、數學模型建立、理論預測與實驗結果比較、誤差原因分析等步驟，以期培養學生的科學基本素養。筆者在這方面的工作，仍在進行之中，希望能夠在2010年班入學後採用這種方法施教。
（八） 榮譽與倫理道德要求：官校學生的榮譽守則
中特別強調不說謊，不欺騙。筆者在從事物理教學時，亦不斷強化學生在這方面的表現，指引學生多多利用小組成員之間的討論方式，了解物理原理以及如何做習題，唯習題作業一定要自己寫，不容許抄襲！筆者發現，只要作業是自己寫的，自然會在表達過程中，運用不同的語言方式、思路以及邏輯架構來解題，而老師改作業時，亦可比較容易透過學生在預習報告以及習題解答的文字表達內容中，了解學生觀念是否清楚，或是有抄襲的現象。
（九） 學習成效評量：學生學習成效，基本上採用
Angelo 與Cross 的教室評量技巧（Classroom Assessment Techniques） [34]，以及Hestenes 與 Halloun 的FCI以及MBT [23]作為學生學習回饋與學習成效的評量工具。成效評量的
六、物理教學之努力與經驗
基於海軍軍官學校的物理教學，並非主在培養物理學家，而是以培養一個具有科學素養的海軍軍官為主，筆者於是在物理這一科目的教學策略上，採取以下九個原則：
（一） 合作學習制度：學期開始，即針對全年班學
生實施FCI測驗，了解學生的物理知識背景，並依據施測結果實施分組。每小組以3-4人為主，上課時小組成員均坐在一起討論，課後寫報告或是習題時，小組成員亦扮演學習團隊的角色。
（二） 預習報告制度：學生依據老師的教學計畫
書，於老師教授每一章之前，完成及繳交該章內容之重摘要預習報告，並背誦重要的物理名詞。此種預習的作法，係依據Bloom’s Taxonomy [32]，認為學習的第一步，就是從記憶開始。
（三） 物理觀念強化：課堂講授以增進物理觀念為
主，採用Mazur教授的Peer Instruction教學方法 [21]，強調學生在課堂的互動，增進學生主動參與討論學習。
（四） 迷思觀念導正：以物理觀念為主的教學過程
中，筆者發現學生在某些議題上，有顯著的物理觀念迷思現象。針對此一現象，筆者亦設計適當的教材與以導正 [33]。
（五） 運算能力演練：由於課堂上不強調解題技
巧，故運算能力部分，以指定習題作業方式，交給學生課後練習。習題作業之選擇均以日常生活會碰到的問題，以及與海軍兵器系統原理、航海學、輪機工程學、船藝學等等相關於物理的例題為主。
（六） 表達能力培養：鼓勵學生用文字或口頭說明
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實施涉及前測與後測兩個階段的比較，因此筆者需要在教學實施前與學期結束前實施。 上述九項，即為近年來，筆者對於官校大學普通物理教學的一些心得與策略。
近幾年來，進入海軍軍官學校的學生素質相當高，根據入學資料顯示，學生多來自全國中、上級的高中，更有建國中學、中山女中、台南女中、台南一中、高雄中學的學生，經過筆者以FCI測驗學生物理觀念，發現（如表二所示）：2003-2007年班（係指必業年份）學生入學時之平均得分S約在54-61%之間，而2008年班91位新生在教學前背景測驗的平均得分則為64.08%13.20，這個與美國大學的平均分數25-70%相比，官校新生物理程度顯然是相當好的。 表二：2003年班到2007年班教學前背景測驗一覽 Class FCI SD 2003 54.53 15.31 2004 56.62 14.99 2005 61.14 17.54 2006 58.44 16.49 2007 59.78 13.50 學生實習幹部與教務單位組成一個學生學習中心論壇( Students Learning Center Forum, SLCF)，要求學生實習幹部以學生學習效果為中心考量，將學生生活常規要求重點轉為課業要求，並隨時檢討並調整管理方法，藉此建立學生學習溝通平台，將學長制度對於學生學習的干擾因素減到最低，藉以提高學生讀書風氣與態度。將這個因素減低也是未來教學研究能夠成功之主因，依據目前(2005-2006年)執行之狀況來看，這個做法是成功的。也讓筆者深具信心。
七、結論與感想
筆者從參訪先進國家之軍校教育出發，進而探索我國軍校教育可能的方向，宜以強化科學素養為核心的教育為主。筆者進一步透過課程分析與規劃之作法，研議物理教學在海軍官校教育可以扮演的角色，進一步提出九項物理教學策略，並提出目前教學碰到的問題。
科學素養（強調客觀分析與批判）似乎與軍事指揮（強調服從命仙）之間有所衝突，也有學者認為科
但以2008年班為例，FCI後測驗平均分數S’為66.83%13.53，進步程度G（G = [S’-S]/[100-S]）為0.076，與美國G值0.36 經過對於2008年班一學年之普物教學經驗，我們在學生物理基本學力初步獲得一些成果，另外也找出了一些學生具有之迷思觀念的部份，我們計畫將來教學時候針對這些迷思觀念加以再次診斷與加強教學更正之。我們同時在2005年6月中對於調整學長制度做了一番努力，我們提出學長制度必須調整之必要性，並在2005年9月開學之初，由教學單位、學生總隊部、 學素養與軍人是一個OXYMORON。但筆者以為過分強調二者的衝突，不如思考如何將這二者諧調。例如：強化決策的機制，命仙執行前宜運用科學的素養與判斷作為決策的後盾。如果有人強調如此做會使決策時間過長，效率太差，則不妨預先規劃的方式或可爭取時效。如此或可諧調二者之間的衝突。 軍人是人，軍人來自民間，最後也回到民間，先成為一個好的人，才能成為一個好軍人、好公民。了解科學、了解如何應用科學、更要了解如何約制自己進行必要的武力管理，在此期間，道德倫理的培養更為重要。科技之用，為惡或為善，皆來自於人的素養，一個未來民主社會的軍官，應可以從科學素養中，培育必要的能力，成為國家之福。Dyson [35,36]對於科學教育所提到的六個面向亦值得我們深思，也是為筆者在海軍軍官學校從事物理教學的自我期許，傴此就教於各位物理教學先進。 物理雙月刊（廿八卷三期）2006年6月 570 [16]Benchmark for Science Literacy, American Associations for the Advancement of Science, Project 2061, Oxford University Press, 1993. [17]Blueprints for Reform, American Associations for the Advancement of Science, Project 2061, Oxford University Press, 1998. [18]參見http://www.ieet.org.tw/download/eea/2006/95 附記： 本文為筆者個人教學心得，不付表海軍軍官學校、海軍司仙部、國防部的政策。 參考文獻 [1]林崇墉著，沈葆楨與福州船政，聯經出版，1987。 [2]吳守成主編，張力等撰述，海軍軍官學校校史，海軍軍官學校印行，1997。 [3]參見英國皇家軍官學校（RMAS）網站：http://www.sandhurst.mod.uk [4]參見法國高等理工學院（EP）校友網站：http://www.polytechnique.edu/page.php?MID=75 [5]樊高月著，西點軍校，稻田出版，2000。 [6]Burton, D. M., Burton’s History of Mathematics: An Introduction, Wm. C. Brown Publishers, 1995. [7]Gaff, J. G., Ratcliff, J. L., and Associates, Handbook of the Undergraduate Curriculum, Jossey-Bass Publishers, San Francisco, CA, 68, 1997. [8]The West Point Catalog, 1999. [9]呂維理，海軍軍官學校教育品質提升－課程發展行動方案，海軍軍官學校慶祝五十七週年校慶論文集，海軍軍官學校出版，2004。 [10]沈宗瑞，我國與美國三軍官校共同必修課程的設 計及其比較，通識教育季刊，通識教育學會，1998。 [11]Sweetman J. The U.S. Naval Academy – An Illustrated History, Naval Institute Press, 1995. [12]Infomationon Universitat der Bundeswehr, Munchen, Uni Press, 1995. [13]傅寶真著，德國軍事史1640-1918，國防部史政編 譯室印，2005。 [14]Science for All Americans, American Associations for the Advancement of Science, Project 2061, Oxford University Press, 1990. [15]參見：http://www.abet.org/. 學年度_AC2004認證規範.pdf [19]第五屆三軍軍官學校基礎學術研討會論文集，海 軍軍官學校出版，1998。 [20]楊天行、呂維理、羅振基，軍事院校普通物理課 程教學改進方案研究，第十五屆科學教育學術研討會，彰化師範大學，Dec., 1999。 [21]Mazur, Eric, Peer Instruction: A User Manual, Prentice Hall, 1997. [22]Hestenes, D., Wells, M., and Swackhamer, G., “Force Concept Inventory”, Phys. Teach., 30(3), 1992, 141-151. Revised in 1995 by Halloun, I., Hake, R., Mosca, E., and Hestenes, D. [23]Hestenes, D., and Wells, M., “A Mechanics Baseline Test”, Phys. Teach, 30(3), 1992, 159-166. [24]Yang, T.-H., Lu, W.-L., Lo, J.-G., Li, C.-H., and Yang, Y.-J., A Teaching Strategy for Physics Learning in Chinese Military Academy Environment, October 10-13, 2001, 31st ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference, Reno, NV. [25]楊天行、呂維理、羅振基、李志宏，海軍官校普 通物理精進教學近期成果報告，2002年物理教學與示範研討會，高雄市國立科學工藝博物館，August 23, 2002。 [26]2003年物理教學及示範研討會論文集，海軍軍官 學校出版，ISBN 957-01-6040-3，2003。 [27]羅振基、李濟國、李松濤，國軍基礎軍事院校科 學學門學識知能指標之研究，海軍軍官學校慶祝五十八週年校慶論文集，海軍軍官學校出版，2005。 [28]Frieden, D. R. edited, Principles of Naval Weapons Systems, Naval Institute Press, 1985. 物理雙月刊（廿八卷三期）2006年6月 571 [29]參見海軍軍官學校一般學科部網站： http://www.cna.edu.tw/~sas/ccna/k-map/map-top.htm [30]呂維理、楊天行、郭有恆、夏自立、楊穎堅、石 智光、吳啟偉，從教學品質提升探究海軍軍官學校大學物理教學之策略，2005年物理教學與示範研討會，新竹市國立清華大學，August, 2005。 [31]Lu, W. L., An Approach to Organize Core Curriculum to Achieve its Objectives, To be Presented in International Conference on Engineering Education (ICEE), July, San Juan, Puerto Rico, USA, 2006. [32]Anderson, L. W. et al. edited, A Taxonomy for Learning, Teaching, and Assessing – A Revisions of Bloom’s Taxonomy of Educational Objectives, Addison Wesley Longman, Inc., 2001. [33]楊天行、呂維理，海軍官校97年班普通電磁學之 迷思觀念與教師教學改進策略之研究，海軍軍官學校慶祝五十八週年校慶教官師論文專輯，Oct., 2005。 2 [34]Angelo, A. T. and Cross, K. P., Classroom Assessment Techniques, 2nd edition, San Francisco, Jossey-Bass Publishers, 1993. [35]Dyson, F. J., To Teach or Not to Teach, Freeman J. Dyson’s Acceptance Speech for the 1991 Oersted Medal Presented by the American Association of Physics Teachers, 22 January 1991, Am. J. Physics, Vol. 59, No. 6, June., 1991. [36]高涌泉，Freeman Dyson談科學教育，物理雙月 刊，十三卷五期，1991。 作者簡介： 呂維理、楊天行 1 1 2 海軍軍官學校應用科學系 上校副教授，中正理工學院國防科學研究所應用物理博士wllu@mail.cna.edu.tw 副教授，美國麻州大學羅爾分校物理博士yangth@mail.cna.edu.tw物理雙月刊（廿八卷三期）2006年6月 572 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容