非理工大学生之天文知识初探

台湾中央研究院天文及天文物理研究所 曾耀寰



非理工大学生之天文知识初探

台湾中央研究院天文及天文物理研究所 曾耀寰

为了了解非理工科系大学生的基本天文知识程度，本论文参考美国天文学调查测试（ADT，Astronomy Diagnostic Test），设计了22题的问卷，问卷调查时间为2011年12月15日，于宜兰礁溪A大学的通识课程中举行，共回收54份问卷。问卷初步结果与美国各大学普查的结果一致，但我们的结果显示自认数学程度与测验分数的关连并不明显，和美国大学生不同。整个初步报告和非理工大学生的天文基础知识程度相关，可作为日后为公众推广天文教育的参考。

非理工科系 天文知识调查 为科学

1 背景与目的

天文学是一门古老的学问，中国自古设有司天监等专门职位负责观测天象的工作。随着西方近代科学的兴起，古老的占星学转变成以科学为基础的天文学，不仅结合各种类别的科学，如物理、化学、生物、地质等，并需要尖端科技的协助，才能搜寻百亿光年远的天体，并能正确地解释现象。

台湾天文学正式教育属于地球科学，一切天文相关知识全放在国中以及高中的地球科学课本。地球科学还包含了地质、大气科学和海洋科学，内容繁杂，而各科又属不同领域，在大学教育中，分属不同科系，例如中央大学的地球科学系、大气科学系，台湾大学海洋研究所等，虽然台湾师范大学设有地球科学系，以培育台湾高中地球科学教师为主要方向，但并非所有负责教授高中地球科学的老师都受过所有的专业训练，实有必要了解高中天文教育的成效，可作为师资训练的方向。更进一步可以了解非理工科系大学生的天文知识程度，作为日后推广公众天文知识程度的参考。

此外，也希望透过问卷调查，了解星座和2012世界末日流言的对于公众的影响程度，以及公众天文知识程度之间的关系，作为破除相关流言的努力方向。

2 调查内容与方法

此次天文知识初步调查是在宜兰礁溪A大学进行，该校通识教育中心在100学年度第1学期的自然与科学学门开了一门《地球科学》课程，分就地球科学、海洋、大气、太空和天文五门自然科学邀请五位专业教师授课，学生主要来自非理工科系，包括历史学系20人、传播学系17人、佛教学系16人、文学系11人、外国语文学系7人、社会学系6人、经济学系4人、乐活生命文化学系3人、资讯应用学系2人、国际与两岸事务学系2人、管理系2人、心理学系2人、公共事务学系2人、学习与数位科技学系1人、哲学系1人。天文学从12月15日开始授课，连续四周，在第一堂上课前发问卷调查，实收54份。

问卷设计主要参考美国在1999年6月发表的天文学调查测试第二版（ADT 2.0, Hufnagel et al. 2002），ADT是以研究作基础的工具，藉以了解学生对特定几个天文概念的熟知程度。ADT2.0共设计了30题，前21题属于天文基本知识的测验，后9题有关受测对象的背景资料，主要目的是要收集受测对象的年龄、职业、性别等相关资讯。ADT 2.0的主要目的还包括检视对非理工大学生的天文教学成效，因此测验方式会在授课前后各举行一次，经过相互比较，作为授课的参考。

本论文所使用的问卷共22题，前10题属于天文基本知识题，后12题属于背景资料题。前10题当中有8题完全取自ADT 2.0，分别是第1、3、4、5、6、7、8和9题，当中第1和9题在题目和答案略做修改，但不影响测验目的。除了ADT 2.0 的8题测验符合现有高中课程内容，另加上二题测验月相和哈柏定律的了解。背景资料题除了ADT 2.0的8题外，另加上第19、20、21和22 题，想要知道受测对象对伪科学的态度、获取天文知识的途径，以及对推广天文普及教育的态度。伪科学是指一种自我宣称科学、自以为是科学或者实践起来像是科学，但不依循科学方法，缺乏证据或可信度，且无法有效验证，美国国家科学院两年一次的科学和工程指标（Science and Engineering Indicators）报告是以占星学作为伪科学的指标，在此次问卷中，除了用占星学常用的星座外，还选了2012末日预言的热门话题作为伪科学调查的题目。

相较于ADT 2.0的基本知识题，此次问卷题目较少，也较为简单。问卷调查只在天文通识课程授课前进行，并采匿名填写，以保证调查结果的真实性。当场共回收54份问卷，其中只有一份问卷只填写后12题背景资料题，知识题的部分全都放弃作答。

3 调查结果

3.1 天文基础知识的总体程度

从答对题数来看，分数平均值为30.93%（全部答对为100%），标准偏差(standard deviation)为15.55%，标准误差(standard error)为2.12%，从答对题数的分布情形（图1），没有钟形分布，可以清楚看到不对称的分布，显示题目对学生来说，较为困难。

图1 答对题数的人数分布统计

3.2 天文基础知识总体程度与性别的关系

在受测样本中，女性占了35名，男性佔了18名，一名表明拒绝作答，从男女人数比例也可以显示在一个非理工的大学环境，选此课程且来上课的女性占了大多数。从分数来看，男性的平均分数为38.9%，标准差为18.8%，女性的平均分数为26.9%，标准差为11.9%，男性分数略高于女性，但女性分数分布较为集中（图2），两性的分布都没有呈现钟形分布，显示题目的难易度对两性来说都偏困难。

图2 男女答对题数的人数分布

3.3 天文基础知识总体程度与自信心的关系

在自信心的表现上，女性对自认答题正确与否的信心和分数没有明显关连，但男性对自己的答题信心与分数成正比（图3），男性对于自己的答案有信心的平均分数为70%，女性则只有32.5%。不论性别，没有一位受测者对自己的答案非常有信心。

图3 男女对答对的信心与分数比较图

3.4 天文基础知识总体程度与自认科学数学程度的关系

在问卷第16和17题分别调查受测者自认数学和科学的程度，从图4可以看出，自认科学程度好的学生，天文基础知识的分数也较高，随着自认程度越好，分数越高，但自认数学程度和分数没有太明显的关连，自认数学好的学生比非常差的分数(30%)略高了6.7%，并且没有自认数学非常好的学生。

图4 自认科学和数学程度与分数的比较

3.5 天文基础知识总体程度与知识途径的关系

媒体环境在最近几十年有明显改变，现在的网路无所不在，甚至改变人们生活和学习的型态。非理工大学生在获得天文知识的途径中(图5)，课本仍是主要的来源，佔了调查总人数的46%，网路最低，只有15%。但从分数的分布统计发现，选择网路的平均分数是36.7%，是课本(28%)的1.31倍，其次是电视，佔总人数的20%，分数则是32.7%，平面媒体则是19%，分数(27%)略低于课本。显见网路和电视是获得天文知识的主要且有效的途径。

图5 获得天文知识的途径分布

3.6 天文基础知识总体程度与为科学的关系

此次调查与ADT 2.0最大不同的地方是两题与伪科学有关，分别是调查星座是否有科学根据（图6）和2012世界末日的最可能原因（图7）。大多数人都会相信星座，甚至认为星座是有科学根据，是经过统计所得到的结果，并且与天文学有关，但调查结果显示认为星座没有科学证据的分数较高(42.2%)，次高分数是没有作答的学生(40%)。另外，不相信有2012世界末日的分数也是最高(36%)。

图6 星座是否有科学根据的分数分布

图7 2012世界末日原因的分数分布

4 结论与讨论

本论文想藉由国际上常用的天文学调查测试（ADT 2.0）了解台湾非理工科系大学生的天文知识程度。虽然调查对象只针对一所非理工为主的大学，且选修通识课程的一班学生，但与美国大学普查结果比较，在总体程度与美国大学生差异不大，相关初步调查结果仍有研究的价值。

此次受测有效样本只有54名，平均分数(30.93%)略低于美国全国大学生普查(Deming, 2002)的平均分数（32.4 %），美国大学生的标准偏差为15.35%，标准误差为0.21%（受测学生5346名），本问卷的结果则是标准偏差15.55%，标准误差2.12%（受测学生54名），除因受测人数造成标准误差较大外，显示双方平均分数差异不大。

A大学共有四个学院，分别是人文学院、理工学院、社会科学暨管理学院和佛教学院，共24个学系，理工学院仅有4个学系，但全校男女学生比例接近。虽然测验当天有缺席的现象，但就出席学生做调查，女性人数近乎男性人数的1.9倍。单就分数来看，男性分数(38.9%)是女性(26.9%)的1.45倍，相较于美国普查结果(Derming, 2002)，男性分数(38%)是女性(27%)的1.41倍，二者差异不大。对于两性对自我天文程度的了解，男性自认天文程度高的分数(70%)也比较高，女性则没有明显趋势(图3)，此一男女之间的差异是否和个性有关，在本调查中无法得知，值得进一步研究。

在科学和数学程度的自我认知上，自认科学较好的学生，分数也相对较高，但在数学上没有类似的趋势（图4），一般认为数学程度应和科学程度有正相关的关系，可能受测学生普遍对数学没有信心。

从学习途径来看，课本仍是学习天文知识的主要来源，佔46%，其次分别为电视、平面媒体（报纸和杂志）、网路。根据美国国家科学院2010年科学和工程指标，相较于过去十多年，美国人民对当前科技新闻事件、科技讯息和特定科学议题的获取途径已有明显变化，在当前科技新闻事件的获得以电视为主要来源（佔45%），其次就是网路(24%)，在科技讯息方面，电视(34%)与网路(35%)不相上下，对特定科学议题，网路(59%)将近是电视(15%)的六倍，平面媒体除了在当前科技新闻事件佔了16%，其他都只有数个百分点，未来网路绝对是最重要的获取途径。中国大陆也对北京一般民众的天文知识程度做出初步普查(丁一等人2010)，结果显示书本、期刊、杂志是主要获取天文知识的途径（40.71%），透过网路的最低(17.7%)。但从我们调查的结果显示，网路虽然也是最低使用的途径，但却有较高的分数(36.3%)，其次是电视(32.7%)，此一结果或可作为选择提升天文知识较为有效传播媒介的参考。

最后，与其他普查报告不同的是有关伪科学的调查。在此次问卷中，额外增加2题与星座、2012世界末日有关，单就人数统计来看，不相信星座有科学根据的人占总人数的17%，远低于相信星座有或可能有科学根据的68.5%，而不相信2012世界末日的人则佔37%，是星座的2倍。可能原因是近来科学家与公众的直接沟通与相关正面报导有关，美国航太总署出面澄清，许多科普杂志专文反驳（如科学月刊、台北星空）。由于科学家提供相关证据，积极与公众说明解释，使得相信2012世界末日流言的人数少于相信星座有科学根据的人。若从美国科学和工程指标的调查结果，2010年有62%的成人不认为占星学是一门科学，若分别针对高中生、高中程度、大学程度和研究所以上程度，随着学历的增高，不认为占星学是科学的比例也逐渐增高，显示在美国，教育仍是破除伪科学的好方法。

若从本次调查的分数高低来看，认为星座没有科学根据，以及不相信世界末日的分数都高过其他人，显示在台湾，科学教育的落实可以有效破除伪科学，这对科学传播和推广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、杨志良、万昊宜(2010).公众天文知识水平初步报告. 自然科学与博物馆研究，第五卷，页63-70.

[5] 张廷、陈文屏、赵丰、曾耀寰、金升光、郑运鸿(2012). 2012末日将至谣言破解传说终结. 科学月刊，元月，页16-52.

[6] 黄明辉（2011）. 破解2012末日预言. 台北星空，54，8-18.

曾耀寰，男，48岁，现任职于台湾中央研究院天文及天文物理研究所，博士，主要研究星系动力学以及电脑丛集计算。现兼任《科学月刊》以及《物理》双月刊副总编辑。