科普教育的第五项修炼——以全球变暖议题为例

2013-08-26郑经文

海峡科学 2013年8期

郑经文

郑经文

台湾屏东教育大学社区学习中心

工业革命以来，人类对于化石燃料的需求有增无减，导致大气层中的二氧化碳浓度增加。许多科学家断言，就是工业化社会造成全球变暖的现象，以致于海平面逐渐上升、冰河持续退缩。但是全球气候变暖的事实真相是否就是这样？新的科学证据指出，4000 万年前地球的二氧化碳浓度曾经远高于现在，当时的全球平均气温比现在还要高出5℃以上，而人类尚未出现也没有会排放二氧化碳之工业的存在。科普教育工作者在探讨科学议题时，除了要引起普通大众对于科学的兴趣，也要正确介绍科学议题的各个知识及资讯，才不会误导民众，甚至于造成不必要的社会问题。

系统思考全球变暖科普教育

1 第五项修炼——系统思考

20世纪90年代，彼得·圣吉(Peter Senge)出版了其巨著《第五项修练》，一时蔚为风潮并掀起组织学习的企业管理趋势(张雪平，2005)。彼得·圣吉(2010)提出关于建构学习型组织的五项修练：自我超越、改善心智模式、建立共同愿景、团队学习、系统思考。“自我超越”系指组织成员要能够认清客观现实，理解当下处境与预期美好未来之间的落差，进而兴起追求达到高标并超越自己的积极动力(王婷、王德清，2010)。举例来说，北宋苏洵年少贪玩，27岁时认识到自己的不足，始发愤读书而终成为一代大家，与二子苏轼、苏辙同列唐宋八大家之一(李凯，2004)。“心智模式”指的是个人对于周边事物的固定认知模式，往往并依据心智认识的结论，做出种种反应的行为(黄营杉、齐德彰，2004)。“改善心智模式”便是提醒我们，面对环境变迁的种种现象，不能只利用固定认知模式来理解，这往往造成对于形势的误判并导致失败。

彼得·圣吉认为，一个真正的学习型组织，需要打造共同的愿景，才能齐心学习改善，帮助组织成长(曹志来、苏昭孙，2007)。同时，组织学习的基本单位应该是团队，学习主体由个人扩大到团队才能形成知识分享和思想交流(杨仁寿、卓秀足，2007)。换言之，打造学习型组织的重点不在于个别的组织成员，而是聚焦在整体组织学习能力的强化。学习型组织的第五项修练——“系统思考”，彼得·圣吉认为是进行学习的核心，只有透过全面性的观察，才能有效掌握知识并加以运用，进而凸显出学习在环境竞争的重要性(王育杰、裴晶莹、王少丽，2010；谢琇玲、苏国祯，2005)。何谓“系统思考”？以企鹅的演化为例，如果只从达尔文的物种演化观点出发，必定会误以为企鹅为了适应南极大陆的酷寒环境，因而发展出现今的样貌和身躯(许靖华，2012)。事实上，企鹅的演化除了该物种本身因素，还要考虑古代地理气候环境。与挖掘出来的古代企鹅化石相互对照，便可知企鹅原本生活在西兰迪亚大陆(现今的新西兰及周边大陆棚)，4200万年前扩散至整个南半球并抵达赤道地区，当时地球海洋平均温度比现在高约6℃～8℃，南极大陆则是森林密布，因此企鹅能够忍受极寒保存体热的肱动脉丛生理构造，其实是在温暖气候下为了潜入深海捕鱼所演化出来的(佛岱斯、赛普卡，2012)。也就是说，往往我们只看到事物的表象，若未深入了解其真正的全部样貌，缺乏系统思考则容易造成差之毫厘、失之千里的后果。

2 全球气候变暖议题的发展沿革

第一位注意到工业化社会可能导致全球气候变暖的学者是法国的傅立叶（Jean Baptiste Joseph Fourier），时间在使用煤炭的瓦特蒸汽机出现后不久，他提出燃烧煤炭可能会使得地球大气层中二氧化碳浓度上升，进而影响全球气温的升高(蔡振兴，2012)。紧接着，英国科学家丁铎（John Tyndall）也认为大气层的组成成分可能会影响地球的温度，并且针对二氧化碳、甲烷等温室气体进行实验，发现这些温室气体要比大气层主要组成气体的氧和氮更能维持热能量，提供了人为温室效应的科学依据(Weart, 2003)。20世纪初，诺贝尔奖得主瑞典化学家阿汉尼尔斯(Svante August Arrhenius)首先计算出大气层中二氧化碳的浓度，并指出温室气体浓度提升与全球暖化间的关系(蔡振兴，2012)。1938年，英国工程师卡伦达（Guy Callendar）指出，人类不断地燃烧石化原料以进行工业生产活动，造成全球气候的持续改变，使得19世纪上半叶全球平均气温每年增加0.005℃(比尔·麦克基本，1989)。

1988年世界气象组织和联合国环境规划署（UNEP）依据第一次世界气候会议的结论，承认人类活动已经造成大气层成分的改变并足以引起全球暖化，共同设立“政府间气候变迁小组”(Intergovernmental Panel on Climate Change，简称IPCC），探讨气候变迁对于人类社会生存与未来发展的影响课题，并提供全球暖化的科学研究资讯(蔡振兴，2012)。1994年，联合国大会通过《联合国气候变化纲要公约》（UNFCCC），开始针对温室气体排放控制进行全球性的政治谈判协商，并于1997年取得基础共识而促成了《京都议定书》的诞生，就二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟化碳（HFCS）、全氟碳化物（PFCS）和六氟化硫（SF6）这六种温室气体的排放进行管制，于2005年争取到俄罗斯的加入而跨过门槛开始生效(汪中和，2008；陈静茹、蔡美瑛，2009)。1998年，气候科学家曼恩(Michael E. Mann)利用树木年轮和冰芯，推估古代气温并得出全球平均气温有急剧升高趋势，其研究成果于2006 年经IPCC小组审查认可，成为气候变迁的重要科学证据(比艾罗，2012)。美国前副总统戈尔(2007)则致力于唤醒普通大众对于全球暖化议题的重视，引用“政府间气候变迁小组”(IPCC)的科学报告数据，宣扬全球共同减碳的理念，并因此于2007年获得诺贝尔和平奖。2009年在丹麦举行的哥本哈根气候变迁高峰会议，试图取得各方共识以达成减碳排放的全球协议，但涉及各自的利益冲突问题，最终只有达成不具法律约束力的联合声明文件(吴荣华，2010)。

3 全球气候变暖议题的系统思考

全球气候变暖只是单纯的温室气体排放问题而已吗？工业革命迄今，人类燃烧石化原料增加了大气层二氧化碳的浓度，已经有数百年之久的历史(房振谦、林美惠、李慧珍、陈静歆、薛雅惠，2008)。然而，欧美等西方发达国家所主导的减碳排放协议，以1987年的温室气体排放量为控制基准，忽略了各个国家经济发展程度不同的排碳需求，且规避了工业国家1987 年以前的碳排放历史责任，导致了发展中国家与发达国家之间的矛盾冲突(黄瑞祺、黄之栋，2008)。目前的全球减碳排放协议规划，并未审慎区分对待生存排放（survival emissions）与奢华排放（luxury emissions）之不同，管制开冷气时的碳排放量，也管制非洲贫穷国家人民呼吸所产生的碳排放量，这也导致了另一层面的不公平(黄瑞祺、黄之栋，2008)。台湾学者黄锷于1995年发明“希尔伯特─黄变换法”(Hilbert-Huang transform, HHT)的数学工具，有效处理非线性波的函数拆解，并利用该方法分析IPCC的气候变迁数据，2011年提出工业革命以来全球气温并非持续上升，而是以65年至70年为一个周期，上下震荡并缓步地上升且幅度远小于IPCC的预估，和学术界的主流意见并不一致(李名扬，2012)。

许鞍华(2012)认为导致近年全球气温的上升，不可以简化为人为温室气体增加这一个因素，还要考虑地球本身环境与太阳热辐射效应的变化。由于板块运动的缘故，地球经常有火山活动的发生，火山爆发所喷发的二氧化碳、甲烷等内部气体也会造成大气层内温室气体浓度的增加(Malone, 2009)。大型火山爆发所产生的气体，和喷发至大气层遮蔽阳光的火山尘，往往在短时间内造成全球降温的效果，之后又因温室气体增加而有升温的效果。太阳黑子的活动情形与太阳的热辐射能量改变，也会对全球平均气温造成影响(蔡振兴，2012)。换句话说，只要太阳提供给地球的热能达到一定幅度的改变，就有可能造成全球暖化或气温下降的结果。地球绕行太阳的同时，地轴的倾斜角度并非恒定不变，受到行星间引力的影响，于四万年周期间在24.5℃～22.1℃之间摆荡，由塞尔维亚工程师米兰科维奇(Milutin Milanković)于20世纪初计算后提出，而这会造成日照能量输入的变化，并足以引发冰河时期的到来(王乾盈，2006)。许鞍华(2012)认为探讨全球暖化议题，不可以单纯只靠几百年的气温数据就予以结论，应该从更长远的地球生命周期来探讨，才能较妥善地掌握事实的真相，因为地球过去也曾经出现过几次寒冷的冰河期与间冰期，大陆板块的分布也会影响气候，一度全球平均气温还曾经温暖得高出现在5℃左右。盖亚理论认为，地球本身是一个有机体，会透过生命的繁衍演化来调节全球气温，35亿年前厌氧细菌出现在地球，吸收了火山活动产生的温室气体帮地球降温，30亿年前出现产甲烷菌供应温室气体帮地球升温，15亿年前行光合作用的蓝绿藻出现在地球，吸收了二氧化碳帮地球降温，6亿年前软体动物出现在地球，以蓝绿藻为食间接提升温室气体浓度帮地球增温，接着是无脊椎动物和树木的出现，3亿5千万年前大气层中的二氧化碳几乎消耗殆尽，冰河期降临导致树木大量死亡而再度升温，1亿5千万年前地球再度过于温暖，显花植物和钙质浮游生物出现，吸收了二氧化碳再度帮地球降温，如此周而复始地经由生物演化调整地球的温度(许鞍华，2012)。

4 科普教育与系统思考

综合以上所述，关于气候变迁、全球暖化的议题，其本质是非常复杂的，不是任何单一因子所可以决定的。孔祥富(2010)认为科学教育的重点，在于引导学生有效地进行系统思考，从整体全局的方式来认识科学知识，而不是片面地、局部地提供信息。林英杰和崔梦萍(2011)则认为，关于气候变迁、全球暖化的议题，涉及许多跨学科领域的知识体系，在教学规划上更应注重知识的整合与完整性，并培养学生具备全面观察、主动思考的能力。

那么要如何从系统思考观点，进行全球暖化议题的科普教育？首先，教学内容应该涵盖不同意见的论述，不可只偏重于IPCC科学家的主流思维。当前关于气候变迁的科学主流论述，多半跟随IPCC的科学研究报告，强调全球暖化的趋势相当严重。但是，也有许多非主流的科学家，提出严谨的科学证据论述，证实暖化现象并未如IPCC的预测那样严重。科普教育应该反映真实，不应该一面倒地支持单方面的论述。其次，教学内容不应该局限于单一特定学科，须涵盖不同领域的全球暖化相关知识。全球暖化议题虽然看似属于气象学科范畴，实际上涵盖许多科学领域，地质学、生物学、天文学、物理学、化学等相关知识，都有助于理解气候变迁、全球暖化的真实面貌。最后，科普教育要启发学生对于全球暖化议题的主动思考，不仅止于科学层面且包括人文社会的层面。科学的目的在于营造更好的人类生存环境，不只是自然环境而已，也包括人文社会环境。因此，全球暖化议题的科普教育除了科学方面的探讨，也应该就人文社会的影响层面，进行探讨研究与思想启发的教学。

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