一個國家未來的科學發展，取決於年輕學子對科學的認知和應用實力，因此有效傳遞科學知識是相當重要的關鍵。隨著年輕人生活習慣和接收資訊方式的改變，傳遞知識的方法也必須隨之改變，才能讓學生有效地理解。臺灣師範大學科學教育研究所吳心楷教授，多年來致力研究如何將新科技融入科學教育中，豐碩的成果備受國際學者肯定。
擔任實習教室 啟發科學教育熱忱
吳教授畢業於臺師大化學系，大學五年級曾至高中擔任實習老師1年，在這期間因為和學生接觸，又閱讀了一些與教育相關的書刊，讓她開始對現行教育制度和方法有些反思。「到底學生學了什麼？什麼是科學？什麼又是科學知識？那時候心中充滿很多此類批判性的問題。」吳教授表示。畢業後她在臺師大繼續攻讀碩士，雖然主要研究領域是中藥的成分，但在指導教授鼓勵下同時也在科學教育所修了數門課，開始有系統地學習科學教育，成為她爾後教育研究路程的開端。
1997年，吳教授到美國密西根大學攻讀科學教育博士，當時她的指導教授剛組成一個新的研究團隊，拿到了豐富的資源，讓團隊的研究可以產出很好的成果，她回想起來也覺得自己很幸運。在為期5年的努力研究後，吳教授拿到了博士學位並且獲得2003年美國科學教育學會傑出博士論文獎。她當時的研究領域「探究學習」和「表徵實務」非常具前瞻性，獲得多方肯定，研究結果也正應用在學校教育中。
吳教授解釋，探究學習就是交給學生一個專題或題目，讓學生主動去探索並尋找解答，在這個過程中加深學生對知識的理解和能力的培養。而表徵實務是從社會文化觀點，思考如何讓學生在科學教室內，能夠像科學家使用多重表徵來建構科學知識。學生不只應該記憶像方程式、化學結構這些表徵，也應該透過探究學習的過程，使用這些表徵來進行推理、解釋和溝通。
運用科技媒材結合教學
2003年回到臺灣後，吳教授開始從多重表徵和利用科技媒材教學兩個方向進行研究，並聯合臺師大黃福坤及許瑛玿兩位教授一起開發互動式教學軟體，探索科技媒材運用在科學教育上的可能性，並延續之前在美國的研究，豐碩的成果讓她先後獲得了國科會（現為科技部）吳大猷先生紀念獎和傑出研究獎。2008年，她更獲得了美國科學教育學會年輕學者獎，成為我國科學教育領域中，唯一獲得這個學會兩項殊榮的學者。
一位年輕學者有如此傑出的成就，是否年輕時就已經立志要朝科學教育一途努力呢？吳教授說，其實中學的性向測驗顯示，符合自己性向的科目是人文學科。但父親是記者，母親是美術老師，也許因為叛逆的個性讓她想往不一樣的路途走，自然科成績優秀的她因而選擇了自然組。不過，回想當初從大學時代念化學開始，後來研究轉向科學教育領域，吳教授覺得最終她還是回歸到對「人」的研究上，因為科學教育非常注重社交、溝通和互動。
她的研究發現，雖然科技的媒介日新月異，從早期以網站為基礎的互動媒介，到現在以智慧型行動裝置軟體App為基礎所延伸出的「擴增實境」技術，這些新的科技工具不見得都對教學有幫助，成效的好壞往往取決於使用者的經驗，與內容的設計是否恰當。「我發覺自己是偏向圖像化思考的人，所以也難怪研究內容很多都跟視覺化有關。」吳教授也鼓勵讓學生參與內容的建構，「讓學生學習如何自己建構模型是一個很棒的學習方式」。
科技不斷在創新，目前最熱門的量化自我的穿戴式感應裝置如可測心跳和熱量消耗的小米手環，把生活數據化，而這些數據能否融入教學，是吳教授正在思考的方向。
樂觀以待 台灣科教應走自己的路
對於臺灣科學教育的未來，吳老師並不悲觀，「早年因為芬蘭拿到了PISA 評鑑的冠軍 ，所以很多人認為北歐的那一套教育方法就是最好的。我並不這麼認為，因為教育方式和文化背景很有關係，相同的方法從北歐搬到亞洲來不一定就是好事，我覺得臺灣會有自己的路。」
另外一個讓教育在臺灣很難改革的原因，吳教授指出，「是它和生活太接近，以至於民眾或家長有很多根深柢固的觀念。我們常開玩笑說最不需要專家的領域就是政治、營養和教育，因為和生活太息息相關，以至於每個人都會有自己的想法。所以，教育改革必須要用微調的方式。」
在美國多年的居住與工作經驗中，吳教授覺得國外的學生之所以會比較獨立，願意自主學習的原因，是家長從小就放手讓孩子去嘗試各種事物，也不會強要把孩子的空閒時間填滿，因此孩子從小就必須學會管理時間，並且尋找自己想作的事情或興趣。「但對於亞洲教育文化而言，要家長放手確實是滿難的。」吳教授表示，「亞洲的教育體制普遍重視考試成績，學校、家長都以考試成績為評量學生好壞的基準，但成績好的學生不一定就適合做研究。」
吳教授以自身成長的經驗為例，她是宜蘭長大的，那時宜蘭也只有3所高中，一般家長或學生也不會太去計較升學考試差個一兩分，而台北市的學生就很不一樣，差個幾分往往就會被分發到排名很不同的學校，因此可能養成家長分分計較的觀念，這對學生是不健康的。「我去了一趟美國，發現很有趣的一件事就是當臺灣家長被問到小孩年齡時，普遍都是按照孩子的年級而不是年齡來回答。」吳教授表示，這是因為家長和社會太重視學制的表徵。
相信臺灣未來的科學教育能夠走出自己的一片天，吳教授期許能和更多在教育最前線的中小學老師合作，把研究的成果用循序漸進的方式，帶進學校教室，讓教學研究的理論能夠透過實際操作，變得更適合臺灣的文化和教育體制，產生實質的影響力。
