教學評量：國際青年物理學家辯論錦標賽
100/06/02
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賈至達｜
臺灣師範大學物理學系
每年的 7 月是暑假的開始，炎炎的夏季也開啟了一場數十萬學子的考季。學子們在一張張小小的方桌上，揮汗如雨，奮筆疾書，在限定時間內，完成各類指定科目的考試—這是臺灣教育學者最熟悉的一種評量方式，也是臺灣社會所詬病的一種評量方式。這個問題讓許多臺灣社會賢達人士和教育學者有如芒刺在背，他們試著在理想與現實間找尋一個妥協的最佳平衡點！
然而在國際上每年都有各種方式的評量。2010 年的暑假，在徐有庠先生紀念基金會的贊助和臺灣師範大學物理系的協助下，由本人領隊帶領 5 位高中學生遠赴奧地利維也納，參加另一種類別的物理評量競賽，即第二十三屆國際青年物理學家辯論錦標賽（http://www.iypt.at/en/home/）。5 位參與的學生都很努力，且物理素質佳，配合指導老師與教授的指導，在徐有庠先生紀念基金會充分的經費協助下，第一次參加就在 23 個參賽國家中脫穎而出，獲得銀牌獎。
國際青年物理學家辯論錦標賽的英文名稱是「International Young Physicists’ Tournament」，通常縮寫成IYPT，官方網站是http//www.iypt.org/new/，該網頁對競賽組織和規則有詳盡的說明。臺灣師範大學物理系林明瑞教授曾經在2005國際物理年時，撰文介紹國際青年物理學家辯論錦標賽（http://www.phy.ntnu.edu.tw/ipho2003/wyp2005/001.htm），當年林教授也主辦了以中文表達的物理辯論比賽。
本文希望藉由說明國際青年物理辯論錦標賽的組織架構及競賽評量方式，讓國內大眾、教師和學生能更深入了解這個組織的理念，並理解這個辯論錦標賽活動的精髓。
辯論錦標賽的起源
物理辯論錦標賽的起源，是前蘇聯的科學菁英高中學校間相互挑戰物理問題，也就是某校的科學菁英高中生以一個開放性物理問題，挑戰另一個科學菁英學校的高中生。莫斯科大學（Moscow State University）物理教授 Evgeny Yunosov 注 意到這件事情，並於 1979 年在莫斯科舉辦了物理辯論賽。
原來是僅止於舊蘇聯體制下東歐國家間以俄文進行的物理辯論活動，在 1988 年開始了第一屆國際青年物理學家辯論錦標賽，正式朝國際化邁進，同時引進英語做為俄語之外另一種辯論用的表達語文。以英語和俄語的雙語方式進行辯論，實行了一段時間後，目前改為僅用英語單一語言辯論。1994 年首次在東歐以外的國家（荷蘭）舉辦辯論錦標賽，2004 年第一次由非歐洲的國家（澳大利亞）主辦，目前每兩年由歐洲以外的國家主辦一次。曾經參加的國家超過 40 國，分布在世界各大洲。
至 2010 年為止，已舉辦過二十三屆比賽，目前預定在 2013 年由臺灣主辦第二十六屆國際青年物理學家辯論錦標賽。
IYPT活動
國際青年物理學家辯論錦標賽是每年 5 月至 7 月間舉辦的高中學生物理競賽活動，這項活動包含了3大要素，包括國際組織委員會所提供的 17 道辯論題目、評審和參賽學生。而整個活動的支柱，就是主辦的國家和執行委員會成員。
首先說明 3 大要素之一，競賽題目的產生和內涵。在 4 月時，各國的領隊受邀提出 5 題給題目的蒐集委員，IYPT國際組織委員在每年辯論賽結束後，彙整出 17 道新的辯論題目，並於 7 月底公布，以用於下一年度的比賽。這 17 個問題須具有開放性、生活性和物理性，開放性的題目才能夠讓每位學生以不同方式找尋自己的解答。
學生們幾乎有一整年的時間思考、設計實驗驗證，諮詢老師、專家學者、同儕等協助理解這些問題，整理數據、理論並完成報告。題目所需的器材要儘量簡單，且在生活中容易取得。雖然每一個學生解決問題的做法不同，但是解釋實驗或模擬的結果都必須合乎物理的原理和原則。題目內容有時也會和其他的科學領域相關，如化學、生物、地球科學等，例如在 2005 年和 2007 年各考了一題和生物有關的問題。
2005 年第一題問的是蜻蜓飛翔的模型，而 2007 年第 7 題是討論蟋蟀發出聲音的現象。雖然需要知道一些生物學的名詞和相關資料，但重點仍是物理模型的建立、實驗數據的分析等和物理實質相關的問題。
又例如 2001 年第 12 題是問和化學反應相關的物理現象。2008 年第 12 題所討論的地熱物理模型，是一個地球科學的問題。因此要理解題目，也需要一些和物理相關學科的知識。在維也納大學物理系 Heinz Kabelka 教授的網頁（http://homepage.univie.ac.at/heinz.kabelka/problems.html）上，刊載了自 1994 年到 2011 年所有 IYPT 辯論的題目，提供有興趣的讀者參考。
第二個要素是評審。評審除了對英語的熟練度要夠好外，對於題目所欲呈現的物理，也要能夠事先了解或思考過。通常國際賽的評審多是各國辯論賽組織的成員，或是參與學生訓練的老師。因為評審物理素質的好壞直接影響辯論賽成功與否，因此國際執行委員會對於評審的挑選也都是審慎考量後決定的。
一部分評審是參賽隊伍的領隊，但每一國家隊僅有一位領隊教師會擔任評審；另一部分評審是所謂的獨立評審，由主辦國所邀請的教師和學者組成。擔任領隊的評審不會參與該國家隊和其他隊伍的辯論，也儘量不讓任何一位評審有超過兩次評判同一隊的機會。依據競賽規則，每一場辯論賽需要有 5～7 位評審，其中包含 1 位評審主席，因此國際賽每年都需要超過 60 名以上的評審。
由於評審的觀點會影響評分的高低，有時會造成爭論。為了消除因為評審的個人偏見所造成太高或太低的分數，規定用最高分和最低分的平均值做為取代前二者的一個分數。而另一個方法就是增加每場辯論賽的評審人數，以近幾年的經驗為例，每一場辯論賽都有 7 位評審。依照 IYPT 的規定，最後決賽時會有 10～12 位評審，近些年的決賽就是以最上限 12 位學者、教師為決賽評審。這些都顯示 IYPT 組織規章中對於評審的公正性，有非常審慎的考量！
第三個重要因素是參賽學生。參賽隊伍是以國家隊的名義報名參加，每一國家代表隊包含5名高中學生和兩位領隊老師。由於17道題目的限制，每年參加隊伍的上限是 27 隊，因此當網頁開放時，每個國家的辯論賽組織委員就會先註冊，以保障該國家隊參賽的權益。每一個國家選拔學生的方式不盡相同，但都要經歷一番競爭，因此參賽學生的物理和語文表達等能力都有一定的程度。
代表臺灣參賽的學生，主要是透過徐有庠先生紀念基金會和臺灣師範大學物理系所主辦的臺灣青年學生物理辯論競賽（Taiwan Young Student Physicists’ Tournament, http://phys171.phy.ntnu.edu.tw/TYPT/）選拔的。
因為 17 個辯論題目涵蓋了許多物理科學的範疇，任何一位教授或學者都很難在短時間內就能完全掌握所有辯論問題，一位學生更不可能完全理解所有問題，並掌握其中的物理。
學生要在幾乎一整年的時間內專注於這麼多的問題上，因此準備參加辯論賽的每隊學生，最重要的是隊員之間的分工合作、協調、溝通、競爭和默契，面對困難挑戰時的態度，能否用理性的方式討論物理問題，以及有一位具領導氣質的隊長和願意協助學生們的物理專家們。這些都是每個參賽團隊要面對的問題，也都是成功的重要因素。
主辦國的組織委員和國際執行委員會必須考量並融合上述的 3 大要素，因此在比賽的半年前，執行委員會要在該年度主辦國開會前會，確認所有籌辦的相關問題。整個活動的支柱是兩者緊密合作關係所產生的結果。
IYPT辯論的過程
整個約 8 天的 IYPT活動中，每一隊都要參加5場次辯論賽，辯論賽成績最高的3個隊伍進入決賽，或這 5 場次辯論都贏的隊伍也可以進入決賽，但是以一隊為限。每一場次辯論賽通常有 3 隊參加，有時有 4 隊，視報名的隊伍數目而定。每一場次要進行3個回合的辯論，也就是每一隊輪流擔任正辯者、反辯者和評論者3個角色，而評審依據他們的表現給 1～10 分，每場次3隊角色輪替更換。每一回合所需的時間約1小時，每回合間休息約 10 分鐘。
每一回合辯論的次序，首先是反辯者提出題目挑戰正辯者，正辯隊伍有 1 分鐘的時間考慮接受與否，若不接受，反辯會再提出另外一個題目挑戰正辯者。如果接受，正辯隊伍會推出一位隊友擔任正辯者，他有 5 分鐘的時間準備報告；反辯和評論的隊伍也會各推出一位隊員擔任這個回合的反辯者和評論者。
正辯者有 12 分鐘的時間針對挑戰的題目，報告他們的實驗設計、數據、理論擬合、結果討論等。接著反辯者有兩分鐘的時間，就正辯者所報告的內容中不清楚或有疑點的地方提出問題，請正辯者說明清楚或澄清疑點。
反辯者也有3分鐘準備時間，接著有至多5分鐘的時間對正辯者報告的內容，例如實驗方法、實驗結果、理論模型、結論等做優缺點陳述。陳述優缺點後，反辯者有至少10分鐘的時間和正辯者討論報告內容中物理的盲點或疑點，或者是實驗裝置、數據如何取得和實驗數據解釋、理論的模型修正等。這部分總共費時15分鐘，應該是整個回合辯論賽中最菁華的地方！
正辯者12分鐘的報告是花費了數個月才有的成果，反辯者要針對正辯者所進行的實驗、理論分析等提出挑戰，有時是相當困難的，而且在討論時雙方的態度、理性問答，也是重要的評分要點。
對於開放性的題目，每隊對於解決問題所提出的實驗架構和理論模型會不相同，有時甚至完全不同，因此要一個高中生能夠完全理解，並提出盲點和疑點來討論，是非常不容易的！許多教授都曾經參加和自己研究相關的研討會，是否都能理解臺上學者的內容，並對報告者提出問題呢？因此團隊的合作非常重要，在討論的時間內，不論正、反雙方的隊友，都要極力地協助臺上的隊友進行攻防和澄清物理上的盲點、疑點等。
在反辯者提出盲點和疑點與正辯者討論，並試著澄清問題後，評論者有3分鐘的時間向正辯和反辯兩者提出問題，藉著問兩者問題了解雙方歧見的所在，並給予評論等。向正、反雙方問完問題後，評論者有兩分鐘的報告準備時間，接著有4分鐘的時間對整場辯論的正、反雙方的表現等做評述。最後正辯者有兩分鐘的時間，對於先前報告內容，經過與反辯者討論和就評論者所提出的問題做說明或修正，提出該辯論回合的總結。
在所有評審評分之前，評審們會有約5分鐘的時間，向正辯、反辯和評論三者提出簡短且有助於評分的問題，三方回答也要簡短以利於評分。評審對三者給予1～10的評分，最高分和最低分兩者取平均成為一個分數，以消除因偏見所造成的不公平。正辯者得分加權3倍，反辯者加權2倍，評論者加權1倍。
評分結束後，評審主席有時會要求評審，或分數與平均值差異較大的評審（通常是要求最高分與最低分兩者），說明給分的理由。這樣可以讓學生知道他們自己長處和缺失的地方，或正、反、評論三方所疏忽的物理實驗或理論部分。
整個辯論回合的次序設計，看得出辯論賽的嚴謹度和公平性，但也深具挑戰性。這樣的競賽，對於學生團隊的合作和學習如何面對面地討論等，有相當大的助益。
臺灣青年學生物理辯論競賽緣起
在臺灣要推動物理辯論競賽，即使知道這是一個很好的科學學習活動，但是和升學無關時，所遭遇的難度是相當高的。因為教育部有行政考量，學校老師有教學考量，家長和學生又有升學考量，所以推動費時費力。
幸好在2005世界物理年時，林明瑞教授舉辦了幾項物理競賽（http://www.phy.ntnu.edu.tw/ipho2003/wyp2005/），成果豐富。其中一項是中文的物理辯論競賽，深受當時的學生和教授好評，但因經費、人力等多重因素的限制，無法繼續辦理。
2006年在筆者擔任物理系主任，接續辦理「2007體現吳大猷精神—第二屆物理人才發現計畫」時，吳大猷基金會的執行長，同時是元智大學校長彭宗平教授，注意到林明瑞教授所主辦的物理辯論競賽是一項非常值得推廣的活動。彭校長向財團法人徐有庠先生紀念基金會遊說後，基金會原則上同意在經費上大力協助，並透過林明瑞教授協助，由臺灣師範大學物理系和財團法人徐有庠先生紀念基金會共同主辦臺灣青年學生物理辯論競賽，不過當時未獲教育部和國家科學委員會（國科會）的支持而作罷。
2008年底，國科會科學教育發展處核定筆者申請的「臺灣青年物理辯論競賽」科普專題計畫，順理成章開展了臺灣師範大學物理系和財團法人徐有庠先生紀念基金會兩者在「臺灣青年學生物理辯論競賽」的合作關係，也促成了2009年臺灣首次以觀察員身分參與天津南開大學主辦的第二十二屆IYPT國際活動。
現任臺灣師範大學物理系主任高賢忠教授和徐永源教授，把天津觀察的經驗帶回臺灣，並於2009年8月底，在國科會和財團法人徐有庠先生紀念基金會的大力支持下，臺灣師範大學物理系創辦了以英語進行物理辯論的「第一屆徐有庠盃－臺灣青年學生物理辯論賽」。
2010年2月26日至3月1日，舉辦了「第二屆徐有庠盃－臺灣青年學生物理辯論賽」，並從這次競賽中甄選出10名高中學生進行初訓，配合研究物理的大學教授和高中老師實施討論、實作的訓練。初期訓練結束後，再做一次激烈的辯論淘汰賽，由10名學生中再挑選5名做為國家代表隊。
選出的5位代表接著進行周末集訓，針對17道國際物理辯論競賽題目，對實驗和理論不足的部分做更深入的探討。出國比賽前，還在臺灣師範大學做了為期10天的集訓，內容包括指導老師和學生密集的辯論和討論。
在幾個月的訓練期間，學生根據題目所描述的現象設計製作實驗，觀察結果並探討隱藏其中的物理機制，進一步建立實驗模型和對手答辯。學生在臺上報告，而由臺下教師和學生針對報告內容提出質疑，秉持著「真理越辯越明」的精神，藉由不同的觀點逐步深入問題核心。
2010年7月9～15日，奧地利維也納大學舉辦第二十三屆國際青年學生物理辯論錦標賽，臺灣首次組隊參加，在23個參賽國家中脫穎而出獲得銀牌。財團法人徐有庠先生紀念基金會董事長徐旭東先生為了獎勵學生的優異表現，特別在第八屆有庠科技獎頒獎典禮中表揚參賽同學，希望他們能繼續在科學研究領域中努力，造福大眾。更希望能夠吸引更多莘莘學子參與這項有意義的物理活動，提升臺灣的物理科學水準，以儲備未來科技發展的重要人才。
物理辯論活動強調的是團隊合作，學生要能夠長期合作（約1年的時間），對於IYPT提出的題目做資料查詢、實驗和理論的探討，同時學習能夠和同儕、指導老師、大學教授及相關研究學者請教並討論，增進對問題的理解，進一步充實報告中物理的內涵，也才有能力對所了解的問題辯論。
根據筆者的經驗，藉由長時間不斷的來回討論、質詢和資料查詢，物理辯論活動不僅讓參賽學生的物理和邏輯思考能力增長，許多參與指導學生的教授和老師們也受益良多。
臺灣已經正式向IYPT國際組織提出申辦第二十六屆國際青年物理學家辯論錦標賽，也就是在2013年，臺灣要主辦這個錦標賽。希望屆時能夠有更多的青年學生投入參加競賽，或參與主辦單位的活動。
物理辯論的內容是以物理科學為主，但也可以訓練學生許多方面的能力，尤其是理性的思考、溝通、討論和辯論。這些能力很難靠課堂上的訓練來達成，而這正是國際青年物理學家辯論錦標賽的精神，十分值得在臺灣進一步推展！希望更多青年學生參與物理辯論活動，培養出理性思考、溝通、討論和辯論的社會氛圍。
