中小學教育

【投書】國中生也能做學術研究?從一則國三科展得獎的討論開始

一個國中三年級的學生,有可能做出幾乎是研究所學生等級的論文嗎? 一個國中三年級的學生,有可能做出幾乎是研究所學生等級的論文嗎? 圖片來源:sirikorn thamniyom/Shutterstock

前陣子,有個國中科展第三名的作品引起了非常多人的注意。大家都很好奇,一個國中三年級的學生,為什麼可以做出幾乎是研究所學生等級的論文?

網路上出現許多質疑,懷疑這不是學生自己做的作品。得獎學生後來自己發文解釋整個學習歷程,把自己的研究過程講得非常清楚。

看完這個學生的分享,自覺身為一位關心孩子教育的人,剛好也是電機系教授,相當理解很多媽媽會擔心小孩未來發展的方向。因此想針對這次的資訊類得獎專題,分享一點意見。

國中三年級的學生,獲得國中科展第三名,他的論文題目為「以新建構之卷積神經網路對腦部核磁共振影像執行多發性硬化症之判讀」。圖片來源:截取自台灣網路科教館網站

學術研究越早開始,也許就越快有成果!

首先,我要用力稱讚這個學生,真的非常優秀!我相當欣賞他對研究的熱愛。他的題目是從生活中經驗出發,研究探索的過程中,我肯定他真的學到非常多。

很多媽媽對於一個才國中三年級的小孩可以做出這樣水準的研究,覺得自己的孩子是不是已經大大輸給別人?但我認為,如果是擔憂自己的孩子缺乏研究能力,那不如先了解,什麼時候才需要做研究。

一般來說,很多人可能是到研究所才開始接觸論文研究。在電機資訊領域中,也可以提早在大學二年級或三年級的專題課開始找指導老師進行研究,這是台灣最常見的狀況。比如大學二年級開始去找指導教授,三年級開始做,四年級得到研究結果、跟老師一起發表論文,也算是很常見的,並沒有多難,但要提早規劃。所以在大學畢業之前要有發表論文發表的經驗,也不算很難。

那麼重點就是越早開始,也許就越快有成果了。當然有些專業知識可能需要提早準備或邊做邊學,不過現在線上資源很多,如果對題目很有熱誠、又有足夠學習動機及學習能力的話,不需要拘泥於今年是幾年級。

研究路上總是孤獨的,但同儕會讓學習更痛快

再來看看,如果我們想要孩子提早做研究論文,是不是可以提前到進入大學以前呢?答案當然是可以的。目前很多高中都成立了特別班(例如科學班或語文班),這些學生很可能提早把大部分高中的東西讀完,在忙碌的高中生活中切割出一些時間來參與專題研究。

以我自己較為了解的成功大學電機系為例,會跟台南一中的科學班有指導合作,執行概念有點像是大學部的學生去做專題,高中生也可以。當然,大學生因為已經修過一些系所基本的必修課,所以教授比較可以設定學生大概的能力去設計題目,也因為指導大學生的經驗比較多,過程大多比較順利。但其實每個題目是否能產生成果、或多久才可以有成果,這很難判斷,因為即使單純看學術論文,就因人而異需要不同的時間的累積。

很多人以為是那是英文能力的差別,事實不只如此。我看過很多研究生,第一次看論文的時候,把中文翻譯寫得滿滿的,但就算看得懂裡面每一個字,也不一定會知道這個論文在做什麼。即使已經在大學任教快15年,關於研究論文,我只能跟學生說:我不知道怎麼去教你們,可是我知道每一篇論文,都可以讓你累積到一些讀論文的能力。你們盡量去找同學討論,慢慢去思考這篇論文的賣點是什麼,為什麼它能夠發表,它假設及實際解決的問題是什麼,它用的是什麼方法。你不懂的東西可以先包成黑盒子,如果之後需要用到這個論文裡的技術,可以再透過一些論文本身提到的參考資料去看其他論文,或者是動手把這些黑盒子解開。

所以,閱讀論文很難有一個教學清單或懶人包,它其實就是看你自己閱讀論文的能力,還有你研究的能力。這個過程在有研究同伴討論的環境下一定是比較快的,因為看論文是很寂寞的,所以需要有實驗室的同學跟你互相報告、互相問問題,這樣子學習起來會比較痛快。

看論文是很寂寞的,但和同儕互相切磋,卻能讓學習更有趣。圖片來源:TORWAISTUDIO/Shutterstock

知識累積沒在分年齡!興趣是學習最好的老師

回到剛才說的,高中生可不可以做論文?我覺得也是可以的。現在有很多高中生的英文能力很好,實驗及動手能力也很強,如果給我帶高中生的話,我就會設計實作多一點、未來題目可以進一步延伸的論文,因為他們喜歡嘗試,時間又多,只要有適合的題目,都是可以做到的。

寫論文不只是在學術上有所成就,更重要的是這個過程中,可以學到很多實用的技能,例如如何進行文獻搜尋、如何撰寫研究計畫、如何進行實驗、如何分析結果、如何撰寫論文等等。這些技能不僅對未來升學申請、工作申請等有很大的幫助,更能夠提升自己的學習能力和自我管理能力。

至於為什麼國中三年級的學生可以做出這樣的程度?其實這個問題可以回到超前學習這一塊來看,如果高中生可以做到,為什麼國中三年級就不行呢?

我們可以看到,這次得獎的同學,從小學五年級就開始到台大去學程式,所以他開始踏入資訊工程領域的時間,可以追溯到小學五年級。從五年級、六年級、國一、國二,其實他已經花了4年的時間在資訊領域中,從學程式開始慢慢進展到讀論文。當然,對於一般人來說,他們不會知道可以這樣做。因為這個孩子在台大資訊系底下的訓練班裡面學習,環境中有機會接觸到很多台大資訊系的大學生,如果他有跟這些學長姐、助教甚至是老師長期溝通來往,他在資訊領域的基礎就可以很確實地培養起來。

從這個學生的回應中,我們可以看出他花了很多很多很多時間在這個研究領域上。時間越多,他的研究經驗就會累積越快。加上他投入在這個方面的時間並不會輸給一個普通誤打誤撞讀了資訊系的大一學生,實力自然不輸給其他人。而且我相信他是一個非常主動、有問題會問的人,所以他的學習成就是加倍成長的。

在數位時代,資訊領域的發展越來越快,我們應該要重視資訊教育的重要性,培養出更多人才。圖片來源:Dragon Images/Shutterstock

讓夢想展翅高飛

還有一個讓大家很訝異的狀況,為什麼他會有那麼多時間?我想這個就是興趣囉。如果沒有一些熱情,其實是很難做到這些事情的。從他回應的內容中,我們可以看出他其實有參與很多社團活動,所以他應該也認識很多對資訊有經驗、充滿熱情的人。他透過發問、互動、觀察,會比較清楚自己想要什麼。其實實驗一定是從很多錯誤的實驗慢慢修正而來,然後重新檢視、重新設計,然後去試。沒有試過怎麼知道結果怎麼樣呢?但是他勇於大量的嘗試。

最後,讓大家比較訝異的是,今天不是科展嗎?為什麼他要拿出一個研究所等級的作品來參加?我想其實他做的東西也的確符合科展的題目。所以,如果家長只是為了累積學習歷程或者是漂亮學歷的話,要得到科展名次,其實根本不用走研究這條路,留到大學時早一點規畫也可以。這個孩子今天不是因為想要科展得名才去做研究,是因為他想要研究,得出來的成果剛好順便參加科展。我覺得這樣子正好。他做研究的時候已經得到自己想要的東西,最後科展得名只是一個額外的獎勵而已。

要提醒父母,千萬不要只為了希望自己的小孩科展得名,就要求他們去走學術研究這條路。如果沒有特別想要提早學習學術研究,其實留到大學或在高中規畫再做研究就可以了。我覺得國中生要忙的事情已經夠多了,應該不需要把研究這個東西放進去。可是如果他剛好想要做研究,也可以參考這個學習榜樣去做。

最重要的是,家長應該要給孩子足夠的後盾。這位同學能夠在資訊領域中取得如此優秀的成績,除了自己的努力,相信也離不開家長的支持和鼓勵。現在線上學習資源很多,尤其最近生成式AI衍生出各個領域的應用工具,教育與學習的方式只會越來越多變化。每個家庭因應父母價值觀及孩子能力,除了學校的制式教育以外,課餘時間多少可以按孩子的學習狀況去選擇,希望藉由這個成功的學習案例,讓家長、學校和社會能夠認同多元性的學習。

我們不需否定或排除任何學習方式或教育理念,也不需要盲從別人的方法,如果能夠隨時根據孩子的學習狀態去動態調整,善用學習工具,妥善分配時間,適當的留白,日後將會看到更多百花齊放的例子,讓每一個有夢想的孩子都能夠實現自己的夢想,成為未來的一份子。  

(作者為成功大學電機系教授、陽明交通大學資訊工程系博士。)

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