孫維新：誰說只有端午節正午才能立蛋？

誰說只有端午節正午才能立蛋？
【2012/06/23 聯合報 / 孫維新】
 
在台灣，物理、化學和數學這三個領域，常常心不甘情不願地在爭一個「第一」，就是「誰是第一個被中學生放棄的學科？」聞之令人鼻酸。隨著「演示教學」的蓬勃發展，物理很高興地在這場競賽中逐漸落居下風。

想想看，學生進了「物理演示教學」的課堂，看到的不只是黑板和粉筆，而是教室前方的長桌上精心排列的演示教具，像是可樂罐、瓦斯爐、錫箔紙、電磁爐、液態氮、玫瑰花，再加上香蕉、葡萄和新鮮雞蛋…。學生愈是猜不出老師要搞什麼花樣，心中的興奮和期待就愈是高昂，老師幾乎不需要擔心學生注意力不集中，因為多半時間大家都會擠到教室前方，伸長脖子觀看各種有趣的物理現象！

在演示教學示範過程中，重要的是學生的參與，要讓學生親自動手操作；而更重要的，是當學生有了興趣，產生好奇，多半會提出問題：「如果換個作法會有什麼結果？」面對這樣的問題，老師不用給出答案，應當說：「你何不自己做做看？」學生自己提出的問題，由自己當場操作找到答案，這種「探究式學習」會讓學生產生豐富的收穫感和自信心，會以更積極的態度面對未來的學習。這些學生實際看過玩過的現象，若是在後續正規教學的過程裡，再次出現在課本中，就會顯得親切得多，學習起來自然較不吃力。

其實從小學到大學，老師的唯一責任，就是讓自己教授的科目看起來有趣。一旦學生感受到「知識的趣味」，開始主動學習，老師的工作就會輕鬆得多。這話在辛苦推動十二年國教的當下來說，更可令人深思。所以我們常說，老師的教學重點，不在「涵蓋」多少進度，而在「揭露」多少奧秘！

演示教學不僅可以作為課堂輔助活動，也可以幫學生和民眾解答生活上的疑惑。最近我受邀到學校演講，常會帶著半打新鮮雞蛋，加上幾個鹹鴨蛋和皮蛋，擺在台前長桌上。演講開始時，找幾個同學上來，每人發一個新鮮雞蛋，然後讓他們在長桌上各自找個地方試著豎立雞蛋；此時我問同學：「什麼時候可以立蛋？」大家異口同聲：「端午節中午！」再問：「為什麼？」大家面面相覷，不知如何回答，其實答案很簡單：「因為大家只有在那天中午才做這件事！」全場大笑，笑聲未完就會出現驚呼聲，因此時通常就已經有一兩位同學順利立蛋，站在台前顧盼自得，成功地終結流言！

新鮮雞蛋演示結束，但故事還沒完，此時拿起一顆皮蛋，問：「立蛋過程挺辛苦的，有沒有辦法不要那麼費勁，一秒鐘之內讓這顆皮蛋站起來？」學生的反應通常十分直接：「敲碎一端就好。」其實不用那麼暴力，只要將皮蛋按在桌上，使勁一轉，皮蛋馬上就會站起來！學生們再一次發出驚呼，然後問：「為什麼？」

老師要的就是這句話：學生主動說出「為什麼？」皮蛋或是鹹鴨蛋使勁一轉，瞬間站立，顯示的是宇宙中最基本的道理之一：最小能量原則！我們的宇宙是偷懶的冠軍，所有的自發性反應一定都趨向最小能量，皮蛋躺著轉需要消耗太多轉動能，站起來會讓整個皮蛋的質量較為接近旋轉中心，所需要的旋轉能量最小，可以轉得最久，這就是宇宙的經營管理原則。

今天是端午節，您手邊要是有雞蛋、皮蛋、鹹鴨蛋，何不在孩子面前做個「演示教學」，試著對年輕一代「揭露」宇宙的奧秘？

（作者為國立自然科學博物館館長、台大物理系與天文所教授）