理工科專題究竟在做什麼？
專題重要嗎？專題生在忙什麼？
/文 林毓淇
/編 陳庭亞
開胃菜 初一早 初二早 初三睏到飽 初四接神 初五隔開 初六舀肥 初七七元 初八完全 初九天公生 初十吃食 十一請子婿 十二請查某子返來吃泔糜仔配芥菜 十三關老爺生 十四月光 十五元宵暝 平常被飛快生活步調緊追不捨的大學生，農曆新年這樣過： 初一睏、初二睏、初三一直睏、初四繼續睏、初五還在睏
上面的正月調耳熟能詳，歌詞內容嘛…真正了解的大概屈指可數，為什麼呢？因為生活背景不同，不曾實際體驗，即便國小閩南語課解釋過，小學畢業藏在感謝卡裡還給老師了，從此之後，只剩偶爾輕唱的歌詞……
以下正文…
其實科學研究也遇到同樣的問題……
科學方法八步驟：觀察、提出問題、參考文獻資料、提出假說、設計實驗、分析實驗數據、討論並提出結論、形成學說。相信各位多少聽過，國中一年級的學生更是倒背如流，因為這是國一生物課第一章的必考題。對國一生來說，這個小節超級簡單，標準「背多分」的題型，只要把順序背熟，得分有什麼難！中間的小細節諸如操作變因、控制變因、應變變因…等，因為考試少考，忘得一乾二淨難免。以下簡單介紹八個步驟：
(1) 觀察：客觀觀察生活小細節
(2) 提出問題：根據觀察所得提出疑問
(3) 參考文獻資料：參考現有成果，站在巨人肩膀上看世界
(4) 提出假說：根據生活經驗、所學知識和文獻資料，提出可能的答案或解釋
(5) 設計實驗：透過實驗驗證假說
(6) 分析實驗數據：系統性分析實驗結果
(7) 討論並提出結論：對照實驗結果和假說，驗證正確性，必要時修改實驗
(8) 形成學說：假說內容經過其他科學家重覆驗證，才有可能形成學說
國中是這樣口訣式的看科學方法的，八步驟放在大腦記譩庫深處暫存，派上用場的時機少之又少，直到大學專題，終於有機會「親自體驗科學」時，問題來了…什麼？！科學不是這麼一回事！
為什麼說「親自體驗科學」要等到大學呢？在這之前，有滿滿的理論要學，每扇知識的大門都要窺看一點，大部分的學子都得面面俱到才能通往求學的下個階段，如此自然沒時間深入探索、觀察生活中的小細節，遑論實驗研究？
你或許會說，有啊！國小、國中、高中、到大學專題之前不是都有實驗課嗎？是的。現在各階段的學習多強調實作、帶著走的能力，上了大學也是如此，尤其是理工科系，修課規劃表一翻開，琳琅滿目的實驗課。不過，在教學現場「實驗」兩字多少被誤用了，「實驗課」的模式多是先知道結果才開始進行，要是過程中發生的情況是教科書或文獻上沒有記載的，這很可能被定義為「失敗」的實驗，或許有些學子試圖探究理解其中可能的原因，但大多想了一下就卻步了，因為同儕和時間壓力不充許他們這麼做，與其待在實驗室腦袋打結，不如速速修正實驗，離開去準備海量的作業和考試。
雖說實驗課的參考資料大多是經過多次驗證的成熟知識，但文獻沒有記載不代表是錯的啊！很可惜的是學子一再再喪失實現科學方法的機會，而這段思考、發現、與解決問題的過程乃是生活的必備技能，相信這是愈來愈多科系將「實作專題」列為必修課程的原因之一，期待親手做的同時，不再侷限於既定的實驗結果，科學方法繞再多次也無所謂，重要的是這一次總算實現科學方法了！
所以，專題怎麼做 ?
專題多是研究該科系專業領域的一小部分，與其說是研究，不如說是鑽研，因此，經過大學二至三年的專業訓練，背景知識仍不足以應付專題所需的能力。但此時必須找指導教授、進實驗室，怎麼辦？可嘗試幾個方法：
1. 問問自己喜歡什麼
2. 從系上的大領域著手
3. 瀏覽所有教授的專長
上述三招很可能都沒用？！第一，大一大二都學基礎科目，我壓根不知道自己喜歡什麼，討厭的頂多是因為被當掉，也不一定不擅長。第二，系上領域和老師那麼多，哪來時間心力研究？著作和研究方向像天書一樣看不懂。
為此困擾很久，通常還是找不到答案，那就選一個不討厭的吧！畢竟找專題如同搶人大戰，一再苦惱該選誰時老師已被搶光，不如找個還可以、不排斥的嘗試看看，沒有說選哪個未來會是康莊大道，沒有哪個專題做了會一失足成千古恨，又不是相親一次定終身，怕什麼？
實作專題如同賣雞排？
走的依然是國中學的那套科學方法，只是…
(1) 觀察
既然是研究，走在最前端才有其意義，不再有教科書可以依循。若老師沒有指定研究、甚至是指定實驗，那第一步就是資料搜集。這麼說或許有些艱澀，以下拿前幾年社會熱議的博士雞排說明。當一位博士生畢業後打算賣雞排，首先，他必須知道雞排怎麼做，畢竟這很可能不是大學剛畢業的他具備的能力。接著，他必須做市場調查，了解別家雞排店怎麼賣雞排，對這個產業充分理解後，才開始構想自己的雞排店。
專題研究亦是如此，初入實驗室，對其領域多是不熟悉的，首先，必須知道該領域的背景知識，畢竟課本教的基礎學科很可能沒有提及或是不完備。接著，必須大量閱讀參考文獻，了解同領的其他研究者正在進行什麼研究，這裡的研究者包含實驗室的學長姐，因為將來遇到困難學長姐可能早已走過，有什麼儀器可用也再熟悉不過，對這個領域充分理解後，才開始構想自己的研究方向和題目。
當大學生還沒決定要賣雞排前，如何想到賣雞會遇到什麼問題呢？沒有該領域的背景知識，怎麼知道其中存在什麼問題？光是觀察日常生活細節是不夠的，重要的是「觀察」該領域的「市場趨勢」。
(2) 提出問題
知道怎麼賣雞排了，接著想想為什麼同是雞排店的生意不同？各家店的特色是什麼？怎麼在同業中生存？
了解該領域的背景知識後，接著想想有什麼值得投入的研究方向？這個領域發展現況到頂峰了嗎？還值得再投入心力嗎？實驗室的優勢是什麼？能提供的資源有哪些？
(3) 參考文獻資料
想到的點子別家店做過了嗎？沒有，那新銳的雞排店有著一飛衝天的可能，同時承擔著一敗塗地的風險。(這麼好的法子為什麼別家店沒想到？)若是有，那有路可循，依著別家店的作法，想想怎麼做得比他好，有什麼可以改進的，或許就是最大賣點。
雞排店換成研究者，就是專題研究的寫照，「站在巨人的肩膀看世界」。
(4) 提出假說
預想雞排店開張後會發生的大小事，以及因應之道。
研究目的是什麼？預期得到什麼結果，想清楚了嗎？初步假設可能結果。
(5) 設計實驗
雞排店開張，好戲登場。
設計實驗如何進行，方法在實驗室可行嗎？同時考量儀器、經費、時間、精力…，投入的成本值不值得未來的產出？沒有更好的方法嗎？希望得到哪些數據，實驗步驟是什麼？在實驗正式開始前得一一規劃好，否則一團亂開始實驗，只會走更多冤枉路。
走了一大段路，終於走到這裡。若是老師或是學長姐全權主導專題進行，那實作專題可能是從這步開始的，或者說是這步的一半，因為連實驗架設都安排好了，只負責收集數據，那前面箇中滋味沒機會體驗，甚至不知道自己為什麼做實驗，不失可惜，唉~
(6) 分析實驗數據
雞排店開張一陣子，是時候來統計營收、支出、人力、物力等營運情況。
數據收到了，分析和實驗前想的是否相同。一堆數字，不同人來看結果不同，沒有規則可循，因為不同實驗數據不同，分析的點自然各異，那怎麼分析呢？憑的是從小到大累積的知識，教科書裡的老古板挺有用的，誰能看出數據背後更多的真面目，就看誰過去打的底較穩固。
(7) 討論並提出結論
從統計得到的營運狀況分析，分析雞排店的走向，是否有須改善之處，準備開張雞排店2.0，或是倒店。
實驗得到的結果和假說相同嗎？有沒有意外的發現呢？研究方向是否需要改進，值得進一步研究嗎？
(8) 形成學說
要是雞排店生意興隆，準備擴店啦，食材、人力、物力一一標準化，開分店賺大錢囉！
科學研究要形成學說，通常得經過其他科學家重覆驗證而認定沒有錯誤，進而被接受成為學說。這對實作專題來說近乎不可能，那實作專題的目標是什麼呢？大概就是成果發表，即便還沒到期刊發表等級，而是在學術會議發表，對還是大學生的專題生們，都是極大的肯定！
雞排店當然不會一開就賺大錢，實作專題當然不會順順利利直衝成果發表，當中還有各種經歷等著親自走過者慢慢品嚐體驗，上面提到的步驟不停反覆都合情合理。「做研究就是這樣！」老師、實驗室學長姐習以為常的大小事，第一次遇到的專題生的反應是「哇！」
大學的每件事都將讓你大讚「哇！」，別再猶豫，勇敢去闖！由你「玩」四年，還嘆不夠長！
參考資料
1. 《國民中學自然與生活科技課本》。臺南，南一書局。
3. 一首歌，學會那些過年習俗
4. ETtoday/新聞雲博士雞排番外篇/父親盼他穿水水等領薪水 他為何不聽
5. 清華大學電機系網站
作者/林毓淇在田徑場追夢的工程師 / 相信，毫無保留的衝吧！
