教育專業月刊

  STEM與國防教育相結合(鄧飛)

中學校長鄧飛

 

甚麼是STEM教育,簡單講就是結合科學、技術、工程和數學,注重培養學生從科學創意的角度來解決實際問題。至於國防教育,雖然是國家安全教育的重點項目,但目前在香港幾乎沒有,最多只是少量學生能進入軍營進行軍事體育訓練、體驗部隊生活之類,少有軍事科技、軍史方面的知識教育。其實,這兩者可以完全結合起來。



毫無疑問,軍事問題從來首先就是一個科技問題,倒不是說單憑一兩樣先進武器,便能決定戰爭的勝敗。應該說,不同類別的武器所構成的不同兵種,彼此之間如何排列組合,並因應着地形、氣候等自然條件約束,如何發揮出最大的作戰效能,這就是所謂的戰略戰術──對數學稍有敏感度的讀者,就可能感覺到有種數學上的線性規劃(Linear Programming)的味道。



不錯!是線性規劃,嚴格來說,這是來自一個重要的應用數學分支──運籌學(Operational Research),是第二次世界大戰促使了它的誕生。這裏至少有兩個例子能夠說明之。第一個是當時英國對付德國空襲的雷達方面。其中一個雷達站的負責人羅伊(A.P.Kowe)提出,要對整個防空作戰系統運行進行研究,包括雷達與防空武器的最佳配置,和設計將雷達資訊傳送給指揮及武器系統的最佳方式,最後大大提高了英國本土的防空能力,在對抗德國對英倫三島的狂轟濫炸中發揮了極大的作用。其成員組包括心理學家、數學家、物理學家、天文學家、陸軍人員等。雷達站研究工作可以說是運籌學的典範,也是STEM的典範例子。
 


另外一個例子更是經典,一九四二年麻省理工學院的Morse教授,應美國大西洋艦隊反潛戰部門的請求,擔任反潛戰運籌組的計畫與研究工作,以打破德國對英國的海上封鎖。麻省理工學院的團隊通過大量的計算分析,最終提出的兩條重要建議:一是將反潛攻擊由反潛艇投擲水雷改為飛機投擲深水炸彈,起爆深度由一百米改為二十五米左右,即當德方潛艇剛下潛時攻擊效果最佳。



二是運送物資的船隊及護航艦艇的編隊由小規模、多批次改為大規模、少批次,具體到船隻受到攻擊時的應對,提出了大船急轉彎小船緩慢轉彎的策略,同時設計出最有利的護航艦隊和商用船隻之間的編隊陣形,效果立竿見影。船隊的中彈數從四成七降到二成九。最終盟軍打破了德國的封鎖,更重創了德國潛艇部隊。



當然,筆者並不是把STEM教育收窄到變成運籌學,我的重點是,國防教育中的軍事科技教育和軍史教育,本身包含了非常多的STEM教育元素——數學、軍事工程科技,以及非常務實的解難思維,而且趣味性非常高!這可以成為國家安全教育的一個重要環節!



2020年11月11日 (星島日報)