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STEM與國防教育相結合

時間:2018-02-09 03:16:00來源:大公網

  什麼是STEM教育,毋須我再多說了,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,目前在香港固然規模非常有限,而且主要集中在進入軍營進行軍事體育訓練、體驗部隊生活之類活動,軍事科技、軍史方面的知識教育基本很少。其實,這兩者完全可以結合起來。

  毫無疑問,軍事問題從來首先就是一個科技問題,即使在古代冷兵器時代也是。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——光是我這番表述,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,線性規劃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。所研究的具體問題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系統及武器系統的最佳方式。由於該雷達站成功地進行探測、資訊傳遞、作戰指揮、戰鬥機與防空火力的協調,大大提高了英國本土的防空能力,不久以後在對抗德國對英倫三島的狂轟濫炸中發揮了極大的作用。其成員組是一支綜合的隊伍,包括心理學家三人、數學家二人、數學物理學家二人、天文物理學家一人、普通物理學家一人、陸軍軍官一人、測量員一人。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,1942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劃與研究工作,其最出色的工作之一是協助英國打破了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是: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100米改為25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47%降到29%。最終盟軍打破了德國的封鎖,更重創了德國潛艇部隊,Morse同時獲得英國及美國戰時最高勳章。

  當然,筆者並不是把STEM教育收窄到變成運籌學甚至只剩線性規劃,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(Problem-Solving Skills),而且趣味性非常高!至少要比整個機器人之類的要有趣得多。同時,國防教育的重要性,幾乎不言自喻,這是國民教育、國情教育不可或缺但又實際缺乏的一個重要環節!

將軍澳香島中學校長 鄧飛

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