作者導言：即便教改已實施多年，不少學子甚至師長仍認為，台灣的教育體系，依然或多或少地受制於尋找「標準答案」的思維模式。那麼在英國的知名學府牛津，一個 18 歲的大學準新鮮人，該對自己即將就讀的科系有什麼期待？牛津大學的老師們，又期望即將入學的新生能夠具備哪些探索知識的潛力呢？【牛津學長姐來解題】的系列文章，將透過分析牛津大學各科系的面試題目、面試官的答題引導，與其背後問題設計的邏輯，希望能為台灣青年學子們帶來一些啟發。
以下這篇文章，將聚焦於「化學系和材料科學系」的面試問題分析，邀請的與談人是化學生物系（Chemical Biology）博士生藍偉瑄和材料系博士生李秉原。各科系的面試題目範例，均取材自牛津大學網站。
問題：6 個碳原子和 12 個氫原子總共可以形成幾種不同的分子？（化學系）
在考官 Galpin 教授的答題指引中表示，這題希望測試的是學生是否了解一些基本的化學概念，例如碳跟碳之間、碳跟氫之間可能那些形成鍵結的方式，以及學生能否在平面上視覺化三維空間的分子結構。
如果學生在畫結構式的過程中卡住了，考官也會適當的給予提醒，並且嘗試與學生討論一些比較複雜的概念，例如化學結構的掌性（chirality）、順式／反式同分異構物（cis-trans isomerism）、環狀結構（ring strain）以及同位素效應（isotope effects）。這些概念學生不一定全部學過，但能否適切地回應這些過程中的指引也會是評分的一部分。
偉瑄更進一步提醒在思考結構式過程中的一些關鍵概念：若是一個飽和的碳氫鏈，氫原子個數應該是碳原子的 2N+2（在這個題目中應該是6個碳和14個氫），少了兩個氫原子表示碳跟碳之間有雙鍵或環狀結構存在。那麼在畫結構式的過程中如果可以系統性的整理雙鍵結構式在幾號碳之間，並掌握「雙鍵不可旋轉」這個關鍵概念，便可以比較完整的畫出所有可能性。
最後 Galpin 提出了一些比較深入的問題，例如碳原子一定要形成四個鍵結才能穩定嗎？為什麼？來測試學生關於基本化學鍵結原理的了解。
問題：想要用一個熱氣球吊起大象，熱氣球裡面的溫度需要多高？（材料系）
考官 Roberts 教授在引導中先聲明，他不期待學生可以在 10 分鐘內馬上回答出一個「X度」的答案，而是希望看到學生在解決這個看似腦洞大開的問題時，會有什麼樣的思考模式。
Roberts 教授提出了幾個思考方向：要解決這個問題，需要牽涉的物理原理有哪些？需要假設哪些條件（如熱氣球的體積、大象的重量、氣球本身的重量……）？就算不精確，要如何估算出一個可能的結果？同時，也會觀察學生們在過程中如何回應考官所給予的提示。換言之，考官希望看到的是學生如何透過所學溝通，最後對問題提出解法的過程。
秉原認為由於材料系是一個相當講求實際應用的科系，面對這樣的問題，考驗的是學生在解決問題時「參數設定／修正」的能力。在這個問題終會牽涉到的物理公式大概會是理想氣體方程式和浮力公式；參數設定的部分，就如同答題引導中所提到的種種數值設定。秉原甚至自己做了一些計算，並得到結論：在假設大象重 1 公噸、熱氣球本身 500 公斤、體積為 1,000 立方公尺的條件下，無論將氣體加熱到幾度都無法成功吊起大象。這樣的結果當然不會是終點，那麼下一個問題是：要如何修改參數設定，才能達到想要的結果（例如將熱氣球的體積設定為 8,000 立方公尺可行嗎）？
縝密思維與溝通是學生必須具備的能力
雖然這兩道題目看來南轅北轍，但筆者認為兩道題目都在測試學生在面對一個問題時能夠具有多縝密的思維。例如面對一個化學式，如何系統性的整理出所有可能的結果，避免疏漏；材料系的題目則在「如何用熱氣球吊起大象」這件事上，看到學生能夠在問題中想到多少細節，好比「熱氣球中空氣的重量要不要納入計算？」等。
誠然，一個人的思維是很難做到面面俱到的，那麼當自己的想法可能不盡完善時，能不能透過與考官良好的溝通來更順利的解決問題，也同樣是兩位考官都強調的重點。後續的文章中，筆者將陸續邀請不同領域的青年學者，來分析更多牛津大學部不同科系的面試考題。
執行編輯：曾聖軒
核稿編輯：林欣蘋
