• 沒有找到結果。

研究限制與未來研究方向

本研究最主要的限制在於,雖然資料顯示參與者在評論科學與科技研究時的論證結 構相似,皆會從研究價值、解釋、證據、研究方法等方向來提出評論,但是這些評論項 目是在實驗時由實驗者提供的論證架構,參與者被要求就這四個方向進行評論。若沒有 這個論證架構的提示,直接要求參與者做開放式的評論,他們對於科學與科技研究會做 出怎樣的評論仍是未知之數。

本研究的另一個限制是材料的設計。現實生活中科學與科技的研究可謂不勝枚舉,

研究中所採用的科學與科技研究計劃僅是符合科學與科技研究特性的其中一種研究,因 此部分參與者在評論時,可能會因為對研究計劃的相關知識所知有限而難以提出批判,

也可能因為研究計劃的相關知識正好是參與者十分熟悉的議題而提出較多評論意見。此 外在異例的設計方面,研究中科學與科技研究計劃書中之異例數量並不相同,科學研究

138

計劃書提供的異例是 Kloas (2009)的實證資料,科技研究計劃書的異例則是綠金龜的壽 命太短、綠金龜進入交配期便難以控制、控制系統的可靠度低、控制系統難以進行複雜 操作等四個與涉及技術本身能否運作的問題,因此僅能就反應比例的方式進行比較。

最後,研究中的資料分析包含量與質的分析,但是許多發現皆來自於質的結果,如 參與者在評論科學研究的研究價值時較著重學術價值,對科技研究則著重於實務價值,

此一發現即來自於質的分析,量的分析並未反映這樣的差異,僅能發現參與者對科技研 究的研究價值所提出的反對意見數高於科學研究,大學生對研究價值所提出的反對意見 數高於研究生,如要進一步確認造成這些差異的原因,須進一步對照質的分析的結果。

因此本研究認為,未來如要進一步觀察科學與科技研究的知識探究行為的差異,質與量 的研究應同時並行,以作相互對照。

139

參考文獻

Bhandari, A., Erickson, L. E., Steichen, E. M. & Jacoby, W. A. (2007). Preparing students to work effectively as members of interdisplinary design teams. In D. H. Jonassen (Ed.), Learning to Solve Complex Scientific Problems (pp-299-319). NJ: Lawrence Erlbaum Associates.

Bricker, L. A., & Bell, P. (2008). Conceptualizations of argumentation from science studies and the learning sciences and their implications for the practices of science education.

Science Education, 92, 473-498.

Dunbar, K. (1997). How scientists think: Online creativity and conceptual change in science.

In T. B. Ward, S. M. Smith, & S. Vaid (Eds.), Conceptual structures and processes:

Emergence, discovery, and change (pp. 461-493). Washington, DC: APA Press.

Dunbar, K. (2000). How Scientists think in the real world: implications for science education.

Journal of Applied Developmental Psychology, 21, 49-58.

Erduran, S., & Jimenez-Aleixandre, M. P. (2008). Argumentation in science education. New York: Springer.

Hayes, T. L., Khoury, V., Narayan, A., Nazir, M., Park, A., Brown, T., Adame, L., Chan, E., Buchholz, D., Stueve, T., & Gallipeau, S. (2010). Atrazine induces complete feminization and chemical castration in male African clawed frogs (Xenopus laevis).

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107, 4612-4617.

Jonassen, D. H.(2007). What makes scientific problems difficult? In D. H. Jonassen (Ed.), Learning to Solve Complex Scientific Problems (pp-3-23). NJ: Lawrence Erlbaum Associates.

Hofer, B. K., & Pintrich, P. R. (1997). The development of epistemological theories: Beliefs about knowledge and knowing and their relation to learning. Review of Educational

140

Research, 67, 88-140.

Hofer, B. K. (2000). Dimensionality and disciplinary differences in personal epistemology.

Contemporary Educational Psychology, 25, 378-405.

Horng, R-Y., Lu, P-H., Chen, P-H., & Hou, S-H. (2013), The effects of argument stance on scientific knowledge inquiry skills, International Journal of Science Education , 35, 2784-2800.

Jehng, J.-C., Johnson, S. D., & Anderson, R. C. (1993). Schooling and students’

epistemological beliefs about learning. Contemporary Educational Psychology. 18, 23–35.

Khishfe, R. (2014). Explicit nature of science and argumentation instruction in the context of socioscientific issue: an effect on student learning and transfer. International Journal of Science Education , 36, 974-1016.

Klahr, D., & Dunbar, K. (1988). Dual search space during scientific reasoning, Cognitive Science, 12, 1-48.

Klahr, D., & Simon, H. A. (1999). Studies of scientific discovery: Complementary approaches and convergent findings. Psychological Bulletin. 125, 524-543.

Klahr, D., & Simon, H. A. (2001). What have psychologists (and others) discovered about the process of scientific discovery? Current Directions in Psychological Science. 10, 75-79.

Kuhn, D. (1993). Science as argument: Implications for teaching and learning scientific thinking. Science Education, 77, 319–337.

Kuhn, D., & Pearsall, S. (2000). Developmental origins of scientific thinking. Journal of Cognition and Development, 1, 113-129.

Liu, S.-Y., & Tsai, C.-C. (2008). Differences in the scientific epistemological views of undergraduate students. International Journal of Science Education, 30, 1055-1073.

Muis, K. R., & Gierus, B. (2014). Beliefs about knowledge, knowing, and learning:

141

Differences across knowledge types in physics. Journal of Experimental Education, 82, 408-430.

Newell, A., & Simon, H. A. (1972). Human Problem Solving. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall.

Paulsen, M. B., & Wells, C. T. (1998). Domain differences in the epistemological beliefs of college students. Research in Higher Education, 39, 365–384.

Perry, W. G. (1970). Forms of intellectual and ethical development in the college years: A scheme. New York: Holt, Rinehart & Winston.

Popper, K. R. (1959). The logic of scientific discovery. London: Hutchinson.

Sato, H., & Maharbiz, M. M. (2010). Recent developments in the remote radio control of insect flight. Frontiers in Neuroscience, 4:199, doi: 10.3389/fnins.2010.00199.

Schauble, L., Klopfer, L. E., Raghavan, K. (1991). Students' transition from an engineering model to a science model of experimentation. Journal of Research in Science Teaching, 28, 859-882.

Schommer, M. (1990). Effects of beliefs about the nature of knowledge on comprehension.

Journal of Educational Psychology, 82, 498-504.

Schommer, M., & Walker, K. (1995). Are epistemological beliefs similar across domains?

Journal of Educational Psychology, 87, 424-432.

Shaw, V. F. (1996). The cognitive processes in informal reasoning. Thinking & Reasoning, 2, 51-80.

Simon, H. A., & Lea, G. (1974). Problem solving and rule induction: A unified view. In L. W.

Gregg (Ed.) Knowledge and cognition (pp. 105-128), Hillsdale, NJ: Erlbaum.

Toulmin, S. (1958). The uses of argument. New York, Cambridge University Press.

Tsai, C.-C., & Liu, S.-Y. (2005). Developing a multi-dimensional instrument for assessing students’ epistemological views toward science. International Journal of Science

142

Education, 27, 1621-1638.

Zimmerman, C. (2000). The development of scientific reasoning skills. Developmental Review, 20, 99-149.

143

附錄一 科學研究計劃書

導致青蛙變性的背後原因

計劃主持人:Tyrone Hayes 研究問題

草脫淨(atrazine)是一種可控制雜草生長的除草劑,這種無臭的白色粉末在美國一 年的消耗量約 3600 萬公斤。每年約有 22 萬五千公斤的除草劑飄散在空中,再隨著雨水 落下,範圍可從噴灑處延伸到一千公里外之遠。草脫淨可能會影響動物的性別發育,其 原因是草脫淨可能會促進芳香酶的生成。芳香酶是一種蛋白質,可促進雌激素動情素的 產生,導致原本的雄性生殖腺轉變成卵巢。本研究的目的是希望透過實驗方式,確認草 脫淨是否會影響兩棲類生物的性別發育與生殖能力。

文獻回顧

1990 年代,製造草脫淨的先正達公司開始出資針對除草劑可能會干擾動物(包括人 類)激素分泌進行研究。之後,Matsushita (2006)發現草脫淨會影響鳥類的性別發展,

Suzawa & Ingraham (2008)則發現草脫淨會影響魚類的內分泌功能,Fan et al. (2007)也發 現草脫淨會干擾人類的內分泌功能。根據美國地質調查所在 2001 年發表的調查資料顯 示,美國有 57%的河流已檢測出草脫淨和其他除草劑。

在研究中(Hayes et al., 2002),我們讓非洲爪蟾(Xenopus laevis)的蝌蚪持續暴露 在含 0ppb、0.01ppb、0.1ppb、1ppb、10ppb 及 25ppb 草脫淨的水裡,每種情境有 90 隻 蝌蚪。待蝌蚪蛻變成青蛙後,再比較各種情境的青蛙的喉部大小,喉部大小是青蛙的性 徵之一。實驗發現,暴露於含 0.1ppb 以下草脫淨的水中長大的雄蛙,其喉部大小沒有明 顯差異,(m = 0.086mm2),但是在含 1ppb 以上草脫淨的水中長大的雄蛙,其喉部大小 會縮小(m = 0.074mm2)。而在不同濃度的草脫淨水中的雌蛙,其喉部大小並無顯著差 異。由此推論,草脫淨會影響青蛙的性別發展。

然 而 Kloas (2009) 分 別 在 美 國 的 Wildlife International, Ltd. 實 驗 室 及 德 國 的

144

Leibniz-Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries 實驗室進行實驗,他將非洲爪 蟾的蝌蚪持續暴露在含 0ppb、0.01ppb、0.1ppb、1ppb、25ppb 及 100ppb 草脫淨的水裡,

0ppb 情境的蝌蚪有 400 隻,其餘每個情境的蝌蚪皆為 200 隻,待蝌蚪蛻變成青蛙後,他 解剖檢視每隻青蛙的生殖腺,以判定性別。結果美國的實驗室的發現為:0 ~ 100ppb 濃度的草脫淨下的蝌蚪變成青蛙後,雄性的比例依序為 49%、53%、46%、44%、49%、

45%。在德國的實驗室則依序為:47%、46%、45%、50%、48%、52%。由於草脫淨的 濃度上升並沒有增加蝌蚪變成雌蛙的比例,因此 Kloas 推論,草脫淨並不會影響青蛙的 性別發展。

然而,大多研究證據皆指出草脫淨會影響兩棲類的性別發展,如:草脫淨會降低非 洲 瓜 蟾 的 精 子 及 塞 爾 托 利 氏 細 胞 ( 其 功 能 是 哺 育 成 長 中 的 精 子 ) 的 產 生 數 量

(Tavera-Mendoza et al., 2002),也會減少雄蛙的睪酮濃度(Hayes et al., 2002)進而造成 雄蛙的睪丸產生卵子的現象(Orton, Carr, & Handy, 2006)或出現雌雄同體蛙(Hayes et al., 2002; Hayes et al., 2006),這些性別異常的兩棲類生物皆棲息於大量使用草脫淨的農業區

(Du, et al., 2005)。

由於過去的研究僅在探討草脫淨對蝌蚪長成青蛙此階段的性徵的影響,並未深入了 解草脫淨對青蛙的生殖能力的影響,而生殖能力才是影響物種生存的要素。本研究的目 的是希望以長期觀察的方式,探討草脫淨對於青蛙的性別發展與生殖能力的影響。

研究方法

本研究將以 80 隻雄性非洲瓜蟾的蝌蚪做為實驗對象。由於蛙類的性別是以性染色 體 ZZ(雄蛙)和 ZW(雌蛙)來決定,研究中我們將只使用帶有 ZZ 染色體的雄蛙,這 是因為若同時使用雄蛙和雌蛙的話,假如研究發現雌雄同體的青蛙,將無法判定牠們原 來是有卵巢的雄蛙,還是有睪丸的雌蛙。使用染色體全部都是 ZZ 的雄蛙,才能確定實 驗所得到的雌雄同體蛙或雌蛙是因雄蛙轉性而來。

實驗中,80 隻雄性非洲瓜蟾的蝌蚪中,40 隻將養殖於含 2.5ppb 草脫淨的水中,另

145

40 隻則養殖於未加入草脫淨的水中。兩組蝌蚪的飼養環境完全相同。養殖時間共三年,

本研究將於這段期間觀察兩組雄蛙在求偶期的行為,另將隨機選出 10 隻暴露於草脫淨 的雄蛙及 10 隻未暴露於草脫淨的雄蛙,每隻青蛙各自放置於內有 1 隻 ZW 雌蛙的容器 中,使其與雄蛙交配產卵,並以雌蛙的產卵數評估兩組雄蛙的生殖能力。三年後,將比 較兩組雄蛙血液中的雄性激素濃度,並解剖兩組雄蛙的性器官看是否有差異。

研究假設

若草脫淨會影響青蛙的性別發展,我們預測暴露於草脫淨下長大的雄蛙,其雄性激 素的濃度與生殖能力將明顯低於未暴露於草脫淨下長大的雄蛙。本研究將申請每年 50 萬美元研究補助共三年。如果研究結果與我們的預測相符,則顯示草脫淨的使用會對於 生態造成相當嚴重的威脅。

146

附錄二 科學研究計劃書的論證結構

命題 1、草脫淨(atrazine)是一種除草劑,在美國一年的消耗量約 3600 萬公斤。每年 約有 22 萬五千公斤的除草劑飄散在空中,再隨雨水落下,範圍可從噴灑處延 伸到一千公里外之遠

命題 2、草脫淨可能會影響動物的性別發育,因為草脫淨可能會促進芳香酶的生成。芳 香酶是一種蛋白質,可促進雌激素動情素的產生,導致原本的雄性生殖腺轉變 成卵巢。

命題 3、草脫淨會影響動物激素分泌的相關文獻:

a. 始於 1990 年代,製造草脫淨的先正達公司出資針對除草劑可能會干擾動物(包 括人類)激素分泌進行研究

b. Matsushita (2006)發現草脫淨會影響鳥類的性別發展

c. Suzawa & Ingraham (2008)發現草脫淨會影響魚類的內分泌功能 d. Fan et al. (2007)發現草脫淨會干擾人類的內分泌功能

e. 美國地質調查所在 2001 年發表的調查資料顯示,美國有 57%的河流已檢測出 草脫淨和其他除草劑

命題 4、支持草脫淨會影響青蛙性別發展的實驗證據:

Hayes et al. (2002)讓非洲爪蟾(Xenopus laevis)的蝌蚪持續暴露在含 0ppb、

0.01ppb、0.1ppb、1ppb、10ppb 及 25ppb 草脫淨的水裡,每種情境有 90 隻蝌蚪。待 蝌蚪蛻變成青蛙後,再比較各種情境的青蛙的喉部大小。實驗發現,暴露於含 0.1ppb

0.01ppb、0.1ppb、1ppb、10ppb 及 25ppb 草脫淨的水裡,每種情境有 90 隻蝌蚪。待 蝌蚪蛻變成青蛙後,再比較各種情境的青蛙的喉部大小。實驗發現,暴露於含 0.1ppb