主題式活動課程在國中學生學習成效之研究-以生物科技解決養豬的環保問題為例
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(2) 誌謝 一路上走來，最感謝的就是教導我、包容我的教授-張永達老師。 張老師在百忙之餘，他總是不忘提醒我該注意的地方，一再地諄諄教 誨，讓我獲益良多，真的是對張老師由衷的感激。還有蘇宏仁老師、 童麗珠老師，謝謝你們對我論文上的指導，提醒我該注意的細節，以 及該修正的地方。還有行政院農委會的郭猛德博士，謝謝你大方的提 供我研究的課程資料及材料。還有其他系上的老師，王玉麒老師、黃 璧祈老師，謝謝你們在我活動課程上的指導及建議。還有感謝采靜對 我SPSS的指導，讓我在黑暗中衝出了一道曙光。 而在研究所這三年，也感激很多一起陪我走過來的伙伴，佳泰、 銘陽、柏成、喬盈、慈雪以及淑貞等，感謝你們一路上的陪伴及加油 打氣。也謝謝雅嵐學姐及研究室裡的眾多伙伴，逸萱、逸涵、振寰、 汝黛、佩珊、宗翰、觀喬，謝謝你們陪著我一起努力。還要特別感謝 貞儀，很細心的指導我論文該注意的部分。 還有我在學校的工作伙伴，素美主任、嘉惠、振祐、嘉琪、立杰、 小珍姐、小陸哥、翠華姐，謝謝你們的鼓勵。再來就是我家人，謝謝 婆婆辛苦的幫我帶小孩，讓我無後顧之憂的唸書。謝謝愛我的老爸、 媽咪、大哥、二哥，還有我最愛的老公、女兒及妮妮，因為有你們大 家的愛，我才能一個一個接著完成人生中重要的大事。.
(3) 摘要 本研究主要目的在探討「以生物科技解決養豬的環保問題」主題 式教學活動對國中七年級學生的學習成效，研究的範圍包含：國中學 生對於生物科技概念的瞭解、生物科技應用在生態保育上的態度及對 主題式教學活動的態度。本研究以台北市某國中七年級96位學生為研 究樣本，前實驗設計為單組前測—後測設計，於教學前、後進行「以 生物科技解決養豬的環保問題概念成就測驗」 、 「生物科技應用在生態 保育態度問卷」之測驗，並於資料蒐集後進行量的統計分析及質性分 析，以評估學生在「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活 動實施後之學習態度。根據研究結果所獲，結論如下： 一、在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後，可提升學生 對於生物科技概念的瞭解。 二、在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後，學生對於生 物科技應用在生態保育持正面的態度。 三、學生對於「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動持 正向肯定的態度。 本研究之結果可以提供自然與生活科技領域之教學活動設計 者、教學者或相關研究之參考。 關鍵字：豬、生物科技、生態保育、環保問題、學習成效.
(4) Abstract The aim of this study was to explore the effect of a project activity course - an example of the environmental problems resolutions for pig cultivation with biotechnology on junior high school students’ learning achievements. The scope of research included the followings the cognition of biotechnology concept, the attitude to the application of biotechnology in ecological conservation, and the attitude to this project activity course. Subjects are 7th graders of a school in Taipei .The pre-experimental design is Single unit to pre-test and post-test. Before and after the teaching activities, the achievement test of ‘ the environmental. problems. resolutions. for. pig. cultivation. with. biotechnology’ , and the questionnaire of ‘the application of biotechnology in ecological conservation’ were implemented. The quantitative statistical analysis and students’ attitude to this project activity course were acquired by using the qualitative analysis with the opinion table..
(5) The main findings of this study are as follows: 1.After the teaching of ‘ the environmental problems resolutions for pig cultivation with biotechnology’ activities, the students’ understanding of biotechnology concept is upgraded. 2.After the teaching of ‘ the environmental problems resolutions for pig cultivation with – biotechnology’ activities, the students have positive attitude to the application of biotechnology in ecological conservation. 3.After the teaching of ‘the environmental problems resolutions for pig cultivation with biotechnology’ activities, the students have positive attitude to this project activity course. The results of this study could be the reference for the designers of teaching activities, teachers or researchers of the Science and Technology Learning Area.. Key words: pig, biotechnology, ecological conservation, environmental problems, learning achievement.
(6) 目 錄. 第一章 緒論 --------------------------------------------------------------------------1 第一節 第二節 第三節 第四節. 研究動機與背景-------------------------------------------------------------------1 研究目的與問題-------------------------------------------------------------------5 名詞解釋-----------------------------------------------------------------------------7 研究範圍與限制-------------------------------------------------------------------8. 第二章 文獻探討-------------------------------------------------------------------9 第一節 第二節 第三節 第四節 第五節 第六節. 生物科技的發展----------------------------------------------------------------9 環保議題（永續教育）-對環境的態度----------------------------------12 生物科技在生態保育之應用------------------------------------------------15 生物科技在生態保育之展望------------------------------------------------17 養豬問題--------------------------------------------------------------------------18 以生物科技解決養豬的環保問題------------------------------------------20. 第三章 研究方法-------------------------------------------------------------------29 第一節 第二節 第三節 第四節 第五節. 研究方法與設計-----------------------------------------------------------------30 研究對象--------------------------------------------------------------------------35 評量問卷設計--------------------------------------------------------------------36 問卷分析方法--------------------------------------------------------------------40 教材開發與實施-----------------------------------------------------------------42. 第四章 結果與討論----------------------------------------------------------------46 第一節 國中學生教材實施之認知問卷分析-----------------------------------------46 第二節 國中學生教材實施之態度問卷分析----------------------------------------62 第三節 學生背景與生物科技應用在生態保育認知之檢測---------------------78 第四節 教材實施後課程學習結果與分析-------------------------------------------88.
(7) 第五章 結論與建議----------------------------------------------------------------96 第一節 結論----------------------------------------------------------------------------------96 第二節 建議---------------------------------------------------------------------------------100. 參考文獻-----------------------------------------------------------------------------102 中文文獻--------------------------------------------------------------------------------------102 英文文獻--------------------------------------------------------------------------------------104.
(8) 附 錄 附件一 問卷內容--------------------------------------------------105 附件二 課程用學習單--------------------------------------------109 附件三 課程教案---------------------------------------------------110 附件四 前置性問卷------------------------------------------------113 附件五 教學開發模組---------------------------------------------116 附件六 專家審核問卷名單---------------------------------------120 附件七 課程簡報----------------------------------------------------121.
(9) 表 次 表 3-2-1 表 3-3-1 表 4-1-1 表 4-1-2 表 4-1-3 表 4-1-4 表 4-1-5 表 4-1-6 表 4-1-7 表 4-2-1 表 4-2-2 表 4-2-3 表 4-2-4 表 4-2-5 表 4-2-6 表 4-2-7. 研究對象的班級概況-----------------------------------------------------------------35 生物科技與生態保育議題教材研究認知與態度信度分析-----------------39 教材實施前國中生對「生物科技與生態保育」的認知總分分析--------46 教材實施前國中生對「生物科技與生態保育」的認知部分分析--------47 教材實施後國中生對「生物科技與生態保育」的認知總分分析--------50 教材實施前國中生對「生物科技與生態保育」的認知部份分析--------51 教材實施前、後測驗各認知部分的成對樣本 t 檢定------------------------52 教材實施前、後測驗各認知部分的相關比較分析--------------------------54 教材實施前後認知各題成對 t 檢定----------------------------------------------59 教材實施前國中生對「生態保育相關態度」的部分分析-----------------62 教材實施前國中生對「生態保育相關態度」的各題分析-----------------63 教材實施前國中生對「生物科技相關態度」的部分分析-----------------63 教材實施前國中生對「生物科技相關態度」的各題分析-----------------63 教材實施前國中生對課程態度的全部分析------------------------------------64 教材實施前國中生對課程態度的各題分析------------------------------------64 教材實施前國中生對生態保育態度、生物科技態度與活動課程態度的相 關------------------------------------------------------------------------------------------65 表 4-2-8 教材實施後國中生對「生態保育相關態度」的部分分析-----------------66 表 4-2-9 教材實施後國中生對「生態保育相關態度」的各題分析-----------------66 表 4-2-10 教材實施後國中生對「生物科技相關態度」的部分分析----------------67 表 4-2-11 教材實施後國中生對「生物科技相關態度」的各題分析----------------67 表 4-2-12 教材實施後國中生對課程態度的全部分析-----------------------------------67 表 4-2-13 教材實施後國中生對課程態度的各題分析-----------------------------------68 表 4-2-14 教材實施後國中生對生態保育態度、生物科技態度與活動課程態度的相 關------------------------------------------------------------------------------------------69 表 4-2-15 教材實施前、後測驗各部分態度相關的比較--------------------------------70 表 4-2-16 教材實施前、後測驗各部分態度成對 t 檢定---------------------------------71 表 4-2-17 教材實施前、後測驗生態保育態度成對 t 檢定------------------------------71 表 4-2-18 教材實施前、後測驗生物科技態度成對 t 檢定------------------------------73 表 4-2-19 教材實施前、後測驗主題式課程態度成對 t 檢定---------------------------75 表 4-3-1 不同性別在國中課程認知總分之統計量摘要表----------------------------78 表 4-3-2 不同性別在國中課程認知總分之獨立樣本 t 檢定--------------------------78 表 4-3-3 其他學生背景在國中課程認知之 ANOVA 檢定-------------------------------79 表 4-3-4 學校之外的知識來源在國中課程認知總分之獨立樣本 t 檢定-----------80 表 4-3-5 不同性別在養豬業認知總分之統計量摘要表----------------------------------81 表 4-3-6 不同性別在養豬業認知總分之獨立樣本 t 檢定------------------------------82.
(10) 表 4-3-7 其他學生背景在養豬業認知之 ANOVA 檢定-----------------------------------82 表 4-3-8 學校之外的知識來源在養豬業認知總分之獨立樣本 t 檢定---------------83 表 4-3-9 不同性別在主題式活動課程認知總分之統計量摘要表--------------------84 表 4-3-10 不同性別在主題式活動課程認知總分之獨立樣本 t 檢定----------------85 表 4-3-11 其他學生背景在活動課程認知之 ANOVA 檢定-------------------------------85 表 4-3-12 學校之外的知識來源在活動課程認知總分之獨立樣本 t 檢定----------86 表 4-4-1 學生課程感想統計表-----------------------------------------------------------------90 表 4-4-2 學生面對生物科技的態度統計表-------------------------------------------------92 表 4-4-3 學生對台灣生物科技建議統計表-------------------------------------------------94.
(11) 圖 次 圖 3-1 研究架構圖------------------------------------------------------------------32 圖 3-2 研究流程圖------------------------------------------------------------------33 圖 4-1 生物科技與生態保育認知前測各題得分----------------------------49 圖 4-2 生物科技與生態保育認知後測各題得分----------------------------51 圖 4-3 國中課程認知前測-後測分析各題得分------------------------------55 圖 4-4 養豬業認知前測-後測分析各題得分---------------------------------56 圖 4-5 活動課程認知前測-後測分析各題得分------------------------------57 圖 4-6 教材實施前、後測驗生態保育態度各題敘述性統計的比較--72 圖 4-7 教材實施前、後測驗生物科技態度各題敘述性統計的比較--74 圖 4-8 教材實施前、後測驗活動課程態度各題敘述性統計的比較-76 圖 4-9 學生課程感想統計圖-----------------------------------------------------90 圖 4-10 學生面對生物科技的態度統計圖-------------------------------------92 圖 4-11 學生對台灣生物科技建議統計圖-------------------------------------94.
(12) 第一章. 緒論. 本章涵蓋五節，第一節敘述研究動機與背景，第二節說明研究目 的與研究問題，第三節為名詞解釋，第四節則是研究的範圍與限制。. 第一節. 研究動機與背景. 近年來由於生物科技的議題很熱門，而人們又漸漸的對於生態保 育的議題很重視。因此，希望能藉由生物科技與生態保育的教學模組 來推廣生物科技的相關知識，能使國中生對於生物科技有更深一層的 認識。. 目前人類的科技雖然不斷地在進步，但環境污染問題卻越來越嚴 重。全球暖化、溫室效應、酸雨、沙漠化、與臭氧層破壞等問題，無 一不受世界各國的重視。因此有許多的環境工程學家、生態保護學 家、生物學家、化學家及社會學家都已投身環保工作，設法解決日益 嚴重的污染問題。. 自從 1992 年，聯合國在巴西熱內盧召開「環境與發展會議」（又 名地球高峰會）之後，國際間環保運動更是達到高潮。會員國們也陸 續簽訂多項國際環保公約，如「氣候變化綱要公約」、「生物多樣化 約」等，「永續發展」明顯地已成為人類追求的目標。生物技術被認. 1.
(13) 為是 20 世紀人類最重要科技之一，因此如何運用生物科技來幫助解 決環境問題，將成為未來最具發展潛力與議題。. 最近科學家發現，有些突變的微生物具有分解污染物的能力，如 染料廢水中的脫色菌、豬糞尿中的脫氮菌、油污污染土壤中所分離的 油污分解菌，猜測這可能是自然中一種適應與天擇的結果。在人類眼 中的廢棄物或是毒性物質，對某些細菌來說，可能是可口的食物呢！ 藉著生物技術，科學家可以將能分解污染物的微生物做改造，以提高 它們的工作能力；或者大量培養微生物，再放回自然界、廢水處理場 中，使喪失的自然淨化功能恢復。由此看來，生物技術似乎在環境保 護方面也有不小的貢獻，而這就是所謂的「環保生物技術學」。. 但是就目前而言，細菌並不能將所有有毒物質都以此方法清除， 雖已有許多成功的例子，但大多數仍處於研究的階段。科學家們信心 滿滿，他們相信隨著生物科技的進步，總有一天人類能更得心應手地 操控微生物，用來解決環境污染，讓地球恢復生機。. 研究者開發「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動 的原因是想結合生活相關的議題，而讓學生更能融入主題並感同身 受。豬 肉 是 台 灣 人 民 主 要 食 用 的 肉 類 。 而有 83％的豬隻是由彰. 2.
(14) 化以南至屏東等 6 縣市所生產(周 榮 華 ， 2003)，顯示台灣毛豬生產 相當集中，這對於建立現代養豬規劃是有良好基礎的。. 不過日前報導養豬戶虐殺豬隻、或豬肉驗出瘦肉精等成分，還有 養豬所產生的豬糞尿廢水及甲烷等溫室氣體而造成的環境污染，一再 地打擊養豬業者的形象，也讓養豬業逐漸面臨嚴格的環保挑戰，所以 研究者希望設計此課程，以生活科技來解決養豬業者的環保問題。研 究者覺得此主題是很有教育性的，而且可以把有關生物科技、生態保 育、微生物處理污水、生物肥料等重要觀念包含在內。希望能藉由此 課程，一改國中生對於養豬業惡臭不環保的形象。 在設計問卷等評量工具及開發教材中，首先先檢視學生對生物科 技及生態保育的熟悉度、興趣度及先備知識；再依前置性問卷決定開 發主題「以生物科技解決養豬的環保問題」，然後再開發教材及對生 物科技與生態保育的認知與態度問卷。藉此以期教材實施後得以再更 進一步釐清，並推及未來可能碰到的生物科技相關的生態保育議題。 若要進行環境教育融入課程的教學以改善學生對於環境的認知 與態度，則應把生態保育的議題融入自然科教學。然而，即使許多教 育學者瞭解將生態保育的議題融入課程的必要性，且教育部也持續地 推廣環境教育的相關概念與活動。但國內並沒有足夠的研究能夠給予 教師充分的課程，因此在課程的推動上有所困難。故本研究希望藉由 3.
(15) 進行「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動，來增進學 生對於生物科技及生態保育的認知及態度，進而提供現職教師在進行 相關課程時的參考。. 4.
(16) 第二節. 研究目的與問題. 研究目的：. 希望能藉由生物科技與生態保育的教學模組來深入研究生物科 技的相關知識，期望能使國中生對生物科技有更深一層的認識。而台 灣的養豬產業必須透過科技之發展與創新，由傳統產業轉型 升級為具有競爭優勢的知識型產業，以科學化養豬建立具有 攻勢策略的養豬產業，在市場日愈開放的競爭環境中，台灣 養豬產業及農村經濟才能永續繁榮。. 因此本一課程設計理念乃在研究目前台灣對於養豬造成環境污 染的改善及解決方法，使國中生一改對於養豬戶骯髒、惡臭及不環保 的形象認知，導正國中生的觀念及對加強生物科技的認知。期望在此 研究中：. 一、了解不同背景的七年級學生對現行生物科技認知與態度的情形。 二、了解不同背景的七年級學生對現行生物科技與生態保育的認知與 態度情形。 三、發展「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動，並比 較教材實施後對七年級學生認知與態度的改變。 四、了解所開發的「以生物科技解決養豬的環保問題」對學生在生物 5.
(17) 科技概念的瞭解是否有顯著影響。 五、 了解在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後，學生對 於生物科技應用在生態保育上的觀念是否有正面的影響。 六、 了解學生對於「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活 動是否持正向肯定的態度。 七、 根據研究結果與發現，提供具體可行之「生物科技與生態保育」 教材，以供教育單位、教師實施使用或未來相關研究之參考。. 研究問題： 一、不同背景的七年級學生對現行生物科技認知與態度的情形為何？ 二、不同背景的七年級學生對現行生物科技應用在生態保育的認知與 態度情形為何？ 三、在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後，七年級學生 對於生物科技概念的瞭解是否有顯著差異。 四、 在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後，七年級學生 對於生物科技應用在生態保育上的觀念是否有正面的影響。 五、七年級學生對於「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學 活動是否持正向肯定的態度。. 6.
(18) 第三節 名詞解釋 一、 七年級學生： 本研究之研究對象，以前稱呼為國中一年級學生，現在實施九年 一貫課程後，改稱為七年級學生。年齡層涵蓋 12~14 歲，以 13 歲為 主，而本研究中七年級學生的平均年齡為 13.2 歲。. 二、 生物科技：. 本研究所指的生物科技是利用基因轉殖技術及遺傳工程技術，將 牛胃裡的細菌基因－纖維素分解酶及植酸酶轉殖到豬身上，從而有效 提升豬隻消化飼料能力，可有效降低其排泄物中含有的纖維素及有機 磷含量。. 三、 主題式活動課程：. 利用前置性問卷規劃出本研究之主題，而主題的發現與形成是 由生活上、自身上及社會上的現象之觀察，引發出各向度的問 題。再進一步歸納學生的各種經驗及想法，而形成一些子問題。 然後在課堂上運用講述、討論及實做等方式，讓學生將新獲得的 概念運用出來。經過大家對此一主題的探討，獲得對此一主題更 深刻更切實的認識。 7.
(19) 第四節 研究範圍與限制 一、 研究範圍 本研究的研究對象為七年級學生，故將研究範圍限定在七年級自 然與生活科技第二冊第二章「遺傳」及第六章「人類與環境」的課程， 且僅探討學生對於生物科技與生態保育的認知及態度的改變，以及這 些改變跟學生的背景不同是否有所差異。 二、 研究限制 1.時間的限制： 國中課程七年級下學期第二章遺傳的章節裡面有關生物科技的 實際授課節數為一到兩節課，而此教材的授課時間為兩節課，所以如 果納入課程中實施生活科技與生態保育的主題式教學活動，對於課程 安排上較緊迫，因此需協調相關教師與人員規劃適當時間進行施教。 2.研究對象的限制： 本研究限於人力因素，選擇以台北市某七年級國中學生做為合作 對象。不宜推論到其他年級或其他地區的學生。 3.學生背景的限制： 本研究進行取樣的學校為有 27 個班級的中型學校，且該校區內 學生的家長背景以工商業為主，大多需勞力工作，故研究的結果較不 宜推論至此類型學校以外的其他學校。. 8.
(20) 第二章 文獻探討 本章涵蓋五節，第一節敘述生物科技的發展，第二節談論永續發 展教育與生態保育，第三節為生物科技在生態保育之應用，第四節為 生物科技在生態保育之展望，第五節則說明現代的養豬問題。 第一節 生物科技的發展. 生物科技是利用自然界的現有資源，透過科學理論加以研究推 廣。將生物可利用的特性發揚光大，藉此達到改善生活的目的。生物 科技應用範圍甚廣，食、衣、住、行、育、樂都在應用的領域之中。 此一科技也將會是二十一世紀之後的明星產業，人們的生活將處處可 見生物科技帶來的影響。. 生物技術被世界各國視為一項新技術，它對於提升國力，迎接人 類所面臨食物短缺、健康問題、環境問題及經濟問題的挑戰是至關重 要的，所以許多國家都將生物技術確定為增強國立和經濟實力的關鍵 性技術之首要(萬少濤，2006)。 依據國科會科學技術資料中心所做的定義：「生物科技是利用生 物程序、生物細胞或其代謝物質來製造產品，改進傳統程序，以提昇 人類生活素質之科學技術」。生物科技是一門跨領域的學門，包括了 生物、化學和工程等領域，其應用範圍涉及農業、製藥工業和環保工 9.
(21) 業等。生物科技主要的六大方向為基因操作、細胞核操作、染色體操 作、細胞操作、細胞和組織的培養、酵素微生物的固定等。 一、傳統生物科技. 生物科技的啟蒙，一般認為是始於法國科學家巴斯德，他在 1857 年發現了發酵現象，之後微生物被大量運用，巴斯德也因此被稱為生 物技術之父。. 隨著科學的發展，1940 起人類便開發出在無菌狀態下進行的生物 技術產程。1960 年之後，微生物開始被拿來用來當作生產蛋白質的工 具，這時科學家們已建立起遺傳工程及重組 DNA 的技術。目前微生 物發酵仍是生物科技中應用最為成熟的技術，廣泛運用於食品及製藥 工業上(國立科學工藝博物館，2006) 。. 二、現代生物技術. (一) 、組織培養技術：試著將細胞分離出來，然後在試管裡進行 人工培養，讓細胞大量地合成有用的物質。. (二) 、基因重組技術：是以遺傳基因工程方法將植物、動物或 微生物等生物體改良其特性，而達成的一種新生命體。其基本原理是 利用能切割特定DNA序列的限制酵素，將來自不同生物的DNA作切 10.
(22) 割，再以連接酵素連接帶有相同切口的DNA片段，如此，在應用上便 可將一些特殊DNA片段與載體進行接合，形成重組DNA，如果再將這 重組DNA，經轉形的作用送入宿主細胞中，經由宿主細胞的不斷分 裂，便可持續的複製這DNA片段。. (三) 、蛋白質工程技術：藉遺傳工程的手法，把該酵素的基因 選殖出來，試著改變基因上面的特定核酸，就可影響改變所表現的蛋 白質的胺基酸序列。. (四) 、細胞融合技術：是一種新的獲得雜交細胞以改變細胞性能 的技術。細胞融合可以在分類學上親緣關係較遠的生物之間進行，因 此它不但是菌種改良的一種重要手段，而且是動物或植物品種改良的 一種有潛力的方法。 (國立科學工藝博物館，2006). 三、台灣生物科技的發展. 1980年，政府將生物科技列為八大重點科技之一，在1995年訂定 了「加強生物技術產業推動方案」，1996年成立臺南科學園區，內設 有農業生技專業區；同一年也設立了國家衛生研究院。自1997年開 始，每年均召開一次國家生技策略會議。而經濟部亦成立生技及醫藥 推動小組，修訂許多生技相關投資及驗證的法規。2000年，政府將生 物技術列為十大新興工業之一，工研院亦設立「生物醫學工程中心」 ， 11.
(23) 2001年規劃成立研究型「竹南生物技術專業園區」以及國家級基因體 研究中心，顯示出政府對生技產業的重視(國立科學工藝博物館， 2006)! 第二節 永續發展教育與生態保育. 永續發展教育是指經由教育過程，達到環境、社會及經濟的永續 發展。依據近年來建立的全球共識，「永續發展」是指滿足當代的需 要，同時不損及後代子孫滿足其本身需要的發展。. 由於人類活動對自然環境的影響日漸加重，因而與環境相關的課 題已成為世界各國刻不容緩的研究對象。環境問題對人類生活空間的 衝擊及威脅，已由地區性轉為區域性、甚至全球性；在資源利用上， 也將對後代產生影響。因此，現在對於生態保育議題的討論都以世界 觀點探討為出發。並且呼籲世界各國及其公民，除了關心當地及日常 的環境問題以外，更要建立廣視野的環保概念，以前瞻性的行動關切 全球性的環境危機(王鑫，1999) 。. 一 般 而 言 ， 環 境 教 育 最 早 起 源 於 保 育 教 育 （ Conservation Education）。在十九世紀前後，當時美國人民為了發展工業，導致自 然生態系的破壞和環境品質惡化，因而引發了美國的保育運動 （American Conservation Movement）。保育運動自始即強調教育，並 12.
(24) 力求結合教育界人士傳播自然資源保育的重要性，隨後更衍生成為環 境保育教育。. 國際間對環境問題已呈現關切，上述國際公約所訂定的相關作 法，在精神上，包含「保育」和「永續發展」等概念；要求的則是「改 變」（Change），即改變人類傷害環境的錯誤集體行為和個人行為。 「保育」的定義，在世界保育方案（World Conservation Strategy）中即 明白地闡述，指管理人類利用環境資源的行為，使我們生存的環境能 在現代提供最大的永續利益，而且又能維持滿足後代需求和期望的潛 力。「永續發展」則是指在維生體系容納量的範圍裏，致力於改善人 類生活品質的行為（Caring for the Earth，1991）。. 如何達到「保育」和「永續發展」的目標呢？前述的國際活動都 提出了一些行動方案。其中，尤以『世界保育方案』、『我們共同的 未來』、『西元兩千年後的環境展望』、『關懷地球』、『全球生物 多樣性保育策略』以及『二十一世紀議程』等最具共識，也引起了廣 泛的回響（王鑫，1994）。. 行政院經建會於一九九六年八月設置「國家永續發展論壇」，提 供公共參與的場所，讓產官學研各界，對有關永續發展的相關議題經 過公開、廣泛的討論後，產生交集、建立共識，研訂適合我國國情及 13.
(25) 符合國際趨勢的永續發展政策綱領，提供政府研擬相關政策與措施的 參考（經建會及工業技術研究院能源及資源研究所，1997）。一九九 七年，完成「中華民國永續發展策略綱領」建議案。. 「中華民國永續發展策略綱領」（經建會、工業技術研究院能源 資源研究所，1997）建議我國推動永續發展的基本原則應包括：世代 公平、環境保護與經濟發展平衡考量、外部成本內部化、重視科技、 系統整合、優先預防、植根社會、廣面參與決策及國際化等九項原則。 此外，並建議在經濟方面，應配合自由化、國際化、制度化，提供市 場與經濟誘因，厚植科技基礎，以及建立產業界和民眾、政府部門的 溝通機制；在環境方面，著手調查自然資源分布與承載量，維護生物 多樣性，加強水量與水質保護，防止土壤污染，加強興建環境基礎設 施，抑制溫室氣體排放；在社會方面，重視全民優生保健，落實社區 總體營造，推動都市更新，促進城鄉永續發展，規劃省能源、低污染 之運輸工具，以及發展大眾運輸系統；在整體推動方面，建立有效機 制、加強教育宣導及強化行政管理，以擴大社會參與，形成國家永續 發展政策。這些議題都構成永續發展教育的內涵。. 14.
(26) 第三節 生物科技在生態保育之應用. 以分子生物為基礎而興盛之現代生物技術，在生態保育 方 面 之 應 用 ， 則 至 少 有 下 列 幾 個 方 向 (徐源泰，1999)：. 1. 鑑 定 及 分 類. 正確快速的分類，是生態保育工作之基礎。早期物種的 分類主要依形態外觀、及生化代謝相似性為依據。近來由於 分子生物學的快速發展，許多以核酸及蛋白質為目標的分類 方法，已經發展成熟。在應用上，分子分類法，不但快速且 正確性高。. 2. 減 少 棲 地 開 發. 藉由遺傳工程方法，可減少或維持現有耕作面積，以供 應增加中之人口，而避免熱帶雨林或生物棲地的過度開發。 而由於作物品種的高度改良，印度不但在人口增加兩倍後， 還反從糧食供應缺乏成為今日之糧食出口國。. 生物技術的另項價值，即在微調作物品種之生理性狀、 或開發新適地作物，已減少改變環境之手段所帶來的生態衝. 15.
(27) 擊。例如，為達到耕地面積不增加的目的，可以採用增加年 栽植次數來達成，如水稻的冬季栽培。. 3. 物 種 保 育. 多物種由於環境與棲地的破壞，正瀕臨絕滅。生物技術 的 許 多 基 礎 技 術 如 :遺 傳 工 程 、 重 組 DNA、 細 胞 融 合 、 組 織 培養、複製技術等，都可用於瀕臨絕滅物種之保育並有許多 成功的例子。對某些難以復育之物種而言，生物技術亦至少 可以保存其基因特質以供將來使用。尤有甚者，生物技術科 學家們目前亦試圖自化石、琥珀中，重建已滅絕之物種。生 物產業亦可間接回饋物種保育之工作。例如，近來相當熱門 之紅豆杉醇，其原始來源太平洋紫杉，不但稀少且生長極為 緩慢，做為提煉藥物之來源不但緩不濟急且會危害此瀕臨絕 種之物種。以現代技術而言，在了解其結構後，化學合成已 非難事，但更有效的即為利用生物技術，如以組織培養遺傳 工程改造後之組織細胞來大量生產。此舉，亦間接幫助太平 洋 紫 杉 之 復 育 (徐源泰，1999)。. 16.
(28) 第四節 生物科技在生態保育之展望. 在生態保育時，微生物遺傳資源是經常被忽略的族群。 事實上，微生物是維持地球生態平衡最主要之貢獻者。除了 在自然界中扮演分解者之重要角色外，亦為人類文明提供重 要幫助。所以，在生物科技應用在生態保育之展望，可利用 分子生物為基礎，藉由核酸分子探針直接偵測樣本之分子分 類法，現已成為相當受重視之關鍵技術。生物科技的分子分 類及鑑定，除了可以直接貢獻於生態保育外，並對許多工業 應用研究帶來新觀念與助益。例如，隨著生活品質要求的提 高，目前廢水處理多已要求做到，技術上較難及較不成熟之 氮磷去除之三級處理程序。. 而台灣高溫多濕，海拔距差大，具多型氣候特徵，故生 物相當豐富且茂盛，因此亦具有相當豐富之微生物的生物歧 異度。故如能整合相關學門領域，重視並發展生態保育之研 究並加以現代生物科技的科學方法，應該對國內起飛中的生 物科技產業有相當助益，並可做為我們進入世界舞台的重要 依據。. 17.
(29) 第五節 養豬問題. 台灣養豬事業原為農村重要產業，民國七十五年豬隻生產總值開 始超過稻米，成為生產價值最高之農畜產品，民國八十五年十一月在 養頭數高達一千六十九萬餘頭，價值新台幣八百九十二億餘元，外銷 日本豬肉價值超過十億餘美元，對安定農村貢獻頗鉅。惟民國八十六 年三月台灣地區豬隻發生口蹄疫，毛豬頭數因相關單位執行感染場撲 殺補償而大幅減少，且由於外銷市場喪失導致供需失衡豬價暴跌，豬 隻在養頭數急速縮減。. 台灣養豬產業由於豬糞尿廢水處理之環保問題，加以口蹄疫發生 期間，媒體一再重複渲染撲殺等血淋淋鏡頭，造成國民對養豬產業產 生偏差不良之觀念，致使台灣養豬王國之美譽遭受無情之打擊與挑 戰。因此建立養豬產業新形象，促進養豬成為健康之產業，亟需多方 加以探討，包括養豬場污染防治有效之處理，牧場的綠化、美化、香 化，藥物最有效之使用，飼養環境之改善，及環保單位對養豬觀感之 再造等，均有賴全國養豬界相關人員、團體的努力(現代養豬編輯委 員會，2000)。. 一、落實養豬污染防治，塑造產業良好形象為當務之急。養豬污染糞 尿處理設置比率已高達 95%；然而因為社會大眾並不太瞭解，且. 18.
(30) 部份養豬戶又未善加利用設備，加以媒體不完整報導，造成養豬 為污染事業的負面形象，亟需加強媒體之正確報導與溝通。. 二、為提升消費者食肉之品質，必須強化豬隻衛生安全，及加強死豬 流向之監控。. 三、養豬產業新形象應予以規劃，經由學生之寫作、美術比賽及各種 康樂活動加以美感化、活潑化、親切化、自然化。. 四、環保合理化之建立應參考世界潮流訂定環保規章。. 五、豬糞尿須經處理製成有機肥料，始可用於農田，達到化腐朽為神 奇之目的，亦為被寄予改良已經酸化、礦物化之厚望，為發展永 續農業之重要資材；這些都已獲得農民共識，應加強推廣。. 19.
(31) 第六節 以生物科技解決養豬的環保問題. 台灣毛豬生產從產量、產值、肉類貿易等方面觀之，民國 85 年 是達到最高峰的一年，當年生產量達 1,431 萬頭，產值 886 億元，為 稻米產值的 2.3 倍，位居國內農業單項產值首位，且在國際肉類貿易 中能與歐美養豬先進國家競爭而立於不敗之地。 但在屬於國際性流 行病之口蹄疫於民國 86 年 3 月悄然來臨，整個產業陷入風暴，台灣 養豬產業已成為風光不再的褪色小巨人。我 國 豬 肉 成 為 內 需 型 產 業 ， 並 由 豬 肉 輸 出 大 國 轉 為 輸 入 國 家 (周 榮 華 ， 2003)。. 而豬 肉 為 國 人 重 要 的 肉 食 消 費 來 源 ， 近 幾 年 平 均 供 應 上 市 毛 豬 約 1,000 萬 頭 （ 還 需 從 國 外 進 口 ） ， 每 人 年 消 費 豬 肉 約 40 公 斤 ， 顯 示 豬 肉 是 台 灣 人 民 主 要 食 用 的 肉 類 。 而有 83％ 的豬隻是由彰化以南至屏東等 6 縣所生產，顯示台灣毛豬生產相當集 中，這對於建立現代養豬規劃是有良好基礎的。. 不過日前報導養豬戶虐殺豬隻、或豬肉驗出瘦肉精等成分，還有 養豬所產生的豬糞尿廢水及甲烷等溫室氣體而造成的環境污染，一再 地打擊養豬業者的形象，也讓養豬業逐漸面臨嚴格的環保挑戰。. 台灣的養豬產業必須透過科技之發展與創新，由傳統產 業轉型升級為具有競爭優勢的知識型產業，以科學化養豬建 20.
(32) 立具有攻勢策略的養豬產業，在市場日愈開放的競爭環境 中，台灣養豬產業及農村經濟才能永續繁榮。. 因此本一課程設計理念乃在宣導目前台灣對於養豬造成環境污 染的改善及解決方法，使國人一改養豬戶骯髒、惡臭及不環保的形 象，導正社會觀念及對生物科技的認知。. 一、養豬所造成的環境污染. 1.水質污染. 有些養豬戶會把豬糞尿的廢水直接排放到河川中，而豬糞尿 中含大量的養分，會造成水體的優養化，導致藻類大量繁殖﹐而 引起水質缺氧，造成魚群大量死亡的現象而破壞生態平衡。. 2.空氣污染. 養豬的糞尿臭味會影響人類的居住環境，妨礙健康。. 3.垃圾污染. 病死豬的屍體隨意丟棄而造成環境污染. 21.
(33) 二、現今養豬業糞尿廢水普遍的處理方式. 政府在 1992 年便定出養豬廢水的生化需養量(BOD)及懸浮固體 (SS) 及化學需養量(COD)的標準，使得養豬場排放水質更為乾淨。目 前台灣養豬戶有超過 95%使用三段式廢水處理設施，比城市的污水下 水道比率高出許多。. 豬糞尿的處理方式，可分為糞尿混合處理及糞尿分離處理二大 類：而各種處理方法，不外經過「固液分離」 、 「厭氣處理」與「好氣 處理」三道程序。(中國畜牧學會編，2001). 1. 固液分離. 固液分離主要是利用固液分離機將豬糞中固形物分離，降低 廢水中之有機物，固體部分可經除臭、發酵後做堆肥；液體部分 則經厭氣發酵後，產生沼氣及污泥餅再利用，剩餘之液體則可供 灌溉或排放。. 2. 厭氣處理. 即缺氧處理；豬糞尿廢水中有機物被微生物分解酸敗腐化消 耗氧氣，因缺氧形成厭氣狀態，厭氣菌種取得優勢大量繁殖，有 機物被分解形成甲烷、二氧化碳、硫化氫、氨氣、水等。 22.
(34) 3. 好氣處理. 亦即供氧處理，是將大量空氣打入豬糞尿廢水中，水中溶氧 充足，好氣菌種大量繁殖，有機物被微生物分解，因微生物在有 氧狀態下進行氧化分解效率高，有機物分解速度快。. 但為了能使養豬業更為環保，現今也使用了多方面的生物科技技 術來解決養豬的環保問題。. 三、以生物科技解決養豬的環保問題. 1.從豬隻本身改造起. a. 環保豬. 豬雖然什麼都吃，但是卻不像牛羊一樣具有消化「草」的能力， 所以豬即使吃了草，也會全部排出來，不能轉換為生長所需要的養 分。由鄭登貴教授帶領的台灣大學生物科技研究所的研究團隊，利用 基因轉殖技術及遺傳工程技術，將牛胃裡的細菌基因－纖維素分解酶 及植酸酶轉殖到豬身上。成功改變了豬隻的消化能力，而豬糞也不會 污染環境，更不會惡臭，是名符其實的「環保豬」。(張德厚，2007) 。 台灣養豬科技已經成功研發出同時帶有植酸酶及維素分解酶基因轉 殖的環保豬，讓豬隻的唾液、腸道、胰臟可以分泌大量植酸脢及纖維 23.
(35) 素分解脢，這兩種酶可以有效切斷植酸與磷的鍵結，及切斷植物性飼 料細胞壁組成分中纖維素鍵結，從而有效提升豬隻消化飼料能力，不 僅使未來豬隻吃草成為可行，且可有效降低其排泄物中含有的纖維素 及有機磷含量。. 草中本就具有磷，豬隻骨骼在成長過程中需要磷和鈣，經過雙基 因轉殖的豬在成長中就會吸收纖維中的磷，因此排泄物中有機磷的成 份當然大幅降低，對防治水源污染大有幫助。. b. 基改玉米-改善豬糞的氣味-改善空氣污染. 美國養豬工業在政府、環保團體和居民的強大壓力下，請普渡 大學的科學家協助解決養豬場惡臭和污染的問題。普渡大學的科學 家認為造成養豬場惡臭的原因，主要是豬糞中的阿摩尼亞和硫化氫 含量過高，因此他們從改善豬隻的飼料著手進行研究。他們不但嘗 試在飼料中添加 5%~7%的纖維，甚至在飼料中添加未上市的基改 玉米，能將豬糞令人作嘔的氣味，改善到令人較能忍受的牛糞味， 並且降低對環境的污染(蔡 伶 觀 ， 2005) 科學家在實驗養豬場中飼養了 720 頭肉用豬，分別餵食傳統飼 料和新配方飼料，養豬間並裝設感應器和複雜的塑膠管路，塑膠管 設置的地方，主要在豬隻爭食的飼料槽附近，和豬糞排放區。每四 24.
(36) 小時一次，透過塑膠管將養豬間的空氣抽出，進行氣味和灰塵的分 析檢測。初步研究成果顯示，食用新飼料的豬隻糞便中的阿摩尼亞 和硫化氫含量明顯降低，臭味問題當然也改善不少，但是為了解新 飼料對豬隻成長的影響，仍需要進行長時間的研究(蔡 伶 觀，2005)。 2.加強處理. a. 利用基改微生物把豬糞變成生物肥料，增加其產量及速率. 豬糞尿經廢水處理的大量水沖洗再固液分離後所剩之固體 糞渣，大部分為未消化之飼料顆粒，如玉米粒、麩皮、豆渣皮等 粗纖維，雖然肥料三要素氮、磷、鉀等肥料成分相對較低，含水 率 75~85 %，但是為了減少環境污染，提高豬隻飼養附加價值， 降低畜牧飼養成本，提高農民養豬收益，豬糞尿的再利用是有其 必要性的。而其再利用的方法為把豬糞尿廢水污泥經污泥脫水機 脫水後，其所產生之污泥餅可經除臭、發酵、乾燥後作成生物肥 料。 （台灣的養豬事業編輯委員會編著，1983）. 而現在為了提高生物肥料的功能，農業委員會農業 試 驗 所 用特定培養基分離純化出 TARIB108 及 TARIB145 與 TARIB150 菌株，將菌液接種在滅過菌的豬糞堆肥中，施入盆栽 進行育苗試驗發現對蕃茄及甘藍菜幼苗有顯著促進生長效果。其 25.
(37) 製造成本不但低廉，還可提高豬糞堆肥之商品價值。利 用 生 物 技術將基改微生物把豬排泄物生產成多功能生物肥料， 將豬排泄物再生資源化，解決豬排泄物處理問題，不但 可 減 少 廢 棄 物，其 成 果 也 可 轉 移 給 業 者 生 產，增 加 收 益 ， 以供永續農業之用。. b. 利用基改微生物加快分解廢水中污染物的速度. 目前養豬戶的三段式廢水處理是以處理有機質為主，對處 理氮、磷的效果有限，在厭處處理時所產生的氨氣會被微生物 氧化成亞硝酸氨與硝酸氮，而影響化學需氧量的檢測值。農委 會畜牧處養豬廢水處理專家蘇忠楨成功的從豬糞廢水中分離出 一種本土性好氧脫氮菌，置入廢水處理設施中可成功降低其中 的亞硝酸氮量。. 蘇忠楨說： 「對環境生物學家來說豬糞尿中有許多寶物，其 中含有很多可以去除廢水中有機物的微生物。」若再利用生物 科技培育出基改微生物，使其分解廢水中污染物的速度加快， 便能提高其效能及速率，使廢水變乾淨。(黃鈞銘，2005). c. 利用基改微生物提昇以甲烷當燃料的使用率. 26.
(38) 養豬廢水在廢棄處理中會同時產生可以充當燃料的沼氣，其中高 達 60%~80%的甲烷，以及硫化氫及阿摩尼亞等氣體，但硫化氫及阿 摩尼亞的腐蝕性很強，並需先去除才可利用，否則機械會被腐蝕而造 成損害。目前台灣沒有很有效的脫硫方法，所以養豬戶利用甲烷來發 電的比例並不高，大都直接排放到大氣中。. 但在 2007 年初，南韓政府興奮的宣布第一座豬糞發電場正式啟 用。這座發電廠的能源來自兩千五百頭豬每天製造的二十公噸的豬 糞。這些豬糞可以發電三十千瓦，足夠一百戶人家使用。南韓全國的 豬一年製造五千一百萬公噸的排泄物，可以轉換成相當於三十六萬公 噸石油的能源。南韓計劃建造另外三座豬糞發電廠，2008 增加到二十 座解決部分能源問題，而台灣也可取經於南韓的經驗及技術朝此目標 邁進。我們可以利用生物技術，利用微生物脫硫的方式來提昇以甲烷 當燃料的使用率。. d.污泥餅+ 廢紙漿可做污泥花盆. 豬糞尿廢水處理場所產生之污泥，經適當穩定處理後，脫水製 成含水率 78－83％之污泥餅。此污泥餅與廢紙漿以不同之比例混合 後，製成各種大小形狀之污泥花盆，試驗結果以 4：6 之比例可得 最佳製盆率。污泥花盆成分中之 N、P、Ca、Cu 與 Zn 都比塑膠盆 27.
(39) 高。經實驗證實蘭花、草花、小胡瓜苗種植於污泥花盆，不論生長 性與開花結果都比塑膠盆佳，其根系生長好，死亡率低。但污泥花 盆因保水性差，需比塑膠盆增加一倍之灑水量，潮濕時易損毀搬運 時需小心之缺點。因此在適當之管理配合下，污泥花盆可大量用於 各種蔬果育苗取代塑膠盆，可解決畜牧廢水污泥處置與塑膠盆回收 處理問題。且污泥花盆主要材料均為可利用廢棄物，屬環保產品， 值得推廣應用。(郭猛德，2003). 四、小結. 台灣的養豬產業必須透過科技之發展與創新，由傳統產 業轉型升級為具有競爭優勢的知識型產業，以科學化養豬建 立具有攻勢策略的養豬產業，在市場日愈開放的競爭環境 中，台灣養豬產業及農村經濟才能永續繁榮。. 因此本一課程設計理念乃在宣導目前台灣對於養豬造成環境污 染的改善及解決方法，使國人一改養豬戶骯髒、惡臭及不環保的形 象，導正社會觀念及對生物科技的認知。. 28.
(40) 第三章 研究方法 本章共分為五節，第一節為「研究方法與設計」 、；第二節為「研 究對象」、第三節為「評量問卷設計」、第四節為「問卷分析方法」、 第五節為「教材開發與實施」 。 本研究主要目的在探討「以生物科技解決養豬的環保問題」主題 式教學活動對國中七年級學生的學習成效，研究的範圍包含：生物科 技的認知、生物科技應用在生態保育上認知及態度的影響等，並以自 編的「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動進行調查研 究。 針對學生性別、父母教育程度及職業、興趣科目、學校之外獲得 知識的來源等基本設定對生物科技的認知、生物科技應用在生態保育 上認知及態度的影響進行 t 檢定與 Anova 檢定；而各部份前後測比較 進行 Paired-t 檢定，以比較一般國中階段學習完遺傳課程的學生與完 成生物科技與生態保育教材之國中學生在各部份的差異為何；另外， 就教材實施時學習單進行分析，以了解教材進行中之概念獲得與轉 變。分析後可以檢驗與修正自編教材，並可為目前課程進行建議。. 29.
(41) 第一節 研究方法與設計 一、研究方法 本研究主要研究方法為調查研究法與前實驗研究法。 本研究蒐集國內外相關資料，作為研究的理論基礎及研究結果分 析及討論之依據，發現目前以生物科技應用在生態保育議題融入九年 一貫課程各學習領域的研究不多，尤其針對七年級自然與生活科技課 程進行研究發展的篇幅更是少之又少，且鮮有實證研究作為依據，導 致該課程雖然立意甚佳，但基層教師常難以著手執行的現象。有鑑於 此，本研究採取了調查研究法，了解國中階段學生對於生物科技與生 態保育的認知、情意與相關建議，有系統的蒐集資料；進行預試與施 行自編之「生物科技與生態保育議題：以生物科技解決養豬的環保問 題」教材，並於課程實施後對參與的學生進行問卷調查，以前實驗研 究法及問卷分析了解教材實施前後學生在認知、態度與價值判斷上的 差異，並可藉由學習單再加深瞭解學生的想法及學習狀況，希望藉此 得以修正教材或建議未來相關教材及課程的設計方向。 此次研究方法與範圍如下： 1. 調查研究法： 從文獻中衍生問卷及課程發展方向與內容，問卷針對學生對生物 科技的認知、生物科技應用在生態保育上認知及態度的影響等設計，. 30.
(42) 與七位專家討論後修訂，進行調查後再針對相關問題反思與探討。 2. 前實驗研究法 以國中階段七年級下學期第二章『遺傳的生物科技』內容為基 礎，加深加廣進行教材開發與實施，教材編排以國中為限。因此針對 不同學生完成遺傳課程後，實施前測，再進行『以生物科技解決養豬 的環保問題』主題式教學活動後，進行後測，然後比較前後測的差異。 而生物科技與生態保育議題之教材編排上需要顧及內容的難易度與 生活經驗的採納，且需生活化及活潑化以增進學生的學習意願及興 趣。. 31.
(43) 二、研究架構. 以生物科技解決養猪的 環保問題. 學習單及晤談. 課程實施. 前、後測. 量的研究. 質的分析. 以生物科技解決養 猪的環保問題認知 及態度問卷. 研究結果. 討論與建議. 圖 3-1、研究架構圖. 32.
(44) 三、研究流程 生物科技與生態保育議題：以生物科技解決養猪的環保問題為例. 生物科技認知. 生物科技與生態保育認知及態度. 問卷開發. 教材開發. 專家審查、修正. 專家確認、修正. 調查研究(2008.4). 2007.10 教材預試、修改. 教材實施(2009.4). 資料蒐集(2009.4). 論文撰寫 圖 3-2、研究流程圖 33.
(45) 研究過程分為四大階段： (1) 第一階段：進行焦點訪談。針對國民中學自然與生活科技領域 的教師（生物科專長）及七年級學生進行調查，以 瞭解目前國中教師所具備的生物科技與生態保育 的概念、教學能力，並選擇教師們及七年級學生們 認為教學前後，學生所應具備的環境認知及環境態 度，進行問卷設計（詳細問卷資料如附件一）。 (2) 第二階段：由第一階段得到的問卷資料，進行模組課程設計。 除此之外，根據該階段學生應具備的生物科技與生 態保育能力發展相關測驗或問卷，並經過 2 次的試 測與修改後，形成本研究所需的問卷形式。 (3) 第三階段：配合合作學校的課程進度進行教學實驗，並於實驗 前後，進行問卷施測。並於教學過程中，給予學生 學習單，以獲得相關的質性資料。 (4) 第四階段：分析資料及撰寫論文。使用 SPSS 12 統計套裝軟體 進行施測結果分析，並根據分析所得結果，深入探 討各研究變項之間的相關性。. 34.
(46) 第二節 研究對象 本研究以生物科技與生態保育為主要研究範疇，因此學生須有相 關之先備知識。而為了便利取樣，選擇了台北市立某國中的七年級學 生作為研究對象，針對國中七年級學生進行教材開發實施與問卷調查 研究之前實驗研究。由於配合學校上課時間及課程安排，無法進行大 規模施測；又『以生物科技解決養豬的環保問題』主題式教學活動為 例為兩節課 90 分鐘之教材設計，因此在國中階段「遺傳的生物科技」 教材結束後之預定時間內排定兩節課時間之班級為主。 本研究針對台北市某國中 96 位七年級學生，於 2009 年 4 月間以 兩堂課(90 分鐘)時間內，以前實驗研究法進行前測、教材實施與後 測，問卷回收扣除無效問卷共計 95 份前後測問卷。而該國中的學區 與一般學校相仿，根據國民教育法相關規定，國民中學的總班級數目 應以 18~48 個班級最為適當，而該校總班級數為 28 班，因此，視該 學校為適當的學校。該校取其中 3 個七年級的班級學生做為研究對 象，其班級學生概況如表 3-2-1 所示。 表 3-2-1 研究對象的班級概況 學生數 N. 全部的%. 年齡. 男生. 51. 53.68. 13.16. 女生. 44. 46.32. 13.16. 由表 3-2-1 可知，研究對象的男生比女生要多，但年齡無差異。 35.
(47) 第三節 評量問卷設計 由於本研究目的在探究國中七年級學生對於生物科技與生 態保育議題的認知、態度與價值判斷。因此自編「生物科技與生 態保育議題教材研究認知與態度量表：『以生物科技解決養豬的 環保問題』為例」，將問卷分為：壹、受測者基本資料；貳、生 物科技與生態保育議題的認知；參、生物科技與生態保育議題的 態度，如附件一。. 問卷題目類型包含一般選擇題、贊同程度檢核題。其中一般 選擇題為正確答案的選擇，因此以正確得 1 分、錯誤為 0 分進行 評分，其中生物科技與生態保育認知的第 10 題及第 19 題為反向 題，『不對』為正確得 1 分，其他答案為 0 分；另外，贊同程度 檢核題採用「Liker 式五分量表」，代表「非常同意」、「同意」、 「沒意見」、「不同意」、「非常不同意」，根據受試者內心對 該題的感受圈選，轉換為 5 分到 1 分進行分析，而其中生物科技 與生態保育態度議題上的第 2 題、第 5 題、第 7 題及第 15 題為 反向題，在反向題中，原本選擇「非常不同意」為 1 分改為「非 常不同意」為 5 分，以此類推進行分析。. 而問卷發展分為三個時期：. 36.
(48) 1.問卷發展前期－資料的蒐集與彙整 第一階段為問卷發展前期，本時期的重點為「問卷內容的擬定」 ， 又可以分為兩個部分：第一部分為相關資料的蒐集，研究者必須尋找 國內外以生物科技應用在生態保育的相關資料，針對不同的議題開發 出課程，並對國中自然領域的老師（以生物科為主）及七年級的學生 進行前置性問卷的施測。而主要的目標是要瞭解學生及教師對這些主 題的興趣度、熟悉度及必要性。根據上述的相關研究資料及前置性問 卷施測的結果，擬定之後主題式課程的問卷大綱及細目，並著手進行 問卷設計，將問卷分為兩部分，每一部分又包含若干主題： (1) 生物科技與生態保育認知問卷：包含生物科技的認知、生態 保育的認知、『以生物科技解決養豬的環保問題』主題式 課程的認知三大類。 (2) 生物科技與生態保育態度問卷：包含生態保育相關、生物科 技相關概念、『以生物科技解決養豬的環保問題』主題式 課程相關態度三大類。 2.問卷發展中期－確立問卷效度 第二階段為問卷發展中期，本階段的主要任務是要「確立問卷的 效度」。形成問卷初稿之後，擬定專家學者名單，將研究大綱、問卷 綱要及問卷初稿送交專家審定，以確認：(1)所擬定的問卷細目是否符. 37.
(49) 合問卷大綱的規劃，(2)問卷大綱之下的各項細目是否有所遺漏或不完 整，(3)問卷初稿的每一題測驗內容所隱含的概念是否皆與問卷細目符 合，且整體問卷設計是否能符合設計目的。 參與本問卷的專家學者共有 7 人，由於本研究的主題是將生物科 技應用在生態保育的議題融入自然與生活科技領域的課程進行教 學，而七年級的自然課程又以生物學概念為主，因此，委請生物背景 之國中教師與國立台灣師範大學生命科學系教授等專家 7 人，檢視題 目語意及表達上的修正指導，之後進行審查、預試和修改，以確認問 卷之效度。(見附件六)。 3.問卷發展末期－確認問卷信度、鑑別度及難易度 第三階段為問卷發展末期，本階段重要的目標為考驗問卷的信 度、鑑別度及難易度。研究者選擇 2 個該國中非研究對象的班級，利 用已具有效度的問卷進行預試，整理所得資料並利用 SPSS 12 進行信 度分析。一般而言，問卷的信度若低於 0.4 以下，信度較低，無法測 出真實的情形，通常不採用；若數值介於 0.4~0.7 之間，則視為中等 信度；若信度高於 0.7，則信度較高，研究的資料較為可信。因此， 若經過預試後，研究問卷的信度低於 0.7，那麼，就必須找出造成信 度低落的題目，進行修改或重新設計，並反覆檢測，直到信度高於 0.7 為止。. 38.
(50) 本問卷以 SPSS 12.0 for Window 版本進行 Cronbach α值(柯能畢曲 α係數)信度檢驗，經過統計分析後如下表 3-3-1，發現全量表分數的 Cronbach α=0.81；生物科技與生態保育認知的 Cronbach α=0.87；而 生物科技與生態保育相關態度的 Cronbach α=0.79。本研究問卷之信 度為 0.81，表示量表可信度極高。 表3-3-1生物科技與生態保育議題教材研究認知與態度信度分析. 信度係數 α. 問卷題數. (Cronbach's Alpha). (N of Items). 全量表. 0.81. 49. 認知部分. 0..87. 21. 態度部分. 0..79. 28. 而本問卷的鑑別度皆達 0.3 以上，表示試題介於優良到非常優良 之間，可知本問卷能分出學生的能力高下。而難易度則是用 EXCELL 分析，得到介於 0.4~0.6 之間，表示問卷的難易度是適中的。. 39.
(51) 第四節 問卷分析方法 本問卷分為：壹、受測者基本資料；貳、 生物科技與生態保育 議題的認知；參、生物科技與生態保育議題的態度。測得結果以 SPSS 12.0 版之描述性統計、前後測之 paired-t 檢定、pearson r 相關性檢定 與獨立 t 檢定及 ANOVA 的相關分析，在較特殊之題目的回答進行質 性分析，以推論其選擇的理由為何，以期了解學生在教學前後改變的 緣由；另外，再以學習單探究學生的學習成效。 「生物科技與生態保育議題的認知」共有 21 題，在此部分進行 加總分析比較後，再進行各題分析。 生物科技與生態保育議題的態度問卷共分為三個項目，第一項為 「一、生態保育相關態度」共有 4 題，其中第 2 題為反向題，在反向 題中，原本選擇「非常不同意」為 1 分改為「非常不同意」為 5 分。 藉由此部分可以瞭解學生對於生態保育的相關態度，因此先把 4 題加 總分析，再進行各題分析。 第二項為「二、生物科技相關態度」共有 9 題，其中第 5 題與第 7 題為反向題，在反向題中，原本選擇「非常不同意」為 1 分改為「非 常不同意」為 5 分。第 6 題及第 7 題為對於生物科技與生態保育態度 上面的情形；第 5 題、第 8 題、第 9 題與第 11 題為生物科技發展及 應用的態度；第 10 題、第 12 題與第 13 題為學生本人對生物科技的. 40.
(52) 喜好及態度，因此此部份進行總分分析後，再針對各題進行不同立場 的分析。 第三項為「三、以生物科技解決養豬的環保問題主題式教學活動 的相關態度」共有 15 題，其中第 15 題為反向題，在反向題中，原本 選擇「非常不同意」為 1 分改為「非常不同意」為 5 分。第 14 題及 第 15 題為對於養豬業者是否環保的態度；第 16 題到第 20 題為對基 因改造食品的態度；第 21 題、第 22 題與第 25 題到 28 題為學生對『以 生物科技解決養豬的環保問題』主題式教學活動的態度；第 23 題是 生物科技融入生態保育的態度；第 24 題則是環保與金錢態度的衝 突，因此此部份進行總分分析後，再針對各題進行不同立場的分析。. 41.
(53) 第五節 教材開發與實施 本教材的開發要融入國中九年一貫課程自然與生活科技領域， 而對九年一貫課程的了解，可以加強設計出適合本階段學生的教材， 以融入課程之中： 一、本教材之目標與九年一貫課程綱要的配合： 我國的國民教育希望可以透過培養學生的人性化、生活化、適性 化、統整化與現代化之學習領域教育活動，來傳授基本知識，養成學 生終身學習能力。而對應九年一貫課程綱要，本教材即希望培養學生： 1.從生物科技的進步中看到人與自己的相關性。 2.從生物科技與生態保育議題的思考看到人與社會的相關性。 3.從生物科技與生態保育議題的思考看到人與環境的相關性。 二、本教材的目標和自然與生活科技課程的配合： 本教材與九年一貫課程綱要中「生命的延續：生殖、遺傳與演化」 有關，可融入「自然與生活科技」課程中。 對應於此，本教材開發可於九年一貫版本課本上配合自然與生活 科技課本： 1.南一版第二冊第二章 2.康軒版第二冊第二章 42.
(54) 3.翰林版第二冊第二章的內容進行延伸連結。 三、本教材的開發與九年一貫分段能力指標的配合： 國中的課程綱要規劃自然與生活科技的學習，在於經由對自然現 象的探究活動同時對其巧妙的運用，以增進國民的科學與科技素養。 其中做為探究題材的自然現象包括有物質的變化性質、能的轉換、生 命世界、地球環境、生態保育等。若是教學由生活上所遭遇的問題為 議題來進行，了解現象演變的原因，以及設法解決這些問題，這些進 行的探究活動本身即是一種學習。這些學習活動涉及的教材內容，可 能偏重於化學性質的試驗或生命世界的探討，但亦可能同時涉及生物 成長及物理化學的變化。. 而本教材的活動包含了其中能的轉換、生命世界、地球環境、生 態保育等相關議題。而在教學設計上遵循著課程綱要的目標以培養現 代國民應具備的基本生物學素養，以及對現代生物學進展與成就的鑑 賞；且激發學生對生物學的興趣，培養尊重生命、鑑賞生命的情操、 解決日常生活中所遭遇的問題的能力。. 在教材的製作方面，遵循課程綱要的教材編選，融入了生活新聞 議題，具備了時代性與前瞻性。且在內容編排方面重視基本概念的探 討，力求生動有趣並注意與生活經驗之結合，以激發學生的學習興趣。. 43.
(55) 在教學方法的設計，先製作問卷並收回分析。以瞭解學生對課程 的熟悉度、興趣度及必要性。再針對其需求作課程內容的設計及調 整，並以既有之先存知識及生活經驗為基礎，應用適當之教學策略以 幫助學生達到有意義的學習。 在教學評量上，應以課程目標及教學目標為依據，並兼顧認知、 情意和技能三個領域的學習，以檢測學生是否習得基本的科學概念知 識、科學過程技能和科學態度等。認知領域學習目標的評量除應包括 知曉、了解的表現外，亦應注重應用、統整等高層認知能力及批判思 考等的表現。 而為了讓同學更有參與感，所以在教材設計上增加了動手做的實 驗，讓學生自己動手做由豬糞做成的污泥餅再加上其他的材料融合而 成栽培土，讓學生瞭解糞土也能便黃金，廢物利用做環保，進而對「以 生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動持正向肯定的態度。 四、教材開發之效度與預試 由於近幾年有關豬的議題很熱門，從養豬戶虐殺豬的新聞到台大 利用生物科技發展出環保豬，還有瘦肉精的議題來說，顯得此主題是 很有教育性的。而且可以把有關生物科技、生態保育、微生物處理污 水、生物肥料等重要觀念包含在內，所以研究者認為「以生物科技解 決養豬的環保問題」的主題是有其教育意義的。. 44.
(56) 而「以生物科技解決養豬的環保問題」的教材在開發上需有效度 檢驗，因此在教材開發中有專家參與討論，而由於生物科技倫理議題 本身所包含的範圍較廣，需要不同面向的專家進行審查，委請生物科 技或生物教育學者及在職教師等專家 7 人協助確認教材，以期教材得 以有效達成生物科技環境的目標。 另外，針對教材的實施在 2009 年 4 月進行國中七年級學生(已俱 備基因與生物科技先備知識者)預試，將過多、過難部份進行修正， 並加強圖像工具的開發，將文字內容減少以方便學生理解。. 45.
(57) 第四章 結果與討論 本章呈現本研究之結果與討論共分四節，第一節為「國中學生教 材實施之認知問卷分析」；第二節為「國中學生教材實施之態度問卷 分析」；第三節為「學生背景因素與生物科技在生態保育的認知相關 檢測」；第四節為「教材實施後課程結果與分析」 。 第一節. 國中學生教材實施之認知問卷分析. 一、教材實施前國中學生對「生物科技與生態保育」的認知 1. 教材實施前國中學生對「生物科技與生態保育」的認知總分分析 認知部分共為 21 題，題目如附件一所示，由表 4-1-1 可知，其 中總分得分極大值為 20、極小值為 0（答對得 1 分，答錯為 0 分） ， 平均值為 10.90±5.03，顯示學生在教材實施時前測部分因為國中課程 中對於生物科技與生態保育議題相關認知在課程中甚少安排，且對於 生物科技或養豬的環保問題的認知差異性大；其中認知部分的總分平 均僅較一半尚多一點，表示學生對於課程中未出現的知識、即便是普 遍性的常識涉略程度僅達五成。 表 4-1-1 教材實施前國中生對「生物科技與生態保育」的認知總分分析. 認知部份總分. 樣本數(N). 極小值(Minimum). 極大值(Maximum). 平均值(Mean). 標準差(SD). 95. .00. 20.00. 10.8947. 5.03070. 46.
(58) 2.教材實施前國中學生對「生物科技與生態保育」的認知部份分析 由表 4-1-2 可知，生物科技與生態保育議題的認知部分中第 1 題 到第 3 題以及第 11、12 題可知道在國中第二冊遺傳的相關概念：生 物科技、基因改造食品等及生物與環境中的生態保育等相關概念對於 學生的學習成效甚佳，答題完全正確得分為 5 分，其平均為 3.8 分， 正確率達七成以上；由第 4 題到第 10 題為養豬的相關認知，答題完 全正確得分為 7 分，其平均為 3.7 分，正確率只有 5 成，而由此部份 可以知道學生對於國內的養豬業的相關常識較不充足，表示學生對於 學校課程之外的知識之涉略較為缺乏；在第 13 題到第 21 題中可測試 出七年級學生對於生物科技應用在養豬業者技術的認知，正確答對此 部份可得分 9 分，但學生答題平均分數為 3.4 分，正確率不到四成， 推測原因為學生對於以生物科技解決養豬環保問題的認知了解不 夠，而且在學校課程中並沒有學習到相關知識，而在課外也沒有，因 此七年級學生的作答正確率甚低。 表 4-1-2 教材實施前國中生對「生物科技與生態保育」的認知部分分析 認知部份. 樣本數(N). 極小值(Minimum). 極大值(Maximum). 平均值(Mean). 標準差(SD). 第 1、2、3、11、12 題. 95. .00. 5.00. 3.8000. 1.42620. 第 4 題-第 10 題. 95. .00. 7.00. 3.7368. 1.95269. 第 13 題-第 21 題. 95. .00. 8.00. 3.3579. 2.55957. 47.
(59) 3.教材實施前國中學生對「生物科技與生態保育」認知的各題分析 本問卷認知部分共有 21 題，針對生物科技的基本認知與對養豬 業的基本認知及以生物科技解決養豬業的環保問題的認知，包含生物 科技概念、基因改造食品的認知、現代化養豬業的認知及生物科技應 用在養豬業認知的設計，分析學生答題的正確性如下： 由圖 4-1 可知，生物科技與生態保育議題的認知部分中第 1 題到 第 3 題以及第 11 題、第 12 題中，可知道七年級學生在國中第二冊遺 傳的相關概念：生物科技、基因改造食品等及生物與環境中的生態保 育等相關概念對於學生的學習成效甚佳，其平均值在 0.68~0.88 之間。 而此部份為學生在學校自然課程中剛學習過的部份，顯示學生對於知 識認知或記誦仍以課本為主，或可說明教師之教學成效顯著；而由第 4 題到第 10 題為現代化養豬的相關認知，各題得分在 0.6 以上，但唯 第 8 題為 0.18，答對率為全部最低者。第 8 題是探討現代化養豬廢水 處理系統的比例有 90%以上，但大多數的同學都認為是錯的，可見學 生對於養豬業者現代化管理設備的認知不足，不知道廢水處理系統在 現代化的養豬設備是很普及的；而在第 13 題到第 21 題中可以測試出 七年級學生對於生物科技應用在養豬業者技術的認知，但學生正確率 不到四成，其中第 19 題的答對率更只有 0.19，推測原因為學生對於 以生物科技解決養豬環保問題的認知了解不夠。. 48.
(60) 前測認知分析 1.00. 平均值. 0.88 0.78 0.80 0.68 0.61. 0.60. 0.75 0.65 0.71. 0.63. 0.42. 0.39. 0.32. 0.40. 0.19. 0.18. 0.20. 0.61. 0.52. 0.42. 0.37 0.27. 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 題號. 圖 4-1 生物科技與生態保育認知前測各題得分. 4.小結： 教材實施前測驗中可看出國中學生對生物科技與生態保育議題 的認知中，對於課程有教過的內容得分很高，但反之在課程未教過的 知識上得分就較低。. 49.
(61) 二、教材實施後國中學生對「生物科技與生態保育」的認知 1. 教材實施後國中學生對「生物科技與生態保育」的認知 由表 4-1-3 可知，學生在生物科技與生態保育議題的認知部分共 為 21 題，其中總分得分極大值為 21、極小值為 0 分，平均值為 17.66 ±4.23。 表 4-1-3 教材實施後國中生對「生物科技與生態保育」的認知總分分析. 認知後測總分. 樣本數(N). 極小值(Minimum). 極大值(Maximum). 平均值(Mean). 標準差(SD). 95. .00. 21.00. 17.6632. 4.23162. 2.教材實施後國中學生對「生物科技與生態保育」的認知部份分析 由表4-1-4可知，學生在生物科技與生態保育議題的認知部分中第1題 到第3題以及第11、12題可知道在國中第二冊遺傳的相關概念：生物 科技、基因改造食品等及生物與環境中的生態保育等相關概念對於學 生的學習成效甚佳，答題完全正確得分為五分，後測之平均得分為為 4.4，正確率幾乎達九成；第4題到第10題為養豬的相關認知，正確答 對此7題可得7分，後測答題正確率平均約為5.8，正確率達八成以上，； 而在第13題到第21題中可測試出七年級學生對於生物科技應用在養 豬業者技術的認知，正確答對此部份可得分9分，而學生答題平均分 數為7.5分，正確率高達八成以上。. 50.
(62) 表 4-1-4. 教材實施後國中生對「生物科技與生態保育」的認知部份分析. 認知部份. 樣本數(N). 極小值(Minimum). 極大值(Maximum). 平均值(Mean). 標準差(SD). 第 1、2、3、11、12 題. 95. .00. 5.00. 4.3789. 1.10298. 第 4 題-第 10 題. 95. .00. 7.00. 5.8105. 1.48964. 第 13 題-第 21 題. 95. .00. 9.00. 7.4737. 2.04649. 3.教材實施後國中學生對「生物科技與生態保育」的認知各題分析 由圖 4-2 可知，生物科技與生態保育議題的認知部分中第 1 題到 第 3 題以及第 11、12 題可知道在國中第二冊遺傳的相關概念：生物 科技、基因改造食品等及生物與環境中的生態保育等相關概念對於學 生的學習成效甚佳，其平均值在 0.80~0.94 之間（答對得 1 分，答錯 為 0 分）；而由第 4 題到第 10 題為現代化養豬的相關認知，各題得 分在七成以上，而在第 13 題到第 21 題中可測試出七年級學生對於生 物科技應用在養豬業者技術的認知，其中平均值在 0.68~0.91 之間。 後測認知分析. 平均值 1.00. 0.93 0.88 0.94 0.93 0.91. 0.80. 0.91 0.78. 0.87 0.65. 0.77. 0.83 0.80 0.87. 0.91. 0.81 0.85. 0.91 0.88. 0.84 0.68 0.72. 0.60 0.40 0.20 0.00 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 題號. 圖 4-2 生物科技與生態保育認知後測各題得分. 51.
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