6為
高中生物科「應用生物學」課程
教學活動的開發與分享
一唇-#' -1L~霞、目。再
高中生物科在 99 新課綱中有一全新的 課程，名為「應用生物學 J (即基礎生物2)
，內容包含生物科技在農業、食品、醫 藥、環境等領域的相關應用，與其對社會與 人類發展所造成的衝擊。大多數的生物老師 對此課程有些疑慮，因為他們認為應用生物 是一新的教材，同時對生物科技的相關技術 也不可能全數熟悉。為此，生物科學科中心 與臺北市生物科輔導團亦針對此課程開設許 多研習活動，邀請專家學者向教師們介紹相 關領域的學術新知與發展應用。 筆者是應用生物學教科書的作者之一， 對課綱、教科書編寫理念與該課程在升學考 試中的地位較為熟悉，故認為新課綱帶給第 一線教師的挑戰並不是教材，真正的挑戰 是教法。本文擬澄清「應用生物學」課程 並不強調教導學生新的知識與科學技術， 而是透過議題討論的教學方式，訓練學生思 考生物科技對人類社會所造成的衝擊，培養 學生獨立思考、團隊合作、人文關懷等能力 與態度。換句話說，應用生物學對第一線教 師最大的衝擊，不是多數教師擔憂的新教 重 92 中等教育第64 卷第 2 期蔡任國教師
。臺北市立中山女子高級中學 材，而是新教法。議題討論是問題導向學習(problem based learning
,
PBL) 中常用也很 重要的一種教學方式，是以學生為學習主體 的學習歷程，也是未來教學的新趨勢。 應用生物學課程的教學目標包含引導 學生了解生物科學在人類生活及產業上的應 用，並探討現代生物科學的發展在社會、法 律及倫理方面所衍生的相關議題，同時培 養學生批判思考、溝通、論證、價值判斷 等的能力，以面對並解決日常生活所遭遇 之與生物學相關的議題(教育部，民 99)
其教學評量應秉持真實性評量(authentic
assessment) 的理念，採多元的方式實施(教 育部，民99) 0 ，.真實性評量」叉稱實作 評量 (performance assessment) 、變通評量(alternative
assessment) 或直接評量(direct
assessment) 等，其精神為在教學的真實活 動中，直接評量學習者在教學活動中的執行 或操作過程，其評量包含書寫測驗、問題解 決、實驗操作、展示、表演、作品集、教師 觀察、檢核表、問卷以及團體合作計畫等多 元化的評量(莊明真，民的) 為了向生物科教師澄清新課綱的精神與 方向，筆者已設計一些議題討論式的教學模高中生物科「應用生物學」課程教學活動的開發與分享 組進行試教，並將相關經驗與成果以研習會 的方式(見下述) ，向生物科教師分享、討 論設計課程、試教、評量、分享等經驗。本 文以相關理念、經驗與建議整理成文，期待 能吸引更多夥伴一同討論，減輕對新教材的 焦膚、與壓力，轉變成嘗試、開發更多元教法 的動能，使生物科教學能更活潑、更貼近生 活，以培養具獨立思考、團隊合作、解決問 題能力的新一代國民。
貳、課程對第一線教師的
街擊
大多數老師常視「應用生物學」為一 新的教材，是過去高中課程中較少描述的內 容(屬農學院、醫學院、環境科學院的範 疇) ，且一般師資培育機構(屬理學院)亦 較少有教授相關學理知識的課程。其課程內 容對第一線教師的衝擊包含新的知識、技 術、發展、概念，簡述如下:一、新的知講
以生物科學應用於食品為例，發酵食 品不是只有酒、麵包這些食品，還包含巧克 力、茶等，這些例子讓我們瞭解生活中許多 食物都是經發酵而製成的。這些發酵食品的 製作流程與原理屬於食品科學的範疇，也是 一般高中生物教師較陌生的領域。此外，這 些發酵食品可反應當地的風土民情、氣候、 歷史文化等，若要教學精彩，常需具備地 理、文化等素養。 另一個例子是「什麼是酵素?」'過 去酵素可以是指一種生物，或是一種生命力 量，而目前我們認為酵素是可進行催化反應 的蛋白質， ，.酵素」的概念有其歷史軌跡， 也有許多有趣的議題蘊藏其中。對老師而言 這些是新的知識，是過去高中生物學課程不 太涉及的主題。二、新的技術
除了生物教師較熟悉的動物複製、基因 轉殖等，生物技術還有許多重要例子，如果 生物老師只教基因轉殖，那真是太狹隘而無 趣了。生物技術還包含「什麼是椰果? J 、 「椰果怎麼做出來的? J 等日常生活常見的 事物。椰果是一種食品，也是經發酵而製成 的，是由某些種類的酷酸菌所產生細菌纖維 素所製成的。「什麼是細菌纖維素? J 「它與植物纖維素有何差異? J 這些問題的 答案亦是過去生物課程較少介紹的，但在 「應用生物學」教學中，教師常需要解釋這 些日常生活常見但不熟悉的技術。 「移殖器官的流程」不只包含生物與醫 學上的技術，也包含在法律上的規定、醫院 的標準流程等，這些規準可能每隔一段時間 就會修訂，老師們可能要依據每年的情形進 行教授、說明或討論，亦增加了教師備課的 負擔與恐慌。又如育種與栽植，雖是早期舊 有的技術，但至今仍在大量使用，在農業上 與糧食供應上扮演非常重要的角色，尤其臺 灣的農業技術非常值得驕傲。除了育種外， 栽種的技術亦是十分重要的，包含嘉枝、黑 珍珠，其品種並無特別優秀，但經適當的栽 種技術'也能生產品質良好的農產品。課綱嚴勢轉
內容包含馴化與育種，但老師們亦可延伸 至其他相關的技術，而不能只介紹「基因轉 殖」這些應用頻率不高且仍在發展中的尖端 技術，換句話說「應用生物學」的教學應是 重應用而非學理，但生物教師常熟悉學理， 而不熟悉、其技術與應用。三、新的發展
科技發展快速，尤其在生物醫學領域， 例如:基因疫苗是近期所發展的重要醫藥技 術之一，但大部分教師在求學階段此領域還 未問世，故較不熟悉。另外還有「基改的爭 議 J '此議題並不是指基改技術的改良方式 等學理、技術層面的討論，而是需討論新的 基改作物、食品上市後，由於新科技的成果 進入了人類的生活後，引發了哪些爭議與社 會衝擊等現象，而我們又應如何因應等議 題，若教師無法掌握新的科技發展脈動，就 難與學生討論接下來十年內可能會遭遇的相 關衝擊。四、新的概念
「動物權」與「動物福利」的定義與 比較並非一般生物教師熟習的領域，又例如 「實質等同」的意義與應用，皆為「應用生 物學」課程的內容，教師需說明這些名詞所 代表的概念，且需引導學生瞭解這些概念的 演變過程，與對我們的生活造成什麼影響。 194 中等教育第 64 卷第 2 期五、新的教法
上述各項內容，為大多數教師對「應 用生物學」課程較為陌生的領域，也是較為 憂心的項目，但筆者認為「應用生物學」課 程對第一線教師最大的衝擊應是「新的教 法 J '也就是「議題式討論」的教學模式 O 「議題式討論」是指沒有答案、善惡的議 題，討論的成員可能有立場，但議題沒有標 準答案，議題討論的進行需要知識背景，更 需要教師引導，此教法不侷限於「應用生物 學 J '任何課程都可適用，以獲得更廣泛的 教學成果。另一方面，教師也許不 J定要依 據課綱所建議的教法施教，可繼續用過去習 慣的傳統教法進行，但如此就犧牲了讓學生 思考、辯論、建構、合作、發表的機會，而 議題討論的過程中，練習應用所學的知識、 對社會議題的專注、解決問題與表達的訓 練，皆是「應用生物學」課程希望學生能學 得的能力。參、課程活動
一、範例一:資料收集與分
析
以下為筆者所杜撰的虛擬獨白，旨在引 出 1845 年至 1850年間的「愛爾蘭大飢荒」事 件 O高中生物科「應用生物學」課程教學活動的開發與分軍 手裡緊握著乾潤的馬鈴薯，強忍著飢餓避免昏厥， 屋外悽厲的風聲似乎讓我聽到貪婪的地主大駕光臨， 將珍貴的糧食施捨給我們而不是運往英國換個好價錢， 眼中冰冷的淚光似乎讓我看到地主要歸還回我們土地， 而不是用賦稅、法律來壓榨我們， 這一切都只是絕望窮苦的老人一廂情願的幻想。 賤、別人說「陌生人坐享我們的收成，外國人擁有我們的土地 J ' 尤其在這幾年的飢荒磨難中，更讓我認清惡魔的真面目。 英國人宣稱愛爾蘭是他們的國土， 面對愛爾蘭面臨這麼大的災禍，不但見死不救， 還認為飢荒是我們愛爾蘭人不信奉新毅的天迪。 病菌奪去了我們窮人的食物與希望，而英國人奪去了我們的權力與尊嚴。 我並不恨讓馬鈴薯生病的玩意， 我只恨不公平的制度、貪婪的人心與事不關己的輕蔑態度， 這些才是大飢荒的禍首。 愛爾蘭於 1845 年至 1850 年間，當地重 要主食一一馬鈴薯，因徽菌(
Phytophthora
infestans) 感染而罹患馬鈴薯晚疫病，引發 嚴重的飢荒，造成一百萬人餓死，另外約 一百萬人被迫移民北美洲。雖然此事件是生 物學中一件因「病蟲害防治失敗」所造成的 糧食危機案例，但此事件亦影響了英國與美 國的文化發展與近代史。可請學生蒐集相關 的歷史資料，以「愛爾蘭飢荒的起因與影 響」為題，撰寫一篇短文。 使用時機:主題一單元二「生物病蟲害與疫 病的防治」課程開始時，由學生 收集資料、撰寫文章，以先瞭解 病蟲害對人類的可能影響，與防 治的重要性。 評量方式:以學生撰寫之短文或輔以口頭報 告進行評分。二、範例二:食品加工的創
意發想
(一)教學內容 酵素可催化不同的化學反應，可將食 物中的原料物質轉變成其他各種性質的食品 成分。假設你能獲得任何一種特定功能的酵 素，且不需考慮其來源與成本，那麼你可以 設計出什麼食品產品?此產品有何特質與優 點?你如何發揮創意進行宣傳、廣告? 範例:許多人的消化道無法產生乳糖醋，實積分草 1.我設計的食品產品(需描述酵素的功 能) 2.此食品產品的特質與優點: 3. 我為此食品產品設計的廣告詞(或其 他宣傳方式) 使用時機:主題二單元三「酵素在食品上的 應用」課程結束後，學生已知悉 酵素在食品工業上的應用質例與 原理，依據所學發揮創意。 評量方式:以「可行性」、「創意」與「行 銷手法」為評分依據，可由學生 互評、票選等方式進行。 3 我為此食品產品設計的廣告詞:廣告詞 可為「無瀉可飲，越飲越上癮! J 請參考上述範例，設計屬於你的創意食 在食入富含乳糖的乳品後，常造成 品: 腹瀉、腹脹等症狀(稱為乳糖不耐 症)。若於乳品中添加乳糖醋，可生 產無乳糖或低乳糖乳品，可吸引乳糖 不耐症的消費族群購買。此產品的說
明如下
1.我設計的食品產品:利用乳糖臨分解乳 糖，生產低乳糖乳品 2. 此食品產品的特質與優點:乳糖不耐症 的消費族可安心使用。(二)教學成果
以下為學生的創意發想成血。 (一)、 ft 設計的食品車品﹒字想:查看科(前的
~ 111俊~:
-驗豈宜
一 為且正義，蠱!A D柳先~-t~ /0凡的盾是
~tl，眼色，故t 品流淌的恥攝削. \時 -K
危，體戒啾之前嚼醇轍，區實講時Itt，畫帶也
{)JJF‘
二 :真言Zi:呀?注:其他宣傳材) :叫樹怯Mv
+的躺在帶囊"悍，啊，zdl
起啥也酷熱量.~~時西哥嚷線電成E 堂 、~~.--...
。謂現南峙..寄自 1.>- 府鶴，嘗嘗P 雄，區
教師與同學回饋:控制腸道吸收能力的物質(藥物)應不屬於於酵素，也許開發能將脂肋催 化成無法吸收之物質的酵素可達此功效，但須考慮該酵素是否能避免胃液 的分解。 196 中等教育第 64 卷第 2 期高中生物科「應用生物學」課程教學活動的開發與分享 (-)、氣設計的食品處品:
l英雄主咪的味精
jfiEYf志駕照;這輔料，他走做!
草草寺巴逸夫喂 b萃的之三句 ~" 令峙嗨，燒殺
λ辦點…{是其他…:
高三 1心 I，也屯R繕，辭去 1怕有噢 I' 的偏
又啤鬼說總豆葉你答了全身-:-~'三色"
I
教師與同學回饋:很有創意也有市場價值，需考慮、該酵素在分解異味物質的同時，是否亦會 分解重要的營養成分，而降低其營養價值。 (-)、單是設計的食品產品:(=-)
已聽見油
二、北食品產品的特質與優越:含有令鱗油精簡略l. \)1已;不告時，可 E 晶龍染嚴
重視l>i 通篇A種可開車 1
(三}、 AJ‘此食品鑫品設計的...詞(或其他盒..芳，的:酷斗上讀t 訊、~
II
i益 it屬可錯，止是主還"
教師與同學回饋:可減少酒後誤事的事件，但沒有酒精的酒是否就沒人購買(喝酒之人常是 為了貪求酒精的麻醉效果) ，且去除酒精可用蒸餾的方式，成本更低，故 此方案的應用價值似乎不高。 (一}、 ft設計的食品直品:加入的仰的玄之
(二)、比食品直品的特質與優屬:司長豆花的人吧 ~t
Dl.
~豆豆豆!
(三)、.ft.J‘此食品產品設計的廣舍詞(..其他宣傳方式):
想也這 L
d
!革已是的 1~ 若是
f.
教師與同學回饋:立意良好，但須考慮該酵素是否可順利避免胃液的分解，且是否能為人體 所吸收。實務好事
三、範例三:動物權與動物
福利之討論
(一)教學內容
動物褔利是指受人類控制的動物，例 如-家禽、家畜、寵物或研究實驗用動物等，應提供其適當合理的生活條件，並應人
道對待，不應受到不必要的痛苦。 動物權是指所有動物皆真有意志和主體性，其基本權利應當受法律保障，因此不應
被人類視為占有物來對待，以維持其生命尊
嚴。例如:應避免以動物進行實驗、大量拳
養經濟動物以供宰殺食用、飼養寵物，以及
將動物作為娛樂用等。1954年學者在養殖的雞群中，發現一種
全身無羽毛的突變種，人們稱牠為無毛難。
(二)教學成果
以下為學生的申論成果。無毛雞因皮膚裸露而較易散熱，在炎熱環境
中其死亡率較一般肉雞為低。若將無毛雞作
為肉雞，則可省去拔除雞毛的步驟，但無毛
雞在寒冷環境下，因缺乏羽毛的保溫與保護
作用，死亡率卻可能升高。假若人們大孟飼
養無毛雞，以作為觀賞或食用，你的想法如
何? 使用時機:主題一單元一「生物品系的培 育」課程結束後，學生已知悉育 種的目的與方式，再透過此活動 思索動物權、動物褔利與人類褔 祉如何達到平衡等議題。 評量方式:可以書面報告、簡短演說、公開 辯論、製作宣傳海報、短片等方 式進行評量。 重 98 中等教育第 64 卷第 2 期高中生物科「應用生物學」課程教學活動的開發與分享 tw
/i
ratay/pos
tJ
1304540784
)。
再播放與介紹其電影主題曲的歌詞:「來自遙遠的島嶼，是麵粉和稻米，淹沒了
我的水芋田，荒廢了的小米地。船一艘艘的
的夢想，是到外面世界去冒險，鴻巴納的
夢想卻是留在家鄉，留在這個屬於海洋、屬於飛魚、屬於達悟人的家鄉一一「人之
島 J (修改自:http://mypape
r.
pchome.com
都市人的氣息，兩人之間距離越來越遠，
再也找不回往日的戀情。當地很多年輕人
o Tao
,
上起奮鬥。盡盟主盤是遁旦盟的青梅竹
馬的女友，選擇到臺灣發展，接受了很多
(一)教學內容 先介紹〈人之島)(Pongso
2006) 這部電影的簡要劇情: 達悟族青年遁旦墊，與錄音師血直至回 到故鄉蘭嶼採集大自然的聲音，因緣際會和美術老師安安結識，相戀相愛，留在蘭嶼島
四、範例四:食品與文化的
討論活動
實務分軍 E 啟航，帶走我們孩子，留下一張張孤獨，無 依無奈的容顏。我是個無能的老人，無法傳 繼我們的東西，任由相機捕捉我的靈體，時 間劃過海平面的光影，往昔快樂生活何時再 臨? J 這是電影《人之島}
(Pongso No Tao)
主題曲的部分歌詞，描述著現代化社會的變 遷對蘭嶼達悟族造成的衝擊。雖然我們育種 出產量豐富的糧食作物，但食物的種類卻同 時減少，這個現象不但影響了我們的飲食習 慣，也威脅著許多寶貴文化。請你舉一個飲 食習慣因文化交流而改變的實例，並比較飲 食習慣改變前後的優點與缺點?(二)教學成果
以下為學生的討論成果。 使用時機:主題一「生物科學與農業」與主 題二「生物科學與食品」課程結 束後，學生對育種與食品的相關 應用、原理已有初步知識背景， 再透過此活動思索科學的相關 進展對各文化的影響(正面與負 面) 評量方式:可以書面報告、簡短演說、公開 辯論、製作宣傳海報、短片等方 式進行評量。以「省思性」 「獨創性」、「完整'I生」等作為 評分依據。 200 中等教育第64 卷第 2 期高中生物科「應用生物學」課程教學活動的開發與分辜
?@身卓感令叫他$Ark.紙@娥
ν?幫"粉"l 0/l...'t!司、 9°有~t.'..4 l~仙!..:;"'lO\,-f嗯 lQ1\1-他們.為時 約有先旦~可 :..!Y\~妨?區 l三缺點苟且主
趴仙也扭過齡~帥
t'>\1<...6.弘\l.~~'\.，il<....-﹒-K.軍 /'J...}. I瓜訓孽，秒 1 扮 h 莓，且」亂，1f'!!I月't-r.1.a旦
嘔企掃咖啤取一嘲哪個~ t-1 、i ‘ 1.l1l1414 4匕￡
6為
五、範例五:病蟲害防治的
討論一一村民大會活動
(一)教學內容 1.病蟲害簡介，以下述例子進行病蟲害對 人類危害的說明: (1)愛爾蘭於 1845 年至 1850年間，當地重 要主食一一馬鈴薯因轍菌(晚疫病 菌)感染而罹患馬鈴薯晚疫病，引發 嚴重的飢荒，造成一百萬人餓死，另 外約一百萬人被迫移民北美洲。 (2)1942年孟加拉的水稻因感染稻胡麻葉 枯病，使稻米收成嚴重缺乏而引發飢 荒，死亡人數高達二百萬。 (3) 國內稻作最常見的病害為稻熱病，但 經由適當的育種與防治措施，現在已 經可以將稻熱病的危害減緩，而不致 嚴重影響稻子的收成。 2.對於病蟲害的防治方法: (1)物理防治法:利用物理方式或機械設 備來防治病蟲害與疫病。 例如: a.以放鞭炮、敲鑼打鼓等方法產生巨大 聲響。 b矗立稻草人以嚇走啄食稻穗的麻雀。 c. 田間隨風飄搖的各式旗幟。 d.以套袋方式防止瓜實蠅與東方果實蠅 產卵。 e利用特定顏色的材質吸引、誘殺害蟲 (黏蟲板防治斑潛蠅、花前馬)。 五以阻隔設施避免病原和昆蟲的感染及 危害(溫室或覆蓋紗網) 202 中等教育第 64 卷第 2 期 優點:對生態環境幾乎不會造成危害。 缺點:人力和成本耗費較高、效率較低， 施用面積有限，常需與其他防治 法共同實施。 (2)化學防治法:利用化學藥劑防治病蟲 害與疫病。 例如: a.施用化學消毒劑以清潔消毒禽舍、畜 欄。 b施用殺蟲劑、殺菌劑。 c. 利用害蟲的J性費洛蒙來吸引、誘殺雄 性個體。 d為飼養的禽畜姻I疫苗、施用抗生素。 優點:使用便利、效果迅速確實、人力 與成本較低且容易推廣，甚至有 「沒有農藥，就沒有農業」之 說。 缺點:農藥可能毒殺食物網中的其他生 物，長期施用農藥，也可能產生 抗藥性，可能危害人體和環境的 健康。 補充說明:由於媒體的渲染，大多數民 泉以對「化學防治法」有先入為 主的觀念，認為化學藥劑一定是 不好的，故為了讓學生思考更廣 泛，補充了以下的研究結果:。化學防治法無法避免!?
美國學者曾於 1981 年到 1995 年進行了 長達 15 年的有機農業試驗，發現以有機農業 進行耕作，穀物產量比現代高產農業降低了21%
'但農業勞動力的消耗卻提高了42% 。 在全球每年將增加7 千萬人口的壓力下，農高中生物科「應用生物學」課程教學活動的開發與分享 藥的使用無可避免，合理使用農藥，兼顧生 態與農業效率，是當務之急的目標。 (3) 生物防治法:利用生物來防治病蟲害 與疫病的方法。 例如: a利用天敵捕食害蟲或寄生在事蟲身上。 b釋放不孕的害蟲與野生個體進行交配。 c利用微生物感染害蟲或病原體。 d.在作物附近種植可抗病或驅蟲的忌避 植物。 e稻鴨共育。 優點:較不會污染環境，不會引發抗藥 性，且具較長期的防治功效。 缺點:效果的顯現較化學防治法慢，易 受環境因素的影響，且技術門檻 與成本通常較高。 3 議題討論:農藥的使用是個人之事嗎? (1)背景說明: 阿A體認到化學藥劑對健康的危害，決 定停止施灑農藥與化學肥料，並以「稻鴨共 育」的方式進行耕作，希望能生產無化學物 質殘留的稻米。但鄰近的稻田仍繼續使用農 藥，於是附近的昆蟲便移到阿A 的農田中覓 食、棲息;鴨子也仍會頤飲到含農藥的水， 使得稻與鴨的生長情形皆不如預期。而所產 稻米中被檢驗出仍含有少量農藥，致使阿A 的收益受損。 阿甲的農田緊鄰阿A的田，他發現近年 來蟲害增加許多，認為阿A不施酒農藥，昆 蟲可在阿A的回裡繁衍，使得阿甲所施灑的 農藥無法有效降低蟲害，結果鄰近的農田都 遭殃。 (2)活動說明:角色扮演一村民大會。 每個村莊包含村長、阿A 、阿甲、消費 者，各自立場為: 村長:主持會議、記錄各方意見與結 三A H間 u 阿 A: 以稻鴨共育方式耕作，不用農 藥與化學肥料。 阿甲:使用農藥與化學肥料，希望I曾加 產量。 消費者:買品質好文便宜的商品。 請各村莊進行村民大會，討論 出可能的解決方案，並列出阿A 、阿 甲、消費者三方的疑慮與立場。 使用時機:主題一單元三「生物病蟲害及疫 病的防治」課程結束後，學生對 各式防治法及其優、缺點皆已熟 悉、後，透過困難解決的情境模 擬，應用所學知識，同時體驗食 品安全、成本、病蟲害防治等議 題之複雜程度。 評量方式:以「村民大會會議記錄」進行評 分，可輔以學生於討論過程中的 參與程度與討論深度進行評量， 亦可由學生互評、票選等方式評 分。
實務分軍
(二)教學成果
以下為學生的討論情形與成果。ZAh機、卷過司話知識悅色，且主使等)愉悅議i己乏
善~~~\'"怒已~於是怎 ι電報司已社有~~韓、騙取你
何，在海皂白h 僻~穗，{黨性精神~~tt\曳，且是色電
~l'j..聶哥哈毛主主主持偽軍已已是伍，不需信本
漪，看:章作物噫健全.區議會宜，
8
3zgt稅義的韓東是晶，閑情~ti~
204 中等教育第 64 卷第 2 期高中生物科「應用生物學」課程教學活動的開發與分草
