國立臺中教育大學科學應用與推廣學系
科學教育碩士學位暑期在職進修專班碩士論文
指導教授：吳穎沺 博士
大學生對基改食品及異種生物器官移植
之認知結構與非制式推理思考
University students’ cognitive structures and informal
reasoning regarding two genetic engineering issues
研究生：楊世銘 撰
中華民國 100 年 11 月
致 謝
總算到了寫致謝詞的一刻，對所有的研究生來說這應該是最令人期待的一天，而對 我來說，這是三年努力的完美句點也是未來人生的新的篇章，一路走來感謝身邊所有家 人師長及好友支持，才讓我順利的通過這段人生重要的歷程。 首先，也是最感謝的就是指導老師吳穎沺博士，亦師亦友的他讓我了解何謂做學問 的熱忱及付出，家庭工作兩頭燒的吳老師還不斷犧牲假日的時間給我們研究上的指導及 解惑，最重要的是因為老師的鼓勵及協助才能讓我在這三年內分別參加了 ASERA 及 ESERA 兩個國外科教研討會，為我打開了國際的視野更豐富了我的人生閱歷。同時， 也要感謝黃鴻博和溫媺純博士，為我的論文提供許多專業的指導與見解，讓我的論文能 更有深度和廣度。 另外，非常感謝我最棒的學伴玉萍，不論在精神上的支持或是實質上的協助，幸虧 有玉萍一路相伴才讓幾度想放棄的我能堅持到最後，也讓遠在雲林工作的我能夠省去許 多奔波的路程，到法國 ESERA 研討會也幸虧有她才有如此順利精彩的行程。研究室的 好夥伴：依珮、銘傳感謝他們一路相挺到口試當天，也謝謝朝升、潁慧給予多方的協助 與支持，因為有大家才能讓吳老師的研究團隊如家人般的相處愉快互相提攜。謝謝一路 支持不間斷的娟娟，總是在電腦的一端傾聽我的苦惱，給我鼓勵支持，並適時的寄東西 給我打氣，讓我念研究所期間沒有機會瘦下來。感謝哲瑋、文彬、梅香、美芳總是在我 壓力最大的時候用盡美食、旅遊等各種方式為我充電，讓我不斷有動力走到最後。 最後一定要感謝的是我最偉大的爸媽，兒子這麼大了念研究所，你們還是像以前一 樣的用你們的方式默默的支持著我，讓我無後顧之憂的完成學業。感謝所有我愛及愛我 的親友們，謹將這篇論文獻給你們，一起體會我的喜悅與成長 楊世銘 謹誌中文摘要
本研究主要探討大學生在同時面對兩個與基因工程相關的社會性科學議題： 「異種生物器官移植」議題及「基改食品」議題在認知結構上與非制式推理思考 是否有所差異，進一步並希望探究其認知結構及非制式推理思考之間的關係。本 研究之研究對象為45位非理工科系的大學生，分別針對兩個議題進行三小時的介 紹課程後，分兩階段進行資料蒐集。第一階段是藉由錄音訪談後以「語意流程圖 析法」(flow map method)來收集研究資料，第二階段則請受試者填寫一份開放式 問卷(Openended questionnaire)再分析問卷內容來獲得資料。 研究結果顯示，在認知結構方面學生在兩個議題的概念廣度並沒有顯著的差 異，但是在概念複雜度及高階的訊息處理策略則為 「基改食品」 議題顯著優於 「異 種生物器官移植」議題。在非制式推理思考方面，學生在面對「異種生物器官移 植」議題時能展現較佳的非致式推理能力也能運用較多元的推理模式來探討議 題。比較學生對於兩個議題的認知概念可發現在學生在「基改食品」議題的認知 概念中有較多相同的概念，對於「異種生物器官移植」議題的概念就比較分歧。 此外，我們發現學生較能有效將基改食品課程中提及的概念轉化為自己的認知概 念，並能將其運用到非制式推理之上，可見不同的SSI議題對於學生認知概念建 立與應用是有所差異的。最後，本研究基於研究之結果，對社會性科學議題融入 教學之教學實務及未來研究提出相關建議。 關鍵字: 認知結構、非制式推理思考、社會性科學議題、異種生物器官移植、基改食品Abstract
This study attempted to compare the university students’ cognitive structures and their informal reasoning regarding two related genetically socioscientific issues, one is the “xenotransplantation” and the other is “genetically modified foods (GMFs)”. The participants were 45 nonscience major university students in Taichung city. Before the conduct of this study, the participants had already taken three hours learning activities regarding two issues. We collect out data by two steps, step one: To probe learners’ cognitive structures about SSIs, students’ narratives were obtained through taperecorded interviews, and then been transcribed into the format of “flow map”. Step 2: The participants’ informal reasoning was assessed with an openended questionnaire. And then, their responses were analyzed both qualitatively and quantitatively.
Research findings revealed that there is no significant difference was found on the “extent” of their cognitive structures of two issues. But the students’ concept of “GMFs” in the “richness” is superior to “xenotransplantation”. Furthermore, the high level information processing strategies obviously is better than “xenotransplantation”. We also found that students were able to construct more rebuttals and use different kinds of reasoning modes when they regarding the “xenotransplantation” issue. Compared with their cognitive structures regarding “xenotransplantation”, more common ideas were showed within the students’ cognitive structures regarding GMFs. Moreover, we found that the students might transform the ideals of GMFs in learning activities to their own concepts more effectively, and used them well in informal reasoning. It revealed that different SSI issues might affect the application of students’ concepts in their informal reasoning. Finally, implications for teaching practices and directions for further research are also discussed.
Keywords：cognitive structure, genetically modified foods (GMFs), informal reasoning, socioscientific issue, xenotransplantation
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參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 88 附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 96 附錄 A 基因工程議題非制式思考推理問卷異種生物器官移植議題．．．．．． 96 附錄 B 基因工程議題非制式思考推理問卷基改食品議題．．．．．．．．．． 97 附錄 C 訪談人員訪談標準流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 98 附錄 D 大學生面對兩個社會性科學議題之語意流程圖．．．．．．．．．．．．．． 99
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表 211 基因工程議題應用於科學教育相關研究分類．．．．．．．．．．．．．． 13 表 221 五種認知結構表徵方法在認知結構各向度知表現．．．．．．．．． 19 表 222 Sadler & Zeilder (2005) Dawson & Venville(2009)研究結果比較表．．．． 22 表 223 非制式推理模式與決策模式相關研究摘要．．．．．．．．．．．．．．．． 24 表 321 異種生物器官移植議題課程大綱及對應課程概念．．．．．．．．．．．．． 27 表 322 基改食品議題課程大綱及對應課程概念．．．．．．．．．．．．． 28 表 351 認知結構分析架構表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43 表 411 大學生之「異種生物器官」及「基改食品」認知結構分析．．．．． 52 表 421 受試者面對基因改造食品議題與異種生物器官移植議題立場之比較 58 表 422 受試者面對兩議題所呈現非制式推理思考能力之比較．．．．．．．． 60 表 423 受試者面對「異種生物器官移植」議題其非制式推理模式與實例彙整 表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 64 表 424 受試者面對 「基改食品」 議題其非制式推理模式與實例彙整表．．．．． 65 表 425 兩議題非制式推理模式使用比例統計表．．．．．．．．．．．．．．． 67 表 426 受試者在面對兩個議題使用推理模式數量比較．．．．．．．．．． 69 表 431 受試者「異種生物器官移植」認知結構之概念內容分析．．．．．．． 72 表 432 受試者對「基因改造食品」議題認知結構之概念內容分析．．．．．．． 75 表 433 大學生「異種生物器官移植」課程內容主要概念之概念學習成果．．． 78 表 434 大學生「基改食品」課程內容主要概念之概念學習成果．．．．．．． 79 表 435 受試者「異種生物器官移植」相關概念應用於該議題非制式推理思考 情形之分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 80 表 436 受試者「基改食品」相關概念應用於該議題非制式推理思考情形之分 析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 81 表 437 受試者在兩個議題之概念學習遷移情形分析．．．．．．．．．．．．．．．．．． 82
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頁數 圖 321 研究架構圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26 圖 331 研究流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 30 圖 351 第一次訪談直線概念繪製圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 37 圖 352 第二次訪談直線概念繪製圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 39 圖 353 回歸概念與訊息處理策略繪製圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 40 圖 354 開放性問卷資料分析架構．．．．．．．．．．．．．．．．．． 47 圖 355 認知概念、課程概念與非制式推理思考論點分析．．．．．．．．．．．． 49 圖 401 研究結果分析流程圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 50第一章 緒論
本章一共分為四節，主要針對本研究之研究背景與動機、研究目的與研究問 題、研究範圍與限制加以說明，並對本研究重要名詞予以定義及解釋。 第一節 研究背景與動機 現代的生活已無可避免的與科技緊密的結合，然而人類在不斷追求新科技的 發展與享受它們所帶來的便利之時，卻也憂慮著生物科技可能產生的一些潛在危 機，林樹聲（2006）指出，當今因科技應用引起的爭議性社會議題層出不窮，尤 其是生物科技突飛猛進下的各種技術應用和產物，更是挑戰著今日社會的倫理、 道德、生態和人類健康等方面的規範和極限。這類因社會與科學連結而顯現的爭 議性議題便稱為「社會性科學議題」（socioscientific issues; SSI）(Sadler, 2004)。 近年來科學教育研究者已經認知到社會性科學議題對促進學生科學能力的 重要性，並發現社會性科學議題對於學生參與科學相關探究是個非常好的媒介， 因為這些議題和他們一般的生活經驗是可以互相結合的，也因此這類的社會性科 學議題被越來越多學者應用於科學教育研究中，包括：基因工程議題(如:基因療 法、複製技術及幹細胞) (Ekborg, 2008; JimenezAleixandre, Rodriguez, & Duschl, 2000; Walker & Zeidler, 2007; Zohar & Nemet, 2002) 環境議題(如:全球暖化、能源 危機) (Osborne, Erduran, & Simon, 2004; Wu & Tsai, 2007, 2011)，公共禁菸令、手 機對人體健康危害(Albe, 2008; Kolstø, 2006; Lee, 2007)等議題。另外許多研究者認為要幫助學習者獲得相關知識並解決社會性科學議題的 能力在未來是相當重要的，所以要如何促進學生擁有這樣的能力也是科教研究者 未來的努力目標。Sadler 和 Zeidler (2004, 2005)提出，在學生嘗試解決社會性科 學議題的過程中會利用「非制式推理思考」來進行個別討論並做成結論，但他們 也發現大部分學生的非制式推理能力是有限的。針對這個問題，有許多研究者便 開始更進一步對有關社會性科學議題及非制式推理能力進行相關的研究及探討 (Zohar & Nemet, 2002; Topcu et al., 2010; Dawson & Venville, 2009; Kolstø, 2006; Sadler & Zeidler, 2005)。但在過去的研究中，大部分的研究者主要著重在學生面 對單一社會性科學議題時的推理決策模式及論證的表現，對於選擇不同議題對學 生推理表現的影響僅見於 Sadler 和 Zeidler (2004)的研究。Sadler 與 Zeidler 認為不 同的議題對於學生非制式推理的模式及推理品質的表現上均有顯著的差異，但究 竟議題的選擇與學生非制式思考間有何關聯？這方面的研究尚未發現有學者投 入研究。而近日有學者以多議題觀點來探討職前教師同時面對社會性科學議題時 非制式推理思考的表現( Topcu et al., 2010) ，但是他們所採用的議題(基因治療、 複製人及全球暖化)仍是各自獨立的數個議題，我們無法進一步藉此看到議題對於 受試者非制式推理能力的影響。 綜合上述的研究，我們發現以往的學者在利用 SSI 議題進行研究時，較少著 墨於學生在橫跨不同議題時非制式推理能力的表現，所以本研究的研究動機便是 想了解學生在面對兩個不同但具有關連性的 SSI 議題時，對於他們的非制式推理 能力會有何影響。再者，從很多研究中我們發現學生的概念理解會顯著影響其非
制式推理能力及表現(Sadler, 2004)，因為學生的先備知識對於學習者探索認知及 建構自己的科學觀有一定的重要性，所以了解學生的先備知識也必須包含在我們 研究考量範圍之內，故而了解學生在同時面對兩個議題時其概念理解情形也是我 們的研究不可缺少的一環。 所以為了結合非制式推理及概念理解兩的面向的研究，我們在議題的選擇上 便更需要仔細斟酌，而在諸多社會性科學議題中我們發現與基因工程相關的社會 性科學議題是最常被提出討論及研究，並且在不同的科教研究領域上更是被廣泛 應用。所以本研究想探討越來越受重視基因工程相關的 SSI 議題中兩個子議 題——「基改食品」及「異種生物器官移植」，希望了解學生對於這兩個表面相 似但本質上有許多差異的議題，其概念理解與非制式推理能力表現是不是有差異 存在。此外，也進一步希望能分析學生在面對兩個議題時，其認知概念與非制式 推理之間的關係。藉此可以讓我們更了解學生在知識的處理運用及架構上會有怎 樣的關聯，以期能提供後續的研究者更進一步的線索，更深入去探討概念理解與 非制式推理之間的關係。
第二節 研究目的與研究問題 基於研究背景與動機，本研究的目的在探討大學生對於兩個基因工程相關議 題的概念理解是否有所差異以及大學生同時面對兩個相關的基因工程議題其非 制式推理所展現的能力分別為何，基於以上目的本研究之研究問題如下: 一、大學生對於兩個與基因工程相關的社會性科學議題的認知概念是否有顯著差 異? 11 大學生對於兩個與基因工程相關的社會性科學議題其「概念廣度」是否有 顯著差異? 12 大學生對於兩個與基因工程相關的社會性科學議題其「概念複雜度」是否 有顯著差異? 13 大學生對於兩個與基因工程相關的社會性科學議題其「訊息處理策略」是 否有顯著差異? 二、大學生在同時面對兩個與基因工程相關的社會性科學議題時其非制式推理能 力(informal reasoning)是否有差異性? 21 大學生在同時面對兩個與基因工程相關的社會性科學議題時其立場的選 擇為何？ 22 大學生在同時面對兩個與基因工程相關的社會性科學議題時其非制式推理 能力在質的表現上(Reasoning quality)是否有差異? 23 大學生在同時面對兩個與基因工程相關的社會性科學議題時其非制式推理 模式(reasoning mode)的運用是否有差異?
三、大學生對於兩個與基因工程相關的社會性科學議題其認知概念、課程概念與 及非制式推理論點間的關係為何? 31 大學生對於兩個與基因工程相關的社會性科學議題其認知概念的組成為 何？ 32 大學生對於兩個與基因工程相關的社會性科學議題所陳述的認知概念有應 用課程概念的情形為何？ 33 大學生在面對兩個與基因工程相關的社會性科學議題時，其非制式推理思 考論點應用認知概念的情形為何？
第三節 名詞解釋 本節將就本研究當中較重要之名詞加以界定，說明如下： 一、社會性科學議題（socioscientific issues; SSI） 隨著科學與科技的發展，人們在日常生活當中所遭遇到的社會議題與科學概 念或科技運用之間有密切的相關性，例如：基因工程、複製生物、基因療法、 全球暖化與核能發電等議題，這一類議題被稱為是「社會性科學議題」。 二、非制式推理(informal reasoning) 相對於非制式推理，當我們面對前提假設清楚完整，且結構明確(well structured)的問題時，所作的推理稱為制式推理(formal reasoning)；反之，在 我們面對或解決具有開放性特質，結構鬆散(illstructured)且具有爭議性的問 題時所作的推論便是非制式推理(informal reasoning)。 三、認知結構（cognitive structure） 是指學習者儲存其所學習到的概念與學習時訊息處理發生的地方，是位於學 習者大腦中的一假想結構。本研究是指學習者在經過學習後，以「語意流程 圖」所表徵的結果。 四、語意流程圖析法（flow map method） 指將受訪者所陳述的內容，依其陳述的順序轉換成流程圖，以分析其認知結 構的方法。
五、基因工程(Genetic Engineering) 基因工程是一種用來修改、重組生物DNA結構的技術，修改是為了某些特定 目的而做的，而且這些修改是可以傳承到子代的。藉著基因工程，我們可以 改變細胞的特性，進而改變生物體的外在特徵或內部行為。 六、基改食品(genetically modified food, GMF) 科學家利用基因工程技術將目標基因轉植到我們一般常見的糧食作物中，如 稻米、玉米、大豆等，使作物變成有防寒、抗蟲、增產等目的基因作物，此 類的食用作物或是以此類作物製成之食品稱為基改食品。 七、異種生物器官移植(xenotransplantation) 利用基因工程技術改造非人類之生物如:猪、牛等，使其器官得以進行跨物種 的移植，在進入人體後不會產生排斥的免疫反應現象。
第四節 研究範圍與限制 本研究受限於人力及時間，僅以中部某公立大學選修通識課程「科學、科 技與生活」的兩班學生 45 人為研究對象，再者，受試學生皆為非理工背景科系， 研究結果可推論的範圍無法含括一般大學生，因此本研究的推論性有限。除此之 外，本研究的資料蒐集方試主要以開放性問卷及語意流程圖析法來探究學生的認 知結構及非制式推理能力的表現，僅由這些方法並無法完全表徵學生在概念理解 及非制式推理能力的表現。在議題教學先後次序安排上，我們先介紹了異種器官 移植議題再介紹基改食品議題，因此學生在接觸第二個議題時對於基因工程概念 是否受到先前的影響於本研究無法排除，因此在研究結果資料的闡述上可能須考 量此因素。本研究主要以基因工程相關的社會性科學議題來進行探討，相關結果 的詮釋較符合生物等相關學科，無法推衍解釋到其他學科(如物理、化學)，此乃 本研究之研究限制。
第二章 文獻探討
本章將就社會性科學議題與基因工程議題發展、社會性科學議題與概念理解 及非制式推理思考兩個和本研究相關的議題進行文獻分析與探討。 第一節 社會性科學議題與基因工程議題發展 壹、社會性科學議題與其特性 隨著現代化的腳步，科學與科技的發展速度已非同日而語，在科技處處融入 生活，生活處處可見科技的情形下，要培養現代公民的首要之務便是提升其「科 學素養」(scientific literacy)。Dillon (2009)提到要提升及培養教育階段學生的科學 素養是科學教育的主要目標，但儘管要給「科學素養」一個明確的定義是有困難 的，且各國對於科學素養的要求及定義都各有異同，但有一個目的是可以確定 的，就是我們希望學生的科學素養能使他們利用所學的科學知識，透過學理根據 及中立的決策來探討公共事務，在這個科技議題日增的社會中對於社會性科學議 題能夠進行思考推理及做出適當決定的能力(AAAS, 1990, 1993; Kolstø, 2001; Sadler, 2004; Fowler et al., 2009)。 因應科學教育活動的興起及轉變，自1980年代起以「科學、科技、社會」 (Science, Technology, Society; 簡稱STS)為中心，許多科學教育研究者認為在這種 情境下的學生會認為學習科學是一有意義的活動(Zeilder et al., 2005)。STS教育強 調科學，科技與社會之間的關係相互關係，其教學目的就是將科學的內容隱含在社會的情境脈絡中，以便增加學生對於科學的興趣，可惜的是STS教學缺乏完善 的發展理論基礎，導致教師與課程發展研究者無法把學生具有的社會要素適切的 融入課程之中，以致後續發展的沒落(Zeilder et al., 2005)。相較於STS教學這類與 「科學相關的社會議題」舉凡溫室效應、核能議題、複製生物、基因改造等，發 生在我們周遭與科學或科技有關的議題被稱為 「社會性科學議題」 (socioscientific issues; SSIs)。 對於 「社會性科學議題」 的內涵，很多學者分別提出各自的看法，Cross (1993) 認為這些議題之所以會引起社會爭議，其理由就在於科技應用帶給人類世界的衝 擊，往往具有正、負面同時存在的效應，而且當這些應用伴隨著難以評估的風險 時，人們對於結果的取捨就呈現出兩難的局面，因而形成難以達成解決問題的共 識。Salder (2004)認為社會性科學議題議題是沒有固定答案的兩難問題，社會與 科學面向兩大因素之間具有錯綜複雜的關係，無法一一獨立出來，也許有各種解 決方案，但也各有利弊；Oulton et al. (2004)則提出不同團體或個人在面對SSI議題 時，常因立場不同進而對於訊息的採用及解釋常有所不同，且通常無法單純以科 學方法（如：推理、歸納、實驗）來加以解決。Levison (2006)提到社會性科學議 題通常含蓋多種不同領域，除了科學、社會的面向，也常牽涉政治、經濟、宗教 乃至於道德層面等領域； Wu & Tsai (2007)提出，在面對這些議題時，個人價值 觀、社會團體利益考量等甚至是資訊的判準方式因素，也常會使我們陷入兩難抉 擇或產生爭議。
綜合多位學者的觀點，我們發現社會性科學議題通常是複雜、多面向、難解 且沒有特定答案的。因此在面對這類兩難的社會性科學議題時，學習者常需要應 用到其推論及決策的能力，因此相關研究在近日也受到科教研究者的高度關注 (Kolstø, 2001; Sadler, 2004)。而Zeilder等人(2002)也認為社會性科學議題能考量到 道德倫理等更深遠的層次，能讓讓學生藉由此領域的議題發展相關的推理能力。 因此我們可以了解到，當研究者希望了解學習者的認知推理及決策能力時，社會 性科學議題是一相當適切的探討媒介。 貳、基因工程議題的發展 自 1953 年，華生( James Dewey Watson )與克立克( Francis Harry Compton Crick )解開 DNA 分子的雙螺旋結構後，基因工程的發展一日千里。再者，1997 年複製羊桃莉的問世無疑更為現代生物科技投下一枚震撼彈。緊接而來的複製人 (human clone )議題、基因改造生物(genetic modified organisms, GMO)，基因治療 法(gene therapy)等基因工程科技充斥在我們的四周，現代的生活已無可避免的與 這類的科技緊密的結合，林樹聲（2006）指出當今因科技應用引起的爭議性社會 議題層出不窮，尤其是生物科技突飛猛進下的各種技術應用和產物，更是挑戰著 今日社會的倫理、道德、生態和人類健康等方面的規範和極限。也因此越來越多 與生物科技相關的議題出現在我們生活周遭，不論是利是弊，社會與科技之間的 交互作用隨著時間的發展衍生出許多值得我們探討有關生物科技的社會性科學
議題。 生物科技的範圍相當廣泛，舉凡醫藥、農業、食品科技、環境技術，都可含 括在內，但在這麼多的議題當中我們可以發現最被廣泛探討的便是基因改造技 術，因為在各種生物科技技術中，「基因改造」與「人」的本體最具相關，不論 是農作物、動物、食品或是醫學上的基因改造，都會影響人基本的生存需求(莊孟 蓉，2009)。基因改造生物乃至於我們會接觸到的基改生物產品所涉及的問題不單 只是科學方面還牽涉很多科學之外的爭議，舉凡人體健康與致病風險、環境生 態、社會群眾觀感、社會公平性、商業經濟考量、宗教倫理等面向，都值得被探 討與權衡。在這些爭議與不確定性中，周桂田（2002）認為基因改造產品因此具 有(1)系統高度不確定性（科學的不安全性、生態的不確定性）、(2)價值高度爭議 （社會與倫理價值的爭議）、(3)判斷上的兩難與難於抉擇等特性。而這些特性使 得基因工程議題更加符合社會性科學議題的內在本質。 多樣的基因工程議題對科教學者來說是一非常好的探討題材，經文獻整理可 以發現近年有許多科學教育研究都以基因工程相關議題作為研究媒材，常見的議 題如複製生物技術(Fowler, 2009; Bryce & Gray, 2004; Topcu et al., 2010)、幹細胞研 究(Halverson, 2009; Zeidler et al., 2009)、基因檢驗及基因療法(Dawson & Venville, 2009 ; van der Zande, 2009) 、基改生物(林樹聲,2006；林宗進，2010，Dawson & Venville, 2009; Dawson & Schibeci, 2003; Seethaler & Linn, 2004)等都曾被提出討 論及應用。
進一步分析研究領域，我們可以發現許多學者會以「基因工程」相關的社 會性科學議題來探究各種科學教育相關議題，而相關研究分類整理如表211。 表 211 基因工程議題應用於科學教育相關研究分類 研究分類 相關文獻 科技倫理 van der Zande et al., 2009；Fowler, 2009；鄭 榮輝，2002；周柏成，2010 問題解決 IbáñezOrcajo & MartínezAznar, 2007 論證能力 Dawson & Venville, 2009；Zohar & Nemet, 2002；林宗進，2010 概念學習 KibukaSebitosi, 2007；Ekborg, 2008 非制式推理思考 Sadler & Zeidler, 2004, 2005； Zohar &Nemet, 2002 課程設計 Lewis et al., 2000 教師專業發展 林樹聲，2006,2007 在上述這麼多的研究當中，若再進一步分析可發現採用基改食品為議題的研 究相當多，而目前基改食品的來源多是由基因改造作物(genetically modified crops, GMC )所製造，自 1992 年美國開始准許基改番茄於田間種植後，相關的技術及議 題變不斷引起注意，一般來說基改作物可分為:抗減產型、增產型、控熟型、營 養型、保健型及產生新品種幾種不同的目的(郭玉梅，2006 )，而對人類主要的益 處為解決人類糧食短缺、減少農藥使用、促進人類健康等。從反面觀點來看，由 於基改食品來自基改作物，並非自然界的產物，對人體或自然界會有何負面影響
並沒有人能提出保證，雖然樂觀派人士提出目前雖然尚無法直接證實基因食物是 否對人體及環境有害，但不可否認的，基因轉殖作物潛在的風險及爭議仍舊存 在，包括(1)植物可能會產生不想要的性狀(如:突變、產生毒素)、(2)基因轉殖作物 的基因對其他農作物可能造成無法回復的衝擊、(3)影響生態環境的生物多樣性 (新病毒、新種雜草、新種害蟲)、(4)食用基因改造食品時，可能會引起過敏性反 應，增加微生物對抗生素的抗性(蘇遠志，2001)、(5)在宗教上，食用轉植了動物 基因的植物究竟應該算是葷食還是素食? 由於贊成或反對的意見都尚未有充分 的證據足以支持或推翻基改食品所帶來的影響，兩難、模糊的立場使得基改食品 議題因而就衍生出許多教育上的意義，故廣為研究所者所採用。 相對於基改食品大多涉及基因改造植物的範疇，基改動物由於技術層面的困 難度較高，一般學生的理解上也較不易，所以目前較多被提出探討的議題多為基 因療法或是複製人等議題，但由於社會道德的權衡並牽涉人權的關係，這類的議 題立場較為偏頗，反對的聲音總是大於贊成。然而在其他基改動物的議題當中， 我們發現台灣在近年來的生物科技發展蓬勃，尤其是在猪隻基因改造上的突破使 得「異種生物器官移植」可行性大大提升，其話題性及爭議性也隨之而來。由於 外科醫學與免疫學進步，目前人類同種器官移植( allotransplantation )的成績相當 好，例如接受腎臟移植的病人五年存活比率可達九成以上。遺憾的是捐贈的器官 數量仍舊遠遠少於等待移植之病患數目，許多器官衰竭病患在等待移植中去世， 因此科學家致力於異種移植(xenotransplantation)，極力尋求動物器官來源(杜清富
等，2009)。而在不同生物當中科學家發現數量多、繁殖容易，而且生理學與解剖 構造均與人類非常接近的「猪」便是非常好的選擇，透過基因改造可以將猪隻臟 器移植人體後發生的免疫排斥反應問題降低，藉此可以造福全球每年無數等待器 官移植的病患。然而異種基因轉殖，特別是人與動物之間的基因互換，有可能會 使得原屬動物特有的病毒，因其基因突變而具有侵入人體能力，形成新的人畜共 通疾病甚至形成全球流行疾病(釋昭慧，2006)，針對這個問題，科學界也坦言不 無可能。但人命關天，尤其是當需要拯救生命的是自己的親人或自己本身時，如 同基改食品一般，個人利益、風險考量、道德因素及宗教觀點等多面向的爭議便 浮上檯面，由於涉及人類的生命，「異種生物器官移植」作為社會性科學議題的 特質比起其他的基改動物議題更有討論的空間。 Millar（1997）認為會引發社會爭議的科技，至少涵蓋有下列的特徵：(1)專 家之間對此項科技應用於社會的狀況仍缺乏共識；(2)涉及判斷爭議的證據和資料 仍不完整；(3)實際應用的結果和預測皆以機率做出發，並非絕對的肯定。而環顧 當前科技應用在社會中引起的爭議，符合上述條件的除了我們熟知的「基因改造 作物或食品」，「異種生物器官移植」也都符合上述各特徵。這兩個議題除了都 能符合SSI議題的基本特質外，由於皆屬於基因改造生物範疇，在內涵上具有一 定的相關性，但人類看待動物和植物的觀點迥異，所以本研究希望了解學生同時 面對這兩個議題的反應異同。故基於文獻探討及上述理由選定了「基改食品」及 「異種生物器官移植」這兩個議題作為本研究所需之社會性科學議題。
第二節 認知結構與非制式推理思考 壹、概念理解與認知結構分析 有學者發現，學生的科學知識對於學生面對社會性科學議題時的決策及評估 有著一定的影響(Sadler et al., 2004)，也因此我們想了解學生在面對這些議題時如 何建構及運用知識。建構主義學者認為先備知識對於學習者有一定的重要性，因 為學習者原有的知識架構會影響期後續的學習進行，而我們把學習者腦海中的知 識架構稱為「認知結構」(Cognitive Structure)(吳穎沺, 2003)。儘管如此，要一窺 人類腦海的認知結構並非一簡單的工作，因此在過去幾十年，科學教育研究者嘗 試了很多方式來表徵學習者的認知結構，也有相當多的研究對學習者的認知架構 進行分析及歸納比較。White (1985) 提出了一個認知結構的向度分類，將認知結 構分成九個向度：（1）廣度（extent）、（2）精確度（precision）、（3）內在 一致性 （internal consistency）、（4） 和一般概念事實的一致性 （according with reality or generally accepted truth）、（5） 組成元素的多樣性 （variety of types of element）、 （6）主題的多樣性（variety of topics）、（7）形狀（shape）、（8）內在和外在 連結的比（ratio of internal to external associations）、（9）可得性（availability）。 而Tsai & Huang (2002)也提出了五個向度來分析「認知結構」分述如下: （1）「概念廣度」（extent）：「概念廣度」代表的是「認知結構」中概念的數 量多寡。
（2）「正確性」（correctness）：「正確性」代表的是學習者的「認知結構」中 是否存有「迷思概念」，或是正確概念的數量。 （3）「整合性」（integration）：「整合性」所代表的是學習者已有的概念語「認 知結構」之間的連結情形。 （4）「可得性」（availability）：「可得性」代表的是「認知結構」中的訊息提 取率。 （5）「訊息處理策略」（information processing strategies）：藉由分析學習者的 「認知結構」中的「訊息處理策略」，可以得到學習者訊息處理的運作情形。 而根據White (1985)的研究指出，他認為有關「認知結構」向度的分類系統， 至少必須符合三個條件： 「可行性」（practicality）:指該分類系統是可以讓研究者轉換訪談資料以便計數 量化。 「堅實性」（robustness）:是指該分類系統可以適用於各式不同的研究情境。 「創造性」（creativity）:是指該分類系統可以促使研究者創造新的探索認知結構 的方法。 而吳穎沺(2003)根據上述條件，分析比較這兩個認知結構向度分類系統，發 現除了兩者「堅實性」相當外，Tsai & Huang (2002)所提出的認知結構向度分類 因為較容易收集到各向度資料故具有較佳的「可行性」，加上還可以結合不同的 方法配合研究使其具有較佳的「創造性」，因此認為Tsai & Huang (2002)所提出
的認知結構向度是一較佳的分類系統。 而要表徵抽象的認知結構從過去至今有很多學者提出不同的方法，例如以文 字形式來表徵認知結構的方式有「隨意字義聯想法」（free wordassociation）,「控 制字義聯想法」（controlled word association）;以圖像方式來表徵認知結構的方法 則有「樹狀圖」（tree construction）,「概念圖」（concept map）和「語意流程圖 析法」（flow map method）。Tsai & Huang (2002)比較這幾種認知結構的表徵方 試後發現大多數的方法都以質性論述方式來呈現，但「概念圖」和「語意流程圖 析法」則可以將圖像資料轉化為量化數據加以分析比較，在分析解釋上能有更多 的詮釋空間。若再進一步比較「概念圖」和「語意流程圖析法」我們發現，「語 意流程圖析法」利用不設限回答內容的口語陳述來收集學習者的認知概念資料， 不會因為書寫而限制了思想概念的傳達，加上不必像「概念圖」或其他方法，須 事先教導學生如何完成資料收集的方式，整體來說除了可以獲得較豐富的資料 外，也不會因為學生不熟稔資料收集方法而產生偏誤。然而，研究者卻必須了解 到「語意流程圖析法」對於口語表達能力較弱的受試者會有其實驗限制，加上訪 談內容的轉錄是否能確實表達受試者的認知想法也是研究者必須留意的。 綜合上述，為了解「隨意字義聯想法」、「控制字義聯想法」、「樹狀圖」、 「概念圖」、「語意流程圖析法」這五種不同認知結構的分析法與認知結構向度 的結合性，Tsai & Huang (2002)分別比較這五種方法在期提出的五種向度上的表 現(如表221)，我們可以發現，本研究所採用的「語意流程圖析法」在「認知結
構」的研究中不論在質性或量化的表現都相當顯著，也就是說應用「語意流程圖 析法」能讓我們在本研究中獲得更多的資訊。 表221 五種認知結構表徵方法在認知結構各向度之表現 ＊＊＝較顯著，＊＝較不顯著（修改自Tsai & Huang (2002) P.167） 隨意字義聯 想法 控制字義聯 想法 樹狀圖 概念圖 語意流程圖 析法 概念廣度 ＊＊ ＊ ＊＊ ＊＊ ＊＊ 正確性 ＊＊ ＊＊ 整合性 ＊ ＊＊ ＊＊ 可得性 ＊ ＊＊ 訊息處理 策略 ＊＊
貳、非制式推理思考 在科學教育中，ㄧ般的科學推理問題常常具有定義明確、清楚的假設也就是 結構完善(wellstructured)的情境主題。此外，在解決問題時要避免考慮推理者的 知識背景及個人信仰，僅僅由提供的假設條件來解決問題。這一類的推理活動我 們歸納為所謂的”制式推理(formal reasoning)”。相對於制式推理思考，Zohar and Nemet (2002)為非制式推理思考(informal reasoning)下了一個定義，說到:「非制式 推理思考乃由態度及看法所構成，除了有缺乏結構性且沒有明確解答的問題，通 常還包含歸納性的推理問題」。所以通常在我們思索或嘗試解決一些複雜或結構 鬆散(illstructured)的問題(沒有假設前提、有多種結論、沒有確定解決良方的問 題)，非制式推理思考便是最佳的選擇。 Sadler & Zeidler(2004, 2005)提出非制式推理思考被認為是一種透過個別討 論，做成結論及嘗試解決社會性科學議題的過程。正如同我們所知社會性科學議 題具有開放的、缺乏結構性且具爭議性問題的特質，非制式推理(informal reasoning)正好提供了ㄧ個理想的架構去探究學習者及教師在面對現的社會性科 學議題時他們的想法和決策(Topcu et al., 2010)。然而決策在本質上並非一單純的 歷程，過程中有太多的因素會影響決策的形成，利用社會性科學議題，可以讓學 習者在有意義的情境之下進行推理及決策的練習，並促進相關的推理及思考能 力，藉此才能應用所學的科學知識於日常生活中(吳穎沺, 2007)。所以多方的研究 者都認為對於社會性科學議題能夠進行思考推理並做出適當決策的能力是科學
教育一項重要的目標(AAAS, 1993; Kolstø, 2001; Sadler, 2004; Fowler et al., 2009)。 参、非制式推理模式與社會性科學議題之相關研究 許多當代的科教研究者為了研究及分析非制式推理(informal reasoning)應用 於SSI議題的關係，有許不同的方法被提出。例如: Yang and Anderson (2003)以高 中生面對核能應用的SSI議題為例，將學生的推論分為三種模式，分別是科學性 導向(scientifically oriented)、社會性導向(socially oriented) 及平均導向(equally disposed)。歸類為科學性導向的推論，意指受試學生在面對相關問題的時候其推 論或判準根據是以科學因素作為其考量依歸，同樣的，社會性導向的學生推論時 以社會因素為考量，而平均導向的學生，在推論時則會同時考量科學與社會因素。 Sadler & Zeilder(2005)提出以大學程度的受試者為研究對象，將其面對基因 工程相關的SSI議題(杭亭頓舞蹈症、近視治療、複製人)時的非制式推理分為三種 推論型式，包含理性的(rationalistic)推論、情感的(emotive)推論以及直覺的 (intuitive)推論。在理性的推論中，學生透過價值的分析、利害考量乃至於對人類 社會的影響，以理性的態度來面對議題並作出決策；情感的推論則是表現對他人 的同情及關懷，其決策會考量對他人本體上或是情感上的的影響，例如因為同情 自己的表姐無法生育而贊同以基因工程來協助他們擁有自己的小孩；直覺的推論 則是受試者會依議題設定情境直接作出反應，不見得會有明確的理由，甚至有時 候會產生矛盾，如:我就是不贊成，但我不知道為什麼。而在Dawson和Venville(2009) 的研究中沿用了由Sadler & Zeilder(2005)所提出的三個非制式推理模式，但其研
究對象換成了澳洲的高中生，比較兩者的研究結果如下表221: 表222 Sadler & Zeilder(2005)與 Dawson & Venville(2009)研究結果比較表 研究者 研究對象 理性的推論 情感的推論 直覺的推論 Sadler & Zeilder(2005) 大學生 80% 47% 25% Dawson & Venville(2009) 高中生 26% 35% 36% Dawson和Venville(2009)對此的解釋為，相較於澳洲的高中生，大學生在面對 SSI的情境議題時，能根據直覺的推論加上理性或是情感上的理由來支持決策的 進行，而高中生大多只憑直覺的推論便進行決策，除此之外也可能是因為高中生 還沒有足夠的知識背景來支持他們作出有理論根基的理性推論。 Kolstø(2006)的質性研究，以建造傳送電力電纜是否引發孩童罹患白血病為議 題，探討22為學生在進行SSI議題時非制式推理所持有的論點為何，結果指出學 生的論點可分為五個面向，包含相對風險性論點(the relative risk argument)、預先 警戒論點(the precautionary argument)、不確定性論點(the uncertainty argument)、風 險不大論點(the small risk argument)、正反立場論點(the pros and cons argument)。 Wu和Tsai(2007, 2011) 同時分析了高中學生在面對核能使用的SSI議題時，其 決策模式及非制式推理模式的表現，在研究中他們將學生的決策模式分為直覺的 (intuitive)與有憑據的(evidencebased)兩種；非制式推理模式則分成社會導向 (socialoriented)、生態導向(ecologyoriented)、經濟導向(economic oriented)及科
學或科技導向(science or technologyoriented)。在決策模式方面，該研究顯示學生 大多都能展現較理性依憑據判斷(evidence based)的模式，而其非制式推理模式則 多能應用一種以上的推理模式。 綜合上述研究結果整理如下表223，我們可以發現在近年的研究中，探討非 制式推理模式及決策模式的各項研究其切入的觀點各有不同，隨著研究主題，研 究對象或是實驗設計的變化而有所差異，較大的共通點便是大部分的研究多以單 一的社會性科學議題作為探討主軸(Yang & Anderson, 2003; Kolstø, 2006; Wu & Tsai, 2007, 2011)，即使運用到較多的議題(Sadler & Zeilder, 2005)議題之間的關聯 性也不大，無法看出同一批受試者在面對具有相關性卻不完全相同的社會性科學 議題時其非制式推理能力的表現。 因此，本研究嘗試同時採用兩個不同的社會性科學議題基因改造動物的應 用異種生物器官的移植與基因改造植物的應用基改食品，兩個表面相似但本質 上有許多差異的議題，探討受試者在同時面對這兩個議題時非制式推理能力的表 現。再者，透過本研究的設計，希望能更進一步的探究認知結構與非制式推理能 力是否有更密切的關係存在。
表 223 非制式推理模式與決策模式相關研究摘要 類別 研究者 研究結果分類 應用的 SSI 議題 研究對象 Sadler & Zeilder(2005) 理性的推論、情感的推論、直覺的推論 基因工程 大學生 Dawson & Venville (2009) 理性的推論、情感的推論、直覺的推論 生物科技 8、10、12 年級學生 決策模式 Wu 和 Tsai(2007,2011) 直覺的推論、有憑據的推論 核能議題 高中生 Yang and Anderson (2003) 科學性導向、社會性導向及平均導向 核能議題 高中生 Kolstø(2006) 相對風險性論點、預先警戒論點、不確定性論 點、風險不大論點、正反立場論點 傳 送 電 力 電 纜 是 否 引 發 孩 童 罹 患 白 血 病 未敘明 推理模式 Wu 和 Tsai(2007,2011) 社會導向、生態導向、經濟導向及科學或科技 導向 核能議題 高中生
第三章 研究方法
本章將就本研究之研究對象、研究設計、研究流程、研究工具、資料蒐集與 分析等分成五節加以討論。 第一節 研究對象 本研究是以中部某一國立大學三、四年級非自然科學相關科系的學生為研究 對象，其同為選修『科學、科技與社會』該門通識課程兩班之學生，學生來源為 來自學校各科系修習同一門通識課程之學生。在進行研究之前，對學生分別進行 三個小時的異種生物器官移植技術發展之課程，以及三個小時的基改食品發展課 程。課程的目的在於喚起學生在國、高中求學階段有關基因工程的相關基本知 識，並且透過近年來基因工程技術的相關研究及發展實例介紹，配合問題討論及 意見發表使學生對於研究主題有一定的認知及想法，以便後續研究的進行。課 後，由班上徵求自願參與研究的學生，作為本研究之樣本，因此本研究為便利取 樣，最後扣除無法全程完成研究活動者，本研究共有四十五位受試者協助本研究 的進行。第二節 研究設計 本研究的主要目的在了解當受試者在同時面對兩個基因工程相關的社會性科 學議題—基因改造植物相關議題「基改食品」；基因改造動物相關議題「異種生 物器官移殖」時，其認知結構及非制式思考之間的相互關係。由於近年來 SSI 議 題的相關研究大都針對單一議題來探究受試者在各方面的表現，有別與此，我們 期望能看到受試者在分別面對不同議題時，其認知結構與非制式推理思考的質、 量表現是否有因議題不同而有所差異。本研究中採用錄音訪談以及開放性問卷來 蒐集相關資料。本研究之研究架構如圖 321。 圖 321 研究架構 異種生物器官 移植相關議題 基改食品 相關議題 認知 結構 認知 結構 非制式推 理思考 非制式推 理思考 兩者是否有差異? 兩者是否有差異? 兩者是否相關? 兩者是否相關? 學生對基因改造相關議題的 認知結構與非制式推理思考
根據研究目的，為了獲得受試者在同時面對兩個社會性科學議題的認知結構 及非制式推理思考之能力的相互關係，研究者先針對每一主題進行的三小時的課 程介紹，課程大綱及對應主要概念的如下表 321 及表 322： 表 321 異種生物器官移植議題課程大綱及對應課程概念 課程大綱 概念主軸 課程概念敘述 異 種 生 物 器 官 移植之定義 異種生物器官移植需借助基 因工程處理動物胚胎，降低 動物器官的排斥性後才能順 利移植人體 1. 早期動物器官移植是直接取用動物的 器官移植人體 2. 現代動物器官移植是藉由基改工程降 低動物器官排斥性後才能讓人使用 發 展 異 種 生 物 器 官 移 植 之 目 的 目前由於器官捐贈的法律限 制及一般民眾的捐贈意願問 題，導致器官捐贈有嚴重不 足的問題，因而發展異種生 物器官移植以求解決 1. 解決捐贈器官嚴重不足的問題 2. 是移植醫療技術上的突破，可治療更多 的病患 異 種 生 物 器 官 移植之優點 動物數量較多，可透過基因 操縱移除造成排斥的抗原提 高移植成功率 1. 動物數量較多，可透過培育方便我們隨 時取得 2. 猪隻的器官研究透徹，我們可以取得各 種尺寸的器官，不用再屈就於捐贈者的 器官 3. 目 前 法 規 允 許 我 們 操 縱 一 般 動 物 基 因，而人類胚胎或是幹細胞的研究限制 較多 異 種 生 物 器 官 移植之缺點 基改 動 物 所 衍 生 基 因 污染 (gene contamination)、基因 轉移與新興人畜共通疾病的 問題 1. 移植動物器官仍有排斥等風險問題 2. 動物病毒或細菌可能因基因轉殖發生 突變，若外流至自然界會有更大危害 3. 動物轉殖人類基因的穩定性難以確定 異 種 生 物 器 官 移植發展現況 基因改造猪隻的器官移植發 展現況 1. 最早我們使用猩猩或狒狒的器官直接 移植人體，因為與人類差異性較小 2. 目前的異種生物器官移植多發展猪器 官但都還在實驗階段
表 322 基改食品議題課程大綱及對應課程概念 課程大綱 概念主軸 課程概念敘述 基改食品之定義 基 改 食 品係 指基因改 造 生 物 (GMO) 本身或是以基因 改 造 生 物 加 工 製 成 之 食 品，目前皆以基改作物為主 1. 我們利用基因工程改變作物的基因，使 其有不同的表現 2. 所謂的基改食品包含可直接食用的基改 作物或其相關製品 基改食品(作物) 發展目的 精進農業改良技術 解決人類糧食問題 1. 可精確培育所需品種，免去傳統育種耗 時不確定的問題 2. 基改作物可適應嚴苛的種植環境，還能 提昇單位耕種面積的產量，解決糧食不 足問題 基改食品(作物) 之優點 改善作物的各項特質 1. 各項抗性強化作物特質如抗藥抗蟲基因 可減少農藥施用抗老控熟基因可降低運 輸損失， 2. 可增加食物營養成份，或藥用特質 3. 部分基改作物使農藥使用減少降低對環 境危害 基改食品(作物) 之缺點 人體安全疑慮、環境生態影 響、市場壟斷問題 1. 食用基改食品可能的致病風險 2. 基因外流衍生影響其他生物、自然環境 的問題 3. 轉殖動物基因與宗教葷素食的疑慮 基改食品(作物) 發展現況 我 國 目 前可 以接觸到 的 基 改食品及各國發展現況 1. 我國的對基改食品的管理較不嚴苛，所 以我們接觸的機會較多 2. 基改公司的壟斷與落後國家種植的困境 在課程結束隔日，本研究邀請受試者出席，針對每一個主題，各分為兩階段 來收集研究資料。第一階段是藉由錄音訪談後以「語意流程圖析法」(flow map method)來處理分析錄音訪談資料，第二階段則請受試者填寫一份開放式問卷 (Openended questionnaire)再分析問卷內容來獲得資料。 第ㄧ階段的「語意流程圖析法」是藉由錄音訪談配合後設重聽法(meta
listening)使研究者得知受試者對本研究主題的相關知識與概念，另外可了解其認 知結構中概念之間的邏輯性與相關性，更可探討其訊息處理的先後順序等重要的 特性，藉此瞭解學習者在組織知識與訊息處理的模式與策略。第二階段的開放式 問卷係參考Wu & Tsai(2007,2011)所開發之開放性問卷進行修改而成，分別針對兩 個不同的社會性科學議題探究受試者對於不同主題的立場之關連性，亦希望透過 問卷了解其非制式推理能力與決策模式之表現。 最後綜合兩階段的結果，研究者分析其錄音訪談及問卷作答資料，先利用量 化統計方式來檢視學生的認知概念與非制式推理思考的表現情形，最後再利用質 性分析希望了解課程中提及的概念有多少會被受試者轉化為他們的認知概念，並 且在訪談中提出，也希望了解他們在面對社會性學議題時訪談時用”說”的概念與 他們在開放式問卷中用”寫”的論點是否有重疊或是增減的部分，以便能了解其知 識概念的提取及使用的關係。
第三節 研究流程 本研究流程如圖 331 所示: 圖 331 研究流程圖 確定研究題目 與專家討論並擬定 研究方向 課程內容及問卷、訪 談題目設計 進行試教及預試(語 意流程圖析法與開 放式問卷) 根據預試結果修正 教材內容、問卷及訪 談問題 實施課程教學 異種器官移植課程 選定研究樣本 基改食品課程 專題概念訪談 開放式問卷施測 文 獻 探 討 專題概念訪談 開放式問卷施測 資料處理與分析 結果討論與建議 論文撰寫 專家建議與修改 隔周
本研究在與指導教授討論並研擬研究方向後，針對相關文獻進行研讀及探討 後訂定本研究的主題。對於研究內容的主軸、研究方向及相關研究工具皆逐步與 專家學者討論後依次擬訂，並針對兩個基因工程相關的議題本研究先設計相關課 程，課程內容及大綱如上節表 321 及表 322，此外亦擬訂了相關的訪談題目及 開放式問卷題目。在研究進行前，為確保研究進行的流暢度及受試者對特殊名詞 的接受程度，並檢視研究設計可能的缺失，研究者先行延請三位與本研究受試者 同校且同年級的學生進行試教及試測，根據受試學生的反應及結果進行課程內容 與訪談、問卷的微調及修正，完成研究準備。 在進行第一次的異種生物器官移植課程之後，才公開徵求自願的受試者，避 免於課前的徵選影響受試者在課程中自然的表現，於隔日立即進行談及開放試問 卷的填寫。隔周，進行基改食品議題的課程，同樣於隔日進行訪談及問卷調查。 資料蒐集結束後，將訪談的錄音資料以「語意流程圖析法」轉錄學生的訪談 資料，藉此分析學生對於議題的認知概念結構，此外分析受試者在開放式問卷的 作答情形，將兩者所得資料分別量化記錄處理，以統計方式分析比較，再者彙整 認知概念、非制式推理論點等質性資料，進行進一步的分析處理。最後整理所有 研究結果進行論文撰寫，在經專家的審視及建議後進行修正以完成本研究論文。
第四節 研究工具 本研究的研究工具主要為『大學生基因與基因工程概念』調查問卷，而問卷 的編纂係參考 Wu & Tsai (2007, 2011) 原先針對核能利用的社會性科學議題所開 發之開放性問卷來進行修改，本研究根據兩個不同的基因工程主題，分別開發出 符合本研究目的之開放性問卷『基因工程議題非制式推理思考』調查問卷，用以 評估學生面對基因工程相關的社會性科學議題時其立場的選擇及非制式推理思 考與決策模式。 為確認本問卷的內容及文字敘述的適切性，問卷初稿先經由相關領域專家的 審視及提供修改意見，以確保問卷的題目設計能獲取研究目的所要的資料。經過 題幹修改後，委請數位與本次研究對象同校之學生進行試測，了解問卷的之文字 敘述是否會讓受試者產生誤解或無法理解的地方。根據上述雙方的審視及建議後 加以修正，進而制定本研究使用的開放性問卷『基因工程議題非制式推理思考 問卷異種生物器官移植議題』與『基因工程議題非制式推理思考問卷基改食品 議題』兩份問卷(詳見附錄 A、B)。 在進行問卷填寫之前，讓受試者先接受一對一的錄音訪談及後設重聽，將其 所知道與「基因工程」、「基因改造食品」或「基改動物器官移殖人體」有關的 概念想法表達出來，也希望藉此讓學生統整相關概念以便進行問卷作答。 以下以『基因工程議題非制式推理思考問卷基改食品議題』為例，列舉個題 目如下:
1. 請問你是否贊成持續發展基因改造食品(GMOs)的技術 □贊成 □反對 為什麼？請敘述其理由。(本題用以評估受試者立場是贊成或是反對，並且了 解其抱持的支持論點supportive argument construction) 2. 如果你的朋友與你持完全相反的立場，你想他/她所抱持的理由會有哪些?請分 項敘明。(評估受試者反對論點 counterargument construction) 3.假設他/她對你所提出上題的那些理由,你想你分別會用什麼理由說服或反駁 他?(請針對上題答案回答) (評估受試者反駁論點rebuttal construction)
第五節 資料蒐集與分析 本節將分別對本研究之認知結構分析及非制式推理思考之資料蒐集與分析加 以說明。 壹、認知結構分析 ㄧ、語意流程圖析法 本研究採用「語意流程圖析法」目的是為了瞭解學習者的認知結構，在課程 結束的隔天，以一對一訪談的形式利用不具引導性的訪談題目(nondirectional)， 對於我們設定的社會性科學議題讓受試者能以口語表達方式自由陳述的相關知 識與概念，藉由分析訪談錄音內容，將代表受試者內心想法及概念由圖像形式轉 換編碼，以利研究者得知學習者所學習到的知識與概念及學習者認知結構中概念 間的邏輯性與相關性，藉此瞭解學習者在組織知識，與訊息處理的模式與策略。 本研究的訪談也配合後設重聽法(metalistening)，讓學生聆聽自己先前的錄音帶 內容，以喚起更多的記憶，後設重聽法除了讓學生有更多的時間進行記憶喚取， 且能夠讓學生增加或修改先前所描述的內容，讓研究者能夠更完整地瞭解學生的 認知結構(Tsai,1998)。 二、語意流程圖析法的進行流程 本研究的訪談於皆於課程進行的第二天進行，為了在同一天能完成所有受試 者的訪談，避免時間差異影響研究結果，因此本研究同時請七位訪談員協助資料
的蒐集。所有的訪談員在進行訪談前皆先行由研究者進行訪談流程的訓練並且練 習錄音訪談一次，在訪談時要求所有訪談員依照訪談標準流程進行訪談，降低不 同受試者對於訪談的影響，訪談人員標準流程詳見附錄C。語意流程圖析法的進 行可以分成兩個階段： （一）第一次訪談錄音： 在不同主題的基因工程課程結束後，隔天對於受試者進行錄音訪談，研究者 參考Wu 和 Tasi (2007)及Anderson (1993)的訪談題目，依據本研究的議題類型擬 定適合本研究的訪談時所問的問題，而所有的問題須有不具引導性的特質，以 「基 因改造食品」這個主題為例在經過初擬及預試排除受試者容易誤解或是不清楚的 問題後，我們擬定的訪談題目如下： 1.請問一下你的系級、姓名。 2.可不可以請你講一下你所知道任何關於「基因改造食品」的概念、看法或是你 的想法？ 3.請問對於剛剛提到的概念、想法還有沒有要補充的內容? 4.可不可以請你說明，剛剛你所提到的那些內容，他們之間有沒有任何的關係呢？ 所有的問題一定都要讓受試者有充分的思考及表達時間，並避免給與提示或 引導，依序完成所有問題並確定無補充內容後才能完成第一次的訪談。 （二）第二次訪談錄音： 在確定受試者於第一次訪談中無任何補充說明後，才開始進行第二次訪談錄
音，此步驟採用「後設重聽法(metalistening)」，其方法為受試者完成第一次訪 談錄音步驟後，研究者將第ㄧ次所錄的內容用重新播放給受試者聆聽，以再次確 認受試者所說的內容是否正確或完整，並給與機會澄清說明或補充，當受試者在 聆聽第一次訪談錄音帶的過程中，如果有要增加或修改的時候，則研究者必須立 刻停止第一次訪談內容的播放，立即讓受試者增加概念陳述或對先前的敘述進行 修正補充，等到受訪者增刪補充完畢，並確定沒有任何遺漏後，再繼續進行第一 次錄音內容的播放，而整個第二次的訪談，需讓受試者完整聽完第一次訪談內 容，完成所有增加或修改後，才能算完成第二次訪談，然而第二次訪談的過程也 都要全程錄音。 (三)語意流程圖之繪製 本研究所得到的訪談資料，將根據Anderson & Demetrius (1993)所提到的規則 來繪製成語意流程圖，其繪製的順序如下： (1)主要概念繪製： 根據第一次的錄音訪談內容，我們依照受試者的陳述的順序依次將提出的概 念轉為文字，依序編碼後以「直線概念連結線」加以連結（如圖351所示）， 而與研究議題無關之敘述則加以刪除。
圖 3-5-1 第一次訪談直線概念繪製圖 1 3 很多大豆食品如豆腐 也是用基因改造作物 製造的 5 基改作物ㄧ但外流可 能會破壞原有生態，自 然的食物鏈也可能被 破壞 基改食品就是把農作 物移植其他動植物基 因，改變作物原本的樣 子或特質 4 突變雖然很少見但也 不是沒有，因此人體食 用基改食品如豆腐，難 保日後不會有問題 2 科學家在菸草殖入螢火蟲 基因，在缺水時可以發光以 便省水；而殖入北極魚基因 可使草莓抗凍減少農害可 見基改作物對人類很有益 處 6 可將疾病的疫苗基因 殖入水果中，這樣食用 這些基改食品就可以 獲得免疫力 第一次概念訪談內容 直線概念連結線
(2)增加補充或修改概念的繪製： 根據第二次訪談的內容，若受試者在聆聽第一次訪談內容時有增加概念陳 述，依照其增加的時間點，將增加的概念繪製插入第一次的主概念連結中； 若受試者提出修改第一次訪談的陳述則予以修正後加入主概念，而增修的概 念敘述以虛線的框線加以區別（如圖352所示）。 (3) 回歸概念連結線的連結繪製： 在繪製完主要概念並完成增修後，檢視所有的概念陳述，若受試者後來 所提到的概念與先前已經陳述過的概念有關時，則在兩者間畫一條「回歸概 念連結線」，如果同時與許多先前所提的概念有關時，則畫出所有的連接。 以圖353 迴歸概念繪製圖為例，例如在第一個概念提到「基改食品就是把 農作物移植其他動植物基因，改變原本的樣子或特質」 ，第二個概念提到「科 學家在菸草殖入螢火蟲基因，在缺水時可以發光以便省水…可見基改作物對 人類很有益處」，第七個概念提到「可將疫苗基因殖入水果中」，由於『殖 入基因』是已經先提出的概念，因此第二個及第七個概念必須各畫一條回歸 概念連結線到第一個概念；而第三個概念提到「改變玉米的基因後可減少農 藥殺蟲劑使用有助於農業」，其中『殖入基因』及『對農業的助益』分別是 先前第一及第二個概念所提到的，因此第三個概念必須分別畫一條連結線到 第一級第二個概念，依此類推完成所有的概念連結線。若概念間的連結是由 後設重聽法(第二次錄音訪談)所提的概念產生，則繪製的『後設重聽回歸概 念連結線』改以虛線表示，以便區別（如圖353所示）。
圖 3-5-2 第二次訪談直線概念繪製圖 第一次概念訪談內容 直線概念連結線 後設重聽法增加或修改的訪談內容 1 7 可將疾病的疫苗基因 殖入水果中，這樣食用 這些基改食品就可以 獲得免疫力 3 改變玉米的基因後，昆蟲 會因食用導致消化道會 溶解而死亡，減少農藥殺 蟲劑使用有助於農業 4 很多大豆食品如豆腐 也是用基因改造作物 製造的 6 基改作物ㄧ但外流可 能會破壞原有生態，自 然的食物鏈也可能被 破壞 8 基因改造棉花，因含有 殺蟲成分，會誤殺其他 沒有害的昆蟲，破壞生 態 基改食品就是把農作 物移植其他動植物基 因，改變作物原本的樣 子或特質 5 突變雖然很少見但也 不是沒有，因此人體食 用基改食品如豆腐，難 保日後不會有問題 2 科學家在菸草殖入螢火蟲 基因，在缺水時可以發光以 便省水；而殖入北極魚基因 可使草莓抗凍減少農害可 見基改作物對人類很有益 處
