因此，水是人類、生 物以及生態環境重要的資源之一

第一章 緒論

第一節 研究動機與背景

本研究以石門水庫集水區為研究場域，源自於碩一時修習《環境生態學》

課程，汪靜明教授帶領研究生實地探訪石門水庫。在實地勘查過程中，初步了解 到石門水庫近年來環境變遷現象，如：颱風、土石流、崩塌等，對於社會生活、

經濟生產以及自然生態所造成的影響。在往後多次實際踏查石門水庫集水區環境 時，發現集水區內的森林資源豐富且完整且具有多樣的生物資源，但有些區域卻 受到外來種植物入侵而破壞了原始林相；河岸及邊坡地質脆弱，容易產生泥沙淤 積以及山坡崩塌等情形，也引起研究者對於石門水庫集水區環境議題的關注。

對人類來說，水資源是民眾生活的珍貴資源，也是進行生產活動與經濟發展不 可或缺的必要物質。從環境觀而言，水是生物生活與生產的維生資源，也是環境互 動的媒介物及生態因子。在生態系中，水資源可視為一種經由生物地化循環

(biogeochemical cycle)而流動的再生物質(汪靜明，2000a)。因此，水是人類、生 物以及生態環境重要的資源之一。

聯合國教科文組織報告指出：到 2030 年，47%的世界人口將居住在用水高度緊 張的地區。一些乾旱和半乾旱地區的水資源缺乏，將對人口流動產生重大影響。

由於人口增長、飲食結構變化、能源需求特別是生物燃料需求增加等因素，人 類現在對於水資源的需求比以往任何時候都大，而且這種需求只會繼續增加。 (環 境資訊中心網站，2009)。

從台灣省自來水公司的資料顯示：台灣由於地狹人稠、山坡陡峻、颱風急促，

大部分的降雨量都迅速流入海裡，因此每人每年實際可分配到的降雨量甚少，只 及世界平均值七分之一，以目前世界標準屬於缺水國。

台灣的降雨分佈來看：台灣降雨量有以下三項特徵：第一，空間分布不均，東 部北部向南部明顯遞減，山區雨量大於平地。第二，時間分布不均，每年五月到十 月，為降雨集中之雨季。北部冬季有東北季風，中南部若遇梅雨不豐或無颱風雨，

則當年往往發生乾旱缺水情形。第三，短時間內極大的降雨量，加深水資源利用的 困難度 (黃兆慧，2002)。

中央研究院研究員汪中和(2006)研究指出：整個台灣的平均降雨日數自1940 至2005間的長期變化是持續遞減，然而降雨強度卻是明顯的持續遞增。以區域而言，

降雨強度在北區的降雨強度在豐雨期不但風險高且增加的速度也快，是台灣未來防 治洪澇的優先警戒區。除了六十年來的降雨資料外，我們也可以由百年的氣象資料，

來印證在全球氣候暖化的影響下，台灣的降雨型態或是降雨強度所產生的重大改變。

台灣地區近年來水資源環境更趨複雜，除地球氣候變遷、溫室效應，到國土自 然、地理環境限制之影響外，人為影響亦增，在水資源上游地區，水土保持不良致 集水區涵蓄能力不佳，更釀成土石流災害，致中、下游受到汙染，減低水源之有效 利用(陳伸賢，2004)。

以石門水庫集水區為例，93年艾利颱風於石門水庫平均降雨量達967公釐，造成 大範圍崩塌與土砂災害，水庫總蓄水容量減少9%，水庫庫容剩餘73%，自來水停水長 達17天；94年馬莎颱風於石門水庫平均降雨量達819公釐，水庫淤積量推估新增1,000 萬立方公尺，同樣造成石門水庫原水濁度過高而影響民生與工業用水長達7天(石門 水庫集水區保育治理網站，2008)。由於氣候變遷，在短時間內降雨量過大，不但造 成水資源的運用的困難，也容易產生土石流等災害。

台灣一年的降雨總量雖然不少，可是由於自然的地理因素，再加上人為的河川 污染，使得我們地表河水的利用率偏低，不得不利用河川的中上游所設置各式水庫 來延長河水的流程，幫助水量的蓄積，增加河水的使用量。以2000年來說，由水庫 攔蓄的水量（50 億噸）佔了當年地表可用水量的41%，倘若沒有這些水庫的攔蓄作 用，台灣每年用水不足的壓力就更大了 (汪中和，2003)。因此，水庫在台灣的水資 源運用上，扮演了極重要的角色

從台灣的降雨特徵、河川特性，以及工商業、農業及民生用水的急迫性。因此 在適合的地方興建水庫，成為提供穩定水資源的直接方法了(黃兆慧，2002)。

庫址已屬不多，而且必須考慮到後代子孫的使用權，日後水庫開發必日益昂貴而且 困難，唯有妥善利用現有的水庫方為上策。因此如何加強對水庫的認識與愛護，亦 是不容忽視(張春莉，1995)。

由於台灣的氣候與自然環境、人為開發等影響，水資源運用困難，早期政府多 以興建水庫來紓緩水資源的問題。近年來，由於興建大型水庫造成社會、經濟、環 境等負面影響，國際間興起反水庫運動，因此興建水庫並非解決水資源問題的最好 方法。珍惜水資源、注重水庫集水區的水土保持及生態保育，減少水源汙染才是解 決問題的根本。

汪靜明教授(1992)認為河川環境的經營管理，係講求以環境科學和生態保育原 理為基礎，應用其他相關學域的知識和技能來經營河川資源，並保持其潛能與多樣 性，以達永續利用之目的。由生態學觀點來看，河川環境的經營管理，應有「尊重 生命」的環境倫理，以及整體生態平衡的理念。

石門水庫從民國五十三年興建完成至今，扮演者供應北台灣水資源的重要角 色，也孕育了繁榮的農業、工商業等經濟發展，近年來許多風災與旱災對石門水 庫所造成的影響，也讓政府、專家學者、民眾開始關注石門水庫目前面臨的環境 議題。

石門水庫集水區是複雜的環境綜合體，蘊含著豐沛的水土林與生物多樣性，提 供了北臺灣人民與自然生命賴以維生的水資源，而且提供灌溉、發電、防洪、工業 與民生用水的重要功能。

石門水庫從民國五十三年興建至今，由於多次颱風暴雨的侵襲，環境問題逐漸 浮現，立法院民國95年1月13日三讀通過「石門水庫及其集水區整治特別條例」，以 延長水庫永續經營，維持環境的平衡。由於政府、民間、學術等單位的關注，並於 2006年9月22日召開「石門水庫及其集水區整治計畫-集水區保育治理」聽證會，政 府單位、學術單位、民意代表、環保團體與在地民眾等，表達對石門水庫集水區相 關環境議題的看法。

以「全球思考，在地行動。」(Think Globally, Act Locally)的觀點，全球氣 候變遷所造成降雨日數減少、降雨強度增強的情況，使自然災害的增加，因此可以 透過在地的教育與行動，以石門水庫集水區為例，加強集水區水資源環境教育。

本研究以石門水庫集水區水資源議題為主題，運用E-STS(環境-科學-技術-社會) 教學的理念，以我們所生存的台灣島為教學主題，讓學生能認識石門水庫的自然及 人文環境(Environment)，關心石門水庫集水區產生的社會議題(Society)，融入科 學知識(Science)的學習過程，並透過科學技術的學習，如：搜尋資料、整理資料、

小組討論、角色扮演等方式，對於石門水庫集水區水資源議題有具體的概念，並提 出如何維護環境、珍惜水資源的行動方案。

第二節 研究目的

本研究旨在探討以「石門水庫集水區水資源議題環境教育」為主題之E-STS 教學，對於國小三年級學生學習及對教師的專業能力之影響。

基於上述之研究目的，本研究之待答問題如下：

一、探究「石門水庫集水區水資源議題環境教育」為主題之 E-STS 課程設計理念及 教學內容為何？

二、探究「石門水庫集水區水資源議題環境教育」為主題之 E-STS 的教學歷程為何？

三、探究實施「石門水庫集水區水資源議題環境教育」為主題之 E-STS，學生在教 學前後，環境覺知、環境知識、環境態度、環境行為改變為何？

四、探究實施「石門水庫集水區水資源議題環境教育」為主題之 E-STS，對教師的 專業成長有何影響？

第三節 研究範圍與限制

本研究主題範圍為「石門水庫集水區水資源議題環境教育」進行E-STS教學活動，

以質性研究方法為主，量化為輔的方式蒐集與詮釋資料。研究限制如下：

一、課程設計方面：研究主題探討石門水庫集水區的水資源環境議題，為使研究者 對於集水區環境有較完整的了解，因此在課程的設計上拜訪集水區內小學的教師，

檢視教學活動內容是否符合集水區環境現況，並針對教學內容做修正，本研究之結 果未推論到其他區域或年級。

二、教學模式方面：本次研究所採用之E-STS 教學模式，以石門水庫集水區環境教 育為主，因此研究結果並未推論到其他教學模式。

五、研究結果方面：僅根據研究對象之 E-STS 教學過程，來分析與探討環境覺知、

環境知識、環境態度以及環境行動之研究發現，以及教學活動的資料蒐集與分析，

研究結果未推論到其他學校之情境。

第四節 名詞界定

一、石門水庫集水區

集水區，是自然與人文交會的生態環境。在水土保持學界定上，集水區是針對 某條河溪而言，在某定點以內匯集該河溪地表水的區域，其常被視為地形與人文環 境分野單位(汪靜明,2008)。

水庫集水區之保護的目標為保護水庫之水資源涵蓄，使之源源不斷提供水資源 之供應，並延長水庫壽命等目的。為此可將圍繞水庫周邊，使水流均能匯入水庫之 範圍劃定為水庫集水區，而在集水區範圍內從事相關之經營方式與必要之保護措施 (歐陽嶠暉，2004)。

石門水庫集水區為石門壩址上游之大漢溪流域，範圍廣及桃園、新竹、宜蘭三 縣，總面積 763.4 平方公里，全區 92.8%為林地，4.8%為農地，其他 2.4%為河川、

道路、建地、露岩荒廢地，居民約 17000 餘人，大多從事農耕與林業。本集水區水 系以主流大漢溪為主，發源於品田山及大霸尖山，自石門起總長約 94 公里。

全集水區由泰崗溪、白石溪、三光溪、卡拉溪、比亞溪、雪霧鬧溪、高坡溪、

義盛溪、霞雲溪、奎輝溪、三民溪、高遶溪、楠仔溝溪等支流匯合而成，支流總數 有 64 條之多，流路呈不規則樹枝狀，總長約 352 公里(陳宗政，2003)。

其興建緣由，主要是因為大漢溪上游陡峻，無法涵蓄水源，延及下游各地區常 遭水旱之苦；政府為解決民困、發展農業、興修水利，自民國四十五年七月展開興 建石門水庫工作，並於五十三年六月完工，歷時八載，參加員工七千餘人，建設經 費約達新台幣三十二億元，水庫總長度為十六．五公里，滿水位面積八平方公里，

有效蓄水量約二億四千萬立方公尺，為一多目標水利工程，具有灌溉、發電、給水、

防洪、觀光等效益(石門水庫網站，2009)。

本研究指的石門水庫集水區範圍包含：玉峰溪集水區、泰崗溪集水區、白石溪 集水區、三光溪集水區、石門水庫庫區等五個子集水區。

三、水資源

聯合國教科文組織和世界氣象組織 (UNESCO / WMO,1992) 將水資源定義 為：「可用或者能取用的水，能提供質佳量足的水源，還必須在某一地區為滿足 某種需求而能夠供給持續一段時間。」 (Water available ,or capable of being made available, for use in sufficient quantity and quality at a location and over a period of time appropriate for an identifiable demand.) 水資源，是自然界中由水集合成的水體，而有助於土地滋潤、眾生養成的一 種可循環再生的資源。全球的水資源，主要分布在海洋、湖泊、沼澤、溪河、冰 山、雪山以及大氣、生物體、土壤和地層等地方。從水資源利用觀點，自然界常 見的水資源，即泛指地表水(如溪河、湖泊、冰層、沼澤、海洋)，以及地下水；

人為蓄集的水資源，則以水庫為代表(汪靜明，2000a)，本文所指的水資源為水 庫集水區的水資源。

四、環境議題

環境事件引發種種的環境問題，而當環境問題相關的成員的價值、信念立場不 一致，因而對問題解決的意見無法達成共識而產生爭議時，環境問題就演變成環境 議題。譬如棲蘭山枯立倒木移除事件，在移除作業過程中，造成對周遭生態環境造 成破壞等環境問題，而對問題的解決方案，相關成員的意見，價值信念，立場、利 益…不同，而引發爭議，謂之環境議題。所以懸而未決的環境問題均可視為環境議 題。（陳懿玲，1998）。

黃靖惠（1999）認為，環境議題乃因環境問題而起，當環境問題嚴重而引起一 般大眾普遍的關心，即為環境議題。環境議題針對嚴重影響多數人的環境問題進行 研究，其探究過程存有多元的價值判斷，未必有正反對錯的答案。

石門水庫水資源環境議題引起政府機關、學者、民間團體以及當地居民關心，

並曾召開聽證會，故藉由教學活動，培養學生多元的價值判斷與解決問題的能力。

五、E-STS教學

汪靜明(2000b)從環境教育觀點，建議STS課程概念運用在以環境議題為焦點的教 學上，也可以強調為「環境-科學-技術-社會」（E-STS：Environment-STS）。E-STS課程 的環境教育，是以環境教育為理念基礎，針對社會關切的環境議題，運用科學教育 的STS課程等方案，探討環境與科學、技術、社會之互動關係，並藉以引導學生將所 學習的知識、技能與倫理，應用於生活環保中。

本研究所稱之E-STS 教學，以「石門水庫集水區水資源議題」為主題，引導學 生對於石門水庫環境議題的覺知，透過討論與探究，學習科學知識、技能，並試著 提出解決方案。

(一) 教師以「石門水庫集水區水資源議題」進行教學活動，引起學生動機。

(二) 教師引導各組學生針對「石門水庫集水區水資源議題」探究議題發生的原因，

並提出解決方法。

(三) 各組學生透過角色扮演的方式，從不同的角度看問題，並建立正確的價值觀。