中 等 學 校 生 物 科 按 探 索 活 動 之 開 發 以 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究 為 例 Developmen Of Bi 他 chnologicalinquiry Activities For 三 主 豆 豆 歪 歪 歪 歪 歪 王 三 三 了 歪 歪 Middle 呵 igh 旦 旦 回 01:6 1 Exampl 空 白 r Mog~ 墅 區 tudyq 岱 Qin 巨 型 煙 n 型 企 taxiq 三 三 三 收 稿 日 期 : 2012/2/29 修 訂 日 期 : 2012/3/21 接 受 日 期 : 2012/3/21 中 等 學 校 生 物 科 技 探 索 活 動 之 開 發 以 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究 為 例 童 麗 珠 副 教 授 顏 孝 修 碩 士 生 國 立 臺 灣 師 範 大 學 生 命 科 學 系 摘 要 因 應 近 代 生 物 學 之 快 速 發 展 以 及 當 代 社 會 的 需 求, 現 行 的 國 高 中 生 物 課 程 綱 要 中 明 訂 要 納 入 生 物 科 技 相 關 之 知 識, 以 及 學 習 科 學 與 技 術 探 究 方 法, 以 培 養 學 生 探 索 科 學 的 興 趣 本 文 提 發 展 一 個 結 合 現 代 生 物 科 技 及 科 學 家 進 行 研 究 實 例 的 探 索 課 程, 完 成 小 腦 萎 縮 症 疾 病 模 式 研 究 的 教 學 棋 組 內 容 在 介 紹 基 因 轉 殖 技 術 於 小 腦 萎 縮 症 之 醫 療 研 究, 同 時 訓 練 學 生 以 邏 輯 思 考 解 決 研 究 問 題 該 棋 組 經 在 中 學 講 授 後, 欲 達 到 課 程 的 探 索 目 標, 施 教 高 二 學 生 優 於 高 一 學 生 ; 施 教 於 圈 中 生, 只 能 達 到 課 程 有 限 的 探 索 目 標, 不 過 卻 能 達 到 極 高 的 情 意 目 標 建 議 使 用 本 棋 組 教 學 時 應 妥 善 設 計 情 境 問 題 ; 學 生 於 小 組 討 論 與 發 言 時, 教 師 應 適 時 及 通 情 境 的 引 導, 可 使 有 意 義 的 討 論 延 伸 更 庸, 以 達 成 探 索 教 學 的 目 標 關 鍵 詞 : 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究, 教 學 模 姐 探 索 活 動 March,2012 Secondary Education 95
Development Of Biotechnological Inquiry Activities For Middle High School: An Example For Model Study Of Spinocerebellar Ataxia Li-Chu Tung Associate Professor Hsiao-Hsiu Yen Master Department Of Life Science, National Taiwan Nonnal University Abstract In regarding to the rapid development of modem biology and demands of contemporary society, current biology curricular outlines of high school are needed to be including the biotechnology-related knowledge and learning methods of scientific and technical inqui 可 to enrich the students' exploring scientific interests. This study developed an inquiry teaching module which combined the modem biological technology and exploration of scientists' case study. The established teaching module, the model study of spinocerebellar ataxia, contents to in 甘 oduce gene transferred cell model and mouse model study of spinocerebellar ataxia in the medical research, meanwhile training students to think logically to solve research problems. After the teaching module has been taught, the courses to achieve exploration objects are better to teach senior high school students than that ofjunior high school students. When teaching in junior high school students, there is only reached limited inquire objects, however can achieve very high affective object. It was recommended 血 at teaching this module properly when designing questions, group discussions, and teacher' s suitable guidance will make meaningful discussion at extending more wide level. Keywords: model s 個 dy ofspinocerebellar ataxia, teaching module, inquiry activities 96 中 等 教 育 第 63 卷 第 1 期
之 二 Middle 中 等 學 校 生 物 科 技 擇 索 活 動 之 開 韓 一 一 以 小 腦 聲 儡 症 模 式 研 究 為 例 Development Of Biotechnologicallnquiry Activities For High School: An Example For Model Study Of Spinoce 陪 bellar Ataxia 且 且 L 壹 前 言 二 十 一 世 紀 是 生 物 科 學 的 世 紀, 因 應 近 代 生 物 學 之 快 速 發 展, 以 及 當 代 社 會 的 需 求, 在 高 中 實 施 的 99 課 綱 中, 明 訂 課 程 要 積 法 及 基 本 智 能, 並 能 應 用 所 學 於 當 前 和 未 來 的 生 活 ( 教 育 部, 2001) 在 99 高 中 生 物 課 綱 中 更 明 訂 要 注 重 培 養 高 中 學 生 之 科 學 探 究 與 解 決 問 題 的 能 力 ; 要 注 重 培 養 高 中 學 生 之 推 理 批 判 思 考 與 論 證 溝 通 的 能 力 等 ( 教 育 極 納 入 生 物 學 新 知 尤 其 是 近 代 分 子 生 物 部, 2009) 以 及 學 生 經 由 長 期 的 從 事 科 學 學 生 物 技 術 之 相 關 知 識 同 時 要 注 重 生 活 知 識 在 生 活 上 的 應 用 與 倫 理 議 題 的 討 論, 以 促 進 學 生 瞭 解 生 物 學 與 人 生 的 關 係, 激 發 其 探 究 生 物 學 的 興 趣 為 此, 教 育 部 在 課 綱 實 施 的 前 幾 年 特 地 委 託 相 關 大 學, 以 分 子 生 物 學 和 生 物 技 術 為 重 點 調 訓 高 中 教 師 進 行 研 習, 以 提 升 他 們 在 此 方 面 的 教 學 能 力 男 外, 並 將 原 來 95 暫 綱 中 高 中 生 物 課 遲 至 高 二 性 的 探 究 活 動, 養 成 訴 求 證 據 和 講 道 理 的 處 世 習 慣 在 面 對 問 題 處 理 問 題 時, 持 以 好 奇 與 積 極 的 探 討 瞭 解 及 合 理 解 決 的 態 度 要 學 生 發 展 科 學 探 究 的 技 巧, 最 直 接 的 方 式 就 是 提 供 學 生 能 真 正 參 與 並 進 行 科 學 探 究 的 學 習 情 境, 能 像 科 學 家 一 樣 的 思 考 科 學 與 做 科 學 目 前 高 三 學 生 還 在 使 用 的 95 暫 綱 選 修 生 物 的 課 程 綱 要 中 第 八 章 探 討 下 及 高 三 下 才 涉 及 分 子 生 物 及 生 物 科 技 的 相 活 動 8-1 植 物 生 長 素 的 發 現 建 議 以 討 論 方 關 教 材, 提 前 至 高 一 基 礎 生 物 (l) I 第 二 章 講 授, 要 全 體 高 中 生 必 修 還 新 增 一 學 式 進 行 教 學, 學 生 不 需 實 際 操 作 ( 教 育 部, 2004) 教 師 可 將 一 連 串 生 長 素 發 現 的 科 學 期 2 學 分 的 基 礎 生 物 (2) ( 應 用 生 物 ) 的 課 史, 以 一 個 科 學 探 究 模 式 進 行 教 學, 即 從 達 程 ( 教 育 部, 2009) 欲 使 學 生 暸 解 生 物 科 爾 文 父 子 的 實 驗 發 現 芽 鞘 頂 端 產 生 的 某 物 技 應 用 上 的 應 有 知 識, 使 其 對 未 來 面 臨 生 物 科 技 議 題 有 足 夠 的 判 斷 及 選 擇 能 力 1957 年 俄 國 率 先 發 射 Sputnik 號 火 箭, 受 到 科 技 被 超 前 的 衝 擊, 美 國 隨 即 在 60 年 代 進 行 科 學 課 程 改 革 不 再 如 以 往 將 學 生 視 為 知 識 的 接 收 者, 認 為 學 生 應 該 如 科 學 家 一 樣, 進 行 主 動 的 探 究 引 發 了 全 世 界 進 行 一 連 串 的 科 學 課 程 改 革 浪 潮, 目 前 在 國 中 小 學 正 執 行 之 九 年 一 貫 課 程 綱 要 中 就 將 主 動 探 索 與 研 究 列 為 所 要 培 養 學 生 的 十 大 基 本 能 力 之 一 而 在 自 然 與 生 活 科 技 領 域 課 程 目 標 有 : 培 養 學 生 探 索 科 學 的 興 趣 與 熱 忱, 並 養 成 主 動 學 習 的 習 慣 ; 學 習 科 學 與 技 術 探 究 方 質 可 能 和 頂 端 生 長 向 光 性 有 關, 至 UBoysen Jensen Paal 1928 年 Went 的 實 驗 將 放 置 過 芽 鞘 尖 端 的 明 膠 置 於 切 除 芽 鞘 尖 端 的 燕 麥 斷 面 上, 導 出 利 用 生 物 分 析 ( 向 光 彎 曲 角 度 ) 定 量 生 長 素 ; Kogl ' Haagen-Smit 分 離 出 IAA ( 日 引 噪 乙 酸 ) 等 生 長 素 相 關 實 驗 ( 林 金 盾, 2005 ) 這 是 一 個 典 型 探 索 課 程 的 實 例 教 師 教 學 時 利 用 此 科 學 史 一 步 一 步 重 現 實 驗 過 程, 引 導 學 生 由 觀 察 現 象, 提 出 問 題, 合 理 推 想, 設 計 實 驗, 預 設 及 分 析 結 果, 歸 納 結 論 等 進 行 探 索 活 動 不 同 於 上 述 重 現 歷 史 的 探 究 活 動, 本 研 究 欲 發 展 一 個 結 合 現 代 生 物 科 技 及 科 學 家 進 行 研 究 實 例 的 探 索 課 程, 延 March,2012 Secondary Education 97
4hE 一 一 于 二 二 三 伸 中 學 生 生 物 科 技 應 用 之 相 關 教 學 內 容 讓 學 生 真 實 感 受, 體 驗 科 學 探 索 之 路, 同 時 也 瞭 解 臺 灣 科 學 界 在 此 方 面 研 究 的 一 些 現 況 一 神 經 退 化 性 疾 病 在 目 前 高 齡 化 的 社 會 環 境 下, 神 經 退 化 症 病 患 人 數 日 益 增 加 常 見 的 神 經 退 化 性 疾 病 有 阿 滋 海 默 氏 症 (Alzheimer' s disease) 巴 金 森 氏 症 ( Parkinson' s disease) 脊 髓 小 腦 共 濟 失 調 症 ( spinocerebellar ataxia) 等 此 類 疾 病 大 都 為 晚 發 型 遺 傳 性 疾 病, 不 僅 造 成 對 個 人 及 家 庭 嚴 重 的 衝 擊, 更 擔 心 此 遺 傳 對 下 一 代 的 影 響 脊 髓 小 腦 共 濟 失 調 症 (SCA' 叉 叫 小 腦 萎 縮 症 ) 是 一 種 體 染 色 體 顯 性 遺 傳 疾 病, 只 要 有 SCA 致 病 之 任 一 對 偶 基 因 就 有 可 能 發 病, 目 前 發 現 的 有 28 型 SCA 成 因 可 能 是 小 腦 內 的 神 經 細 胞 逐 漸 退 化 或 萎 縮, 患 者 有 漸 進 式 的 行 動 失 調 步 履 瞞 冊 (Schols, Bauer, Schmidt, Schulte & Riess, 2004), 搖 搖 晃 晃 有 如 企 鵝 行 走 等 共 同 症 狀, 因 此 被 稱 為 企 鵝 病 模 式 細 胞 或 模 式 動 物, 以 探 討 疾 病 的 致 病 機 轉 及 相 關 藥 物 的 治 療 效 果 臺 灣 學 者 已 建 立 SCA 轉 殖 細 胞 與 轉 殖 動 物 實 驗 模 式, 模 擬 小 腦 萎 縮 症 的 病 理 機 制 與 環 境 因 素 進 行 研 究 藉 由 疾 病 模 式 細 胞 培 養 生 長 期 短 容 易 操 控 變 因, 先 進 行 大 量 潛 力 藥 物 的 測 試 與 開 發, 再 進 行 更 接 近 人 體 生 理 的 模 式 動 物 一 基 因 轉 殖 小 鼠 進 行 研 究, 進 階 作 藥 物 的 臨 床 試 驗 與 病 理 分 析, 目 前 已 有 豐 富 的 成 果 以 原 核 顯 微 注 射 法 產 生 的 基 因 轉 殖 動 物, 其 所 有 的 組 織 和 細 胞 被 嚴 入 的 疾 病 基 因 仍 可 正 常 地 經 由 生 殖 細 胞 傳 給 子 代 ( 沈 朋 志, 2012) 目 前 以 此 方 法 成 功 轉 殖 的 SCA 小 鼠 是 可 以 繁 殖 後 代 的 由 外 觀 及 生 物 分 析, 已 確 認 SCAl7 基 因 轉 殖 小 鼠 有 步 態 不 穩 小 腦 中 Purkinje cells 有 明 顯 退 化 及 缺 失 之 病 徵, 於 6 到 9 個 月 大 時 出 現 運 動 失 調 之 症 狀 在 跑 滾 輪 測 試 時, 在 平 衡 感 與 協 調 性 表 現 明 顯 劣 於 非 基 因 轉 殖 小 鼠 ( 林 承 岳, 2006 ; 張 雅 津 許 振 銘 林 承 岳 陳 瓊 美 謝 秀 梅, 2010) 家 族 二 疾 病 的 模 式 細 胞 及 模 式 貳 小 腦 萎 縮 症 疾 病 模 動 物 式 研 究 教 學 模 組 神 經 退 化 性 疾 病 目 前 仍 無 有 效 的 根 治 方 法, 有 心 的 科 學 家 們 無 不 積 極 的 探 討 各 致 病 機 制 及 預 防 減 緩 病 程 的 方 式 故 而, 疾 病 的 模 式 細 胞 及 模 式 動 物 為 研 究 不 可 缺 的 利 器 他 們 利 用 分 子 生 物 的 技 術, 將 引 起 該 疾 病 的 致 病 基 因 利 用 轉 殖 技 術 殖 入 細 胞 或 本 研 究 團 隊 接 受 公 家 機 構 計 畫 補 助, 目 的 在 發 展 能 提 供 學 生 探 索 活 動 之 科 學 新 知 課 程, 並 進 行 推 廣 本 小 腦 萎 縮 症 疾 病 模 式 研 究 為 其 中 之 一 個 教 學 模 組 主 要 在 介 紹 基 因 轉 殖 於 醫 療 研 究 的 應 用 -SCA 細 胞 與 動 物 模 式 研 究, 同 時 展 示 科 學 家 研 究 該 疾 病 的 動 物 體 內, 以 得 到 暫 時 轉 殖 或 永 久 轉 殖 的 疾 病 理 機 制 與 醫 療 成 果, 以 及 研 究 過 程 中 解 決 98 中 等 教 育 第 63 卷 第 l 期
中 等 學 校 生 物 科 技 探 索 活 動 之 開 發 一 一 以 小 腦 薑 儡 症 模 式 研 究 為 例 Development Of Biotechnologicallnquiry Activities For M 凶 Idl 壁 High School: An Ex(]rl'1PI~ For Model Stu~c:lY9LSQingc:.E:lrE~bellar6 坦 型 9 三 三 至 三 問 題 需 運 用 到 的 邏 輯 思 考 方 式 目 的 為 使 學 生 瞭 解 科 學 探 究 過 程 與 架 構, 以 訓 練 學 生 科 學 探 索 的 技 巧 一 教 案 架 構 ( 一 ) 教 學 目 標 高 中 版 與 國 中 版 兩 模 組 規 劃 的 教 學 目 標 ( 表 1 ) 及 分 段 能 力 指 標 ( 表 2) 是 不 同 的 主 要 是 高 中 版 模 組 內 多 規 劃 了 3-4 個 探 索 活 動, 由 學 生 以 分 組 討 論 進 行 本 教 學 模 組 有 高 中 版 ( 探 索 版 ) 和 國 中 版 ( 講 述 版 ) 兩 版 本 表 l 高 中 版 和 圈 中 版 小 腦 萎 縮 症 教 學 棋 組 教 學 目 標 之 比 較 相 同 處 相 異 處 高 中 版 國 中 版 1. 理 解 神 經 退 化 性 疾 病 的 定 1. 瞭 解 不 同 細 胞 與 動 物 模 式 1. 瞭 解 細 胞 與 小 鼠 模 式 研 究 義 研 究 的 特 點 的 特 點 認 知 2. 認 識 小 腦 萎 縮 症 病 理 機 2. 理 解 科 學 研 究 的 目 標 與 步 2. 認 識 目 前 科 學 探 索 簡 單 實 目 標 制 與 病 徵 發 展 過 程 驟 過 程 驗 使 用 的 技 術 與 方 法 3. 認 識 數 種 目 前 科 學 探 索 實 驗 使 用 的 技 術 與 方 法 1. 能 解 釋 神 經 退 化 性 疾 病 定 1. 能 比 較 不 同 細 胞 與 動 物 模 1. 能 比 較 不 同 細 胞 與 小 鼠 模 義 與 小 腦 萎 縮 症 成 因 式 研 究 的 優 劣 處 與 特 點 式 研 究 的 優 劣 處 與 特 點 2. 能 講 述 科 學 研 究 的 目 標 擬 2. 能 從 一 個 簡 單 藥 物 篩 選 研 技 能 定 與 進 展 究 成 果 的 數 據 解 讀 其 涵 蓋 目 標 3. 能 從 數 個 不 同 型 式 研 究 成 果 的 數 據 圖 表 或 影 片 里 現 中, 解 讀 其 i 函 蓋 的 意 義 的 意 義 1. 尊 重 且 能 以 同 理 心 面 對 情 意 神 經 退 化 性 疾 病 患 者 目 標 2. 發 揮 熱 心 公 益, 關 懷 神 經 退 化 性 疾 病 病 友 March,2012 Secondary Education 99
表 2 為 兩 版 本 之 分 段 能 力 指 標 之 比 較 表 2 高 中 版 和 圈 中 版 小 腦 萎 縮 症 教 學 棋 組 分 段 能 力 指 標 之 比 較 國 高 中 版 相 同 處 高 中 版 特 有 處 1-4-3-1 統 計 分 析 資 料, 獲 得 有 意 義 的 資 1-4-5-5 傾 聽 別 人 的 報 告, 並 能 提 出 意 見 或 訊 建 議 1-4-4-3 由 資 料 的 變 化 趨 勢, 看 出 其 中 蘊 含 3-4-0-1 體 會 科 學 是 經 由 探 究 驗 證 獲 的 意 義 及 形 成 概 念 得 的 知 識 1-4-5-2 由 圖 表 報 告 中 解 讀 資 料, 瞭 解 資 6-4-5-2 處 理 問 題 時, 能 分 工 執 掌, 做 流 程 料 具 有 的 內 涵 性 質 規 畫, 有 計 畫 的 進 行 操 作 4-4-1-2 瞭 解 技 術 與 科 學 的 關 係 8-4-0-4 設 計 解 決 問 題 的 步 驟 5-4-1-3 瞭 解 科 學 探 索, 就 是 一 種 心 智 開 發 的 活 動 ( 二 ) 教 師 活 動 ( 高 中 探 索 版 ) 1. 引 起 動 機 以 電 影 一 公 升 的 眼 淚 片 頭 內 容 引 起 動 機, 影 片 以 日 本 中 學 生 木 藤 亞 也 14 歲 到 21 歲 SCA 發 病 期 間 所 寫 的 日 記 為 主 軸, 將 其 努 力 對 抗 病 症 及 對 生 命 熱 情 奮 胞 與 線 蟲 果 蠅 斑 馬 魚 老 鼠 等 動 物 模 式 研 究 的 特 點, 並 以 其 為 情 境 問 題 進 行 討 論 3. 分 組 討 論 活 動 與 評 量 有 四 項 主 題 討 論, 分 別 為 (1) 擬 定 5 個 細 胞 模 式 研 究 實 驗 流 程 目 鬥 的 感 人 片 段 拍 攝 而 成 的 3 分 鍾 的 影 標, 讓 學 生 討 論 排 序 後 講 解 片 內 容 呈 現 小 腦 萎 縮 症 病 患 的 病 徵 病 程 的 進 展 及 家 人 與 周 遭 環 境 所 承 受 的 生 活 壓 力 2. 知 識 理 解 影 片 播 畢 鼓 勵 學 生 自 由 回 應 與 討 論 病 患 的 病 徵 變 化 家 人 與 朋 友 面 對 病 患 的 處 境 與 態 度 或 相 關 經 驗 分 事, 統 合 學 生 討 論 出 的 特 點, 說 明 神 經 退 化 性 疾 病 定 (2) 擬 定 5 個 動 物 模 式 研 究 實 驗 流 程 目 標, 讓 學 生 討 論 排 序 後 講 解 (3) 模 擬 3 種 藥 物 在 模 式 細 胞 中 細 胞 存 活 率 實 驗 的 不 同 結 果, 讓 學 生 評 估 這 些 藥 物 開 發 的 可 能 性 提 示 並 引 導 學 生 思 考, 統 整 與 比 較 某 一 藥 物 可 能 具 開 發 潛 力 的 理 由 (4) 模 擬 試 驗 結 果 進 行 討 論 : 請 依 據 圖 一 義, 講 解 造 成 小 腦 萎 縮 症 的 病 理 機 制 與 A B 兩 組 SCA 疾 病 模 式 與 正 常 WT 小 病 徵 過 程 說 明 目 前 研 究 神 經 退 化 性 疾 病 的 模 式 研 究, 以 及 基 因 轉 殖 細 胞 與 轉 殖 動 物 的 建 立 技 術 與 機 制 比 較 不 同 細 鼠 的 滾 輪 連 動 能 力 圖, 解 釋 其 現 象 可 能 代 表 意 義? 如 何 設 計 再 驗 證 的 實 驗? 宜 中 等 教 育 第 63 卷 第 l 期
中 等 學 校 生 物 科 措 探 索 活 動 之 開 發 一 一 以 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究 為 例 Development Of Biotechnological Inquiry Activities For 二 Middle High 豆 豆 h 型 企 I:An E 哩 m 型 企 cor M 堡 壘 空 1 至 tudy 旦 岱 pinocerebellar Ataxia 旦 旦 旦 A 組 B 組 Rotarod analysis RotarωanalYl 為 2~ 251 鼠 " s.e. 音 1~ s 53, ~wr _SCA 而 A 2lXl 兮 H i 151 s 聖 L " ~wr _sc 訕,x, 曲 2 月 ~ 曲 " 曲 " 圓 圓..-YI 也.)2 d 砂 缸 " age 圖 1 sea 疾 病 棋 式 典 正 常 WT 小 鼠 在 不 同 天 齡 的 滾 輪 運 動 能 力 圖 縱 座 標 : 小 鼠 還 停 留 在 滾 輪 上 沒 掉 落 的 持 續 時 間 ; 橫 座 標 : 小 鼠 的 天 齡 此 問 題 設 計 是 學 生 分 組 討 論 的 結 果 並 無 對 錯, 只 要 推 論 合 乎 邏 輯 能 建 議 合 理 的 進 一 步 的 實 驗 設 計 即 可 如 推 論 及 建 議 是 :A 組 兩 類 小 鼠 皆 毫 無 運 動 能 力 表 現, 可 能 是 滾 輪 轉 速 設 定 超 出 小 鼠 運 動 能 力 範 圍, 可 將 轉 速 設 定 較 緩 慢 再 進 行 測 試 B 組 兩 類 小 鼠 運 動 能 力 皆 表 現 良 好 無 差 異, 可 能 是 疾 病 組 小 鼠 尚 未 出 現 行 為 上 的 病 變, 可 將 小 鼠 天 齡 延 至 病 變 後 期 再 進 行 滾 輪 測 試 4. 統 整 與 結 論 (1) 說 明 小 腦 萎 縮 症 目 前 研 究 發 展 現 況 及 開 發 藥 物 與 治 療 方 式, 以 及 所 遭 遇 到 的 困 難 與 問 題 (2) 介 紹 畫 灣 小 腦 萎 縮 症 病 友 協 會 一 企 鵝 家 族 組 織, 播 放 病 友 宣 導 影 片, 鼓 勵 學 生 對 於 神 經 退 化 疾 病 的 患 者 投 以 更 多 的 愛 心 與 關 懷 二 高 中 版 課 程 特 色 ( 一 ) 播 放 影 片 引 起 動 機, 並 藉 以 引 導 學 生 對 小 腦 萎 縮 症 的 認 識 ( 二 ) 配 合 多 媒 體 資 源 教 學 : 以 投 影 片 內 容 為 主 軸, 配 合 動 畫 教 學, 輔 以 播 放 實 驗 技 術 影 片, 並 展 示 實 際 研 究 成 果, 如 : 與 對 照 組 比 較 之 sea 模 式 老 鼠 轉 滾 輪 測 試 影 片 與 結 果 足 跡 試 驗 小 腦 神 經 細 胞 丟 失 病 理 切 片, 說 明 艱 澀 難, 懂 的 內 容, 使 學 生 理 解 ( 三 ) 訓 練 科 學 探 索 能 力 與 思 維 : 以 圖 表 或 影 片 展 示 目 前 科 學 界 的 研 究 過 程 與 成 果, 訓 練 學 生 解 讀 圖 表, 並 理 解 研 究 結 果 背 後 所 隱 含 的 意 義 ( 四 ) 小 組 討 論 與 互 動 式 教 學 : 教 師 提 出 問 題, 必 要 時 提 示 線 索 幫 助 學 生 思 考 ; 學 生 分 組 討 論 後, 分 享 討 論 結 果, 增 進 學 生 交 流 ; 學 生 上 台 發 言, 能 訓 練 學 生 表 達 與 組 織 能 力 ( 五 ) 播 放 宣 導 圖 片, 介 紹 薑 灣 小 腦 萎 縮 症 病 March,2012 Secondary Education 101
友 協 會 一 企 鵝 家 族 組 織, 鼓 勵 學 生 對 患 者 投 以 更 多 的 愛 心 與 關 懷, 以 達 課 程 的 情 意 目 標 ( 六 ) 將 插 圖 或 輔 助 資 料 製 成 學 習 手 冊, 作 為 學 生 的 參 考 講 義, 利 於 學 生 課 堂 吸 收 及 課 後 複 習 ( 七 ) 整 個 模 組 包 括 有 : 教 案 教 學 設 計 教 學 的 ppt 完 整 版 及 學 生 自 學 手 冊 文 章, 並 設 計 該 教 材 認 知 題 目 5 題 ( 作 者, 2012) ( 八 ) 適 用 於 高 中 一 二 年 級 上 課 60 分 鐘 的 教 學, 以 融 入 高 一 基 礎 生 物 (1) 基 因 轉 殖 技 術 及 其 應 用 J. 高 二 則 以 融 入 基 礎 生 物 (2) 應 用 生 物 遺 傳 疾 病 的 篩 檢 與 治 療 之 教 學, 作 為 延 伸 學 習 三 國 中 版 課 程 特 色 ( 一 ) 使 用 在 國 中 學 生 上 課 的 分 鐘 的 國 中 版 教 材, 可 以 選 擇 講 述 疾 病 的 成 因 模 式 細 胞 的 應 用, 引 導 討 論 實 驗 結 果, 不 涉 及 SCA 的 動 物 模 式 講 述 ; 課 程 中 只 提 供 一 個 藥 物 篩 選 的 實 驗 討 論 ( 二 ) 本 模 組 設 定 參 與 學 生 的 先 備 知 識 需 有 神 經 細 胞 與 神 經 系 統 功 能 和 基 因 遺 傳 與 突 變 的 概 念 因 此, 國 一 學 生 需 在 自 然 與 生 活 科 技 下 學 期 的 相 關 課 程 中 進 行 討 論, 才 會 有 較 佳 的 學 習 成 效 東 縣 金 門 縣 及 澎 湖 縣 國 中 及 新 竹 高 中, 茲 將 推 廣 活 動 回 饋 性 質 相 似 的 澎 湖 縣 七 所 國 中 新 竹 高 中 高 中 教 師 研 習 營 等 綜 合 分 析 分 別 如 下 一 新 竹 高 中 之 推 廣 ( 991 11/10, 11/18, 12/08) 開 發 本 模 組 之 核 心 種 子 教 師 赴 新 竹 高 中 教 育 實 習, 將 此 教 學 模 組 作 為 高 一 基 礎 生 物 (1) 第 二 章 基 因 轉 殖 技 術 及 其 應 用 之 延 伸 教 材, 對 高 一 學 生 進 行 教 學 演 示 (44 人 ) 及 教 學 觀 摩 ( 43 人 ) 各 一 次, 分 兩 節 課 進 行, 第 一 節 課 程 為 基 因 轉 殖 與 基 因 改 造 生 物 的 教 科 書 內 容 授 課 ; 第 二 節 課 程 內 容 為 本 SCA 動 物 模 式 研 究 教 學 後 深 獲 與 會 老 師 重 視, 依 課 後 老 師 們 給 予 的 意 見 調 整 改 進 進 而 對 高 二 數 理 資 優 生 (3 0 人 ) 進 行 教 學, 各 班 學 生 的 回 饋 中, 除 對 此 課 程 的 正 面 評 價 外, 還 是 認 為 上 課 時 間 不 夠, 影 響 小 組 討 論 整 理 學 生 的 回 饋 一 高 一 44 項 ; 高 二 20 項, 將 其 符 合 欲 達 成 的 教 學 目 標 的 認 知 目 標 ( 高 -30 項 ; 高 二 10 項 ) 探 索 目 標 ( 高 -6 項 ; 高 二 10 項 ) 及 情 意 目 標 ( 高 -8 項 ; 高 二 0 項 ) 歸 類 節 錄 於 附 錄 一 新 竹 高 中 種 子 教 師 的 教 學 觀 摩 中, 與 會 老 師 對 此 堂 課 的 教 學 評 論 如 下 ( 一 ) 開 放 式 的 互 動 問 答 效 果 良 好, 針 對 結 果 推 論 並 沒 有 一 定 的 對 與 錯, 鼓 勵 學 生 作 科 學 探 索 的 邏 輯 思 考 參 推 廣 活 動 成 果 本 模 組 推 廣 活 動 遍 及 大 臺 北 地 區 臺 ( 二 ) 顯 微 注 射 影 片 讓 學 生 實 際 觀 察 到 局 部 放 大 特 寫, 注 入 基 因 變 化 明 顯 ; 小 鼠 滾 輪 試 驗 影 片 亦 清 楚 呈 現 滾 輪 機 器 實 際 運 作 宜 2 中 等 教 育 第 63 卷 第 1 期
中 等 學 校 生 物 科 技 擇 索 活 動 之 開 發 一 一 以 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究 為 例 Developmen Of Bio echnologicallnquiry Activi ies For Mid_ell 空 J:li 旦 hs 豆 b9qi:~an_~)(am Ql~f9LMQ c::j ~LStugy Qf 早 pjn9 c:: erebellgrajaxiq 情 況 ( 三 ) 學 生 回 饋 心 得 分 享, 多 數 學 生 表 示 對 於 基 因 轉 殖 動 物 技 術 小 腦 萎 縮 症 的 成 因 病 理 模 式 動 物 的 建 立 與 選 擇 科 學 研 究 的 探 索 過 程 與 思 維 有 更 進 一 步 的 興 趣 與 認 知 ( 四 ) 此 科 學 探 討 活 動 需 完 整 發 展 成 三 堂 課 時 間 的 教 學 活 動, 分 別 為 小 腦 萎 縮 症 介 紹 基 因 轉 殖 模 式 動 物 介 紹 科 學 研 究 探 索 活 動 ( 五 ) 學 生 討 論 時 間 應 可 再 稍 微 加 長, 至 少 給 予 五 分 鐘 以 上 的 討 論 時 間, 可 盡 量 讓 每 組 都 有 上 台 發 言 討 論 的 機 會, 使 學 生 發 表 意 見 與 交 流 更 加 完 整 ( 六 ) 依 據 上 述, 可 見 與 會 教 師 肯 定 此 探 究 課 程, 並 提 供 不 少 實 務 的 建 議, 並 推 薦 本 教 學 模 組 參 加 北 一 區 99 學 年 度 普 通 研 習 內 之 教 出 理 解 與 感 動 一 一 專 業 學 習 社 群 及 探 索 式 教 學 的 經 驗 分 享 演 講, 對 30 位 教 師 分 享 本 模 組 的 教 學 經 驗 ( 作 者. 2012) 澎 湖 縣 七 所 園 中 生 物 科 學 探 索 研 習 營 ( 100/09/07-09 ) 於 100 學 年 度 第 一 學 期 剛 開 學 之 際, 赴 澎 湖 縣 7 所 國 中 進 行 8 次 的 推 廣 活 動, 參 加 的 學 生 為 計 有 227 人 分 析 國 中 生 對 推 廣 活 動 心 得 回 饋, 在 與 教 學 目 標 有 關 的 65 項 開 放 式 的 回 饋 中, 分 析 其 比 例 為 : 認 知 目 標 佔 33.8% (22 項 ) ; 探 索 目 標 佔 4.6% (3 項 ) 及 情 意 目 標 佔 6 1. 5% (40 項 ) ( 見 附 錄 一 節 錄 ) 表 3 為 此 三 個 年 段 的 學 生 回 饋 問 卷 分 析 高 級 中 學 課 程 夥 伴 學 習 群 生 物 科 第 一 場 表 3 園 高 中 學 生 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究 主 題 探 索 營 之 學 生 回 饋 問 卷 分 析 對 象 品 17 澎 湖 縣 國 中 生 新 竹 高 中 高 一 新 竹 高 中 高 二 百 分 比 數 量 百 分 比 數 量 百 分 比 數 量 認 知 目 標 33.8% 22 68.18% 30 50% 10 探 索 目 標 4.6% 3 13.63% 6 50% 10 情 意 目 標 61.5% 40 18.18% 8 O O 總 計 65 44 20 由 表 3 很 明 顯 的 可 見, 此 三 個 年 段 的 學 標, 則 是 高 二 生 是 o 高 一 18.18% ; 國 中 生 生 在 這 個 教 學 模 組 欲 達 成 的 教 學 目 標 有 極 大 則 高 達 6 1. 5% ; 高 一 學 生 著 重 知 識 的 吸 收 ' 的 差 距, 探 索 目 標 從 國 中 生 的 4.6% ' 高 一 認 知 目 標 有 68.18% ; 高 二 有 50% : 國 中 生 只 的 13.63% ' 提 高 到 高 二 的 50% 而 在 情 意 目 有 4.6% 依 據 上 述 的 資 料, 可 以 說, 本 高 中 March,2012 Secondary Education 103
~ 一 一 一 一 一 一 一 版 的 教 學 模 組 要 達 到 探 索 的 教 學 目 標, 是 施 教 高 二 學 生 優 於 高 一 學 生 ; 國 中 版 的 模 組 施 生 知 識 廣 度 不 足, 容 易 分 心, 以 情 意 教 學 來 貫 通 冷 硬 的 科 學 知 識 是 個 好 策 略 教 於 國 中 生, 並 無 法 連 到 探 索 的 教 學 目 標, 不 過 卻 能 達 到 極 高 的 情 意 目 標 很 明 顯 的 在 國 中 階 段 推 廣 此 課 程 不 易 達 成 科 學 探 索 的 目 的, 主 要 學 生 的 背 景 知 識 不 足, 上 課 時 間 不 夠, 以 致 課 程 以 知 識 的 傳 授 呈 現 課 程 以 播 放 一 公 升 的 眼 淚 電 影 預 告 片 引 起 動 機, 呈 現 患 者 高 中 女 生 由 正 常 狀 態, 身 體 運 動 機 能 逐 漸 衰 弱, 手 腳 自 主 活 動 與 語 言 能 力 逐 漸 喪 失 ; 走 路 如 同 企 攏 般 不 協 調 寫 字 困 難 手 部 瘟 學 僵 直 肢 體 癱 瘓 ; 最 終 完 全 無 法 行 動, 長 期 臥 病 在 床 直 至 肆 教 學 建 議 本 科 學 探 索 教 學 模 組 可 針 對 學 生 先 備 知 識 及 程 度 作 不 同 調 整, 對 較 為 艱 難 的 學 理 知 識, 可 將 內 容 深 入 淺 出 方 式 呈 現, 或 安 排 更 多 時 間 將 內 容 完 整 詳 述 教 學 時 妥 善 設 計 情 境 問 題 與 線 索, 小 組 討 論 與 發 言 時, 教 師 適 時 及 適 情 境 的 引 導, 可 使 有 意 義 的 討 論 延 伸 更 廣, 引 發 學 生 更 多 元 的 思 考, 以 達 成 探 索 教 學 的 目 標 死 亡 並 且 說 明 是 一 種 沒 能 治 療 的 神 經 退 化 疾 病, 因 而 易 達 成 尊 重 且 能 以 同 理 心 面 對 神 經 退 化 性 疾 病 患 者 和 發 揮 熱 心 公 益, 關 懷 神 經 退 化 性 疾 病 病 友 之 情 意 目 標 Girod, Rau 和 Schepige (2003) 的 研 究 指 出 情 意 教 學 可 能 可 以 啟 動 人 類 共 通 的 認 知 本 能, 特 別 是 針 對 非 本 科 知 識 背 景 低 的 學 生 國 中 伍 附 錄 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究 主 題 探 索 營 之 回 饋 一 新 竹 高 中 高 一 學 生 回 饋 節 錄 ( 一 ) 認 知 目 標 6 原 來 每 種 模 式 生 物 都 有 不 同 的 實 驗 目 的 8 有 實 例 的 加 持, 使 我 更 瞭 解 基 因 轉 殖 19 以 前 只 對 小 腦 萎 縮 症 的 症 狀 有 些 許 暸 解, 但 今 天 才 明 白 它 的 成 因 21 深 入 瞭 解 退 化 性 疾 病 的 成 因, 不 是 只 是 因 為 神 經 萎 縮 造 成 退 化, 而 是 不 正 常 的 基 因 造 成 的 阻 礙 22 瞭 解 原 來 基 因 轉 殖 的 運 用, 可 以 有 這 樣 的 用 途, 也 使 我 明 白 小 腦 萎 縮 症 的 真 正 原 因 30 擴 充 了 我 的 認 知 瞭 解 到 其 他 角 度 不 一 樣 的 思 考, 導 致 不 同 的 實 驗 步 驟 安 排, 而 這 臨 安 排 的 背 後 理 由 皆 有 意 義 宜 4 中 等 教 育 第 63 卷 第 l 期
中 等 學 校 生 物 科 按 探 索 活 動 之 開 發 一 一 以 小 腦 蔓 舖 症 模 式 研 究 為 例 Development Of Biotechnological Inquiry Activities For 一 ι-- 山 山 且 斗 二 三 三 豆 豆.,.".,.,",.,",.'",. 玉 之 三 三 三 Middle Hiah School: An Example For Model Study Of Spinocerebellar Ataxia 且 旦 旦 ( 二 ) 探 索 目 標 今 日 的 課 程, 方 對 小 腦 萎 縮 症 有 些 許 瞭 解, 且 透 過 累 人 一 起 探 討, 對 於 團 體 解 決 問 題 的 能 力, 更 著 實 的 進 一 步 4 瞭 解 到 要 如 何 從 不 同 的 角 度 去 操 作 實 驗 6 更 進 階 暸 解 實 驗 的 方 法, 也 瞭 解 其 流 程 ( 三 ) 情 意 目 標 2 從 課 程 中 明 白 每 個 醫 療 的 發 展 都 是 藉 著 無 數 動 物 生 命 疊 起 來 的 3 我 瞭 解 到 原 來 基 因 轉 殖 可 已 有 那 麼 多 種 用 途, 只 要 我 們 好 好 利 用, 一 定 對 人 類 有 所 幫 助 5 小 腦 萎 縮 症 真 是 個 可 怕 的 病, 希 望 大 家 都 能 關 懷 他 們 8 瞭 解 到 即 使 科 技 再 怎 麼 的 進 步, 仍 有 些 不 可 以 抗 拒 因 素 限 制 了 生 物 科 技 二 新 竹 高 中 高 二 學 生 回 饋 節 錄 ( 一 ) 認 知 目 標 這 次 上 課, 我 對 小 腦 萎 縮 症 更 瞭 解 了 而 且 對 實 驗 設 計 的 結 果 分 析 有 更 進 一 步 的 學 習 收 穫 3 4 之 前 都 以 為 基 因 轉 殖 只 是 拼 拼 圖 而 己, 經 過 這 次 的 上 課, 讓 我 瞭 解 整 個 過 程, 也 很 佩 服 臺 灣 能 有 如 此 傲 人 的 成 績 在 這 次 的 課 程 後, 我 對 於 基 因 轉 殖 的 研 究 以 及 實 驗 設 計 上, 更 為 瞭 解 了, 也 得 知 臺 灣 的 基 因 轉 殖 技 術 原 來 在 世 界 是 多 麼 的 前 茅 的 8 透 過 這 次 的 課 程, 讓 我 學 到 很 多 關 於 基 因 轉 殖 的 知 識, 收 穫 很 多 ( 二 ) 探 索 目 標 經 過 這 次 的 上 課, 我 知 道 如 何 在 作 實 驗 前 取 材, 並 如 何 在 有 結 果 後 如 何 分 析 2 分 組 討 論 讓 我 更 瞭 解 課 程 內 容, 同 時 也 學 習 到 一 些 其 他 面 的 分 析 和 思 考 3 分 組 的 討 論 可 以 增 加 我 們 思 考 能 力, 課 程 和 己 學 習 過 的 內 容 延 伸, 易 於 理 解 March,2012 Secondary Education t05
4 7 9 能 交 流 討 論 想 法 很 好 而 且 也 讓 我 瞭 解 科 學 家 在 作 實 驗 的 邏 輯 性, 跟 我 們 憑 空 想 像 有 何 不 同 國 中 時 看 這 部 片 時, 僅 學 到 一 起 面 對 生 命 的 態 度, 而 今 天 瞭 解 到 一 些 醫 學 研 究 的 概 念, 感 覺 成 長 不 少 今 天 所 學 的, 我 想 是 除 了 生 物 方 面 的 之 事 外, 我 想 也 有 關 於 作 科 學 實 驗 該 有 的 思 維 吧? 收 穫 很 多 10 在 這 個 課 程 中 學 到 了 很 多 解 決 問 題 的 方 式, 獲 益 很 多 三 澎 湖 縣 七 所 園 中 學 生 回 饋 節 錄 ( 一 ) 認 知 目 標 2 5 對 腦 的 構 造 叉 更 加 了 解, 也 對 那 ι 部 分 所 控 制 的 東 西 了 解 一 ι 發 現 生 物 的 世 界 實 在 太 複 雜 了..., 不 過 後 來 發 現 沒 有 想 像 中 的 難, 懂 了 解 得 到 小 腦 萎 縮 症 患 者 的 處 境, 發 現 小 腦 萎 縮 症 背 後 的 最 大 問 題, 讓 我 對 此 症 狀 更 加 了 解 13 雖 然 七 年 級 的 時 候 有 上 過 一 點, 但 是 經 過 講 解 我 叉 了 解 得 更 多 17 這 讓 我 學 到 一 位 知 識, 還 有 小 腦 萎 縮 症 的 一 色 症 狀, 我 覺 得 很 不 錯 20 原 來 小 腦 萎 縮 症 的 人 自 主 活 動 及 語 言 能 力 功 能 會 逐 漸 喪 失 ( 二 ) 探 索 目 標 我 覺 得 很 值 得 探 索 學 習 2 能 夠 動 到 頭 腦, 讓 我 不 會 一 直 呆 呆 地 聽 而 已 3 關 於 細 胞 研 究 這 類 的 問 題 對 我 來 說 有 點 深 的 學 問, 有 很 多 需 要 思 考 的 空 間, 還 有, 雖 然 我 沒 看 過 這 部 電 影, 但 看 了 預 告 片 讓 我 想 看 看 ( 三 ) 情 意 目 標 3 7 能 增 進 對 小 腦 萎 縮 症 的 認 識 如 果 自 己 身 後 有 這 類 的 病 患, 能 夠 知 道 如 何 幫 助 他 人 看 到 一 公 升 的 眼 淚 的 片 子, 裡 面 的 女 主 角 四 肢 全 萎 縮 真 是 可 憐 一 <" 所 以 像 這 樣 四 肢 都 完 好, 更 應 該 要 好 好 珍 情 把 握, 健 康 是 很 重 要 的 106 中 等 教 育 第 63 卷 第 l 期
中 等 學 校 生 物 科 技 探 索 活 動 之 開 發 以 小 腦 萎 縮 症 模 式 研 究 為 例 Developmen Of Biotechnologicallnquiry Activities For 歪 歪 歪 ; 三 三 三 三 三 : 二 三 E 三 三 旦 開 啦! 堡 壘 igb~~ <:b 叫 ;6 r:l~ 哩 mql l For M()(::J 型 ~udy_9f SpiQ()<::' 坦 坦 Ilgr 型 型 坦 10 22 26 33 36 讓 我 了 解 許 多 行 動 不 便 的 人, 雖 然 他 們 行 動 不 便, 但 是 努 力 的 活 下 去, 這 種 精 神, 值 得 效 仿, 還 有 看 到 像 這 種 人 不 能 用 冷 眼 對 待, 要 幫 助 他 們 這 次 的 研 習 營 我 學 到 了 原 來 在 這 世 界 上 有 人 是 過 這 樣 的 生 活, 但 他 們 還 是 努 力 的 活 下 去, 我 也 要 學 習 這 種 精 神 過 到 小 腦 萎 縮 症 的 人 要 去 幫 助 他, 而 不 是 嘲 笑 他, 要 鼓 勵 他, 讓 他 勇 敢 面 對 自 己 的 病 我 覺 得 影 片 中 那 位 女 主 角 很 可 憐, 但 是 他 卻 很 努 力 的 抵 抗 病 魔, 我 想 這 種 應 對 態 度, 這 是 全 人 類 都 應 該 學 習 的 本 次 活 動 內 容 非 虛 構, 所 以 一 位 證 明 可 受 信 賴, 一 公 升 的 眼 淚 之 劇 情 可 受 人 感 動, 觀 賞 率 極 高 希 望 往 後 會 研 發 出 解 救 小 腦 萎 縮 症 的 藥 物 陸 參 考 文 獻 作 者 (2012) 國 科 會 成 果 報 告 俟 本 文 審 查 通 過 可 刊 登 時 再 補 上 沈 朋 志 (2012 ) 基 因 轉 殖 動 物 之 技 術 與 應 用 農 委 會 專 題 文 章 林 金 盾 ( 主 編 ) (2005) 生 物 上 冊 康 熙 圖 書 網 路 股 份 有 限 公 司 臺 中 市 林 承 岳 (2006 ) 藉 由 族 群 遺 傳 分 析 與 基 因 轉 殖 小 鼠 模 式 探 討 TBP 基 因 上 CAG 三 核 苦 酸 重 複 序 列 對 神 經 退 化 性 疾 病 之 影 響 國 立 臺 灣 師 範 大 學 生 命 科 學 系 碩 士 論 文, 未 出 版, 臺 北 市 教 育 部 (2001) 國 民 中 小 學 九 年 一 貫 課 程 綱 要 教 育 部 教 育 部 (2004 ) 普 通 高 級 中 學 課 程 暫 行 綱 要 總 綱 普 通 高 中 生 物 科 課 程 綱 要 教 育 部 教 育 部 (2009 ) 普 通 高 級 中 學 生 物 科 課 程 綱 要 教 育 部 張 雅 津 許 振 銘 林 承 岳 陳 瓊 美 謝 秀 梅 (2010 ) 脊 髓 小 腦 萎 縮 症 第 十 七 型 基 因 轉 殖 小 鼠 之 分 子 特 性 探 討 生 物 學 報 45 (l), 1-9 Chang, Y. c., Li, C. Y., H 凹, C. M., Lin, H. c., Chen, Y. H., Lee-Chen, G. J., Su, M. T., Ro, L. S., Chen, C. M., & Hsieh-Li, H. M. (2011). Neuroprotective effects of granulocyte-colony stimulating factor in a novel transgenic mouse model of SCA17. Journal ofneurochemistη" 118, 288-303. Girod, M., Rau, c., & Schepige, A. ( 2003). Appreciating the beauty of science ideas: teaching for aesthetic understanding. Science Education, 87, 574-587. Schols, L., Bauer, P., Schmidt, T., Schulte, T., & Riess, o. (2004). Autosomal dominant cerebellar ataxias: clinical features, genetics, and pathogenesis. Lancet Neurology, 3, 291-304. March,2012 Secondary Education t07