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溫室裡的科學教育

黃俊儒
・2010/11/11 ・1344字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 547 ・八年級

(本文原發表於2010年7月30日之中國時報時論廣場)

每年的這一個時期,總是會有許多關於國際奧林匹亞科學競賽的相關報導,包括物理、化學、生物、數學等相關競賽,而不管名次上升或下降,台灣學生總是這類競賽中的領先集團。每年,鎂光燈也照例會焦注在幾位表現優異的資優生身上。

這些競賽的優異表現固然可喜,但諷刺的是,就在這些競賽捷報頻傳的同時,台灣社會卻也身陷在許多科技社會的爭議中。例如國光石化的建廠、台塑六輕的工安事故、科學園區的土地徵收…等。難道這些科學競賽上優異表現所體現的國民素質,無助於這些科學議題的解決嗎?

這裡的每件科技爭議都與「科學知識」高度相關。例如石化業中就牽涉了化學、物理、數學、機械、電機、環保…等知識,似乎也與奧林匹亞競賽中的「科學知識」很有關連性。如果比較其差異,可以說,前者是被置放在一個「實戰場」中的科學知識,後者則是一個「實驗室」裡的科學知識。

實戰場中的科學知識處於一個廣泛的社會文化脈絡中,需要接受其他知識、情境及價值觀的整合與挑戰,往往需要在「平衡點」與「最大公約數」上進行努力;實驗室中的科學知識,會伴隨著許多邊界條件的控制,較為純粹,卻也是許多科技發展的基礎。

這兩種知識都有其價值,只是對於一般大眾或是公民社會的發展而言,「實戰場」的知識或許更加重要與息息相關。但是我們的社會價值卻常常僅止於欽羨「實驗室」知識的光環,而在考試及升學主義的魔咒下,變調地將它轉化成另一種「溫室中的知識」。也就是除了服務考試的目的之外,它冰冷、去脈絡、 無熱情、對社會無所謂…。至於實戰場的科學知識呢?徹頭徹尾,從來不在被關心與被討論範圍中。

台灣身處在一個小小的島上,卻承載了許多高耗能與高汙染的產業。也因此屢屢需要面對因為科學與科技發展所引發的爭議,社會也跟著需要不斷付出昂貴的代價。尤其是隨著產業型態的轉型、國際版圖的重組,台灣的產業發展勢必要在許多根本的衝突點上尋求解決。

原本這些科技社會爭議,理應是一般民眾藉以瞭解科學及科技發展的最佳素材,也是協助台灣社會面對科技爭議的重要憑藉。但是我們的社會在面對這些狀況時,不免考試歸考試,爭議歸爭議,似乎八竿子打不著。而我們也習慣這樣「精神分裂地」看待這種「說一套做一套」的教育,並且縱容政府與政治人物的各種反覆與立場不一。

以最近「國光石化設廠」的科技社會爭議來看,這一個議題以科學知識及科技發展為主體,往外牽涉了經濟政策、環保生態、公共安全、衛生健康… 等問題,這是一個活生生的科學知識實戰場。在這一個實戰場中,我們的科學教育理應可以鼓勵學生思考石化工業帶給台灣的經濟產值與耗能比例合不合理?經濟發展與環境保育間的平衡點應該設在哪裡?國家利益與土地情感間的關係該如何取捨?也可以進一步檢視,政治人物大聲疾呼的「節能省碳」政策是否在國光石化建廠 的態度上自打嘴巴?號召大家愛護地球的全球暖化紀錄片,是否用同一標準檢驗大企業與大財團?

對於這些問題的反思,適可以鼓勵民眾對於公共議題的理解與參與,也才真正有機會面對這些層出不窮的科技社會爭議。只可惜,在目前的教育體 制中,我們的學生向來很少有這樣的思考機會。只有拒絕這種溫室中的科學教育,我們才有機會在科學資優生的光環之外,也看見、也關心這些「實戰場科學」背後 的重要意義。

(作者為中正大學通識教育中心副教授)

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黃俊儒
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中正大學通識教育中心教授。 長期關心科學傳播的工作,主張推廣科學不能只是上對下的關係,不能只是榮耀的崇拜,更不能只是逸樂化的軟柿子。 勉勵自己仔細地在各種不同的層面上,找出科學與一般大眾、市井小民、販夫走卒間,在生命上的共鳴與交會。 著有《別輕易相信!你必須知道的科學偽新聞》一書。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》