在某些科學哲學家的眼中，解釋在科學內是可達成目標的重要手段。至於其他的部份 科學哲學家（引自 Dagher,1992）則已提出解釋是科學本身的真正目的。科學家運用目前 已被接受的科學原理來創造與科學原理一致的現象解釋，努力讓現象的觀察有意義
（Rutherford & Ahlgren,1990）。（引自 Edgington & Barufaldi（1995）。而且科學解釋 能夠讓我們了解自然現象發生的原因，因此才能預測與控制它們。故，科學解釋在科學家 追求認識與理解自然世界，以及學生追求學習與了解科學現象的過程裡，扮演著核心的角 色。
在本節中，研究者先對科學解釋的觀點加以說明，然後依據科學解釋的模式做詳細闡 述，接著探討科學解釋與論證之間的關係，最後則列舉科學解釋的實徵研究。
一、科學解釋的觀點
（一）科學解釋的意義
亞里斯多德是首先發展出科學解釋理論的學者，他建議：科學該透過原因來得到對事 物的理解，以便從「知道內容（knowing that）」進展到更深層的「知道為什麼（knowing why）」。而科學的三段論法（scientific syllogisms）即是為「為什麼的問題」提供了解 答（Audi,1995）。
Hempel（1965）指出：在實證科學所有的主要分枝中，要找尋的不僅是描述我們經驗 世界裡的現象，更需要提出解釋或是理解這些現象（引自 Zuzovsky & Tamir,1999）。
林正弘（民 77）也表示了：所謂的科學解釋（scientific explanation）乃是敘述某 一事件或現象之所以發生的原因，也就是說，科學解釋是針對「為什麼會發生某事件或現 象」所做的回答。
Van Fraassen（1988）提出，科學解釋不是純粹的科學，而是科學的應用。在許多例 子裡，所訴諸的定律或理論之效度沒有被質問，取而代之可能被質疑的是被解釋項語句的 根據、描述解釋項的主張或是理論的合適性（引自 Edgington,1997）。
Ohlsson（1992）視提出科學解釋的能力為一種特殊應用技巧。他認為只是藉由重述 理論之一般性原理的科學解釋是未完成的。真正的科學解釋活動包括了應用理論至特定情 境中，如何明確地為理論擬定周詳計畫到情境裡，以及引出理論對情境的暗示或說明。
Ohlsson 亦論證出科學素養需要學生不僅是學習實證探究的方法，更要學習如何進行理論 的連結（引自 Zuzovsky & Tamir,1999）。
Achinstein（1971）指出一個解釋（E）端視誰（A）解釋了什麼（q）給誰（S）聽。
Edgington（1997）根據 Achinstein 的說法提出了自然現象的科學解釋可能被認為是一種 A，q，S，E 模式的特殊情形，在此一情況下，q 是「為什麼一個現象會發生」的問題，A 與 S 則意指共享科學領域裡的知識、語言、文化之人。
雖然科學教育學者贊同哲學家所謂的「解釋是科學本身的真正目的」這句話，但大部 份我們對現象之科學解釋的理解是導源於科學哲學，從哲學的見解來理解解釋的本質。科 學教育學者對科學解釋的理論模式較少涉及，他們真正感興趣的部份是在於應用與擴展這 樣的理解至有關教學的特定情況中。不過，Edgington（1997）表示科學教育中科學解釋 的研究似乎以下列的假定操作：
1.描述與觀察連結，並且時常被認為是不同於理論的。而解釋則與科學解釋產生連結。
2.使用在教學中的解釋表現了蘊含科學本質的信息，提倡不同的課程目標，以及分派 一個不同的角色給教師。
3.主要在專家-生手的傳統中（in the expert-novice tradition），現象的解釋用來 評量學生的理解（教師即為專家，學生就是生手）。
Reif & Larkin（1991）定義科學的核心目標為「盡可能對許多觀察到的現象，以最 節省的方式提出解釋及預測」。在他們的觀點裡，解釋與預測皆涵蓋了相同的邏輯推論，
預測包括從基本前提到觀察到之現象的推論，而解釋則包含觀察到的現象，如何可從基本 前提被演繹而得推論（引自 Edgington,1997）。
Scriven（1988）以 7 個論點摘要了科學解釋應被考慮的互補觀點，他考量科學解釋 是（引自 Zuzovsky & Tamir,1999）：
1.對「為什麼」問題的解答；
2.遠超過描述（more than descriptions）； 3.主要是與預測相似；
4.真實陳述的組合（sets of true statements）；
5.包括該被解釋的描述（involving descriptions of what is to be explained）；
6.區別解釋與解釋的理由（the distinction between explanations and the grounds for explanation）；
7.解釋的完整性（completeness of explanations）。
科學解釋經常以書寫、敘述的形式（written、narrative form）呈現。書寫的科學 解釋被認為是一種特殊的語言類型，不同於科學描述（scientific description），這兩 種皆為科學寫作型式。在科學教室裡，報告（reports）或是科學描述是較常見的寫作方 式（Sutton,1992）。Halliday & Martin（1993）認為科學解釋不同於報告，是在 2 個方 面上（引自 Zuzovsky & Tamir,1999）：
1.科學解釋具有高百分比的行為動詞（action verbs），而且通常是描述一個過程；
2.行為是以邏輯順序組織而成的（actions are organized in logical order）。
（二）科學解釋的類型
Zuzovsky & Tamir（1999）表示：科學解釋的類型不僅有賴於實證科學裡，引起爭議 的特定領域，亦與引出解釋的問題型式有關。許多的科學解釋可視為對”為什麼”的問題 提出回答，例如：為什麼月亮在接近地平線時，看起來比在高空的時候大？為什麼藍眼父 母的小孩總是藍眼的？所有這類的問題皆以命題邏輯的形式（propositional-logical
form）表示，p 是描述被解釋項的實證陳述，這些問題被稱為「尋求解釋的為什麼問題」
（explanation-seeking why-questions）。另一類型的問題是尋求理由來支持未預先設定 的已知主張（a given assertion which is not presupposed）。例如：颶風米契將轉向 進入大西洋，為什麼會這樣？這類的問題被稱為「尋求理由的問題（reason-seeking question）」，並以另一種命題型式表示：有什麼理由相信是 p？或者，為了相信 p 為真，
有什麼理由可辯證？
歸因於不同的脈絡，透過這二類型的問題所要求的解釋交互地引導出不同類型的回 應。在尋求解釋的為什麼問題裡，通常會引出因果的演繹-規律型式（D-N type），在第二 個例子中會出現合理的論證（argument）形式，也就是說提出根本的理由做為解釋。理由 可能包含假定的結果（例如：將房子建在河邊較好，因為那裡的土壤也許較肥沃），對於 獲得這些結果之其他方式的有效性所持有的信念，以及對已選擇方式的批判性評價
（Hempel,1965。引自 Zuzovsky & Tamir,1999）。
Zuzovsky & Tamir（1999）除了探討問題與科學解釋之間的關係外，亦提出了 3 個科 學解釋的類型：
1.在物理科學裡，典型的科學解釋型式為演繹-規律模式（deductive-nomological
〔D-N〕model）（Hempel,1965；Hempel and Oppenheim,1988），它包含二種形式的 語句：解釋項（explanans）以及被解釋項（explanandum）。被解釋項是指欲解釋 的現象，而解釋項則包括特定先行條件的敘述以及引出被解釋項之普遍定律的敘 述。被解釋項必須是解釋項的邏輯結論，解釋項則必須涵蓋普遍定律，而這些定律 不論是實證的通則或是理論的定律，至少在原則上都必須能夠被實驗或觀察所檢 驗，並且構成解釋項的語句必須為真，換言之，解釋項被證據支持。藉由一般定律 所產生的解釋創造出解釋與預測之間的對稱性，亦即解釋可被視為事後的預測（ex post facto prediction）。機率解釋也具有 D-N 結構，但是它們只提供機率的預測。
2.目的論的解釋（teleological explanation），也就是藉由提出某種結果或目的來
解釋有機體的特徵，在生物學中是相當普遍的。
3.功能的解釋（functional explanation）是目的論解釋的延伸。功能解釋是藉由判 定一個行為在維持一個已知的系統於適當的工作狀態時所扮演的角色，來理解此一 行為的型式或特性。
國內學者林正弘（民 77）不僅將科學解釋分為兩類─演繹解釋（deductive
explanation）與歸納解釋（inductive explanation），亦指出適當的（adequate）科學 解釋需具備下列 4 個條件，而且他把這 4 個條件稱為「科學解釋的適當條件」，分述如下：
1.以普遍定律（general laws）及先行條件（antecedent conditions）為前提，必 須能推出結論 E，亦即由前提到結論之推論必須是正確的。若推論是錯誤的，則由 前提是推不出結論的。
2.必須列出普遍定律。科學解釋的目的是要指明某一事件或現象的發生是符合自然律 理的，換言之，該事件或現象乃是普遍定律的一個實例而已，因此，普遍定律是科 學解釋的必備要件。
3.列出的普遍定律必須得到高度驗證。
4.先行條件必須為真。
而所謂的演繹解釋，除了要符合上述的 4 項條件外，還有 2 項特徵：
1.普通定律皆為全稱語句（universal sentences）。全稱語句的意義為：敘述某一類 東西或合乎某一條件的東西都如何。
2.由前提到結論的推論是演繹推論。
另外，歸納解釋也是合乎上述的 4 項條件，再外加 2 項特徵：
1.普遍定律中有統計語句，不全是全稱語句。
2.由前提到結論的推論是歸納推論。
張綺砡（民 91）利用半結構式問卷與晤談方式，分析歸納 5 位國小學生於自然課程中 對生活中微小粒子（the micro-particle）的科學解釋類型，而發現到這 5 位學生的科學
解釋類型以因果關係（原因論）與決定論（非宗教）為主，偶爾會伴隨萬物有靈論與決定 論（宗教）出現。所謂的決定論意指學生認為每件事都有一個解釋，當提及神力的原由時，
即為宗教決定論，不談到神力，即是非宗教決定論。所謂的萬物有靈論是指學生將無生命 的事物賦予生命與意念。除了探討學生的科學解釋類型外，研究者亦提到，進行小組合作 學習時，低成就學生所提及的科學解釋會受到高成就學生的影響而有不同的變化，而且，
師生間的對談方式與教學策略也會對個案學生提出的科學解釋造成影響。
（三）小結
不同類型的問題所要求的科學解釋型式會有所差異，不過，許多的科學解釋可被視為 對「為什麼」的問題提出解答。本研究即是藉由研究者提出一系列之「為何」的問題，探 測國中學生對自然現象的科學解釋。提出科學解釋是一種應用適當的理論於特定情境中的
不同類型的問題所要求的科學解釋型式會有所差異，不過，許多的科學解釋可被視為 對「為什麼」的問題提出解答。本研究即是藉由研究者提出一系列之「為何」的問題，探 測國中學生對自然現象的科學解釋。提出科學解釋是一種應用適當的理論於特定情境中的