「解釋」和「科學解釋」的意涵

第二章 文獻探討

本章共分五節，第一節首先探討「解釋」和「科學解釋」的意涵；第二節 探討解釋類型；第三節探討科學解釋能力的評量及相關研究；第四節說明解釋 融貫性；第五節介紹 POE 的理論基礎，並整理 POE 的相關研究；最後並介紹 本研究所使用之工具 S-POE 的理論基礎，及整理 S-POE 的相關研究。

第一節 「解釋」和「科學解釋」的意涵

解釋是自然科學的基本目的之一（Hemple, 1966），若能讓學生主動參與學 習材料中問題的解釋或說明的活動，則學生的學習成就會較高（Webb, 1989）。

Edgington（1997）指出解釋常被使用在評估學生的理解程度，關於解釋，哲學 家、物理學家和科學教育者持分歧的觀點，所關注的問題也有所不同。在本節 中，研究者先就「解釋」的意涵加以說明，再介紹本研究所關注的焦點「科學 解釋」。

一、解釋的意涵

（一）解釋的意義

解釋（explanation）：源自拉丁文 explanare（展開、伸展、說明）。一般來 說，是使某事成為可理解、合理的或熟悉的。現象的解釋，不同於現象的證明，

在於如果一個人要求一種解釋，這就假定有被解釋的現象存在（引自段德智、

尹大貽、金常政譯 Angeles, 1999）。在劍橋哲學字典裡（Audi, 1995）亦指出「解 釋是藉著顯示出某種事件為何及如何發生，使得某些事情變得可理解或清晰的 行動」。

Wesley C. Salmon 是 當 代 眾 多 學 者 中 最 完 整 探 討 解 釋 的 一 位

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（Godfey-Smith, 2003；Thagard, 1992），他認為解釋的目的是為了使他人能夠 理解，並區分出三大類的解釋，包括：回答「如何（How）」、「什麼（What）」、

「為何（Why）」問題時所提出的解釋（Salmon, 1998）。從「解釋」的意義與 內涵層面來看，陸健體（1994）提出：解釋可分為兩個層面，一是做為推論的 解釋（explanation），意即回答「為什麼」形式的問題；另一則是做為傳遞行為 的解釋（explaining），比方說在科學教室裡，教師對學生解釋科學概念，即是 屬於這個層次的行為。黃達三與賴玉春（1998）也曾對解釋下了簡單的註解：

「解釋」（explanation）就是對事件、現象的分析說明，使人有解惑、了解事件 真相以及發現現象內部機制的功能。King（1994）對於解釋的定義為：說明事 件「如何發生」與「為什麼會發生」、將事件、想法相互連結或想法與過程做 結合，輔以資料並利用自己的語言說出。

而在教學過程中有關解釋的本質，Martin（1970）提供一些想法：他認為 解釋事物是一種研究活動，幫助我們找尋事實；向他人解釋事物則是教學活 動，幫助促進理解。Ogborn, Kress, Martins, & McGillicuddy（1997）則指出，

當你向他人解釋事物時，代表解釋者可以獲得並了解這個解釋。不過，解釋並 不會轉換為想法，它比較像是想法的材料來源。解釋通常會因為其學科領域、

情境、功能或不同的解釋者而有所差異（Wong, 1996）。因此，Leite, Mendoza,

& Borsese（2007）認為：受釋者建構的解釋是遵照解釋者提供的資料，並透 過先前知識、興趣、信念等觀點而形成的。所以教師提出解釋是為了讓學生理 解與滿足，而學生則是學習如何將先備知識和教師提出的解釋進行融合協調，

再建構出自己的解釋。Ohlsson（1992）認為解釋可以使人了解，並提供個人 思考的一扇窗，科學家們透過解釋了解世界；學生則藉由解釋學習與了解科學 現象。因此，提出解釋為主要的科學教學實務之一，使得科學教育能夠增進學

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生了解這個世界意義的能力（Horwood, 1988）。

（二）解釋與描述

一些學者專家對解釋與描述提出它們的看法，並說明兩者的不同，概述如 下：Bateson（1979）認為「描述」是彼此沒有關連的片段資料，而「解釋」

則是利用像「因此」、「然而」「結果」這些字將各片段資料連結起來，並進一 步說明，產生具有因果關係的邏輯敘述。Horwood（1988）則是將「解釋」與

「描述」加以區別，他認為「描述」是指單純地呈現現有資料，資料彼此間無 網狀的連結關係，而「解釋」則是將相關資料加以連結，或建立具有因果關係 的資料。Edgington（1997）亦提出觀察與「描述」彼此是相關的，且認為「描 述」不同於「解釋」的是：「解釋」與科學理論有所關聯，而「描述」有別於 理論。綜合上述，「描述」是將觀察到的現象或事物做直接陳述，將資訊單純 地呈現；而「解釋」則是運用相關理論對現象做說明或推論，產生符合邏輯的 敘述，藉由表達個人想法，使他人更加清楚明瞭。

（三）解釋與理解

Achinstein（1971）提出了包含教學法考量有關解釋的一般模式：解釋（E）

決定於誰（A）解釋了什麼（q）給誰（S）聽。解釋（E）可能是一項事實，

一個句子，或是使 S 能夠產生理解的任何事物。一個令人滿意的解釋 E 的標準 是要求讓 S 理解 q，這取決於 S 的知識以及這些知識在 S 認知結構裡的關連性、

正確度和深度的關係，這個模式可簡要地表徵為 E=f（A，q，S）。在自然科學 的探究情境裡，q 常是「某個現象為什麼或如何發生」這一類型問題。既然解 釋者 A 提供 E 給 S，其標準是需要讓 S 理解，就引發了什麼是理解的問題。

顯然地，解釋（explain）與理解（understand）間的關係是不容忽視的（引自 Edgington, 1997）。

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McEvan & Bull（1991）認為解釋並非只針對某事，而且也包含了對誰解 釋，對於一個給定問題產生的可能解釋取決於解釋者的知識以及這樣的知識是 否對受釋者有用。Ohlsson（1992）提出：學生建構解釋可被視為「理論的連 結（theory articulation）」，解釋就好像是原理與具體事實間所架構的連結橋樑。

由於每個人的知識背景不盡相同，所以當向別人溝通我們的發現時，可能 會遭遇一些困難，為此，Weaver（1958）提出了兩個條件：第一、藉由解釋的 行為，受釋者應該更接近正確理解；第二、不能使不夠準確或簡化的解釋阻礙 更進一步的學習。因此，教學現場上，教師在對學生進行解釋時，重點應為造 成學生心智狀態的正向改變，或者至少不會抑制學生在未來裡能獲得改良過的 解釋。而學生藉由提出解釋的歷程，也可檢視他對一事物的理解程度（引自 Horwood, 1988）。

Scriven（1988）將解釋與理解之間的關聯性加以精緻化，並加以說明解釋 是必須增加或產生對事物現象的理解，並非只是使事物現象明確而已；

Friedman（1988）則提出可藉由預測、由熟悉的現象解釋不熟悉的現象，以及 將許多獨立現象的解釋化約為一個理論等三種方式來讓解釋引發受釋者的理 解。但 Hempel（1965）則持不同的看法，他並不認為增加熟悉是一個準則，

反而主張理解的獲得經由是使用反直覺、不熟悉的理論本體來對熟悉的現象進 行解釋而獲得（引自 Zuzovsky & Tamir, 1999）。

Zuzovsky & Tamir（1999）提出連結解釋與理解，使得解釋不單單只是科 學教育的目標，亦是展現理解的一種方式，因此要求提出解釋，即是要求展現 出提供適當證據的能力。

（四）小結

在教學現場中，教師常常利用解釋說明某個事件或現象如何發生以及為什

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麼會發生，以協助學生理解；而學生對事件或現象發生的原因所提出的解釋，

也可讓人窺探他的知識架構及理解程度。解釋不僅是科學教育的實務之一，亦 是促進理解並呈現理解程度的一種方式，解釋與理解兩者之間密不可分。因此 要求學生對自然現象進行解釋，不僅是展現學生對自然現象的理解程度，更讓 教師了解學生科學思考過程及其思考模式。

二、科學解釋的意涵

（一）科學解釋的意義

許多的學者指出科學的主要目的之一為「解釋」，科學上所產出的知識，

無論以什麼樣的方式呈現，都必須讓我們得以發展能夠被認同解釋（Pitt, 1988）。最早發展出科學解釋理論的學者為亞里斯多德，他認為：科學應該藉 由原因對事物產生理解，才能從「知道內容（knowing that）」進展到更深層的

「知道為什麼（knowing why）（引自陳嘉蕙，2007）；而最早為科學解釋定下 規範或定義的是 Hempel，在過去論述科學解釋最著名的典範即是他所提出的 涵蓋律模式（covering law model）（Salmon, 1989）。

關於科學解釋的定義，哲學辭典中提到：科學解釋乃「描寫一個事物的結 構和過程是什麼，而使某物成為可理解的，和（或）表明一個事物如何完成它 的活動（引自段德智、尹大貽、金常政譯 Angeles, 1999）。國內學者林正弘（1988）

指出：「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。Dupre（1993）則認為科學解釋是能把宇宙中的自然現象化約到 基本物質的運作。

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（引自陳嘉蕙，2007）：

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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）。

亦有學者認為科學解釋是一種應用，概述如下：Van Fraassen（1988）提 出，科學解釋不單只是純粹的科學，而是科學的應用。Ohlsson（1992）認為 提出科學解釋為一種特殊應用技巧。真正的科學解釋活動包括了能在特定情境 中應用理論，如何明確地在情境裡擬出理論的周詳計畫，以及利用理論對情境 進行暗示或說明。陸健體（1994）則將科學解釋當成是科學理論的運用，目的 為消除提問者的困惑，科學解釋不可能單純只有思維，而是解釋者透過說或寫 的模式表達出的語言行為，並與提問者交換信息的過程。

而哲學家、物理學家、科學教育學者對科學解釋分持不同觀點，哲學家認 為科學解釋是以 Hempel & Oppenheim（1988/1948）所說的 D-N 模式作為科學 解釋的基礎，嚴謹而連貫，且充滿了邏輯結構；而物理學家將科學解釋視為科 學知識產生過程中的遊戲規則；並不同於我們日常生活中所使用的解釋，他們 認為解釋需符合邏輯的推論，呈現如何從基本前提推論至現象的過程；科學教

而哲學家、物理學家、科學教育學者對科學解釋分持不同觀點，哲學家認 為科學解釋是以 Hempel & Oppenheim（1988/1948）所說的 D-N 模式作為科學 解釋的基礎，嚴謹而連貫，且充滿了邏輯結構；而物理學家將科學解釋視為科 學知識產生過程中的遊戲規則；並不同於我們日常生活中所使用的解釋，他們 認為解釋需符合邏輯的推論，呈現如何從基本前提推論至現象的過程；科學教