解釋與科學解釋

科學教育者與哲學家一致認為「解釋」本身即是科學真正的目的，同 時亦普遍地被運用於評鑑學生的理解上。哲學家、物理學家、科學教育學 者對於科學解釋所持的觀點是分歧的。哲學家的科學解釋，傾向於分析「解 釋」裡的實用因子與邏輯結構；物理學家將科學解釋視為科學知識產生過 程中的規則(rules)，而此部份指稱的規則與日常生活所使用的規則有所區 別;而科學教育學者則站在較寬鬆的哲學家的定義上，研究學生的科學解 釋本質部分(Edgington, 1997)。茲就解釋與科學解釋之意涵分述如下：

一、 解釋的意涵

Solomon(1986)提出科學即是對大自然所發生的一切要盡可能去解 釋。Ohlsson(1992)認為「解釋」扮演了科學家們想要了解世界的主要角色，

亦即透過對現象或原理的合理詮釋、解釋，以達成對科學的理解。

Lipton(1993)對「解釋」的看法是：當我們對於生活週遭產生疑惑而 感到不滿足時，想要進一步尋求「為什麼」時，我們可以運用推理來提供 解釋。如：一個人對周遭現象不了解而提出疑問時，我們可以將待解釋的 問題做以下的處理：要增加什麼樣的知識來促進了解？(引自謝州恩，

2005)。

陸健體(1994)從兩個層面說明「解釋」的意義與內涵，一是作為推論

的說明(explanation)，即對一個「為什麼」這種形式的問題所做的回答；

另一個層面則是作為傳遞行為的說明(explaining)。在科學教室裡，教師對 學生解釋科學的概念，即屬於後一個層面的行為，而本研究屬於前一個層 面的說明（解釋）意涵，目的在探討受訪者針對自然現象所提出的解釋。

黃達三(1998)認為「解釋」就是對事件、現象的分析說明，使人有解 惑及了解事件的真相及現象發現的內部機制的功能。

Scriven(1988)將解釋與理解之間的關聯性加以精緻化：無論一個解釋 的目的何在，既然可以被稱為解釋，它就必須使我們對於之前不明白的事 物能增加理解或是產生理解，並且，他認為解釋與描述的不同在於：解釋 導致理解達到已知的或是推論的狀況。

Friedman(1988)提出以下三種透過解釋引發理解的方式：（一）藉由預 測，（二）藉由熟悉的現象解釋不熟悉的現象，以及（三）將許多個別現 象的解釋化約為一個理論。然而 Hempel(1965)不接受上述熟悉的標準，他 主張：理解時常是藉由使用反直覺、不熟悉的理論實體來解釋熟悉的現象 而獲得。

而哲學辭典中對於解釋的定義為：解釋(explanation)一詞源自拉丁文 explanare(展開、伸展、說明)。一般而言，是指使某事成為可理解、合理 的或熟悉的。針對現象的解釋，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。而如果一個人要求一種證明，

即假定這個事物可能並非已經出現，必須提出它們出現的某種證據。而不 同的解釋亦有其不同的意義，彼此之間存在差異性，如下所述(段德智、

尹大貽、金常政，1999)：

（一）功能的解釋(functional explanation)：用描寫一個事物在其存在時，

各成份之間相互聯繫的活動（功能、作用）來對現象作出解釋。如：對「為 什麼會有心跳？」作出功能性解釋，就是以諸如血液循環和作為心跳基礎 的心臟和肉體的那些部分的物理、化學的功能來說明心跳。

（二）整體的解釋(holistic explanation)：用整體（形式、總體、統一體）

的功能(目的、特性、活動)對現象作出解釋，認為整體是它的部分指導原 則。用整體的功能來解釋整體的各部分活動。

（三）機械的解釋(mechanistic explanation)：描寫在一個複合體中，一個 部分如何與其他部分發生機械的相互作用。

（四）有機論解釋(organismic explanation)：這種解釋把一個整體的特性看 作是有別於個體部分（或部分的群組）的特性，以及對於解釋某些事物是 必不可少的，就如對各個部分的相互作用分析對於它的解釋是必不可少的 一種。整體被認為不僅僅是其各個部分的量的總和，而且在質上與它們總 和有別。

（五）目的論解釋(teleological explanation)：1.按某物所完成的某種目的 (結果、目標)所做出的解釋。2.用達到某種目標或某種目的的活動所做出 的解釋，通常這種目標或目的是預定或計畫好的。3.以涉及某物所正在追 求的，或為了這種追求而發生的過程，以走向未來的事情(目標、目的、

終結、結果)而解釋現在和過去的事情。它用先在的條件解釋現在的和任 何未來的事件。4.適合用於(適應於、協調於、相應於、適當於、相當於) 完成整體的目的和需要這個整體的各部分的相互關係結構和活動而做出 的解釋。

（六）科學解釋(scientific explanation)：通過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。科學解釋的基礎是：1.用歸納-演繹方法(inductive-deductive methods) 從事(經驗觀察)形成概括化(generalization)理論。2.把這些事實與這種前 後一致的和系統的概括化體系聯繫起來，也和已經累積和為人們所接受 (已被肯定、已得到證實)有關的事實連結起來。3.引出對概括化體系論這 些事實可能具有的邏輯和經驗的涵義和系統。4.建構一種對這些事實和概 括化的辯解(justification)、認證(confirmation)、驗證(verification)。5.表

明這種事實是可以在數量上被計算(被推演)的，或可從這種概括化測到 的。

上述對於「解釋」之意涵各有不同的定義，但可從中發現其共通性：

「解釋」即為透過推理的過程對於現象或問題提出說明，扮演了人們了解 自然現象的角色，正如同 Zuzovsky & Tamir(1999)提出的想法，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。因此，解釋是理解的呈現，而且是提供個人思考 的一扇窗。

二、 科學解釋的意涵

與其他種類的解釋相比，「科學解釋」有其特定的模式和意涵，並非 所有的解釋皆為科學解釋，陸健體(1994)認為科學解釋是科學理論的一種 運用。Sandoval(2003)也提及科學解釋對於科學理論的重要性，透過科學 定理來解釋自然現象，是科學教學的重要目標。因此，本節將從各個角度 探討「科學解釋」的意涵，以作為探討教師科學解釋研究之依據。

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。在實徵科學主要的分枝中，我們尋求的不僅是描述所經驗到的現 象，更需要對於這些現象提出解釋或是理解這些現象(Hempel,1965)。

Pitt(1988)提出教師於科學教室中所使用的口語解釋，被判定為科學解 釋者，其必須符合以下兩部份的準則，即（一）被解釋項(explanadum):

對一個現象的或問題的描述。（二）解釋項(explanas):對現象的說明或是 對問題所給的答案。

Ohlsson(1992)認為提出科學解釋的能力為一種特殊應用技巧，他稱為

「 理論連結(theory articulation)」。理論的連結不同於認識抽象的理論原 理，它是指在原理與具體事實之間架構橋樑的能力。科學解釋就像是理論 中的主軸，其中的因果推論使許多理論能彼此串聯，所以理論的連結需要 特別的訓練，然而只知道相關的定理與原理是不夠的，因為成功的解釋必

須奠基於典範的解釋模式，以運用在具體的現象上。

King(1994)針對解釋提出以下四點：（一）解釋不只是告訴別人那是 什麼，或描述而已，應告訴他人事情是如何發生，與為什麼會發生。（二）

解釋應用自己的語言說出，而不僅只於重複已知的和記憶的部分。（三）

進行解釋時，常運用資料以讓解釋更加清楚(如：將我們已知的部分和新 的資訊做比較)。（四）解釋像是將兩件事、想法作連結，或是將想法與 過程加以結合。

Sutherland(2002)清楚的提出，在科學探究中，好的科學解釋的標準：

（一）對問題提出主張；（二）對主張提出證據；（三）提供連結證據到 主張的推理；（四）寫的清楚，能使用詳細的、精準的科學語言。

Sandoval(2003)提出學生科學解釋的標準，分述如下：

（一）原因的一致：通常包含科學解釋的兩個知識目標：

1.描述原因的機制來解釋現象。

2.因果的連鎖合乎情理的一致。

（二）證據的支持：從資料中反映從解釋建構出的想法，也就是用資料反 映主張。

針對以上學者提出之觀點，謝州恩(1995)提到Sutherland提出的要點與 上述Sandoval所提的科學解釋的標準是極相似的，只是Sutherland將探究中 的科學解釋寫得更清楚，其中他先將科學解釋的標準定位在「寫」的部分，

而且用比較有順序的步驟描述。

此外，Weaver(1958)討論到科學家皆曾經歷欲將研究發現準確地傳達 給那些非科學家時所遭遇困難的經驗，他主張兩種條件決定了精確的傳達

（accurate communication）：第一，接收解釋者能達到更深入和正確的理 解，第二，不準確和簡單化不會阻礙未來的學習（引自Horwood,1988）。

Martin(1970)針對教學上解釋的本質提出其深入的見解，她明確指出

「解釋事物」和「對某人解釋事物」之間的分別，前者為研究活動，主要

目標在尋求事實的真相;而後者為教育活動，主要目標在促進一般人對未 知事物的理解。Martin認為當一個科學教師向學生解釋事物時，這個解釋 行為和科學家在解釋一項科學研究時是不相同的，依據學生的年齡和程 度，教師的解釋有可能被加以刪節、省略甚至竄改以滿足學生和解決他們 目前當下的問題，有時還必須犧牲解釋的完整性來增進學生的理解，而這 也是教師解釋最重要的必要條件。

因此Martin ＆ Weaver皆強調能達到學習者心智狀況上正向的改變才 是最重要的，解釋的敘述應該為將來的學習鋪路，至少不至於阻擋學習者 將來獲得更進一步的解釋。截至目前為止，科學教師已被認定成為說明和 重述由他人所發現的解釋，以促進學生更深入的理解的角色。

另一方面，學生如何解釋自然現象與其具備的科學概念有密切的關係

另一方面，學生如何解釋自然現象與其具備的科學概念有密切的關係