解釋融貫性

Thagard（1992）在《Conceptual Revolutions》一書中，指出「解釋融貫 性（explanatory coherence）」是概念革命最主要的機制，並且進一步討論兒童 與科學家的概念改變之異同性，他指出科學家與兒童在「概念產生」以及「獲 得新的概念」等的機制並沒有理由可以認為他們不一樣，比較值得考慮的是 兒童跟科學家，針對理論（或概念）對於現象或資料的「解釋融貫性」是不 是一樣。Thagard（1992）認為「探究解釋融貫性在兒童的信念修札（belief revision）及拋棄舊概念系統的角色（p.261）」，以及「確定是否可以教導學生 對於解釋融貫性有較高的敏感度，而提高此種敏感度是否能導致學生更能夠 學習新的科學理論？（p.261）」是科學教育應進行研究的項目之一。此外，

Sandoval（2002）也提出學生的科學解釋的標準，包括了「原因的一致性」以 及「證據的支持」。因此「解釋融貫性」是相當值得我們關注的研究問題之一。

在本節中，首先探討解釋融貫性的意涵，再說明解釋融貫性的原理，最後再 提出一些解釋融貫性之相關研究。

一、解釋融貫性的意涵

Thagard（1992）在概念革命一書中提出解釋融貫性理論（the theory of explanatory coherence，簡稱 TEC），可以評估相互競爭的假說，用來描述如：

為何燃燒的氧理論取代了燃素論，以及達爾文的天擇演化論為何優於神創說。

解釋融貫性理論是科學概念改變原理的核心，用來說明新假說的概念系統如 何取代舊概念系統的過程，並發展出一程式 ECHO 來運算假說的解釋融貫性。

暸解解釋融貫性的不同途徑，如：

（a）一個存在二命題之間的關係，

（b）一個整套相關命題的性質，或

（c）一個在整套命題之內單一命題的性質。

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（a）是基礎的，（b）依賴於（a），（c）依賴於（b）。這一套命題的解釋 融貫性是由他們之間的相互之融貫性所決定，解釋融貫性主要是二命題之間 的關係，然後，我們進而衍生：單一命題的解釋融貫性是建立於它在一套命 題中的融貫性。解釋融貫性的最大要求是顯示出它如何從（a）移動到（b）

到（c）。

Thagard 亦指出，若命題 P 和 Q 融貫，有一種解釋關係存在它們之間，

則它們之間的解釋關係有四種可能性：

這描述開啟二個命題，因非解釋理由而能融貫的可能：其為演繹的、機 率性的，或語意的，因此解釋是融貫性的充分但不是必要的條件。TEC 以「解 釋」作為命令語句。然而，確認 P 和 Q 之間具有解釋融貫性，與 1－4 有一個 或多於一個以上是真實的，兩者互為因果；假如兩命題互相矛盾，或者假如 他們提供對立的解釋，則此二命題是屬於「解釋不融貫（explanatory incoherence）」。

二、解釋融貫性的原理

Thagard（1992）的解釋融貫性理論，以連結主義（connectionist）為基礎，

提出七個建立在解釋系統 S 中評估命題之可接受性。S 包括命題 P，Q，與 P1...Pn，局部融貫性（local coherence）是二命題之間的關係，「不融貫」（incohere）

這詞，意指不只是二命題未融貫：不融貫即反對相互扶持。以下是這些原理：

1.對稱（Symmetry）：主張成對命題間之融貫性和不融貫性是對稱的關係，

就好像日常相互扶持的感覺一樣。

(1) 假如P和Q融貫，那麼Q和P融貫。

(2) 假如P和Q不融貫，那麼Q和P不融貫。

2.解釋（Explanation）：是目前評估解釋融貫性中最重要的原理，因為它 建立大多數融貫性的關係。若 P1...Pm 能解釋 Q 則：

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(1) 在P1...Pm 中的每個Pi皆與Q融貫。

(2) 在P1...Pm 中的任一Pi與Pj皆彼此融貫。

3.類比（Analogy）：若 P1 解釋 Q1，而 P2 解釋 Q2，P1 是類似於 P2，與 Q1 是類似於 Q2，則 P1 與 P2 融貫，Q1 與 Q2 融貫。類比原理並非 簡單地認為任何兩個類似的命題都融貫，這當中還必頇有一個解釋類 比存在，使兩個類似的命題具融貫性。

4.資料優先（Data Priority）：描述觀察結果的命題本身有一定的可接受性 程度，其可信度勝過那只建立於解釋能力的單一假說上。如同在不同 層面上，我們對於謹慎審查之科學期刊中實驗結果的可靠性依舊保有 信心。不過，不應該把基於觀察的命題當作獨立可接受，而忽視此命 題與其他命題的解釋關係。

5.矛盾（Contradiction）：若 P 與 Q 矛盾，則 P 與 Q 不融貫。 在此處的矛 盾，包含句法的矛盾，如：P 與非 P，及語意的矛盾，如：「這球是全 黑的」與「這球是全白的」。

6.競爭（Competition）：除非另有理由，否則應該相信解釋相同事實證明 的假說是互相競爭的。若 P 與 Q 兩者解釋 Pi，而且假如 P 與 Q 不能 被連貫地解釋，那麼 P 與 Q 不融貫。除非有以下的狀況成立時，才 能認為 P 和 Q 的解釋是連貫的：

(1)P是Q解釋的一部分。

(2)Q是P解釋的一部分。

(3)P和Q一起是一些命題Pj的部分解釋。

7.可接受性（Acceptability）：

(1)命題P於假說S中的可接受性取決於它與S中命題的融貫性。

(2)假如許多有關實驗的觀察結果都無法解釋，則僅解釋少部分的命題 P的可接受性就減少了。

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七個原理中，由於解釋（explanation）建立大多數融貫性的關係，因此解 釋是目前評估解釋融貫性最重要的原理。命題之間若具有解釋關係，則相關 命題間互相融貫。而且單一命題的可接受性愈大，則代表其在整個解釋系統 中的解釋融貫性就愈高。

三、解釋融貫性之相關研究

Thagard（1992）認為概念革命是整個概念和法則系統被另一個新的系統 取代，而新的概念和命題系統的轉變是由於新的命題在使用新概念時，擁有 更廣大的解釋融貫性；此外，在討論兒童與科學家的概念改變之異同時，他 認為無頇去探討兩者之間在「概念產生」與「獲得新的概念」的機制上有何 不同，比較值得深思的是兒童與科學家對於（概念）理論的「解釋融貫性」

的評估是否一樣。

曾舒平（2005）以 Thagard（1992）的解釋融貫性理論來探討高一學生對 於「板塊構造運動」的理論架構之解釋融貫性，以 Thagard（1992）所提的 ECHO 電腦程式加以檢驗，並探討擁有不同解釋融貫性的學生在學習成效上 的差異，及其在概念改變的程度上有何相異之處。結果發現，學生持有之原 有概念架構之解釋融貫性不影響其在教學後的學習成就，但是原有概念架構 之解釋融貫性較高者較難以改變其概念架構，而較低者則較容易改變其概念 架構。

陳宗佑（2011）利用 POE 策略以磁浮地球儀設計五個與「磁力、重力」

相關的實驗，讓國中二年級學生進行預測、觀察及解釋，從學生的晤談資料 中發現五組實驗當中有四組實驗，學生於預測階段或解釋階段具有解釋融貫 性的人數均多於未具解釋融貫性的人數，但是，在五個 POE 實驗解釋階段，

除了實驗五有 93%的人數及實驗三有 72%的人數符合科學解釋之外，其餘實 驗符合科學解釋的人數比例均未達 56%，顯示國中二年級學生之科學解釋能 力有待提升。

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陳嘉蕙（2007）、劉月智（2007）、巫少岑（2007）則分別利用序列性 POE 策略探討不同對象對於「大氣壓力、表面張力」此一科學概念所具備的解釋 融貫性。在這些研究當中發現，多數的國中學生、大學理工與非理工背景學 生及國小科學教師所提出的解釋未能符合科學解釋者居多，對於「大氣壓力、

表面張力」相關現象之解釋能力有待提升，且所提出的解釋會因實驗而定，

容易忽略「表面張力」的因素，顯示情境相依的現象，且受訪者的科學解釋 之間，以不具有解釋融貫性的情形較為明顯。

由上述的研究可發現，解釋融貫性不影響其在教學後的學習成就，但原 有概念架構之解釋融貫性較高者較難以改變其概念架構（曾舒平，2005）；而 陳宗佑（2011）是發現學生融貫性雖高，但解釋能力有待提升；陳嘉蕙（2007）、

劉月智（2007）、巫少岑（2007）三人的研究則是發現受訪者對於「大氣壓力、

表面張力」相關現象之解釋能力有待提升，所提出的解釋會因實驗而定，容 易忽略「表面張力」的因素，顯示情境相依的現象，因此，概念若不清楚時，

容易具有不穩定性或變動性，缺乏真札的說明架構，如同 Thagard（1992）也 建議科學教育中應著手進行一些相關議題，如：探討解釋融貫性在信念修札

（belief revision）與拋棄舊概念系統的角色，以及如何教導學生對於解釋融貫 性有較高的敏感度，而提高學生對於解釋融貫性的敏感度是否能促進學生學 習新的科學理論等研究問題。大部分關於解釋融貫性的研究都是以學生為對 象，很少以現職教師作為研究對象，教師是推動科學教育改革的關鍵，因此，

本研究以國小教師為訪談對象，採「重心、平衡」序列性 POE 的設計，探討 其解釋融貫性。

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