以解释本质探讨中学演化之教科书内容与教学

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1、以解釋本質探討中學演化論之教科書內容與教學以解釋本質探討中學演化論之教科書內容與教學湯偉君國立臺灣師範大學科學教育研究所博士摘要「解釋」是解釋者、接受解釋者與被解釋物，三者間的互動，也是科學教室常見的行為，本研究即以「解釋」為出發，探討演化論之教科書編寫與教學。本研究主要分成兩大主軸，一是分析當今教科書演化課文的內容，一是建立演化機制的改良版課文，並檢視其成效。在教科書探討方面，研究者首先針對現今高、國中七個版本生物相關教科書的「演化」專章和「演化機制」的內容，以「解釋類型」、「複雜系統特性」進兩角度進

2、行分析，並特別針對「演化機制」專節，進行內容分析。在改良課文的探討方面，筆者以「解釋類型」、「複雜系統特性」融入演化機制解釋的撰寫，並以國、高中各三班學生進行教學及前後測，除量的分析之外，也以晤談資料檢視學生的演化概念。研究結果發現，現今演化教科書編寫，主要仍以達爾文天擇說為典範，即使提及當代對天擇說的修正，也以天擇說的補充角色出現，亦即，現有可含攝天擇說的融貫理論，並不被視為可以取代天擇說。在筆者發展的三組新課文，經轉化為教學材料進行教學後，發現同時包含「解釋類型」與「複雜系統觀」的EC組，學習效果最

3、佳。只有「複雜系統觀」的C組又比只有「解釋類型」的E組來的佳。在高中施用的效果較國中為佳。最後筆者認為教科書基於其文本權威，不應逃避對演化機制做出更正確解釋的責任，本研究將「複雜系統特性」融入演化機制解釋的嘗試，初步證明有效且值得參考。關鍵詞：解釋類型、科學解釋、演化論、教科書、複雜系統觀、突現、機制性解釋、功能性解釋壹、緒論為自然現象提出合理的解釋，是科學研究者的目標。針對某一自然現象，能給予學生適當的解釋，則是教育工作者或科學教育研究者的目標。「解釋」是日常生活和教室中常見的行為，尤其需要討論自然現

4、象成因的科學教育，更是不可或缺。而同樣的一個自然現象，我們可能會有不同的解釋。解釋之所以發生變化，來自解釋者面對不同認知能力的個體，或是引用不同的解釋類型。例如：同樣是蘋果從樹上落下，對於小學生和成人可以有深淺不同的解釋，也可以從物質科學領域的牛頓定律或是生命科學領域的植物荷爾蒙運作來說明。換言之，一個自然現象可以有很多種的解釋。不同的解釋方式，代表著不同認識世界的方式，例如：用物質科學或生命科學的立場來看植物果實落地；也代表著人類科學的進步，例如：用亞里斯多德或牛頓的方式來看物體落地；也代表著解釋者因

5、應需解釋者的知識與認知能力所做的變通，例如：用送子鳥或女性生殖構造來對幼兒或中學生解釋胎兒的誕生。作為科學教育研究者或中學教師，有必要探索所謂解釋類型，也就是不同的解釋方式，以及其對教學產生的意義。在生物科學方面，自十九世紀達爾文的物種原始一書發表以來，演化一直是備受矚目的課題。正如我們現在所知，達爾文的天擇說是教科書用來解釋演化現象的典範。但是，如同當年天1湯偉君擇說取代了用進廢退說與創造論，現在許多科學家也注意到，要解釋地球數十億年來生物的出現與絕滅，單靠天擇說，恐怕過於簡化，就以生命起源而論，達爾

6、文的天擇說毫無用武之地。近二十多年來，一些西方科學家注意到複雜系統，認為演化現象是一個複雜系統機制運作之後的結果。複雜系統觀這種解釋，似乎更完整清楚地解釋了演化現象。演化論的學習困難，困擾著教師、學生，也是生物教育研究的主要課題之一。文獻中對於演化論的討論，除了西方受宗教信念影響而著墨甚深的創造論與演化論爭議，主要也在看如何移除學生頑固的拉馬克用進廢退想法。對於拉馬克用進廢退說之難以移除，許多研究者分別提出許多假設和改進建議，例如：Chi等人以本體論的角度視之，認為用進廢退說與天擇說分屬不同概念本體，而

7、學生心靈與前者屬相同本體，因此學習天擇說涉及本體遷移，這是一個困難的概念改變過程（Chi，2005）。筆者認為經由對解釋本質的探討，讓我們可以從另一種取向來一探學生演化論的學習困難，這個新的取向即為解釋類型。因此，本研究將經由解釋類型和複雜系統觀兩個取向，以國中七年級和高一學生為研究參與對象，來探討學生學習演化的困難，並試圖改善演化論的教學及教科書在此方面的編寫方式。希望能對中學演化教學有些貢獻。據此，本研究主要欲深究之目的有四：首先，為了能了解現有教科書中關於演化論概念編寫的詳細狀況、也對中學生演化概

8、念的迷思成因提供多一些參考面相、也對教科書的編寫有實質貢獻，本研究將針對現有中學教科書對於演化論概念的正文內容進行探索。其次，以解釋類型為分析層面，探討學生演化論的另有概念，有別於許多生物教育研究者以拉馬克用進廢退說的固著，或是認知學者Chi等人以突現與直接因果本體的難以遷移，來解釋學生學習演化論的困難。本研究將另闢蹊徑，從解釋類型的角度來探討演化論的迷思概念。演化是一個現象，這個現象可以用現象層面的功能性解釋，也可用成分（作用體）層面的機