原文：A Conceptual Characterization of Online Videos Explaining Natural Selection. 作者：Gustav Bohlin, Andreas Go?ransson, Gunnar E. Ho?st, Lena A. E. Tibell. 來源：Science & Education. 譯者：Wendy, 爾瑞. 編輯：爾瑞. 圖源：百度.

從猿到人，是我們對(duì)進(jìn)化論的傳統(tǒng)認(rèn)知，至今我們的網(wǎng)絡(luò)上流傳著大量關(guān)于進(jìn)化論的視頻信息。但去年12月發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，如今廣為在市面流傳的進(jìn)化論視頻存在大量缺陷，對(duì)于傳播和教育而言，存在的大多數(shù)都不是最重要、有深度、具有關(guān)鍵核心的內(nèi)容。

一、為什么如今“進(jìn)化論”的講解離不開視頻

進(jìn)化論是科學(xué)界中最重要的理論之一。它支撐著所有生物的系統(tǒng)發(fā)育、結(jié)構(gòu)與功能關(guān)聯(lián)性的生物學(xué)科。除此之外，它還對(duì)復(fù)雜的社會(huì)問題具有深刻影響，例如細(xì)菌對(duì)付抗生素演化出的耐藥性和應(yīng)對(duì)氣候變化做出的適應(yīng)性。因此，進(jìn)化顯然對(duì)于生物學(xué)教育有著至關(guān)重要的作用。

然而，無論是學(xué)生還是老師，都會(huì)在理解自然選擇等進(jìn)化概念的過程中，遇到困難、對(duì)概念產(chǎn)生誤讀。盡管在過去的30年里已有大量的教學(xué)改進(jìn)，然而對(duì)于自然選擇的有效教學(xué)還是沒有找到可靠方法。

而其中，學(xué)習(xí)科學(xué)的可視化呈現(xiàn)了諸多益處?？梢暬梢猿尸F(xiàn)學(xué)習(xí)的一般性質(zhì)：以多媒體認(rèn)知原則為例，相較于只從文字中學(xué)習(xí)，人們通過“字形結(jié)合”能取得更好的學(xué)習(xí)效果。可視化的特殊性質(zhì)也能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)，如增強(qiáng)個(gè)體對(duì)某物的興趣，幫助學(xué)習(xí)者回憶學(xué)習(xí)的過程，模仿或使用系譜樹或旁氏表做現(xiàn)象示意圖。除此之外，像視頻這樣的動(dòng)態(tài)圖像也可有效解釋那些難以用靜態(tài)圖片或圖表表達(dá)的內(nèi)容。例如學(xué)生可以通過視頻觀察兩個(gè)物體的空間變化狀態(tài)，提高學(xué)生對(duì)分子運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)的理解。視頻也可以幫助學(xué)生想象難以理解的事件和過程，因?yàn)檫@些事件和過程往往跨越了時(shí)空尺度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們直接感知的范圍要寬要廣。

用生物視頻模擬進(jìn)化過程，使得研究者可以通過研究視頻，解決抽象、復(fù)雜生物學(xué)概念的表達(dá)問題。考慮到學(xué)習(xí)自然科學(xué)的挑戰(zhàn)和伴隨著網(wǎng)上大量的解釋視頻，調(diào)查新興數(shù)字教學(xué)工具是怎樣傳達(dá)主題的變得至關(guān)重要。

二、一部完整的“自然選擇”視頻應(yīng)該具備哪些要素

2017年12月，《科學(xué)與教育》雜志（Science and Education）發(fā)布了一篇名為《探究網(wǎng)絡(luò)視頻中對(duì)自然選擇的概念描述》（A Conceptual Characterization of Online Videos Explaining Natural Selection）的論文，針對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化論最重要的論點(diǎn)“自然選擇”，從四個(gè)維度探討當(dāng)今與“自然選擇”相關(guān)的視頻：核心概念、閾值概念、誤解概念、生物體。

（一）核心概念

“自然選擇”通常是根據(jù)核心概念來定義。核心概念是學(xué)生學(xué)習(xí)自然選擇時(shí)最常用的概念框架。首先讓我們來get核心概念里應(yīng)該具備的三個(gè)重要原則：變異、遺傳和選擇。

變異和遺傳

種群存在遺傳變異時(shí)才會(huì)進(jìn)化。最終導(dǎo)致遺傳變異的，是隨機(jī)突變和遺傳重組。隨機(jī)突變和遺傳重組將導(dǎo)致個(gè)體變異（包括生殖能力的變異），這是自然選擇的基本要求。變異和遺傳的結(jié)果，帶來生物的環(huán)境適應(yīng)性。基因突變可以對(duì)生物對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)性產(chǎn)生一系列“零、正或負(fù)”的影響。適應(yīng)性通常是一個(gè)相對(duì)概念，指影響生物生殖和生存的因素。

選擇

自然選擇是一個(gè)個(gè)體繁殖，并將基因傳下去的過程。因此，在環(huán)境中，生物與生存和繁殖相關(guān)的特征會(huì)增強(qiáng)，這些特征（即適應(yīng)性增強(qiáng)）會(huì)在一代又一代中逐漸累積。物種的每一代都會(huì)有自然選擇的過程，且有益的特征可能會(huì)逐漸主導(dǎo)一個(gè)群體。

（二）閾值概念

本研究基于這四個(gè)閾值概念來討論：時(shí)間尺度、空間尺度、隨機(jī)性和概率。

進(jìn)化過程跨越大范圍的時(shí)間和空間，從以納秒和納米為尺度的亞細(xì)胞，到以數(shù)百萬年和全球區(qū)域?yàn)槌叨?/strong>。進(jìn)化過程的時(shí)間和空間超越了組織的層次：從微觀層面上變異的起源，到個(gè)體生物體層面上的變異，再到大群體層面上的變化。因此，自然選擇的概念可能顯得不那么連貫。理解深層次時(shí)間變化，將在不同空間和時(shí)間層面上的生物體組織起來，對(duì)學(xué)生而言是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

自然選擇過程的另一個(gè)重要方面是隨機(jī)事件的作用。在給定的環(huán)境中，基因突變是隨機(jī)的。環(huán)境不會(huì)選擇性地引發(fā)正適應(yīng)性的基因突變。

研究的第四個(gè)閾值概念是概率，它與隨機(jī)性密切相關(guān)。例如，研究者可以計(jì)算出某一特定規(guī)模種群中，某些突變和相關(guān)性狀隨機(jī)出現(xiàn)的概率。盡管在人群中，任何一個(gè)特定個(gè)體中都不太可能出現(xiàn)這種基因突變。但在世世代代中，這個(gè)基因突變會(huì)在大群體中呈現(xiàn)非常高的可能性。因此，概率與核心概念相關(guān)，如差異適應(yīng)性或者繼承。

（三）誤解概念

誤解也可以被稱為非標(biāo)準(zhǔn)的想法或者天真的想法，這源自于我們對(duì)世界的思考存在認(rèn)知限制。這樣的想法會(huì)約束和阻礙人們對(duì)更系統(tǒng)進(jìn)化概念的轉(zhuǎn)變。研究表明，這種觀念可能會(huì)一直持續(xù)到成年，產(chǎn)生的誤解甚至在生物專業(yè)的學(xué)生中也很普遍。與學(xué)習(xí)自然選擇相關(guān)的主要誤解包括本質(zhì)主義、“用進(jìn)廢退”、軟性遺傳、目的論和神人同形同性論。

（四）生物體

目前大多數(shù)進(jìn)化論視頻的描述對(duì)象都是動(dòng)物或人類。2006年，有研究者發(fā)現(xiàn)，昆蟲、硅藻和病毒比人類、雀類或鯨魚更能用直觀的方式進(jìn)行解釋。文獻(xiàn)中似乎沒有提及到植物或菌類對(duì)學(xué)生進(jìn)化論理解產(chǎn)生影響的項(xiàng)目。有趣的是，學(xué)生們傾向于使用不同的解釋，詮釋不同物種之間的進(jìn)化現(xiàn)象和過程。只是這其中的原因至今還被關(guān)在黑匣子里。

以往研究通常集中在學(xué)生對(duì)這些概念的理解或誤解上，而少有研究證明，傳達(dá)這些概念的視頻，本身就有問題。

三、與完美狀態(tài)相比，如今的“自然選擇”視頻有哪些缺陷

Gustav Bohlin等人對(duì)60個(gè)樣本視頻進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)它們有以下缺陷：

（一）關(guān)鍵概念表達(dá)不完整

關(guān)鍵概念方面，視頻中最經(jīng)常討論的原則是“變異”。與“變異”相關(guān)的關(guān)鍵概念出鏡率達(dá)72%，其中“個(gè)體突變”和“差別適應(yīng)性”最常被表達(dá)，而“變異的起源”最少被表達(dá)。

“遺傳”原則中，“遺傳突變”出鏡率為37%。但幾乎沒有視頻表現(xiàn)“基因突變及其表達(dá)”所產(chǎn)生的后續(xù)影響；也沒有視頻對(duì)觀眾進(jìn)行清晰暗示：進(jìn)化也會(huì)發(fā)生在“從秒到小時(shí)”的時(shí)間框架里。

與“選擇”相關(guān)的關(guān)鍵概念出鏡率達(dá)60%，但完全表達(dá)“選擇”原則的視頻只有5%。在“選擇”原則下，最多被表達(dá)的是“有限生存”（42%）和“種族數(shù)量變化”（42%）。相比于“有限生存”，“有限資源”（17%）被更少表達(dá)，這意味著當(dāng)描述并不是所有個(gè)體都能得以繁衍時(shí)，大多數(shù)視頻都在強(qiáng)調(diào)“被捕食”，而不是“受餓”。弱肉強(qiáng)食被多數(shù)視頻體現(xiàn)得淋漓盡致，視頻更加強(qiáng)化食物鏈的威力，而忽視自然資源對(duì)物種進(jìn)化作出的貢獻(xiàn)。

有趣的是，60部視頻中有12部（20%）沒有包含任何與重要原則相關(guān)的關(guān)鍵概念；只有1部包含了所有重要原則。

（二）微觀變化呈現(xiàn)少；缺乏完整時(shí)間量度

樣本視頻中，與“閾值概念”相關(guān)的變量分布廣泛。

大多數(shù)視頻都是在個(gè)體層面（75%）描述現(xiàn)象；描寫種群層面（43%）的鏡頭也出現(xiàn)很多。但與此同時(shí)，視頻在基因和分子層面描寫較少，出鏡率分別為30%和13%。視頻常用“年”或“世代”（通常為“年”）這樣巨大的時(shí)間跨度來表達(dá)。用“天”和小于“秒”的時(shí)間表達(dá)基因分子變化的，只有一部。時(shí)空方面，幾乎沒有視頻能夠覆蓋三種以上空間，空間轉(zhuǎn)換也不常見，且大多數(shù)視頻都缺乏完整的時(shí)間量度。

（三）視頻仍有錯(cuò)誤概念出現(xiàn)

雖然錯(cuò)誤概念的傳達(dá)率比關(guān)鍵概念低得多（將近80%未傳達(dá)任何誤讀概念），但仍有錯(cuò)誤概念出現(xiàn)。最典型的錯(cuò)誤觀念包括：變異只有在有“需求”的情況下才會(huì)發(fā)生；只有有益的特性才會(huì)遺傳；負(fù)面突變（達(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為，突變本身不分好壞，突變帶來的環(huán)境適應(yīng)性才分正負(fù)）。

與自然選擇相關(guān)的主要誤解：

本質(zhì)主義：生物體是一個(gè)個(gè)離散的、均勻的個(gè)體，它們共享隱藏的因果力量或“本質(zhì)”。這種觀點(diǎn)否定和弱化了種群或物種內(nèi)部的變異，并難以接受和理解物種是不斷進(jìn)化的。

“用進(jìn)廢退”：進(jìn)化是由于使用/停用某種機(jī)制造成的。

軟性遺傳：這是一種錯(cuò)誤觀點(diǎn)，認(rèn)為獲得性特征可以遺傳。這意味著個(gè)體發(fā)生變化就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)化。

此外，專家、老師和紀(jì)錄片電視節(jié)目中經(jīng)常會(huì)使用目的論和神人同形同性論的言詞，因?yàn)檫@樣可以對(duì)某些復(fù)雜的問題作出解釋。

（四）主角探討不均衡

值得注意的是，大多數(shù)（70%）視頻都是關(guān)注動(dòng)物的進(jìn)化，而不是人類（人類進(jìn)化的出鏡率達(dá)25%）。樣本視頻中，10%涉及象征性生物體，18%涉及細(xì)菌，僅有8%涉及植物進(jìn)化。這也就是為什么當(dāng)我們一提到進(jìn)化論，就會(huì)首先想到猴子。

面對(duì)有缺陷的進(jìn)化論視頻，老師們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)？

四、只能把視頻看作輔助手段

如今有關(guān)自然選擇的視頻在網(wǎng)絡(luò)上觸手可得。當(dāng)把這些視頻用作教學(xué)時(shí)，老師應(yīng)提前做好大部分知識(shí)準(zhǔn)備，不完全依賴視頻。2014年，相關(guān)研究者提供了一種名為ICAP（Interactive Constructive Active Passive, 主動(dòng)/被動(dòng)交互建構(gòu)模式）的操作框架，包括如何操作視頻，與其它學(xué)習(xí)材料、同伴討論結(jié)合使用。

ICAP是一個(gè)框架，也是一種分類學(xué)。學(xué)生學(xué)習(xí)的方式依據(jù)參與程度或活動(dòng)方式可分為四種：被動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、建構(gòu)學(xué)習(xí)和交互學(xué)習(xí)。被老師要求“集中注意”的學(xué)習(xí)行為是被動(dòng)學(xué)習(xí)；主動(dòng)學(xué)習(xí)是學(xué)生積極參與教學(xué)，通過實(shí)際學(xué)習(xí)行為操控學(xué)習(xí)材料；建構(gòu)學(xué)習(xí)是學(xué)生構(gòu)建性地參與學(xué)習(xí)，其特征是學(xué)生能超越教材或者教師提供的學(xué)習(xí)材料，生成新知識(shí)；交互學(xué)習(xí)指兩個(gè)以上的學(xué)生協(xié)同努力，通過對(duì)話開展學(xué)習(xí)。

有一點(diǎn)需要特別注意的是，完美進(jìn)化論視頻所展示的那些變量，并不是所有都適合教給學(xué)生。我們可以在學(xué)生能接受的情況下，在需要傳達(dá)的概念得到有效接收后，再對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行篩選性拓展。另外，同一段視頻，對(duì)于前置知識(shí)和受教育水平不同的觀看者來說，教學(xué)有效性是不同的；不同視頻，對(duì)于不同觀看者而言，教學(xué)效果又不盡相同。在課堂中平衡學(xué)生們的前置知識(shí)，是取得良好教學(xué)效果的重要保障。

此外，“碎片式學(xué)習(xí)”也是利用缺陷視頻的一個(gè)好辦法。一個(gè)中學(xué)生不能僅從一則視頻就提取出一套復(fù)雜的進(jìn)化體系，對(duì)他而言這樣做也毫無必要。更高階的學(xué)習(xí)者也傾向于在學(xué)習(xí)不同概念時(shí)，觀看與之相關(guān)的多個(gè)短視頻。當(dāng)對(duì)單點(diǎn)概念建立理解后，再形成對(duì)進(jìn)化論的整體認(rèn)識(shí)。

注：2016-2017年，網(wǎng)絡(luò)上刮起一陣進(jìn)化論批判風(fēng)潮。人類不斷追溯源泉，顛覆舊有猜想。不過本文主要還是以主流達(dá)爾文進(jìn)化論作為探討對(duì)象。

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