看起來像在教科學,其實是在拆你科學地基——以某本科普書為反面教材的案例剖析

更新於 發佈於 閱讀時間約 7 分鐘

有些科普書是這樣的:

  •  書寫風格充滿科學術語,卻藏著錯誤的邏輯。
  •  教材看似正經,實則用誤導語言建構錯誤知識圖像。
  • 這些錯誤不只是「寫錯一行」,而是系統性地讓學生對科學失去正確感知與操作判斷力。


我們就以「DNA沉澱機制」為案例(案例33)來說明錯誤。


錯誤說法:


若溶液中加入極性較低的酒精,DNA較無法與酒精分子產生作用,在水分子極少的情形下,DNA被迫與溶液中的正電荷離子(例如:Na+)產生作用,DNA即形成鈉鹽而發生凝集沉澱。


這裡的問題在哪裡呢?


首先,DNA 本來就在溶液中就是鈉鹽。

其次,DNA沉澱的原因,是水合層破壞與離子中和,降低了DNA之間的電荷排斥。


所以,他等於把「結果」說成「原因」。


在這裡,應該要強調的觀念是:


 DNA 沉澱需「Na⁺ + 酒精 + 極性改變」三項並存。

 加Na⁺是中和電荷,酒精是降低極性。

 沉澱機制應從膠體化學、水合穩定性角度講解。


在Cold Spring Harbor Protocols的「Precipitation of DNA with Ethanol」(Green & Sambrook, 2016)裡面也說:

乙醇的作用是破壞 DNA 的水合層,使磷酸骨架上的負電暴露出來,這樣才有機會與Na⁺形成穩定聚集。
Ethanol disrupts the hydration shells of DNA and allows the unshielded phosphate residues to form ionic bonds with cations in the solvent.(Green & Sambrook, 2016, p.1118)


像作者這樣的寫法,會讓讀者以為,在沉澱DNA時,鈉鹽與酒精的先後順序不重要。


更糟糕的是,作者把特例拿來來裝通則。


由此可知,加入酒精使DNA析出,須在溶液中有Na+或其他正電荷離子才會發生,這是「DNA粗萃取」的操作步驟中需要加入食鹽水(提供Na+)的原因之一;但即使操作步驟中未加入食鹽水,直接加入酒精依然可讓DNA析出(圖七),代表奇異果汁已有足夠的Na+或其他正電荷離子。


他以「奇異果沒加鹽也能沉澱DNA」為例子,來說鈉鹽與酒精誰先加都沒關係,順序不重要。


但是,這個說法是完全的錯誤!


首先,從邏輯上說,結果有出現並不就等於方法合理。奇異果的DNA沒加鹽也能沉澱,那是因為裡面已經有足夠的鈉鹽,那是特例。


特例是無法複製的。用特例來套在通例上,反而會讓學生以為科學無須控制變因。


這樣的以成果導向來取代步驟理解,等於就是在鼓勵胡搞亂做。


在這裡的重點觀念是什麼?


首先,實驗步驟的順序設計背後,是有它的物理與化學依據。


在來自 Cold Spring Harbor Protocols的「Precipitation of DNA with Ethanol」(Green & Sambrook, 2016)裡面也說得很清楚:


乙醇沉澱必須在有足夠的陽離子存在下才能發生。
Ethanol precipitation can therefore only occur if cations are available in sufficient quantity to neutralize the charge on the exposed phosphate residues. (Green & Sambrook, 2016, p.1118)


有些樣品本身含鹽是巧合,不是可推廣方法。

 好的教材會說明為何這是例外,不是「這樣也行」。


更糟的是,作者還用語言包裝錯誤邏輯!


書裡面說:


由上述機制可知,蛋白質表面的電荷與電荷分布情形會影響蛋白質的溶解度,這也可解釋當改變溶液的酸鹼值,進而改變蛋白質的電荷時,當在特定酸鹼值可讓某種蛋白質呈現淨電荷中性(此酸鹼值稱為該蛋白質的等電點),此時蛋白質雖然總電荷為0,但因部分區域帶正電、部分區域帶負電,引發蛋白質分子之間互相吸引而沉澱析出,這就是造成蛋白質於等電點時,溶解度最低的原因。


這根本就錯了!

正確的原因是:


DNA會沉澱不是因吸引力增加,而是排斥力減少。

 

這種用語言來製造「有點道理」的錯覺,但邏輯顛倒的話術最可怕,因為學生會「以為自己懂了」。


正確的概念是:


等電點是膠體不穩定點,因為排斥最弱,不是吸引最強。

 

也就是說,蛋白質之間的微弱區域電荷從來都不是主因。


總結:錯誤教學的真正危害


當老師將錯就錯的解釋,學生表面上記住了一堆看似合理的敘述,實際上記住的是一套不能驗證也不能解釋的錯誤模型。


等到他們開始讀大學、走進實驗室,這些「偽概念」會變成學習的阻力。


最可怕的是,學生甚至會因為初期「有反應」而誤以為方法正確,從此失去對嚴謹步驟與邏輯的尊重。


我以前在帶學生的時候,都會嚴格要求學生,一定要按照操作手冊上的步驟來做。不要這裡偷一點、那裡省一點,步驟顛倒也不在意,等到做不出來的時候,不要說自己不知道怎麼回事,連老師也救不了你!


糟糕的是,作者在這篇文章裡傳達的就是,先後順序不重要,做得出來就好。這就是在拆學生的科學地基啊!


最後我要沉痛的呼籲:學習科學不只是背答案,而是建立起可以解釋世界的邏輯。


我們難免都會犯錯,犯錯並不可恥,但若不懂原理又自信滿滿地亂寫,卻成為不折不扣的教學災難。


我們呼籲每位老師、每位學生:別再被這種「看起來像科學」的話語騙了。


參考文獻:

Green, M. R., & Sambrook, J. (2016). Precipitation of DNA with ethanol. Cold Spring Harbor Protocols. https://doi.org/10.1101/pdb.prot093377


留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
老葉報報
284會員
949內容數
主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:susanyeh816@gmail.com
老葉報報的其他內容
2025/07/10
在某本科普書裡面,作者問:花粉管中的精細胞有細胞膜嗎?精細胞與管細胞在花粉管中的空間分布為何? 然後,作者花了很長的篇幅來講別的事,卻完全沒有回答自己提出的問題。 於是我只好去查論文,看看到底花粉管裡的精核有沒有細胞膜。
Thumbnail
2025/07/10
在某本科普書裡面,作者問:花粉管中的精細胞有細胞膜嗎?精細胞與管細胞在花粉管中的空間分布為何? 然後,作者花了很長的篇幅來講別的事,卻完全沒有回答自己提出的問題。 於是我只好去查論文,看看到底花粉管裡的精核有沒有細胞膜。
Thumbnail
2025/07/09
植物根部吸收無機鹽這件事包含了主動運輸,說起來好像大家都學過。 但是最近看某本科普書,卻出現了答非所問的情形。 根主動吸收鹽類有三種途徑? 到底主動吸收是什麼?
Thumbnail
2025/07/09
植物根部吸收無機鹽這件事包含了主動運輸,說起來好像大家都學過。 但是最近看某本科普書,卻出現了答非所問的情形。 根主動吸收鹽類有三種途徑? 到底主動吸收是什麼?
Thumbnail
2025/07/08
在某些科普教材中,RuBisCO 進行光呼吸的過程被描述為「氧化作用」或「異化反應」。這種說法乍看合理,因為這個過程涉及氧氣、釋放 CO₂,看起來好像也在「分解」碳源。 但實際上,這種說法不但錯,還非常具有誤導作用。 怎麼說呢?來看看吧!
Thumbnail
2025/07/08
在某些科普教材中,RuBisCO 進行光呼吸的過程被描述為「氧化作用」或「異化反應」。這種說法乍看合理,因為這個過程涉及氧氣、釋放 CO₂,看起來好像也在「分解」碳源。 但實際上,這種說法不但錯,還非常具有誤導作用。 怎麼說呢?來看看吧!
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
透過蝦皮分潤計畫,輕鬆賺取零用金!本文分享5-6月實測心得,包含數據流程、實際收入、平臺優點及注意事項,並推薦高分潤商品,教你如何運用空閒時間創造被動收入。
Thumbnail
透過蝦皮分潤計畫,輕鬆賺取零用金!本文分享5-6月實測心得,包含數據流程、實際收入、平臺優點及注意事項,並推薦高分潤商品,教你如何運用空閒時間創造被動收入。
Thumbnail
單身的人有些會養寵物,而我養植物。畢竟寵物離世會傷心,植物沒養好再接再厲就好了~(笑)
Thumbnail
單身的人有些會養寵物,而我養植物。畢竟寵物離世會傷心,植物沒養好再接再厲就好了~(笑)
Thumbnail
不知你有沒有過這種經驗?衛生紙只剩最後一包、洗衣精倒不出來,或電池突然沒電。這次一次補貨,從電池、衛生紙到洗衣精,還順便分享使用心得。更棒的是,搭配蝦皮分潤計畫,愛用品不僅自己用得安心,分享給朋友還能賺回饋。立即使用推薦碼 X5Q344E,輕鬆上手,隨時隨地賺取分潤!
Thumbnail
不知你有沒有過這種經驗?衛生紙只剩最後一包、洗衣精倒不出來,或電池突然沒電。這次一次補貨,從電池、衛生紙到洗衣精,還順便分享使用心得。更棒的是,搭配蝦皮分潤計畫,愛用品不僅自己用得安心,分享給朋友還能賺回饋。立即使用推薦碼 X5Q344E,輕鬆上手,隨時隨地賺取分潤!
Thumbnail
身為一個典型的社畜,上班時間被會議、進度、KPI 塞得滿滿,下班後只想要找一個能夠安靜喘口氣的小角落。對我來說,畫畫就是那個屬於自己的小樹洞。無論是胡亂塗鴉,還是慢慢描繪喜歡的插畫人物,那個專注在筆觸和色彩的過程,就像在幫心靈按摩一樣,讓緊繃的神經慢慢鬆開。
Thumbnail
身為一個典型的社畜,上班時間被會議、進度、KPI 塞得滿滿,下班後只想要找一個能夠安靜喘口氣的小角落。對我來說,畫畫就是那個屬於自己的小樹洞。無論是胡亂塗鴉,還是慢慢描繪喜歡的插畫人物,那個專注在筆觸和色彩的過程,就像在幫心靈按摩一樣,讓緊繃的神經慢慢鬆開。
Thumbnail
本篇文章探討為何要信任科學,及其在社會生活中的重要性。科學不僅是知識的集合,更是社會活動的結果。透過同儕審查和多元的科學社群,我們才能構建對科學的信任。文章引導讀者思考:科學知識如何在社群共識下形成,以及在面對科學爭議時,我們應如何評估風險與行動。信任科學是提升社會福祉與理性思考的必要步驟。
Thumbnail
本篇文章探討為何要信任科學,及其在社會生活中的重要性。科學不僅是知識的集合,更是社會活動的結果。透過同儕審查和多元的科學社群,我們才能構建對科學的信任。文章引導讀者思考:科學知識如何在社群共識下形成,以及在面對科學爭議時,我們應如何評估風險與行動。信任科學是提升社會福祉與理性思考的必要步驟。
Thumbnail
教育,一直是問題的問題,也是問題的解答。固然《別》以科學為名,但充斥著預設立場(偏見)、矛盾以及語意不明,至少在最基本的一致性(coherecy)上,就有失格之虞。
Thumbnail
教育,一直是問題的問題,也是問題的解答。固然《別》以科學為名,但充斥著預設立場(偏見)、矛盾以及語意不明,至少在最基本的一致性(coherecy)上,就有失格之虞。
Thumbnail
這篇文章描述了一位家長選擇自學英文來補足學校英語教育的不足,並探討了學校管理理念與語言學習之間的關係。
Thumbnail
這篇文章描述了一位家長選擇自學英文來補足學校英語教育的不足,並探討了學校管理理念與語言學習之間的關係。
Thumbnail
這本書是我第一本「比較研究」的科普書,早於《槍砲、病菌與鋼鐵》(大一讀的)。當時還有亂買亂看的習慣,由於前面有《獨裁者的進化》(高中歷史老師推薦,高二就讀了)的開路,高中時我對這類書就有高度興趣。
Thumbnail
這本書是我第一本「比較研究」的科普書,早於《槍砲、病菌與鋼鐵》(大一讀的)。當時還有亂買亂看的習慣,由於前面有《獨裁者的進化》(高中歷史老師推薦,高二就讀了)的開路,高中時我對這類書就有高度興趣。
Thumbnail
本書收錄的問題都很瘋狂,但也都是可以用科學實證出來的,這些看似不正經的提問都由作者非常認真地找出科學數據或公式去解答眾人的怪問題。
Thumbnail
本書收錄的問題都很瘋狂,但也都是可以用科學實證出來的,這些看似不正經的提問都由作者非常認真地找出科學數據或公式去解答眾人的怪問題。
Thumbnail
我們各級的教育體系又普遍缺乏邏輯學科或思考方法的課程設計,所以,在公衆言論領域,常常聽聞有心人貌似「精確」實則「曖昧」的表述,國人也往往不能判斷其意義真僞及説話人的真實意向。
Thumbnail
我們各級的教育體系又普遍缺乏邏輯學科或思考方法的課程設計,所以,在公衆言論領域,常常聽聞有心人貌似「精確」實則「曖昧」的表述,國人也往往不能判斷其意義真僞及説話人的真實意向。
Thumbnail
從佈道,保護並宣揚我們理想的傳教模式、在別人的論據看到瑕疵,我們列舉理由來證明別人是錯的,并且打贏這個案子的檢察官模式、爭取游説選民的認同,尋求贏得觀衆支持的政治人物模式,轉換到擁有科學思維的科學家。
Thumbnail
從佈道,保護並宣揚我們理想的傳教模式、在別人的論據看到瑕疵,我們列舉理由來證明別人是錯的,并且打贏這個案子的檢察官模式、爭取游説選民的認同,尋求贏得觀衆支持的政治人物模式,轉換到擁有科學思維的科學家。
Thumbnail
台灣啟航:跨領域的解讀與對話;對人類學的一些想法
Thumbnail
台灣啟航:跨領域的解讀與對話;對人類學的一些想法
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News