nedjelja, 28. veljače 2010.

nemo uči o tome kako fiziku podučavati neistinama

Svaka popularizacija znanosti je ujedno i vulgarizacija - ovo ste mogli čuti ovog petka (25.2.2010.), na web sučeljavanju "Prijeti li nam zaista ledeno doba?" između Vladimira Paara i Dejana Vinkovića. Snimku dotičnog predavanja, kao i nekakav pregled sučeljavanja možete naći na t portalu. Uvodnu rečenicu iz ovog posta izrekao je akademik Paar, vjerojatno medijski najeksponiraniji hrvatski znanstvenik, sveučilišni nastavnik te autor niza školskih udžbenika i osoba koja je radila na izradi Hrvatskog nacionalnog obrazovnog standarda. Dakle osoba koja se podosta bavi edukacijom i popularizacijom znanosti, te ujedno diktira obrazovnu obrazovnu politiku i predaje budućim nastavnicima fizike na PMF-u u Zagrebu.

S obzirom da se i ja bavim popularizacijom i edukacijom znanosti, ova izjava, a i niz drugih koje je akademik Paar izrekao u sučeljavanju, me osobito zabrinjava. U ovom članku neću se baviti analizom toga predstoji li nam ledeno doba, već ću sa stanovišta istraživanja u učenju fizike (engl. physics education research) pokušati objasniti što ne valja sa obrazovnim principima koje Paar iznosi.

Osnovno pitanje kojeg su se u sučeljavanju indirektno dotakli je: Možemo li podučavati fiziku, a bez da pritom iznosimo netočne informacije?

Stvar je išla otprilike ovako: akademik Paar je u više navrata objašnjavao model mijenjanja temperature na Zemlji kroz mijenjanje udaljenosti Zemlje od Sunca. Pritom se koristio analogijom sa peći - ako smo bliže peći onda nam je toplije, a ako smo dalje onda nam je hladnije. Isto tako ako je Zemlja bliže Suncu onda primamo više energije i obratno, ako smo dalje od Sunca onda primamo manje. Problem sa tim modelom je što je netočan, iako nam je intuitivno jasniji - Vinković je u raspravi pokušao iznijeti točan model, gdje udaljenost Zemlje od Sunca igra relativno malu ulogu u mijenjanju temperature na Zemlji. Npr. godišnja doba su posljedica nagnutosti Zemljine osi, a ne toga što smo recimo zimi dalje od Sunca.

Paar na to objašnjava da je on dobro upoznat sa tim  principima, ali da koristi analogiju sa peći zato jer je tako stvari lakše objasniti. Sve se to temelji na principu zornosti - fizikalne pojave moramo zorno prikazati kako bi ih netko koga poučavamo razumio. Također stvari moramo pojašnjavati jednostavno, a ne odmah uvoditi fizičarski rječnik i matematički formalizam (što je izrazio kroz jednu "anegdoticu" o pojašnjvanju služavki). Pritom moram navesti da Dejan u svojem objašnjenju nije koristio neki preteški rječnik ni matematički formalizam, ali je pokušao biti točan.

U raspravi više puta je navodio kako nije očekivao raspravu "na znanstvenoj razini", kako i u nastavi često moramo iznositi netočne ili nepotpuno informacije (pokazao na primjeru spina čestice), a kasnije je došao i do one izjave o tome kako je za popularizaciju znanosti potrebna vulgarizacija (ružnija riječ za pojednostavljivanje) znanstvenih činjenica.

Slika koja se gradi iz ovakve argumentacije je fizika sa dvije strane:

  1. Prava (čru :) fizika - zadnja verzija fizikalnih modela, najtočniji koji su nam trenutno poznati
  2. Fizika vulgaris - neka okljaštrena verzija prave fizike, sadrži dosta netočnosti
Prvu verziju vam ustvari ne možemo pojašnjavati, zato jer ju nećete shvatiti, prekomplicirana je i zahtjeva poznavanje složenog matematičkog alata. Zato vam predstavljamo fiziku vulgaris, već prožvakane ideje za vaš slabi mozak. Vi se nemojte brinuti što to ustvari nije točno, pa tome znanstvenici ionako služe, da razmišljaju umjesto vas. Inače jednom sam stvarno i dobio ovakvu rečenicu "u glavu", na radionici za osnovnoškolce koja se održavala prije dvije godine. Radili smo mini hidroelektranu, no nakon par sati mozganja jedan od mladića mi je rekao "Ali zašto moramo razmišljati, pa tome znanstvenici služe". Hvala hrvatskom obrazovnom sustavu na ovome, dobro ih trenirate :-S

Ova slika dakako nije u potpunosti točna. Istina je da se za obrazovanje u fizici često koriste stariji fizikalni modeli, za koje se kasnije pokazalo da nisu u potpunosti točni, naslijedile su ih neke modernije teorije. Primjer takvih modela su Newtonova teorija gravitacije (Einsteinova opća teorija relativnosti se pokazala točnijom) ili model širenja struje u vodiču kao elektrona koji se gibaju kao kuglice (elektroni su ispali puno kompliciraniji kao i sve ostalo vezano uz kvantnu fiziku). Zapravo praktički sve što se uči danas u školi je pomalo zastarjelo, dakle dijelom netočno.

No stvar sa tim modelima je što su netočni samo za određene pojave, Newtonova gravitacija nas sasvim dobro služi u većini slučajeva. I u nastavi se obično vrlo često navode određene pretpostavke pod kojima radimo, te su ti modeli potpuno ispravni pod tim pretpostavkama. Općenito u fizici radimo sa sfernim pilićima u vakuumu (stvarima koje djeluju jako nerealno :), tj. gradimo modele koji samo opisuju svijet, no oni nisu potpuno istovjetni sa tim svijetom koji opisujemo, samo ga dobro oponašaju.

Primjer Sunca i Zemlje kao čovjeka koji je bliže ili dalje od peći nije takav model. Radi se o apsolutno netočnom modelu koji predstavlja jako lošu asocijaciju za pojavu koju bi trebao pojasniti zato što se direktno veže na jednu predkoncepciju ili miskoncepciju koju mnogi ljudi imaju (što su miskoncepcije ću pojasniti malo kasnije). Iz tog razloga za ovaj model se ne može koristiti argument "ali ionako vam govorimo netočne stvari".

Druga i možda važnija stvar - fiziku ne čine samo modeli. Kao i bilo koju drugu znanost čine ju i metode kojima se dolazi do tih modela, tj. način razmišljanja. A razvijanje stava "neka znanstvenici misle za nas" je vrlo nefizikalan način razmišljanja. Akademik Paar misli da laganim zornim prikazima čini ljudima uslugu, te da ih vodi na daljnje samostalno proučavanje - to je dijelom točno zato jer pojednostavljivanje do određene mjere pomaže, ali ne pojednostavljivanje do netočnosti. Ako samostalno istražujete sa pogrešnim pretpostavkama to će vam samo odmoći. Uz to, prejednostavni modeli mogu vas tjerati na konformizam, a ne na daljnje istraživanje (u ovom slučaju osoba bi mogla pomisliti da je Zemlja vrlo jednostavan sustav, dok je ustvari vrlo složen). Također promoviranje stava "ok je govoriti neistinu" od strane poznatog znanstvenika samo može negativno utjecati na korištenje kritičkog razmišljanja, što je vrlo loše za društvo.

I sad što nam je alternativa, ako ne "vulgariziramo"? Natovariti sve ljude sa kompliciranom matematikom prije nego što im damo da primirišu fizici? Ne nužno. Pojednostavimo stvari, ali na pametniji način i podučavajmo na drugačiji način.

Svaki fizikalni model ima neke svoje osnovne koncepte koji obično možete predstaviti na jednostaviji način, a da pri tome objasnite osnove funkcioniranja bez da stvorite krivu sliku. Npr. u ovom slučaju sa Zemljom i Suncem mogla se odabrati neka bolja asocijacija od peći - npr. mislim da je većini ljudi intuitivno jasno da se intenzitet sunčevog zračenja mijenja kroz dan, što je posljedica rotacije Zemlje oko svoje osi ,što se direktno može povezati sa nagibom pod kojim svjetlost dolazi na Zemlju.

S druge strane mislim da su istraživanja u učenju fizike pokazala da zornost nije osnovna i najvažnija stvar. Povezivanje na neka vaša prošla iskustva (kako bi mogao opisati zornost) može biti loša stvar, ako su ta vaša prošla iskustva pogrešna i ako ih se kroz obrazovanje pogrešno tretira. To su miskoncepcije - neke stvari koje intuitivno znamo i koje smo naučili kroz interakciju sa svijetom, no koje u stvari nisu potpuno dobar opis fizikalnih pojava, te su u koliziji sa fizikalnim zakonima. Dobar primjer miskoncepcije je upravo vjerovanje da je temperatura na Zemlji povezana sa promjenom udaljenosti Zemlje od Sunca. U našem normalnom životu iz raznih drugih primjera smo naučili "bliže je jače", te taj koncept primjenjujemo na nešto što ne možemo direktno iskusiti. Što se u ovom primjeru pokazalo lošim (no za neki drugi primjer bi moglo biti dobro), zato jer promjena temperature na Zemlji ne ovisi primarno o promjeni udaljenosti Zemlje od Sunca, već o nagibu Zemljine osi rotacije.

Miskoncepcije su se pokazale kao jedna od ključnih stvari oko učenja fizike, te je o njima dosta istraživano. Danas poprilično znamo o miskoncepcijama koje se pojavljuju, postoje i određena istraživanja o tome kako ih mijenjati, tj. kako postaviti učenje fizike tako da osoba svoje koncepte pretvori iz miskoncepcija u nešto što je točniji fizikalni model. Zorna i jasna izlaganja tu uglavnom ne pomažu zato jer se ustvari radi o procesu gdje učitelj obavlja većinu razmišljanja (kako jasno izložiti stvar učenicima), a ne učenik. To bi bilo otprilike kao da očekujete da ćete postati izvrsni nogometaš time što ste se odgledali jako mnogo utakmica, a bez da ga i sami pokušate igrati. Tako da većina novijih metoda počiva na načinu poučavanja gdje učitelj igra manje direktnu ulogu pomagača, a učenici više rade sami. Isti koncept se može koristiti i u popularizaciji znanosti.

Ako vas kojim slučajem više interesiraju istraživanja u učenju fizike možete pogledati jedan moj seminarski rad koji može poslužiti kao uvod u temu.

Inače ovaj tekst nalazi se i na www.cumez.org, stranicama Kluba studenata PMF-a Ćumez, gdje ponekad pišem kolumnu Drvlje&Kamenje - kritičke osvrte na razne stvari. Do sada bilo:

1 komentar: