|
Kada je Sovjetski Savez sredinom prošlog stoljeća satelitskim letovima značajno poveo u kosmičkoj trci i tako doveo u pitanje tehnološku supremaciju Sjedinjenih Američkih Država, jedna od hitnih mjera bila je reforma nastave fizike u Americi na preduniverzitetskom nivou. Uloženi su milioni dolara da bi se koncipirao program novog kursa, napisao udžbenik i proizveli nastavni filmovi i specijalni laboratorijski uređaji, ali i da bi se obučili nastavnici koji će biti u stanju da inovirani i ambiciozni kurs adekvatno implementiraju u školama. Ključna ideja je bila pripremiti široku kadrovsku osnovu koja bi omogućila da se što prije poveća broj dobro pripremljenih doktora fizike.
Sada je u SAD i u mnogim državama svijeta problem osnovne misije nastave fizike mnogo složeniji. Naime, više se ne radi o tome da treba povećati broj osoba koje neposredno doprinose razvoju i primjeni fizike nego o tome da fizika svojim znanjima i specifičnim načinom razmišljanja o svijetu pomogne intelektualnom, profesionalnom i kulturnom razvoju osoba koje se ne bave fizikom. U eri informatičke revolucije i ekonomije bazirane na znanju, vladanje osnovnim elementima matematičkog i znanstvenog mišljenja predstavlja sposobnost neophodnu za moderan život. U ovom eseju ću skicirati neke od argumenata u prilog tom kopernikanskom obratu u definiranju misije nastave fizike.
Važnost fizike: od kosmologije do tehnologije
Fizika je osnovna prirodna znanost, tj. nauka koja istražuje fundamentalne zakona ponašanja materijalnog svijeta od najmanjih djelića do galaktičkih jata. Na osnovu tih zakona moguće je, barem u grubim crtama, znanstveno razmišljati o tome kako je nastao opažajni kosmos i kako bi, eventualno, mogao biti njegov kraj. Mada ta pitanja zanimaju ljude i u najranijim i najprimitivnijim kulturama (o čemu svjedoče brojni mitovi o nastanku svijeta), tek izgradnja najapstraktnijih fizikalnih teorija (kvantna mehanika, teorija relativnosti i njihova sinteza u kvantnoj teoriji polja) i najprefinjenijih opažajnih i simulacionih tehnologija omogućuju da se kosmološki procesi, kako lokalni tako i globalni, istražuju u skladu sa strogim kanonima znanstvene metodologije.
Međutim, fizika svoj ogroman društveni i ekonomski značaj ne duguje istraživanju pitanja koja predstavljaju ljudsku znatiželju u njenom najčistijem obliku, jer odgovori na takva pitanja samo zadovoljavaju intelekt a ne doprinose, niti mogu doprinijeti, blagodetima svakodnevnog života. Fizika kao struka postoji zato što je odlučujuće doprinijela razumjevanju čovjekovog neposrednog materijalnog okoliša. Što je još važnije, primjena fizike čini mogućim preoblikovanje tog prirodno datog okoliša u životni prostor ispunjen artefaktima koji funkciniraju u skladu sa sve zahtjevnijim ljudskim potrebama. Na primjer, prenosivi kompjuter Toshiba na koje pišem ovaj tekst ili tv-prijemnik Grundig na kojem smo moja supruga Jesenka i ja gledali svečano otvaranje obnovljenog Starog Mosta i fascinantni intervju koji je premudri Predrag Matvejević dao glavnom uredniku RTV Mostar Aliji Behramu ne bi bili mogući bez poznavanja i inžinjerske primjene zakona fizike.
Imajući oko sebe sve više stvari koje funkciniraju bez iznenađenja, ljudi gube svoju iskonsku znatiželju i pristaju da njihova uloga bude samo mehaničko pritiskanje dugmadi na raznim aparatima, od pokretnih telefona i računala do video-kamera i mikrovalnih pećnica, odričući se prava na znanja o fizikalnim principima na kojima se temelji rad tih korisnih tehnoloških proizvoda. Apsurdnost tog stanja spoznamo samo u rijetkim trenucima kada nam neki majstor preskupo naplati naše neznanje, nakon što je prethodno za minut ili dva ”znalački” uvrnuo neki zavrtanj ili spojio dvije razdvojene žice.
Negativna percepcija školske fizike: uzroci i posljedice
Međutim, svaki pokušaj da se bude ”sam svoj majstor” zahtijeva barem minimum poznavanja pojmova i zakona fizike i sposobnost njihove primjene u razumijevanju kako funkcioniraju i zašto se kvare aparati koje svakodnevno koristimo. Tek tada se kod nekih javlja žaljenje što u školi nije bilo više zanimanja za fiziku i što je stvoreno vjerovanje da je fizika predmet koji su izmislili nastrani ljudi da bi, iz godine u godinu, nerazumljivim definicijama i nepotrebnim formulama mentalno mučili nedužne učenike.
Na moju veliku žalost, i moj petnaestogodišnji sin Javor od svih školskih predmeta najmanje voli fiziku, smatrajući je nevažnom, nezanimljivom i nerazumljivom. Njegov negativni stav prema fizici je toliko dubok da samo ponekad (u trenucima kad na moje nagovaranje pristane da se ”bavi fizikom”, tj. da slobodno razmišlja o svijetu) dopušta da možda i nije baš skroz u pravu.
Koji su uzroci raširenog vjerovanja mladih ljudi da je školska fizika nevažna, nezanimljiva i nerazumljiva?
Kratak odgovor glasi: kriva je neodgovarajuća nastava fizike.
Šta je neodgovarajuće u tradicionalnoj nastavi fizike?
Kroz udžbenike i predavanje nastavnika, fizika se predstavlja kao skup gotovih znanja (definicije pojmova i formulacije zakona), a ne kao proces i metodologija stvaranja novog znanja. Ako se sporadično i dotakne problem konstrukcije znanja, onda se, otvoreno ili prikriveno, sugerira pogrešna ideja da postoji jednostavan znanstveni metod čija mehanička primjena automatski obezbjeđuje uspjeh u upoznavanju svijeta.
Kada nastavu fizike u školi u potpunosti oblikuje gledište da je fizika skup gotovih znanja, onda je dobar učenik fizike onaj koji je u stanju da ta ”znanja” ponovi na ispitu ili ih eventualno ”primijeni” uvrštavanjem brojeva u neku formulu. Javorove školske teke iz fizike i ispiti koje je polagao upravo tjeraju učenika da prihvati kao ispravno takvo vjerovanje.
Zašto je takvo vjerovanje pogubno za intelektualni razvoj i život mladih ljudi?
U prvom redu zato što mnogi mladi ljudi, zavedeni takvom dosadnom i sterilnom modifikacijom prirode fizike, formiranju prema njoj krajnje odbojan stav i, u potpuno neodgovarajućem trenutku, donose životne odluke od sudbonosne važnosti: studiraću samo onaj fakultet na kojem ne postoji fizika kao predmet. Nije nevažno i to što se fizika doživljava kao struka kojom se bave nastrani ljudi koje zanimaju apsurdni ”problemi” slični ovome: Na tijelo mase 3 kg djeluje sila od 12 Newtona. Koliko je ubrzanje tijela?
Ovakva formulacija ne aktivira niti jednu mentalnu sliku niti je moguće asocirati sa nekim iskustvom iz realnog svijeta. Učenici koji misle kažu si otprilike: Ne znam o kojem se stvarnom tijelu radi. Ne znam koje tijelo i na koji način uzrokuje spomenutu silu. Nepoznato mi zašto je važno da izračunam ubrzanje. Ako je to fizika, onda ona nije za mene.
U drugom redu, vjerovanje da je fizika tek skup definicija i formula je potpuno pogrešno. Formalne definicije fizikalnih pojmova i matematske formule koje najpreciznije izražavaju fizikalne zakone predstavljaju kulminaciju a ne početak i srž procesa znanstvenog razmišljanja o prirodnim pojavama. Od fundamentalne je važnosti da učenici shvate da su fizikalni pojmovi kreacije ljudskog uma i da ne postoje u prirodu kao kamenje, voda ili zrak. Njihovo stvaranje nije plod elegantnog apstraktnog razmišljanja dokonog znanstvenika nego rezultat niza mukotrpnih i dramatičnih pokušaja da se riješi neki konkretan znanstveni ili tehnički problem.
Sva duboka naučna znanja su odgovori na niz inteligentno postavljenih pitanja prirodi u formi brižljivo planiranih pokusa. Kao što nove riječi u svakom jeziku nastaju u našoj težnji da što preciznije iskažemo svoje misli, tako i nove fizikalne pojmove izmišljamo i oblikujemo da bismo mogli prirodi postaviti što bolja pitanja ili još bolje razumjeti njene, ponekad, doista zagonetne odgovore.
Autentična povijest fizike, koja je tako nepravedno zanemarena ili neodgovorno pojednostavljena (pa i falcificirana!) u udžbenicima fizike, pokazuje kako prihvaćanje novih ideja nije nimalo jednostavan proces. Galileo je morao napisati mnogo stranica da bi znanstvenike svog doba pokušao ubjediti da dvostruko kretanje Zemlje (oko svoje osovine i oko Sunca) nije tako apsurdna i neprihvatljiva ideja kakvom se činila i da njihovi argumenti protiv Zemljine rotacije i revolucije nisu nimalo konkluzivni. Dakle, nove ideje se u autentičnoj nauci predočavaju strpljivo i uz puno poštivanje i razumijevanje za skepticizam onih članova znanstvene zajednice koji im se, iz raznih razloga, opiru. Taj skepticizam se može pobijediti samo kada se jasno dokaže da protuargumenti koje su u stanju smisliti i prezentirati skeptici nisu valjani.
Sučeljavanje suprotstavljenih argumenata, kako kroz njihovu pojmovnu i logičku razradu tako i kroz njihova upoređivanje sa opaženim i potencijalno opažljivim pojavama, je suština razvoja ljudskog znanja o materijalnom svijetu. Znanost je, u svojoj najdubljoj biti, način razmišljanja o svijetu koji maksimalno uvažava važnost dijaloga sa drugačijim načinom mišljenja i koji priznaje pokus kao vrhovnog suca u ocjeni valjanosti ideja i njihove primjerenosti zbiljnom svijetu. Samo one ideje koje su u stanju da objasne ishod poznatih i predvide rezultate budućih pokusa ostaju u riznici znanosti kao čvrsta baza na kojoj će se graditi buduća znanja.
Ako je u samoj nauci prihvaćanje novih znanja složen i spor proces u kojem je nužno strpljivo argumentiranje i brižljiva upotreba jezika, metafora i analogija, onda je neodgovorno i, donekle pedagoški perverzno, očekivati da će ta znanja učenicima, već u prvom susretu, izgledati prihvatljiva i samoočigledna. Danas se dvostruko kretanje Zemlje u udžbenicima predstavlja kao sama po sebi jasna činjenica, mada su pojmovni nazori današnjih učenika i dalje bliži nazorima Galilejevih protivnika koji su protiv rotacije i revolucije Zemlje iznosili niz, na oko, neoborivih opažajnih činjenica.
Većina današnjih nastavnika ne poznaju Galilejevo kritičko razmatranje argumenata koji su isticani protiv kretanja Zemlje pa ne bi bili u stanju da svoje učenike ubijede, u slobodnoj i neautoritativnoj raspravi, da je opažajni svijet posljedica kretanja Zemlje a ne Sunca.
Ako se kroz nastavu fizike sistematski zanemaruje aspekt fizike povezan sa stvaranjem znanja, učenici ostaju dvostruko uskraćeni. S jedne strane, ostaju im nepoznati suština fenomena znanosti i autentične epizode intelektualne povjesti čovječanstva, a s druge, nemaju priliku da se istinski pozabave istraživanjem sopstvenog razmišljanja o spoljašnjem svijetu.
Naime, kako postoji čudesan paralelizam između personalnog intelektualnog razvoja i evolucije znanosti, u mnogim povijesnim naučnim kontroverzama učenici se mogu lako svrstati i prepoznati svoj način gledanja u argumentima jednog, po pravilu gubitničkog tabora. Kako je već rečeno, ideja ”Zemlja miruje – Sunce se kreće” je intuitivno bliža današnjim učenicima nego ideja ”Sunce miruje – Zemlja se kreće”. Isto se može reči i za ideju vakuuma.
Ako je znanosti trebalo toliko vijekova da porazi Aristotelovu koncepciju o apsurdnosti i nemogućnosti postojanja praznog prostora, zašto bi današnjim učenicima ta ideja bila jednostavna za prihvatanje?
Poznavanje detalja pojmovnih argumenata i pokusa koji pokazuju da je moguće postojanje vakuuma i da je djelovanje atmosfere mnogo bolja koncepcija za pojave koje su se pripisivale ”strahu od praznine”, daje priliku učenicima da shvate da promjena sopstvenih ideja ima smisla samo ako će njihovo mjesto zauzeti ideje koje su u boljem slaganju sa poznatim i mogućim pojavama.
|