|
Kada je Sovjetski Savez sredinom proshlog stoljec'a satelitskim letovima znachajno poveo u kosmichkoj trci i tako doveo u pitanje tehnoloshku supremaciju Sjedinjenih Americhkih Drzhava, jedna od hitnih mjera bila je reforma nastave fizike u Americi na preduniverzitetskom nivou. Ulozheni su milioni dolara da bi se koncipirao program novog kursa, napisao udzhbenik i proizveli nastavni filmovi i specijalni laboratorijski uredjaji, ali i da bi se obuchili nastavnici koji c'e biti u stanju da inovirani i ambiciozni kurs adekvatno implementiraju u shkolama. Kljuchna ideja je bila pripremiti shiroku kadrovsku osnovu koja bi omoguc'ila da se shto prije povec'a broj dobro pripremljenih doktora fizike.
Sada je u SAD i u mnogim drzhavama svijeta problem osnovne misije nastave fizike mnogo slozheniji. Naime, vishe se ne radi o tome da treba povec'ati broj osoba koje neposredno doprinose razvoju i primjeni fizike nego o tome da fizika svojim znanjima i specifichnim nachinom razmishljanja o svijetu pomogne intelektualnom, profesionalnom i kulturnom razvoju osoba koje se ne bave fizikom. U eri informatichke revolucije i ekonomije bazirane na znanju, vladanje osnovnim elementima matematichkog i znanstvenog mishljenja predstavlja sposobnost neophodnu za moderan zhivot. U ovom eseju c'u skicirati neke od argumenata u prilog tom kopernikanskom obratu u definiranju misije nastave fizike.
Vazhnost fizike: od kosmologije do tehnologije
Fizika je osnovna prirodna znanost, tj. nauka koja istrazhuje fundamentalne zakona ponashanja materijalnog svijeta od najmanjih djelic'a do galaktichkih jata. Na osnovu tih zakona moguc'e je, barem u grubim crtama, znanstveno razmishljati o tome kako je nastao opazhajni kosmos i kako bi, eventualno, mogao biti njegov kraj. Mada ta pitanja zanimaju ljude i u najranijim i najprimitivnijim kulturama (o chemu svjedoche brojni mitovi o nastanku svijeta), tek izgradnja najapstraktnijih fizikalnih teorija (kvantna mehanika, teorija relativnosti i njihova sinteza u kvantnoj teoriji polja) i najprefinjenijih opazhajnih i simulacionih tehnologija omoguc'uju da se kosmoloshki procesi, kako lokalni tako i globalni, istrazhuju u skladu sa strogim kanonima znanstvene metodologije.
Medjutim, fizika svoj ogroman drushtveni i ekonomski znachaj ne duguje istrazhivanju pitanja koja predstavljaju ljudsku znatizhelju u njenom najchistijem obliku, jer odgovori na takva pitanja samo zadovoljavaju intelekt a ne doprinose, niti mogu doprinijeti, blagodetima svakodnevnog zhivota. Fizika kao struka postoji zato shto je odluchujuc'e doprinijela razumjevanju chovjekovog neposrednog materijalnog okolisha. Shto je josh vazhnije, primjena fizike chini moguc'im preoblikovanje tog prirodno datog okolisha u zhivotni prostor ispunjen artefaktima koji funkciniraju u skladu sa sve zahtjevnijim ljudskim potrebama. Na primjer, prenosivi kompjuter Toshiba na koje pishem ovaj tekst ili tv-prijemnik Grundig na kojem smo moja supruga Jesenka i ja gledali svechano otvaranje obnovljenog Starog Mosta i fascinantni intervju koji je premudri Predrag Matvejevic' dao glavnom uredniku RTV Mostar Aliji Behramu ne bi bili moguc'i bez poznavanja i inzhinjerske primjene zakona fizike.
Imajuc'i oko sebe sve vishe stvari koje funkciniraju bez iznenadjenja, ljudi gube svoju iskonsku znatizhelju i pristaju da njihova uloga bude samo mehanichko pritiskanje dugmadi na raznim aparatima, od pokretnih telefona i rachunala do video-kamera i mikrovalnih pec'nica, odrichuc'i se prava na znanja o fizikalnim principima na kojima se temelji rad tih korisnih tehnoloshkih proizvoda. Apsurdnost tog stanja spoznamo samo u rijetkim trenucima kada nam neki majstor preskupo naplati nashe neznanje, nakon shto je prethodno za minut ili dva ”znalachki” uvrnuo neki zavrtanj ili spojio dvije razdvojene zhice.
Negativna percepcija shkolske fizike: uzroci i posljedice
Medjutim, svaki pokushaj da se bude ”sam svoj majstor” zahtijeva barem minimum poznavanja pojmova i zakona fizike i sposobnost njihove primjene u razumijevanju kako funkcioniraju i zashto se kvare aparati koje svakodnevno koristimo. Tek tada se kod nekih javlja zhaljenje shto u shkoli nije bilo vishe zanimanja za fiziku i shto je stvoreno vjerovanje da je fizika predmet koji su izmislili nastrani ljudi da bi, iz godine u godinu, nerazumljivim definicijama i nepotrebnim formulama mentalno muchili neduzhne uchenike.
Na moju veliku zhalost, i moj petnaestogodishnji sin Javor od svih shkolskih predmeta najmanje voli fiziku, smatrajuc'i je nevazhnom, 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 razmishlja o svijetu) dopushta da mozhda i nije bash skroz u pravu.
Koji su uzroci rashirenog vjerovanja mladih ljudi da je shkolska fizika nevazhna, nezanimljiva i nerazumljiva?
Kratak odgovor glasi: kriva je neodgovarajuc'a nastava fizike.
Shta je neodgovarajuc'e u tradicionalnoj nastavi fizike?
Kroz udzhbenike 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 sporadichno i dotakne problem konstrukcije znanja, onda se, otvoreno ili prikriveno, sugerira pogreshna ideja da postoji jednostavan znanstveni metod chija mehanichka primjena automatski obezbjedjuje uspjeh u upoznavanju svijeta.
Kada nastavu fizike u shkoli u potpunosti oblikuje gledishte da je fizika skup gotovih znanja, onda je dobar uchenik fizike onaj koji je u stanju da ta ”znanja” ponovi na ispitu ili ih eventualno ”primijeni” uvrshtavanjem brojeva u neku formulu. Javorove shkolske teke iz fizike i ispiti koje je polagao upravo tjeraju uchenika da prihvati kao ispravno takvo vjerovanje.
Zashto je takvo vjerovanje pogubno za intelektualni razvoj i zhivot mladih ljudi?
U prvom redu zato shto mnogi mladi ljudi, zavedeni takvom dosadnom i sterilnom modifikacijom prirode fizike, formiranju prema njoj krajnje odbojan stav i, u potpuno neodgovarajuc'em trenutku, donose zhivotne odluke od sudbonosne vazhnosti: studirac'u samo onaj fakultet na kojem ne postoji fizika kao predmet. Nije nevazhno i to shto se fizika dozhivljava kao struka kojom se bave nastrani ljudi koje zanimaju apsurdni ”problemi” slichni 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 moguc'e asocirati sa nekim iskustvom iz realnog svijeta. Uchenici koji misle kazhu si otprilike: Ne znam o kojem se stvarnom tijelu radi. Ne znam koje tijelo i na koji nachin uzrokuje spomenutu silu. Nepoznato mi zashto je vazhno da izrachunam ubrzanje. Ako je to fizika, onda ona nije za mene.
U drugom redu, vjerovanje da je fizika tek skup definicija i formula je potpuno pogreshno. Formalne definicije fizikalnih pojmova i matematske formule koje najpreciznije izrazhavaju fizikalne zakone predstavljaju kulminaciju a ne pochetak i srzh procesa znanstvenog razmishljanja o prirodnim pojavama. Od fundamentalne je vazhnosti da uchenici 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 razmishljanja dokonog znanstvenika nego rezultat niza mukotrpnih i dramatichnih pokushaja da se rijeshi neki konkretan znanstveni ili tehnichki problem.
Sva duboka nauchna znanja su odgovori na niz inteligentno postavljenih pitanja prirodi u formi brizhljivo planiranih pokusa. Kao shto nove rijechi u svakom jeziku nastaju u nashoj tezhnji da shto preciznije iskazhemo svoje misli, tako i nove fizikalne pojmove izmishljamo i oblikujemo da bismo mogli prirodi postaviti shto bolja pitanja ili josh bolje razumjeti njene, ponekad, doista zagonetne odgovore.
Autentichna povijest fizike, koja je tako nepravedno zanemarena ili neodgovorno pojednostavljena (pa i falcificirana!) u udzhbenicima fizike, pokazuje kako prihvac'anje novih ideja nije nimalo jednostavan proces. Galileo je morao napisati mnogo stranica da bi znanstvenike svog doba pokushao ubjediti da dvostruko kretanje Zemlje (oko svoje osovine i oko Sunca) nije tako apsurdna i neprihvatljiva ideja kakvom se chinila i da njihovi argumenti protiv Zemljine rotacije i revolucije nisu nimalo konkluzivni. Dakle, nove ideje se u autentichnoj nauci predochavaju strpljivo i uz puno poshtivanje i razumijevanje za skepticizam onih chlanova znanstvene zajednice koji im se, iz raznih razloga, opiru. Taj skepticizam se mozhe pobijediti samo kada se jasno dokazhe da protuargumenti koje su u stanju smisliti i prezentirati skeptici nisu valjani.
Sucheljavanje suprotstavljenih argumenata, kako kroz njihovu pojmovnu i logichku razradu tako i kroz njihova uporedjivanje sa opazhenim i potencijalno opazhljivim pojavama, je sushtina razvoja ljudskog znanja o materijalnom svijetu. Znanost je, u svojoj najdubljoj biti, nachin razmishljanja o svijetu koji maksimalno uvazhava vazhnost dijaloga sa drugachijim nachinom mishljenja 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 buduc'ih pokusa ostaju u riznici znanosti kao chvrsta baza na kojoj c'e se graditi buduc'a znanja.
Ako je u samoj nauci prihvac'anje novih znanja slozhen i spor proces u kojem je nuzhno strpljivo argumentiranje i brizhljiva upotreba jezika, metafora i analogija, onda je neodgovorno i, donekle pedagoshki perverzno, ochekivati da c'e ta znanja uchenicima, vec' u prvom susretu, izgledati prihvatljiva i samoochigledna. Danas se dvostruko kretanje Zemlje u udzhbenicima predstavlja kao sama po sebi jasna chinjenica, mada su pojmovni nazori danashnjih uchenika i dalje blizhi nazorima Galilejevih protivnika koji su protiv rotacije i revolucije Zemlje iznosili niz, na oko, neoborivih opazhajnih chinjenica.
Vec'ina danashnjih nastavnika ne poznaju Galilejevo kritichko razmatranje argumenata koji su isticani protiv kretanja Zemlje pa ne bi bili u stanju da svoje uchenike ubijede, u slobodnoj i neautoritativnoj raspravi, da je opazhajni svijet posljedica kretanja Zemlje a ne Sunca.
Ako se kroz nastavu fizike sistematski zanemaruje aspekt fizike povezan sa stvaranjem znanja, uchenici ostaju dvostruko uskrac'eni. S jedne strane, ostaju im nepoznati sushtina fenomena znanosti i autentichne epizode intelektualne povjesti chovjechanstva, a s druge, nemaju priliku da se istinski pozabave istrazhivanjem sopstvenog razmishljanja o spoljashnjem svijetu.
Naime, kako postoji chudesan paralelizam izmedju personalnog intelektualnog razvoja i evolucije znanosti, u mnogim povijesnim nauchnim kontroverzama uchenici se mogu lako svrstati i prepoznati svoj nachin gledanja u argumentima jednog, po pravilu gubitnichkog tabora. Kako je vec' recheno, ideja ”Zemlja miruje – Sunce se krec'e” je intuitivno blizha danashnjim uchenicima nego ideja ”Sunce miruje – Zemlja se krec'e”. Isto se mozhe rechi i za ideju vakuuma.
Ako je znanosti trebalo toliko vijekova da porazi Aristotelovu koncepciju o apsurdnosti i nemoguc'nosti postojanja praznog prostora, zashto bi danashnjim uchenicima ta ideja bila jednostavna za prihvatanje?
Poznavanje detalja pojmovnih argumenata i pokusa koji pokazuju da je moguc'e postojanje vakuuma i da je djelovanje atmosfere mnogo bolja koncepcija za pojave koje su se pripisivale ”strahu od praznine”, daje priliku uchenicima da shvate da promjena sopstvenih ideja ima smisla samo ako c'e njihovo mjesto zauzeti ideje koje su u boljem slaganju sa poznatim i moguc'im pojavama.
|