Ζούμε σε μια κοινωνία η οποία βασίζεται στην επιστήμη και την τεχνολογία. Η επιστήμη, οφείλουμε να το πούμε, μας περιβάλλει. Ωστόσο, τα σχολικά προγράμματα σπουδών των θετικών επιστημών παραμένουν τα ίδια, όπως ήταν πριν από πενήντα χρόνια. Για να μπορέσει η διδασκαλία της επιστήμης να αποκτήσει νόημα, είναι απαραίτητο να γίνουν επιλογές, μεθοδολογικές και περιεχομένων, που να σπάνε την παράδοση και πάνω απ’ όλα να επιτρέπουν στους σπουδαστές να απολαύσουν «τη γεύση της επιστήμης».
Διαβάζοντας στα κοινωνικά δίκτυα ένα σύντομο σχόλιο αναφερόμενο στις σχετικές με την εισαγωγή, «προφανώς με αρκετά απλό τρόπο», της διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών, στα νηπιαγωγεία (https://www.alfavita.gr/ekpaideysi/361286_tz-parizi-nompel-fysikis-2021-epistimoniki-ekpaideysi-apo-nipiagogeio), απόψεις του νομπελίστα θεωρητικού φυσικού Τζόρτζιο Παρίζι (GiorgioParisi), αποφασίσαμε να μεταφράσουμε ένα ακόμα κείμενο του μεγάλου αυτού επιστήμονα.
Το σχόλιο έλεγε: «Ας μάθουν πρώτα να διαβάζουν και να γράφουν όταν είναι η σωστή στιγμή, δηλαδή μετά τα πέντε, και μετά έχουν χρόνο και για "επιστήμες". Μπορεί να έχει πάρει Νόμπελ Φυσικής αλλά αν υπήρχε Παιδαγωγικής δεν νομίζω να το έπαιρνε».
Ο Γιάννης Καλλιάνος, με σπουδές στις θετικές επιστήμες, τηλεοπτικός παρουσιαστής μετεωρολογικών δελτίων ειδήσεων, «μέλος στην Διαρκή Επιτροπή Μορφωτικών Υποθέσεων και στην Ειδική Μόνιμη Επιτροπή Έρευνας και Τεχνολογίας», μόλις εξελέγχει βουλευτής, έγραψε (8/7/2019) στα κοινωνικά δίκτυα: «Ο σκληρός αγώνας τώρα ξεκινάει για μια "φωτεινή" Ελλάδα που τόσο μας έλειψε! Θα φανώ αντάξιος της εμπιστοσύνης σας». Στις 29/10/2021, σε ένα κρεσέντο ανορθολογισμού και μωρολογίας , αποκάλυψε στο πανελλήνιο τι εννοεί ως «"φωτεινή" Ελλάδα που τόσο μας έλειψε»: «Η εικόνα της Παναγίας στον Ιερό Ναό Αγίου Δημητρίου στο Βύρωνα, δακρύζει συνεχώς εδώ και 1 χρόνο. Κάθε μέρα, 24 ώρες τη μέρα. Δεν είναι σωστό λοιπόν, όλοι εσείς που δηλώνετε άθεοι, να χλευάζετε αυτό το γεγονός. Να επισκεφτείτε την εκκλησία, να το δείτε και μετά γράψτε ότι θέλετε». Διατυπώσεις οι οποίες μπορεί να μην ξεφεύγουν από το πεδίο κάποιας ηλικιωμένης και αγράμματης πιστής μιας ενορίας, αλλά θέτουν με δραματικό τρόπο σε κρίση τα αποτελέσματα της κατήχησης την οποία υφίστανται οι μαθητές στο εκπαιδευτικό σύστημά μας.
Ο Τζόρτζιο Παρίζι είναι βέβαιο πως δεν πιστεύει ότι οι ζωγραφιές αγίων ως εκ θαύματος δακρύζουν, ενώ το γραφείο του στο Πανεπιστήμιο Sapienza της Ρώμης δεν είναι όπως φαντάζεται κανείς ότι θα ήταν το γραφείο ενός θεωρητικού φυσικού που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ για τις μελέτες του στο Χάος αλλά είναι πολύ χειρότερο από το …χάος. Ωστόσο, όπως δήλωσε ο μαθητής του και τώρα ερευνητής Andrea Cavagna, ο Παρίζι «βρίσκει τα πάντα σε μια στιγμή».
Οι δημοσιευμένες απόψεις του Παρίζι για τα ζητήματα της διδασκαλίας των φυσικών επιστημών δεν είναι καθόλου χαοτικές και φαίνεται πως είναι μεγάλης παιδαγωγικής αξίας. Οι ενδελεχείς προσεγγίσεις του στα ζητήματα διδασκαλίας περιεχομένων και μεθόδων αποτέλεσαν πάντοτε ένα από τα πεδία της πολύπλευρης δραστηριότητας του και οι δημόσιες απόψεις του είναι ρηξικέλευθες.
Το τεύχος 6/2014 του ιταλικού περιοδικού «ΜicroΜega» - ενός περιοδικού που κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το 1986 και το οποίο εστιάζει σε ζητήματα πολιτισμού, πολιτικής, επιστήμης και φιλοσοφίας - ήταν αφιερωμένο στη δυνατότητα ύπαρξης ενός διαφορετικού σχολείου: κοσμικού, δημοκρατικού που να παρέχει ίσες ευκαιρίες. Ενός σχολείου που δεν πρέπει απαραίτητα να είναι συνώνυμο με την «πλήξη», αλλά ενός σχολείου ευχαρίστησης και διασκέδασης. Ενός σχολείου που εκτός από τόπος μετάδοσης της γνώσης να αποτελεί και θεμέλιο δημοκρατίας. Ενός σχολείου που το δημοκρατικό ήθος του να βασίζεται σε ένα είδος μαζικού διαφωτισμού.
Στην συνέχεια, παρουσιάζουμε στους αναγνώστες το άρθρο του Τζόρτζιο Παρίζι: «Come appassionare alla scienza» από το παραπάνω τεύχος.
Το περιοδικό, για να τιμήσει τον καθηγητή για την κατάκτηση του Νόμπελ Φυσικής 2021, από τα πολλά άρθρα πού είχε γράψει στο παρελθόν σ’ αυτό του, επέλεξε το συγκεκριμένο και το αναδημοσίευσε στην ιστοσελίδα του: https://www.micromega.net/giorgio-parisi-nobel-appassionare-alla-scienza
Το άρθρο αυτό έχει μεν ως αφετηρία την Ιταλία – αν έπρεπε να γράψει λαμβάνοντας υπόψη του το δικό μας εκπαιδευτικό σύστημα η κριτική του θα ήταν ενδεχομένως πολύ σφοδρότερη - όμως έχει γενικότερες προεκτάσεις και εξακολουθεί να είναι επίκαιρο διότι εξετάζει θεμελιώδη εκπαιδευτικά ζητήματα και προτείνει ενδιαφέρουσες λύσεις. Για το λόγο αυτό νομίζουμε ότι οφείλει να προσεχτεί από την εκπαιδευτική κοινότητα γενικά, αλλά και από τους καθηγητές των φυσικών επιστημών ειδικότερα:
Πως καλλιεργείται ο ενθουσιασμός για την επιστήμη
Αν ρωτούσαμε τους μαθητές λυκείου ποια είναι τα λιγότερα αγαπητά μαθήματά τους, τα μαθήματα των φυσικών επιστημών θα βρισκόντουσαν στις πρώτες θέσεις. Είναι αλήθεια ότι μερικές φορές υπάρχουν εξαιρετικά ταλαντούχοι καθηγητές που εμπλέκουν τους πάντες ή ιδιαίτερα τους ταλαντούχους μαθητές που απολαμβάνουν την κατανόηση. Όμως αυτές είναι οι εξαιρέσεις. Τα αποτελέσματα που λαμβάνουν οι μαθητές μας σε διεθνείς έρευνες το επιβεβαιώνουν.
Είναι απλώς ένα πρόβλημα της όχι εθνικής κουλτούρας - κακοποιημένης πλέον σε όλα τα επίπεδα, αλλά κυρίως στον επιστημονικό τομέα - ή είναι επίσης ένα πρόβλημα που αφορά ειδικότερα τα εξεταζόμενα θέματα και τους τρόπους διδασκαλίας; Είναι γεγονός ότι τα θέματα των θετικών μαθημάτων, ειδικά της Φυσικής, ουσιαστικά έχουν παραμείνει όμοια με τα προγράμματα του προηγούμενου αιώνα, παρά το γεγονός ότι η κοινωνία μας βασίζεται στην επιστήμη και την τεχνολογία και ο καθένας από εμάς χειρίζεται καθημερινά και μεταφέρει αντικείμενα όπως ρολόγια quartz, κινητά τηλέφωνα, gps: μαύρα κουτιά που ξέρουμε να χειριζόμαστε αλλά η συμπεριφορά τους είναι συχνά εντελώς ανεξήγητη. Το να τα ανοίξεις και να τα κοιτάζεις δεν βοηθάει σε τίποτα. Τα βασικά εξαρτήματα είναι μικροσκοπικά και εάν παρατηρηθούν στο μικροσκόπιο αποκαλύπτουν μόνο μια πυκνή διασταύρωση γραμμών.
Χρειάζεται λοιπόν να ξεκινήσουμε από το θεμελιώδες ερώτημα: τι θέλουμε να διδάξουμε, σε ποιον και γιατί θέλουμε να το διδάξουμε; Πώς μπορούμε να το κάνουμε στον χρόνο που έχουμε στη διάθεσή μας;
Η επιλογή των θεμάτων και το στυλ διδασκαλίας είναι πράγματι αποφασιστικής σημασίας. Ας πάρουμε ως παράδειγμα ένα άλλο μάθημα που θα έπρεπε να μας ήταν οικείο. Το μάθημα της Μουσικής και ας εξετάσουμε δύο ακραίους τρόπους διδασκαλίας:
- ένα μάθημα μουσικής εκπαίδευσης που βασίζεται στην ακρόαση και, ενδεχομένως, στην μουσική εκτέλεση,
- ένα μάθημα στο οποίο οι κλίμακες, η φυσική και ο συγκερασμός, εξηγούνται με καθαρά αφηρημένους όρους , όπου διδάσκεται η μουσική σημειογραφία, αλλά δεν ακούγεται ούτε μία μουσική νότα.
Το δεύτερο μάθημα είναι κατάλληλο για το μουσικό ωδείο, καθώς παρέχει τα απαραίτητα τεχνικά εργαλεία για έναν επαγγελματία μουσικό, αλλά είναι εντελώς ακατάλληλο για να διδαχθεί σε εκατομμύρια άτομα που δεν θα χρησιμοποιήσουν ποτέ αυτά τα περίτεχνα εργαλεία στο υπόλοιπο της ζωής τους. Αντίθετα, το πρώτο μάθημα θα μπορούσε να είναι η αφετηρία για την οικοδόμηση ενός πάθους, ενός ενδιαφέροντος για τη μουσική που θα διαρκέσει μια ζωή.
Ποια είναι η κατάσταση για τα πρακτικά μαθήματα;
Ας εξετάσουμε το νέο πρόγραμμα του λυκείου για την τριετία, αυτό της μεταρρύθμισης Gelmini* που ολοκληρώνεται με τις απολυτήριες εξετάσεις της επόμενης χρονιάς. Για το κλασικό λύκειο (και όλα τα λύκεια που δεν είναι πρακτικής κατεύθυνσης ) υπάρχουν μόνο δύο ώρες φυσικών επιστημών την εβδομάδα για τα πρώτα δύο χρόνια, στις οποίες προστίθενται 2 ώρες φυσικής στην τριετία. Άρα 132 ώρες για κάθε έτος της τριετίας σε σύνολο 1.023 ωρών. Λίγο πάνω από το 10 τοις εκατό του χρόνου για να οικοδομήσουμε μια επιστημονική κουλτούρα! Μόνο στο λύκειο εφαρμοσμένων επιστημών - αυτό με την υψηλότερη συνάφεια των θετικών μαθημάτων - οι ώρες Φυσικής, Χημείας, Βιολογίας και Επιστημών της Γης είναι 132 το πρώτο έτος (σε σύνολο 891) και φτάνουν τις 264 στο τελευταίο έτος (σε σύνολο 990), επομένως αρκετές για μια εργαστηριακή διδασκαλία που εμπλέκει τους μαθητές σε ερευνητικές διαδικασίες (inquiry based learning).
Για να μπορέσει να προταθεί σε όλους - ακόμη και για τα τεχνικά και επαγγελματικά ιδρύματα όπου στις επιστήμες συχνά διατίθενται λίγες ώρες ή θεωρούνται ως προπαρασκευαστικές - μια διαδρομή που προκαλεί και διατηρεί το ενδιαφέρον του μαθητή για την επιστήμη και τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζει προβλήματα, χρειάζεται μία αλλαγή πορείας και ριζοσπαστικές επιλογές. Αν όντως εξετάσουμε τα προγράμματα που προτείνει η μεταρρύθμιση βρίσκουμε - έστω και με λιγότερες λεπτομέρειες συγκριτικά με το παρελθόν - τα ίδια θέματα και την ίδια ακολουθία των σχολικών βιβλίων που συναντάμε 50, 60 και 100 έτη πριν! Και μολονότι οι ενδείξεις φαίνονται να πιέζουν προς μια μεγαλύτερη σύνδεση με την καθημερινή πραγματικότητα και προς μια επιστημονική δράση παρά σε μια εγκυκλοπαιδική εκμάθηση επιστημονικών εννοιών, η πιο διαδεδομένη μεθοδολογία διδασκαλίας φαίνεται ουσιαστικά να παραμένει όμοια με εκείνη της προηγούμενης πεντηκονταετίας: μετωπικές διαλέξεις στα λύκεια, στα τεχνικά και επαγγελματικά ιδρύματα, παντελούς απουσίας τεχνολογικού προσανατολισμού, εκγύμνασης για την ανάπτυξη προβλημάτων στο λύκειο πρακτικής κατεύθυνσης και χρήσης εργαλείων καθώς και διεξαγωγής πειραμάτων επαλήθευσης στις τεχνολογικές θετικές κατευθύνσεις.
Για να αποκτήσει νόημα η διδασκαλία, είναι λοιπόν απαραίτητο να κάνουμε επιλογές, τόσο μεθοδολογικές όσο και περιεχομένου, οι οποίες έρχονται σε αντίθεση με την παράδοση που έχουμε συνηθίσει, που όμως θα μας επιτρέπουν να προσφέρουμε, ειδικά σε μαθητές που δεν έχουν επιλέξει θετική κατεύθυνση, την ευχαρίστηση τού να κάνεις επιστήμη, και να τους αφαιρέσουμε το φόβο, και μερικές φορές την απόρριψη, για όλα αυτά που είναι επιστήμη. Πρόκειται για την οικοδόμηση μιας αυτόνομης ικανότητας εξερεύνησης των επιστημονικών θεμάτων, εγκατάλειψης του πασαλείμματος των πάντων, ζητώντας όχι την απομνημόνευση μιας περισσότερο ή λιγότερο μεγάλης σειράς θεμάτων, αλλά την εσωτερίκευση ενός συγκεκριμένου μοντέλου εφαρμογής που θα μπορούν να το επαναχρησιμοποιήσουν όταν στη ζωή τους θα βρεθούν αντιμέτωποι με ζητήματα που δεν μπόρεσαν να σπουδάσουν .
Είναι όμως δυνατόν να διδάξουμε την επιστήμη με διαφορετικό τρόπο; Οι εμπειρίες, ακόμη και του δικού μας οίκου, καθώς και τα προγράμματα άλλων χωρών, λένε πως ναι. Ας προσπαθήσουμε λοιπόν να δώσουμε μερικά παραδείγματα για το πώς μπορούν να οικοδομηθούν εννοιολογικά περιεχόμενα τα οποία επιτρέπουν στους μαθητές να ενδιαφερθούν για μια επιστημονική θεματική.
Είναι λογικό να πιστεύουμε ότι μέσα σε ένα χρόνο, ακόμη και σε ένα κλασικό λύκειο , μπορούν να διερευνηθούν τρία ή τέσσερα θέματα για τη Φυσική και άλλα τόσα για τις άλλες θετικές επιστήμες, πράγμα το οποίο θα επέτρεπε την εξέταση 9 έως 12 θεμάτων για κάθε μάθημα μέσα στην τριετία. Λίγα, αλλά αρκετά σύμφωνα με ό,τι προτείνεται σε άλλες χώρες για τις όχι θετικές κατευθύνσεις: προγράμματα θετικών επιστημών for public understanding που απευθύνονται όχι σε μελλοντικούς επιστήμονες αλλά σε μελλοντικούς πολίτες, των οποίων τα περιεχόμενα επιλέγονται σύμφωνα με τους διαφορετικούς τρόπους που οι επιστήμες χρησιμοποιούν για να απαντήσουν σε συγκεκριμένες ερωτήσεις και να ερμηνεύονται τα δεδομένα, χωρίς την ανησυχία μήπως δεν ακολουθηθεί η παραδοσιακή αλληλουχία ή δεν καλυφθούν όλα τα περιεχόμενα της ύλης.
Ένας πρώτος σωστός κανόνας για ένα μάθημα επιστήμης αυτού του τύπου είναι το να ξεκινήσουμε με τις ερωτήσεις των μαθητών και, ως εκ τούτου, η πρώτη πρόκληση είναι να δημιουργηθούν οι συνθήκες εκείνες οι οποίες επιτρέπουν την ανάπτυξη της ικανότητα των μαθητών να θέτουν επιστημονικές ερωτήσεις. Στην πραγματικότητα, δεν μπορούν να απαντηθούν όλες οι ερωτήσεις επιστημονικά, ωστόσο η κατανόηση του ποιες ερωτήσεις είναι οι λογικές θα αποτελεί ήδη μέρος της μαθησιακής διαδικασίας.
Η κινητήρια ερώτηση μπορεί να είναι μια περιέργεια - πώς πετούν τα αεροπλάνα; - ή ένα ενδιαφέρον για την περιοχή κατοικίας του κάθε μαθητή - είναι πραγματικά μολυσμένο το ποτάμι που διασχίζει την πόλη μας; - ή ένα πρόβλημα που συζητείται στις εφημερίδες - η καλλιέργεια γενετικών τροποποιημένων οργανισμών πρέπει να θεωρείται ελεύθερη επιλογή ή μπορεί να αποτελεί την αιτία ενός συλλογικού κινδύνου;
Στη συνέχεια, πρόκειται για τη δημιουργία, από κοινού με τους μαθητές, μιας διαδρομής που θα τους επιτρέπει όχι μόνο να φτάσουν στην απάντηση - γνωρίζοντας ότι η διαδρομή που φαίνεται απλούστερη δεν είναι πάντα η σωστή - αλλά να κατανοήσουν πώς μπορούν να καταλήξουν εκεί, ποια είναι τα εργαλεία - παρατηρήσεις, υποθέσεις, πειράματα, μετρήσεις, επιχειρήματα - που χρησιμοποιούνται στις επιστήμες, ποιες είναι οι βασικές έννοιες, αυτές που ανοίγουν τον δρόμο για την ερμηνεία του κόσμου που μας περιβάλει - συστήματα, μοντέλα, αλληλεπίδραση, λειτουργία, αλλά και απόδειξη, σταθερά μεγέθη, αρχές ελάχιστων, ορίων ... - και πού και πώς βρίσκονται οι πληροφορίες που μας λείπουν - στην καθημερινή αλλά και στη σχολική εμπειρία για να μην ξεκινάμε πάντα από την αρχή, στο διαδίκτυο (μαθαίνοντας με αυτόν τον τρόπο να διαβάζουν εκλαϊκευμένα επιστημονικά κείμενα) και φυσικά στα σχολικά βιβλία, εντελώς διαφορετικά από αυτά που γνωρίζουμε.
Ας προσπαθήσουμε να περιγράψουμε μια από τις πολλές διαδρομές προκειμένου να απαντήσουμε στο ερώτημα πώς μπορούν να πετάνε τα αεροπλάνα:
α) μπορούμε να ξεκινήσουμε από έναν προβληματισμό σχετικά με το τι εννοούμε με τον όρο πτήση. Γιατί για πολλά χρόνια η ικανότητα να πετάει κάποιος θεωρήθηκε εξαιρετική και αποδόθηκε αποκλειστικά στους θεούς, όπως μας λέει ο μύθος του Ίκαρου; Είναι το ίδιο είδος πτήσης με εκείνη ενός φύλλου που πέφτει αργά από το δέντρο, του χαρταετού, του γεμάτου με ζεστό αέρα αερόστατου, ενός πουλιού, ενός αεροπλάνου; Γιατί η «πτώση» είναι φυσιολογική, ενώ το «πέταγμα» ή τουλάχιστον το να μένεις στον αέρα είναι μια κατάκτηση των τελευταίων διακοσίων ετών για τον άνθρωπο; Συζητώντας με τους μαθητές, μπορεί να έρθουν στο φως αυθόρμητες αντιλήψεις, σχεδόν πάντοτε ανέγγιχτες από την παραδοσιακή διδασκαλία και μερικές φορές αντίστοιχες των ιστορικών διαδρομών: ότι η καθοδική κίνηση είναι μια φυσική κίνηση και επομένως δεν χρειάζεται να εξηγηθεί, ότι βαρύτερα σώματα πέφτουν με ταχύτητες (και επιταχύνσεις) διαφορετικές από τα ελαφρύτερα, ότι ο αέρας, ειδικά αν δεν έχει αέρα, δεν έχει καμία επίδραση στην πτώση. Η ξανά-ανακάλυψη του πειράματος του Γαλιλαίου στον Πύργο της Πίζας και της αντίσταση του αέρα (αλλά και του βάρους του, σχεδόν πάντα αμελητέου) αρχίζει να δίνει μερικές βασικές απαντήσεις,
β) μόλις γίνει κατανοητό ότι κινούμαστε σε έναν ωκεανό αέρα, οι εμπειρίες κίνησης στο νερό μας επιτρέπουν να διακρίνουμε τις πτήσεις άνωσης όπως αυτές των αερόστατων, από τις πτήσεις που χρησιμοποιούν την αντίσταση του αέρα - όπως στην κολύμβηση χρησιμοποιούμε την αντίσταση του νερού - για να δοθεί ώθηση: όταν τα πουλιά χτυπούν τα φτερά τους για να ανέβουν ή το ελικόπτερο, κινώντας τον έλικα, ωθεί τον αέρα προς τα κάτω,
γ) αλλά δεν έχουμε έρθει ακόμα στο αεροπλάνο και τις πτήσεις που εξαρτώνται από την ταχύτητα του ιπτάμενου αντικειμένου (σαν πουλί που πετάει). Είναι ανάγκη να κατανοήσουμε πώς το σχήμα ενός αντικειμένου που κινείται μέσα σε ένα ρευστό, είτε είναι νερό είτε αέρας, επηρεάζει το ίδιο το ρευστό - το οποίο πρέπει να ανοίγει καθώς περνά και να ρέει γύρω από τις άκρες του - και πώς, για μια από τις αρχές της διατήρησης της μάζας που μας βοηθούν στην κατανόηση για το πώς λειτουργεί ο κόσμος - η αρχή της διατήρησης της μάζας - ο αέρας που ρέει γύρω από τη μεγαλύτερη άκρη (πάνω από τα φτερά) πρέπει να ρέει πιο γρήγορα από αυτόν που κάνει τη συντομότερη διαδρομή, κάτω από τα φτερά. Υπάρχει λιγότερος αέρας ανά μονάδα επιφάνειας πάνω από το φτερό - όπου η ταχύτητα είναι μεγαλύτερη, η πίεση του αέρα είναι επομένως χαμηλότερη - ενώ ο αέρας που ρέει κατά μήκος του κάτω άκρου με χαμηλότερη ταχύτητα ασκεί μεγαλύτερη πίεση και σπρώχνει προς τα πάνω το φτερό και μαζί με αυτό το αεροπλάνο. Ένα σεσουάρ μαλλιών είναι αρκετό για να φυσήξει αέρα ανάμεσα σε δύο κρεμασμένα μπαλόνια, ή ανάμεσα σε δύο λωρίδες χαρτιού, για να δούμε πώς ο ακίνητος αέρας ασκεί μια πίεση που δεν αντισταθμίζεται πλέον από αυτή σε κίνηση και ως εκ τούτου τα φέρνει πιο κοντά.
Για να προχωρήσουμε μπροστά και να προβλέψουμε ποιά ταχύτητα θα μπορέσει να απογειώσει ένα αεροπλάνο δεδομένου βάρους, χρειάζεται σαφώς κάποια φόρμουλα και αρκετούς υπολογισμούς, τόσο πιο περίπλοκους όσο το πρόβλημα είναι πραγματικό και όχι απλοποιημένο, αλλά ξεκινώντας από μια συγκεκριμένη ερώτηση, όχι μόνο έχει δικαιολογηθεί η ανάγκη για έννοιες και νόμους που είναι απαραίτητοι για τη μετάβαση από την κατανόηση στο σχέδιο, αλλά ορισμένα από τα κομβικά σημεία της τρέχουσας Φυσικής έχουν αντιμετωπιστεί: το ότι βασίζεται σε γεγονότα, ακόμη και όταν δεν είναι σαφή, στη σύγκριση μεταξύ παρόμοιων αλλά όχι ταυτόσημων καταστάσεων για να γίνει αντιληπτό το γιατί των διαφορών, στη χρήση γενικών αρχών όπως οι αρχές διατήρησης για να αποκτηθεί μια ιδέα για τις τάσεις των φαινομένων.
Ένας προβληματισμός για το πώς οικοδομήθηκε ιστορικά η επιστήμη μπορεί εύκολα να ενταχθεί σε αυτή τη διαδρομή, δείχνοντας πόσο επαναστατική είναι ακόμη και η κλασική φυσική εάν συγκριθεί με την κοινή λογική. Και θα ήταν επίσης σημαντικό να κατανοήσουμε, ξεκινώντας από την ανάλυση επαναλαμβανόμενων πειραμάτων (προσπαθώντας και ξαναπροσπαθώντας, όπως έλεγε ο Γαλιλαίος, ή αποδεικνύοντας την αλήθεια των υποθέσεων ή το ψεύδος), πώς λειτουργεί η επιστημονική κοινότητα, πώς δημιουργείται η συναίνεση, πώς υπάρχουν μερικές φορές λάθη και πώς ξεπερνιούνται με το πέρασμα των ετών, πώς υπάρχουν συγκρούσεις διαφορετικών σχολών που καταλήγουν με νικητές και ηττημένους, πώς η επιστήμη πάντα επηρέασε την τεχνολογία και το αντίστροφο.
Συνεχίζοντας με τα παραδείγματα, το κίνητρο για γνώση της επιστήμης μπορεί επίσης να προέλθει από τα προβλήματα που μας περιβάλλουν, τα οποία συνδέονται με την περιοχή, τη ζωή και τα ενδιαφέροντα των σπουδαστών. Σχεδόν κάθε πόλη έχει το δικό της ποτάμι, το δικό της υδάτινο ρεύμα και σχεδόν κάθε μαθητής έχει ακούσει να γίνεται λόγος για τη ρύπανση και έχει δει τις επιπτώσεις της στις ειδήσεις. Συνήθως ξεκινά με μια αυτοψία , ίσως καθοδηγούμενη από μια περιβαλλοντική ένωση ή έναν υπάλληλο της Περιφερειακής Υπηρεσίας Προστασίας Περιβάλλοντος, η οποία επιτρέπει μια πρώτη οπτική ανάλυση και επιφέρει νέα ερωτήματα: ποια είναι τα σημεία που φαίνεται να κινδυνεύουν και γιατί; Τι ενδείξεις μας δίνει η χλωρίδα και η πανίδα γύρω από το ποτάμι; Πού θα πρέπει να ληφθούν τα δείγματα για να επιβεβαιωθεί η υπόθεση της ρύπανσης;
Ήδη η πρώτη αυτοψία μας επιτρέπει να συζητήσουμε πώς να οργανώσουμε μια έρευνα, πόσο σημαντική είναι η επιλογή των θέσεων για δειγματοληψία και πώς για να τις αποφασίσουμε είναι απαραίτητη η συλλογή προκαταρκτικών μετρήσεων για την ταχύτητα του νερού στα διάφορα υπό εξέταση τμήματα, για τη θολότητα κ.λπ. Όταν φτάσουμε στη δειγματοληψία, ο τύπος του δείγματος που θα ληφθεί θα εξαρτηθεί από την ανάλυση που σκοπεύουμε να πραγματοποιήσουμε (αν μοναχά από τα χημικά χαρακτηριστικά του νερού, ή επίσης από τα μικροβιολογικά, ή και από τα σχετικά με την παρουσία μακροσπονδυλωτών ...). Με την επιστροφή στην τάξη, είναι δυνατόν να γίνει ο χωρισμός σε ομάδες που η καθεμία θα εκτελεί μια τεχνική ανάλυσης και στη συνέχεια θα πραγματοποιείται η σύγκριση των αποτελεσμάτων ή σε ομάδες αντίστοιχες των σταθμών δειγματοληψίας που θα πραγματοποιήσουν τις διάφορες αναλύσεις. Μετριέται το pH και το διαλυμένο οξυγόνο, τα νιτρώδη και τα νιτρικά, τα συλλεγμένα μακροσπόνδυλα και μετρώνται οι μικροοργανισμοί στο μικροσκόπιο, για να χρησιμοποιηθούν οι πίνακες δεικτών ποιότητας νερού. Με αυτή τη δραστηριότητα γίνονται κατανοητές οι τεχνικές ανάλυσης - χημείας και μικροσκοπίου. Χρησιμοποιούνται εξειδικευμένες έννοιες της Φυσικής, της Χημείας, της Βιοποικιλότητας και της Οικολογίας. Διδάσκεται η μεταφορά των αποτελεσμάτων και η σύγκριση τους με άλλα για να εντοπιστούν οι πιθανές πηγές ρύπανσης. Με τη βοήθεια και τη συνεργασία τοπικών οργανισμών, πολλά σχολεία μπορούν να συνεργαστούν μεταξύ τους, ώστε να διατηρούν υπό παρακολούθηση μια μεγάλη έκταση του ποταμού (πριν από αρκετά χρόνια έγινε στον Πάδο!). Σχολεία με διαφορετικές κατευθύνσεις και διαφορετικού επιπέδου τα οποία καλλιεργούν διαφορετικές δεξιότητες και μοιράζονται τα ίδια δεδομένα (το διαδίκτυο και οι υπολογιστές εξαλείφουν τις αποστάσεις!).
Η ληφθείσα ωφέλεια οδηγεί στον στοχασμό για τις αρχές πάνω στις οποίες βασίζονται τα εργαλεία χρήσης, για παράδειγμα στο μικροσκόπιο, στη μελέτη των νόμων της διάθλασης (υπογραμμίζοντας ξανά μια γενική αρχή των φυσικών φαινομένων, αυτή του ελάχιστου χρόνου ή αρχή του Φερμά) και των φακών και επίσης στην εισαγωγή στοιχείων της ιστορίας της επιστήμης και της τεχνολογίας: από την πρώτη παραγωγή φακών για γυαλιά έως το τηλεσκόπιο του Γαλιλαίου. Μια τεχνολογία που μας επέτρεψε την εξερεύνηση του εξαιρετικά μακρινού και του πολύ μικρού, και άνοιξε τον δρόμο στην επιστήμη για ανακαλύψεις που έθεσαν σε κρίση το φαντασιακό της εποχής στην οποία εφευρέθηκαν και που χρειάστηκαν πολλά χρόνια για να γίνουν αποδεκτές.
Οι επιστήμες μπορεί επίσης να είναι «νόστιμες»: για παράδειγμα, εάν εφαρμοστεί η Χημεία στη μαγειρική, συνδυάζεται το τερπνό με το ωφέλιμο και σιγά – σιγά καθώς αντιμετωπίζονται οι τεχνικές και τα θέματα της Χημείας, γίνονται ορατές οι πιθανές χρήσεις της. Έτσι, η ανάλυση του pH, ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε αλκοόλ ή της συγκέντρωση σακχάρων, μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση δειγμάτων μπύρας και κρασιού (και για σύγκριση όσων βρίσκονται στις ετικέτες, εισάγοντας στοιχεία εκπαίδευσης των καταναλωτών), η μετουσίωση των πρωτεϊνών με άλλα συστήματα εκτός από τη θερμότητα χρησιμοποιείται, όπως στο μοριακό μαγείρεμα, για το μαγείρεμα των αυγών και τη παρασκευή πίτσας, και το ψωμί ως οικιακή εργασία επιτρέπει την αντιμετώπιση του ζητήματος της ζύμωσης.
Ανάλογα με την ηλικία και τα ενδιαφέροντα των μαθητών, είναι επίσης δυνατό η εκκίνηση να δοθεί με την ανάγνωση επίκαιρων κειμένων - για παράδειγμα κειμένων υπέρ ή κατά της ελεύθερης καλλιέργειας γενετικά τροποποιημένων οργανισμών (ΓΤΟ) - χρησιμοποιώντας τα ως αφετηρία και κίνητρο για την απόκτηση των απαραίτητων γνώσεων, αλλά και για τον στοχασμό πάνω στη διαφορά μεταξύ επιστημονικής επιχειρηματολογίας και άλλων τύπων επιχειρηματολογίας - για παράδειγμα ηθικών ή οικονομικών - κατανοώντας τη διάκριση ανάμεσα σε βάσιμους συλλογισμούς, λανθασμένους ή ανεπαρκείς. Είμαστε περιτριγυρισμένοι από ανθρώπους που παρουσιάζουν πολιτικούς, οικονομικούς και οικολογικούς συλλογισμούς κάθε είδους, χρησιμοποιώντας αριθμητικά δεδομένα στη συλλογιστική τους, καταλήγοντας πολύ συχνά σε εντελώς αντικρουόμενα συμπεράσματα και έτσι οι μαθητές μας θα είναι προετοιμασμένοι ώστε να μπορούν να διαβάσουν κριτικά τα επιχειρήματα.
Εναλλακτικά, ένα σχολείο με συγκεκριμένο προσανατολισμό, για παράδειγμα αγροτοβιομηχανικό, μπορεί να εντοπίσει στο δικό του πλαίσιο το επιστημονικό πρόβλημα που οφείλει να αντιμετωπιστεί, όπως έκαναν οι μαθητές μιας αυστριακής δασολογικής σχολής, οργανώνοντας μια ανίχνευση του χώρου κατάρτισής τους αναζητώντας τσιμπούρια, για να εντοπίσουν στη συνέχεια τους παθογόνος οργανισμούς στο μικροσκόπιο. Επίσης σε αυτή την περίπτωση η κοινωνική χρησιμότητα της έρευνας -υπήρχε περίπτωση μόλυνσης στην επικράτεια- συνδυάζεται με τη δυνατότητα προβληματισμού σχετικά με τους κινδύνους και τις διαδικασίες μείωσης τους, με τη μάθηση των διαδικασιών συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων, τη χρήση ιδιαίτερα ισχυρών μικροσκοπίων για την αναζήτηση ενός στοιχείου που έχει αναγνωριστεί ως παθογόνο. Λίγη ιστορία και λογοτεχνία (για παράδειγμα ο Mαντσόνι) θα επέτρεπε την ανασκόπηση των διαφόρων θεωριών που στο παρελθόν προσπάθησαν να εξηγήσουν την εξάπλωση των ασθενειών, την υπόθεση της αυθόρμητης γένεσης, αποδεκτής εδώ και αιώνες καθώς και τα πειράματα που οδήγησαν στην εγκατάλειψή της, για να καταλήξουμε στις τρέχουσες έννοιες.
Σε όλα αυτά τα παραδείγματα είναι σημαντικό να εισαχθεί η έννοια της αξιοπιστίας των μεγεθών και των διαδικασιών ως στοιχείο διάκρισης για την επιλογή μεταξύ πολλών υποθέσεων. Από αυτή την άποψη, είναι ενδιαφέρον να γίνει κατανοητή η διαφορά της έννοιας του σφάλματος εάν την εφαρμόσουμε σε μια πρόβλεψη ή σε ένα μέγεθος. Ίσως η πιο γνωστή περίπτωση είναι αυτή της διχάλας στην πρόβλεψη των εκλογικών αποτελεσμάτων. Για παράδειγμα, αν κάνουμε χίλιες τηλεφωνικές συνεντεύξεις και 537 άτομα απαντήσουν «ναι», δεν μπορούμε να ισχυριστούμε ότι το ποσοστό αυτών που θα απαντούσαν «ναι» στην Ιταλία είναι ακριβώς 53,7 τοις εκατό, καθώς σε άλλη δοκιμή το «ναι» θα μπορούσε να είναι 497. Επιπλέον, οι τηλεφωνικές συνεντεύξεις μπορεί να μην είναι αντιπροσωπευτικές του ιταλικού πληθυσμού. Προχωρώντας την επιχειρηματολογία , θα μπορούσαμε να διατυπώσουμε την έννοια του στατιστικού και συστηματικού σφάλματος, μια θεμελιώδη έννοια για την κατανόηση της αξιοπιστίας ενός δεδομένου. Μπορεί να φαίνεται παράδοξο ότι στις θετικές επιστήμες (scienze esatte) γίνεται πάντα λόγος για λάθη και ότι η έννοια του λάθους πρακτικά δεν υπάρχει στις μη θετικές επιστήμες (scienze non esatte). Δεν είναι όμως παράδοξο γιατί πράγματι στις θετικές επιστήμες είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την αξιοπιστία των αριθμών που χρησιμοποιούνται.
Αυτή η διδακτική πρόταση δεν είναι καινούργια: σε διάφορα μέρη του κόσμου τα προγράμματα των θετικών μαθημάτων προτείνουν ήδη στους μαθητές νοηματικά πλαίσια που δικαιολογούν μια έρευνα πληροφοριών, ανάλυσης πραγματικών και εργαστηριακών καταστάσεων όπου απομυθοποιείται η ιδέα ότι οι επιστημονικές έννοιες και η αλληλουχία τους αποτελούν υποχρεωτική επιλογή. Στην Ιταλία, εδώ και χρόνια, οι λίγες πανεπιστημιακές ερευνητικές ομάδες στη διδασκαλία των επιστημών κινούνται προς αυτή την κατεύθυνση, οι ενώσεις εκπαιδευτικών θετικών επιστημών και πιο πρόσφατα το σχέδιο διδασκαλίας πειραματικών επιστημών Iss του υπουργείου και το Πρόγραμμα Επιστημονικής Εκπαίδευσης Pon.
Τα προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν προκειμένου οι προτάσεις αυτού του τύπου να καταλάβουν περισσότερο χώρο και να επεκταθούν στους περισσότερους εκπαιδευτικούς είναι πολλών επιπέδων:
- αυτό που είναι σχετικά απλούστερο είναι η έλλειψη χρόνου για μια εργασία όπως αυτή που προσπαθούμε να προτείνουμε. Μια πειραματική δραστηριότητα δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί σε 50 λεπτά, ο χρόνος που απαιτείται για να ένα θέμα συζήτησης που προκαλεί περιέργεια και απαιτεί προσπάθεια, μερικές φορές ακόμη και σε έναν εξωτερικό παρατηρητή που περιμένει τα δεδομένα, δεν μπορεί να αναπτυχθεί σε 2, το πολύ 3 ώρες την εβδομάδα. Δεν είναι απαραίτητα το θέμα προσθήκης ωρών - όλες οι ειδικότητες παραπονιούνται ότι δεν επαρκούν - αλλά η διαφορετική τους οργάνωση. Πριν από χρόνια υπήρχε μια πεδίο δραστηριοτήτων για τα σχολεία που το ζητούσαν το οποίο επέτρεπε στους διδάσκοντες διαφορετικών μαθημάτων - όχι μόνο θετικών, αλλά, όπως είδαμε, και η Ιστορία, τα Ιταλικά και η Φιλοσοφία μπορούν να εμπλακούν - να συνεργαστούν για να προτείνουν ένα σχέδιο (progetto), μια συγκεκριμένη δραστηριότητα, η οποία έδινε νόημα στις απαραίτητες γνώσεις προκειμένου να πραγματοποιηθεί. Θεωρητικά, η σχολική αυτονομία εξακολουθεί να το επιτρέπει, στην πράξη όμως ούτε αναγνωρίζεται ούτε ευνοείται.
- η εργασία διάμεσου σχεδίων και εννοιολογικών πλαισίων, ανατρέπει την παραδοσιακή θεματική αλληλουχία και απαιτεί διαφορετική προσέγγιση στον κλάδο. Δεν είναι τόσο θέμα εξοπλισμού - τα εργαστήρια χαμηλού κόστους είναι προσβάσιμα σε όλους - αυτό που λείπει είναι οι δεξιότητες των δασκάλων ώστε να οικοδομήσουν διαδρομές που να ανταποκρίνονται στις ερωτήσεις και τα ενδιαφέροντα των μαθητών τους. Ειδικά αν κάποιος σκεφτεί την πανεπιστημιακή προετοιμασία που έχουν λάβει οι καθηγητές.
- απουσιάζει ο ζήλος των εδικών, των ερευνητών σε διάφορους μαθησιακούς κλάδους αλλά και στη διδακτική, για την επανεξέταση των βασικών εννοιών, τον εντοπισμό δρόμων σκέψης που δεν απαιτούν από τους μαθητές να επαναλαμβάνουν την παραδοσιακή διαδρομή για να φτάσουν μόνο στο τέλος σε κάποια αναλαμπή της τρέχουσας γνώσης. Η εξίσωση E = mc² είναι βασικά μια πολύ απλούστερη εξίσωση από την F =ma, τα σύγχρονα κινητά τηλέφωνα μας έδωσαν την επίγνωση, που δεν ήταν τόσο διαδεδομένη πριν από δέκα χρόνια, ότι ζούμε βυθισμένοι σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία, το DNA βρίσκεται στο επίκεντρο ερευνών και συζητήσεων. Αν θέλει κανείς να δώσει μια ιδέα για τη σημερινή επιστήμη, ορισμένα στοιχεία της Σχετικότητας ή της Μοριακής Βιολογίας δεν αρκούν, αλλά ολόκληρο το σύστημα πρέπει να αναθεωρηθεί. Για τη Φυσική, που είναι το μάθημα που γνωρίζουμε καλύτερα, θα μπορούσαμε, για παράδειγμα, να προσπαθήσουμε να αντικαταστήσουμε την κεντρική θέση της έννοιας της δύναμης με αυτές της ενέργειας και του πεδίου, την έννοια του υλικού σημείου με εκείνη του συστήματος, τους νόμους του Νεύτωνα με τις αρχές της διατήρησης (σχεδόν δεν αναφέρονται στις νέες κατευθύνσεις ) και τις συμμετρίες (στο χώρο, στο χρόνο…) από τις οποίες μπορούν να προκύψουν.
Στο καθηγητικό προσωπικό και στους μαθητές αυτής της χώρας χρειάζεται μια επιστήμη που να διδάσκει το στοχασμό, δηλαδή τη χρησιμοποίηση με κριτικό τρόπο της επιστήμης και της τεχνολογίας που μας περιβάλλουν. Είναι απαραίτητο να σχεδιαστούν μαθήματα για χρήστες και όχι απλώς για μελλοντικούς παραγωγούς, δηλαδή μαθήματα με τα οποία μαθαίνει κανείς να χρησιμοποιεί την τεχνολογία με επίγνωση των γενικών αρχών με τις οποίες λειτουργεί και αναγνωρίζει την επιστήμη ως προϊόν του ανθρώπινου ορθολογισμού. Σε αυτά τα μαθήματα πρέπει να υπάρχει ζήλος εκ μέρους της επιστημονικής κοινότητας , μια κρίσιμη μάζα που να ανατρέψει την αντίσταση των συναδέλφων καθηγητών πανεπιστημίου ή λυκείων και των εκδοτικών λόμπι.
* Μαριαστέλλα Τζελμίνι. (Μariastella Gelmini), κόρη χριστιανοδημοκράτη πρώην δημάρχου του Milzano, υπουργός Παιδείας, από 8 Μαΐου 2008 έως 16 Νοεμβρίου 2011, στην τέταρτη κυβέρνηση του μεγαλοεπιχειρηματία Σίλβιο Μπερλουσκόνι (Silvio Berlusconi). Σήμερα είναι υπουργός Περιφερειακών Υποθέσεων στην κυβέρνηση του Μάριο Ντράγκι (Μario Draghi) - Σ.μετ.
* Πέτρος Λυμπερόπουλος, Καθηγητής στην ιδιωτική εκπαίδευση
Όλες οι σημαντικές και έκτακτες ειδήσεις σήμερα
ΕΛΜΕΠΑ: Το κορυφαίο πρόγραμμα Ειδικής Αγωγής στην Ελλάδα για διπλή μοριοδότηση
Το 1ο στην Ελλάδα Πρόγραμμα επιμόρφωσης Τεχνητής Νοημοσύνης για εκπαιδευτικούς με Πιστοποιητικό
ΑΣΕΠ: Η πιο Εύκολη Πιστοποίηση Αγγλικών για μόρια σε 2 ημέρες (δίνεις από το σπίτι σου με 95 ευρώ)
Παν.Πατρών: Μοριοδοτούμενο σεμινάριο ΕΙΔΙΚΗ ΑΓΩΓΗΣ με 65Є εγγραφή - έως 11/12
ΕΥΚΟΛΕΣ πιστοποιήσεις ΙΣΠΑΝΙΚΩΝ - ΙΤΑΛΙΚΩΝ - ΓΑΛΛΙΚΩΝ - ΓΕΡΜΑΝΙΚΩΝ για ΑΣΕΠ - Πάρτε τις ΑΜΕΣΑ
2ος Πανελλήνιος Γραπτός Διαγωνισμός ΑΣΕΠ: Τα 2 μαθήματα εξέτασης και η ύλη
