Merre tovább?!

A természettudományok tanításának célja

Meg vagyok győződve arról, hogy a természettudományok tanításának célját illetően az e területen tevékenykedő tanárok között nincs egyetértés, sőt, gyakran még párbeszéd sincs. Sokan vannak, akik úgy vélekednek, hogy a cél a természettudósi pályára történő leghatékonyabb felkészítés, s ez a leendő természettudósok szempontjából valóban igaz. Ugyanakkor iskoláinkban mind szélesebb az a tanulói réteg, melynek tagjaiból még véletlenül sem lesznek természettudósok. Ha lemondunk arról, hogy aktuális és számukra is érdekes természettudományos ismereteket közvetítsünk, akkor súlyos hibát követünk el mind a társadalom, mind az egyén, mind a természettudomány jövője szempontjából.

Az iskola - és ez vitán felül áll - fontos szellemi műhelye a leendő természettudósoknak. Logikusnak tűnik tehát a gondolat, hogy az iskolának mint természettudományos szellemi műhelynek a hatékonyságát, megfelelőségét a természettudomány szaktekintélyei ellenőrizzék. A kérdés csupán az, hogy ezek a szaktekintélyek képesek-e ezt a közvetett vagy közvetlen kontrollt nem pusztán a leendő természettudósok képzésének hatékonysága szempontjából, hanem az iskola és a társadalom általános céljainak oldaláról is gyakorolni. Mivel a természettudományok azok számára is elengedhetetlenül fontosak, akik a jövőben nem ezzel fognak foglalkozni, ezért az előbbi kérdés úgy is megfogalmazható, hogy vajon képesek-e a tudósok, a szakmai közvélemény arra, hogy elviseljék a ráció szépséges erdejében csetlő-botló, hangosan kurjongató, olykor szemetelő turisták hadát, akik a nagyszerű mamutfenyőt ócska karácsonyfának nézik, s a kies tisztáson megkérdezik, hogy ennek meg mi értelme van, hiszen még árnyék sincs.

Nem felejthetjük el azt sem, hogy a természettudományok érdekében, illetve ellenében nem feltétlen azok tesznek és tehetnek legtöbbet, akik ezzel foglalkoznak. A természettudósoknak meg kell győzniük embertársaikat arról, hogy amit tesznek, elengedhetetlenül fontos, így támogatást kell szerezniük munkájukhoz. Tudósként vagy tudós szaktanárként némi arisztokratikus lenézéssel figyelni a tudatlanok csetlését-botlását: ma már tarthatatlan hozzáállás. Az erdő nem csak az erdészeké!

A tanítás célja vitathatatlanul valamilyen ismeretátadás. Az ismeret kifejezést persze sokkal tágabb értelemben használom annál, mint hogy "könyvbe foglalható tanok összessége". Az ismeretszerzés az iskolában - legyen szó bármilyen területről - akkor lehet hatékony és eredményes, ha a tanulók számára azismeret megszerzése kihívást jelent. Le kell számolnunk azzal az illúzióval, hogy sikeres lehet a tanításunk akkor, ha valamilyen külső kényszerrel helyettesítjük diákjaink tanulás iránti belső igényét. Panaszkodhatunk arra, hogy ez a világ túlságosan nagy teret enged az individualizmusnak, de ettől a világ nem lesz más. A mai és a húsz évvel ezelőtti viszonyok összehasonlítása számos örömteli és bánatos gondolatra ragadtathat bennünket, de ezek csak eltérítenének vizsgálódásunk tárgyától. Elkerülhetetlen tehát szembenézni azzal a kérdéssel, hogy milyen kihívást és örömöt nyújthat az egyén számára a természettudományok tanulása.

A tapasztalat, avagy kapcsolat a való világgal

Ahhoz, hogy valamit szeretni tudjunk, kell, hogy közünk legyen hozzá. Tudnunk kell, hogy rólunk szól, a mi létünket, életünket értelmezi vagy teszi értelmessé, mindennapi kérdéseinkre ad választ, illetve segít ezek megfogalmazásában.

Az absztrakt, bonyolult számításokon, széles matematikai alapokon nyugvó természettudomány hasznossága vitán felül áll, mint ahogy vitathatatlan az is, hogy a természettudományok alapvetően befolyásolják létünket. A természettudomány kiemelt fontossága igazolja azt a tudást, amit például a lejtőn lecsúszó pontszerű testek mozgásának ismerete jelent, hisz nem létezik s nyilván nem is fog létezni olyan természettudós, aki átugorva az átugorhatatlan lépcsőfokokat, ezen ismeretek nélkül juthat el az önmegvalósítás és egzisztencia "természettudós" címkével jellemzett formájához. Ugyanakkor látnunk kell azt is, hogy a lejtőn lecsúszó pontszerű testek mozgásának problémája nem igazán kapcsolódik hétköznapi tapasztalatainkhoz, hiszen a lejtőn lecsúszó, leguruló testek a valóságban még véletlenül sem pontszerűek, a lecsúszás vagy gördülés nem súrlódásmentes, van légellenállás stb. Ami még ennél is nagyobb baj, hogy az így megszerzett tudás - miközben jó esetben magában hordozza a megértés megvilágosító érzését - szinte egyáltalán nem szól létünk és mindennapjaink égető kérdéseiről. Ez a tudás annak a sajátos világnak a része, amelynek csak árnyékai vagyunk ama híres platóni barlang falán. Még egyszer hangsúlyoznám, mindez nem jelenti azt, hogy a lejtőn való lecsúszás kérdése lebecsülendő ismeret lenne, ugyanakkor nehezen vitatható, hogy ez a kérdéskör kevéssé érinti meg tanítványainkat.

Fontos, a leendő természettudósok számára nélkülözhetetlen, ugyanakkor gőgös és arisztokratikus tudás ez, van benne valami az egyszerű kirándulót lenéző erdész megvetéséből. S még csak azt sem mondhatjuk, hogy nincsenek más, ezerszer izgalmasabb és aktuálisabb ismeretek a fizikában, amelyekről ugyan nem tudunk olyan precízen beszélni, mint a lejtőn lecsúszó testről, de sokkal húsba vágóbbak, mi több, a jelenünk, a mindennapi létünk és főleg a jövőnk szempontjából sokkal lényegesebbek.

Le kell szögezni azt is, hogy hiba - még ha nehezen kivédhető is - létrehozni egy absztrakt tanórai világot a hétköznapok valóságával párhuzamosan. A jelenségek egyre nehezebben sorolhatók egy-egy tantárgy keretei közé. Helytelen az a törekvés, amely a tantárgyakba könnyen rendezhető ismereteket helyezi előtérbe. Ugyanakkor érthető is, hisz az egy tantárgy fennhatósága alá tartozás egyfajta sajátos védelmet jelent azon tartalmi és főleg módszertani felvetésekkel szemben, melyeket esetleg egy másik tantárgy fogalmaz meg. Nemcsak az a gond tehát, hogy a valóság teljességét tantárgyakra daraboljuk szét, hanem az is, hogy ezek a tantárgyak más és más módszertani elvek alapján épülnek fel. Nehéz nem észrevenni a módszertani ellentéteket például a fizika és kémia tanításáért felelős szakemberek között.

"Egy a valóság, s ezer a ruhája", az absztrakció nem szakíthat el minket hétköznapi fogalmainktól. Még akkor sem, ha azok a szakemberek, akik a leendő természettudósok tudományos ismeretei szempontjából értékelik tananyagainkat, tankönyveinket, ezt várják tőlünk.

Újra kellene gondolni a tananyagtartalmakat, annak ellenére, hogy egy ilyen vállalkozás nagy feszültséget szül, s mivel egész biztosan nem hajtható végre egy lépésben, hosszú időt és így stabil oktatáspolitikát igényel. Ekkora változás megfelelő szakmai konszenzus nélkül elképzelhetetlen. Az első lépés a már megindulni látszó és mind jobban kiszélesedő párbeszéd folytatása lehet, melynek hatására egységesebb természettudományos koncepció alakulhat ki az oktatásban.

A másik fontos lépés - amelynek végrehajtása már most is csak a szaktanárokon múlik - a módszertani megújulás, a hagyományos tartalmak másfajta felöltöztetése, az absztrakt modellek helyett a hétköznapi valóság felé fordulás, a közvetlen tapasztalat előtérbe helyezése, a precizitás hajszolása helyett az érthetőség célul tűzése.

A tudás megszerzése

Amikor gimnazista koromban bonyolultabb matematikai egyenletek megoldásával foglalkoztunk, hallatlan örömmel töltött el az, hogy megfelelő új ismeretlenek bevezetésével a bonyolult egyszerűbbé válhat, s így elegánsan hozzáférhetek ahhoz, ami előlem el volt rejtve, de megfellebbezhetetlenül és kikerülhetetlenül, félreérthetetlenül, csak egyféle módon értelmezhetően ott van, hozzáférhetek a megoldáshoz. Jó érzés volt átélni azt, hogy ez a ráció segítségével tökéletesen leképezhető világ engedelmesen idomul a kezem alá, a rejtvényt, amelynek megoldását tanáraim bújtatták el a feladatban, megoldottam. Hasonló érzéseim voltak később az egyetem első éveiben, amikor a rezgések problematikáját vizsgáltuk a differenciálegyenletek segítségével. Jó volt látni, hogy a külső tényezők (pl. csillapítás, gerjesztés) milyen szépen figyelembe vehetők egy-egy új, a differenciálegyenletbe beillesztett tag segítségével, s az egyenlet megoldása milyen egyértelműen kiadta a valóságot vagy legalábbis azt, aminek a valóságnak kellett lennie (aminek a valóságot véljük). Ezekben az időkben, valahol a tudatalattimban az is megfogalmazódott, hogy talán nem is olyan érdekes az, hogy a vizsgált rezgés valójában hogyan zajlik, hiszen a kiszámíthatóság élménye, biztonsága és szépsége az, ami lényege a természetnek, s ami ezen túl van, az mind csak az apró zavarok köre, amelyek kiküszöbölhetők, figyelmen kívül hagyhatók. Talán tényleg csak keveseknek adatik meg a tudományos megismerés szépségét a maga mélységében átélni, de ne feledkezzünk meg az ő érdekeikről sem!

Hiszen "Isten a természet könyvét a matematika nyelvén írta". Vagy nem?

A kétely és szabadság megszerzése

Amikor a természettudományok megkedveltetéséről beszéltem, a kihívás szót emlegettem. A kihívás a kor egyik kedvenc kifejezése. Leugrani a hídról lábunkon egy gumikötéllel, felszökő adrenalinszint, kockázat, a megnyugtató biztonság teljes hiánya. A megfellebbezhetetlen tudás, a dogma - maga a biztonság. A kihívás pedig a kaland lezáratlansága, a biztonságérzet hiánya.

"A filozófust jelentő görög szó - philoszophosz - különbözik a szophosz-tól. A bölcsesség (a lényeg) kedvelőjét jelenti, megkülönböztetve őt attól, aki azt hiszi, hogy a bölcsesség birtokában van... A filozófia lényege nem az igazság birtoklása, hanem az igazság keresése, tekintet nélkül arra, hogy hány filozófus hamisítja meg a szó értelmét dogmatizmusával, az oktató elvek tömegével, azzal a szándékkal, hogy végérvényes és teljes legyen. A filozófia úton levést jelent. Kérdései lényegesebbek válaszainál, s minden kérdés továbbiakat szül." (Karl Jaspers)

A megismerés elsődleges módja a tapasztalás. Bár ennek a kérdésnek a megítélése is kőkemény filozófia, de talán mégis elfogadható mindez kiindulásként. Tapasztalatokat szerzünk a világról csecsemőként, az ágy széléről a földre huppanva vagy atomfizikusként a Stanfordi Lineáris Részecskegyorsítóban. Ha meg akarjuk érteni a természetet, tapasztalatainkat rendezzük, osztályozzuk, s kialakítunk egy képet, egy tapasztalatainkkal összhangban lévő modellt. A modell kialakítása során "rendet teremtünk" a dolgok között. Nyilvánvalóan abból a nem kevéssé optimista gondolatból kiindulva, hogy a világ sajátos tulajdonsága a rendezhetőség. Abban bízunk, hogy a világ egyszerű, szép és szabályos, s ezért érthető. Ha mindez így van, akkor a való világ egy apró részletéről alkotott modellünk valóban a valóság hű képe lehet. Ha mégsem így lenne, akkor a modell gondolkodásmódunkat fogja jellemezni, s nem a valóságot. Induljunk ki abból, hogy a modell a valóságról szól. A valóságról alkotott modellünk tulajdonképpen tapasztalataink rendezett rendszere, hisz a modell érvényességének kizárólagos kritériuma a modellből levonható következtetések és tapasztalataink egyezése. És ez így van jól. De akkor jövünk mi, tanárok és tanítók, s "megtanítjuk" ezeket a remekül funkcionáló modelleket tanítványainknak. Azt mondjuk nekik:

- Tudjátok miért esik le a kő? Mert hat rá a gravitáció! - Tudjátok, miért vonzza egymást két töltés? Mert az egyik pozitív, a másik negatív, s az ellentétes töltések vonzzák egymást!

Úgy teszünk, mintha a modell bizonyítaná tapasztalatainkat, pedig erről szó sincs, hiszen a tapasztalataink alapján hoztuk létre a modellt! Senki sem gondolhatja komolyan, hogy a gravitáció szó mint bűvös varázsige kimondása vonzást szül, ahogy senki sem hiheti azt sem, hogy ha egy apró gömböcske hátán pluszjel ékeskedik, akkor ettől elektromos tulajdonságra tesz szert.

Túl fontosak nekünk a modelljeink - ebből is látszik, hogy rossz úton járunk. A modellek az iskolában, s gyakran a tudományban is, elszakadnak a tapasztalatoktól. Nem a tapasztalatok következményeként kezeljük őket, hanem önálló életre kelnek általunk, s a tapasztalatok másodrendűségét hirdetik akkor, amikor éppen ezeknek a tapasztalatoknak köszönhetik létüket. Hát így történhet az, hogy egy gyerek remekül számol áramköröket, de életében szét nem szed soha egy hosszabbítót. Így fordulhat elő, hogy szemérmesen elkerüljük az olyan kérdéseket, hogy micsodák a töltések valójában, s meddig használhatóak az elektromosság egymással vajmi csekély harmóniában lévő, de egy tanév során oly gátlástalanul váltogatott modelljei.

Talán, ha más utat járnánk, akkor tanítványaink nem csak a matematikai modellezés tobzódásának, a képletekbe behelyettesítés iskolájának tekintenék a fizikát. Hisz a természettudomány nem más, mint a világ józan ésszel, logikával történő megértésére tett kísérlet, a hétköznapok mindenkit érintő valóságán, a minket körülvevő, élő és élettelen létezők létrejöttén, működésén való töprengés.

Vajon miből fakad görcsös kapaszkodásunk a biztonságot nyújtó modellekbe? Mivel magyarázható, hogy kérdéseinket kiszorították a válaszok, hogy filozófusokból tudósokká lettünk? Az ok a specializálódás, a szakosodás. Mindenki részterületekkel foglalkozik, csak részterületekhez ért. Elítélendő az, aki"megismerését vágyja az egésznek". Jó tudós aligha lesz belőle, de jókedvű iskolás attól még lehetne.

Kiket nevelünk az iskolában?

A Karl Jaspers által megfogalmazott kérdés a természettudományos oktatás egyik alapkérdése: tudósokat vagy természetfilozófusokat neveljünk?

A tudós fogalma a 19. század második felének terméke. Faradayt, Davyt, Huxleyt durván meg lehetett volna sérteni azzal, ha tudósnak nevezik őket. De nem volt az Newton sem. A tudós (scientist) lemond az átfogó igazságok kereséséről. Ő egyfajta specialista. Egy részterületet vizsgál, ismerve és elfogadva azt a modellt, azt a dogmarendszert, amelyet elődei létrehoztak. Munkájának legtöbbször tárgyiasult eredménye van, gyakorlati haszonnal kecsegtet az emberiség élete, kényelme szempontjából. Fizetséget kap, hiszen hasznot hajt a társadalomnak. Amit csinál, bizonyos mértékig technológiai kérdés. A végtermék, a haszon igazolja tevékenységét, s talán úgy érzi, azt a modellt is, amelyeket az eredményei elérése során felhasznált. Úgy érzi, a modellek megmagyarázzák a világot.

A tudós profi, a természetfilozófus amatőr. A természetfilozófus (natural philosopher) az átfogó igazságokat keresi. Teszi mindezt a megismerés öröméért, az emberiség üdvéért, s gyakorlatilag fizetség nélkül, amatőrként. Mivel amatőr, ezért szabad. Nem tartozik senkinek, csak önmagának. Nem veszi halálosan komolyan a modelleket, bár előszeretettel gyárt ilyeneket. Nem hiszi, hogy a modellek megmagyarázzák a világot, de a segítségükkel könnyebb eligazodni benne.

Aki rádiótelefonokat javít, az megtanulja, mit mivel kell összekapcsolnia ahhoz, hogy a készülék működjék. Megtanulja, hogy melyek a készülék lehetséges hibái, mely alkatrészeknek hol kell elhelyezkedniük a készülékben, s hogy milyen külső beavatkozással lehet tesztelni azt, hogy az alkatrészek rendesen működnek-e. De azt nem kell tudnia, hogy a rádiótelefon belsejében miért történik mindaz, ami történik. Illetve tudása a működésről egy sajátos modell keretei között értelmezhető: van áram, nincs feszültség, tönkrement egy mikrochip. Hogy milyen a chip szerkezete, milyen tranzisztorkörök belsejében miféle kvantumugrások alapján értelmezhető a működése, lényegtelen. A mi emberünk tudós! Igazi tudós! Nem kérdez, hanem válaszol! Nem kételkedik, hanem cselekszik, teljesít! Ő szakmájának tudósa, ahogy tudós pszichológusok, közgazdászok, pedagógusok, jogászok vesznek minket körül az élet minden területén.

És a tanítványaink? Ők vajon mit várnak tőlünk? Szakmát? Tudományt? Vagy egyiket sem? Alapvetően "szakmát", tudományt szeretnének kapni azok, akik szeretik a számok szépségesen absztrakt világát, akik kíváncsiak arra, hogy hol vannak a természet megismerésében a matematikába oltott ráció határai; de azok is, akiket az egyetemi felvételi erre kényszerít. Jól működő modelleket szeretnének, s ezek működtetéséhez sok rutint. Őket kedvelik a szaktárgyi versenyek kiagyalói is. Mivel nincs tudomány filozófia nélkül, az igazi kíváncsiak a dolgok filozófiai oldalát is ismerni szeretnék. Természettudóssá tehet valakit a sikerélmény, amit akkor él át ez ember, amikor a keze alatt kénye-kedve szerint formálódnak az egyenletek, a matematikai modell virtuális valósága. De természettudóssá válhat valaki attól is, hogy rájön arra vagy csak nem felejti el, hogy a világ érdekes. S ez az érdekes világ tele van lezáratlan kérdésekkel, amelyekre a válaszokat valakinek meg kell adnia. Aki kíváncsi, hamar felismeri, hogy a természettudományos valóság, amikor már a lét nagy kérdéseit feszegeti, sokkal izgalmasabb sci-fi, mint ebben a műfajban a legjobbak. Természettudóssá tehet valakit a tudásszomj, olykor könnyebben, mint maga a tudás.

S mit kezdjünk azokkal, akiket a természettudományok hidegen hagynak? Ne tudományt tanítsunk nekik, hanem természetfilozófiát! Próbáljunk túllépni a matematizált fizika megkövesedett világán, a képletszámító háromszögeken, a vastag betűs, szóról szóra definíciókon! Higgyük el, hogy nem létezik megértés nélküli tudás! Az ellenkezőjét feltételezni a természettudományok területén pusztán önbecsapás. Engedjük tanítványainkat közvetlen tapasztalatokhoz jutni! Mutassuk meg nekik azt a folyamatot, amely a tapasztalástól a modellalkotásig vezet! Ne terheljük agyon őket számítási feladatokkal! A kémia, a fizika nem alkalmazott matematika! Mutassunk rá a modellek értelmezésének nehézségeire s akár a modellek határaira is! Ne féljünk attól, hogy elbizonytalanítja őket az abszolút igazság elvesztése! A természettudomány csak akkor véd meg bennünket a butaság meg-megújuló támadásaitól, ha nem törekszik önnön abszolutizálására. Örüljünk annak, hogy milyen messzire jutottunk a megismerésben, s ne tagadjuk megismerésünk esetleges bizonytalan elemeit sem! Keressük a kérdéseket, s szeressük ezeket akkor is, ha nem adhatjuk meg mindig rájuk az egyértelmű választ! Tiszteljük a kérdezőket! Aki kérdez, az még a miénk, a némákat viszont már elvesztettük, ha mégoly tökéletesen mondanak is vissza egy kívülről bevágott szöveget. Törekedjünk arra, hogy tanítványaink, leendő jogászok, közgazdászok, bölcsészek úgy hagyják el iskoláink padját, hogy meg legyen bennük a tisztelet a természettudomány - a megismerés nagy kalandja - iránt!