Σε ποιους πρέπει να απευθύνεται η φυσική στα σχολεία;

Από το περιοδικό Physics World, Φεβρουάριος 2004

Μήπως είναι καλύτερο η φυσική στα σχολεία να απευθύνεται σε μια μειοψηφία ταλαντούχων ή προσανατολισμένων μαθητών; Ή μήπως θα πρέπει να γίνει πιο προσιτή σε μεγαλύτερες ομάδες ώστε οι άνθρωποι να μπορέσουν να εκτιμήσουν το ρόλο της φυσικής στην κοινωνία; Στο άρθρο αυτό παρουσιάζονται και οι δύο αυτές απόψεις με τα επιχειρήματά τους σ' ένα διάλογο μεταξύ δύο Βρετανών που ασχολούνται με την εκπαίδευση δασκάλων.  

Στο άρθρο που ακολουθεί δύο ειδικοί για την εκπαίδευση δασκάλων της φυσικής στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση εκθέτουν τις απόψεις τους. Ο Mark Ellse, διευθυντής της Chase Academy στο Cannock της Βρετανίας, πιστεύει ότι η φυσική είναι μια ελιτίστικη δραστηριότητα που μόνο λίγοι μπορούν να εκτιμήσουν, ενώ ο Jonathan Osborne, που είναι καθηγητής για την εκπαίδευση γύρω από τις επιστήμες στο τμήμα εκπαίδευσης και επαγγελματικών σπουδών του King's College, στο Λονδίνο, πιστεύει ότι θα πρέπει να μεταδώσουμε την πνευματική διέγερση της φυσικής προς όλους. 

 Mark Ellse: Πριν μερικά χρόνια ήμουν μέλος μιας ομάδας που έπαιρνε συνεντεύξεις από άτομα τα οποία ήθελαν να γίνουν εξεταστές για τα μαθήματα των επιστημών σε επίπεδο GCSE. Τις εξετάσεις αυτές που περιλαμβάνουν Φυσική, Χημεία και Βιολογία τις παίρνουν σχεδόν όλοι οι 16ετείς στην Βρετανία εκτός της Σκωτίας. Αν και υπήρχαν βιολόγοι και χημικοί που είχαν κάνει αίτηση για να γίνουν εξεταστές, δεν υπήρχαν καθόλου φυσικοί. Ένοιωσα μια αντίθεση να γεννιέται μέσα μου, καθώς οι υπόλοιποι της επιτροπής έκριναν ότι ένας από τους αιτούντες, ο κύριος Χ. ήταν ικανός να εξετάσει φυσική. 
"Dr X," τον ρώτησα, "θα μπορούσατε να μας εξηγήσετε ποια δύναμη είναι εκείνη που επιταχύνει ένα ποδήλατο προς τα εμπρός;"
"Είναι η δύναμη του αναβάτη στα πεντάλια," απάντησε.
"Και πως δρα αυτή η δύναμη;"
"Προς τα κάτω."
"Τότε λοιπόν Dr X, θα μπορούσατε να μας εξηγήσετε πως αυτή η προς τα κάτω δύναμη κάνει το ποδήλατο να επιταχύνεται προς τα εμπρός;"
Μεσολάβησε μια συγγνώμη, μια μεγάλη παύση και μετά μια αναλαμπή. "Είναι η τριβή!" είπε ο κύριος Χ.
"Αλλά τότε  Dr X," επέμεινα, "προς ποια κατεύθυνση δρα η τριβή;" Μετά από λίγες προτάσεις ο κύριος Χ είχε μπερδευτεί τελείως. Ήξερε ότι η τριβή αντιτίθεται στην κίνηση, αλλά τα είχε χαμένα για το πως μια δύναμη που την ήξερε να κατευθύνεται προς τα πίσω μπορούσε να επιταχύνει το ποδήλατο προς τα εμπρός. Στην περίπτωση αυτή μπόρεσα να πείσω τους συναδέλφους μου ότι έπρεπε να είναι φυσικός κάποιος που θα εξέταζε φυσική. Δυστυχώς όμως αυτό δεν συμβαίνει πάντα. Το τμήμα της διδακτέας ύλης που αναφέρεται στη φυσική σε πολλές σειρές μαθημάτων γύρω από τις επιστήμες, διδάσκεται από ανθρώπους με μικρή ή μηδαμινή κατανόηση της φυσικής, πράγμα που έχει οδηγήσει σε χειροτέρευση στο επίπεδο της σχολικής φυσικής. 

Ο όρος 'ελιτίστικη" έχει μια υποτιμητική έννοια συνήθως, και ξεχνάμε ότι αναφέρεται στη σπουδαιότητα μιας μικρής καλά εκπαιδευμένης μειοψηφίας. Και στο πεδίο τους οι φυσικοί είναι μια ελίτ. Η φυσική είναι ένα αντικείμενο που απαιτεί ορισμένες επιδεξιότητες, τις οποίες η πλειοψηφία του πληθυσμού δεν έχει. Το επιχείρημα αυτό δεν είναι όμως καθόλου δημοφιλές επί του παρόντος. Αν και ελάχιστοι άνθρωποι θα παραδέχονταν ότι ο καθένας θα μπορούσε να μελετήσει ολοκληρωτικό λογισμό, να κάνει χειρουργικές επεμβάσεις εγκεφάλου, ή ακόμα και να εγκαταστήσει μια εγκατάσταση φυσικού αερίου, συντηρείται όλως περιέργως μια παράξενη επιμονή ότι ο καθένας θα μπορούσε να μάθει και ακόμα περισσότερο να διδάξει τη φυσική. Μια τέτοια αντίληψη είναι αποδεδειγμένα γελοία. Η πραγματική φυσική είναι από τη φύση της προνόμιο μιας ελιτίστικης μειοψηφίας. 

Jonathan Osborne: Πριν πολλά χρόνια, με αφετηρία μόνο το ενδιαφέρον μου, πήρα ένα MSc στην αστροφυσική. Μια από τις σειρές των μαθημάτων στη σύνθεση των πυρήνων των στοιχείων στα άστρα με δίδαξε τα παρακάτω: 

"Ακόμα και αν όλα τα παραδείγματα της κοσμικής συνοχής αποτυγχάνουν να μας συγκινήσουν, κοιτάξτε το χέρι σας. Κοιτάζοντάς το βλέπετε την αστρική στάχτη από την οποία αποτελείται η σάρκα σας. Ο σίδηρος στο αίμα σας, το ασβέστιο στα κόκαλά σας, το οξυγόνο που γεμίζει τους πνεύμονές σας κάθε φορά που εισπνέετε - όλα μαγειρεύτηκαν στους φούρνους βαθιά μέσα στα άστρα και εκτοξεύτηκαν στο διάστημα όταν τα άστρα γέρασαν και εξερράγησαν. Ο καθένας από μας φτιάχτηκε κατ' επέκταση στους ουρανούς." 

Ενώ συμφωνώ ότι η περισσότερη γνώση που αποκόμισα σ' αυτή τη σειρά δεν θα μπορούσε να είναι προσιτή στην πλειοψηφία του πληθυσμού, η κεντρική της ιδές - μια από τις πολλές θαυμαστές ιστορίες που η επιστήμη έχει να μας πει - είναι κατανοητή από τους περισσότερους , αν όχι από όλους. Θα ισχυριζόμουν λοιπόν ότι υπάρχουν πολλά ουσιαστικά προβλήματα αν επιμένουμε να κρατήσουμε την εκπαίδευση πάνω στη φυσική και τις επιστήμες για εκείνους τους οποίους ο Mark Ellse χρησιμοποιεί τον όρο ελίτ. Η ελίτ είναι πράγματι μια μικρή ομάδα ατόμων (κατά πλειοψηφία μάλιστα αρσενικά) που έχουν την τάση να επιμένουν με τη φυσική παρά την εκπαίδευση που αρχικά είχαν. Η μεγάλη δόση φυσικής είναι μάλλον μια συνεχής άσκηση παρά μια εκπαίδευση.  

Η αντίληψή σου, Mark, θα αρνιόταν την παροχή όλης της γνώσης που προσφέρει η φυσική για την εξήγηση του υλικού κόσμου, προς όλους. Από την απλή εξήγηση του ουράνιου τόξου μέχρι το πως ξεκίνησε το σύμπαν. Κανείς δεν θα σκεφτόταν ποτέ να ισχυριστεί ότι η διδασκαλία της Αγγλικής γλώσσας απευθύνεται μόνο σε όσους έχουν τη δυνατότητα να συλλάβουν τις λεπτές αποχρώσεις της Αγγλο-Σαξονικής φιλολογίας. Αντίθετα οι δάσκαλοι της Αγγλικής προσπαθούν να δώσουν στους μαθητές- με επιλογή των κατάλληλων βιβλίων - μια αγάπη για τη γλώσσα και κάποια κατανόηση των πολιτιστικών κατακτήσεων των μεγάλων συγγραφέων. Γιατί να μην κάνουμε το ίδιο και για τη φυσική;  

Mark Ellse: Α! ο θαυμαστός κόσμος της φυσικής! Αλλά τα επιχειρήματά σου Jonathan έχουν κάποια κενά. Ας αρχίσουμε με τα πράγματα που συμφωνούμε και οι δύο. Σίγουρα θέλουμε ο καθένας να μπορεί να εκτιμά την ομορφιά του φυσικού κόσμου - εκπαίδευση λοιπόν στις επιστήμες για την δική τους αξία ως μέρος του πολιτισμού μας και για λόγους υποστήριξης των επιστημών από το ευρύ κοινό.  Και χρειαζόμαστε βέβαια έναν επαρκή αριθμό επιστημόνων τόσο για λειτουργικούς σκοπούς όσο και για την συνέχιση της καλλιέργειας αυτής της όψης του πολιτισμού μας. 

Αλλά αν εξετάσουμε την παρούσα εκπαίδευση στη φυσική όπως προσφέρεται σήμερα, με αυτά τα κριτήρια, θ' αναγνωρίσουμε ότι αποτυγχάνει παταγωδώς. Η υπόληψη του κοινού για την επιστήμη είναι πολύ χαμηλή και ο αριθμός των ατόμων που μελετούν τη φυσική π.χ στο επίπεδο Α συνεχίζει να φθίνει, παρά το γεγονός ότι όλο και περισσότερα παιδιά 18 ετών παίρνουν μαθήματα επιπέδου Α, σε σχέση με το παρελθόν. (σημ. Η επιτυχία σε εξετάσεις μαθημάτων A-level ζητείται από τα Βρετανικά πανεπιστήμια για την εγγραφή των υποψηφίων.) Υπεύθυνη γι αυτή την κατάσταση είναι κυρίως το Εθνικό πρόγραμμα σχεδιασμού των μαθημάτων για τις επιστήμες, το οποίο βασίζεται στην ιδέα ότι ο καθένας έχει δικαίωμα στην εκπαίδευση στις επιστήμες και ότι ο καθένας πρέπει να παίρνει τα ίδια εφόδια. Στην πράξη αυτό σημαίνει ότι όλοι οι μαθητές πρέπει να υπόκεινται στην ίδια συγκεχυμένη εκπαίδευση στη φυσική. 

Κατά κάποιον τρόπο η φυσική ξεκίνησε με τον Καρτέσιο και την έννοια της αδράνειας - αυτή την εκπληκτική ιδέα ότι η φυσική κατάσταση της κίνησης είναι η σταθερή ταχύτητα. Μια τέτοια σκέψη θα πρέπει να εξέπληξε και τον ίδιο. Έπεσε τυχαία πάνω στη λύση ενός μυστηρίου, στην αποκάλυψη ενός μυστικού. Αυτό βέβαια συνέβη σ' ένα ώριμο ενήλικα, ο οποίος μέχρι τότε είχε συνηθίσει να σκέφτεται ότι η φυσική κατάσταση κίνησης ήταν είτε κυκλική είτε επιβραδυνόμενη σε ευθεία τροχιά. Σκεφτείτε πόση συγκίνηση θα ένοιωσε όταν του ήρθε η καινούργια ιδέα, ώστε ΄τρεξε συγκινημένος να μοιραστεί τη νέα κατανόηση επί της κίνησης με άλλους. 

Όλοι μας μπορούμε να θυμηθούμε τη συγκίνηση που αισθανθήκαμε όταν μας αποκαλύφθηκαν κάποια μυστήρια, ή όταν μας αποκαλύπτονται τα μυστικά του σύμπαντος. Αυτά όλα όμως δεν λένε απολύτως τίποτα στην πλειοψηφία των παιδιών τα οποία δεν μπορούν να καταλάβουν την αξία τους. Σύμφωνα με το Εθνικό πρόγραμμα σπουδών, μαθητές του δημοτικού πρέπει να διδάσκονται ότι τα σώματα που αυξάνουν ή μειώνουν την ταχύτητά τους ή αλλάζουν κατεύθυνση το κάνουν γιατί υπάρχει μια αιτία γι αυτό όπως π.χ. μια έλξη ή ένα σπρώξιμο. Έτσι πριν να ολοκληρώσουν τα παιδιά τις δικές τους παρατηρήσεις για τον κόσμο, το πρόγραμμά μας προσπαθεί να τους επιβάλλει ένα εξεζητημένο μοντέλο που μόνο μια ελίτ μειψηφίας θα μπορούσε να το εκτιμήσει. 

Μια τέτοια προσπάθεια είναι γελοία. Με το να τους πουν οι δάσκαλοί τους ότι μια δύναμη είναι κάτι που κάνει τα αντικείμενα να αλλάζουν την κίνησή τους, οι πιο πολλοί μαθητές του δημοτικού μαθαίνουν μόνο ότι η φυσική είναι κάτι το μπερδεμένο. Μόνο τα πιο λαμπερά μυαλά αναγνωρίζουν ότι τη σύγχιση την έχουν και οι δάσκαλοί τους σε μεγαλύτερο βαθμό. Αρνούμαστε ν' αναγνωρίσουμε ότι το μεγαλύτερο μέρος της φυσικής είναι βατό μόνο σε μια μικρή μειοψηφία του πληθυσμού. Διαστρεβλώνουμε την κατάσταση με το να ρίχνουμε τυχαία τη φυσική στις τάξεις μας.   

 Jonathan Osborne: Πόσες φορές Mark, δεν συνάντησες αυτό το καταραμένο ερώτημα: "Και λοιπόν, τι κάνετε;" Είναι καταραμένο γιατί μόλις αποκαλύψεις ότι είσαι φυσικός ή δάσκαλος της φυσικής, μπορείς να νοιώσεις ένα βαθύ συναίσθημα εσωτερικού πανικού των συνομιλητών σου καθώς ανασύρουν από μέσα τους μακρινές ξεχασμένες μνήμες για κάθε τι σχετικό με τη φυσική. Οι πιο λόγιοι από αυτούς θα αστειευτούν με την ανάμνηση όσων γράφει η ποιήτρια Sylvia Plath στο έργο της Η γυάλα με το κουδούνι: "...Η μέρα που μπήκα στην αίθουσα της φυσικής ήταν θάνατος..." Τότε εσύ δεν έχεις να κάνεις τίποτε άλλο από το να αλλάξεις κουβέντα. 

Η κατάληξη αυτή είναι προϊόν του είδους της φυσικής εκπαίδευσης που υποστηρίζεις. με ευχαρίστηση λοιπόν ακούω ότι δεν το προορίζεις για τον καθένα. Το σημαντικό θέμα για μένα περιέχεται στο σχόλιο του παλιού Αμερικανού προέδρου Thomas Jefferson ότι " οι αμαθείς δεν ήταν ούτε θα είναι ποτέ ελεύθεροι". Το είδος της φυσικής εκπαίδευσης που υποστηρίζεις έχει κρατήσει τους πιο πολλούς ανθρώπους αμαθείς και αμέτοχους της ισχυρής αντίληψης για τον κόσμο που προσφέρει η φυσική. 

Αντίθετα, εγώ πιστεύω σε μια μορφή της φυσικής εκπαίδευσης που να μπορεί να προσφέρει στην πλειοψηφία των ανθρώπων κάτι από την συγκίνηση της φυσικής - είτε πρόκειται για την αιτία του ουράνιου τόξου, είτε για απλές εικόνες σχετικά με την κατανόηση της ύλης. Οι νέοι άνθρωποι έχουν δικαίωμα να γίνουν συμμέτοχοι σ' αυτή τη μορφή της ισχυρής γνώσης. Όσο σημαντικό είναι το ΤΙ θα μάθουν οι μαθητές, άλλο τόσο σημαντικό είναι και ο στόχος του Εθνικού προγράμματος σπουδών για το ΠΩΣ θα το μάθουν. Ρωτήστε μια ομάδα δασκάλων των επιστημών για το πως ξέρουμε ότι η μέρα και η νύχτα προκαλούνται από την περιστροφή της γης γύρω από τον άξονά της, και θα εισπράξετε αμέσως την ανεπάρκεια της αποδεικτικής βάσης τους γι αυτά που πιστεύουν. Σπάνια βρίσκω ότι περισσότεροι από το 10% μπορούν να μου δώσουν ένα ή δύο κρίσιμα σημεία για την απόδειξη του φαινομένου αυτού.

Όσο για την ελάττωση του αριθμού όσων παίρνουν τη φυσική ως μάθημα, φοβάμαι ότι μπερδεύεις την αιτία με το αποτέλεσμα, και μιλάς για αιτία εκεί που υπάρχει μόνο συσχετισμός. Ναι, το Εθνικό πρόγραμμα έχει εισαχθεί, και στάση του κοινού απέναντι στις επιστήμες είναι επίσης επιφυλακτική, (και μάλλον σωστή είναι), και υπάρχει πράγματι μια προοδευτική ελάττωση των υποψηφίων που επιλέγουν φυσική για το επίπεδο-Α. Αλλά δεν υπάρχουν αποδείξεις που να μας λένε ότι αυτά σχετίζονται με σχέση αιτίας και αποτελέσματος. 

Η έρευνα υποδεικνύει μετά το φύλο, ο επόμενος καθοριστικός παράγοντας για τη στάση των μαθητών απέναντι στη φυσική είναι η ποιότητα της διδασκαλίας από την οποία έχει εμπειρία ο μαθητής. Η απάντηση στο πρόβλημά σου βρίσκεται στην ποιότητα και στην ποσότητα των δασκάλων φυσικής που μπορούμε να στρατολογήσουμε. Δεδομένης της στάσης των μαθητών ως καταναλωτών, αφού υπάρχει μια πληθώρα μαθημάτων επιπέδου-Α που προσφέρονται στους μαθητές 16 ετών και άνω, δεν προξενεί έκπληξη το γεγονός ότι ο μαθητής θα απομακρυνθεί από αυτό που καταλαβαίνει ότι είναι ένα "σκληρό" μάθημα, όπως είναι η φυσική. 

Mark Ellse: Δεν θα ήταν όμορφο αν μπορούσαμε να ζήσουμε σ' ένα βολικό κόσμο όπου όλοι θα μάθαιναν φυσική από την ποδιά της μαμάς τους, θα γαλουχούνταν με επιστήμη και καθώς θα μεγάλωναν θα η γνώση θα τους έφερνε και την ποθητή ελευθερία; Αυτή είναι μια ουτοπία και σαν τέτοια καθόλου ρεαλιστική. Αγνοεί τα πραγματικά προβλήματα που συναντάμε στην πορεία όπως και τους πρακτικούς και πραγματικούς περιορισμούς που οφείλονται στο γεγονός ότι η φυσική είναι σκληρή! 

Jonathan Osborne: Mark, η εκπαίδευση στην φυσική έχει 3 φαινομενικά αντιφατικούς στόχους, πράγμα το οποίο εξηγεί γιατί εμφανίζονται οι δυσκολίες που αναφέρεις. Πρώτον, η εκπαίδευση στη φυσική θέλει να μας προσφέρει τα μέσα να ανακαλύψουμε τη δική μας προσωπική γνώση. Αυτή είναι και η πραγματική συγκίνηση που προσφέρει η φυσική, και το βλέπουμε στη γοητεία που ασκεί στα παιδιά του δημοτικού, και μερικές φορές στους μεταπτυχιακούς σπουδαστές που κάνουν τη διατριβή τους. Είναι λυπηρό το γεγονός ότι ανάμεσα στις δύο αυτές περιόδους μεσολαβεί μια μακρά περίοδος χωρίς ανάλογες εμπειρίες. 

Τελικά όμως, πρέπει ρωτήσω, πώς ο τύπος της φυσικής εκπαίδευσης της οποίας είσαι υπέρμαχος θα υπερασπιζόταν τον εαυτό της μπροστά στην άποψη του Matthew Arnold, ενός μεγάλου παιδαγωγού του 19ου αιώνα. Αυτός πίστευε ότι το να προσφέρεις σε κάποιον μια επιστημονική εξάσκηση υπό τύπον εκπαίδευσης θα τον έκανε "χρήσιμο ειδικό" αλλά όχι έναν μορφωμένο άνθρωπο. Ενάμισι αιώνα αργότερα ελπίζω ότι θα συμφωνούσαμε να ξεφύγουμε πια από αυτό.