Pedagogiczne uzasadnienia dla uczniowskiego eksperymentowania

Stanisław Dylak

Środowisko przyrodnicze jest blisko dziecka, ucznia i dorosłego przez całe życie. W pewnym sensie jest traktowane, jak „powietrze”. Od urodzenia przed wszystkim sami budujemy wiedzę o nim. Najpierw jest ona wiedzą nieświadomą, potem na skutek podejmowanego dyskursu – z samym sobą i publicznego – poszerzają się kręgi świadomości wiedzy przyrodniczej (Schutz, 1984; zob także: Barnes, 1988; Dylak, 2013). Zatem zanim zostajemy poddani systematycznemu oddziaływaniu edukacyjnemu, mamy już zręby wiedzy o świecie. Jest to wiedza potoczna czy lepiej: zdroworozsądkowa. Przeważnie jednak nie jest to wiedza krytyczna, budowana na bazie krytycznego myślenia – no poza pewnymi jednak wyjątkami, ale to już byłaby inna historia.

Uczeń nie podchodzi do uczenia się z „pustą” głowa – w zasadzie nigdy

Uczeń przychodzi zatem do szkoły z wiedzą przyrodniczą „jakąś tam”, nie do końca określoną, choć nie tylko. Jest to wiedza zbudowana na bazie pojęć potocznych charakteryzujących się dużym obszarem dopuszczalnych transformacji, w odróżnieniu od pojęć naukowych o relatywnie wąskim obszarze transformacji (por. Trzebiński, 1981). Pojęcia potoczne reprezentują świat w uproszczeniu, w dużym uogólnieniu, pojęcia naukowe zaś ten obraz świata komplikują, poprzez definiowanie znaczeń i ich wyostrzanie. Jest to jednak pozornie. Faktycznie zaś to pojęcia potoczne komplikują komunikację o świecie i w świecie, naukowe zaś tę komunikacje upraszczają, precyzują. Ponadto pozwalają na budowanie teorii naukowych będących źródłem nowych obrazów świata, pozwalających na coraz bardziej funkcjonalne i szersze konsumowanie odkrywanych praw tego świata. Zatem nasze funkcjonowanie w świecie zależałoby od jego rozumienia. To pewnie dlatego David Ausubel (Ausubel, 1960; zob. także Dylak, 2013) stwierdził, opisując swoją teorię advance organizer (Ylvisaker, et al., 2006), że gdyby z psychologii uczenia się wyjąć wszystkie prawa, a zostawić jedną, najważniejszą zasadę, to byłoby to nawiązywanie przez nauczyciela do wiedzy uprzedniej ucznia.

Stefan Mieszalski podpowiada, że naczelnym zadaniem szkoły jest rozumienie świata przez uczniów (Mieszalski, 2000). Owo rozumienie zależy jednak od tego, jak bardzo wiedza ta jest budowana z osobistym zaangażowaniem ucznia oraz jak bardzo jest budowana z pojęć o charakterze naukowym, i – wreszcie – jak bardzo w konsekwencji  opanowuje i modyfikuje wiedzę potoczną, zbudowaną na bazie pojęć o szerokim obszarze dopuszczalnych transformacji w mimowolnych kontaktach ze światem. Innymi słowy, zadaniem szkoły byłoby przekształcanie wiedzy potocznej w naukową bądź mającą istotne znamiona wiedzy naukowej – czyli: od potoczności do naukowości. W moim rozumieniu, wiedza potoczna ma pewne znamiona wiedzy naukowej, w przeciwnym wypadku nie byłaby wiedzą, zaś wiedza naukowa ma znamiona wiedzy potocznej, chociażby poprzez emocjonalne zaangażowanie w nią jej podmiotu czyli, człowieka wiedzącego „coś”, co uzasadnia naukowo. Zatem jest to w zasadzie pętla epistemologiczna wchodząca po spirali na coraz wyższe orbity – czyli odpowiedzi na kolejne pytania, rodzą nowe pytania. A to jest już jedna z cech myślenia krytycznego, które jest (winno być) także celem działań dydaktycznych szkoły.

Zadania i sposoby szkolnego poznawania

Sensem szkoły byłoby zatem przechodzenie z uczniem od pojęć potocznych do wiedzy naukowej – co w zasadzie w pełni jest w szkole ogólnokształcącej nieosiągalne. Jako uczestnicy Projektu przyjmujemy, że mechanizmem przekształcania wiedzy potocznej w naukową jest aktywność poznawcza uczniów – ale czynna, progresywna. W tej zaś aktywności widzimy obserwacje, manipulacje oraz eksperymentowanie. Wszystkie trzy kategorie działań wymagają od uczniów pewnego zakresu wiedzy i umiejętności  na wejściu. Tak na przykład, obserwacja wymaga od podmiotu operowania zmysłami – w pewnym sensie sobą i znajomości pewnych praw w tym względzie; manipulowanie związane jest ze znajomością i umiejętnością działania na obiektach – zmiany położenia, zestawienia i tak dalej; eksperymentowanie zaś wymaga najwięcej, bo myślenia antycypacyjnego, czyli uobecniania stanów, które nie istnieją, a ze względu na które podejmowane jest określone działanie – jak? i w co? można dany obiekt zmienić. Na ty etapie procesu pojawiają się zmienne zależne, niezależne i modyfikujące. Jest to najwyższy poziom operacji na rzeczywistości – i to uczniowie szkoły podstawowej mogą opanować.  Jest to poziom zwrotnie prowokujący wiele problemów – praktycznych a nawet etycznych.

Chcielibyśmy zatem traktować eksperymenty i doświadczalne działania jako wehikuł kształtujący wiedzę naukową oraz krytyczne myślenie uczniów – czyli myślenie naukowe. Czego jednak to eksperymentowanie ma dotyczyć, jakich obiektów? Najpierw – w porządku fenomenologicznym – faktów, zjawisk oraz procesów. Zaś w porządku epistemologicznym dotyczy to działanie pojęć i zasad i procedur. Kolejnym więc naszym krokiem byłaby analiza podstawy programowej – jakie mamy w niej pojęcia i zasady (prawa), procedury oraz jakie obiekty rzeczywiste, zjawiska i procesy. Moglibyśmy stworzyć grupy tematyczne oraz do epistemologicznej charakterystyki dopasować metodę – obserwację, manipulowanie i eksperymentowanie a czasem tylko narrację. Do świata przyrody zaliczyłbym także matematykę, a właściwie liczbę – tkwiącą immanentnie w tymże świcie – bez liczby (nagromadzenia ilościowego elementów) świat rzeczywisty (obserwowalny)  chyba nie mógłby istnieć. Do przyrody włączyłbym także geografię,  gdyż jest to przestrzeń, w której znajdują się wszelkie obiekty rzeczywiste.

Dlaczego jednak chcemy kształtować uczniowskie zrozumienie świata przyrody właśnie przez działanie eksperymentalne? Powody są przynajmniej dwa. Po pierwsze, człowiek niejako wybił się na niezależność poznawczą poprzez eksperymentowanie – najpierw był to owoc z zakazanego drzewa w Raju, a potem na przykład ogień. Po drugie, eksperymentowanie pojawiło się wraz z zaczątkiem krytycznego, wątpiącego/hipotetycznego myślenia. I właśnie eksperymentowanie jako skutek krytycznego myślenia jest jednocześnie jego warunkiem koniecznym. Innymi słowy, eksperymentowanie jest fizykalnym (rzeczywistym) uobecnieniem idei/artefaktu – krytycznego myślenia. Materialne otoczenie człowieka zaczęło się istotnie zmieniać od czasu podjęcia przez niego eksperymentowania.

Jakie jednak procesy rozumowania opisują krytyczne myślenie – myślenie wątpiące? Jest to, najogólniej rzecz biorąc, uzasadnianie twierdzeń – redukcyjne i dedukcyjne, czyli sprawdzanie, wnioskowanie oraz dowodzenie i tłumaczenie (za: Mieszalski, 1997). Tego zatem powinniśmy uczyć, o tym mówić, to jest konkretne, obserwowalne i mierzalne…. Uzasadnianie twierdzeń to po prostu rozumowanie. Doszlibyśmy zatem do dydaktycznego sensu eksperymentowania – jest to wdrażanie do rozumowania.

Wprowadzenie do metodyki eksperymentu

W metodyce nauk przyrodniczych  dość często eksperyment bywa utożsamiany z doświadczeniem. W naszym podejściu proponujemy jednak rozróżnianie działania uczniów o charakterze eksperymentu naukowego od działania, które ma dostarczyć materiału do przemyśleń, pokazać samą procedurę, efekt czegoś czy „wykazać, że…” lub wreszcie wzbogacić wiadomości  na dany temat.

Dziwi to bardzo, gdyż już według Słownika Języka Polskiego, eksperyment to „celowe wywołanie jakiegoś zjawiska w sztucznych, zwykle laboratoryjnych warunkach w celu zbadania i wyjaśnienia jego przebiegu: doświadczenie” (s. 525). Doświadczenie natomiast to „wywoływanie lub odtwarzanie zjawiska w sztucznych warunkach, próba, eksperyment” (niestety – dop. S.D. – s. 440). Istotną cechę rozróżnienia tych działań wskazuje Wincenty Okoń w Słowniku Pedagogicznym. Terminowi ‘doświadczenie” przypisuje następującą definicję: „termin wieloznaczny, najczęściej oznacza proces bądź rezultat bezpośredniego poznawania rzeczywistości za pośrednictwem systematycznej obserwacji lub eksperymentu” (s. 75), zaś ‘eksperyment’ według Okonia to „metoda badań typowa dla nauk indukcyjnych, której podstawową częścią jest wywołanie jakiegoś procesu lub regulowanie warunków nań wpływających, aby umożliwić dokładniejsze jego zbadanie” (s. 87). Sądzić można, że doświadczenie jest pojęciem znacznie szerszym od eksperymentu, który jest szczególnym przypadkiem doświadczenia. Tym, co istotnie wyróżnia eksperyment z obszaru doświadczeń, jest jego dość sztywny opis proceduralny, dzięki czemu może on służyć jako metoda działania poznawczego, a w szczególności weryfikacyjnego. Uznajemy, iż takie rozróżnienie eksperymentu i doświadczenia sprzyja rozwijaniu intersubiektywnej komunikowalności języka dydaktyki.

Eksperyment jako metoda poznawania, a ściślej: metoda budowania uzasadnionego teoretycznego opisu jakiejś rzeczywistości ma przypisane cztery zasadnicze etapy (por. Kupisiewicz, 1962 oraz Dylak, 2013):

  1. pierwszy to gromadzenie informacji, wiadomości i budowanie wiedzy na dany temat oraz językowe ujęcie trudności poznawczej czy luki w wiedzy. Innymi słowy, to sformułowanie problemu do rozwiązania.
  2. Drugi z etapów eksperymentu to sformułowanie – na podstawie zgromadzonych informacji i wiedzy – najbardziej prawdopodobnych rozwiązań, czyli hipotez. Owe hipotetyczne rozwiązania stanowią swego rodzaju reflektory mające wyznaczać (poprzez ich oświetlanie) te obszary, w których upatrujemy rozwiązań. Przyjęte hipotezy wyznaczają zatem szczegółowy przedmiot i sposób postępowania badawczego. W szczególności mamy tu na uwadze wyodrębnienie i zdefiniowanie zmiennych: niezależnych (tych, które wprowadzamy do zjawiska czy procesu) oraz zależnych – czyli tych zjawisk, zdarzeń, które mogą być pod wpływem czy efektem oddziaływania wprowadzonych przez nas zmiennych, czyli zmiennych niezależnych. I to jest istotna różnica między eksperymentem a doświadczeniem. W doświadczeniu w zasadzie nie budujemy teoretycznego kontekstu zdarzeń, spowodowanych celowo dobranym czynnikiem eksperymentalnym – podejmujemy bowiem działanie i czekamy na wynik, który później opisujemy, a sam wynik włączamy do naszej wiedzy. Relacje między zmiennymi – czym na co oddziaływać – wynika z decyzji eksperymentatora, tu: ucznia, nie zaś z instrukcji metodycznej nauczyciela czy podręcznika.
  3. Trzeci etap to realizacja założeń eksperymentalnych, czyli uruchomienie działania zmiennej niezależnej i obserwowanie wyników tej ingerencji. Zwracamy tutaj uwagę na konieczność dokładnego zdefiniowania oraz kontroli zmiennych – niezależnych i zależnych.
  4. Wreszcie jako ostatni wymienia się  opis wyników, wnioskowanie oraz prezentacja wniosków, a także ich interpretacja w kontekście posiadanej wiedzy, ze względu na którą uruchomiono daną procedurę eksperymentu.

Jako procedura określonego sposobu myślenia takie rozumowanie zgodne jest z twierdzeniem McLuhana: przekaźnik jest przekazem. Mamy tu zatem przede wszystkim zarówno uzasadnianie dedukcyjne – dowodzenie i wnioskowanie – oraz redukcyjne, czyli sprawdzanie i tłumaczenie (zob. Mieszalski, 1994). Dowodzenie, czyli uzasadnianie następstwa o nieznanej prawdziwości poprzez dobieranie do niego racji uznanej za prawdziwą, występuje na samym początku procedury eksperymentalnej, na etapie gromadzenia wiedzy dotyczącej fragmentu rzeczywistości, którą zamierzamy badać eksperymentalnie. Sprawdzanie jako uzasadnianie racji poprzez dobieranie do niej następstwa uznanego za prawdziwe (w wyniku eksperymentu) to sama procedura weryfikacji przyjętych założeń hipotetycznych. Na podstawie przeprowadzonych badań wnioskujemy, czyli uzasadniamy następstwa o nieznanej prawdziwości poprzez dobieranie ich do racji uznanej za prawdziwą (wnioskowanie to wychodzenie poza dane eksperymentalnego doświadczenia – wyniki badań w tym wypadku to racja, a konsekwencje to następstwa o nieznanej prawdziwości).

Budowanie nowej wiedzy na bazie wyników eksperymentu to tłumaczenie, czyli uzasadnianie racji poprzez dobieranie jej do następstw uznanych za prawdziwe. Przeprowadzanie eksperymentu z uczniami oraz przez samych uczniów sprzyja kształtowaniu przekazu kulturowego opartego na krytycznym myśleniu (zob. Klus-Stańska, 2010) oraz logicznego, pragmatycznego posługiwania się wiedzą.

Eksperyment jako metoda badawcza wykorzystywana w nauczaniu stwarza niebywałe okazje do kształtowania umiejętności prowadzenia ukierunkowanej i dokumentowanej obserwacji (por. moja książka). To wreszcie także umiejętność uogólniania, a konkretnie przeprowadzania procedur idealizacji i konkretyzacji. Jednak w ogólności eksperyment daje nam wgląd w warsztat uczonych, w zasady budowania intersubiektywnie komunikowalnej i sprawdzalnej wiedzy, w umiejętności planowania i przewidywania, czyli sprzyja kształtowaniu kompetencji integracji myślenia i działania podporządkowanych krytycznym procedurom analizy rzeczywistości.

Eksperyment jest niezwykle ważny dla rozwoju naszego rozwoju poznawczego oraz osobistej wiedzy naukowej, wiedzy dynamicznej zarówno tej teoretycznej. jak i działaniowej działaniowo. To właśnie eksperyment obok dyskusji czy debaty jest podstawową (jeżeli nie jedyną) drogą budowania wiedzy, którą uczeń (podmiot) sam może później modyfikować – bo znając zasady jej tworzenia, jest gotów na jej zmianę konstruktywną oraz systemową. Gdy mówimy ‘systemową’, to mamy na myśli rekonfigurację całego modułu posiadanej wiedzy, modułu związanego z określonym pojęciem czy zdarzeniem. Zaznaczmy przy tym, że zmiana konkretnego modułu wiedzy w jakimś stopniu zmienia inne moduły czy wreszcie cały system naszej wiedzy o świecie i działaniu w nim, a nawet emocjonalny stosunek do tej wiedzy, do działania i wreszcie do samego świata. W tym sensie w zasadzie nasza wiedza jest ciągle in statu nascendi – a proces jej  budowania właściwie dąży do  nieskończoności. Nigdy nie osiągniemy pełni wiedzy o świecie i o nas samych, gdyż oba podmioty poznania są co prawda skończone, ale nieograniczone – ten świat zewnętrzny i świat wewnętrzny, świat naszych emocji, postaw, przekonań i twierdzeń o świecie. I takie właśnie przekonanie winno być celem nadrzędnym poznawczej edukacji szkolnej (por. Popper, 1999).

Eksperyment zatem ma wielkie walory nie tylko badawcze – jako narzędzie poznania – ale także jako swojego rodzaju maniera gromadzenia danych, budowania twierdzeń i ich uzasadniania, wdrażająca sprawców w okowy krytycznego myślenia o budowaniu wiedzy oraz wykorzystywania wiedzy już posiadanej w celu budowania nowej. W poznaniu naukowym odpowiedź na jedno pytanie rodzi bowiem kolejne pytania (por. Poper, 1999). Tego właśnie uczy eksperyment. Zaś samo przekonanie o nieograniczoności prowadzi do epistemicznej skromności i pokory wobec poznawanego świata i osiągnięć poznawczych naszych bliźnich.

Ilustracje

Film

Film

Pobierz

Przypisy

  1. Fragmenty tego tekstu publikowane na stronie internetowej Centrum Naukowego Kopernik Warszawie oraz projektu Laboratorium Szkoły Przyszłości PAN, w Poznaniu

Literatura cytowana

  1. Ausubel, D.P., (1960). The use of advance organizers in the learning and retention of meaningful verbal materials. Journal of Educational Psychology, 5.
  2. Barnes D., (1988). Nauczyciel i uczniowie. Od porozumiewania się do kształcenia, WSiP, Warszawa.
  3. Dylak S., (2013). Architektura wiedzy w szkole, Difin, Warszawa.
  4. Klus-Stańska D., (2010). Dydaktyka wobec chaosu pojęć i zdarzeń, Wydawnictwo Akademickie ŻAK, Warszawa.
  5. Kupisiewicz Cz., (1962). O efektywności nauczania problemowego. Z badań nad metodami nauczania przedmiotów matematyczno-przyrodniczych, PWN, Warszawa.
  6. Mieszalski S., (2000). Związek uczenia się z nauczaniem z perspektywy konstruktywizmu, Ruch Pedagogiczny, 3-4.
  7. Mieszalski S., (1994). Rozumowanie uczniów – sens kształcenia, [w:] Dylak S. (red.) Przyrodnicze rozumowania najmłodszych czyli jak uczyć inaczej, Fot-Art.’90, Rzeszów.
  8. Mieszalski S., (1997). O przymusie i dyscyplinie w klasie szkolnej, WSiP, Warszawa.
  9. Okoń W., (1998). Nowy Słownik Pedagogiczny, Wydawnictwo Akademickie ŻAK, Warszawa.
  10. Popper K., (1999). Droga do wiedzy. Domysły i refutacje, PWN, Warszawa.
  11. Schutz A., (1984). Potoczna i naukowa interpretacja ludzkiego działania, [w:] Kryzys i schizma. Antyscjentystyczne tendencje w socjologii współczesnej, E. Mokrzycki (red.), PIW, Warszawa.
  12. Szymczak M., (red) (1978). Słownik Języka Polskiego, , PWN, Warszawa.
  13. Trzebiński J., (1981). Twórczość a struktura pojęć, PWN, Warszawa.
  14. Ylvisaker M., Hibbard M., Feeney T., (2006). What is an advance organizer? LearNET. A Resource for Teachers, Clinicians, Parents, and Students by the Brain Injury Association of New York State.