ΝΑ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΟΥΜΕ ΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΤΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

Σε ολόκληρη τη Δύση, τα χαμηλότερα κριτήρια στην επιστημονική εκπαίδευση θέτουν σε κίνδυνο τη μελλοντική ευημερία. Από τα μέσα του 19ου αιώνα, η Δύση εξαρτάτο από τεχνολογικές καινοτομίες και τα επιστημονικά επιτεύγματα τόσο για την επιρροή που ασκεί στον υπόλοιπο κόσμο όσο και για τις προοπτικές οικονομικής ανάπτυξης. Αλλά η Δύση αντιμετωπίζει πλέον σοβαρό ανταγωνισμό από τις αναδυόμενες χώρες της Ασίας, όπου η εκπαίδευση σε μαθηματικά και επιστήμες «ανθεί».

Σε γενικές γραμμές, ο ανταγωνισμός στον επιστημονικό τομέα και την τεχνολογία αποτελεί «ευλογία» – όσο πιο προηγμένο είναι ένα έθνος τόσο καλύτερα. Και η συνεργασία και ανταλλαγή ανθρωπίνου δυναμικού συνάδουν με την κερδοφορία των επιχειρήσεων, σε συνδυασμό με υψηλότερα πρότυπα ζωής. Αλλά θα πρέπει να αναγνωρισθεί ότι η υποχώρηση των εκπαιδευτικών κριτηρίων αναπόφευκτα θα έχει αρνητικό αντίκτυπο στην οικονομική ανάπτυξη.
Η Δύση -και οι ΗΠΑ ειδικότερα- είχε βρεθεί και στο παρελθόν σε παρόμοια θέση, τότε που η πρώην Σοβιετική Ένωση εκτόξευσε τον πύραυλο Σπούτνικ, το 1957. Το αποκαλούμενο «Σπούτνικ σοκ» στάθηκε αρκετό για να πείσει την Αμερική και την υπόλοιπη Δύση για την ανάγκη ριζικών μεταρρυθμίσεων στην επιστημονική εκπαίδευση και ειδικότερα στους τομείς στελέχωσης, επιμόρφωσης και διατήρησης εκπαιδευτικού προσωπικού.
Μία εκ των μεταρρυθμίσεων που θα πρέπει να θεωρηθεί βασική προτεραιότητα σήμερα, αφορά το επιστημονικό υλικό της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Τα μαθηματικά, η βάση όλων των επιστημών, βασίζεται σε συνοπτικό και περιεκτικό λόγο και τις λογικές ακολουθίες.
Η φυσική που κάποτε αποτελούσε το γνωστικό αντικείμενο με τη στενότερη σχέση με τα μαθηματικά, παρέχει γνώση για τη δομή των ατόμων και η εφαρμογή των μαθηματικών σε αυτόν τον τομέα έχει πλέον διευρυνθεί και σε χημεία και βιολογία.
Στην ουσία, όλα τα φαινόμενα στη χημεία βρίσκουν εξήγηση στο κβαντικό άτομο, ενώ η χημεία και η φυσική συμβαδίζουν με τη μοριακή βιολογία, η οποία -από τότε που ανακαλύφθηκε το DNA, στη δεκαετία του ‘50- κυριαρχεί στη μοντέρνα βιολογία. Όλες οι άλλες επιστήμες – γεωλογία, αστρονομία, νευρο-επιστήμη, ωκεανογραφία και μυριάδες ακόμη επιστημονικές κατηγορίες- εξαρτώνται από διαφόρους επικαλυπτόμενους συνδυασμούς βιολογίας, χημείας και φυσικής.
Και όμως σήμερα, η συντριπτική πλειοψηφία των σχολείων δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης αρχίζουν τη μελέτη της επιστήμης με τη βιολογία. Στην Αμερική, το σύνηθες πλαίσιο προϋποθέτει τρία χρόνια επιστημονικής μελέτης και, σήμερα, οι περισσότεροι Αμερικανοί μαθητές παρακολουθούν μαθήματα επιστημονικού περιεχομένου με την εξής σειρά: βιολογία, χημεία, φυσική.
Και αυτή η σειρά μαθημάτων καθορίσθηκε το 1893. Νομίζω ότι είναι πλέον ξεπερασμένη, καταστροφική, από παιδαγωγική άποψη, ενώ αγνοεί τα τρομερά επιστημονικά επιτεύγματα του 20ού αιώνα.
H μελέτη της επιστήμης θα πρέπει να αρχίζει με τη φυσική και όχι με τη βιολογία. Μέσω της μελέτης της φυσικής, οι μαθητές μελετούν ταυτοχρόνως άλγεβρα, έχοντας την ευκαιρία να γνωρίσουν την ισχύ των μαθηματικών.
Ακόμη περισσότερο, η φυσική ασχολείται με φαινόμενα της καθημερινής ζωής, η περιγραφή των οποίων δεν προϋποθέτει την εκμάθηση πολλών, αγνώστων λέξεων (κάτι που συμβαίνει με τη βιολογία που διδάσκεται στα σχολεία): κίνηση, ταχύτητα, επιτάχυνση, πτώση αντικειμένων, η έννοια της βαρύτητας ως δύναμης, όπως και μερικές νέες έννοιες, όπως για παράδειγμα η μάζα, η ορμή και η ενέργεια, αλλά με συγκεκριμένους ορισμούς.
Η φυσική στην ενάτη σχολική τάξη -εν αντιθέσει με τη βιολογία της ίδιας τάξης- αντικατοπτρίζει την καθολικότητα των νόμων της φύσης, περιγράφοντας έναν μεγάλο αριθμό διαφορετικών φαινομένων που μπορούν να διδαχθούν στο συγκεκριμένο επίπεδο.
Τα πειράματα στις σχολικές τάξεις χρησιμοποιούν τις απλές συσκευές των σχολικών εργαστηρίων: τροχαλίες, ελατήρια, εκκρεμές, κεκλιμένα επίπεδα. Ομως οι κανόνες που αποκαλύπτονται έχουν ισχύ και στον πραγματικό κόσμο. Η πτώση ενός βάρους (ή ενός μήλου!) μπορεί να συνδεθεί με την τροχιά της Σελήνης γύρω από τη Γη, ακόμη και με τη δομή των Γαλαξιών και των δισεκατομμυρίων ηλιακών συστημάτων.
Πράγματι, μπορούμε να μελετήσουμε -σε επίπεδο σχολικής τάξης- τις ίδιες δυνάμεις που κινούν άτομα και πλανήτες. Ο τελευταίος μήνας στη διδασκαλία της φυσικής στην ενάτη σχολική τάξη περιλαμβάνει την περιγραφή του ατόμου, σωματίδια αόρατα με γυμνό μάτι, αλλά με μεγάλη έμμεση υποστήριξη.
Σε αυτό το στάδιο, η φυσική παρουσιάζει κλίμακες αποστάσεων, από άτομα μέχρι γαλαξίες, κλίμακες χρόνου, από νανοδευτερόλεπτα σε αιώνες, καθώς και ενεργειακές κλίμακες, από τα electron volts (eV) μέχρι τα megajoules.
Αυτά τα μεγέθη προϋποθέτουν μεταφορές και επαναλήψεις, αλλά αποτελούν βασικές έννοιες στον κόσμο μας, ειδικότερα στην κοσμολογία και στην εξελικτική βιολογία.
Η χημεία στη δεκάτη σχολική τάξη βασίζεται στη φυσική της προηγούμενης σχολικής χρονιάς, εμβαθύνοντας και εμπλουτίζοντας τις γνώσεις των μαθητών, χωρίς όμως να χρειάζονται βασικές αρχές της χημείας ή της βιολογίας για τη φυσική της ενάτης τάξης.
Και οι ποιοτικές εφαρμογές αρχών της φυσικής σε χημεία και βιολογία ενδυναμώνουν το ενδιαφέρον, καθώς εστιάζουν το συσχετισμό των επιστημών. Η χημεία αποτελεί κυρίως τη μελέτη των μορίων και όταν είναι πολύπλοκα, τότε επισυμβαίνει η μυστηριώδης μετάβαση στη ζωή και τη βιολογία.
Σε όλα τα στάδια του διδακτικού προγράμματος της φυσικής, θα πρέπει να τεθούν βασικά ερωτήματα: Πώς λειτουργεί κάτι; Πώς γνωρίζουμε; Ποιοι είναι οι βασικοί νόμοι; Ένας βιολόγος και όχι ένας φυσικός, ο Γιούλιους Μέγιερ, ήταν ο πρώτος που πρότεινε το νόμο για τη διατήρηση της ενέργειας από μια μελέτη βιολογικών ενεργειακών διαδικασιών. Ο χημικός Ντάλτον απέδειξε πρώτος την ύπαρξη των ατόμων και ο μηχανικός Σαντί Καρνό απέδειξε πρώτος το δεύτερο νόμο της Θερμοδυναμικής.
Η αλληλουχία φυσικής-χημείας-βιολογίας υποδεικνύει τη σημασία της διά βίου μάθησης και επαγγελματικής εξέλιξης για τους καθηγητές. Οι καθηγητές (συμπεριλαμβανομένων και εκείνων του κλάδου των μαθηματικών) θα πρέπει να συναντώνται ανά τα τακτά χρονικά διαστήματα και να συζητούν την εξέλιξη των μαθημάτων τους, τη μεταξύ τους συνοχή, συμπεριλαμβάνοντας και ιστορίες που αντικατοπτρίζουν τον τρόπο εφαρμογής της επιστήμης. Οι καθηγητές χρειάζονται χρόνο για μεταξύ τους συζητήσεις.
Γνωρίζω περισσότερα από 1.000 γυμνάσια που έχουν εφαρμόσει την αλληλουχία φυσικής-χημείας-βιολογίας. Και επικρατεί σχεδόν καθολική χαρά όταν οι μαθητές αρχίζουν και συνειδητοποιούν το βαθύτερο νόημα. Τα προαιρετικά επιστημονικά μαθήματα χαίρουν ιδιαίτερης δημοτικότητας.
Και επειδή η συγκεκριμένη αλληλουχία αφορά όλους τους μαθητές, θα πρέπει να διατηρηθεί και στο μέλλον και -το πιο σημαντικό- στον επιστημονικό τρόπο σκέψης. Δεν υπάρχει καμία δουλειά, κανένα επάγγελμα, λαϊκή δραστηριότητα που δεν θα έχει όφελος από μια τέτοιου είδους εκπαίδευση.
Αλλά για να διασφαλίσουμε τη «βιωσιμότητα» της επιστήμης, θα πρέπει να μελετήσουμε το εκπαιδευτικό σύστημα στο σύνολό του: το εκπαιδευτικό προσωπικό από προσχολικές μέχρι ανώτερες σχολικές βαθμίδες, κρατικά και εθνικά στάνταρ, μελέτες παραγωγικότητας και αξιολόγησης εκπαιδευτικών, διδασκαλία υλικών και εκπαιδευτικής τεχνολογίας, όπως και την πρόοδο σε νευρο-επιστήμες, γνωστική ψυχολογία, αναπτυξιακή ψυχολογία και διατροφή. Και η ηγεσία γι’ αυτή την τεράστια επαναστατική προσπάθεια ενδεχομένως θα πρέπει να προέλθει από επιχειρηματικά στελέχη με όραμα, τα κέρδη των οποίων εξαρτώνται από την εκπαίδευση και τη λογική σκέψη.


LEON M. LEDERMAN, κάτοχος βραβείου Νόμπελ στη Φυσική και επίτιμος διευθυντής του Εργαστηρίου Εθνικού Επιταχυντή Fermi (Fermilab), στην Μπατάβια του Ιλινόις.


Πηγή: http://www.project-syndicate.org/commentary/lederman2/English