آموزش علوم : روش علمي روش زندگي
پرده اول : ديروز
بشر چشم به جهان گشود و با پديده هايي در طبيعت روبه رو شد كه حس كنجكاوي و يا احساس نياز ، او را به سوي پرسش گري و درك بهتر پديده ها كشاند . چرا درختاني كه در فصل زمستان خشك و مرده جلوه مي كنند ، با رسيدن بهار تر و تازه مي شوند و جان دوباره مي گيرند؟ چرا هنگام زلزله زمين به شدت تكان مي خورد ؟ چرا بيمار مي شويم ؟ و هزاران چراي ديگر كه هر روز در زندگي بشر ديروز خودنمايي مي كردند .
بشر ديروز كه هنوز قدرت فكر و استدلال در او به خوبي رشد نكرده بود ، براي يافتن پاسخ پرسش هاي خود به خرافات روي آورد . پاسخ دادن به اين پرسش كه گرايش به خرافات از كي آغاز شد ، كاملا غير ممكن است . اما شايد بتوان گفت برخي پديده هاي طبيعي كه در بشر ايجاد وحشت مي كردند ، انگيزه گرايش وي را به خرافات فراهم مي كردند .
با گرايش به خرافات ، بشر خود را خشنود مي ساخت كه آن رويدادها را به خوبي مشناسد و مي تواند به نحوي آن ها را تحت اراده خود بگيرد. ناشناخته ها اغلب با خود ترس به همراه مي آورند. يعني ما از چيزهايي مي ترسيم كه دانشمان درباره آن ها كم است و زماني كه آن چيزها را شناختيم ،ترسمان نيز فروكش مي كند . بشر ديروز با روي آوردن به خرافات سعي مي كرد پديده ها را تفسير كند تا از وحشت خود بكاهد . براي بشر نخستين ، گذراندن زمستان بسير مشكل بود و بهار ، فراواني غذا و هواي گرم را نويد مي داد . در زمستان هاي سرد و طولاني ، وحشت از سرما و گرسنگي به سراغش مي آمد و او براي رهايي از اين وحشت ، به «خداي سرسبزي » روي آورد . در اواسط زمستان كه هوا به شدت سرد مي شد ، او به اتقاف همقطارانش گرداگرد درختي هميشه سرسبز جمع مي شدند و با خواندن دعا از خداي سرسبزي مي خواستند بهار را به طبيعت بازگرداند.
به مثال ديگري توجه كنيد. در طول تايخ ، بسياري از مردم تصور مي كردند ، ارواح شيطني درد و بيماري را به وجود مي آورند . آنان معتقد بودند كه سلامتي نتيجه مبارزه پيروزمندانه نيروهاي خير با نيروهاي خبيث و شيطاني است . از اين رو ، از جادوگران ، جن گيرها و دعا خوانان مي خواستند با كلمات و عبارات خاص خود به نيروهاي خير كمك كنند و ارواح خبيث و نيروهاي شر را از بدن بيماران بيرون برانند.
پس از شكل گيري نخستين تمدن هاي بشري ، مشاهده دقيق و استدلال و نتيجه گيري منطقي اهميت بيش تري پيدا كردند . براي مثال ، بابلي ها هنگام مطالعه سير بيماري ها دريافتند كه برخي بيماري ها از فرد بيمار به فرد سالم سرايت مي كنند . اين مشاهده ، آنان را به اين نتيجه گيري منطقي رهنمون شد كه در چنين شرايطي بايد افراد سالم را از افراد بيماري جدا كرد . با وجود اين ، هنوز هم خرافات نقش خود را در توجيه پديده ها و رويدادها از دست نداده بودند .
بابليها تصور مي كردند كه شيطان و ارواح خبيث عامل انتقال بيماري از بدني به دن ديگر هستند . از اين رو ، گوسفندي را كنار بيمار مي بستند تا اين اهريمنان به بدن او حلول كنند . پس از بهبوبد نسبي بيمار ، گوسفند را سر مي بريدند و اگر كبد يا شش جانور حالت عادي نداشت ، روحاني قوم اعلام مي كرد كه انتقال اهريمن موفقيت آميز بوده است . اين جريان ، تاثير رواني عميقي بر بيمار مي گذاشت و او را به رهايي از بيماري اميد مي داد . اين جور وقايع ، باعث ماندگاري خرافات حتي تا عصر حاضر شده اند .
برخي از انديشمندان يونان باستان اهميت بيشتري به مشاهده دقيق و استدلال هاي منطقي و به دور از خرافه ميدادند. يكي از آنها، ارسطو بود كه مشاهده گري تيز بين بود و بيش تر مشاهدات خود را به طور دقيق تفسير و تشريح كرده است . جانوران دريايي ، بيش تر از جانوران خشكي نظر ارسطو را جلب مي كردند . مشاهدات و تفسيرهايي ارسطو راجع به ساختار و عادات جانوران دريايي ، به طور قابل ملاحظه اي دقيق و درستند . براي مثال ، وي گروهي از ماهي ها را كه شباهت زيادي به قورباغه دارند ، به خوبي توصيف كرده است . اين ماهي ها روي آرواره بالايي خود ، توصيف كرده است . اين ماهي ها روي آرواره بالاي خود ، ساختار سيخك مانندي دارند كه در انتهاي آن ضميمه اي گوشتالود وجود دارد . اين ضميمه در گونه هاي مختلف قورباغه ماهي ها ، شكل متفاوتي دارد ؛ در بعضي ها به كرمي كوچك و در بعضي ديگر به يك ماهي كوچك مي ماند. همان طور كه ارسطو به درستي استنباط كرده است ، جانور از اين ساختار براي به دام انداختن صيد استفاده مي كند و آن را همانند قلاب ماهي گيري به كار مي گيرد .
هر چند ارسطو مشاهده گري تيز بين بود ، اما آزمايشگر نبود ؛ زيرا در آن روزگاران هنوز ابزارها و روش هاي مناسب براي آزمايش پديده ها به وجود نيامده بودند. در چنين شرايطي ، امكان خطا در مشاهدات و نتيجه گيري ها ، بسيار بالا بود . براي مثال ، ارسطو دربره دو شاخه بودن زبان مار ، اين گونه استدلال كرده است كه چون مار اغلب در خاك نقب مي زند ، دو شاخه بودن زبان به او امكان مي دهد ، سوراخ هاي بيني خود را از خاك پاكسازي كند ! بنابراين ، هر چند مشاهده اولين گام در درك پديده هاست و مشاهده دقيق يكي از تفاوت هاي دانشمندان با افراد عادي به حساب مي آيد ، اما به تنهايي نمي تواند در درك همه پديده ها و يافتن پاسخ همه پرسش ها به ما كمك كند.
برخي از دانشمندان مسلمان نيز ارزش ويژهاي به تجربه و آزمايش ميدادند. رازي، بيروني و ابنهيثم از آن دسته بودند. براي مثال، بيروني در آزمايشهاي خود مانند يك پژوهشگر امروزي ميكوشد هنگام مقايسهي ويژگي دو ماده، ديگر شرايط را براي آنها يكسان سازد. براي نمونه، او براي بررسي اين نظريهي ارسطو كه آب گرم از آب سرد زودتر يخ ميبندد، چنين آزمايشي انجام ميدهد:" من دو ظرف يكشكل و يك اندازه برگرفتم و در هر دو ظرف، مقداري برابري از يك آب، يكي گرم و ديگري سرد، ريختم و هر دو ظرف را در هواي سرد و خشك نهادم. سطح آب سرد يخ بست، در حالي كه درآب گرم هنوز گرمايي باقي مانده بود. اين را ديگر بار آزمودم، باز همچنان شد."
سرانجام در دوران نوزايي(رنسانس) تجربه و آزمايش جايگاه ويژهاي پيدا كرد. پيشرفت صنعت چاپ كتاب در آن دوران و ابداع ابزارهايي مانند تلسكوپ و ميكروسكوپ جنبش علمي تازه اي را در اروپا به وجود آورد. كپرنيك ، گاليه ، هاروي و ديگر دانشمندان بزرگ آن دوران ، رنسانس علمي بزرگي را به وجود آوردند كه نتيجه تغيير در شيوه فعاليت هاي علمي و اهميت پيدا كردن تجربه و آزمايش بود .
پرده دوم : امروز
شب است و دير هنگام به منزل بازگشته ايد. از پلهها بالا مي رويد، در را باز ميكنيد و دست خود را به سوي كليد برق درار مي كنيد . لامپ روشن نمي شود .چرا؟ براي پيدا كردن پاسخ اين پرسش ، ذهن شما به سرعت مراحلي را طي مي كند كه به مرحل روش علمي شباهت زيادي دارند .
مشاهده : رو به رو شدن با تاريكي ، فشار دادن كليد برق ، روشن نشدن لامپ و ...
طرح مساله 1: آيا برق منطقه رفته است؟
فرضيه : اگر برق منطقه رفته باشد ، همسايه ها نيز نبايد برق داشته باشند .
آزمايش : مشاهده لامپ هاي همسايگان
تحليل : اگر همسايه ها نيز در تاريكي باشند ، فرضيه شما صحيح است و اگر آنان برق داشته باشند ، فرضيه شما رد مي شود .
نتيجه : همسايه ها برق دارند و شما بايد فرضيه ديگري را مورد آزمايش قرار دهيد .
طرح مساله 2: آيا لامپ سوخته است ؟
فرضيه : اگر لامپ سوخته باشد ، لامپ هاي ديگر بايد روشن شوند .
آزمايش : كليد لامپ هاي ديگر را فشار مي دهيد .
تحليل : اگر لامپ هاي ديگر روشن شوند ، فرضيه شما صحيح است و گرنه فرضيه شما رد مي شود .
نتيجه : همه لامپ ها روشن نمي شوند و شما بايد فرضيه ديگري را آزمايش كنيد .
طرح مساله 3: آيا فيوز كنتور برق پريده است ؟
و شما اين مساله و مسائل ديگري را كه ممكن است مطرح شوند ، به همين شيوه حل مي كنيد تا سرانجام لامپ خانه شما روشن مي شود . پس از روشن شدن خانه ، به آشپزخانه مي رويد تا براي خود غذا بپزيد. تعدادي سيب زميني ، گوجه فرنگي و تخم مرغ داريد.طرح مساله مي كنيد . آيا سيب زميني ها را خلال كنم و آن ها را با تخم مرغ مخلوط كنم ؟ آيا گوجه فرنگي ها را با تخم مرغ ها مخلوط كنم و املت تهيه كنم ؟ آيا سيب زميني ها را خلال كنم و آن ها را با گوجه فرنگي و تخم مرغ مخلوط كنم ؟ و شما تصميم مي گيريد ،مساله سوم را بيازاييد .
فرضيه : اگر سيب زميني ها را خلال و با گوجه فرنگي و تخم مرغ مخلوط كنم ، غذاي ابتكاري لذيذي به دست مي آيد .
آزمايش : غذاي ابتكاري را تهيه مي كنيد .
تحليل : اگر غذاي ابتكاري شما خوشمزه شود ، فرضيه شما ثابت مي شود و شما باز هم اين نوع غذا را تهيه مي كنيد .
اگر غذا خوشمزه نشود ، فرضيه شما رد مي شود و شايد گرسنه سر بر بالين بگذاريد .
نتيجه : غذاي ابتكاري شما ،خوشمزه است و شما تصميم مي گيريد با زهم از اين ابتكار ها انجام دهيد .
غذاي ابتكاري خود را نوش جان مي كنيد و مي خوابيد .
صبح كه براي رفتن به سركار ، به خود روي خود استارت مي زنيد ، متوجه ميشويد، استارت نمي زند .
مشاهده : كاپوت را بالا مي زنيد و نگاهي به بخش هاي مختلف موتور مي اندازيد و بر اساس مشاهدات خود ، طرح مساله مي كنيد .
طرح مساله : آيا بست را محكم مي كنيد .
فرضيه : اگر بست باتري محكم شود ماشين استارت مي زند .
آزمايش : بست را محكم مي كنيد .
تحليل : ماشين استارت مي زند و فرضيه ثابت مي شود يا فرضيه ديگري مطرح ميكنيد .
تيجه : ماشين شما روشن مي شود يا شما مجبور مي شويد به تعميرگاه مراجعه كنيد . در صورت مراجعه به تعميرگاه ، تعميركار با فرضيه هاي دقيق تري مشكل خود روي شما را برطرف خواهد كرد . تجربيتي كه تعميركار طي دوره آموزشي و هنگام تعمير خودروهاي ديگر به دست آورده است در اين راه به او كمك مي كنند . اين تجربيات در حكم جمع آوري اطلاعات يك دانشمند هستند .
پرده سوم : فردا
هر چند روش علمي ، يعني طرح مساله ، فرضيه سازي و انجام آزمايش از فعاليتهاي معمول دانشمندان به حساب مي آيند ، اما به نظر نمي رسد به وسيله آنان وضع شده باشند، بلكه اين شيوه حركت ذهن ، برخاسته از خود ذهن است .
به عبارت ديگر ، ذهن ما چنان تكامل يافته است كه به اين شيوهخ مسائل را حل مي كند . از اين رو ، مي توان گفت كه همه مردم در فعاليت هاي روزانه خود از روش عليم بهره مي گيرند ، بدون آن كه حتي نام مراحل آن را بدانند يا آموزش خاصي در اين زمينه ديده باشند .
بشر در طول تاريخ نيز از اين شيوه بهره گرفته است .
براي مثال ، پي بردن پزشكان بابلي به واگيردار بودن برخي بيماري ها ، نتيجه بهره گيري آنان از روش علمي بوده است .
مشاهده : در برخي موارد ، بيمار شدن يك نفر به بيمار شدن اطرافيان و گاهي همشهريان او مي انجامد .
طرح مساله : ايا فلان بيماري واگير دارد ؟
فرضيه : اگر بيماري واگير داشته باشد، جدا كردن افراد سالم از بيمار مانع همه گيري آن مي شود .
آزمايش : افراد سالم از افراد بيمار جدا مي شوند .
نتيجه : فرضيه ثابت مي شود و اين تجربه به نسل هاي بعدي نيز انتقال مي يابد .
بنابراين ، فرضيه ساختن و انجام آزمايش از فعاليت هاي معمول ذهن آدمي است و انسان همواره در طول تاريخ از آن بهره مي گرفته است .
امروزه ، ما حتي در آشپزي هم از روش علمي بهره مي گيريم . پس چگونه مي توان تصور كرد كه نياكان ما دست كم در آشپزي از آن بهره نمي گرفته اند ! بدون شك ، به كار گيري و تكامل ابزارها ، تكامل شيوه هاي خانه سازي ، تحول در كشاورزي ، دامپروري وديگر فعاليت هاي شگرفي كه در طول تاريخ انجام شده اند ، همه از آبشخور روش علمي بهره گرفته اند . البته ، اين شيوه حركت ذهن همگام با تكامل بشر و افزايش تجربيان او تكامل پيدا كرده است و انسان هاي دقيق و انسان هايي كه از توان انديشيدن و استدلال بلاتري برخوردار بوده اند ، از اين شيوه ذهني بهره برداري كارآمدتري كرده اند .
بنابراين، بهتر است روش علمي را چنان آموزش دهيم كه در دانش آموزان اين احساس پديد بيايد كه آنچه درباره آن گفت و گو مي كنيم ، فقط در حيطه فعاليت دانشمندان تعريف نمي شود . بحث را با مثال هاي ساده اي آغاز كنيد كه دانش آموزان هر روز با آن ها روبه رو مي شوند. براي آنان مسالهاي طرح كنيد و بدون اشاره به مراحل روش علمي، از آنان بخواهيد ، درحل مساله به شما كمك كنند . مراحل اين فعاليت را روي تخته بنويسيد و پس از كامل شدن آن ، نام علمي هر يك از آن مراحل (از مشاهده تا نتيجه ) را كنار آن ها يادداشت كنيد . به عنوان فعاليت خارج از كلاس هم مي توانيد از آنان بخواهيد پيرامون پرسش هاي زير پژوهش كنند :
• در فعاليت هاي روزانه خود چه قدر از روش علمي استفاده مي كنيد؟
• آيا اگر از روش علمي استفاده كنيد، مسائل خود را بهتر حل مي كنيد؟
• اطرافيان شما چه قدر از روش علمي استفاده مي كنند؟
• در جامعه ، چه قدر از روش علمي استفاده مي شود ؟
• چگونه مي توان از روش علمي ، براي زندگي بهتر ،بهره گرفت؟
در مرحله بعد به آنان بياموزيد كه دانشمندان به نحو دقيق تري از روش علمي بهره مي گيرند و تفاوت دانشمندان با ساير افراد نيز در همين است . انان بايد بدانند كه همه افراد مشاهده مي كنند ، اما دانشمندان دقيق مشاهده مي كنند و مشاهدات خود را پي مي گيرند . مشاهده دقيق به طرح دقيق مساله مي انجامد و هر چه مساله دقيق تر طرح شود ، فرضيه بهتري درباره آن در ذهن شكل مي گيرد و طراحي آزمايش براي آن ساده تر و دقيق تر خواهد بود.
منبع:
1. الدون جي . گاردنر. تاريخ بيولوژي . ترجمه علي معصومي و كيوان نريماني ، انتشارات شباهنگ ، تهران ،1366
2. اصغر نيشابوري ، فرضيه و آزمون فرضيه، رشد آموزش زيست شناسي ،53
3. سالاري، حسن. بيروني(از مقالههاي دانشنامهي جزيره: http://www.jazirehdanesh.com/find.php?item=19.490.583.fa
4. http:/biotech.biology.arizona.edu/scientific
با سلام خدمت دوستان و بازديد كنندگان گرامي