Poczta elektroniczna

Nauki ścisłe wymagają od nauczanych choćby elementarnego zrozumienia, 
o czym mowa. Wszelako okazuje się, że owo rozumienie, 
nawet wśród przyszłych inżynierów, wcale nie jest umiejętnością powszechną.

Paweł Misiak

Szanowny Panie Redaktorze!

W tym roku zima mocno się trzyma, choć wedle kalendarza wiosna tuż-tuż. W tych warunkach siedzenie w pracy w uczelni nie jest łatwe, jako że pokój niezbyt dobrze ogrzewany i po paru godzinach palce zaczynają grabieć, a myśli, zamiast krążyć wokół ważnych a ciekawych zagadnień intelektualnych i praw przyrody, zaczynają się koncentrować na reakcjach własnego organizmu i możliwościach zmiany warunków na bardziej komfortowe. Niestety, częściowo wskutek tych mało sprzyjających warunków środowiskowych, dopadły mnie jakieś wirusy i dołożyłem kolejną jednostkę do wskaźników zachorowalności. Choć potoczne obserwacje wskazywały, że liczba zachorowań gwałtownie rośnie, a lekarze pierwszego i dalszych kontaktów uwijają się jak w ukropie, starając się „załatwić” wszystkich potrzebujących, z punktu widzenia wskaźników urzędowych epidemii nie ma, więc żadnych specjalnych działań podejmować nie trzeba. Innymi słowy, niech sobie każdy radzi na własną rękę. Ze strony władz sanitarnych pomocy nie będzie. Bo epidemia okazuje się pojęciem ścisłym i wyliczalnym.

Odchorowałem więc swoje. Leżąc w łożu boleści z bardzo wysoką temperaturą – co do tej pory zdarzało mi się w życiu bardzo rzadko – rozmyślałem luźno na tematy ogólne, przy czym z racji owej gorączki łatwo mi było o skojarzenia z zagadnieniami termodynamiki. Ta dziedzina wiedzy, z jednej strony, jest bardzo blisko związana z codziennym życiem, z drugiej zaś dotyka fundamentalnych zagadnień filozoficznych – sposobu istnienia wszechświata i jego poznawania. Termodynamika opisuje na przykład zjawiska występujące przy gotowaniu codziennej strawy, ale też stawia pytania o tak zwaną strzałkę czasu. A stąd już tylko krok do zagadnień doczesności i wieczności, przyszłości kosmosu itp. Nauczanie zaś tych zagadnień pozwala poczynić obserwacje bardziej przyziemnej i praktycznej natury.

CZEGO UCZY NAUKA?

Zacznijmy od spraw „wysokich”. Uprawianie nauki, zwłaszcza w dziedzinach najbardziej podstawowych, jest – w najgłębszych podstawach – poszukiwaniem niezmiennych praw, rządzących zjawiskami zachodzącymi we wszechświecie. Wszystko zaczęli już starożytni Grecy, wypowiadający różne hipotezy co do sposobu funkcjonowania świata. Jedni mówili o tworzących świat materialny żywiołach, inni o atomach i ich ruchach. Kilkanaście wieków później zmieniły się trochę określenia, ale podstawę naukowego obrazu rzeczywistości upatrywano w niezmiennych, obiektywnych, uniwersalnych prawach, które rządzą ruchem wszelkich obiektów w kosmosie. W dodatku znakomitym językiem formułowania tych praw okazała się matematyka, wnosząca do sformułowań doskonałą ścisłość.

Z osiągnięć zmatematyzowanej fizyki wynikło filozoficzne przekonanie, wyrażone w często przytaczanym poglądzie Laplace’a, iż wszystko da się przewidzieć, byleśmy tylko dokładnie znali położenia i pędy wszystkich cząsteczek i atomów we wszechświecie. Ten skrajny determinizm rodził wszelako dylematy w innych dziedzinach, związane z wolnością człowieka, a co za tym idzie – odpowiedzialnością i etyką. Na dodatek, do owego idealnego obrazu nie pasowały prawa opisujące część zjawisk, z drugim prawem termodynamiki, mówiącym o niemożliwości odwrócenia niektórych zachodzących w przyrodzie procesów, co ma związek ze wzrostem entropii, który doprowadzić miał do śmierci cieplnej wszechświata, polegającej na ostatecznym „rozmyciu”, zhomogenizowaniu całej materii.

Ów ogólny naukowy obraz świata jest od dawna przedmiotem nauczania studentów różnych kierunków studiów, zwłaszcza inżynierów. W odniesieniu do tych ostatnich rzecz wydaje się dość oczywista. Chyba nikogo nie trzeba dziś przekonywać, iż niebywałe osiągnięcia techniki i technologii w ciągu ostatnich trzech stuleci mają za fundament rozwój nauk, głównie ścisłych. Inżynierowie zajmują się w zasadzie wykorzystywaniem odkrytych praw i reguł rządzących naturą do konstruowania przedmiotów i opracowywania sposobów postępowania, które mają zachowywać się w określony sposób czy przynosić pożądane efekty.

Jak większość edukacji, także – a może szczególnie – nauki ścisłe wymagają od nauczanych choćby elementarnego zrozumienia, o czym mowa – pojęć i relacji logicznych między nimi, jak również elementów używanego tu języka matematyki. Wszelako w praktyce okazuje się, że owo rozumienie, nawet wśród przyszłych inżynierów, wcale nie jest umiejętnością powszechną. Taki właśnie wniosek płynie ze wspominanych przeze mnie w chorobie ostatnich doświadczeń dydaktycznych. Myślałem sobie, że zrozumienie wymaga wysiłku umysłowego, który jednak nie jest czynnością chętnie podejmowaną. Studenci najczęściej kują na pamięć głębokie w treści formuły, nie rozumiejąc wypowiadanych słów. Szkoła zwykle więcej nie wymaga. Ale od inżynierów in spe chyba wymagać należy.

NAUKA PONOWOCZESNA

Weźmy na przykład ćwiczenia w pracowni fizycznej. Wykonywane tam przez studentów eksperymenty mają za zadanie pokazanie, jak poznane przez nich w trakcie wykładów pojęcia i konstrukcje teoretyczne można zastosować do rzeczywistych układów fizycznych. Nie potrzeba żadnej wyszukanej aparatury, żeby zmierzyć przyspieszenie ziemskie czy ciepło właściwe wody. Jednak, aby skorzystać z poglądowości owych ćwiczeń, należy zrozumieć podstawowe związane z danym zagadnieniem pojęcia, co powinno też pozwolić na ocenę sensowności lub bezsensowności otrzymanych wyników.

W jednym z ćwiczeń dotyczących wspomnianej termodynamiki studenci mają za zadanie wykonanie prostych pomiarów związanych z przekazywaniem ciepła. Ze zmierzonych wielkości mają obliczyć między innymi zmianę entropii badanego układu w trakcie zachodzących procesów termodynamicznych. Względnie niewielka dokładność czynionych pomiarów i specyfika stosowanych w obliczeniach formuł sprawiają, że czasem zmiana entropii „wychodzi” studentom ujemna. Gdyby rzeczywiście tak było, oznaczałoby to największe odkrycie naukowe od paru setek lat – termodynamicznego perpetuum mobile. Ale oznacza to też złamanie drugiej zasady termodynamiki.

Ze wspomnianych wyżej powodów nie dziwią mnie takie wyniki, uzyskiwane przez studentów. Dziwi mnie natomiast niezmiernie brak ich zdziwienia otrzymanymi wynikami. Wyszło, to wyszło. Wpisują wyniki do tabelek i pokazują, jakby nigdy nic, jakby złamanie fundamentalnych praw przyrody było najzwyklejszą rzeczą na świecie.

NIE DO POJĘCIA

Gdzie jak gdzie, ale w naukach ścisłych precyzja używanych pojęć i wiążącego je aparatu matematycznego odgrywa niezmiernie istotną rolę. Nie ma tu miejsca na literacką wieloznaczność, luźne skojarzenia, gry słów, choć czasem godna podziwu jest pomysłowość naukowców w wymyślaniu nazw dla nowych obiektów i pojęć. Ta ścisłość języka uważana była (i jest) za wzór doskonałości dla wielu innych dziedzin nauki. Wszelako jego opanowanie wymaga nade wszystko dyscypliny myślenia, zachowywania reguł wnioskowania, trzymania się przyjętych definicji itp. Innymi słowy – zachowywania reguł klasycznej logiki.

Podobno kiedyś dobrą szkołą precyzji języka i myślenia była łacina. Później rolę tę przejęła matematyka. Nawet ta w wydaniu szkolnym powinna uczyć logicznego i abstrakcyjnego myślenia. Tymczasem przedmiot ów jest w większości szkół traktowany – delikatnie mówiąc – po macoszemu. Symbolem owej degradacji jest zniesienie obowiązkowego egzaminu maturalnego. Twierdzą niektórzy, że w imię humanitaryzmu w stosunku do dzieci, dla których konieczność uczenia się matematyki jest nieznośną torturą. I tak kolejne roczniki takich bezstresowo, czyli bezmatematycznie i bezlogicznie wykształconych maturzystów zjawiają się w rozmaitych uczelniach, gdzie rzesze tzw. nauczycieli akademickich starają się im przekazać przynajmniej rudymenty wiedzy o tym, jak funkcjonuje ten świat, na przykład w sferze materii. Ale jakim językiem do nich mówić?

Podobno u źródeł ludzkiego poznania leży zdziwienie. To zaś jest skutkiem dysonansu poznawczego, czyli niezgodności wyobrażeń, czy też intelektualnych konstrukcji i modeli świata z obserwowaną rzeczywistością. Przeżycie zdziwienia wymaga posiadania pewnego spójnego obrazu świata. Przeżycie zdziwienia naukowego wymaga posiadania teoretycznego modelu zjawisk i umiejętności rozumowego wyciągania zeń wniosków, które można porównać z rzeczywistością. Nauczanie na młodszych latach studiów polega często na ukazywaniu takich modeli, wypracowanych przez naukę w ciągu stuleci czy dekad rozwoju. Warto przy tym szczególnie akcentować owe momenty zdziwienia, które często stawały się punktami zwrotnymi w dziejach nauki i – szerzej – ludzkiej myśli. Może tą drogą da się wykształcić ów intelektualny „odruch zdziwienia”, wychodzącego na tereny abstrakcji, ponad poziom elementarnych potrzeb i odruchów. To umiejętność potrzebna nie tylko naukowcom czy inżynierom, ale – zaryzykowałbym twierdzenie – wszystkim świadomym członkom społeczeństwa obywatelskiego.

MNIEJ  - WIĘCEJ

Być może w gorączce umysł płatał mi figle, ale ów ciąg pojęć: nieubłagane prawa termodynamiki, ścisłość rozumowania, język matematyki i zdziwienie doprowadziło mnie do... zagadnień podatkowych. Może powodem były słyszane w półśnie wiadomości na temat najnowszych pomysłów ministra finansów? Dziedzina to – jak się wydaje – dość ścisła, wszelako, mimo iż wymaga jedynie prostego aparatu rachunkowego, w oficjalnych enuncjacjach jawi się jako zagadnienie szalenie zagmatwane, nie do pojęcia dla większości zwykłych zjadaczy chleba. Dlatego światły minister z wyżyn swego intelektu objaśnia nam, że choć zabierze, w istocie nie zabierze, czyli że choć zwykle 2+2=4, z jego rachunków wychodzi trochę inaczej. A w ogóle należy do przychodów obywateli zastosować odpowiednik II zasady dynamiki, czyli odebrać bogatym, żeby wszyscy mieli tak samo mało. Tym, co mają mało i tak nie ma z czego zabrać, więc niech się cieszą, że będą mieli tyle, co przedtem.

A co to ma wspólnego z nauczaniem studentów? Otóż myślę sobie, że student, którego nie dziwi otrzymany wynik łamiący podstawowe zasady przyrody, nie zdziwi się również, gdy licząc podatki dostanie mniej niż wynikałoby z obietnic ministerialnych. Być może zacznie raczej wątpić w swoje właściwe rozumienie słów „mniej” i „więcej”, a co dopiero mówić o pojęciach tak abstrakcyjnych, jak prawda, wolność czy sprawiedliwość, bez których elementarnego zrozumienia trudno wszelako mówić o byciu świadomym obywatelem demokratycznego społeczeństwa.
Po paru dniach moja fizyczna powłoka wróciła do normalnego stanu homeostazy i postrzeganie wróciło do jakiej takiej normalności. Niestety, przytoczone powyżej spostrzeżenia i skojarzenia, choć poczynione w gorączce, jakoś nie chciały się dać unieważnić. Ale też pojawiło się postanowienie, żeby jednak nie przekreślać sprawy, lecz spróbować po raz kolejny przekonać i pokazać moim studentom, że umiejętność stawiania pytań i towarzyszące jej zdziwienie są cenniejsze niźli wykute „na blachę”, acz bez zrozumienia, całe rozdziały podręcznika fizyki.
Przesyłając Panu Redaktorowi powyższy słowny landszafcik z mojej dydaktyczno-naukowej niwy, łączę ukłony i pozostaję z szacunkiem

Paweł Misiak

pm@wroclaw.com

Komentarze