)
Za kadym razem, gdy przygotowuj kolejny wykad z fizyki, staram si mie na uwadze, e uczenie tego przedmiotu ma by przekazywaniem wiedzy, ale zarazem - moe i przede wszystkim - wiczeniem umiejtnoci racjonalnego poznawania wiata, czyli stosowania metod naukowych. Akurat fizyka dobrze si do tego nadaje, jako e stanowi pod tym wzgldem swego rodzaju wzorzec, ktry prbuj naladowa inne dyscypliny, gwnie przyrodnicze, cho rwnie humanistyczne. Z jej oglnych wynikw korzysta te (co do oczywiste) filozofia przyrody, ktrej „odpryski” stanowi element oglnego wiatopogldu wspczesnego wyksztaconego czowieka.
W charakterze „klasycznego” przedmiotu wasnych bada traktuje te fizyk historia i filozofia nauki oraz naukoznawstwo. Te z kolei dyscypliny „mogyby stanowi take pomoc w dydaktyce dyscyplin naukowych” - pisze Stanisaw Kamiski (Pojcie nauki i klasyfikacja nauk, Wyd. Tow. Naukowego KUL, 1981), na przykad fizyki. Uczenie fizyki nie polega bowiem wycznie na przekazywaniu ustalonych stwierdze bd relacji o faktach, jakimi s wyniki obserwacji i eksperymentw, lecz na ukazywaniu, jak fakty te mona interpretowa na podstawie pewnego abstrakcyjnego modelu - w ramach teorii.
Nauczanie fizyki jako jednego z przedmiotw podstawowych u pocztkw studiw niefizycznych, jak to jest na przykad na kierunkach technicznych, moe wic i powinno obejmowa rwnie wyrane odniesienia do problemw nalecych do filozofii nauki.
Istotn tre fizyki jako nauki stanowi modele i teorie. S one narzdziami umysowymi, za pomoc ktrych prbujemy w sposb naukowy zrozumie Natur u samych podstaw jej materialnego aspektu. Poznawanie fizyki nie powinno zatem polega na wtaczaniu sobie do gowy coraz to nowych formu i gotowych schematw rozwizywania problemw (np. zada), lecz na dochodzeniu do zrozumienia tych modeli i teorii, a poprzez nie rozmaitych zjawisk zachodzcych w wiecie materii oraz powiza i zalenoci midzy nimi. Zrozumienie pozwala, midzy innymi, wyciga oglne wnioski co do zachowania ukadw fizycznych w rnych sytuacjach, przewidywa zachodzenie takich czy innych zjawisk.
Rozumienie, o jakim tu mwimy, to wynik naukowego wyjaniania procesw lub zjawisk, tak jak to wyjanianie pojmuje poznajcy. Z grubsza polega ono na przedstawieniu sobie przeze tego, co ma by rozumiane, przez to, co w ten czy inny sposb znane (naukowe stwierdzenia o faktach, prawa naukowe, prawida rozumowania etc.). Efekt wyjaniania zaley wic od dyspozycji poznajcego, jego wiedzy, umiejtnoci intelektualnych i paradygmatw, w obrbie ktrych pracuje jego myl. To ostatnie ma istotne znaczenie w obszarze intersubiektywnym.
Modele, ktre s elementem naukowego wyjaniania, maj rn natur. W fizyce najczciej wykorzystywane s modele teoretyczne i matematyczne. I. Barbour (Mity, modele, paradygmaty, Znak, 1984) okrela modele teoretyczne jako „konstrukcje mylowe, majce na celu wyjanienie obserwowanych zjawisk”, a dalej pisze, i „zazwyczaj model taki stanowi wyobraony mechanizm lub proces, postulowany na podstawie analogii z jakimi innymi, dobrze znanymi mechanizmami i procesami” i e „suy on nie tylko do formuowania prognoz, lecz przede wszystkim do zrozumienia wiata”. Model teoretyczny jest czym wicej ni tylko odwzorowaniem pewnych cech ilociowych. „Ma z zamierzenia odzwierciedla gbok struktur rzeczywistoci”, „jest zobrazowaniem mechanizmu lub procesu, wprowadzonym na podstawie analogii z jakimi dobrze znanymi mechanizmami lub procesami po to, by zbudowa teori, wic ze sob pewien zbir danych obserwacyjnych”. Teoria musi wobec tego zawiera rwnie reguy korespondencji, czyli powizania obserwowanych cech ukadw rzeczywistych z okrelonymi cechami modelu teoretycznego. Z kolei modele matematyczne to symboliczne przedstawienia „ilociowych wartoci zmiennych, wystpujcych w systemach fizycznych”. W ramach formalizmu opisuj relacje matematyczne midzy wielkociami mierzalnymi, przypisanymi - poprzez reguy korespondencji - pewnym cechom modelowanego ukadu rzeczywistego. Stosowane s gwnie do przewidywania zachowania si takiego ukadu.
H.W. de Regt i D. Dieks w artykule (http://philsci-archive.pitt.edu/archive/00001354/01/Synthese-revision.doc) powiconym zagadnieniu istoty naukowego zrozumienia zauwaaj, e to, co si w nauce uwaa za zrozumiae, zmienia si wraz z rozwojem nauki i ludzkiej myli, a oglniej - zaley od kontekstu (intelektualnego, historycznego etc.). Cytuj midzy innymi stwierdzenie W. Thomsona, lorda Kelvina, dla ktrego rozumienie jakiego przedmiotu bada fizycznych byo rwnoznaczne z umiejtnoci wyobraenia sobie lub zbudowania jego mechanicznego modelu.
Stanowisko lorda Kelvina jest jawnym wyrazem dominujcego wrd fizykw drugiej poowy XIX w. paradygmatu mechanistycznego. Czsto przywoywanym przykadem jest kinetyczna teoria gazw, w ktrej makroskopowe zachowania ukadu i niektre wielkoci termodynamiczne s wyjaniane i obliczane na bazie modelu gazu jako zbioru maych sprystych kulek, ktrych ruch podlega zasadom mechaniki klasycznej. W tym duchu funkcjonuje jednak i dzi wiele innych modeli skadajcych si na teorie fizyczne. Mona je zaliczy do typu modeli redukcjonistycznych, mechanistyczno-przyczynowych, bo na podstawie mechanicznych wasnoci ukadu zredukowanego do prostych elementw i znanych oddziaywa tyche wycigane s wnioski co do przyczyn i sposobu zachowania caego ukadu. W przypadku kinetycznej teorii gazw „redukcja” do poziomu mikroskopowego - gaz jako zbir poruszajcych si kulek - stanowi element wyjanienia, jak ruch i oddziaywania tych kulek, o dynamice znanej z mechaniki klasycznej, przejawi si na poziomie makroskopowym w postaci zalenoci midzy makroskopowymi parametrami, takimi jak objto, cinienie i temperatura.
De Regt i Dieks pisz o uprawianiu nauki i dlatego wdaj si w spr o poznawczy status zrozumienia. W perspektywie pragmatycznej uwaaj wyjanianie prowadzce do zrozumienia za jeden z istotnych poznawczych celw uprawiania nauki, stajc w opozycji do pogldw Hempela, a wspczenie van Fraasena. Dla tych filozofw bowiem zrozumienie jest „produktem ubocznym” bada naukowych, pojawiajcym si na poziomie subiektywnym, a jako takie jest nieistotne z punktu widzenia filozofii nauki i epistemologii, a wymiar pragmatyczny stoi w sprzecznoci z wymiarem poznawczym nauki.
Oprcz przywoanych wyjanie naukowych typu redukcjonistycznego, mechanistyczno-przyczynowego, Regt i Dieks pisz te o koncepcjach unifikacjonistycznych. Twierdzi si w nich, e podstaw wyjaniania naukowego s teorie opisujce jaki aspekt wiata w sposb zunifikowany, bardziej jednolity ni (mniej wyjaniajce) teorie czstkowe. W tym wypadku rwnie mamy do czynienia z pewn form redukcji, polegajc na zmniejszeniu liczby zjawisk (i ich teorii) uwaanych za odrbne, wzajemnie nie powizane.
Jednoczenie nastpuje wzbogacenie obrazu wiata dziki dostrzeeniu powiza czy wsplnych cech charakterystycznych dla rnych elementw rzeczywistoci. W tym ujciu mona prbowa uzasadnia „wypieranie” czy te „wchanianie” niektrych teorii przez nowsze, bardziej oglne, a wic dajce lepsze wyjanianie i rozumienie, jak to miao miejsce na przykad z newtonowsk teori grawitacji i ogln teori wzgldnoci. Unifikacja teorii pozwala uzyska bardziej oglny i wszechstronny naukowy obraz rzeczywistoci. De Regt i Dieks zwracaj jednak uwag, e wyjanianie oparte na unifikacji, podobnie jak wspomniane poprzednio mechanistyczno-przyczynowe, nie wyczerpuje caoci rzeczywistych dziaa intelektualnych (prowadzonych przez naukowcw), ktre przyczyniaj si do lepszego rozumienia wiata i opisujcych go w ramach nauki teorii.
Trzecim czynnikiem, majcym wpyw na rozumienie typu naukowego, na ktry zwracaj uwag przywoani autorzy, jest pogldowo czy te obrazowo modeli i teorii. Kryterium to naley niewtpliwie do bardziej subiektywnych ni redukowalno typu kauzalnego czy moc unifikacyjna. Ma jednak spore znaczenie dla efektywnoci wyjaniania naukowego w procesie nauczania, przy czym w tej sytuacji obrazowo blisza jest paradygmatowi mylenia potocznego ni naukowo-teoretycznego.
Niezalenie od sporw filozoficznych w zakresie istoty nauki, w pragmatycznym aspekcie dydaktyki naukowej wyjanianie i zrozumienie jest bodaj najwaniejszym celem. Z tego te wzgldu due znaczenie w dydaktyce fizyki, zwaszcza oglnej, maj rwnie wspomniane wyej modele budowane na podstawie „przebrzmiaego” paradygmatu mechanistycznego. De Regt i Dieks pisz w odniesieniu do dziaa naukowych, i samo posiadanie teorii to za mao. „Powinno si te da uy tej teorii w celu otrzymania przewidywa dotyczcych zjawiska lub jego opisu. Std za wynika, e nie tylko wiedza na temat praw i teorii (oraz warunkw stanowicych „to” zagadnienia), lecz rwnie pewne szczeglne umiejtnoci uytkownika tej wiedzy s potrzebne do osignicia poznawczych celw nauki”. Tym bardziej odnosi si to do wyniku procesu dydaktycznego.
Nauczanie fizyki powinno polega na przekazywaniu wiedzy na temat zasad budowania i interpretowania modeli teoretycznych, w szczeglnoci regu korespondencji oraz „wycigania” z teorii wielkoci i zachowa, ktre mona porwna z obserwowanymi cechami rozpatrywanych ukadw fizycznych. Bardzo wane jest przy tym wyrane zwracanie uwagi na precyzj i znaczenia uywanych poj, zwaszcza tych, ktre maj swoje odpowiedniki w jzyku potocznym, a ktrych znaczenie naukowe jest cile okrelone i zwykle rni si od potocznego.
Oczywicie, w przypadku korzystania z modeli zmatematyzowanych (jak wikszo modeli teoretycznych fizyki), konieczne jest przy tym, by uczcy si umia si posugiwa stosowanym formalnym aparatem matematycznym, przynajmniej na tyle, by rozumie operacje prowadzce do kocowych wnioskw - interpretowanych w terminach rzeczywistoci fizycznej.
Z tego, co powiedziano powyej, warto zdawa sobie spraw, przystpujc do nauczania studentw nie tylko fizyki, ale take innych dziedzin nauk przyrodniczych, ktre nie s przedmiotami kierunkowymi dla danego kierunku studiw. Warto bowiem, by suchacze mieli okazj, by moe ostatni w yciu (o ile sami nie bd zainteresowani pogbianiem swojej wiedzy w tym zakresie), dokadniej pozna i zrozumie zarwno tre teorii naukowych, jak te zwizan z nimi epistemologi i metodologi. Dziki temu by moe zyskaj mocniejsze podstawy racjonalnego wiatopogldu i krytycznego mylenia, bd mniej podatni na pseudonaukowy bekot czy opisane przez A. Sokala i J. Bricmonta „modne bzdury”, a ich ksik na przykad bd w stanie zrozumie.