Videnskabsteori – relevant i skolens naturfagsundervisning?

Dato 29/04-2013

Forfattere Stine Honoré og Svein Sjøberg

I videnskabsteorien stiller man spørgsmål som: Hvad er naturvidenskab? Hvor sikker er vores viden om verden? Hvordan udvikler denne viden sig over tid? Findes der én eller flere metoder som giver os denne viden? Sådanne spørgsmål har til alle tider optaget filosofferne.

Artiklen er fra ‘Nasjonalt senter for naturfag i opplæringen’ og publiceret første gang i 2006 på den norske side www.naturfag.no.

Spørgsmålene er måske heller ikke så enkle som det ser ud ved første øjekast. For hvad er det forskere i naturvidenskab bruger tiden til? Jo, aktiviteterne er temmelig varierede: De studerer HIV-virus, de leder efter liv på andre kloder, de studerer hvordan klimaet på jorden ændres, de studerer stjerner som ligger milliarder af lysår fra os, de studerer parringsmønstre og social adfærd hos myrer, de knuser atomkerner med udstyr til en pris som et middelstort lands statsbudget osv.

Mange forskere arbejder i forsvaret eller i industrien. Der kan forskningsopgaverne være helt anderledes. Nogle prøver måske at finde nye måder at vinde krige på, andre prøver at udvikle idéer, som kan blive til nye produkter, som kan sælges for en høj pris til dem, som har penge.

Hvad er det som får os til at putte alt dette i én og samme sæk og omtale det som naturvidenskab? Og hvorfor putter vi alt dette ind i et og samme fag i skolen? Har disse forskellige felter noget til fælles? Og hvad er det der eventuelt er fælles: De genstande man studerer? Eller grundtræk i den videnskab man kommer frem til? Eller er der fælles metoder for, hvordan man studerer disse genstande eller områder?

Som lærer formidler man et syn på, hvad videnskaben egentlig er – uanset! Hvis man ikke har et bevidst forhold til sådanne spørgsmål, er man efter al sandsynlighed bærer og formidler af mere eller mindre gængse opfattelser af videnskaben.

”Videnskabelig” er et næsten et magisk ord i vores kultur. Vi hører hele tiden at noget er ”videnskabeligt bevist”, eller at ”forskning har vist at …”. Forskning og videnskab bliver brugt til at give troværdighed til produkter og idéer, til alt fra bedre sæbepulver, til alternative behandlinger for kræft.

Ofte er det dem, som står aller længst fra naturvidenskaben, som er hurtigst til at bruge den som argument. Men det forhold disse grupper har til naturvidenskab, er ofte præget af en stærk ambivalens: På den ene siden en næsegrus og overdimensioneret beundring – på den andre side foragt og afsky. Både foragten og beundringen udspringer ofte af uvidenhed om hvad videnskab “egentlig er”.

Når forskere i dag ryster på hovedet over mediernes misbrug af videnskab, og når de græmmes over reklamens letvindende appel til, at noget er videnskabeligt bevist, er dette ikke nyt. Sådan blev det formuleret af elektromagnetismens far, James Clerk Maxwell, for 150 år siden:

Så stor er respekten for vitenskapen at de mest absurde påstander kan bli hørt, bare de blir uttrykt i et språk der ordene ligner på vitenskapens uttrykk og begreper. (James Clerk Maxwell (1831–79), min overs.)

I den offentlige debat og i lærebøgerne refereres der til ”den naturviden-skabelige metode”. Der findes en udbredt opfattelse om, at den natur-videnskabelige metode (i bestemt form, ental!) er en slags opskrift, hvor man trin for trin og ved enkle observationer og målinger kommer frem til sikre resultater. Et sådant syn på naturvidenskabens væsen er uholdbart, og det repræsenterer en trivialisering af, hvad videnskaben er og hvordan den arbejder.

Undervisningens metoder har ikke til formål at efterligne forskerens metoder. Nej, undervisning i naturfag – som i andre fag – er til en vis grad også en indføring i en kulturarv sådan som den faktisk ser ud.

Både lærere og forskere i naturfag ved ofte ikke helt, hvordan de skal forholde sig til de mange påstande som fremsættes enten på vegne af videnskaben eller med videnskaben som skydeskive og fjendebillede. Det er et paradoks, at selv fagfolk, som har et langt fagstudium bag sig, sjældent har haft emner eller kurser, hvor de kritisk har studeret deres eget fags egenart, metoder og sociale forankring.

Når man aldrig ser sit eget fag ”udefra”, kan man let overtage almindelig udbredte myter og forestillinger, som viser sig ikke at holde stik. Man kan også let blive et offer eller en taber i en debat om videnskabelig troværdighed, fordi modstanderne kan have tilegnet sig teoretisk viden, som eksperten ikke er godt nok bevandret i.

I naturfagsunder-visningen bør man ikke nødvendigvis kopiere de processer, som ligger i videnskaben.

NATURVIDENSKAB: ET KULTURPRODUKT!

Op gennem filosofiens historie har vi haft mange forsøg på at beskrive videnskaben og dens egenart. Men det har vist sig, at det vi prøver at beskrive, er et mangfoldigt fænomen, og det er usandsynligt at en enkel teori kan tilvejebringe en fyldetsgørende beskrivelse. I min bog ”Naturfag som allmenndannelse” gennemgår jeg nogle af de centrale teorier som beskriver videnskabens natur. De forskellige teorier giver temmelig forskellige billeder af, hvad der karakteriserer videnskaben og dens metoder.

I lang tid har det vi omtaler som det klassiske syn, positivismen, domineret. Ofte beskrevet med ord som empiri og induktivisme. Her forestiller man sig, at forskeren på en objektiv og enkel måde slutter sig til naturens love, ved at foretage nøjagtige målinger og observationer. Men, for at gøre en lang historie kort: Dette syn på videnskaben viser sig at have så væsentlige mangler, at der formentlig ikke er nogen tilhængere. Ikke desto mindre er disse idéer rimelig udbredte, til trods for deres indlysende svagheder. Og vi finder dem desværre ofte i skolens lærebøger.

Positivismen har imidlertid en del idealer som man ikke uden videre skal vende ryggen til: Respekten for observationer, fakta, evidens og empiri, samt ønsket om at undgå metafysiske, okkulte spekulationer og henvisning til religion og autoritet.

Det er vigtigt også at trække et andet betydningsfuldt forbehold frem: Selv om en positivistisk beskrivelse af videnskaben ikke holder vand, betyder det ikke, at man i undervisningen ikke kan bruge induktion som pædagogisk metode. I naturfagsundervisningen bør man ikke nødvendigvis kopiere de processer, som ligger i videnskaben. Dette er uddybet i afsnittet Induktion i videnskaben – og i skolen (nedenfor, red.).

undervisning i naturfag – som i andre fag – er til en vis grad også en indføring i en kulturarv sådan som den faktisk ser ud.

INDUKTION I VIDENSKABEN – OG I SKOLEN

Der er en række svagheder ved opfattelsen af, at videnskabens udvikling er baseret på induktive slutninger. Videnskabsteoretikere er i dag stort set enige om, at videnskabelig erkendelse ikke vokser frem af generaliseringer ud fra observationer.

Hvad så med skolens naturfag? Skal vi holde op med det, som længe har været god pædagogik, nemlig at gå fra det konkrete til det abstrakte, at drage konklusioner og udarbejde regler, ud fra nogle få og udvalgte eksempler? Skal man give afkald på en induktiv arbejdsform, eller induktiv måde at arbejde på?

Vores svar på dette er et klart nej. Skolens naturfagsundervisning skal ikke simulere videnskabens udvikling op gennem tusinder af år. Undervisningens metoder har ikke til formål at efterligne forskerens metoder. Nej, undervisning i naturfag – som i andre fag – er til en vis grad også en indføring i en kulturarv sådan som den faktisk ser ud. I en pædagogisk sammenhæng er det derfor også en snak om at få eleven til at konstruere begreber, og se netop de sammenhænge, som vi gennem videnskaben i dag mener, er relevante værktøjer til at mestre og forstå verden. Derfor fremmer vi de situationer, som vi tror, kan føre i en sådan retning, og vi introducerer begreber som kan bidrage til denne proces.

I en sådan undervisningsproces er alle metoder i princippet åbne; de skal vælges ud fra lærestoffets egenart og elevernes ståsted. I en sådan proces kan en induktiv fremgangsmåde være en stor styrke. Men da er den pædagogisk begrundet, og ikke begrundet i at det er sådan forskerne arbejder.

En mere acceptabel fremstilling af videnskabelige metoder end positivismen er det, ser vi hos Karl Poppers hypotetisk-deduktive metode. Poppers videnskabsteori, og hans kritiske rationalisme, har haft stor indflydelse, og billedet af den kritisk analyserende forsker står for mange som et ideal for, hvordan videnskaben burde arbejde.

Poppers krav om falsificerbarhed kan på mange måder være et nyttigt middel til at skille videnskab fra tågesnak og kvasividenskab (falsk/foregivende videnskab, red.): Et rimeligt krav til en teori, som påstår at være videnskabelig, er at den kan kritiseres og diskuteres, og bør kunne stille sig åben for at blive modbevist eller forkastet. Popper tager kun i lille grad hensyn til psykologiske og sociologiske overvejelser. Hans analyser er i stor grad baseret på den logiske status af videnskabelig erkendelse. Hvordan de nye tanker faktisk bliver til, udvikler sig og bliver accepteret, er for ham ikke så interessant.

De mere menneskelige sider af videnskaben er bedre beskrevet i Thomas Kuhns teorier, og mange er bekendt med hans begreb paradigmer. Kuhn lægger vægt på videnskaben som en social aktivitet, hvor både personlige, sociale og historiske faktorer spiller ind. Deltagerne i denne aktivitet er mere eller mindre almindelige mennesker, og deres tanker og handlinger må forstås ud fra dette. Og for det meste er de fanget af det dominerende paradigme. Det betyder at forskere bedriver forskning inden for en given tradition, hvor både begreber, love, teorier og metoder i vid udstrækning er givet.

HVAD SÅ? ELEVER OG VIDENSKABSTEORI

Det er umulig å undervise en vitenskap uten å gi et slags bilde av den. Derfor er det umulig å undervise uten at man også presenterer en eller annen form for vitenskapsfilosofi. (vitenskapsfilosofen Gerard Fourez 1988)

Gennem skolens undervisning skaber eleverne sig et billede af, hvad videnskab “egentlig” drejer sig om. De får et billede af grundlaget for videnskaben, af dens arbejdsmetoder, af hvor stabil og varig fagkundskaben er, af om fagkundskaben kan opfattes som objektiv osv. Sådanne fagkundskaber om naturfagene har fået stadig større plads i læreplanerne for naturfagene i hele verden. På engelsk kalder man det ofte “The Nature of Science”. I “Kundskapsløftets naturfagplan” (norsk læseplan, red.) har vi fået begrebet “forskerspiren”, som dækker omtrent det samme. Det er utvivlsomt et bedre og mere acceptabelt udtryk end for eksempel videnskabsteori. Men det er værd at komme med en lille advarsel: Videnskabsteori, videnskabsfilosofi og epistemologi kan være temmelig kompliceret, og det er næppe nogen grund til at give eleverne detaljerne i en sådan fremstilling.

Men alligevel; det er nogle vigtige aspekter ved naturvidenskaben, dens metoder og fagkundskaber, som det kan være vigtigt at få frem, også for de helt små elever, og som alle lærere i naturfag bør kende.

HER ER DE HELT GRUNDLÆGGENDE POINTER, LISTET SOM 10 PUNKTER

  1. Naturvidenskaben er «empirisk». Den er baseret på erfaringer og observationer af den virkelige verden, enten direkte i naturen eller ved forsøg og eksperimenter i et laboratorium.
  2. Observationer og eksperimenter må altid fortolkes, de «snakker» aldrig direkte til os.
  3. Forskere diskuterer og argumenterer for på bedst mulig måde at kunne forstå resultater og data. De vil gerne offentliggøre og fremlægge deres data og konklusioner for andre forskere. Ofte kan de samme data forstås på forskellige måder. Helt ny forskning («grundforskning») vil altid være præget af forskellige opfattelser. Debat og uenighed er derfor normalt i videnskaben. Men efterhånden arbejder man sig frem til enighed.
  4. Naturvidenskabens beskrivelse af virkeligheden må hele tiden testes og udfordres. Hvis man finder bare ét eksempel på at en hypotese eller lovmæssighed ikke stemmer overens med observationer, svækkes troværdigheden betydeligt. Hvis man desuden har andre måder at forklare observationer på, vil de nye idéer efterhånden erstatte de gamle.
  5. Der findes ingen bestemt fremgangsmåde, opskrift eller metode til at udvikle nye tanker og idéer i videnskaben. Frem for alt kræves det åbenhed, fantasi og kreativitet, måske også en lille smule dristighed og galskab.
  6. For at forstå naturen må man bruge begreber. Mange begreber er opfundet (eller «konstrueret») af forskere for at de bedre kan beskrive og forstå deres observationer og data.
  7. Naturvidenskabens love og teorier bliver ofte fremstillet matematisk, som formler og ligninger. Matematik kan man kalde videnskabens sprog.
  8. Videnskaben er opfundet af mennesker for at forstå verden. Men disse forskere er ofte børn af sin tid, de bærer idéer og forestillinger med sig, som kan præge de tankene de får i deres arbejde. Videnskaben bliver derfor også formet af den tid og den kultur som den er frembragt i, selv om forskeren prøver at være så objektiv og neutral som mulig
  9. Naturvidenskabens teorier og fagkundskaber kan aldrig opfattes som endelige. De udvikles og forbedres hele tiden.
  10. Nogle gange må man skille sig af med gamle teorier og forestillinger i videnskaben. Dette kalder vi en videnskabelig revolution. Men det mest almindelige er nu at man bygger videre på teorier som har stået sin prøve i lang tid.

En sådan optegnelse af de grundlæggende træk i videnskaben kan helt sikkert gøres længere, og den må selvsagt tilpasses den aldersgruppe, du underviser.

“VIDENSKABELIGT BEVIST!”

Næsten alle produkter markedsføres i dag med henvisning til videnskaben. Her er en lille detalje fra en annonce for idrætssokker. Den henviser til billeder taget med «nitrogen-cooled thermal scanner», og der er et væld af komplicerede tekniske og videnskabelige begreber. Lader købere sig imponere af dette? Er det informativt eller bare taget med for at vildlede køberen?

……………………………………………………………………………………………………………………

I 2009 udkom en ny udgave af Svein Sjøbergs bog Naturfag som allmenndannelse – en kritisk fagdidaktikk. Denne bog findes på norsk, svensk og dansk, og er central i læreruddannelserne i disse lande. Denne artikel er et lille uddrag fra kapitel 7: ”Naturvitenskap – hva er det?” Det handler om videnskabsteori, noget som i Kunnskapsløftets naturfagplan omtales som ”Forskerspiren”.