آموزش روش علمی

انسان، برای شناخت جهان از راه های گوناگونی بهره گرفته است. مذهب، هنر، ادبیات، تاریخ و فلسفه هر یک نمایانگر بخشی از تلاش انسان برای درک خود و جهان پیرامون خویش است. در این میان، سهم علوم تجربی در افزایش درک انسان از جهان و بالا بردن توان او در بهره برداری از امکانات بالقوه آن بسیار چشمگیر است. بدون شک علوم تجربی از زمانی کارآمد و پر بازده شدند که روش علمی در آن ها به عنوان یک اصل پذیرفته شد.

برخی معتقدند که روش علمی در دوره رنسانس و به وسیله بزرگانی چون گالیله بنیانگذاری شد. اما به نظر می رسد، این روش به اندازه تاریخ بشر قدمت داشته باشد و تنها در حیطه و محدوده فعالیت و صلاحیت دانشمندان تعریف نمی شود.در واقع ما در بسیاری از فعالیت های روزانه خود از این روش بهره می گیریم. اگر این گونه باشد، آن گاه لازم است در شیوه تدریس روش علمی، اندکی تجدید نظر کنیم. این مقاله را که در قالب سه پرده نگارش یافته است، مطالعه کنید و اگر با نتیجه گیری ما موافق بودید، در شیوه  تدریس این مبحث مهم، اندکی تأمل کنید.

پرده اول:دیروز

بشر چشم به جهان گشود و با پدیده هایی در طبیعت رو به رو شد که حس کنجکاوی و یا احساس نیاز، او را به سوی پرسش گری و درک بهتر پدیده ها کشاند. چرا درختانی که در فصل زمستان خشک و مرده جلوه می کنند، با رسیدن بهار تر و تازه می شوند و جان دوباره می گیرند؟ چرا هنگام زلزله زمین به شدت تکان می خورد؟ چرا بیمار می شویم؟ و هزاران چرای دیگر که هر روز در زندگی بشر دیروز خودنمایی می کردند.

بشر دیروز که هنوز قدرت فکر و استدلال در او به خوبی رشد نکرده بود، برای یافتن پرسش های خود به خرافات روی آورد. پاسخ دادن به این پرسش که گرایش به خرافات از کی آغاز شد، کاملاً غیر ممکن است. اما شاید بتوان گفت برخی پدیده های طبیعی که در بشر ایجاد وحشت می کردند، انگیزه گرایش وی را به خرافات فراهم می کردند. با گرایش به خرافات، بشر خود را خشنود می ساخت که آن رویداد ها را به خوبی می شناسد و می تواند به نحوی آن ها را تحت اراده خود بگیرد.

ناشناخته ها اغلب با خود ترس به همراه می آورند. یعنی ما از چیزهایی می ترسیم که دانشمان درباره آن ها کم است و زمانی که آن چیزها را شناختیم، ترسمان نیز فروکش می کند. بشر دیروز با روی آوردن به خرافات سعی می کرد پدیده ها را تفسیر کند تا از وحشت خود بکاهد .برای بشر نخستین، گذراندن زمستان بسیار مشکل بود و بهار، فراوانی غذا و هوای گرم را نوید می داد. در زمستان های سرد و طولانی، وحشت از سرما و گرسنگی به سراغش می آمد و او برای رهایی از این وحشت، به " خدای سرسبزی" روی آورد. در اواسط زمستان که هوا به شدت سرد می شد، او به اتفاق همقطارانش گرداگرد درختی همیشه سر سبز جمع می شدند و با خواندن دعا از خدای سرسبزی می خواستند بهار را به طبیعت باز گرداند.

به مثال دیگری توجه کنید. در طول تاریخ، بسیاری از مردم تصور می کردند، ارواح شیطانی درد و بیماری را به وجود می آوردند. آنان معتقد بودند که سلامتی نتیجه مبارزه  پیروزمندانه  نیروهای خیر با نیروهای خبیث و شیطانی است. از این رو، از جادوگران، جن گیرها و دعا خوانان می خواستند با کلمات و عبارات خاص خود به نیروهای خیر کمک کنند و ارواح خبیث و نیروهای شر را از بدن بیماران بیرون برانند.

پس از شکل گیری نخستین تمدن های بشری، مشاهده  دقیق و استدلال و نتیجه گیری منطقی اهمیت بیش تری پیدا کردند. برای مثال، بابلی ها حین مطالعه سیر بیماری ها دریافتند که برخی بیماری ها از فرد بیمار به فرد سالم سرایت می کنند. این مشاهده،  به این نتیجه گیری منطقی رهنمون شد که در چنین شرایطی باید افراد سالم را از افراد بیمار جدا کرد. با وجود این، هنوز هم خرافات نقش خود را در توجیه پدیده ها و رویدادها از دست نداده بودند. بابلی ها تصور می کردند که شیطان و ارواح خبیث عامل انتقال بیماری از بدنی به بدن دیگر هستند. از این رو، گوسفندی را کنار بیمار می بستند تا این اهریمنان به بدن او حلول کنند. پس از بهبود نسبی بیمار، گوسفند را سر می بریدند و اگر کبد یا شش جانور حالت عادی نداشت، روحانی قوم اعلام می کرد که انتقال اهریمن موفقیت آمیز بوده است. این جریان، تأثیر روانی عمیقی بر بیمار می گذاشت و او را به رهایی از بیماری امید می داد. این جور وقایع، باعث ماندگاری خرافات حتی تا عصر حاضر شده اند.

متفکران یونان باستان اهمیت بیش تری به مشاهده دقیق و استدلال منطقی، و به دور از خرافه می دادند. یکی از این متفکران که بزرگ ترین زیست شناس عصر قدیم نیز محسوب می شود، ارسطو بود. وی مشاهده گری تیز بین بود و بیش تر مشاهدات خود را به طور دقیق تفسیر و تشریح کرده است. جانوران دریایی، بیش تر از جانوران خشکی نظر ارسطو را جلب می کردند. مشاهدات و تفسیر های ارسطو راجع به ساختار و عادات جانوران دریایی، به طور قابل ملاحظه ای دقیق و درستند. برای مثال، وی گروهی از ماهی ها را که شباهت زیادی به قورباغه دارند، به خوبی توصیف کرده است.این ماهی ها روی آرواره بالایی خود، ساختار سیخک مانندی دارند که در انتهای آن ضمیمه ای گوشتالود وجود دارد. این ضمیمه در گونه های مختلف قورباغه ماهی ها، شکل متفاوتی دارد ؛ در بعضی ها به کرمی کوچک و در بعضی دیگر به یک ماهی کوچک می ماند.همان طور که ارسطو به درستی استنباط کرده است، جانور از این ساختار برای به دام انداختن صید استفاده می کند و آن را همانند قلاب ماهی گیری به کار می گیرد.

هر چند ارسطو مشاهده گری تیز بین بود، اما آزمایشگر نبود؛ زیرا در آن روزگاران هنوز ابزارها و روش های مناسب برای آزمایش پدیده ها به وجود نیامده بودند.در چنین شرایطی، امکان خطا در مشاهدات و نتیجه گیری ها، بسیار بالا بود. برای مثال، ارسطو درباره دو شاخه بودن زبان مار، این گونه استدلال کرده است که چون مار اغلب در خاک نقب می زند، دو شاخه بودن زبان به او امکان می دهد، سوراخ های بینی خود را از خاک پاکسازی کند!

بنابر این، هر چند مشاهده اولین گام در درک پدیده هاست و مشاهده دقیق یکی از تفاوت های دانشمندان با افراد عادی به حساب می آید، اما به تنهایی نمی تواند در درک همه پدیده ها و یافتن پاسخ همه پرسش ها به ما کمک کند.  سر انجام در دوران رنسانس، تجربه و آزمایش جایگاه ویژه ای پیدا کرد. پیشرفت صنعت چاپ کتاب در آن دوران و ابداع ابزارهایی مانند تلسکوپ و میکروسکوپ جنبش علمی تازه ای را در اروپا به وجود آورد. کپرنیک، گالیله، هاروی و دیگر دانشمندان بزرگ آن دوران، رنسانس علمی بزرگی را به وجود آوردند که نتیجه  تغییر در شیوه  فعالیت های علمی و اهمیت پیدا کردن تجربه و آزمایش بود.

پرده دوم:امروز

شب است و دیرهنگام به منزل بازگشته اید. از پله ها بالا می روید، در را باز می کنید و دست خود را به سوی کلید برق دراز می کنید. لامپ روشن نمی شود.چرا؟ برای پیدا کردن پاسخ این پرسش، ذهن شما به سرعت مراحلی را طی می کند که به مراحل روش علمی شباهت زیادی دارند.

مشاهده:روبه رو شدن با تاریکی، فشار دادن کلید برق، روشن نشدن لامپ و ...

طرح مسأله1: آیا برق منطقه رفته است؟

فرضیه :اگر برق منطقه رفته باشد، همسایه ها نیز نباید برق داشته باشند.

آزمایش:مشاهده  لامپ های همسایگان

تحلیل:اگر همسایه ها نیز در تاریکی باشند، فرضیه شما صحیح است و اگر آنان برق داشته باشند، فرضیه شما رد می شود.

نتیجه: همسایه ها برق دارند و شما باید فرضیه دیگری را مورد آزمایش قرار دهید.

طرح مسأله  2: آیا لامپ سوخته است؟

فرضیه:اگر لامپ سوخته باشد، لامپ های دیگر باید روشن شوند.

آزمایش:کلید لامپ های دیگر را فشار می دهید.

تحلیل:اگر لامپ های دیگر روشن شوند فرضیه شما صحیح است و گرنه فرضیه شما رد می شود.

نتیجه :همه لامپ ها روشن نمی شوند و شما باید فرضیه دیگری را آزمایش کنید.

طرح مسأله 3:آیا فیوز کنتور برق پریده است؟

و شما این مسأله و مسائل دیگری را که ممکن است مطرح شوند، به همین شیوه حل می کنید تا سر انجام لامپ خانه شما روشن می شود. پس از روشن شدن خانه، به آشپزخانه می روید تا برای خود غذا بپزید. تعدادی سیب زمینی، گوجه فرنگی و تخم مرغ دارید. طرح مسأله می کنید. آیا سیب زمینی ها را خلال کنم و آن ها را با تخم مرغ مخلوط کنم؟ آیا گوجه فرنگی ها را با تخم مرغ ها مخلوط کنم و املت تهیه کنم؟ آیا سیب زمینی ها را خلال کنم و آن ها را با گوجه فرنگی و تخم مرغ مخلوط کنم؟ و شما تصمیم می گیرید، مسأله سوم را بیازمایید.

فرضیه :اگر سیب زمینی ها را خلال و با گوجه فرنگی و تخم مرغ مخلوط کنم، غذای ابتکاری لذیذی به دست می آید.

آزمایش :غذای ابتکاری را تهیه می کنید.

تحلیل :اگر غذای ابتکاری شما خوشمزه شود فرضیه شما ثابت می شود و شما باز هم این نوع غذا را تهیه می کنید. اگر غذا خوشمزه نشود، فرضیه شما رد می شود و شاید گرسنه سر بر بالین بگذارید.

نتیجه :غذای ابتکاری شما، خوشمزه است و شما تصمیم می گیرید باز هم از این ابتکارها انجام دهید.

غذای ابتکاری خود را نوش جان می کنید و می خوابید.

پرده سوم: فردا

هر چند روش علمی، یعنی طرح مسأله، فرضیه سازی و انجام آزمایش شیوه معمول دانشمندان به حساب می آیند، اما به نظر نمی رسد به وسیله آنان وضع شده باشند، بلکه این شیوه حرکت ذهن، برخاسته از خود ذهن است. به عبارت دیگر، ذهن ما چنان تکامل یافته است که به این شیوه مسائل را حل می کند. از این رو، می توان گفت که همه مردم در فعالیت های روزانه خود از روش علمی بهره می گیرند، بدون آن که حتی نام مراحل آن را بدانند یا آموزش خاصی در این زمینه دیده باشند.

بشر در طول تاریخ نیز از این شیوه بهره گرفته است. برای مثال، پی بردن پزشکان بابلی به واگیردار بودن برخی بیماری ها، نتیجه  بهره گیری آنان از روش علمی بوده است.

مشاهده:در برخی موارد بیمار شدن یک نفر به بیمار شدن اطرافیان و گاهی همشهریان او می انجامد.

طرح مسأله:آیا فلان بیماری واگیر دارد؟

فرضیه:اگر بیماری واگیر داشته باشد، جدا کردن افراد سالم از بیمار مانع همه گیری آن می شود.

آزمایش:افراد سالم از افراد بیمار جدا می شوند.

نتیجه:فرضیه ثابت می شود و این تجربه به نسل های بعدی نیز انتقال می یابد.

بنابر این، فرضیه ساختن و انجام آزمایش از فعالیت های معمول ذهن آدمی است و انسان همواره در طول تاریخ از آن بهره می گرفته است.

امروزه، ما حتی در آشپزی هم از روش علمی بهره می گیریم. پس چگونه می توان تصور کرد که نیاکان ما دست کم در آشپزی از آن بهره نمی گرفته اند! بدون شک، به کارگیری و تکامل ابزارها، تکامل شیوه های خانه سازی، تحول در کشاورزی، دامپروری و دیگر فعالیت های شگرفی که در طول تاریخ انجام شده اند، همه از آبشخور روش علمی بهره گرفته اند. البته، این شیوه  حرکت ذهن همگام با تکامل بشر و افزایش تجربیات او تکامل پیدا کرده است و انسان های دقیق و انسان هایی که از توان اندیشیدن و استدلال بالاتری بر خوردار بوده اند، از این شیوه ذهنی بهره برداری کار آمدتری کرده اند.

رنسانس علمی، نتیجه شکل گیری روش علمی نبود، بلکه نتیجه بهره گیری دقیق از این شیوه و بهره گیری از ابزارهایی بود که امکان آزمایش فرضیه را فراهم ساختند.  چه بسا اگر آن ابزارها در اختیار بزرگانی چون ارسطو نیز قرار می گرفتند، وی نیز آزمایشگر ماهری می شد.  بنابر این، بهتر است روش علمی را چنان آموزش دهیم که در دانش آموزان این احساس پدید بیاید که آنچه درباره آن گفت و گو می کنیم، فقط در حیطه  فعالیت دانشمندان تعریف نمی شود.

منابع

1- الدون جی. گاردنر، تاریخ بیولوژی، ترجمه علی معصومی و کیوان نریمانی، انتشارات شباهنگ، تهران، 1366

2- اصغر نیشابوری، فرضیه و آزمون فرضیه، رشد آموزش زیست شناسی، 53

3- http:// biotech . biology . Arizona.edu/ scientific – Method/ method_light. Html

مجله رشد معلم، شماره 6

حسن سالاری