przyjemność rozumienia przyrody

Władysław Błasiak
Małgorzata Godlewska
PRZYJEMNOŚĆ ROZUMIENIA PRZYRODY
1. Co to znaczy rozumieć przyrodę?
Ambicją większości młodych ludzi jest rozumienie świata. Jeden chce zrozumieć jak
działa radioodbiornik, inny chce zrozumieć, dlaczego słoń ma grube nogi, dlaczego sól jest
słona, dla kogo kwitną kwiaty. Lista zagadnień pretendujących do zrozumienia nie ma końca.
W naszych potocznych rozmowach „zrozumienie” odmieniane jest przez wszystkie
możliwe przypadki.
Nie ulega wątpliwości, że jednym z najważniejszych zadań nauczycieli i rodziców jest
inspirowanie dzieciaków do podejmowania trudu zrozumienia przyrody. Na tym etapie
panuje powszechna zgodność. W praktyce bywa jednak różnie. Okazuje się, że każdy z nas
nieco inaczej pojmuje to „rozumienie”.
Czy rozumienie w biologii ma taki sam sens jak rozumienie w geografii, chemii, fizyce,
czy pedagogice? Co to znaczy dla Was „rozumieć” przyrodę?
Dla nas istota rozumienia przyrody sprowadza się do umiejętności opisu oraz
umiejętności wyjaśnienia wybranych aspektów rzeczywistości przyrodniczej.
***
Pierwszym etapem poznawania przyrody jest opisywanie rzeczywistości. Opis sprowadza
się do szukania odpowiedzi na pytania typu „jak jest?” lub „w jaki sposób coś się dzieje?”.
Zazwyczaj polega to na przeprowadzaniu obserwacji lub wykonaniu odpowiednich
eksperymentów, a następnie uporządkowaniu i przedstawieniu ich wyników. Uczeń,
inspirowany przez nauczyciela, pyta:
- Jak zbudowane jest ludzkie oko?
- Jak zmienia się z czasem masa ciała dorastającego człowieka?
- Jakie są charakterystyczne cechy motyli?
- W jaki sposób można uporządkować żywe organizmy?
- Jak zmienia się z upływem czasu droga przebyta przez spadającą kroplę wody?
1
- W jaki sposób zmienia się objętość ciała pod wpływem zmiany temperatury?
- Jak zachowuje się ludzka źrenica pod wpływem światła?
- W jaki sposób rozmnażają się rośliny?
- Jakie są podstawowe funkcje układu krwionośnego?
Opisywanie przyrody wymaga umiejętności odróżniania istotnych cech obiektów
i zjawisk od tych, które nie są istotne. Np. przy opisie wpływu różnych czynników na
szybkość wzrostu rzeżuchy istotne są takie parametry, jak temperatura, rodzaj i natężenie
oświetlenia, wilgotność gleby i powietrza, a nieistotne są np. zmiany wartości ciśnienia
atmosferycznego czy kolor doniczki. Trafny wybór odpowiednich parametrów nastręcza
wiele trudności, nie tylko uczniom, ale także profesjonalnym przyrodnikom.
Drugi etap poznawania przyrody to wyjaśnienie. Jest ono najczęściej odpowiedzią na
pytanie typu: „dlaczego tak jest?”.
- Dlaczego ryby nie toną?
Uczeń musi znać prawo Archimedesa i prawo grawitacji oraz umieć dodawać siły.
- Dlaczego ptaki latają?
Do wyjaśnieni trzeba znać III zasadę dynamiki Newtona, oraz prawa przepływu dla
gazów.
- Dlaczego woda jest mokra?
Wyjaśnienie wymaga znajomości sił wzajemnego oddziaływania różnych rodzajów
cząsteczek.
- Dlaczego dzieci są zazwyczaj podobne do swoich rodziców?
Potrzebna jest wiedza na temat mechanizmów dziedziczenia.
- Dlaczego pioruny uderzają najczęściej w wysokie budynki i drzewa?
Należy znać sposoby elektryzowania ciał oraz prawa elektrostatyki.
Dzieci uwielbiają zadawać takie pytania. One oczekują prostych, zrozumiałych wyjaśnień.
Nasze wyjaśnienia muszą jednak być dostosowane do ich możliwości percepcyjnych. To
wymaga elementaryzacji wiedzy.
Potrzeba wyjaśniania rodzi się z marzenia o poznaniu prawdy. „Nie poznamy prawdy, nie
znając przyczyny” – mówił Arystoteles.
Wyjaśnianie jest znacznie trudniejsze od opisywania. Wymaga konstruowania modeli
rzeczywistości opartych na uniwersalnych prawach przyrody. Do takich można zaliczyć
mikroskopowy model budowy materii, model układu planetarnego, model centralnego układu
nerwowego, model działania ludzkiego serca, oka i wiele innych.
2
Wyjaśnianie nigdy nie jest pełne i nigdy nie jest ostateczne. Historia wszystkich nauk
przyrodniczych pokazuje, że zawsze można wyjaśnić coś głębiej, wszechstronniej, pełniej.
Wskazanie przyczyny wywołuje chęć szukania kolejnej przyczyny ciągu zdarzeń. Stare,
proste modele zastępowane są nowymi, bardziej doskonałymi.
Model zjawiska tęczy wykreowany przez Arystotelesa, został zastąpiony modelem
Kartezjusza bazującym na prawach optyki geometrycznej, a następnie falowym modelem
Airy’ego.
Model atomu Thomsona został zastąpiony modelem Rutherforda, potem Bohra, a ten
został wyparty przez model mechaniki kwantowej Heisenberga i Schroedingera.
Geocentryczny model układu planetarnego Ptolomeusza został zastąpiony przez
heliocentryczny model Kopernika.
Prosty model gazu doskonałego został udoskonalony przez model van der Waals’a,
a potem kolejne, coraz lepsze modele.
Model mechaniki klasycznej stworzony przez genialnego Newtona został wchłonięty
przez teorię relatywistyczną Einsteina.
Kiedy stary model można zastąpić lepszym, nowym modelem? Co to znaczy, że model
jest lepszy? Kiedy jedno wyjaśnienie jest lepsze od drugiego?
W naukach przyrodniczych kryterium jest proste. Lepsze są te modele, które dają wyniki
bardziej zgodne z faktami doświadczalnymi.
Opisywanie przyrody związane jest najczęściej z obserwacją i eksperymentem,
a wyjaśnianie z budowaniem modeli rzeczywistości przyrodniczej. To rozróżnienie nie jest
jednak ostre, ponieważ obserwacje i eksperymenty bazują na naszych wyobrażeniach
(modelach) o świecie realnym, a te wywierają wpływ na planowanie, przeprowadzanie
i interpretację wyników kolejnych obserwacji i eksperymentów.
Najwyższym „stopniem wtajemniczenia” przyrodnika, nagrodą za rozumienie, jest
umiejętność przewidywania przebiegu zjawisk przyrodniczych.
Potrafimy np. przewidzieć:
- pogodę (na kilka najbliższych godzin);
- czas podróży na Marsa;
- przyszłe położenia ciał niebieskich (planet, planetoid, księżyców, komet i satelitów);
- właściwości materii w określonych warunkach;
- przemiany energetyczne w olbrzymich gwiazdach oraz maleńkich komórkach żywych
organizmów.
3
Staramy się coraz głębiej poznawać uniwersalne prawa przyrody, bo mamy nadzieję, że
pozwoli to nam na bardziej precyzyjne przewidywanie zjawisk atmosferycznych, ruchów
skorupy ziemskiej, skutków działalności przemysłowej, efektów leczenia groźnych chorób,
zachowań istot żywych i wielu innych czynników ważnych dla życia na Ziemi.
Przyrody uczymy po to, aby w przyszłości dać ludziom szansę lepszego życia. Będzie ona
zdecydowanie bardziej realna, jeśli wyposażymy ich w umiejętność rozumienia, czyli
opisywania, wyjaśniania oraz przewidywania sytuacji, które ono przynosi.
Umiejętność przewidywania jest jedną z najbardziej spektakularnych cech homo sapiens.
Dała ona naszemu gatunkowi władzę nad światem przyrody, ale także uczyniła go
odpowiedzialnym za jego losy.
2. Rozmowy z dziećmi
Dzieci na całym świecie fascynują się zagadnieniami przyrodniczymi. One potrafią
zadawać ciekawe pytania. Naszym obowiązkiem jest wysłuchanie każdego dziecka
i udzielenie odpowiedzi dostosowanej do jego możliwości percepcyjnych.
Oto kilka przykładów pytań z listów skierowanych przez dzieci do Alberta Einsteina, z
książki „Panie Profesorze Einstein, Alberta Einsteina listy od i do dzieci”, Świat Książki,
Warszawa 2005 (Calaprice 2005).
Doktorze Einstein (Ibidem, s.138),
Chcielibyśmy wiedzieć, czy jeśli nikogo nie ma wokół, a przewróci się drzewo, to
powstanie dźwięk i dlaczego?
Proszę o możliwie szybką odpowiedź.
Szczerze oddany Kenneth
Szanowny panie Profesorze Einstein (Ibidem, s.169),
Mam pewien problem, który chciałbym rozwiązać.
Chciałbym wiedzieć skąd się bierze kolor ptasich piór.
Mam kilka ślicznych papug długoogonowych w wielu pięknych kolorach.
Pytam o to tatę, ale powiedział, żebym zapytała Pana.
Szczerze oddana
4
Anna Louise
Drogi doktorze Einstein (Ibidem, s. 172),
Chciałbym wiedzieć, co znajduje się za niebem.
Mama powiedziała, że Pan potrafi mi to wyjaśnić.
Pański Frank
Kochany Profesorze, (Ibidem, s.179),
Jesteśmy sześciorgiem dzieci, które interesują się Naukami Ścisłymi.
Chodzimy do szóstej klasy.
W naszej szkole toczy się spór, a uczniowie podzielili się na dwie strony.
Nas sześcioro jest po jednej stronie,
a pozostałych dwudziestu jeden kolegów po drugiej.
Nasza nauczycielka także jest po drugiej stronie,
co razem daje dwadzieścia dwa głosy.
Spieramy się oto, czy na Ziemi pozostaną żyjące istoty,
jeśli Słońce się wypali,
czy też wszystkie istoty zginą.
…
Jesteśmy przekonani, że jeśli Słońce się wypali to na Ziemi pozostaną żyjące istoty.
Prosimy powiedzieć, co pan o tym sądzi.
…
Pozdrowienia i buziaczki
Sześcioro Małych Naukowców.
Drogi Doktorze Einstein, (Ibidem, s. 199),
Jestem uczennicą szóstej klasy Westview School.
Na lekcjach przyrody rozmawiamy o zwierzętach i roślinach.
W naszej klasie jest kilkoro dzieci, które nie rozumieją,
dlaczego ludzie są zaliczani do zwierząt.
Byłabym bardzo wdzięczna,
gdyby zechciał Pan mi wyjaśnić,
dlaczego ludzie zaklasyfikowani są jako zwierzęta.
5
Bardzo Panu dziękuje.
Z poważaniem…
Przytoczone wyżej przykłady świadczą o niezwykłej dociekliwości dzieci. Dopóki zadają
pytania, dopóty jest szansa na dobrą edukację.
3. Refleksje na temat wczesnej edukacji przyrodniczej
Wyniki współczesnych badań nad rozwojem małych dzieci kruszą nasze dotychczasowe
sądy o ich możliwościach percepcyjnych. Nowe techniki pomiarowe sięgają po pozawerbalne
wskaźniki komunikacji małych dzieci z otoczeniem. Według prof. Alicji Gopik z Universiy of
California w Berkeley, błędny jest piagetowski stereotyp o tym, że małe dzieci nie rozumieją
związków przyczynowo skutkowych. „Nawet niemowlęta i przedszkolaki eksperymentują,
analizują i wnioskują. W ostatnim dziesięcioleciu badacze zaczęli wyjaśniać mechanizmy
szybkiego i precyzyjnego uczenia się dzieci. W szczególności odkryli, że mają one
niesamowitą
zdolność
wnioskowania
z
rozkładów
statystycznych.
Dostrzeganie
prawidłowości statystycznych to pierwszy krok do naukowych odkryć” (Gopi2010). Te
odkrycia odsłaniają nowe możliwości wczesnoszkolnej edukacji. Sądzimy, że w pierwszym
etapie nauczania czeka nas wkrótce kolejna rewolucja.
Z ogromnym szacunkiem wspominamy dziś wizjonerskie pomysły fizyka, prof. Grzegorza
Białkowskiego, byłego rektora Uniwersytetu Warszawskiego, który już w latach 70-tych
ubiegłego stulecia prowadził ze swoimi współpracownikami eksperymenty dydaktyczne z
dziećmi w przedszkolu, które poprzez zabawy (np. siłowanie się za pomocą siłomierzy)
odkrywały pierwsze prawidłowości dotyczące oddziaływań.
Podczas wizyty w Washington State University pierwszy ze współautorów hospitował
przedszkole, które było pod opieką NASA (National Aeronautic and Space Administration).
Przedszkolaki prowadziły interesujące „badania”. Puszczały swobodnie do pulchnej
piaskownicy kulki o różnych masach z różnych wysokości. Ich zadaniem była odpowiedź na
pytanie. Od czego i jak zależy głębokość zanurzenia kulek w piasku? To miało być
przygotowanie dziecka do późniejszego (dopiero za kilka lat) wprowadzenia pojęcia energii
potencjalnej ciała w polu grawitacyjnym. Drugi ze współautorów (w pracowni dydaktyki
fizyki UP) budował z przedszkolakami statki z papieru i plasteliny. W trakcie zabawy udało
6
się sformułować z dzieciakami warunki pływania ciał mimo, że dzieci nie znały ani prawa
Archimedesa, ani nie posługiwały się pojęciem siły.
Takie nauczanie jest możliwe jedynie w sytuacji, gdy nauczyciele przedszkolaków oraz
ich rodzice mają wizję dalszej edukacji przyrodniczej dziecka.
Początki edukacji przyrodniczej są ogromnie ważne, ale do osiągnięcia mistrzostwa
w rozumieniu świata prowadzi systematyczna praca, pod uważnym okiem dobrego
nauczyciela. Nie ma innej królewskiej drogi. Dla efektywnego rozwoju liczy się wytężona
nauka, wymagająca bezustannego zmagania z wyzwaniami leżącymi na granicy zasięgu
aktualnych możliwości uczącego się.
Nawet cudowne dzieci, takie jak Newton (fizyka), Gauss (matematyka), Mozart (muzyka),
Fischer (szachy), musiały wykonać ogromną pracę, większą niż inni, zaczynając wcześniej.
Do osiągnięcia sukcesu, oprócz talentu, jest koniecznie potrzebna solidna praca.
Literatura dla dzieci i ich rodziców.
Błasiak W., Przygoda z przyrodą (podręczniki do klasy IV, V oraz VI szkoły
podstawowej), Oficyna Edukacyjna Krzysztof Pazdro, Warszawa 2005 – 2006
Błasiak W., Wiosenne burze z piorunami, Biologia w Szkole nr 3, 2006
Błasiak W., Słońce i my, http://www.cen.uni.wroc.pl/Pliki/31.pdf
Calaprice A. (red.), Panie Profesorze Einstein, Alberta Einsteina listy od i do
dzieci, Świat Książki, Warszawa 2005
Gopik A., Jak myślą dzieci, Świat Nauki, sierpień 2010
Sikoruk Ł., Fizyka dla najmłodszych (tłum. Władysław Błasiak), Wydawnictwa
Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1979
7