Lærebøker formidler de grunnleggende begrepene innen vitenskap, men gjør de nok til å vise hvordan vitenskapen har utviklet seg og historien om innovasjon? Vi utforsker hva vitenskapsundervisning ikke dekker og viktigheten av paradigmeskifter.
Hvordan ble du først introdusert for naturfag? De fleste av oss møter naturfag på skolen og får en stor del av vår naturfagsutdanning gjennom skolen, og lærebøker står i sentrum for vår naturfagsutdanning. Men hva om lærebøkene som først introduserer oss for naturfag og setter oss på veien mot vitenskap, faktisk ikke viser oss hva vitenskap egentlig er? I boken sin *The Structure of Scientific Revolutions* skriver Thomas Kuhn: «Lærebøker gir ofte inntrykk av at innholdet i vitenskapen er unikt eksemplifisert av observasjonene, lovene og teoriene som beskrives i dem. Nesten uten unntak leses disse bøkene som om de forteller oss at den vitenskapelige metoden rett og slett er de manipulerende teknikkene som brukes til å samle inn lærebokdataene og de logiske manipulasjonene som brukes i prosessen med å relatere disse dataene til lærebokens teoretiske generaliseringer.» Lærebøker viser oss ikke hvordan vitenskap egentlig ser ut, og det betyr at de ikke lærer oss om ekte vitenskapelige forskningsmetoder. Hva er de viktige aspektene ved ekte vitenskapelig forskning som lærebøker ikke viser oss?
La oss først se på hva lærebøker viser. Lærebøker gir deg bare et øyeblikksbilde av teorien de prøver å forklare: de forteller deg om fenomenene de forklarer, eller formlene de bruker, eller hvordan forskere eksperimenterer, men de forteller deg ikke hvordan teorien forholder seg til andre teorier fra sin tid, hvordan vitenskapelige eksperimenter oppsto, eller hvordan teorien eller eksperimentet har påvirket vitenskapen. Dette gir inntrykk av at fremveksten av en teori eller en ny oppdagelse kom ut av ingenting, som om Newton så et eple på bakken og plutselig kom opp med loven om universell gravitasjon.
Men det er ikke historien om ekte vitenskap og lærebokteorier. Thomas Kuhn argumenterer for at vitenskapelige fremskritt og fremveksten av nye teorier oppnås gjennom flere trinn. For det første utføres vitenskapelig forskning innenfor det eksisterende paradigmet; for det andre dukker det opp anomalier som ikke kan forklares av det eksisterende paradigmet; for det tredje utføres forskning utenfor det eksisterende paradigmet for å forklare anomaliene; og til slutt gir resultatene av forskningen opphav til mer avanserte paradigmer og teorier som kan forklare anomaliene. Med andre ord dukker ikke spesifikke vitenskapelige teorier opp ut av ingenting uavhengig av hverandre, men er sammenhengende med datidens vitenskapelige paradigmer og teorier.
Det er viktig å forstå dette gjennom vitenskapens historie. Ved å lære vitenskapens historie kan du se hvordan forskere har utviklet forskjellige ideer og oppdagelser. Denne historien hjelper oss å forstå hvordan de vitenskapelige teoriene vi for tiden lærer om har utviklet seg. Den gir oss også viktig innsikt i å oppdage og utvikle nye paradigmer i fremtidig vitenskapelig forskning.
Det beste eksemplet på dette er kvantemekanikk. Lærebøker forklarer ganske enkelt at lys er et foton og derfor har mange av egenskapene til både bølger og partikler. Men i vitenskapens historie oppsto ikke kvantemekanikk av seg selv. Tidlig på 18-tallet argumenterte Newton for en partikkelteori om lys, som ble datidens paradigme. Men tidlig på 19-tallet førte arbeidet til Thomas Young og Fresnel til ideen om at lys er en transversal bølge, noe som var overbevisende nok til å velte det eksisterende paradigmet. Så, tidlig på 20-tallet, oppdaget forskere som Planck og Einstein lysets dualitet, og paradigmet skiftet igjen, noe som førte til den nåværende teorien om at lys er en kvantemekanisk enhet som har både bølge- og partikkelegenskaper som fotoner.
Måten lærebøker presenteres på er effektiv for å lære og mestre innholdet i en bestemt teori, slik at de oppfyller lærebøkenes grunnleggende rolle i å introdusere nykommere til vitenskap ved å gjøre dem kjent med de grunnleggende teoriene og introdusere dem for det grunnleggende innen vitenskapelig tenkning. Men vitenskapsopplæring bør ikke stoppe der. Dagens vitenskapsutdannede mennesker er de som trenger å oppdage og formulere nye teorier, akkurat som forskerne i lærebøkene. Statsviteren og historikeren EH Carr sa en gang: «Historie er en konstant dialog mellom fortid og nåtid.» Vitenskapshistorien – prosessen der tidligere vitenskapelige teorier ble formulert og brakt til oss i dag – kan veilede oss i hvordan vi tenker, utfører forskning og ser på eksisterende paradigmer for å bidra til vitenskapelig fremgang i fremtiden.
Gjennom vitenskapens historie lærer vi at vitenskapen har gjort fremskritt ikke bare gjennom akkumulering av teorier, men gjennom revolusjonerende endringer som ofte bryter med standarden. Disse revolusjonerende endringene oppnås ved å omvelte eksisterende konsepter og foreslå nye paradigmer. Thomas Kuhn argumenterer for at vitenskapen gjør fremskritt ikke gjennom akkumulering, men gjennom revolusjonerende metoder. Hans struktur av vitenskapelige revolusjoner gir viktig innsikt i å forstå hvordan vitenskapen gjør fremskritt.
Og, som jeg nevnte i innledningen, viser ikke lærebøker denne revolusjonen, men snarere den logiske manipuleringen av data i prosessen med å relatere dem til teoretiske generaliseringer i læreboken – normalvitenskap. De som ikke har sett revolusjoner innen vitenskap på denne måten, kan bli skremt av ideen om å starte en helt ny vitenskapelig revolusjon, men de som ser i lærebøker at vitenskapshistorien har vært gjennom slike revolusjoner, kan være mer villige til å engasjere seg i revolusjonær tenkning.
Vi har sett hva lærebøker viser og ikke viser om vitenskap, og problemene som kan oppstå fordi de ikke viser det. Det vil være vanskelig å starte en vitenskapelig revolusjon med kun innholdet i teorier som vises i nåværende lærebøker. For å oppnå effektiv vitenskapelig utvikling, vil det derfor være nødvendig å legge til innhold om vitenskapens historie i tillegg til innholdet i lærebøkers teorier, slik at elevene kan lære prosessen med å etablere vitenskapelige teorier og prosessen med paradigmeskifter gjennom lærebøker.
I tillegg bør ikke naturfagundervisning bare handle om å formidle kunnskap. Det bør være en prosess for å lære hvordan forskere tenker og forsker, og hva vi kan lære av deres feil og suksesser. På denne måten bør lærebøker gi en dypere forståelse av vitenskapens natur og prosessen med vitenskapelig undersøkelse, og hjelpe elevene til å bli mer begeistret for og utfordret av vitenskap. Denne typen utdanning vil hjelpe elevene med å utvikle evnen til å tenke kreativt og kritisk.
Avslutningsvis spiller lærebøker en viktig rolle i å forstå de grunnleggende teoriene og prinsippene innen vitenskap, men de alene kan ikke formidle det sanne bildet av vitenskap fullt ut. Derfor er det viktig å inkludere vitenskapens historie i lærebøker og lære om prosessen med vitenskapelig innovasjon og paradigmeskifter. Dette vil hjelpe elevene å forstå at vitenskap ikke bare er en akkumulering av kunnskap, men har utviklet seg gjennom konstant utforskning og innovasjon.
