A tanulmány kitekintést ad a természettudományi nevelésben tapasztalható világtendenciákról. Bemutatja azokat a vitapontokat, amelyek a természettudományi nevelés koncepcióit, módszereit illetően jelentkeznek. Az egyik legfőbb dilemma, hogy milyen mértékben legyen diszciplínákra bontott vagy integrált a természettudományi nevelés. Ugyancsak kérdés, hogy a tudományos gondolkodás kialakítását vagy a természeti jelenségek lényegének megértetését tekintse-e alapcéljának az oktatás.
Bár már az ókor oktatási intézményeiben is megismertették a tanulókat a korabeli természettudományos eredmények legfontosabbjaival – hiszen a klasszikus „hét szabad művészet” témái között a grammatika, dialektika, retorika és zene mellett ott szerepelt az aritmetika, a geometria és az asztrológia is –, a mai értelemben vett iskolai természettudományos oktatás előzményei Nyugat-Európában2 mintegy kétszáz esztendőre nyúlnak vissza. A híres fizikus, Michael Faraday 1854-ben írott „Mental Education” című munkája3 mindenesetre az e téren összegyűlt tapasztalatok egyfajta summázatának is tekinthető. Az amerikai kontinens oktatási rendszerében ez a hagyomány valamivel rövidebb, és a 19. század második felétől számítható.4 (Ott ugyanis 1856-ban hozták létre az egyik állami egyetemen az első önálló, teljes egészében az oktatás segítésének céljából kialakított kémiai laboratóriumot.)
A természettudományos ismeretek kezdetben elsősorban a felsőoktatásban kaptak helyet, majd fokozatosan kerültek be a közép- és az elemi szintű iskolák tananyagába is. Mindmáig nem szűnt meg azonban a vita a megtanítandó tudástartalomról és a tanítás során alkalmazandó módszerekről. Az európai kontinens országai láthatóan még mindig ragaszkodnak az erős elméleti tradíciókhoz, és kevesebb hangsúlyt helyeznek a vizsgálódásra, a felfedezésre. De ezeket az oktatási rendszereket sem hagyta érintetlenül az a változás, amely az Amerikai Egyesült Államokban kezdődött meg, és eredményeképpen az iskolák elitista, elméleti beállítottságú szemléletét egyre inkább felváltja egy nagyobb népesség minden korosztálya számára alkalmas, a korábbinál jóval általánosabb természettudományos oktatás. Érdemes megemlíteni azonban, hogy Japán e téren is a saját útját járja, míg a fejlődő országok számára a legnagyobb gondot az iskolarendszer rendkívüli mértékű expanziója okozza, amelynek következtében nincs elég pedagógus, sem pedig megfelelő tananyag a tudományos ismeretek oktatására.5
Abban sincs igazán egyetértés, hogy mely életkorban helyes elkezdeni a természettudományos ismeretek oktatását. Az utóbbi időben ugyan a legtöbb országban már az alapfokon, a kötelező iskoláztatás első szakaszában megkezdik valamiképpen a természettudomány megismertetését, vannak országok – például Belgium, Chile, Új-Zéland –, ahol csak tízéves kor után veszik föl a tananyagba. A legfejlettebb nyugat-európai országok – Nagy-Britannia, Franciaország, Svédország – iskoláiban viszont a középfokú tanulmányok felsőbb szakaszában, a tanulók 15-16 éves kora körül a természettudományos képzés már rendkívül határozott specializáció keretében folyik.
A legnagyobb méretű fejlődés a tudományos nevelés terén is az elmúlt néhány évtizedben következett be, földrészenként és országonként eltérő mértékben. E vonatkozásban elsőként az Amerikai Egyesült Államok példáját kell megemlíteni. A Szputnyik 1957-es fellövése után valóságos sokkállapotba került az egész ország. A műhold létrehozását a közvélemény ugyanis egyszersmind úgy is értelmezte, mint annak bizonyítékát, hogy a szovjet tudományos oktatás ebben is megnyilvánuló szupremációja messzire mutató fenyegetéseket jelent számukra. Ebben a – mondhatni – hektikus hangulatban kezdtek hozzá oktatási rendszerük és tananyagaik gyökeres átalakításához.6 Évtizedes fejlesztő munkájuk eredményeképpen a kilencvenes évek elején két olyan reformdokumentummal is előrukkoltak7, amelyek rövid időn belül az összes államban teljes mértékben meghatározták a természettudományos oktatás elméletét és gyakorlatát is. 1994-ben pedig létrehozták a Nemzeti Tudományos Alapítványt, amely 1,2 millió dolláros költséggel útnak indított egy hároméves programot is, amelynek a célja az volt, hogy „tegyék élővé a természettudományos fogalmakat”.8
Nagy-Britanniában is a hatvanas évek elején kezdtek költséges curriculumfejlesztésekbe elsősorban a fizika, a biológia és a kémia területén. 1963-ban hozták létre a Tudományos Oktatás Egyesületét, amely először adott hangot annak a követelésnek, hogy minden tanulót meg kell ismertetni a természettudományos tantárgyakkal, nem csak azokat, akik továbbtanulásuk érdekében ilyen témájú vizsgák letételére kötelezettek. E szándék megvalósítása jegyében aztán 1969-ig több mint egymillió fontot költöttek a tudományos tananyag fejlesztésére. Sokak szerint9 ez volt az ország addigi legnagyobb oktatási beruházása.
De elmondhatjuk, hogy a világon másutt is számottevő reformpróbálkozás zajlott, melyeknek lényegileg egyetlen célja a természettudományos oktatás hatékonyságának növelése volt. Radikális reformot vezetett be – egyebek között – Franciaország (ezt a tantervi reformot törvényi eszközökkel is megerősítette), valamint Dánia is. Azokról a változtatásokról nem is szólva, amelyek egy-egy természettudományos szakterület curriculumját érintették, például Amerikában a biológia, illetve a kémia tantárgyak elnevezése – természetesen a tartalom és módszerek megújításával – biológiai tudományokra, illetve kémiai tudományokra változott10; vagy amikor a kémiaoktatást a Nagy-Britanniában élő, magyar származású Lakatos Imre tudományfilozófiai eredményei nyomán átalakították11, vagy amikor az ugyancsak magyar származású Polányi Mihálynak a matematika terén bevezetett módszertani módosításait érvényesítették.12 Még kevésbé van lehetőségünk itt megemlíteni az egy-egy tudományterület valamely jelentős képviselőjének megítélésében, illetve az egy-egy felfedezés értelmezésében bekövetkezett változtatásokat.
Csak a Science and Education című, kéthavonta megjelenő nemzetközi tudományos-szakmai folyóirat számainak általam megismert közleményeiben a szerzők foglalkoztak – egyebek között – Galilei, Einstein, Volta életművének vagy éppen az elektromosság és a mágnesesség jelenségeinek átértékelésével és ennek a tanításban is érvényesítendő tanulságaival.
A tudományos – így a természettudományos – nevelés céljának meghatározásaiban a szakirodalomban használt definíciók jó része meglepően harmonizál egymással, bár egyesek számára fontosabb a mindennapi életben való eligazodás segítése, mások változatlanul kiemelt jelentőséget tulajdonítanak a későbbi tudományos teljesítményekre való felkészítésnek is. Van olyan álláspont is, amelyben mindkét elvárás egyszerre van jelen. Például: „A tudományok oktatásának kettős funkciója van – írja az egyik szerző13 –, egyrészt olyan kulcsfontosságú ismereteket átadni a tanulóknak, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy megválaszolják a mindennapi életük során felmerülő tudományos és technikai kérdéseket; ugyanakkor kifejleszteni bennük olyan attitűdöket, gondolkodási módszereket, amelyek hasonlóak azokhoz, amelyek révén a tudósok a laboratóriumok mélyén létrehozzák az eredményeiket.” „A természettudományos oktatás feladata felkészíteni az egyéneket arra, hogy iskolai oktatásuk befejeztével eljussanak a tudományos megértés egy bizonyos szintjére. Ezek a tudományosan művelt emberek majd képesek lesznek a tudományok által megkívánt ismeretek és képességek alkalmazására is.”14 Vagy: „A cél az, hogy jobb betekintést adjunk a tanulóknak a tudomány működésébe, és megfelelő kereteket biztosítsunk ahhoz, hogy későbbi, saját kutatásaikat is megalapozhassák.”15 „A tudomány tanulmányozása képessé teszi a tanulókat önmaguk megértésére, és világosabbá teszi a motivációikat is.”16 „A tudomány a világ megértésére törekszik. Ennek a folyamatnak a tudatosítását kell a tudományos nevelés során erősíteni.”17
Végezetül még egy idézet. „A tudományos műveltség egy lépés afelé, hogy a nagyközönség is megértsen valamit a tudományból és a technikából. A következőket kell birtokolnia:
Ez a meghatározás a tudományos oktatás és nevelés óhajtott következményét is érinti, jelezve egyszersmind a korábban elsősorban csak az úgynevezett humán ismereteket tartalmazó műveltségfogalom kiterjedését, valamint a természettudományi ismeretek fontosságának minden eddiginél nagyobb mértékű elismerését is. Megjelenik tehát a pedagógiai szakirodalomban a természettudományos alapműveltség fogalma, melyre a „scientific literate” kifejezést alkalmazzák, hasonlóan az írni-olvasni tudás képességére alapuló műveltséget jelző literate fogalomhoz, és amelynek birtoklását egyes szerzők19 legoptimistább számításaik szerint is legfeljebb a lakosság 10%-ához merik hozzákapcsolni.
Elemzések szerint a 20. század második felében – már a negyvenes évek végétől számítva – a természettudományos nevelésben három, időben nem teljesen elválasztható, de szemléletmódjában egymástól jól elkülöníthető irányzat érvényesült.20 Az első időszakot – leginkább az ötvenes, hatvanas éveket számíthatjuk ide – a diszciplínaorientált tantárgyfejlesztés jellemezte, amely tulajdonképpen egy-egy tudományág iskolai leképezésével hozta létre a megfelelő iskolai tantárgyat. Ennek a módszernek – természetesen – egy idő múlva láthatóvá váltak a hibái is: egyrészt a világ jelenségei nem mindig illeszkednek a tudomány határai közé, másrészt nem mindig tudatosul a tanulókban, hogy a különböző tantárgyakban tulajdonképpen ugyanarról a valóságdarabról van szó, és ez óhatatlanul is rugalmatlan, izolált szemléletet alakít ki bennük. A hatvanas évek végétől a hetvenes évek közepéig tartó második periódus az integrált tárgyak megjelenésével jellemezhető, amelyekben tartalmi vagy csupán módszertani integráltságot, vagy mindkettőt együtt sikerült megvalósítani. A harmadik trend eredményeképpen – a kirekesztő jellegű tudománycentrikussággal való szakítás jegyében – olyan komplex tárgyak jöttek létre, amelyekben a tudomány és a technika megfelelő ismeretanyaga mellett azok társadalmi jelentőségét, összefüggéseit is sikerül érvényesíteni. (Ezt a folyamatot jelölik gyakran az STS, azaz a Science-Technology-Society fogalmak rövidítésével.)
Érdemes megfigyelni, hogyan alakult az utóbbi három évtizedben az egyes természettudományos tantárgyak történeti alapjainak és szociális hátterének oktatása. Óriási viták voltak és vannak még ma is ezen a területen. A 20. századi természettudományos oktatás egyik legnagyobb hatású személyisége, Thomas Khun21 például a történeti részleteket legfeljebb a tantárgyaktól szeparáltan, esetleg külön anyagként látta pedagógiai felhasználásra érdemesnek. Más kutatók viszont úgy érzik – nyilvánvalóan nem ok nélkül, és most már láthatóan ők vannak többen –, hogy az ismeretek hatékony oktatása érdekében a puszta tények mellett szükség van a tudományos felfedezés folyamatának, történetének megismertetésére is. Csak megemlítem, hogy ezek a szerzők meggyőzően magyarázták, mennyire szükséges – egyebek között – az elektromosság és a mágnesesség jelenségeinek megértetéséhez22, a matematika tanításához23, a fizika témáinak elfogadtatásához24 a hozzájuk kapcsolódó tudománytörténeti ismeretek felhasználása is. A történelem bevonása egyben a tudományos képzés interdiszciplinaritását is biztosítja.25 A történelmen kívül újabban mind gyakrabban merül fel a szociológia és a tudományfilozófia lehetőségeinek tantervi alkalmazása iránti igény is az oktatás hatékonyságának növelése céljából.26
A szakemberek nem győzik hangoztatni azt sem, hogy a természettudományos oktatás során nem csupán ismeretátadásról, gondolkodás- és képességfejlesztésről van szó; ez ugyanis az értékközvetítésnek is egyik eszköze. A természettudományok egyáltalán nem a való világ érték nélküli modelljei, nagyon is sokoldalú kapcsolatban vannak értékekkel, és az oktatás során a pedagógusoknak ezeket az értékeket is közvetíteniük kell.27 Az értékek egyrészt a tudomány művelőinek az értékeit tükrözik, másrészt magából a tudományos igazság természetéből következnek.
A felsorolásból nem hagyható ki a természettudományos oktatást-nevelést is igencsak meghatározó politika sem. A politikának a tudományos ismeretek átadását módosító szerepéről a volt szocialista országok szakemberei tudják a legtöbbet. Egy nemzetközi konferencián28 például a szlovák tudósok saját hazájuk esetén szemléltették, hogy a totalitárius rendszerek – előbb a nácizmus, majd a kommunizmus – milyen károkat okoztak a tudományos nevelés ügyének. Hasonló töltetű mondandója volt a bolgár résztvevőnek is; ő azonban referátumában elsősorban a hazai tudományos irányítás politikai kényszerrel való működtetésének visszásságait összegezte.
Az eredmények mellett számtalan nemzetközi példát találunk a természettudományos oktatásban jelentkező problémákra is. A legsúlyosabb gond talán mindenütt az, hogy a tanulók többségét nem érdeklik igazán ezek a tantárgyak; tanulásukhoz nem kellőképpen motiváltak. A természettudományos ismereteknek még mindig nem megfelelő a presztízse ahhoz, hogy a tanulók körében általános népszerűségre tegyenek szert.29 A témával foglalkozó vizsgálatok a gondok több részletére is rávilágítanak.
Például a német iskolákban – egy felmérés30 szerint – ma a matematika sem túlságosan népszerű a diákok körében, de a fizikát egyenesen utálják. Ez különösen a lányokra igaz, ami nem csupán németországi jelenség. Hasonló képet mutatnak a világ többi országai is; erről tanúskodnak – egyebek közt – az IEA-vizsgálatok megfigyeléseit közreadó elemzések31 is. A tanulói teljesítmények elemzésekor ugyanis következetesen feltűnnek a nemek közötti különbségek. Mivel a fiúk általában jobb számolási és téri képességekkel rendelkeznek, jobb teljesítményt nyújtanak a matematikában és a fizikában is. A lányok erőssége viszont – verbális képességeiknek köszönhetően – a nyelvi tárgyakban mutatkozik meg, a természettudományok közül pedig inkább a biológiát preferálják. (Egyes vélemények32 szerint például a tudománytörténeti anyagrészek beillesztése a fizika tantárgyba abból a szempontból is nagyon hasznos, hogy így a lányok könnyebben megbarátkoznak a tanítandó témákkal.) A fizika tantárgy ilyen mértékű elutasításában természetesen annak is szerepe van, hogy a tanulók nehéznek, elvontnak, a valóságtól elrugaszkodott tantárgynak látják. Feltűnő az is, hogy nagymértékben csökken a természettudományokra épülő szakmák-pályák választásának gyakorisága a továbbtanulók körében.
A természettudományok oktatása során sok problémát okoz a tanárok néhol túlzottan merev ragaszkodása a tankönyvekhez. Egyes vélemények szerint33 a pedagógusok 90%-a kizárólag ezekből dolgozik; nem merik vállalni az önálló kezdeményezések rizikóját. (E tekintetben – úgy tűnik – Thomas Khun intelmei önmagukat is túlélik: szerinte a természettudományos oktatásnak teljes egészében a tankönyveken kell alapulnia; más forrásoknak nincs helyük az iskolai órákon.34) Egyre többen vannak azonban, akik munkájuk során – a tudomány korrektségéből jottányit sem engedve – abból indulnak ki, hogy amikor megmagyarázunk valamit egy gyermeknek, megakadályozzuk őt abban, hogy önmaga fedezze fel azt.35
A problémákat észlelve Dániában vizsgálatsorozatot36 végeztek, hogy megkeressék a módját e negatív attitűd esetleges megváltoztatásának. A felmérés első fázisában (1986/1987-ben) alkalmazott tesztek a tanulók tudásszintjét voltak hivatva feltérképezni, mégpedig az energiamegmaradás jelenségeivel kapcsolatos kérdésekkel. Az eredmény elszomorító volt, de egyszersmind a tanárok nagyon hiányos szakmai felkészültségét is minősítette. A tapasztalatok nyomán a vizsgálat vezetője néhány konkrét – s igencsak megszívlelendő – javaslatot is megfogalmazott a fizikatanítás megújítása érdekében:
A dán kutató által hivatkozott konstruktivizmusról a szakirodalom37 azt tartja, hogy óriási befolyása van a mai természettudományos oktatásra-nevelésre. A konstruktivisták a tanulás és a megértés tanulmányozására és segítésére vállalkoznak, azonban egyértelműen elhatárolják magukat a hagyományos tanítás elméletétől éppen úgy, mint az ún. felfedezéses tanítás eszményétől is. Nagy hangsúlyt helyeznek az előzetesen megszerzett ismereteknek és a meglévő fogalmaknak a tanulási folyamatba való beépítésére, az emberi dimenziók tudatos figyelembevételére. A tanulás megszervezése során a gyermekek egyéni aktivitására építenek; abból indulnak ki, hogy minden tanulónak vannak saját tapasztalatai, és minden olyan tanítási gyakorlat, amely ezeket nem veszi számításba, eleve kudarcra van ítélve.
Az Amerikai Egyesült Államokban egyes szerzők38 úgy ítélik meg, hogy a konstruktivizmusnak a pedagógiában ma nagy szakmai ellenfele a multikulturalizmus. Ez az irányzat a tudományos oktatás során elsősorban az embert körülvevő egyedi környezettel kapcsolatos tudásra kíván hagyatkozni, vagyis a helyi, még nem feltétlenül igazolt ismeretek prioritását hirdeti, a stabil, egyetemes jellegűek ellenében. A helyi közösségek tudását, szokásrendszerét helyezi előtérbe az oktatás során, ami a konstruktivista megközelítés szempontjából indifferens. A vita tehát ezúttal elsősorban a tudástartalom körül folyik. Véleménykülönbség van a két irányzat által alkalmazott módszereket illetően is, egyre gyakrabban szót kapnak olyanok is, akiknek bizonyos fenntartásaik vannak a konstruktivizmussal szemben. Szerintük a konstruktivista szemléletben benne rejlik a tévedés veszélye, mert nem vesz tudomást a tudományos haladásról stb.39 A harc nem fog egykönnyen eldőlni: úgy tűnik, még sok vitára lesz szükség ahhoz, hogy egy kizárólagos szakmai igazság kikristályosodjék. (Ha egyáltalán létezik ilyen...)
Befejezésül egy hír: ez év novemberében – a Colorado állambeli Denverben – immár hatodik alkalommal rendezik meg a történelem, a filozófia és a természettudományok tanításával foglalkozó nemzetközi konferenciát, hogy a pedagógiai gyakorlat jobbításának szándékával újabb szakmai információkkal segítse a tananyagfejlesztők munkáját.