23 April

Батл экспериментаторов — Наука из песка и палок — прививка научного мышления в общественное сознание

Entertaining tasksPopular sciencePhysicsLogic gamesChemistry


Парадокс современной системы школьного образования заключается в том, что, выступая от лица науки, она требует “слепого догматического почитания” “научных истин”, но игнорирует незыблемый научный принцип тотального сомнения. Изучению научного метода, мягко говоря, уделяется незаслуженно мало внимания. Всё сводится к запоминанию научных фактов, без понимания того, как они были получены.
Наша же цель не в том, чтобы загрузить в ученика какой-то объем научной информации, и даже не в том, чтобы заставить понять и усвоить эту информацию. Цель: привить настоящий научный метод мышления и научить получению “нового” знания напрямую из окружающего мира без посредников и авторитетов. Научить задавать правильные вопросы, ставить и проводить эксперименты, интерпретировать результаты, критически осмыслять и фальсифицировать интерпретации.

Мы предлагаем некоторую инициативу, которая, по нашему мнению, могла бы инспирировать в массовое сознание научные гносеологические принципы. Будем рады любому конструктивному участию.

Под катом долгое подробное вступление. Непосредственно самому Батлу посвящен последний параграф текста.

О проблеме


Науку можно условно представить в виде индустрии, производящей знания.
В современной школе упор сделан на знакомство учеников с продуктами науки: теориями, законами, гипотезами… Тогда как научному методу — технологии получения этих продуктов-знаний практически не уделяется никакого внимания. Утверждать, что таким образом происходит обучение науке также нелепо, как питаться в ресторане в качестве уроков кулинарного искусства. Одно дело — наслаждаться прекрасной едой и совсем другое — уметь ее готовить.
Страшно даже не то, что мы даем “рыбу” и ничего не говорим про “удочку” и тем самым воспитываем своеобразное потребительство, умение употреблять полученные знания — очень важный навык. Но сами по себе результаты современной науки могут казаться магическими, если человек не знаком с методами, которыми они получены. Отношения между детьми и современными выставками научных достижений или так называемых фестивалей науки можно сравнить с карго-культами, существующими у аборигенов, которые восхищались научными достижениями в стиле: “смотрите, жрецы сотворили чудо!”
Без понимания природы знания, методов, которыми оно было добыто, людям свойственно придавать ему искаженное значение и делать неверные выводы относительно его свойств и ограничений.
Но именно это и происходит в современной школе. Когда ученик не знает, как тот или иной научный факт был получен, это знание по своему статусу превращается в “откровение пророков”, которое нельзя критически осмыслить, его можно только зазубрить, и не смей к нему что-либо прибавить или убавить! А учебник становится “священной книгой”, в истинности содержания которой ни в коем случае нельзя сомневаться. Вероятно, именно здесь кроется причина такой успешности “британских ученых” и прочих манипулятивных конструкций, позволяющих использовать научный авторитет для введения широких масс в заблуждение.
Да, в школе есть учителя-энтузиасты, которые, понимая ущербность такого подхода, рассказывают детям о природе научного знания, но странно было бы оправдывать правило исключениями из него.

Но наука — это совсем другое, ее корнем является тотальное сомнение. Важнейшим принципом научного подхода является критичность восприятия информации. Чтобы обеспечить необходимый уровень объективности, научный метод за сотни лет выработал огромный инструментарий теоретических и экспериментальных исследований. Самое поразительное в том, что с возникновением философии науки научный метод стремится критически осмыслять сам себя и собственные результаты. Это, возможно, самое главное, что дал научный метод человечеству. Мы также не без оснований можем утверждать, что овладение методом, по меньшей мере, не менее важно, чем знакомство с отдельно взятыми результатами, которые с помощью этого же метода и были получены.

Но увы, значительная доля общества, находится в полном неведении относительно базовых научных принципов.
Вы можете провести эксперимент, чтобы убедиться в этом
Для начала это можно сделать над собой здесь и сейчас. Представьте, что я загадал некоторое математическое правило и говорю вам последовательность из трёх чисел, которые ему соответствуют: 2, 4, 6. Ваша задача отгадать это правило. У вас есть лишь одна попытка дать ответ, если он будет правильным — вы выиграли, нет — проиграли. Но до того вы можете предложить мне любое количество последовательностей из трёх чисел, а я должен вам ответить, соответствуют ли они тому загаданному мной правилу или нет.
Какие последовательности вы готовы мне предложить: 8, 10, 12 или 30, 32, 34? Я отвечу: да, соответствуют. Кажется, задача была очень простой, и вы уже готовы назвать то правило, которое я загадал… Но для уверенности проверим 104, 106, 108? Да, и в этот раз соответствует.
Итак, вы, вероятно, думаете, что это арифметическая прогрессия, в которой каждый следующий член больше предыдущего на 2? Если так, то вы проиграли — впали в иллюзию. Я загадал лишь то, что каждый следующий член должен быть больше предыдущего. Но правилом точно также мог бы быть и просто набор четных чисел.
Экспериментируя с публикой, можно предлагать не столь очевидные примеры, вроде 3, 7, 15. Люди все равно находят закономерности и дальше стремятся найти лишь подтверждения своим догадкам и, безусловно, находят их в изобилии, с каждым новым примером утверждаясь в своих заблуждениях. Выиграть же в эту игру можно только в том случае, если пытаться опровергать собственные предположения.
Поиграйте в эту игру с людьми из вашего окружения и вы быстро придете к выводу, что весьма значительное число людей ищет подтверждения своих гипотез, а не опровержения их — таковы естественные особенности человеческой психики.

Если человеку не привить соответствующую культуру мышления, он будет цепляться за собственные иллюзии, а любой инакомыслящий, пытающийся разубедить в чем-то первого, будет восприниматься первым враждебно и вызывать агрессию, так как он разрушает привычную комфортную картину мира. Посягательство на точку зрения расценивается как посягательство на личность. Это очень древние архетипические шаблоны поведения. Мы можем это видеть даже здесь на Хабре, где интеллектуальный уровень аудитории заметно выше среднего “по больнице”, когда вместо попытки понять оппонента, вникнуть в его аргументы, в ход идут минуса в карму. Какая разница, какое оружие, главное — выиграть, самоутвердиться, доказать свою “правоту”.
Кто из нас готов про себя сказать: я буду рад в споре узнать, что был не прав, потому как это избавит меня от иллюзий, в которых я пребываю? Такое поведение противоестественно, оно требует высокого уровня интеллектуальной культуры и саморефлексии. Но именно к этому пришла современная философия науки: “Какое бы решение некоторой проблемы мы ни предлагали, мы сразу же самым серьезным образом должны стараться опровергнуть это решение, а не защищать его”. (К.Поппер)

Воспитание именно научного метода мышления, а не простое знание множества научных фактов является прививкой от мракобесия, массовых иллюзий, заблуждений и манипуляций, так как оно является практическим навыком владения техникой различения истины и заблуждения.
Современное же школьное образование зачастую, увы, вместо критического мышления воспитывает догматизм. Еще в советской школе материал преподносился как истина в последней инстанции. В эпоху же ЕГЭ ситуация только усугубляется.
В действительности наука — это вовсе не Истины, а лишь конвенции, интерпретации наблюдений, и многое может быть объяснено совершенно иначе. Наука — это вечный спор, и даже не по всем вопросам из школьной программы достигнут консенсус. И это вовсе не сущностное знание о мире, а знание о том, кто что думает о мире. Не стоит путать описание реальности и саму реальность — карту местности с условными обозначениями и местность с элементами ландшафта. К тому же, даже самые строгие доказательства стоят на “глиняных ногах” аксиом, которые приходится принимать без доказательств. А есть ещё и теорема Гёделя…
Но как раз в том, что во всём научном знании можно и нужно сомневаться и есть его сила, а вовсе не слабость! Наука родилась из сомнения, и оно является ее движущей силой.
Но что уж говорить про отсутствие воспитания критического мышления в школе, когда даже в ВУЗах на лабораторных работах критерием истинности зачастую является не эксперимент, а методичка… Сколько принципиальных смельчаков, отказывавшихся подгонять ответы, не получали зачетов по лабам и “были осуждены за ересь”…
Откуда бы тут взяться вольнодумию с собственными интерпретациями, игре и духу экспериментаторства?
Ведь если наша цель — воспитать ученого экспериментатора, не стоит ли студентам предлагать задачи самостоятельного поиска методов исследования того или иного явления, вместо того, чтобы механически повторять то, что было описано в методичке? Или задать вопрос и предложить студентам самостоятельно смоделировать эксперимент, результат которого сможет ответить на этот вопрос? Такая педагогическая модель называется проблемно-ориентированное обучение (Problem-based Learning), она набирает все большую популярность в западных ВУЗах.

Занимательная философия науки


Мы видим своей задачей создание такой образовательной игры, где правилами служили бы философия и методология науки. Мы предлагаем поиграть в экспериментаторов.
Почему игра?
Игра — занятие желанное и добровольное. В игре очень высок уровень вовлеченности, на пределе работают память, внимание, реакция, мышечный тонус… Игра, пожалуй, один из самых древних, естественных и эффективных способов освоения навыков и передачи опыта. Игра — дело серьезное — существуют политические игры и военные игрища, игра на бирже или брачные игры…
Наука исторически развивалась как игра, разумеется в широком смысле этого слова. Приходит естествоиспытатель в лабораторию, полную “игрушек”, и начинает пытать природу, требуя от неё раскрыть свои секреты, ставя эксперименты, играя с параметрами, пытаясь заглянуть туда, куда еще никто не заглядывал. А природа напротив, играет с ученым в прятки…
Современная академическая наука с большими адронными игрушками (а давай столкнем и посмотрим…) тоже во многом является азартной игрой со своими правилами, очками, бонусами и уровнями. Это элитарная игра, куда “большие дядьки” не пускают не только детей, но даже любителей. Для этого создано множество институциональных преград, “птичьего” терминологического языка, глянца научных журналов, скрывающего публикации от общественного доступа…
Игровая наука — игровой способ выработки систематического знания об окружающем мире. Знание добывается без посредников непосредственно из мира в процессе игровой деятельности, в отличие от игрового образования, сутью которого является передача уже наличиствующего знания и информации от одного субъекта к другому.

Для того, чтобы создать наиболее яркий образ, представьте себе некоторое шоу. Ведущий задаёт вопрос, ответить на который можно только проведя эксперимент. Нас не интересуют ответы из учебников, Интернета или любых других авторитетных источников — только эксперимент считается критерием истины.
В качестве примера можно предложить следующий вопрос: есть несколько кубиков, которые можно поставить столбцом один на другой или положить в ряд, в каком случае требуется приложить меньшую силу для перемещения кубиков скольжением по плоской поверхности?
Несколько команд, получив задание, разбегаются по комнатам-лабораториям, где каждая пытается смоделировать и провести эксперимент, отвечающий на поставленный вопрос.
У каждой команды в распоряжении есть экспериментальный набор, состоящий из базовых элементов: кубики, шарики, винтики, рейки, верёвки, проволока, резинки, блоки, гайки, болты… Конструктор, из которого можно собрать самые разные по функционалу экспериментальные установки. Из измерительных приборов можно было бы дать только классические: линейку без делений и циркуль, но то, что может заменить их функционал, изготовить из элементов конструктора совсем не сложно.
Наш главный инструмент — сомнение. Мы не должны брать никаких готовых измерительных приборов — откуда мы знаем, что им можно верить? Все необходимое мы должны сконструировать самостоятельно, досконально понимая принципы, на которых оно основано.

Разумеется, у каждой команды творческий процесс идет своим неповторимым путем, испытываются самые разные подходы. Зрителям предстает богатый фактурный видеоряд, где сцены из одной лаборатории сменяются другими. Это не просто говорящие головы ботаников-знатоков, здесь кипит творчество, создаются установки, проводятся эксперименты.

В какой-то момент одна из команд рапортует об успехе. Собирается “научная конференция” — все участники возвращаются в студию. Представитель успешной группы делает доклад — описывает эксперимент, полученные результаты и излагает свою версию того, что бы это значило.
Начинается дискуссия, в которой задача участников фальсифицировать предложенную гипотезу — найти в ней слабые места, заставляющие усомниться в данной интерпретации или чистоте эксперимента. Также ставятся новые вопросы, требующие дополнительных исследований.
Для задачи про кубики это могут быть следующие вопросы: Разный ли будет результат для силы трения покоя и скольжения? Изменится ли результат, если использовать другую поверхность? Как на результат повлияет наклон плоскости? Можно ли предсказать, как трение зависит от угла наклона? Зависит ли оно от скорости и как? Как будет зависеть от количества кубиков? А что будет если добавить смазку?..
За любой поставленный вопрос и тем более за ответ, предложенную интерпретацию или теоретическую модель присуждаются очки. Любое открытие или обнаружение изъяна в существующих интерпретациях и теориях также вознаграждаются как и в настоящей науке.
После конференции участники возвращаются в свои лаборатории, где пытаются воспроизвести эксперимент, а также исследовать все возможные закономерности, связанные с изучаемым феноменом.
В конечном итоге участники должны научиться самостоятельно ставить вопросы и, пробиваясь сквозь иллюзии, идти к истине.

Прикладная наука и технология


Задача про кубики может быть поставлена иначе: предложите максимально эффективный способ перемещения кубиков из одной точки пространства в другую. Поставленный таким образом вопрос выводит нас в качественно иную плоскость — в область технологического знания. Здесь мы должны не просто найти ответы на какие-то абстрактные вопросы, мы решаем задачи по достижению определенного результата, связанного с преобразованием объективного мира. В данном случае мы получаем не просто достоверную информацию, а настоящие знания, которые в прямом смысле слова являются силой, имея их в наличие, мы получаем определенную власть над миром, знание, как его изменить. Это способ обучения не только получению, но и применению полученных знаний. Это то, что в прямом смысле слова расширяет наши возможности.
В отличие от первой задачи, такая постановка вопроса является приглашением к созидательному творчеству. От анализа мы переходим к синтезу.
Разумеется, перечень вопросов ни в коем случае не ограничивается “кубиками”, а “эффективность” может измеряться в самых разных физических или экономических единицах.

Батл экспериментаторов — конкурс на поиск самого достоверного ответа


Сегодня в условиях изоляции в качестве “пробного шара” мы в рамках Фестиваля увлекательной науки запускаем конкурс экспериментов на поиск самого достоверного ответа. Предлагаемые задачи описаны на Таймпаде.
Участникам предлагается придумать и провести эксперименты, опираясь на результаты которых, можно ответить на поставленные вопросы. Можно использовать любые подручные материалы и инструменты: доски, камни, проволоку, хоть 3д-принтер… все ограничивается только фантазией и тем, что есть под рукой. Но абсолютно не допустимо использование готовых измерительных приборов. Можно пользоваться только теми приборами, что мы изготовим сами с пониманием того, как они работают и почему их показаниям можно верить.
Результаты эксперимента вместе с описанием приборов и интерпретацией результатов надо снять на видео и выложить на Youtube, а ссылку прислать организаторам.
Все видео мы планируем выложить на доску Miro, чтобы систематизировать результаты. Здесь же вместе с другими участниками конкурса мы устроим научную дискуссию, будем сравнивать результаты, для проверки воспроизводить эксперименты других участников. Проводить дополнительные исследования… И так до тех пор, пока не поймем, что нам не в чем больше сомневаться.
Участвовать можно в одиночку или командой, семьей, классом или группой друзей.

P.S.


В настоящий момент есть робкая надежда, что из семечка данной идеи мог бы вырасти серьезный образовательный проект. По мере накопления документированных исследований могла бы возникнуть демократическая наука — система доказательного знания, полученного коллективными усилиями и разговаривающая на языке, понятном обывателю. Система, в которую каждый человек мог бы сделать свой вклад, или усомниться в любом элементе знания этой системы. И если есть какое-то утверждение, мы могли бы понимать, на каком основании оно зиждется.
Мы живем в странном мире — наверное, каждый школьник с начальных классов твердо “знает”, что вещество состоит из молекул и атомов, однако лишь мизерная доля людей, имеющих высшее естественнонаучное образование, легко оперирующих числом Авогадро, способно стройно изложить какие экспериментальные данные приводят нас к выводам о дискретности вещества и размерах этих частиц. Сплошь и рядом знание подменяется верой.

На текущий момент у проекта нет сформировавшейся команды — лишь группа сочувствующих. Если вы считаете данную инициативу полезной и перспективной и хотели бы принять участие в ее развитии, мы будем рады вашему участию!

Не исключено, что подобные проекты уже где-то реализуются. Если вы что-то знаете о них, огромная просьба написать в комментариях или через личные сообщения в социальных сетях.
Пока самым близким из найденных аналогов видится Одиссея разума. Также нечто подобное существовало в истории под названием Физические бои, следы коих можно найти по ссылке.
Tags:обучениеобразованиекритическое мышлениефизиканаука
Hubs: Entertaining tasks Popular science Physics Logic games Chemistry
+13
3.5k 28
Comments 31