Dạy khoa học ở nhà trường đã bỏ lỡ điều gì?

Việc giảng dạy khoa học phải và có thể được nhân bản hóa ở tất cả các cấp, từ các khóa học phi khoa học đến các khóa học nâng cao kỹ thuật. Bằng cách dạy khoa học chỉ như một nỗ lực kỹ thuật, chúng tôi tước đi của sinh viên và các nhà khoa học tương lai của một thế giới quan toàn diện hơn, nơi khoa học được coi là một phần của nhu cầu con người của chúng ta để hiểu thế giới. Những thách thức mà chúng ta phải đối mặt trong thế giới hiện đại đòi hỏi sự tham gia của khoa học và nhân văn bắt đầu trong lớp học và trở thành một khía cạnh thiết yếu của lĩnh vực công cộng.

Tất cả chúng ta đều đã nghe điều này trước đây, và nhiều người trong chúng ta đã trực tiếp trải nghiệm nó: Lớp học Khoa học thật nhàm chán. Nó quá khó. Nó không vui. Đó là tất cả về việc ghi nhớ một loạt các công thức. Giáo viên quá cứng rắn. Bài tập về nhà thật ngu ngốc và vô nghĩa. Danh sách vẫn tiếp tục. Tất nhiên, có những trường hợp ngoại lệ ngoạn mục, thực sự thúc đẩy và truyền cảm hứng cho các giáo viên khoa học trên toàn thế giới. Một hoặc hai trong số những người cố vấn này rất cần thiết cho nhiều người trong chúng ta, những người đã trở thành nhà khoa học chuyên nghiệp. Họ có gì mà các giáo viên khác không có? Điều gì tạo nên một giáo viên khoa học giỏi? Có sư phạm, tất nhiên. Cách bạn trình bày tài liệu, cách bạn liên quan đến học sinh của mình. Nhưng trước hết, chính niềm đam mê làm cho một giáo viên khoa học nổi bật, hoặc bất kỳ giáo viên nào về vấn đề đó. Đam mê môn học, đam mê giảng dạy, đam mê tạo ra sự khác biệt và trở thành một người độc đáo trong cuộc sống của nhiều người trẻ mà giáo viên gặp trong lớp học. Một giáo viên thành công không bao giờ bước ra khỏi con người của chính mình khi anh ta bước vào lớp học. Hoàn toàn ngược lại, hành động giảng dạy phải là một sự tôn vinh nhân loại chung của chúng ta, về sứ mệnh của chúng ta là truyền đạt kiến thức từ thế hệ này sang thế hệ khác để giữ cho sự khao khát khám phá và phát minh cháy bỏng.

…Hành động giảng dạy phải là một lễ kỷ niệm nhân loại chung của chúng ta, về sứ mệnh của chúng ta là truyền lại kiến thức từ thế hệ này sang thế hệ khác để giữ cho sự khao khát khám phá và phát minh cháy bỏng.

Có một khía cạnh của việc giảng dạy khoa học là công thức; Có tài liệu cần được đề cập, sự thật phải được giới thiệu, có sự lặp lại, có sự thất vọng. Không có nghề nào khác biệt. Tuy nhiên, giống như trong diễn xuất, chính việc phân phối tạo nên sự khác biệt. Bạn có thể giải thích các định luật chuyển động của Newton bằng cách viết chúng lên bảng đen (hoặc bảng trắng hoặc máy tính bảng được chiếu lên màn hình lớn) và làm việc thông qua một vài ví dụ. Điều này được thực hiện trên toàn thế giới trong hàng ngàn lớp học mỗi ngày. Nhưng nếu đây là tất cả những gì bạn làm khi dạy các định luật Newton, bạn đang bỏ qua phần hay nhất của câu chuyện, chính câu chuyện. Isaac Newton là ai? Tại sao ông lại nghĩ về các định luật chuyển động và trọng lực ở tuổi đôi mươi? Điều gì đã xảy ra ở châu Âu vào giữa những năm 1600? Có phải khoa học đang có chiến tranh với tôn giáo sau vụ việc của Galileo với Vatican? Newton đã ở đâu khi ông đưa ra những hiểu biết đầu tiên về một công thức cơ học sẽ thay đổi thế giới mãi mãi? (Trả lời: trốn tránh một đại dịch hạch trong trang trại của mẹ anh ấy.) Điều gì đã truyền cảm hứng cho anh ấy? Có phải ông chỉ là một người theo chủ nghĩa duy lý cứng rắn, người chỉ quan tâm đến việc mô tả thế giới thông qua các công thức? (Trả lời: hoàn toàn không! Vâng, Newton là một kẻ lập dị, tách biệt về mặt xã hội, ít nói và có lẽ đã chết một trinh nữ. Tuy nhiên, anh ta không phải là một cỗ máy lạnh lùng, chỉ quan tâm đến tính toán. Điều khiến ông cảm động là một niềm tin sâu sắc, một niềm tin rằng tính hợp lý của thế giới phản ánh tính hợp lý của Thiên Chúa và nhiệm vụ của triết gia tự nhiên là tiết lộ bản thiết kế vũ trụ để hiểu rõ hơn về tâm trí của Thiên Chúa). Đối với Newton, thực hành khoa học là một hành động sùng kính tôn giáo.

Tại sao lại tước đi khía cạnh khoa học nhân văn này của sinh viên? Lý do thông thường là thời gian, như trong chúng tôi không có đủ thời gian để trang trải tài liệu và đi sâu vào những câu chuyện như vậy. Vô nghĩa. Tôi đã giảng dạy các khóa học vật lý trong hơn 30 năm ở tất cả các cấp độ khác nhau, từ các chuyên ngành phi khoa học đến lý thuyết trường lượng tử cho sinh viên tốt nghiệp, và tôi có thể đảm bảo rằng luôn có thời gian khi có ý chí.

Lý do thực sự tại sao đại đa số các lớp khoa học loại trừ các khía cạnh nhân văn vốn có trong thực tiễn khoa học là hầu hết các nhà khoa học không biết bất kỳ câu chuyện nào trong số này. Và họ không biết điều đó bởi vì những chủ đề này không phải là một phần của giáo dục khoa học của họ. Những người biết, hãy tự mình tìm kiếm kiến thức này. Một nền giáo dục khoa học điển hình không bao gồm bối cảnh lịch sử và văn hóa mà từ đó khoa học xuất hiện, hoặc cảm hứng tinh thần và tôn giáo đằng sau suy nghĩ của nhiều anh hùng khoa học, từ Johannes Kepler và Newton đến James Clerk Maxwell, Michael Faraday, Charles Darwin và Albert Einstein. Và nếu họ biết, họ đã được đào tạo để không đề cập đến nó. Đừng đề cập đến triết học, đừng đề cập đến lịch sử khoa học, và chắc chắn không đề cập đến tôn giáo trong một lớp khoa học.

Trong hai thế kỷ qua, và phần lớn bị ảnh hưởng bởi tác động sâu sắc và tức thời của các ứng dụng công nghệ của tư duy khoa học trong công nghiệp và xã hội, việc giảng dạy khoa học chủ yếu được giảm xuống để hướng dẫn các kỹ thuật viên, một bang hội chuyên biệt tập trung vào các nhiệm vụ rất cụ thể. Chúng tôi trở nên cực kỳ hiệu quả trong việc xử lý toán học trừu tượng và lập trình máy tính, mô hình hóa các hệ thống cụ thể và xử lý các nhu cầu trong phòng thí nghiệm trong các phân ngành hẹp: vật lý plasma, vật lý vật chất ngưng tụ, vật lý năng lượng cao, vật lý thiên văn… Những bức tường được dựng lên giữa khoa học và nhân văn sau thời kỳ Khai sáng đã nhân lên thành những bức tường được dựng lên giữa vô số phân ngành trong mỗi lĩnh vực khoa học, từ vật lý và hóa học đến sinh học và khoa học máy tính. Chủ nghĩa giản lược chiếm lấy giáo dục và chúng ta đã đánh mất tầm nhìn của toàn bộ.

Thật vậy, lượng kiến thức khổng lồ được tích lũy qua nhiều thế kỷ, và điều đó tiếp tục phát triển với tốc độ không ngừng trong tất cả các lĩnh vực khoa học, không thể tránh khỏi việc ngăn cản bất kỳ ai có hiểu biết toàn cầu về toàn bộ chủ đề, có thể là thiên văn học hoặc tâm lý học nhận thức. Đó không phải là điều làm tôi lo lắng, như tôi, cũng như tất cả các đồng nghiệp của tôi, một trong những chuyên gia. Điều làm tôi lo lắng là khoảng cách rất lớn giữa giáo dục khoa học và cách tiếp cận kiến thức nhân văn. Từ việc giảng dạy Vật lý cho các nhà thơ của Dartmouth trong phần lớn sự nghiệp của mình, tôi đã chứng kiến sự phấn khích của các chuyên ngành phi khoa học khi họ hiểu không phải các công thức vật lý mà là các ý tưởng vật lý, bối cảnh lịch sử mà chúng xuất hiện, ý nghĩa triết học và tôn giáo của chúng, tính nhân văn của chính khoa học, như một biểu hiện của nhu cầu con người chúng ta để hiểu chúng ta là ai và về thế giới chúng ta đang sống. (Đối với những người tò mò, tôi đã tạo một khóa học trực tuyến tương tự miễn phí và mở cửa cho công chúng, Câu hỏi thực tế! Khoa học, triết học và tìm kiếm ý nghĩa)

Khi sinh viên tìm hiểu về việc thay đổi thế giới quan, về tầm quan trọng của sự nghiêm ngặt quan sát và kỷ luật phương pháp, về sự tận tâm và niềm đam mê nuôi dưỡng việc tìm kiếm kiến thức và sự liên quan cơ bản của giáo dục khoa học trong thời đại chúng ta, họ kết nối lại với một khoa học mà họ cho là khó sử dụng và phát triển như những nhà tư tưởng và công dân. Những thách thức mà chúng ta phải đối mặt trong thế giới hiện đại đòi hỏi sự tham gia của khoa học và nhân văn bắt đầu trong lớp học và trở thành một cuộc trò chuyện thiết yếu trong lĩnh vực công cộng.