ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์
Nature of science
การทำความเข้าใจว่าวิทยาศาสตร์คืออะไร และพัฒนาขึ้นมาได้อย่างไร เป็นสิ่งจำเป็นที่ผู้เรียนวิทยาศาสตร์ทุกคนต้องรู้ไว้ เพราะคนเราในปัจจุบันจะดำรงชีวิตอยู่ได้ ต้องมีความรู้ทางวิทยาศาสตร์อย่างน้อยที่จะสื่อสารทำความเข้าใจกับข้อมูลต่าง ๆ ที่รายล้อมตัวเรา ยกตัวอย่างเช่น ข่าวตามหน้าหนังสือพิมพ์ ประเด็นร้อนแรงที่เป็นที่กล่าวถึง การตัดสินใจในชีวิตประจำวัน รวมไปถึงการใช้ชีวิตแบบคนธรรมดา ๆ ซึ่งไม่มีทางหนีการใช้ความรู้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ไปได้เลย
ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ตามสมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์
การทำความเข้าใจ ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ คือ การทำความเข้าใจว่าวิทยาศาสตร์คืออะไร และการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์นำไปสู่ความรู้ได้อย่างไร
สมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ (American Association for the Advancement of Science, AAAS) ได้กำหนดลักษณะต่าง ๆ ของวิทยาศาสตร์ออกเป็น 3 ประเด็นคือ
1) โลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Worldview)
เราสามารถทำความเข้าใจปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นบนโลกและจักรวาลได้ด้วยความคิด และการใช้ปัญญา โดยมีวิธีการศึกษาอย่างเป็นระบบ ซึ่งแนวคิดทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มีความคงทน เชื่อถือได้เพราะผ่านวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่เน้นความถูกต้องแม่นยำ กฎ คือ แบบแผนที่ปรากฏในธรรมชาติ ส่วน ทฤษฎี คือ คำอธิบายว่าทำไมแบบแผนของธรรมชาติจึงเป็นไปตามกฏนั้นๆ และหลายสิ่งหลายอย่างบนโลกไม่สามารถพิสูจน์หรือตรวจสอบได้ด้วยวิธีการทางวิทยา ศาสตร์ เช่น พลังเหนือธรรมชาติ (Supernatural Power and Being) ความเชื่อเรื่องปาฏิหาริย์ (Miracle) ผีสาง (Superstition) การทำนายโชคชะตา (Fortune-telling) หรือโหราศาสตร์ (Astrology)
2) การสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Inquiry)
วิทยาศาสตร์ต้องการหลักฐาน และประจักษ์เพื่อยืนยันความถูกต้องและได้รับการยอมรับจากองค์กรวิทยาศาสตร์ และการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนโลกซึ่งต้องมีการพิสูจน์ด้วยการให้เหตุผลเชิงตรรกะ (Logic) ที่เชื่อมโยงหลักฐานเข้ากับข้อสรุป จินตนาการและการคิดสร้างสรรค์ มีส่วนช่วยในการรู้วิทยาศาสตร์ นอกจากวิทยาศาสตร์จะให้คำอธิบายเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่างๆ แล้ว วิทยาศาสตร์ยังให้ความสำคัญกับการทำนายซึ่งอาจเป็นได้ทั้งการทำนาย ปรากฏการณ์ หรือเหตุการณ์ในอนาคตหรือในอดีตที่ยังไม่มีการค้นพบหรือศึกษามาก่อน การรวบรวมหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ต้องมีความถูกต้องแม่นยำ ปราศจากความลำเอียง
3) กิจการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Enterprise)
วิทยาศาสตร์ คือ กิจกรรมของมนุษยชาติ (Human activity) เป็นกิจกรรมทางสังคมที่ซับซ้อน แตกแขนงเป็นสาขาต่าง ๆ และมีการดำเนินการในหลายองค์กร นักวิทยาศาสตร์ต้องทำงานโดยมีจริยธรรมทางวิทยาศาสตร์ และมีความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
มี 8 หลักการ ที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นประโยชน์ต่อการเรียนวิทยาศาสตร์ สามารถนำไปบูรณาการกับการสอนได้ทุกระดับชั้น และเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน (Lederman et al., 2002; McComas, 2005) ได้แก่
(1) ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้มาจากการศึกษาปรากฏการณ์ธรรมชาติ ซึ่งต้องอาศัยหลักฐาน ข้อมูล ผ่านการคิดวิเคราะห์อย่างเป็นเหตุเป็นผล
(2) ความรู้ทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ หากมีหลักฐานหรือข้อมูลใหม่มาสนับสนุน
(3) กฎและทฤษฎีเป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันกฏจะบอกถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างมีแบบแผนที่แน่นอน ณ สภาวะใด ๆ แต่ทฤษฏีจะอธิบายที่มาหรือเหตุผลของการเกิดปรากฏการณ์ธรรมชาตินั้น ๆ
(4) การศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์มีหลากหลายวิธี เช่น วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ความบังเอิญ การทดลองโดยวิธีคิด (Thought experiment)
(5) การหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์โดยการสังเกตและการลงข้อสรุปจะแตกต่างกัน การสังเกตจะให้ข้อมูลที่เป็นหลักฐานในการลงข้อสรุป ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากมายอาศัยการลงข้อสรุปจากหลักฐานที่ได้โดยการสังเกต เช่น การศึกษาเกี่ยวกับอะตอม เป็นต้น
(6) การทำงานทางวิทยาศาสตร์ต้องอาศัยความคิดสร้างสรรค์และจินตนาการควบคู่ไปกับการคิดวิเคราะห์
(7) วิทยาศาสตร์คือกิจกรรมอย่างหนึ่งของมนุษย์ ซึ่งได้รับผลกระทบจาก ประสบการณ์ การฝึกฝน ความเชื่อ ความรู้สึกนึกคิดของคน เช่น ศีลธรรม ความคิดสร้างสรรค์ จินตนาการ การตีความ มุมมอง แนวคิด อคติและความลำเอียง ดังนั้นในการทำงานวิทยาศาสตร์ จึงต้องมีกระบวนการตรวจสอบและประเมินความถูกต้องของความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เช่น การตรวจสอบจากผู้ทรงคุณวุฒิ การนำเสนอผลงาน หรือการตีพิมพ์ในวารสาร
(8) วิทยาศาสตร์คือกิจกรรมการทำงานของมนุษย์ซึ่งทำภายใต้สภาพแวดล้อมทางสังคมและวัฒนธรรม ซึ่งจะส่งผลกระทบซึ่งกันและกัน
สรุปความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์
ในอดีตส่วนใหญ่ จะมีที่มาและได้จากความสามารถในการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัวมนุษย์ ความอยากรู้อยากเห็น ความฉลาด ความคิดและสติปัญญาของมนุษย์ จะทำให้เกิดข้อสงสัย หรือครุ่นคิดที่จะตอบคำถามที่เกิดขึ้นในใจเมื่อมีปรากฏการณ์ธรรมชาติใดเกิดขึ้น ตั้งแต่คำถามที่ตอบได้ง่ายที่สุดคือ มีอะไรเกิดขึ้น? เกิดขึ้นเมื่อใด? เกิดขึ้นที่ไหน? จนถึงคำถามที่จะตอบได้ยากที่สุด คือ ปรากฏการณ์นั้น ทำไมจึงเกิดขึ้น และ เกิดขึ้นได้อย่างไร? จากการสังเกต การคิด และการไตร่ตรองหาคำอธิบายอย่างเป็นเหตุเป็นผลและใช้วิธีการอย่างเป็นระบบทำให้ได้ตัวความรู้ หรือองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากขึ้น ๆ
วิธีการใช้ทักษะต่างๆอย่างเป็นลำดับขั้นและเป็นระบบในการศึกษานี้ก็คือวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific method) หรือที่เรียกว่า วิธีการแห่งปัญญา(Method of intelligence)
ดังนั้น ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ที่ปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวเรา เป็นสิ่งสำคัญที่เราต้องทราบถึงความเป็นมาของปรากฏการณ์ต่าง ๆ รวมทั้งต้องทราบถึง ผลกระทบ ประโยชน์ โทษ และอันตรายของปรากฏการณ์นั้น ๆ
การศึกษาหาความรู้ ความจริงเกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ ต้องใช้กระบวนการคิด หรือวิธีทดลองทางวิทยาศาสตร์
โดยอาศัยหลักฐาน ข้อมูล แล้วนำไปคิดวิเคราะห์อย่างเป็นเหตุเป็นผล จนได้ข้อสรุปของการศึกษาหาข้อเท็จจริงของการ
เกิดธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องเกี่ยวกับธรรมชาติ ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลง
ตลอดเวลา ดังนั้น จึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกคนที่ต้องรู้ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ กระบวนการ วิธีการ รวมถึง ข้อจำกัด
ทางวิทยาศาสตร์ด้วย เพื่อนำไปใช้ในชีวิตประจำวัน
1. การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน ในชีวิตประจำวันเมื่อมีปัญหา โดยการใช้เหตุผลเพื่อหาคำตอบในชีวิตประจำวัน และแก้ปัญหาซึ่งจะเป็นกระบวนการของการค้นพบสิ่งใหม่ ๆ เพื่อนำไปสู่คุณภาพชีวิตที่ดี
2. การปรับปรุงคุณภาพของชีวิต วิทยาศาสตร์ได้นำความสุข ความสะดวกสบายมาสู่การดำรงชีวิตในเรื่องต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นด้านโภชนาการ ทำให้มนุษย์ รู้จักวิธีรักษาอาหารไม่ให้บูดเสีย และคิดประดิษฐ์อาหารขึ้นได้ รู้จักการผลิตผ้าที่มีคุณภาพจากการใช้เทคนิค และสารเคมีต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งในปัจจุบันได้พัฒนาผ้านาโนเทคโนโลยี เป็นต้น
3. ด้านสุขภาพอนามัย ปัจจุบันมนุษย์มีอายุเฉลี่ยสูงขึ้น จากภาวะโภชนาการที่ดีขึ้น การดูแลสุขภาพ และวิธีการรักษาโรคต่าง ๆ ที่ใช้เทคโนโลยี และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ทั้งชีวะ เคมี และฟิสิกส์ ในการรักษา และดูแลสุขภาพ
4. ด้านที่อยู่อาศัยและเครื่องอำนวยความสะดวกต่าง ๆ ในชีวิตประจำวัน เช่น การเดินทางที่รวดเร็วด้วยยานพาหนะต่าง ๆ
5. ด้านการสันทนาการ เช่น ภาพยนตร์ โทรทัศน์ การถ่ายรูป วิทยุ เทป คอมพิวเตอร์
เป็นต้น นอกจากนี้อุปกรณ์การกีฬา และเทคนิคการเล่นกีฬาแต่ละประเภท อาศัยหลักการทางวิทยาศาสตร์ทั้งสิ้น
เป็นต้น นอกจากนี้อุปกรณ์การกีฬา และเทคนิคการเล่นกีฬาแต่ละประเภท อาศัยหลักการทางวิทยาศาสตร์ทั้งสิ้น
6. การตัดต่อยีนส์ การปลูกถ่ายไขกระดูก การสังเคราะห์สารทางพันธุกรรม ในการรักษาโรค และการคัดสรรพันธุ์ เพื่อการดำรงพันธุ์
อย่างไรก็ตามแม้ว่าวิทยาศาสตร์ จะนำความก้าวหน้ามาสู่สังคมมนุษย์ ขณะเดียวกันหากไม่มีการควบคุมหรือใช้อย่างสร้างสรรค์ จะก่อให้เกิดมลภาวะอย่างที่ปรากฏในปัจจุบัน ดังนั้นในอนาคตมนุษย์ควรสร้างสรรค์และหาแนวทางที่จัดเป็นวิทยาศาสตร์แนวใหม่ให้เป็นวิทยาศาสตร์ทางเลือก (alternative science) เพื่อการรักษาสมดุลของสิ่งแวดล้อม
