Uznajmy, że nie będziemy dyskutować nad zasadnością uczenia fizyki.
Bez znajomości elementarnych praw fizycznych ułomne stają się rozważania
filozoficzne, niekompletna jest wiedza chemiczna, ograniczone możliwości techniki.
Karol Pesz
Fizyce towarzyszy atmosfera absurdu. Farsa „nauczania” nie uwydatnia się chyba w żadnym innym przedmiocie tak silnie, jak w fizyce. Ten stan schizofrenii podtrzymywany jest usilnie przez wszystkich zainteresowanych: szkoły i uczniów, uczelnie i studentów, a przede wszystkim przez... samych fizyków.
Fizyka nie jest cool. Jest zniechęcająca. Zwłaszcza, kiedy trzeba coś zdać, rozwiązać, odpowiedzieć. W czym tkwi problem? Prof. Jan Blinowski pisał w „Forum Akademickim” (nr 4/98): Fizyka jest źle nauczana i za stan ten współodpowiedzialne jest całe środowisko fizyków, nie tylko nauczyciele. Zgadzam się, choć uważam, że jest to jedynie część diagnozy. Być może bardziej zasadnicza jej część tkwi w słowach padających w filmie Matrix: Ignorance is a bliss! Ignorancja jest błogostanem. Taki stan jest cool, dla wszystkich. Programy nauczania rozmijają się z rzeczywistością świata materialnego i poziomu intelektualnego uczniów i nauczycieli, kompletna ignorancja nagradzana jest lipnymi ocenami pozytywnymi, quasi wiedza o materii skłania do ucieczki w światy wyimaginowane. Zastraszająco często „proces nauczania” jest jedynie proliferacją ignorancji.
Cudów nie ma
Fizyka to dziedzina ludzkiej wiedzy, zbierająca, klasyfikująca i uogólniająca obserwacje świata materialnego. Zakres tej wiedzy jest ogromny: od poszukiwania odpowiedzi na pytania podstawowe - co to jest materia, przestrzeń, czas - po zupełnie przyziemne, np. jak duży powinien być balon na ciepłe powietrze. Wiedza fizyczna skodyfikowana jest w postaci reguł zwanych prawami fizycznymi. Prawa fizyki, traktowane utylitarnie, stwarzają następującą, fundamentalną dla rozwoju wszelkiej technologii i techniki sytuację: jeśli będziemy postępować z materią według ustalonych przez fizykę (i dziedziny wiedzy, które się z nią splatają: chemię, technologię, inżynierię) reguł, to za każdym razem, kiedy wykonamy starannie dany ciąg czynności, przy odpowiednio dobrze przygotowanych warunkach początkowych, zawsze dojdziemy do tego samego rezultatu. Jeśli wiadomo, jak zbudować laser, to przepisana sekwencja poczynań doprowadzi zawsze do podobnego efektu. Bez względu na to, czy robią to Amerykanie, Rosjanie czy Pakistańczycy, laser argonowy zawsze będzie świecił zielonym światłem. U podstaw zjawiska leży prawo Natury.
Istnieje wiele aspektów zachowania się świata materialnego, których nie potrafimy objąć rozumem i wyobraźnią. Często nie udaje się ich również poddać weryfikacji doświadczalnej. Czasami nie zdajemy sobie z nich jeszcze sprawy, tym bardziej nie potrafimy ich ująć w prawa (fizyki). Nie oznacza to jednak, że „proste, łatwe i przyjemne” wyjaśnienia ignorantów stają się równouprawnioną „wiedzą zastępczą”.
Rzeczywiste układy są ogromnie złożone. Fizyka „wycina” proste zjawiska, odrzuca zbyteczne komplikacje. Czasami te uproszczenia są odpychająco niezrozumiałe. Prawa fizyki wydedukowane na ich podstawie zdają się być nie z tego świata. A jednak wszelkie zjawiska zachodzące w świecie materialnym, nawet te najbardziej skomplikowane, podlegają - gdzieś tam, w ostatecznej instancji - zawsze tym samym prawom fizycznym: energia nie powstaje z niczego i nie znika (przynajmniej w naszym świecie), ciepło płynie od cieplejszego do zimniejszego, materia składa się z atomów. Innymi słowy - cudów nie ma. Sztuka uczenia fizyki nie powinna polegać na tym, że „nauczeni” uwierzą, że cudów nie ma, tylko na tym, że zrozumieją, iż pewne zjawiska nie są możliwe. A jeśli coś „zakrawa na cud”, to zazwyczaj kryje się za tym staranne i długotrwałe przygotowanie „warunków początkowych”.
SABOTAŻ NA MENTALNOŚCI
Reguły ruchu materii nie są zazwyczaj widoczne na pierwszy rzut oka. Nie każdy je dostrzega. Ale każdy z nich korzysta. Czy powinien je znać? W istocie rzeczy - niekoniecznie. Kot, skacząc z okna, nic nie wie o prawie Newtona, ale doskonale wie, z jaką prędkością wyląduje na ziemi. On to równanie „całkuje” o wiele sprawniej niż najlepszy komputer. Wszyscy, w pewnym sensie, jesteśmy ignorantami.
Jeśli jednak istnieje pewien konsensus co do tego, że szkolnictwo ma za zadanie przekazać zręby wiedzy zgromadzonej przez ostatnie wieki, to uznajmy, że nie będziemy dyskutować nad zasadnością uczenia fizyki. Bez znajomości elementarnych praw fizycznych ułomne stają się rozważania filozoficzne, niekompletna jest wiedza chemiczna, ograniczone możliwości techniki.
A fizyce towarzyszy ciekawy rodzaj schizofrenii. Z jednej strony, ludzie bardzo cenią sobie rzeczy. Zwłaszcza rzeczy nowe i o „ciekawych własnościach”. Objawiają ogromny pęd ku ich posiadaniu. Te rzeczy powstały, na ogół, dzięki rozpoznaniu pewnych praw przyrody, praw fizycznych. Z drugiej strony, bardzo trudno przekonać ludzi, że byłoby niegłupio, gdyby mieli trochę pojęcia o tym, jak funkcjonuje świat materialny i skąd się rzeczy biorą (a nie tylko o tym, co to są przepisy prawne i jakie trzeba płacić podatki).
Fizyce w szkołach, ale również w wyższych uczelniach, towarzyszy specyficzna atmosfera: fizyka jest to coś, czego nie da się pojąć. To coś sztucznego i skomplikowanego. Nigdy do niczego się nie przyda. Zajmują się nią specjalnie wyszkoleni ludzie (zwykle dewianci umysłowi). Składa się ona ze wzorów i reguł, które należy wykuć na pamięć. W każdym razie nie staraj się tego zrozumieć. Widzisz przecież, że ci, którzy uczą, też tego nie rozumieją. Tak naprawdę, nic do końca nie wiadomo.
W moim politechnicznym środowisku część wykładowców wyraźnie skłania się ku takim poglądom. Przygotowują oni wykłady ucząc się wzorów na pamięć, bez zrozumienia istoty problemu (powinno to być zajęcie odrażające dla fizyków), a na ćwiczenia przychodzą z pożółkłymi karteczkami, na których mają rozwiązania zadań sprzed lat. A zadania fizyk powinien rozwiązywać „z marszu” i „od początku”, a nie z notatek. Albo nie jest fizykiem.
Opowiadała mi kiedyś studentka, że w ciągu czterech lat nauki w liceum na lekcjach fizyki nie rozwiązano żadnego zadania. „Pan” nie umiał, po prostu, rozwiązywać zadań, więc nie dotykał tego delikatnego problemu. Jeśli nie umie się zastosować poznanych, zazwyczaj powierzchownie, praw do rozwiązania prostych zadań, to cała nauka przedmiotu jest bezprzedmiotowa. Nauczyciele i wykładowcy demonstrujący takie postawy, czynią rzecz podobną do tego, co robili robotnicy walczący z kapitalizmem za pomocą sypania piasku w tryby maszyn. Taka postawa to rodzaj sabotażu. Nie jest to działanie zagrażające wprost przedmiotom materialnym. Gorzej. To sabotaż popełniany na mentalności. Mentalności pokoleń.
Ludzi bawią samochody, komputery, chcą latać samolotami, posiadać tanie i wydajne lodówki, telewizory, magnetowidy, chodzić w wygodnych butach, wygodnym ubraniu (to już chemia, ale ona też „wisi” na fizyce) itd. Jednocześnie ci sami ludzie postrzegają świat jako arenę działania tajemniczych „wpływów”, bogów, „pól energetycznych” i „morfogenetycznych” oraz innych dziwaczności, których nikt ani nie widział, ani nie doświadczył (pomijając dziwne stany psychiki). Ludzie ponoć nie są w stanie pojąć, co to jest „praca wykonana przez siły tarcia”, a potem zabijają się w swoich ukochanych, błyszczących samochodach. Politycy i działacze różnej maści (też ludzie, nieprawdaż?) stają po stronie bomby atomowej („obrona narodowa”) nie zdając sobie chyba sprawy z tego, że użycie tych broni może zmieść cały ten czy ów dumny naród z powierzchni Ziemi. Wszelkie racje polityczne staną się wtedy bezpodmiotowe. Nie będzie podmiotu, który byłby ich nośnikiem. I tak dalej, i tak dalej. A przecież nie można dyskutować o broni jądrowej z ludźmi, dla których samo pojęcie energii jest równie przejrzyste, jak, na przykład, pojęcie „oktawa trójkreślna” dla śledzia.
Nowe pokolenie
Od lat obserwuję zachowanie się studentów pierwszego roku. W ostatniej dekadzie uległo ono diametralnym zmianom. Zwykle młodych ludzi rozpiera energia. Normalny nastolatek nie przepada za stanem znieruchomienia trwającym kilka godzin. Jeszcze na początku lat 80. podczas przerwy w wykładzie czy ćwiczeniach sala pustoszała. Zazwyczaj po 45 minutach nieruchomego siedzenia odczuwa się potrzebę wyprostowania kości, przespacerowania się kawałek, zagadania do kolegi. Postawa stojąca i nieco ruchu poprawiają ukrwienie nie tylko dolnych partii ciała, ale i mózgu. Normalny człowiek odczuwa potrzebę zmiany pozycji przynajmniej raz na dwie godziny.
W początkach lat 90. pojawił się nowy, dziwny fenomen. Podczas przerwy, na przykład w wykładzie, na sali pozostaje przeważająca większość studentów. Nieliczni korzystają z możliwości wyjścia z sali. Zdarza się, że ogłaszam przerwę w ćwiczeniach, wychodzę na papierosa, a cała grupa przez 10 minut siedzi znieruchomiała. Wracam - oni dalej siedzą. Gdyby nie było przerwy, byłoby im wszystko jedno. To dobrze, że nie palą. Ale nie przeszkadza im również zaduch w sali. Od lat nie widziałem studenta, który otworzyłby okno. Czasami wydaje mi się, że można by zmniejszyć o połowę zawartość tlenu w powietrzu w sali, w której siedzi 20 studentów. Oni chyba mają jakąś spowolnioną przemianę materii i obniżone zużycie tlenu.
Na moje ustawiczne, negatywne komentarze dotyczące bezsensu „uczenia się wzorów na pamięć” pewna studentka rozpłakała się: - Myśli pan, że to takie proste? Jeśli człowiek jest przyzwyczajany przez całe życie do tego, żeby, nie rozumiejąc, jak najszybciej zakuć na pamięć ileś tam informacji - a pan chce, żeby w ciągu trzech miesięcy przestawić się na rozumienie tego, co jest w książce - to myśli pan, że to takie proste? Nie, ja nie mogę.
I widzę, że oni nie mogą. Mają już 20 lat. Są tak głęboko zmienieni mentalnie, że nie znajdę już z nimi wspólnego języka. Toteż czasami radzę: - Teraz można wielokrotnie zaliczać przedmioty. Niech się Pan/Pani zapisze do grupy prowadzonej przez kogoś z młodych doktorantów. Oni są „z tego świata”. I czuję się jak ostatni łajdak. Lecz jeśli z litości zaliczam komuś, kto nie jest w stanie poprawnie wypowiedzieć dwóch zdań, też czuję się jak ostatni nikczemnik. A nieraz zaliczam... I wtedy przypominają mi się czasy stalinowskie. Wszak popełniam sabotaż.
Tych młodych ludzi oszukano. Bezwartościowa matura, uzyskana dzięki niewychylaniu się, brak egzaminu na „wyższą uczelnię” i - voil?! - mamy tysiące studentów, którzy po ukończeniu „studiów” dalej będą mieli elementarne kłopoty z czytaniem, pisaniem i ułamkami. I nie będą ani w ząb rozumieć świata zjawisk fizycznych. Dalej będzie można im wmawiać, że istnieją „pola morfogenetyczne”, gwiazdy mają wpływ na to, czy uda im się bez wpadki kupić kradziony samochód, a znani naciągacze myślami są zdolni wykrzywiać łyżeczki.
jeszcze moŻe być lepiej
Poza złymi wiadomościami (fizyka jest paskudna i niezrozumiała, nie da się jej uczyć) jest jeszcze i dobra. Otóż niewydolne, szkolnictwo jest w stanie zniszczyć naturalny pęd do wiedzy. Wystarczy zacząć „nauczać” historii, żeby historia stała się odpychająca. Analizować wiersze - poezja stanie się zbędna w życiu. Ogłupić liczbami z rocznika statystycznego, a geografia zawsze będzie się źle kojarzyć. Może zaniedbanie fizyki w szkołach doprowadzi do rzeczywistego nią zainteresowania? Obserwacje Kartezjusza skłoniły go do napisania: Żądza wiedzy, wspólna wszystkim ludziom, jest chorobą, której nie można uleczyć, ponieważ ciekawość wzrasta wraz z wiedzą. Obserwacje prof. Blinowskiego podsunęły mu supozycję: Obawiam się, że procent ludzi zainteresowanych filozofią przyrody i granicami poznania jest mniejszy niż wydaje się fizykom. Zauważmy, że istnieje związek między tymi stwierdzeniami: ciekawość wzrasta wraz z wiedzą, pod warunkiem, że wiedza przyrasta. Jeśli tzw. „wykształcenie” promuje ignorancję, wiedza nie wzrasta i wtedy, istotnie, procent ludzi zainteresowanych maleje.
Coraz więcej jest dobrych książek popularnonaukowych. Również w Internecie czasami można znaleźć prawdziwe informacje. Może lepiej, żeby zabiedzeni, niedouczeni nauczyciele nie zniechęcali do fizyki? Może lepiej, żeby profesorowie i inni habilitowani, nie demoralizowali młodych ludzi, którzy jeszcze nie zapomnieli zadziwienia tym, że świat istnieje? Może należy w ogóle wycofać fizykę ze szkół i politechnik? Może należy odkupić od Niemców i Anglików znakomite taśmy wideo z wykładami i starannie przygotowanymi demonstracjami i uczyć fizyki przez telewizję? Kupić szkołom magnetowidy i puszczać coś interesującego zamiast „nauczać”?
Dr Karol Pesz, fizykochemik ciała stałego, pracuje w Instytucie Chemii Fizycznej i Teoretycznej Politechniki Wrocławskiej.
