เรามาพูดกันเรื่อง “ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์” กันอีกครั้งนะครับ ซึ่งในที่นี้ ผมขอพูดถึงความแตกต่างระหว่าง “การสังเกต” (Observation) และ “การอนุมาน” (Inference) โดยนักวิทยาศาสตร์ศึกษาในต่างประเทศเห็นว่า นักเรียนในระดับการศึกษาขั้นพื้นฐานควรรู้และเข้าใจความแตกต่างระหว่าง “การสังเกต” และ “การอนุมาน” [ตัวอย่างเช่น ในงานวิจัยเืรื่อง “Teaching Nature of Science Explicitly in a First-Grade Internship Setting” นักวิจัยเริ่มสอนความแตกต่างนี้ตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 กันเลยครับ]
ผมให้ข้อมูลเบื้องต้นก่อนว่า ในการพัฒนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์นั้น นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องมีทั้ง “การสังเกต” และ “การอนุมาน” ครับ รายละเอียดมีดังต่อไปนี้
การสังเกตเป็นกิจกรรมที่นักวิทยาศาสตร์ใช้เพื่อการเก็บรวบรวมข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์ โดยไม่มีการใส่ความคิดเห็นส่วนตัวของตนเอง [การสังเกตในความหมายทางวิทยาศาสตร์นั้นไม่ได้หมายถึงการมองด้วยตาเท่านั้นนะครับ แต่หมายรวมถึงการใช้ประสาทสัมผัสทั้งหมด ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และการสัมผัส] โดยนักวิทยาศาสตร์อาจใช้เครื่องมือต่างๆ เพื่อช่วยให้การสังเกตนั้นได้ผลที่ละเอียดและแม่นยำมากขึ้นครับ แต่สิ่งสำคัญคือว่า นักวิทยาศาสตร์ต้องไม่ใส่ความคิดส่วนตัวของตนเองปะปนไปในระหว่างการสังเกต ผลการสังเกตจึงเป็นเพียง “คำบรรยาย” สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สังเกตตามที่มันเป็น
อย่างไรก็ตาม การสังเกตอย่างเดียวมักไม่เพียงพอให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสิ่งที่ตนเองสังเกตได้อย่างมีความหมาย นักวิทยาศาสตร์จึงต้องทำ “การอนุมาน” จากผลการสังเกต (นั่นคือ ข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์) การอนุมานนี้เป็นการที่นักวิทยาศาสตร์ “สร้างความหมาย” เกี่ยวกับข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์นั้น ในการนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงใส่ความคิดเห็นส่วนตัวของตนเองลงไปด้วย อย่างไรก็ตาม ความคิดเห็นส่วนตัวนั้นต้องมีพื้นฐานมาจากหรือเชื่อมโยงกับข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์ นักวิทยาศาสตร์จะแสดงความคิดเห็นแบบลอยๆ ไม่ได้ ด้วยเหตุนี้ ผลของการอนุมานจึงมักมีความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์ปะปนอยู่ด้วย (ไม่มากก็น้อย)
เราลองดูตัวอย่างง่ายๆ กันนะครับ สมมติว่า นักวิทยาศาสตร์ 2 คน เก็บข้อมูล 5 ชุด ซึ่งแต่ละชุดประกอบด้วยข้อมูลที่เป็นตัวแปรต้น (x) และข้อมูลที่เป็นตัวแปรตาม (y) ดังนี้
- x = 1, y = 8
- x = 2, y = 13
- x = 4, y = 14
- x = 6, y = 15
- x = 8, y = 19
เราจะถือว่า ข้อมูลข้างต้นเป็นหลักฐานเชิงประจักษ์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้มาจากการสังเกต เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ใส่ความคิดเห็นส่วนตัวลงไป ข้อมูลเหล่านี้จึงยังไม่มีความหมายอะไรเลย นอกจากตัวเลขจำนวน 5 ชุด ชุดละ 2 ตัว (รวมเป็น 10 ตัว) เท่านั้น
แต่เมื่อไหร่ก็ตามที่นักวิทยาศาสตร์อยากทราบว่า ข้อมูล x ซึ่งเป็นตัวแปรต้น และข้อมูล y ซึ่งเป็นตัวแปรตาม มีความสัมพันธ์กันอย่างไร นักวิทยาศาสตร์ต้องสร้างความหมายขึ้นจากข้อมูลเหล่านั้น กระบวนการสร้างความหมายนี้ก็คือการอนุมานนั่นเอง ในการนี้ นักวิทยาศาสตร์อาจเริ่มต้นจากการนำข้อมูลทั้ง 2 ชุดมาเขียนกราฟ (นั่นคือ การจัดกระทำข้อมูล) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์แต่ละคนก็อาจเขียนได้แตกต่างกันไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่า พวกเขา(หรือเธอ)มองข้อมูลเหล่านั้นอย่างไร ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งอาจเขียนกราฟเป็นดังภาพข้างล่าง
ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่งอาจเขียนกราฟเป็นดังภาพข้างล่าง
เส้นกราฟนี่แหละครับที่เป็นผลจากการอนุมาน เพราะนักวิทยาศาสตร์แต่ละคนได้ใส่ความคิดเห็นส่วนตัวของตนเองลงไปแล้ว ในขณะที่ข้อมูลที่เป็นตัวเลข 5 ชุด (หรือ จุด 5 จุด) ก็คือผลการสังเกตที่ยังไม่มีความคิดเห็นส่วนตัวของนักวิทยาศาสตร์ปะปนอยู่ เราจะเห็นว่า ข้อมูลชุดเดียวกัน (ซึ่งได้จากการสังเกต) อาจนำไปสู่ผลการอนุมาน (เส้นกราฟ) ที่แตกต่างกันได้
ผมขอยืนยันอีกครั้งว่า ทั้งการสังเกตและการอนุมานจำเป็นต่อการพัฒนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ การสังเกตช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้มาซึ่งข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์ ในขณะที่การอนุมาน(บนพื้นฐานของข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์นั้น)ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้มาซึ่งความหมายของข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์นั้น ผมสรุปเป็นแผนภาพได้ดังนี้ครับ
ในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์เรื่องใดๆ ก็ตาม เราจำเป็นต้องส่งเสริมให้นักเรียนเห็นทั้งความแตกต่างและความสัมพันธ์ระหว่าง “การสังเกต” และ “การอนุมาน” ครับ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างหรือหลังการทดลอง (หรือการสำรวจตรวจสอบ หรือกิจกรรมอื่นๆ) เราอาจถามนักเรียนอยู่เป็นประจำว่า สิ่งใดเป็นผลการสังเกต สิ่งใดเป็นผลการอนุมาน ทั้งสองแตกต่างกันอย่างไร และทั้งสองสัมพันธ์กันอย่างไร