ผมขออนุญาตเก็บตกเกี่ยวกับการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์หน่อยนะครับ
ในกิจกรรมเรื่อง “กำเนิดดวงจันทร์” เจตนารมณ์หนึ่งของผู้พัฒนากิจกรรมก็คือการเปิดโอกาสให้นักเรียนได้โน้มน้าวและโต้แย้งทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์เพื่อสนับสนุนและหักล้างข้อสรุปใดๆ ตามลำดับ ซึ่งการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์นี้มีองค์ประกอบที่จำเป็น 3 ประการ ได้แก่
- ข้อสรุป (Claim) ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างขึ้นเพื่อตอบคำถามทางวิทยาศาสตร์ใดๆ
- หลักฐาน (Evidence) ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์หยิบยกขึ้นมาเพื่อสนับสนุนข้อสรุป
- คำชี้แจง (Justification) ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ชี้แจงว่า ข้อสรุปและหลักฐานสัมพันธ์กันยังไง
อันที่จริงแล้ว การให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ยังมีองค์ประกอบอื่นๆ อีกครับ เช่น
- เงื่อนไข (Condition) ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า ข้อสรุปนั้นจะถูกต้องและเป็นจริงเมื่อใดหรือในสภาพแวดล้อมใด (เช่น กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันที่เป็นจริง เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วที่น้อยกว่าอัตราเร็วของแสงมากๆ)
- ข้อคัดค้าน (Rebuttal) ซึ่งสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการหักล้างข้อสรุปทางเลือกอื่นๆ นอกเหนือจากข้อสรุปที่ตนเองสนับสนุน
อย่างไรก็ดี องค์ประกอบ 3 ประการข้างต้น (ข้อสรุป หลักฐาน และคำชี้แจง) เป็นสิ่งที่ “จำเป็นที่สุด” ในการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ (ส่วนองค์ประกอบอื่นๆ หากมี ก็จะเป็นการดีครับ)
ในกิจกรรมเรื่อง “กำเนิดดวงจันทร์” ซึ่งมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อให้นักเรียนได้ฝึกโน้มน้าวและโต้แย้งทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งไม่ว่าจะเป็นการโน้มน้าวหรือการโต้แย้ง นักเรียนก็ต้องใช้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์อยู่ดี
สิ่งที่ผมและคณะทำงานอาจพลาดไปจากการอบรมเชิงปฏิบัติการทุกครั้งที่ผ่านมาก็คือว่า เราไม่ได้นำเสนอองค์ประกอบของการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ ดังภาพครับ
ด้วยเหตุนี้ การเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ของผู้เข้าอบรม(บางท่าน)จึงอาจยังไม่ค่อยชัดเจนเท่าไหร่ ซึ่งผมคิดว่า การให้เหตุผลของนักเรียน(หลายคน)ก็คงเป็นเช่นเดียวกัน
ดังนั้น ผมขอแนะนำอย่างนี้ครับว่า ครูอาจลองยกตัวอย่างการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ก่อน พร้อมทั้งชี้ให้นักเรียนเห็นว่า องค์ประกอบของการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์มีอะไรบ้าง อะไรคือข้อสรุป อะไรคือหลักฐาน และอะไรคือคำชี้แจง ผมขอเอาเหตุผลเกี่ยวกับกำเนิดดวงจันทร์มาวิเคราะห์ดูเป็นตัวอย่าง ดังนี้นะครับ
เนื่องจากองค์ประกอบของดวงจันทร์มีบางส่วนคล้ายกับองค์ประกอบของโลก แต่ก็ยังมีความแตกต่างเล็กน้อย ดังนั้น ดวงจันทร์อาจเกิดจากการที่อุกกาบาตพุ่งชนโลก แล้วทำให้มวลของโลกและมวลของอุกกาบาตฟุ้งกระจายปนกัน ก่อนที่มวลเหล่านั้นจะกลับมารวมกันเป็นดวงจันทร์ตามทฤษฎีไจแอนท์โคลิสชัน องค์ประกอบของดวงจันทร์จึงมีบางส่วนคล้ายและบางส่วนต่างกับองค์ประกอบของโลก
ที่มา: Wikipedia
จากเหตุผลข้างต้น เราสามารถแยกออกมาเป็น 3 องค์ประกอบได้ ดังนี้
ข้อความในกล่องสีเขียวก็คือ “ข้อสรุป” ข้อความในกรอบสีน้ำเงินก็คือ “หลักฐาน” ในขณะที่ข้อความในกล่องสีม่วงก็คือ “คำชี้แจง” ซึ่งเราจะเห็นว่า ข้อสรุปที่ว่า “ดวงจันทร์เกิดขึ้นจากการชนกันระหว่างอุกกาบาตกับโลก” ก็คือคำตอบของคำถามที่ว่า “ดวงจันทร์เกิดขึ้นมาได้อย่างไร” ข้อสรุปนี้ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่ว่า “องค์ประกอบของโลกและของดวงจันทร์ที่มีบางส่วนเหมือนและบางส่วนต่าง” (ดังกราฟจาก Wikipedia ข้างต้น) โดยความสัมพันธ์ระหว่างข้อสรุปและหลักฐานก็คือ “การชนกันทำให้มวลของทั้งโลกและของอุกกาบาตปะปนกัน”
เมื่อนักเรียนเห็นว่า องค์ประกอบของการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์มีอะไรบ้าง และแต่และองค์ประกอบสัมพันธ์กันอย่างไร ครูจึงค่อยให้นักเรียนลองสร้างเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ด้วยตัวเอง
อย่างไรก็ดี นักเรียนบางคนก็อาจยังให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ด้วยตัวเองไม่ได้อยู่ดี ทั้งนี้เพราะนักเรียยังไม่คุ้นเคยกับการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ ในแผ่นงานนำเสนอเรื่อง “Scaffolding Claims Evidence and Reasoning in the Middle School Classroom” เขาจึงเสนอไว้แบบนี้ครับ ก่อนที่ครูจะให้นักเรียนให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ด้วยตัวเองทั้งหมด ครูอาจเริ่มต้นจากการให้นักเรียนเลือกองค์ประกอบต่างๆ ของการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ก่อน แล้วนำองค์ประกอบเหล่านั้นมาเชื่อมโยงกัน
ครูอาจเริ่มต้นจากการนำเสนอคำถามทางวิทยาศาสตร์ก่อน จากนั้น ครูก็นำเสนอข้อความจำนวนหนึ่ง ซึ่งบางส่วนเป็นคำตอบของคำถามนั้น (จะถูกหรือผิดก็แล้วแต่) ในขณะที่บางส่วนไม่ใช่คำตอบหรือไม่เกี่ยวกับคำถามนั้นเลย แล้วครูจึงให้นักเรียนเลือก “ข้อสรุป” ที่ตนเองเห็นด้วย
เมื่อนักเรียนเลือก “ข้อสรุป” ได้แล้ว ครูจึงนำเสนอหลักฐานจำนวนหนึ่ง ซึ่งอาจสนับสนุน หักล้าง หรือไม่เกี่ยวข้องกับข้อสรุปต่างๆ ที่นักเรียนได้พิจารณาไปก่อนหน้านี้ ทั้งนี้เพื่อให้นักเรียนเลือก “หลักฐาน” ที่สนับสนุนข้อสรุปของตนเองชัดเจนที่สุด
เมื่อนักเรียนมีทั้ง “ข้อสรุป” และ “หลักฐาน” แล้ว ครูจึงให้นักเรียนสร้าง “คำชี้แจง” เพื่อเชื่อมโยงว่า ข้อสรุปกับหลักฐานนั้นสัมพันธ์กันยังไง ในกรณีที่นักเรียนยังทำไม่ได้อีก ครูก็อาจเตรียม “คำชี้แจง” จำนวนหนึ่งให้นักเรียนเลือก จนกระทั่งนักเรียนสร้างเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ได้ด้วยตัวเอง
การฝึกเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จากงานง่าย (เช่น การเลือกข้อสรุป หลักฐาน และคำชี้แจงที่สอดคล้องกัน) ไปยังงาน (เช่น การสร้างข้อสรุป หลักฐาน และคำชี้แจวด้วยตัวเองทั้งหมด) จะชวยให้นักเรียนให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ได้ดีขึ้นครับ
นอกจากนี้ ครูไม่ควรลืมให้นักเรียนได้ฝึก “วิพากษ์” เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ของคนอื่นด้วย ซึ่งจะช่วยให้นักเรียนเข้าใจเกี่ยวกับการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ดีขึ้นครับ
หมายเหตุ: ผู้ที่สนใจสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้จากบทความเรื่อง “การให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4” ครับ