Vitenskapsteori – noe for skolens naturfag?

Spørsmålene er kanskje heller ikke så enkle som man ved første øyekast synes. For hva er det forskere i naturvitenskap driver med? Jo, aktivitetene er svært så varierte: De studerer hivvirus, de leter etter liv på andre kloder, de studerer hvordan klimaet på jorda endres, de studerer stjernetåker som ligger milliarder av lysår fra oss, de studerer paringsmønstre og sosial atferd hos maur, de knuser atomkjerner med utstyr av en pris som et middelsstort lands statsbudsjett, osv. Mange forskere jobber i forsvaret eller i industrien. Der kan forskningsoppgavene være helt annerledes. Noen søker kanskje å finne nye måter å vinne kriger på, andre søker å utvikle ideer som kan gi nye produkter som kan selges for høy pris til dem som har penger.

Hva er det som får oss til å putte alt dette i én og samme sekk og omtale det som naturvitenskap? Og hvorfor putter vi alt dette inn i ett og samme fag på skolen? Har disse ulike feltene noe til felles? Og hva er det eventuelt som er felles: De tingene man studerer? Eller grunntrekk i den kunnskapen man kommer fram til? Eller er det felles metoder for hvordan man studerer disse tingene?

Som lærer formidler man et syn på hva vitenskapen egentlig er – uansett! Hvis man ikke har et bevisst forhold til slike spørsmål, er man etter all sannsynlighet bærer og formidler av mer eller mindre gjengse oppfatninger om vitenskapen.

«Vitenskapelig» er et nesten magisk ord i vår kultur. Vi får til stadighet høre at noe er «vitenskapelig bevist», eller at «forskning har vist at …». Forskning og vitenskap blir brukt for å gi troverdighet til produkter og ideer, til alt fra bedre såpepulver til alternative behandlinger for kreft. Ofte er det de som står aller lengst fra naturvitenskapen, som er raskest til å bruke den som argument. Men det forhold slike grupper har til naturvitenskap, er ofte preget av en sterk ambivalens: På den ene siden en nesegrus og overdimensjonert beundring – på den andre siden forakt og avsky. Både forakten og beundringen springer ofte ut av uvitenhet om hva vitenskap «egentlig» er.

Når dagens forskere rister på hodet over medienes misbruk av vitenskap, og når de gremmes over reklamens lettvinte appell til at noe er vitenskapelig bevist, er ikke dette noe nytt. Slik ble det formulert av elektromagnetismens far, James Clerk Maxwell, for 150 år siden:

Så stor er respekten for vitenskapen at de mest absurde påstander kan bli hørt, bare de blir uttrykt i et språk der ordene ligner på vitenskapens uttrykk og begreper. (James Clerk Maxwell (1831–79), min overs.)

I offentlig debatt og i lærebøker i naturfag refereres det til «den naturvitenskapelige metoden». Det finnes en utbredt oppfatning om at den naturvitenskapelige metoden (i bestemt form entall!) er en slags oppskrift der man trinn for trinn og ved enkle observasjoner og målinger kommer fram til sikre resultater. Et slikt syn på naturvitenskapens vesen er uholdbart, og det representerer en trivialisering av hva vitenskapen er og hvordan den arbeider.

Både lærere og forskere i naturfag vet ofte ikke helt hvordan de skal forholde seg til de mange påstander som framsettes enten på vegne av vitenskapen eller med vitenskapen som skyteskive og fiendebilde. Det er et tankekors at selv naturvitere som har et langt fagstudium bak seg, sjelden har hatt emner eller kurs der de kritisk har studert sitt eget fags egenart, metoder og sosiale forankring. Når man aldri ser sitt eget fag «utenfra», kan man lett overta temmelig vanlig utbredte myter og forestillinger som viser seg ikke å holde mål. Man kan også lett bli et offer eller en taper i en debatt om vitenskapens troverdighet, fordi motstanderne kan ha tilegnet seg noen vitenskapsteoretiske kunnskaper og begreper som realister ikke er godt nok bevandret i.

Naturvitenskap: et kulturprodukt!

Opp gjennom filosofiens historie har vi hatt mange forsøk på å beskrive vitenskapen og dens virksomhet. Men det har vist seg at det vi prøver å beskrive, er et mangfoldig fenomen, og det er lite tenkelig at én enkel teori kan gi en dekkende beskrivelse. I min bok Naturfag som allmenndannelse går jeg gjennom noen av de sentrale teoriene som beskriver vitenskapens natur. De ulike teoriene gir nokså ulike bilder av hva som kjennetegner vitenskapen og dens metoder.

I lang tid hersket det vi kan omtale som det klassiske synet, positivismen. Ofte også omtalt med ord som empirisme og induktivisme. Her tenkte man seg at forskeren på en objektiv og uproblematisk måte kunne slutte seg til naturens lover ved å foreta nøyaktige målinger og observasjoner. Men, for å gjøre en lang historie kort: dette synet på vitenskapen viste seg å ha så store svakheter at det nå ikke har noen støttespillere. Likevel er disse ideene nokså utbredte, til tross for sine åpenbare svakheter. Og vi finner dem dessverre ofte i lærebøker for skolen.

Positivismen har imidlertid en del idealer som man ikke uten videre skal vende ryggen til: respekten for observasjoner, fakta, evidens og empiri, samt ønsket om å unngå metafysisk, okkult spekulasjon og henvisning til religion og autoritet.

Det er viktig å trekke fram også et annet viktig forbehold: Selv om en positivistisk beskrivelse av vitenskapen ikke holder vann, betyr ikke det at man i undervisning ikke kan bruke induksjon som pedagogisk metode! I undervisning i naturfag må man ikke nødvendigvis kopiere de prosesser som ligger bak vitenskapens vekst. Dette er noe utdypet i rammen Induksjon i vitenskapen – og i skolen.

Induksjon i vitenskapen – og i skolen

Det er en rekke svakheter ved å oppfatte at vitenskapens vekst er basert på induktive slutninger. Vitenskapsteoretikere i dag er stort sett enige om at vitenskapelig erkjennelse ikke vokser fram som generaliseringer ut fra observasjoner.

Hva så med skolens naturfag? Skal man slutte med det som lenge har vært god pedagogikk, nemlig å gå fra det konkrete til det abstrakte, trekke slutninger og lage regler ut fra noen få og utvalgte eksempler? Skal man gi avkall på en induktiv arbeidsform?

Vårt svar på dette er et klart nei. Skolens naturfagundervisning skal ikke simulere vitenskapens vekst opp gjennom tusener av år. Undervisningens metoder trenger ikke å etterligne forskerens metoder. Nei, undervisning i naturfag – som i andre fag – er delvis også en innføring i en kulturarv slik den faktisk foreligger. I en pedagogisk sammenheng er det derfor delvis snakk om å overtale eleven til å konstruere begreper og se nettopp de sammenhenger som vi gjennom dagens vitenskap mener er hensiktsmessige verktøy til å mestre og forstå verden. Derfor legger vi til rette situasjoner som vi tror kan lede i en slik retning, og vi introduserer begreper som kan bidra til denne prosessen.

I en slik undervisningsprosess er i prinsippet alle metoder åpne, de må velges ut fra lærestoffets egenart og elevenes ståsted. I en slik prosess kan en induktiv framgangsmåte ha en stor styrke. Men da er den begrunnet pedagogisk, ikke ved at det er slik forskerne også arbeider!

En mer akseptabel beskrivelse av vitenskapens metoder enn positivismen er Karl Poppers hypotetisk-deduktive metode. Poppers vitenskapsteori og hans kritiske rasjonalisme har stor innflytelse, og bildet av den kritisk analyserende forskeren står for mange som et ideal for hvordan vitenskapen burde arbeide. Og Poppers krav om falsifiserbarhet kan på mange måter være et tjenlig middel til å skille vitenskap fra tåkeprat og kvasivitenskap: Et rimelig krav til en teori som påstår seg å være vitenskapelig, er at den kan kritiseres og diskuteres, den bør kunne stille seg åpen for å bli motbevist eller forkastet. Men Popper tar i liten grad hensyn til psykologiske og sosiologiske vurderinger. Hans analyser er i stor grad basert på den logiske status til vitenskapelig erkjennelse. Hvordan de nye tankene faktisk blir til, utvikler seg og blir akseptert, er for ham ikke så interessant.

De mer menneskelige sidene ved vitenskapen er bedre beskrevet i teoriene til Thomas Kuhn, og mange er kjent med hans begrep paradigmer. Han legger også vekt på vitenskapen som en sosial aktivitet, der både personlige, sosiale og historiske faktorer spiller inn. Deltakerne i denne aktiviteten er mer eller mindre vanlige mennesker, og deres tanker og handlinger må forstås ut fra dette. Og stort sett er de fanget av det dominerende paradigmet. Det betyr at de forsker innenfor en gitt tradisjon, der både begreper, lover, teorier og metoder i stor grad er gitt.

Hva så? Elever og vitenskapsteori

Det er umulig å undervise en vitenskap uten å gi et slags bilde av den. Derfor er det umulig å undervise uten at man også presenterer en eller annen form for vitenskapsfilosofi. (vitenskapsfilosofen Gerard Fourez 1988)

Gjennom skolens undervisning skaper elevene seg et bilde av hva vitenskap «egentlig» dreier seg om. De får et bilde av grunnlaget for vitenskapens kunnskaper, av dens arbeidsmetoder, av hvor stabil og varig kunnskapen er, av om kunnskapen kan oppfattes som objektiv, osv. Slike kunnskaper om naturfaget har etter hvert fått stadig større plass i læreplaner i naturfagene i hele verden. På engelsk kaller man det ofte «The Nature of Science». I Kunnskapsløftets naturfagplan har vi fått begrepet «forskerspiren», som dekker omtrent det samme. Det er utvilsomt et bedre og mer akseptabelt uttrykk enn for eksempel vitenskapsteori. Men det kan være verdt å komme med en liten advarsel: Vitenskapsteori, vitenskapsfilosofi og epistemologi kan være nokså komplisert, og det er neppe noen grunn til å gi elevene detaljer i en slik framstilling.

Men likevel – det er noen viktige sider ved naturvitenskapen, dens metoder og kunnskaper som det kan være viktig å få fram også for nokså unge elever, og som alle lærere i naturfag bør kjenne til. Her er noen helt grunnleggende poeng. Her er de listet som 10 punkter.

1. Naturvitenskapen er «empirisk». Den er basert på erfaringer og observasjoner i den virkelige verden, enten direkte i naturen eller ved forsøk og eksperimenter i et laboratorium.
2. Observasjoner og eksperimenter må alltid fortolkes, de «snakker» aldri direkte til oss.
3. Forskere diskuterer og argumenterer for best å kunne forstå resultater og data. De legger fram sine data og konklusjoner for andre forskere. Ofte kan de samme dataene forstås på ulike måter. Helt ny forskning («forskningsfronten») vil alltid være preget av ulike oppfatninger. Debatt og uenighet er derfor normalt i vitenskapen. Men etter hvert jobber man seg fram til enighet.
4. Naturvitenskapens beskrivelse av virkeligheten må hele tiden testes og utfordres. Hvis man finner bare ett eksempel på at en hypotese eller lovmessighet ikke stemmer med observasjoner, svekkes troverdigheten til denne loven betydelig. Og hvis man dessuten har andre måter å forklare observasjonene på, vil de nye ideene etter hvert erstatte de gamle.
5. Det finnes ingen bestemt framgangsmåte, oppskrift eller metode til å utvikle nye tanker og ideer i vitenskapen. Framfor alt kreves det åpenhet, fantasi og kreativitet, kanskje også en liten smule dristighet og galskap.
6. For å forstå naturen må man bruke begreper. Mange av disse begrepene er funnet opp (eller «konstruert») av forskere for bedre å kunne beskrive og forstå observasjoner og data.
7. Naturvitenskapens lover og teorier blir ofte framstilt matematisk, som formler og ligninger. Matematikk er nærmest vitenskapens språk.
8. Vitenskapen er laget av mennesker for å forstå verden. Men disse forskerne er ofte barn av sin tid, de bærer med seg ideer og forestillinger som kan prege de tankene de får i sitt arbeid. Vitenskapen blir derfor også formet av den tid og
   den kultur som den er laget i, selv om man prøver å være så objektiv og nøytral som mulig.
9. Naturvitenskapens teorier og kunnskaper kan aldri oppfattes som endelige. De utvikles og forbedres hele tiden.
10. Noen ganger må man også kaste gamle teorier og forestillinger i vitenskapen. Dette kaller vi en vitenskapelig revolusjon. Men det vanligste er likevel at man bygger videre på teorier som har stått sin prøve i lang tid.

En slik opplisting av grunntrekk ved vitenskapens natur kan sikkert lages lengre, og den må selvsagt tilpasses den aldersgruppen man underviser.

«Vitenskapelig bevist!»

Nesten alle produkter markedsføres i dag med henvisning til vitenskap. Her er en liten detalj av en annonse for idrettssokker. Det henvises til bilder tatt med «nitrogen-cooled thermal scanner», og det er en vrimmel av kompliserte tekniske og vitenskapelige begreper. Lar kjøpere seg imponere av slikt? Er det informativt eller bare tatt med for å lure kjøperen?

I 2009 kom en ny utgave av Svein Sjøbergs bok Naturfag som allmenndannelse – en kritisk fagdidaktikk. Denne boka finnes nå på norsk, svensk og dansk, og er sentral i lærerutdanning i disse landene. Denne artikkelen er et lite utdrag fra kapittel 7: ”Naturvitenskap – hva er det?”