Наука не может быть изолирована от культуры.
Ключевые выводы
- Научное образование одномерно. Он учит необходимым методам, лишенным какого-либо гуманистического контекста.
- Тем не менее, многие научные вопросы имеют глубокую культурную значимость. Они влияют на социальную, политическую и часто эмоциональную сферы.
- Можно сохранить строгость STEM-образования, включив в него исторический и философский контекст, из которого возникает наука.
Преподавание естественных наук - это наука. Если вы изучаете естественные науки, ваши занятия будут техническими. Это имеет смысл, потому что наука техническая. Вам необходимо овладеть языком выбранной вами области, а в науке это означает изучение методов, необходимых для того, чтобы присоединиться к сообществу исследователей. В результате типичная учебная программа по естественным наукам будет продолжаться с постоянным акцентом на деталях, так что студент будет готов заниматься исследованиями во время учебы в аспирантуре. В физике мы шутим, что изучаем один и тот же материал трижды: на начальном, среднем и продвинутом уровнях.
Нигде во время этого обучения нет никаких инструкций по историческому, культурному и философскому контексту науки, которая изучается в классе. Когда студент слышит о Ньютоне, он хочет узнать не о самом Ньютоне, а о его законах движения и всемирного тяготения. То же самое с Бором, Эйнштейном или Гейзенбергом на физическом фронте. Математика имеет тенденцию быть еще более бестелесной, мало внимания уделяется тому, кто что сделал, если не считать названий некоторых важных теорем и результатов. В биологии учебники лишь мельком упоминают о долгих путешествиях, которые привели к пониманию клетки или теории эволюции Дарвина.
Обучение тому, что такое наука на самом деле
Как и в научных статьях, книги в основном сосредоточены на результатах - на том, что было проверено и подтверждено. Очень мало говорится о процессе открытия со всеми его фальстартами и неправильными поворотами, или о путанице и драме, которые возникают, когда эксперименты противоречат общепринятым теориям, а мировоззрение должно измениться. Именно эти аспекты гуманизируют науку, превращают ее в творческий процесс проб и ошибок, способный на огромные достижения и в то же время подверженный ошибкам, как и любое другое человеческое предприятие. Очень редко мы слышим, что наука должна потерпеть неудачу, чтобы двигаться вперед, что новые теории возникают из трещин в фундаменте старых.
Науку в основном преподают как надежную, безошибочную деятельность, населенную так называемыми гениями, обладающими сверхчеловеческими качествами. Конечно, нигде в учебной программе нет курса, посвященного педагогике и методам обучения, хотя те из нас, кто остается в академических кругах, будут преподавать всю оставшуюся жизнь. Мы входим в класс, не имея ни малейшего представления о том, как учить. Быстрый семинар на уровне аспирантуры - это большая часть педагогики, которую изучают. Этические вопросы в науке почти никогда не рассматриваются, хотя наука влияет на многие моральные выборы, которые мы должны сделать в своей жизни. Это еще более верно в будущем, отмеченном быстрым прогрессом в области искусственного интеллекта, биоинженерии и изменения климата.
Реальность науки сильно отличается от того, как ее преподают. Да, есть одна-две сотни высоко одаренных людей, которые впечатляющим образом раздвинули границы научного знания. Имена, которые я перечислил выше, - это некоторые из них из физики, которая является моей областью. Но подавляющее большинство ученых, в том числе очень успешных, не являются гениями. Не являются они и одаренными разъяснителями. Это люди, распределенные по кривой таланта, которая идет от выдающихся к заурядным. Что их всех объединяет, и это важно, так это страсть к тому, что они делают. Каким бы талантливым ни был каждый ученый, он хочет изменить мир к лучшему, быть частью давней традиции обучения, восходящей к Древней Греции, когда первые западные философы задавались вопросами о природе материи и физической реальности.
Как написал британский драматург Том Стоппард в «Аркадии»: «Желание знать делает нас важными». Ученые разделяют это стремление и направляют его в свои области точно так же, как другие люди направляют его в свои области - будь то гуманитарные науки, социальные науки, технические области, политика или садоводство.
Физика для поэтов
Есть два аспекта проблемы, которую я здесь поднимаю. Во-первых, как переосмыслить то, как наука преподается студентам STEM. Другой - как преподавать науку для ненаучных специальностей.
Оба нуждаются в кардинальном изменении направления. Конечно, преподавание науки студентам STEM должно сохранять все технические аспекты. Но нужно больше. Он должен преподавать науку не просто как набор технических понятий и их приложений, но как интеллектуальное занятие, погруженное в исторический и культурный контекст, тесно связанное с философией и человеческим поиском смысла.
Изолировать науку от остальной части человеческой культуры означает обеднить ее роль как попытки разобраться в том, кто мы есть в естественном мире, который кажется безразличным к нашему существованию. В результате получается ученый, который считает, что его область знаний стоит выше всех остальных. Такой ученый имеет ограниченную способность критически и смиренно оценивать, что наука может и не может сделать, и, самое главное, что наука должна и что не должна делать.
Для студентов, которые не будут изучать естественные науки, работает тот же общий подход. Удивительно, но одни и те же курсы могут заполнить пробелы на обоих концах спектра. Гуманитарные университеты и колледжи предлагают курсы, предназначенные для специальностей, не связанных с естественными науками. Некоторые из них, возможно, слишком техничны. Они слишком много внимания уделяют результатам и меньше - интеллектуальной эволюции научного мышления. Книгой, оказавшей большое влияние в свое время, была книга Дэвида Парка «Как и почему: эссе о происхождении и развитии физической теории». Парк, преподававший в Уильямс-колледже, видел необходимость курса по интеллектуальному развитию физики.
Я увидел ту же потребность в Дартмуте, поэтому я разработал курс вместе с моим коллегой Ричардом Кремером, историком науки, специализирующимся на астрономии эпохи Возрождения и до Возрождения. Для этого курса «Физика для поэтов» я написал книгу, посвященную тому, как человечество веками пыталось осмыслить вселенную. Основное внимание, как и в книге Парка, уделяется науке в контексте интеллектуальной истории. В центре внимания концепции и их эволюция, люди и их личные истории, а не уравнения.
Несколько лет назад я представил в этом курсе дискуссионный аспект под названием «Пятничная агора». Студенты делятся на группы. Одну или две группы просят предложить вопросы остальной части класса за день до обсуждения. Учащиеся собираются вместе, придумывают ответы и комментарии, и у каждой группы есть время, чтобы представить свои идеи, чтобы остальная часть класса могла их обсудить. Вот несколько примеров вопросов, которые придумали эти студенты:
- Рассмотрите концепцию «Бога пробелов». Используйте несколько примеров из 17th века, чтобы проиллюстрировать это. Можете ли вы подумать об использовании концепции Бога пробелов в современной культуре? Что он говорит об отношениях между наукой и религией?
- Успехи редукционизма указывают на существование в Природе устойчивых паттернов, от очень маленьких до очень больших. Можете ли вы вспомнить несколько из них? Однако у редукционизма есть пределы, и они связаны с упрощением моделей. Используя аналогию с картой и территорией, опишите внутренние ограничения редукционизма и его цель - уловить «фундаментальную природу реальности». Кстати, можем ли мы рассчитывать на окончательное описание фундаментальных компонентов материи?
- Есть разница между тем, что ученые могут делать, и тем, что они должны или не должны делать. Можете ли вы привести примеры из художественной литературы и современных научных исследований, которые несут в себе как большие надежды, так и, возможно, большие проблемы для человечества? (Подсказка: подумайте об искусственном интеллекте, технологии CRISPR.) Кто должен принимать законы в отношении такого рода исследований? Должен ли он регулироваться? Как?
Пятничные агоры - любимая часть курса студентов. Групповую динамику можно адаптировать к размеру класса (этой весной у нас 150 учеников), хотя, конечно, маленькие классы всегда лучше. Каждую неделю учащиеся пишут личные размышления из 500 слов на основе того, что произошло в классе. К концу семестра у них есть классный журнал, в котором они размышляют о вопросах, связанных с наукой, этикой и философией, историей и религией. Я предлагаю им перечитать эти мысли через несколько лет после выпуска. Независимо от деталей конкретных реализаций, цель состоит в том, чтобы представить науку рядом с гуманитарными науками как дополнительные аспекты человеческого поиска знаний. Мы надеемся, что в конечном итоге граждане будут лучше подготовлены к вызовам, которые принесет будущее.