ยกตัวอย่างธรรมชาติของวิทยาศาสตร์

ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์  

Nature of science

การทำความเข้าใจว่าวิทยาศาสตร์คืออะไร และพัฒนาขึ้นมาได้อย่างไร เป็นสิ่งจำเป็นที่ผู้เรียนวิทยาศาสตร์ทุกคนต้องรู้ไว้ เพราะคนเราในปัจจุบันจะดำรงชีวิตอยู่ได้ ต้องมีความรู้ทางวิทยาศาสตร์อย่างน้อยที่จะสื่อสารทำความเข้าใจกับข้อมูลต่าง ๆ ที่รายล้อมตัวเรา ยกตัวอย่างเช่น ข่าวตามหน้าหนังสือพิมพ์ ประเด็นร้อนแรงที่เป็นที่กล่าวถึง การตัดสินใจในชีวิตประจำวัน รวมไปถึงการใช้ชีวิตแบบคนธรรมดา ๆ ซึ่งไม่มีทางหนีการใช้ความรู้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ไปได้เลย

ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ตามสมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์

การทำความเข้าใจ ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ คือ การทำความเข้าใจว่าวิทยาศาสตร์คืออะไร และการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์นำไปสู่ความรู้ได้อย่างไร

สมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ (American Association for the Advancement of Science, AAAS) ได้กำหนดลักษณะต่าง ๆ ของวิทยาศาสตร์ออกเป็น 3 ประเด็นคือ

1)  โลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Worldview)

เราสามารถทำความเข้าใจปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นบนโลกและจักรวาลได้ด้วยความคิด และการใช้ปัญญา โดยมีวิธีการศึกษาอย่างเป็นระบบ  ซึ่งแนวคิดทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้  ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มีความคงทน เชื่อถือได้เพราะผ่านวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่เน้นความถูกต้องแม่นยำ   กฎ คือ แบบแผนที่ปรากฏในธรรมชาติ ส่วน ทฤษฎี คือ คำอธิบายว่าทำไมแบบแผนของธรรมชาติจึงเป็นไปตามกฏนั้นๆ  และหลายสิ่งหลายอย่างบนโลกไม่สามารถพิสูจน์หรือตรวจสอบได้ด้วยวิธีการทางวิทยา ศาสตร์ เช่น พลังเหนือธรรมชาติ (Supernatural Power and Being) ความเชื่อเรื่องปาฏิหาริย์ (Miracle) ผีสาง (Superstition) การทำนายโชคชะตา (Fortune-telling) หรือโหราศาสตร์ (Astrology)

2)     การสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Inquiry)

วิทยาศาสตร์ต้องการหลักฐาน  และประจักษ์เพื่อยืนยันความถูกต้องและได้รับการยอมรับจากองค์กรวิทยาศาสตร์  และการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นบนโลกซึ่งต้องมีการพิสูจน์ด้วยการให้เหตุผลเชิงตรรกะ (Logic) ที่เชื่อมโยงหลักฐานเข้ากับข้อสรุป  จินตนาการและการคิดสร้างสรรค์ มีส่วนช่วยในการรู้วิทยาศาสตร์  นอกจากวิทยาศาสตร์จะให้คำอธิบายเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่างๆ แล้ว วิทยาศาสตร์ยังให้ความสำคัญกับการทำนายซึ่งอาจเป็นได้ทั้งการทำนาย ปรากฏการณ์ หรือเหตุการณ์ในอนาคตหรือในอดีตที่ยังไม่มีการค้นพบหรือศึกษามาก่อน  การรวบรวมหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ต้องมีความถูกต้องแม่นยำ ปราศจากความลำเอียง

3)     กิจการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Enterprise)

วิทยาศาสตร์ คือ กิจกรรมของมนุษยชาติ (Human activity)  เป็นกิจกรรมทางสังคมที่ซับซ้อน  แตกแขนงเป็นสาขาต่าง ๆ และมีการดำเนินการในหลายองค์กร  นักวิทยาศาสตร์ต้องทำงานโดยมีจริยธรรมทางวิทยาศาสตร์  และมีความสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

มี 8 หลักการ ที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นประโยชน์ต่อการเรียนวิทยาศาสตร์ สามารถนำไปบูรณาการกับการสอนได้ทุกระดับชั้น และเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน (Lederman et al., 2002; McComas, 2005) ได้แก่  

(1) ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้มาจากการศึกษาปรากฏการณ์ธรรมชาติ ซึ่งต้องอาศัยหลักฐาน ข้อมูล ผ่านการคิดวิเคราะห์อย่างเป็นเหตุเป็นผล

(2) ความรู้ทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้ หากมีหลักฐานหรือข้อมูลใหม่มาสนับสนุน 

(3) กฎและทฤษฎีเป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันกฏจะบอกถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างมีแบบแผนที่แน่นอน ณ สภาวะใด ๆ แต่ทฤษฏีจะอธิบายที่มาหรือเหตุผลของการเกิดปรากฏการณ์ธรรมชาตินั้น ๆ

(4) การศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์มีหลากหลายวิธี เช่น วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ความบังเอิญ การทดลองโดยวิธีคิด (Thought experiment) 

(5) การหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์โดยการสังเกตและการลงข้อสรุปจะแตกต่างกัน การสังเกตจะให้ข้อมูลที่เป็นหลักฐานในการลงข้อสรุป ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากมายอาศัยการลงข้อสรุปจากหลักฐานที่ได้โดยการสังเกต เช่น การศึกษาเกี่ยวกับอะตอม เป็นต้น

(6) การทำงานทางวิทยาศาสตร์ต้องอาศัยความคิดสร้างสรรค์และจินตนาการควบคู่ไปกับการคิดวิเคราะห์

(7) วิทยาศาสตร์คือกิจกรรมอย่างหนึ่งของมนุษย์ ซึ่งได้รับผลกระทบจาก ประสบการณ์ การฝึกฝน   ความเชื่อ ความรู้สึกนึกคิดของคน เช่น ศีลธรรม ความคิดสร้างสรรค์ จินตนาการ การตีความ มุมมอง แนวคิด อคติและความลำเอียง ดังนั้นในการทำงานวิทยาศาสตร์ จึงต้องมีกระบวนการตรวจสอบและประเมินความถูกต้องของความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เช่น การตรวจสอบจากผู้ทรงคุณวุฒิ การนำเสนอผลงาน หรือการตีพิมพ์ในวารสาร

(8) วิทยาศาสตร์คือกิจกรรมการทำงานของมนุษย์ซึ่งทำภายใต้สภาพแวดล้อมทางสังคมและวัฒนธรรม ซึ่งจะส่งผลกระทบซึ่งกันและกัน

สรุปความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์

                ในอดีตส่วนใหญ่ จะมีที่มาและได้จากความสามารถในการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัวมนุษย์   ความอยากรู้อยากเห็น ความฉลาด ความคิดและสติปัญญาของมนุษย์ จะทำให้เกิดข้อสงสัย  หรือครุ่นคิดที่จะตอบคำถามที่เกิดขึ้นในใจเมื่อมีปรากฏการณ์ธรรมชาติใดเกิดขึ้น ตั้งแต่คำถามที่ตอบได้ง่ายที่สุดคือ มีอะไรเกิดขึ้น?  เกิดขึ้นเมื่อใด?  เกิดขึ้นที่ไหน?  จนถึงคำถามที่จะตอบได้ยากที่สุด คือ ปรากฏการณ์นั้น ทำไมจึงเกิดขึ้น และ เกิดขึ้นได้อย่างไร? จากการสังเกต การคิด และการไตร่ตรองหาคำอธิบายอย่างเป็นเหตุเป็นผลและใช้วิธีการอย่างเป็นระบบทำให้ได้ตัวความรู้ หรือองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากขึ้น ๆ

           วิธีการใช้ทักษะต่างๆอย่างเป็นลำดับขั้นและเป็นระบบในการศึกษานี้ก็คือวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific method) หรือที่เรียกว่า วิธีการแห่งปัญญา(Method of intelligence) 

ดังนั้น  ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ที่ปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวเรา  เป็นสิ่งสำคัญที่เราต้องทราบถึงความเป็นมาของปรากฏการณ์ต่าง ๆ  รวมทั้งต้องทราบถึง  ผลกระทบ  ประโยชน์  โทษ  และอันตรายของปรากฏการณ์นั้น ๆ   

การศึกษาหาความรู้ ความจริงเกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ ต้องใช้กระบวนการคิด หรือวิธีทดลองทางวิทยาศาสตร์

 โดยอาศัยหลักฐาน ข้อมูล แล้วนำไปคิดวิเคราะห์อย่างเป็นเหตุเป็นผล  จนได้ข้อสรุปของการศึกษาหาข้อเท็จจริงของการ

เกิดธรรมชาติของวิทยาศาสตร์  และวิทยาศาสตร์  ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องเกี่ยวกับธรรมชาติ ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลง

ตลอดเวลา ดังนั้น จึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกคนที่ต้องรู้ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ กระบวนการ วิธีการ รวมถึง ข้อจำกัด

ทางวิทยาศาสตร์ด้วย เพื่อนำไปใช้ในชีวิตประจำวัน

วิทยาศาสตร์มีประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิตของมนุษย์   เช่น

1. การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน ในชีวิตประจำวันเมื่อมีปัญหา โดยการใช้เหตุผลเพื่อหาคำตอบในชีวิตประจำวัน และแก้ปัญหาซึ่งจะเป็นกระบวนการของการค้นพบสิ่งใหม่ ๆ เพื่อนำไปสู่คุณภาพชีวิตที่ดี

2. การปรับปรุงคุณภาพของชีวิต วิทยาศาสตร์ได้นำความสุข ความสะดวกสบายมาสู่การดำรงชีวิตในเรื่องต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นด้านโภชนาการ ทำให้มนุษย์ รู้จักวิธีรักษาอาหารไม่ให้บูดเสีย และคิดประดิษฐ์อาหารขึ้นได้   รู้จักการผลิตผ้าที่มีคุณภาพจากการใช้เทคนิค และสารเคมีต่าง ๆ หรือแม้กระทั่งในปัจจุบันได้พัฒนาผ้านาโนเทคโนโลยี เป็นต้น

 3. ด้านสุขภาพอนามัย ปัจจุบันมนุษย์มีอายุเฉลี่ยสูงขึ้น จากภาวะโภชนาการที่ดีขึ้น การดูแลสุขภาพ และวิธีการรักษาโรคต่าง ๆ ที่ใช้เทคโนโลยี และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ทั้งชีวะ เคมี และฟิสิกส์ ในการรักษา และดูแลสุขภาพ

  4. ด้านที่อยู่อาศัยและเครื่องอำนวยความสะดวกต่าง ๆ ในชีวิตประจำวัน เช่น การเดินทางที่รวดเร็วด้วยยานพาหนะต่าง ๆ

  5. ด้านการสันทนาการ  เช่น ภาพยนตร์ โทรทัศน์ การถ่ายรูป วิทยุ เทป คอมพิวเตอร์
เป็นต้น นอกจากนี้อุปกรณ์การกีฬา และเทคนิคการเล่นกีฬาแต่ละประเภท อาศัยหลักการทางวิทยาศาสตร์ทั้งสิ้น

   6. การตัดต่อยีนส์ การปลูกถ่ายไขกระดูก การสังเคราะห์สารทางพันธุกรรม ในการรักษาโรค และการคัดสรรพันธุ์ เพื่อการดำรงพันธุ์

อย่างไรก็ตามแม้ว่าวิทยาศาสตร์ จะนำความก้าวหน้ามาสู่สังคมมนุษย์ ขณะเดียวกันหากไม่มีการควบคุมหรือใช้อย่างสร้างสรรค์  จะก่อให้เกิดมลภาวะอย่างที่ปรากฏในปัจจุบัน  ดังนั้นในอนาคตมนุษย์ควรสร้างสรรค์และหาแนวทางที่จัดเป็นวิทยาศาสตร์แนวใหม่ให้เป็นวิทยาศาสตร์ทางเลือก (alternative science) เพื่อการรักษาสมดุลของสิ่งแวดล้อม