उपक्रमशील विज्ञानशिक्षण असे असावे
उपक्रमशील विज्ञानशिक्षण असे असावे
प्रायोगिक आणि सैद्धांतिक विज्ञान
एखाद्या घटितामागील योग्य स्पष्टीकरण निवडण्यासाठी प्रयोग, त्या स्पष्टीकरणाच्या आधाराने काही भाकिते वर्तविणे, त्यांच्या सत्यातेसाठी पुन्हा प्रयोग, प्रयोगांची आणि निसर्गाची निरीक्षणे व पाहण्या हा विज्ञानाचा आत्मा आहे. त्यातील एक भाग मूर्त उपक्रमशील आहे. त्याचा प्रत्यक्ष अनुभव घ्यावा लागतो. विज्ञानाचा दुसरा एक भाग अमूर्त असतो. त्यात घटीतामागील संभाव्य स्पष्टीकरणे किंवा उपपत्ती, प्रयोगांतून तावून-सुलाखून निघालेले सिद्धांत, नियम अशा बाबींचा समावेश होतो. विज्ञानाच्या इतिहासाकडे नजर टाकली तर विज्ञानाचे हे दोन भाग आणि त्यांचे संबंध आपले लक्ष वेधून घेतात. यापैकी मूर्त भागाला ‘प्रायोगिक विज्ञान’ आणि अमूर्त भागाला ‘सैद्धांतिक विज्ञान’ असे संबोधले जाते.
विज्ञानातील सृजनशीलता
प्रायोगिक विज्ञान आणि सैद्धांतिक विज्ञान हे दोन भाग परस्परांना कधीही न मिळणाऱ्या समांतर रेल्वे रुळांप्रमाणे नसतात. वैज्ञानिकांच्या सृजनशीलतेतून त्यांचा जैव संबंध प्रगटतो. कधी अशी सृजनशीलता एका वैज्ञानिकांत दिसते, तर कधी ती सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक क्षेत्रातील एकपेक्षा जास्त वैज्ञानिकांच्या एकत्रित कामातून दिसते. वैज्ञानिकांना नवे सिद्धांत, नवे तंत्र किंवा काही सिद्ध करण्यासाठी अथवा काही खोडून काढण्यासाठी प्रयोग स्फुरणे यातील सृजनशीलता कवीला कविता स्फुरण्याएवढीच आव्हानात्मक, विस्मयकारक आणि आनंददायी असते.
या सृजनशीलतेची थोडी उदाहरणे पाहुया.
· एकोणविसाव्या शतकाच्या सुरवातीपासून रासायनिक गुणधर्मांच्या अभ्यासासाठी प्रयोगशाळेत रासायनिक प्रक्रिया वापरून वेगळाले वायू तयार केले जात होते. ते कसे गोळा करायचे, हा सुरवातीला जटील प्रश्न होता. खाण्याचा सोडा आणि लिंबू यांच्या रासायनिक प्रक्रियेतून फसफसून बाहेर पडणारा कार्बन-डाय-ऑक्साईड समजा गोळा करायचा आहे. तो कशात गोळा करायचा? फुग्यात, का धातूच्या हवाबंद पात्रात? त्या काळी असेच काही मार्ग वापरले जात असत. वायूचा दाब किती वाढेल आणि किती दाबाला ते पात्र स्फोट होऊन फुटेल, हे सांगणे अवघड असे. अशा प्रयोगातील अपघातात काही जणांनी जीव गमावले आहेत. म्हणून तर वायूंना अनकंट्रोलेबल या अर्थाने ‘गॅस’ हा इंग्रजी शब्द वापरला गेला. परंतु पाण्याने भरलेले उपडे पात्र वायू गोळा करण्यासाठी वापरायचे तंत्र प्रथम वापरले गेले, तेव्हा नियंत्रणापलीकडील वायू नियंत्रणाखाली आले. याचा त्या वैज्ञानिकांना कोण आनंद झाला असेल, याची आपण कल्पना करू शकतो. एके काळाचे ते सृजनशील तंत्र आता शाळांशाळांतून सर्रास वापरले जाते आहे.
· काही वर्षांत बी अंकुरून तिचा मोठा वृक्ष होतो. बी आणि झाड यांच्या आकारात आणि वजनात केवढा तरी फरक पडतो. जमीन, खते, झाडाला दिलेले पाणी यापैकी वाढीसाठी झाड कुठून द्रव्य घेते? का आणखी भलतीकडूनच? प्रश्नाचे उत्तर शोधायची सुरवात १६३९ सालापासून झाली. जोन बाप्तीस्त वॅन हेल्माँट यांनी प्रयोगादाखल एक झाड वजन केलेल्या मातीमध्ये तब्बल पाच वर्षे वाढविले. त्याला वजन करून पाणी दिले. पाच वर्षात झाडाचे वजन जवळपास ७५ किलोग्रॅमने वाढले. परंतु मातीचे वजन ५० ग्रॅमदेखील कमी झाले नव्हते. हेल्माँट यांचा निष्कर्ष स्पष्ट होता, झाडाने वाढीसाठी मुळांमार्फत जमिनीतून द्रव्य घेतले नाही. उरला पर्याय दिलेल्या पाण्यातून! इ.स. १७७० च्या सुमाराला ऑक्सिजनचा शोध लावणाऱ्या जोसेफ प्रीस्टलेला बंद पात्रात पेटविलेली मेणबत्ती विझते हे समजले होते. त्या पात्रात मिन्टची (पुदिना?) एक फांदी ठेवली तर मेणबत्ती परत पेटविता येते, हे सुद्धा आढळे होते. परंतु ते पात्र जर अंधारात असेल, तर मात्र पुन्हा मेणबत्ती पेटत नाही. याचे त्याला आश्चर्य तेवढे वाटले होते. १७७९ साली जेन इंजेनहौज (Jan Ingenhousz) या प्रयोगशील वैज्ञानिकाला हवा शुद्ध करायचा गुण फक्त झाडांच्या हिरव्या पानात असल्याचे समजले होते. सूर्यप्रकाशात हिरव्या पानांनी शोषलेल्या हवेतील कार्बन-डाय-ऑक्साईड वायुतील कार्बन आणि ऑक्सिजन वेगळा होतो, असे त्याने १७९६ साली सांगितले. झाडे प्राण्यांप्रमाणेच श्वासोच्छवास करतात, असेही त्याचे म्हणणे होते. दरम्यान झाडांतील अनेक द्रव्यांत कार्बन असल्याचे ज्ञान झालेले होते. १८०४ साली निकोलस थीओडर द सौसुरे यांनी वॅन हेल्माँट यांचा प्रयोग पुन्हा केला. अर्थात, जास्त काळजीपूर्वक. त्यांनी झाडाला मिळालेले पाणी आणि कार्बन-डाय-ऑक्साईड याचेही मोजमाप ठेवले होते. यानंतर जवळ जवळ ४० वर्षांनी ज्युलियस मेयर यांनी सूर्यप्रकाशातील उर्जा आणि झाडांतील द्रव्यनिर्मिती यांच्या संबंधावर प्रकाश टाकला. त्यानंतर १९०६ साली प्रकाशसंश्लेष्ण प्रक्रिया बऱ्याच प्रमाणात स्पष्ट झाली.
· ध्वनीप्रमाणे प्रकाशालादेखील माध्यमाची गरज असली पाहिजे, असा समाज एके काळी रूढ होता. परंतु अंतराळात तर विरळ हवादेखील नसताना सूर्य आणि तारे यांचा प्रकाश पृथ्वीपर्यंत पोहोचतो. त्याचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी मॅक्सावेल यांनी ‘इथर’ हे माध्यम मानण्याचे सुचविले. मायकेल्सन-मोरले यांनी प्रयोगाने या माध्यमाच्या अस्तित्त्वावारच प्रश्नचिन्ह रेखले. त्यातून पुढे आईनस्टाईन यांची रिलेटीव्हिटीची थियरी आली.
शोध कथांच्या मर्यादा
अनेक शोध लागायला असा बराच काळ लागला आहे. प्रश्न आणि समाधानकारक उत्तर यांच्या मधल्या काळाचा विसर पडला की शोधनिमित्तांच्या मिथक-कथा होतात. तोंडाने शेपूट पकडणारा साप स्वप्नात दिसला आणि केक्यूलेला बेन्झीन या रसायनाची रेण्वीय रचना सुचली किंवा झाडावरून पडणारे सफरचंद पाहिले आणि न्यूटनला गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लागला, अशा गमतीशीर खऱ्या-खोट्या कथा प्रचलित होतात. आपल्यकडेही शिवाजी महाराजांबद्दल अशीच एक कथा प्रचलित आहे: जिजाबाईंनी शिवबाला रामायण-महाभारतातील कथा सांगितल्या आणि शिवबांनी प्रजेच्या कल्याणाची काळजी वाहणारे स्वतःचे राज्य स्थापन केले. खरं म्हणजे कवीला कविता स्फुरणे, वैज्ञानिकांना शोध लागणे, शिवबांना रयतेचे राज्य उभारण्याची किंवा गांधींना स्वातंत्र्यासाठी आयुष्य झोकून देण्याची प्रेरणा मिळणे यात बरेच बारकावे असतात. ते समजणे आणि अनुभवणे यात सृजनानंदाचा प्रत्यय असतो. विद्यार्थ्यांना विज्ञानात गोडी लागण्यासाठी असा सृजनानंद विज्ञानशिक्षणातून विद्यार्थ्यांच्यापर्यंत पोहोचविण्याचा प्रयत्न केला पाहीजे. अर्थात, शोध कथांच्या अशा इतिहासाला दोन मर्यादा आहेत. पहिली मर्यादा त्यातील प्रदीर्घ काळ आणि विषयाची गुंतागुंत यातून तयार होते. शालेय विद्यार्थ्यांना, त्यातही प्राथमिक अथवा माध्यमिक स्तरांवरील मुलांना या इतिहासातील व्यामिश्रता समजणे अवघड होऊ शकते. शिवाय, हा अनुभव विद्यार्थ्यांचा स्वतःचा नसतो, दुसऱ्यांचा असतो ही यातली दुसरी मर्यादा आहे.
सृजानानंदाच्या पायऱ्या
यावर चांगला उपाय म्हणजे आवाक्यातील प्रश्नांची सोडवणूक करण्याचे आव्हान विद्यार्थ्याच्या समोर ठेवणे (उदाहरणार्थ, आपल्याला शासोच्छ्वासासाठी किती हवा लागते? प्रयोगाने शासोच्छ्वासासाठी लागणारी हवा मोजून उत्तर काढता येईल का? कसे? काय काय साहित्य लागेल?). याचा मतितार्थ एवढाच की अभ्यासक्रम आराखड्याने सुरवातीला सृजानानंदाचा अनुभव मिळविण्याची संधी स्वतः विद्यार्थ्यांना मिळेल याची तजवीज करायची. नंतर मात्र आजूबाजूच्या ओळखीच्या व्यक्तींचे अनुभव विद्यार्थ्यांपर्यंत पोहोचतील याचीही सोय करायची. त्यासोबत हे ‘दुसऱ्यांचे’ अनुभव तपासून घेण्यासाठी विद्यार्थ्यांच्या हाती काही युक्ती ठेवायाला मात्र हवी. विद्यार्थी आणखी मोठे झाले, त्यांची विज्ञानातील गती वाढली, की वैज्ञानिकांच्या सृजनशीलतेचा प्रत्यय विद्यार्थ्यांना आला पाहिजे.
ज्ञानरचनावादी भूमिकेतून सरस विज्ञान-शिक्षण
विज्ञानातील उपक्रमशील मूर्त आणि सैद्धांतिक अमूर्त भाग हे जणू विज्ञानाचे दोन पाय आहेत. दोन पाय आहेत म्हणूनच विज्ञान चालू आणि पळूही शकते. दर्जेदार विज्ञानशिक्षणातून विद्यार्थ्यांना या दोन भागांचे परस्पर संबंध अनुभवाला आले पाहिजेत, त्यातील सृजनानंदाचा प्रत्यय आला पाहिजे. अनेक श्रीमंत शाळांतून आणि चांगल्या महाविद्यालयांतून सुसज्ज प्रयोगशाळा आणि चांगले शिक्षकही असतात. अशा ठिकाणीदेखील विज्ञानाची मूर्त आणि अमूर्त ही दोन क्षेत्रे रेल्वेरुळांप्रमाणे समांतरच राहातात. प्रयोग केल्याने उपकरणे, साधने, यंत्रे यांचा वापर करायचे कसब येऊ शकते आणि चांगली लेक्चर्स ऐकून काही जणांना फार तर सैद्धांतिक अमूर्त भाग जरुर समजतो. म्हणजे कसब कमवायला प्रयोग आणि विज्ञान शिकायला भाषण ही माध्यमे वापरली जातात. साहजिकच अशा वर्तनवादी भूमिकेतून होणाऱ्या शिक्षणात भाषा हेच शिकण्याचे माध्यम उरते. परंतु त्यातून विद्यार्थ्यांपर्यंत विज्ञानातील सृजनानंद पोहोचतच नाही. परिणामी, असे विज्ञानशिक्षण निरस बनते. यावर काढायला ज्ञानरचनावादी भूमिकेतून परिणामकारक मार्ग निघतो. तो म्हणजे विज्ञानशिक्षण उपक्रमशील बनवायचे. दुसऱ्या शब्दात, विज्ञानाच्या उपक्रमशील मूर्त भागालाच सैद्धांतिक अमूर्त भागापर्यंत पोहोचायचे माध्यम बनवायचे. भाषा हे शाळेतील संवादाचे माध्यम असते, ते शिकण्याचे माध्यम नसते. ज्ञानरचनावादी भूमिकेतून शिकण्याचे माध्यम उपक्रमच असू शकते. त्यासाठी अध्यापन आणि मूल्यमापन यांची उद्दिष्ट्ये, आणि पद्धती ज्ञानरचनावादी भूमिकेशी सुसंगत ठेवणे गरजेचे आहे. असे बदल होण्याची चिन्हे सध्या दिसत आहेत. अभ्यासक्रम आराखड्याने कॅटॅलिस्ट बनून या प्रक्रियेला गतिमान करणे गरजेचे आहे.
नमुना पाठांचा आशय
ज्ञानरचनावादी भूमिकेतून विज्ञानशिक्षण उपक्रमशील बनवायचे, हे ठीक आहे. पण कसे?
एका उदाहरणाच्या मदतीने पाहूया.
ज्वारी, गहू, मूग, हरबरे, अशा पैकी एक दोन धान्यांना घरी मोड आणायला विद्यार्थ्यांना सांगावे. धान्ये विभागून दिली तर ठरलेल्या दिवशी अनेक मोड आलेली धान्ये उपलब्ध होऊ शकतील. मोड कसे आणायचे हे त्यांना शेजारी-पाजारी विचारायला सांगावे. मोड येण्यासाठी तुम्ही काय काय केले, प्रत्येक पायरीसाठी वेळ किती लागला, कोणत्या अडचणी आल्या, त्या कशा ओलांडल्या, काय दिसले हे वर्गात सांगायचे आहे म्हणून तपशीलवार नोंदी करून तयारीत यायला सांगावे.
तसेच, शिक्षकाने दोन दिवस आधी पुढील व्यवस्था वर्गात करायची आहे. एका १५ सेमी पट्टीवर तीन तीन टपोरे शेंगदाणे रबरबँडने ४, ८ आणि १२ सेमीवर घट्ट बसावा. विद्यार्थ्यांना दाखवून ही पट्टी एक बिकरमध्ये ठेवून ८ सेमी वरील शेंगदाणे अर्धे बुडतील एवढे बिकरमध्ये पाणी घाला.
आता प्रत्यक्ष वर्गात अध्यापन प्रश्नोत्तरांच्या स्वरूपात होईल. त्यात जास्तीत जास्त जणांना सहभागी करून घ्यायचे. प्रश्नोत्तरे अशी होतील:
· एका टेबलावर छोट्या- छोट्या कागदी/मातीच्या पात्रातून मोड आलेली धान्ये ठेवावीत. सोबत विद्यार्थ्यांच्या नावाच्या चिठ्ठ्या.
· वर्गात एकेका विद्यार्थ्याला मोड आणायसाठी वापरलेली पद्धती विचारावी. जमेल तेवढ्या वेगळ्या पद्धतींची यादी करावी.
· मोड आलेली धान्याच्या पुरचुंडीला हात लावून कुणी पाहिले आहे का ते विचारावे. उबदार वाटले का?
· धान्याप्रमाणे मोड येण्याला लागला वेळ बदलत असल्यास संवादातून तसा एक तक्ता फळ्यावर तयार करावा. गृहपाठ म्हणून सीताफळ, फणस, अंबा, आवळा, पपई, चिकू यांच्या बियांना मोड यायला किती दिवस लागतात ते प्रयोगाने तपासायला आणि नोंद करायला सांगावे.
· मोड आलेली धान्ये तुलनेने मऊ झाली का ते चावून पाहायला सांगावे. का मऊ झाली असतील?
· धान्यात पाणी कोठून शिरले असेल? समजा, ते छिद्र बंद केले तर मोड येईल काय? करून पाहा.
· आता ब्लेडच्या एकाबाजुवर जाड चिकटपट्टी लावून तिचा मदतीने अंकुरलेल्या बीचे छेद घ्या. ते बहिर्गोल भिंगातून पाहा. जे दिसते त्याची चित्रे काढा. एक दळ आणि दोन दळे (द्वीदल) घान्ये आढळतात का? त्यांची झाडे म्हणजे पाने, मुळे पाहा. काही फरक आढळतो?
· पट्टीवरील शेंगदाणे मोड येण्यासाठी ठेवले होते. काय आढळे? जे दिसले तसे का घडले असावे? या प्रयोगाचा अर्थ कसा लावाल? मेथी, मोहरी यांच्या बिया एकदल का द्विदल?
· मोड आलेली धान्यांचा उपयोग स्वयंपाकात कुणाच्या घरी होतो? कशा रूपात?
· शेतकरी म्हणतो, ‘वाफसा धरला’. त्याचा अर्थ काय?
· बाजारातून आणलेले धान्य सजीव आहे का? मोड आलेले सजीव का निर्जीव?
विद्यार्थ्यांची उत्तरे, त्यातील फरक, इतर अनुभव यांचा चर्चेत उपयोग करून घ्यायचा आहे.
एकूण ७-८ तासिकांचा हा आशय आहे.
चवथी ते सातवीपर्यंत यातील आशय
बिजांकुरण,
एकदल-द्विदल वनस्पती,
एकदल-द्विदल वनस्पतींचे भाग- पाने व मुळे,
अन्नात धान्ये (प्रथिने, विटामिन्स, इ.),
अभ्यास क्रमाशी निगडीत आहे.
विद्यार्थ्यांना शाळेच्या आवारातील जमिनीत वाफे करून काही भाजी तयार पिकवायला सांगावी. अशा उपक्रमांची योग्य निवड करून आणि प्रश्नोत्तरी धाच्यांचा वापर करून दोन-चार पाठ प्रत्यक्ष घ्यावेत. त्यातील अडचणींची नोंद करावी. त्या ओलांडायच्या वाटा शोधाव्यात नंतर चक्क पाठांचे लेखन कारावे, त्यात सुधारणा कराव्यात. थोडक्यात म्हणजे विज्ञानातच नव्हे, तर विज्ञान-शिक्षणातही प्रयोग व्हावेत. अभ्यासक्रम आराखड्याने अशा स्वरूपाच्या पाठ्यपुस्तकांचा, विज्ञान शिक्षकांच्या प्रशिक्षणाचा आणि त्याला अनुसरून सर्व स्तरांवर मूल्यमापनाचा आग्रह धरावा. पाठातील प्रश्नांना उत्तरे उपक्रम करून मिळतील अशी दृष्टी ठेवावी. त्यामुळे पाठान्तारावरील भर नाहीसा व्हायला मदत होईल. त्यादृष्टीने मार्गदर्शन करताना शिक्षकांची मदत घेऊन विद्यार्थ्यांना कोणते भाग केव्हा समाजतात याची चाचपणी करून त्यांचे इयत्तानुसार नियोजन करावे.
लेखक : -प्रकाश बुरटे
स्त्रोत : मराठी विज्ञान परिषद पुणे विभाग
अंतिम सुधारित : 3/9/2020
© C–DAC.All content appearing on the vikaspedia portal is through collaborative effort of vikaspedia and its partners.We encourage you to use and share the content in a respectful and fair manner. Please leave all source links intact and adhere to applicable copyright and intellectual property guidelines and laws.
संबंधित चीजें
