Csorba F. László

Testvéri tantárgyak II.

– Tanulmány a tantárgyi koherenciához –

A szerző tudománytörténeti, tudományfilozófiai magyarázóelvekből kiindulva vizsgálja azt a folyamatot, amelyben a különböző természettudományi diszciplínák tantárgyakká szerveződnek. A tanulmány kísérletet tesz arra, hogy megtalálja azokat az érintkezési pontokat, amelyek az egyes tudományok ismeretei között léteznek, s amelyek mentén lehetséges a természettudományi nevelés új tantárgyi szerkezetének kialakítása. (A tanulmány első részét 2002. júniusi számunkban közöltük.)

Dimenziók – szervező elvek

Szervező elvek a természettudományok oktatásában

Felsorolunk néhány olyan szervező elvet, amely szigetszerűen, esetlegesen már most is, lehetőségeiben még inkább összekötheti az egyes tudományágakat, illetve tantárgyakat. A rövid áttekintés után egyenként megvizsgáljuk a jelenlegi gyakorlatot és a lehetőségeket.

Történetiség: a diszciplínák tárgya mint időben kibontakozó, egyszeri jelenség.

Tudománytörténeti jelleg: maguk a diszciplínák mint időben kibontakozó módszerek.

Axiomatikus jelleg: logikai alapozás néhány alapelvre.

Számszerűsítés: az összefüggések megjelenítése függvénykapcsolatként.

Rendszerjelleg: a vizsgálat tárgya mint visszacsatolásos rendszer.

Szintezettség, struktúrafunkció: szerveződési szintek szerint szervezett leírás.

Anyagi ok: magyarázatkeresés a testeket fölépítő anyagok alapján.

Ható ok: magyarázatkeresés a testek közvetlen egymásra hatása alapján.

Formai ok: magyarázatkeresés a rendszerek végállapot felé fejlődése alapján.

Cél-ok/etika: magyarázatkeresés a kívánatos és a kerülendő állapotok alapján.

Felhasználás: az elméleti következtetések alkalmazása, illetve az alkalmazás igényeinek megfelelő tudományág választása alapján.

Az érzékelhető világ (gyakorlat): a vizsgálat és megmunkálás tárgyának érzékelhető és megélhető teljessége alapján.

Történetiség: a diszciplínák tárgya mint időben kibontakozó, egyszeri jelenség

Általános jellemzők

E szemléletmód a vizsgálat tárgyát történeti jelenségként látja, amely visszafordíthatatlan és elvben is megismételhetetlen folyamat eredményeként – noha megismerhető törvényszerűségek kényszerétől hajtva – jutott jelen állapotába. Gondosan tanulmányozza a lehetséges elágazási pontok peremfeltételeit, a véletlen zavaró hatásokat, a rendszer korábbi állapotában beállt belső feszültségeket, melyek összességükben megszabták, hogy végül melyik fejlődési vonal valósuljon meg.

E szemléletmód különbözik a cél-okságitól, mert nem tételez föl kitüntetett végpontot, és eltér a dinamikus-ciklikus leírásoktól is (pl. egyedfejlődés), mert egyirányú, és nem az egyedre, hanem a sokaságra figyel (statisztikai tömegjelenséget elemez).

A jelenlegi helyzet jellemzői tantárgyi bontásban

A matematikában – további megfontolások esetleges alapjaként – a fraktálgeometria, a káoszelmélet és a játékelmélet mutat ebbe az irányba (jelenleg nem részei a követelményeknek), a valószínűségszámítás is összefügghet vele (ez utóbbi jelentősége nő a matematika oktatásán belül, de egyelőre nem a történeti vonatkozásai miatt).

A fizikában a kozmológiai elméletek mellett a nyílt rendszerek termodinamikai jellemzői tartoz(ná)nak ide (utóbbi nem tantárgyi követelmény). A fizikaoktatás azonban alapvetően a reverzibilis vagy a tetszés szerint megismételhetően irreverzibilis (termodinamikai végpont felé tartó) folyamatokkal foglalkozik, és a kozmológiai elméletekben sem az esetlegességet, hanem a szükségszerűt elemzi.

A kémiában nem jelenik meg a történetiség elve. (Lehetséges kapcsolópontokként a kozmológiai és a prebiológiai földi kémiai evolúció, valamint a biológiai evolúció következményeként, feltételeként változó földi reakciókörök jöhetnének számításba. Ezekkel mint történeti jelenségekkel azonban nem foglalkozik a kémia tantárgy.) Bizonyos kőzetek és ásványok képződése kapcsolható még ide.

Az evolúció ugyan a biológia (mint diszciplína) központi axiómája, ám szervező elvként nem uralja a tantárgyat. Az utolsó évben mint „téma és összefoglalás” jelenik meg, azt megelőzően pedig rejtett utalások formájában bukkan a felszínre. Szerencsétlen módon a viszonylag részletes összehasonlító anatómiai-élettani részben gyakran a szerveződés bonyolultságával azonosítják azt a látszatot keltve, mintha a komplexitás valamiféle idődimenzió lenne (pl. „fejletlen és fejlettebb” idegrendszerű állatok, ahol az „és” szó helyébe „majd”-ot lehet érteni).

A földrajzban a földtörténeti időszakok és korok elemzése fontos, nemcsak önmagában, hanem azért is, mert a továbbiakban állandó hivatkozási alap (hegységek, kőzetlemezek, kőzetek képződése). Idetartozik egy szükségképp felületesen érintett kozmológia (pl. a Naprendszer keletkezése) is.

Az együttműködés lehetőségei

Időbeli és módszertani okokból az együttműködés e téren jelenleg igen szerény. A biológia elvben építhetne a fizika kozmológiai fejezetére, ám ez a fejezet – ha egyáltalán sorra kerül – a tanulmányok legvégén levő bizonytalan és súlytalan rész. Hasonló okból nem alapozhatunk a földrajzban elhangzó kozmológiára sem.

Komoly lehetőségeket rejt magában a biológiai és a földtörténeti evolúció komplex elemzése, ez azonban a tantervi kötöttségek miatt többnyire lehetetlen. Ugyancsak kapcsolódna a történelem tárgy bevezető része (9. évfolyam) és az emberré válás biológiája (12. évfolyam).

Tisztán elméleti szempontból egy „világtörténelem” kapcsolhatná össze a részdiszciplínákat, mely az ősrobbanástól a mai Föld leírásáig vezetne, s magában foglalná a fizikai-csillagászati (csillagfejlődés), a biológiai-geológiai, sőt esetleg a társadalmi-kulturális evolúció elemzését és egymásra hatásuk bemutatását is. Ez a – tudományos és ismeretterjesztő enciklopédiákban gyakran alkalmazott – megoldás azonban didaktikai okokból kivihetetlen. Ennek fő oka az, hogy az „alapok” kellő mélységű megtanításához idő kell, ha tehát a tantárgyak egyszerre indulnak, a társadalom és művészettörténet lehagyja a biológiát, a biológia a kémiát, a kémia a fizikát, és valamennyi a matematikát. Ha a teljesen történeti fölépítés nem is valósítható meg, kiterjedhet ez egyes részletekre, ami még mindig komoly lehetőséget rejt magában. Az alábbi tematikai egységek képzelhetők el – föltüntetve gimnáziumi kerettantervi helyüket.

1. táblázat

Az A, B és C kapcsolatok fontossága nyilvánvaló, az anyagrészek fogalmilag és logikailag is összefüggenek. Nagy probléma, hogy a kerettantervben a megfelelő témakörök időben igen távol kerültek egymástól.

A kapcsolatteremtés többféle helyi tantervvel oldható meg, ezek egy része akkreditálást igényel, s a kötelező heti összóraszám miatt a többi tantárgy részleges átszervezését is fölveti. (Például úgy, hogy a kötelező érettségi tárgyak a 12. évfolyamon kapnak több órát, cserébe föláldoznak egyet-egyet az alacsonyabb évfolyamokon.) (2. táblázat)

Például a bemutatott helyi tantervi változatban a biológiát az első három évfolyamon tanítják (a kerettantervi óraszámoknak megfelelően), a földrajz óraigénye a kerettantervben megadotthoz képest plusz egy óra a 11. évfolyamon, ami nehéz, de nem megoldhatatlan feladat. Ugyancsak lehetséges megoldás a földrajz feljebb (10–11. évfolyamba) csúsztatása. Ebben a megoldásban a B kapcsolatot kínálja a 11. évfolyamos fizika, ami így a földrajzhoz és a biológiához is kötődik.

A C kapcsolat a pszichológia modul („B tantervi változat”) választása esetén a 11. évfolyamos biológiai ismeretekkel (populációs kölcsönhatások, társas viselkedés) ötvözhető, s emellett építhet az idegélettani ismeretekre is.

2. táblázat  Helyi tanterv

Tudománytörténeti jelleg (sokszempontúság): a diszciplínák mint időben kibontakozó módszerek

Általános jellemzők

Ez a szemléletmód a vizsgálódás módjára reflektál, arra kíváncsi, hogy a természetnek föltett kérdések megfogalmazásának módja hogyan befolyásolja a választ. Maga a történetiség tulajdonképpen e kérdéskör fölületét érinti, hiszen az időbeliség a különböző kérdésföltevések csoportosításának csupán az egyik – noha izgalmas és szuggesztív – módja. A lényeg a reflexión van: ez teszi lehetővé, hogy kitapintsuk a tudományágak érvényességi határait, megállapítsuk, hogy egy-egy probléma elemzésekor hol lehet köztük átívelő fogalmakat találni, s hol kell beérnünk azzal, hogy a valóság más irányú, átjárhatatlan megközelítései. Ezen módszertani tudatosság bármilyen komplex problémakezelésnek kikerülhetetlen föltétele, ezért a tudománytörténet alkalmazása a tantárgyak közti együttműködésben elsőrendű szempont.

A tudománytörténeti jelleg nem azonos a vizsgálat tárgyának esetleges történetiségével. Ha ilyen egybeesés előfordul (például az evolúció eseményei különböző magyarázatok, elméletek tükrében), úgy az csak „álom az álomban”; a vizsgálati módszerek az elsődlegesek, nem használhatjuk a történelmet önmaga magyarázatára.

A jelenlegi helyzet jellemzői tantárgyi bontásban

A történetiség a természettudományok jelenleg általános oktatásában szinte egyáltalán nem játszik szerepet, ez egyben mindenfajta integrációs törekvés legfőbb gátja is. Lényeges, hogy az „apró betűs érdekességek” (a tudósok életrajzi adatai) ebből a szempontból érdektelenek, az eklektikus fölépítésű tárgyakban fölöslegesek, az axiomatikus részekben pedig zavaróak is. Az életrajzok a munkásság nélkül a tudományban is éppoly fölöslegesek, mint ahogy Arany János életrajza semmitmondó lenne verseinek ismerete nélkül.

A történeti jelleg töredékei föllelhetők a földrajzban (a geo- és heliocentrikus modell fölváltott alkalmazásai néhány éghajlati tényező magyarázatában) és a biológiában (az öröklés klasszikus és molekuláris genetikai megközelítése), ám ezek kapcsolata többnyire föltáratlan marad. Ennek fő oka az, hogy a jelenlegi természettudomány-oktatás egy szempontú: abban a (tév)hitben él (és azt táplálja), hogy egy jelenség leírására csak egyetlen – az éppen aktuális – elmélet alkalmas, az összes többi elavult, legföljebb mint az odavezető út állomása érdemel pár szót. Ennek a szemléletmódnak a hátterében a pozitivista tudománykép áll, és éppen ez az, ami már régen elavult. Ellentétben áll a humán tudományok (művészet- és irodalomtörténet, zene, film- és mozgáskultúra) hagyományaival is, amelyek elismerten sok szempontúak – például a korszak- és stílusváltásokat nem „fejlődésnek”, hanem egyszerűen szemléletváltásnak tekintik, föl sem merül, hogy pl. Dürer bármilyen szempontból „érvénytelenítené” Giottót vagy Mahler Bachot.

Tanítsák bár történeti vagy nem történeti sorrendben a humán tárgyakat, szemléletmódjuknak ezen sokszempontúsága megmarad. Talán ez a fő különbség a „reál” és a „humán” tárgyak között, ez okozza a „két kultúra” szétszakadását, csak ezt megszüntetve jöhet létre a szemléleti egység (azaz: az egységesen sok szempontú szemlélet).¹

Az együttműködés lehetőségei

A sok szempontú (tudománytörténeti) megközelítés előnye, hogy nem igényli feltétlenül a témakörök időrendi átcsoportosítását (noha az sokszor előnyös). Feltétlenül igényli viszont az integrációban részt vevő tanárok/munkaközösségek tartalmi és módszertani együttműködését, a célok és eszközök tisztázását. A növendékek számára is egyértelművé kell tenni az együttműködés módját, célját, fogalmi rendszerét, értékelésének módját.

3. táblázat

A 3. táblázat egy lehetőséget, a Természet-Tudomány-Történet I–II–III. tankönyvsorozat logikai vázát mutatja be.² A sorszámok a kötet fejezetszámai.

Axiomatikus jelleg: logikai alapozás néhány alapelvre

Általános jellemzők

Az axiomatikus szemléletmód annak a törekvésnek a gyümölcse, amely a tudományokat koherens, deduktív logikai rendszerként kívánja bemutatni. Mivel az ilyen leírás „őspéldája” Eukleidész matematikája, az axiomatikus szemléletmód többnyire matematikai formát is ölt. Ez azonban nem szükségszerűen van így. A matematikai bizonyítás csak rendkívül tömör formája egy olyan érvelésnek, mely az állítás logikai támadhatatlanságát mutatja be. Eredete a görögök vitáiban rejlik: ezek célja a hallgatóság meggyőzése és az összes lehetséges ellenfél (szellemi) legyőzése volt. A vitákban mindenki által elfogadott közös kiindulópontokat (logikai premisszákat) kellett keresni ahhoz, hogy egy érvelést érvényesnek fogadjanak el. Az ilyen – mindenki által joggal elfogadható, elfogadásra méltó axiosz (görög): méltó – premisszák az axiómák. „Méltóságukat” nem csupán az elfogadók nagy száma garantálta, hanem az az igény is, hogy minden lehetséges állítást vissza lehessen vezetni rájuk és ellentmondásmentes rendszert alkossanak.

Sajnos hierarchikusan tagolt (szintezett) világban ez az elvárás elvben sem teljesülhet, ezért az axiomatikus rendszerek érvényességi köre szükségképp korlátozott. Az egyes diszciplínák határait többek között éppen az egyes axiómarendszerek érvényességi körei jelölik ki. Ezért az axiomatikus megközelítés kiválóan alkalmas az egyes diszciplínák belső rendszerének föltárására, de ezen a módon elvileg is lehetetlen bármilyen tartalmi integráció fölépítése. Lényeges viszont, hogy segítségével bármely tárgyban lefolytathatók tudományos viták, melyek egyértelműen eldönthető eredményre vezetnek. Ha viszont (legkésőbb) a vita végén kiderül, hogy az ellenfelek eltérő axiómákból indultak ki, úgy ezen a módon kitapinthatóvá válnak a diszciplínák határvonalai, lassan kirajzolódik, hogy mik is azok az elkülönült területek, amelyeket majdan valami módon szeretnénk összekapcsolni. Hasonló „ugrást” tapasztalhatunk a kuhni paradigmaváltásoknál is³ (például a geocentrikus és heliocentrikus világképváltásnál): a deduktív levezetések itt is érvényüket vesztik, mert más axiómarendszerekbe lépünk át.

A jelenlegi helyzet

A matematika és a fizika szinte teljesen axiomatikus.

A kémián belül az elméleti kémia célkitűzéseiben az atomfizika és a kvantummechanika axiómáira épít, ám ez csak részlegesen sikerülhet, mert a molekulák tulajdonságait már nem lehet levezetni a fizika axiómáiból. Hasonló, de még élesebb a váltás (és nyilvánvalóbb a kudarc) a szerves kémia és a biokémia határvonalán. Magán a szerves kémián belül azonban kitűnően működik egy félig empirikus, félig axiomatikus leírás a funkciós csoportok részleges önállóságának és kölcsönhatásának föltételezésével.

A természeti földrajz jelentős részben fizikai axiómákon alapul: mechanikaiakon (szél- és vízáramlás), hőtaniakon (tengerek fajhője) és magfizikaiakon (nukleáris energia–lemeztektonika). A gyakorlatban ezek a kapcsolatok csak részben valósulnak meg. (Például a helyi szelek magyarázatakor igen, de már a Coriolis-hatás magyarázatakor többnyire csak utalások formájában.)

A biológia jelen formájában a legkevésbé axiomatikus tudomány (és tantárgy). Ennek oka egyrészt az élővilág gazdag szintezettsége, másrészt az, hogy a szinteken belül is inkább a formákra (a látható struktúrákra) fordítja a figyelmet, amelyek történeti képződmények, axiomatikus úton nehezen közelíthetők meg. Ugyanakkor az életműködések sok szempontú leírásakor egy-egy szemponton (paradigmán) belül fontos és alkalmazható is az axiomatikus jelleg (pl. az élőlények mechanikájában – gáztörvények, emelőelv stb. tisztán fizikai axiómarendszere).

Az együttműködés lehetőségei

Az axiomatikus jelleg erősítése általában a tárgyi elkülönülést szolgálja, tehát – első megközelítésben – az integráció ellen hat. Ugyanakkor mégis létrehozhat kapcsolatokat, ha a magasabb szerveződési szint (arisztotelészi értelemben vett) anyagi okát (a felépülés kényszerfeltételeit) vizsgáljuk. Ilyen és csak ilyen értelemben „alapozhatja meg” például a mechanika a szélrendszerek vagy az izommozgás leírását, a szerves kémia a biokémiát, az élettan az ökológiát stb. A „megalapozás” a konkrét tanítási folyamatban csak szerencsés esetben jelenti egyúttal a tananyag időbeli egymásra következését is, nem is kell mindig és föltétlenül erre törekedni. Gyakori, hogy egy magasabb szint leírása hihető és belátható az alapok ismerete nélkül is – főként, ha hétköznapi tapasztalatokra támaszkodik. Amikor az „alapozó” tárgy beéri a magasabb szint ismereteit, akkor azt utólag magyarázza mélyebben, azaz a magasabb szint intuitív és önkényes (esetleg meg sem fogalmazott) axiómáit a maga általánosabb érvényű axiómáira vezeti vissza. Ebben az esetben a magasabb szint ismeretei az alacsonyabb szint törvényeinek megfogalmazásakor annak induktív bázisát jelentik.

E megoldás kényes pontjai azok a kijelentések, melyeket nem támasztanak alá sem a hétköznapok tapasztalatai, sem az alacsonyabb szint törvényeinek logikai bizonyossága. Az ilyen axiómák gyenge lábakon állnak, s a rajtuk nyugvó egész szellemi építmény is „homokra épül”. Ilyen a kémia atomszerkezeti leírása a fizikai háttér (pl. interferencia, spektroszkópia) ismerete nélkül, vagy ha az evolúció mechanizmusait kívánnánk bemutatni a genetika előtt. Ilyen pontokon – ahol az anyagi ok keresése meghatározóvá válik – célszerű alkalmazkodni az „alapozó” tárgyak logikájához, például a kémiai atomszerkezetet a fizikai atomleírás után, ahhoz kapcsolódva ismertetni. Ennek természetesen ára van, hiszen a kémia belső egysége ezzel megtörni látszik (például anélkül kell beszélnünk a kovalens kötésről, hogy tudnánk: hogyan is jön létre). Hasonlóképpen a biológiában: az evolúcióra való utalások nélkül kell összehasonlító anatómiát vagy élettant művelnünk, s csak utólag helyezzük „közös alapra” e részismereteket. Az előnyök, úgy tűnik, fölülmúlják a fizetendő árat.

Bármilyen sorrendet alkalmazunk is, az axiomatikus kapcsolatkereséshez nem szükséges tantárgyi integráció. Szükséges viszont a tantárgyak/tanárok intenzív együttműködése, a kapcsolópontok megfogalmazása, esetleg a közös axiómákon alapuló összevont tudásértékelés (dolgozat) is. A növendékektől semmiképpen sem várható el komplexebb látásmód, mint amire tanáraik közösen eljutottak.

Számszerűsítés: az összefüggések megjelenítése függvénykapcsolatként

Általános jellemzők

Mivel a számok teszik lehetővé, hogy összevessük a különböző eredetű információkat, a számszerűsítés még az olyan tudományokban is elkerülhetetlen, melyek ezt a folyamatot nem jelenítik meg az eredményekben. Az oksági összefüggések (az arisztotelészi ható ok) megmutatásáról egyik tudományág sem mondhat le. Ennek fölismerése és tapasztalati alátámasztása pedig (induktív úton) úgy történik, hogy megállapítunk egy független és egy függő változó közti függvénykapcsolatot (például az idegélettanban az ingererősség és az axonon mérhető csúcspotenciál hullámsorozat frekvenciája közti kapcsolatot). Noha a konkrét méréssorozat a tanítás folyamatában ritkán jelenik meg (példa: Mendel borsókísérleteinek vagy a hiúz- és nyúlpopuláció létszámának valódi adatai), annak idealizált változata annál gyakrabban (például az ideális gázokra vonatkozó Boyle–Mariotte-törvény p/V számsora vagy ennek grafikus képe). A számok a matematikán kívüli diszciplínákban „kétarcú” módon viselkednek (két, eltérő cél érdekében használják őket). Egyrészt alkalmasak az induktív következtetések tapasztalati bázisának megjelenítésére, a korrelációk révén a sejtett oksági összefüggés alátámasztására (mint a Mendel-példában). Másrészt deduktív levezetések terhét hordozzák, a „számszerűsítés” itt egy szigorú logikájú gondolatmenet lépéseit teszi támadhatatlanná és tömörré. (Ezeket szokás „példamegoldásnak” nevezni.)

Az együttműködés lehetőségei

A matematikán kívül a fizikában is uralkodó a számszerűség: a tanítás jelenleg szinte csak „levezetésekből” és „példamegoldásokból” áll. A tanárok közt sokszor fölmerül e két tárgy közti együttműködés igénye, s sokszor tesznek is ennek érdekében (pl. a szögfüggvények előrehozott tanítása a mechanikapéldák érdekében). Az ilyen kezdeményezések azonban többnyire elhalnak, mivel a matematika nagyon is szigorú gondolatmenetet követ, amelyet nem szívesen bont meg, a fizikusok pedig a szükséges gyakorlati fortélyokat előre megtanítják.

A földrajz, a biológia és a kémia tanításában matematikai szempontból általában rendkívül egyszerű feladatok kerülnek elő (százalékszámítás, aránypárok, elemi műveletek), az adatok értelmezése azonban nem mindig ilyen könnyű (földrajzi szélességek és hosszúságok, időszámítás). Rejtetten azonban – grafikonok értelmezésén, a tematikus térképek használatán keresztül vagy a molekulák polaritásának mértéke és a forráspont vagy viszkozitás összevetésekor – a korrelációk fölismerése a földrajzban, a kémiában és a biológiában is fontos.

A hagyományos értelemben vett „példamegoldás” szerepe a fizikában is csökkenni fog, a többi tárgyban eddig sem volt magas, és sem mód, sem szükség nincs a növelésére.

A tárgytól függetlenül szükség van viszont az induktív következtetések levonásához az adatsorok, grafikonok leolvasásának és értelmezésének képességére. Ennek során bármely tudományterületen alkalmazni kell a descartes-i módszert az ábrázolásban (koordináta-rendszer) és az értelmezésben (mi a függő és mi a független változó, mi az értelmezési tartomány). Ez pedig föltételezi, hogy értjük a kísérlet célját, a hátterében álló eldöntendő hipotéziseket, s hogy képesek vagyunk megkülönböztetni a vizsgált összefüggést a „zavaró hatásoktól”. Másrészt – ismét tantárgytól függetlenül – tudni kell, hogy a modell mindig matematikai konstrukció, érteni kell a modellalkotás folyamatát, a modell érvényességi körét, különbséget kell tenni a levonható jogos és jogosulatlan következtetések közt. A számszerűsítés igénye itt találkozik a tudománytörténeti szemponttal: csak több, egymást nem kizáró, hanem kiegészítő modell egyidejű létezésének elismerése után kerülhet sor arra, hogy egyáltalán fölvessük: hol van az egyes modellek érvényességi tartománya.

A számszerűsítés a következő – tantárgytól független – készségekkel függ össze:

• adatok gyűjtésének megtervezése,
• grafikonkészítés (ábrázolás) adatok ismeretében,
• grafikonok értelmezése (adatleolvasás),
• adatsor, illetve grafikon kritikai értékelése (mire alkalmas, mire nem),
• modellválasztás, illetve modellalkotás egy jelenség magyarázatára,
• modell működtetése = „példamegoldás”,
• közös axiómák keresése (több jelenség egységes magyarázatára alkalmas axiómák, illetve azon alapuló modell választása vagy alkotása).

Rendszerjelleg: a vizsgálat tárgya mint visszacsatolásos rendszer

Általános jellemzők

A szabályozott és vezérelt rendszerek általános jellemzőit a kibernetika tárta föl, éppen azzal az igénnyel, hogy minden rendszerre érvényes összefüggéseket fogalmazzon meg. Weineri értelemben⁴ ilyenek azok a rendszerek, amelyek érzékelő és beavatkozó alrendszerek segítségével reagálnak környezetük változásaira, és annak függvényében változtatják saját belső állapotukat. Ebből kitűnik, hogy csak olyan létezők viselkedhetnek rendszerként, amelyek eléggé egyediek ahhoz, hogy „környezetük” legyen, s kellően bonyolultak (alrendszerekre tagoltak) ahhoz, hogy sajátosságaikat meg is őrizzék. A kibernetika alkalmazásának ilyen területei: az automaták (Watt nyomásszabályozós gőzgépe), az ember+gép rendszerek (pilóta és a repülő), a társadalmi-gazdasági egységek (a kereslet/kínálat alakulása a szabad versenyes kapitalizmusban), az összes szabályozott/vezérelt biológiai egység (sejt, szervezet, társulás, Gaia), bizonyos földrajzi jelenségek (a jégkorszakok ciklicitása egyes elméletek szerint).

Az együttműködés lehetőségei

A rendszerelmélet/kibernetika nyelvét említés szintjén a számítástechnika és a biológia használja. A biológia a hormonális, idegi és sejtszintű szabályozással konkrét példákat hoz a mechanizmusra és funkcióra, az általános érvényű megállapítások ugyanakkor többnyire hiányoznak, ami megnehezíti a kapcsolatkeresést még a tantárgyon belül is (pl. a sejtszintű, szervezetszintű és társulásokban megvalósuló visszacsatolások jellemzőit).

A fizikában a gépek szabályozása lehetne a példa, de ez mint technikai részletkérdés általában háttérbe szorul.

A kémiában a szoros értelemben vett szabályozásra nincs példa, mivel az nyílt rendszerek leírását igényelné. Jól összevethetők viszont ezzel a zárt rendszerek részletesen tárgyalt jellemzői (tömeghatástörvény, Le Chatelier-elv).

A természeti földrajz – ha sokkal rejtettebben is, mint a biológia – alkalmazza a rendszerszemléletű leírást, például a szél- és vízrendszerek, biogeokémiai ciklusok leírásakor.

A társadalomtudományok (gazdasági földrajz, történelem, társadalmi ismeretek, etika) leírják az alkalmazható módszerek és kényszerfeltételek (visszacsatolások) néhány mechanizmusát. A történelem – a hegeli–marxi történelemszemlélettel/ideológiával való szembenállás eredményeképpen – inkább tartózkodik a rendszerszerű leírástól s az azzal talán együttjáró teleológiától. Új szemléletű történelmi rendszerek létrejötte azonban a szemünk előtt zajlik (pl. „humánökológia”, történeti ökológia).

A kibernetika alkalmazásának lehetőségeit nem szabad túlbecsülni, de lebecsülni sem. Néhány alapfogalom bevezetésével és használatával számos – részben már eddig is felsorolt – jelenség működésének közös magyarázatát lelhetjük meg, amivel egy fontos – bár nem „mindent tudó” – integrációs eszközt nyerünk. Pluszórát vagy tárgyi átcsoportosítást nem igényel, csak a tantárgyakat tanító tanárok bizonyos együttműködését.

A következő területeken van erős gyakorlati igény a rendszerszemléletű megközelítésre: egészség–betegség, ökológiai rendszer (ökoszisztéma), pl. populációdinamikai modellek, anyagciklusok. ökonómia–ökológia.

Szintezettség: szerveződési szintek szerint szervezett leírás

Általános jellemzők

A szintekre bontott tárgyalás azt a fölismerést tükrözi, hogy az „egész több, mint részei öszszege”, az alaklélektan nyelvén: a természetben tapasztalt formáknak (alakoknak) már puszta érzékelése, fölismerése sem vezethető le külön-külön érzékelt alkotórészeiből (ahogyan a más-más hangnemben hallott dallam nem vezethető le elemeiből, a hangokból). Ha egy összetett (több szintből álló) rendszer magyarázatára törekszünk, a szinthatárokon a deduktív okoskodás szükségképpen megbicsaklik: ha fölülről lefelé haladunk, az „egész” tulajdonságaiból vész el valami, ha lentről fölfelé, úgy váratlan és magyarázhatatlan rendszertulajdonságok jelennek meg. Az axiomatikus tudományágakban ez megengedhetetlen, ezért ezek szinthatárok közé húzódnak (pl. mechanika) vagy kijelentik, (a tényekkel nem törődve), hogy e szintek csak látszólagosak (fizikusok, akik szerint nincs kémia). A szintek létét elfogadó és magukba foglaló tudományágak (biológia) elismerik, hogy nem tudják magyarázni a felsőbb szintet az alsóbból az arisztotelészi ható vagy anyagi okok alapján, ezért arra törekszenek, hogy kapcsolatukat funkcióik (formai és/vagy cél-ok) segítségével magyarázzák meg. Az olyan tárgyak, mint a biológia (melyben a legteljesebb a szintek sora) ezen a módon magukban rejtik a funkciók szerinti kapcsolatteremtés lehetőségét.

A szintek szerinti magyarázat kitűnő integrációs elv lenne, ennek feltétele azonban a formai és cél-ok általános elismerése, ami jelenleg sem a „nagy tudományban”, sem a tanítási gyakorlatban nem szokásos.

A jelenlegi gyakorlat és a lehetőségek

A matematikában deduktív jellegének megfelelően ismeretlen a szintek fogalma.

A fizika ugyan több, világosan elkülönülő szerveződési szinttel – atommagok, atomok, részecskehalmazok, csillagászati objektumok – foglalkozik, a tanítás gyakorlatában azonban nem annyira két szintről, mint inkább ugyanazon jelenségek (p, T, S) eltérő megközelítésmódjairól van szó.

A kémiában a szintváltás a makromolekulák/kolloidok és a molekuláris kölcsönhatások elemzése során figyelhető meg. A jelenséget azonban éppen csak érinti a szerves kémia, hiszen a természetben föllelhető fehérjék harmadlagos szerkezetének magyarázata – éppen a szintváltás miatt – nem lehetséges deduktív úton, az enzimműködés a biokémiába vezet át. A szerves kémia biokémiai vonatkozásai („mi a jelentősége, hol fordul elő”?) ezért a leírások vagy utalások szintjén maradnak, a struktúra-funkció kapcsolat megmutatását a kémia a biológiára hagyja (s így aztán többnyire el is marad).

A földrajzban a következő szintlépések figyelhetők meg:

Helyi hatások (pl. szél, vízsűrűség) – globális rendszerek (szélrendszerek, áramlások).
Ásványok (fizikai-kémiai jellemzői) – kőzetek képződése (lemeztektonikával magyarázva).

Diszciplinárisan nehezen besorolható egység a gazdasági földrajz, melyben szociológiai, közgazdasági, demográfiai, történelmi, vallástörténeti, politológiai elemek kapcsolódnak természetföldrajzi ismeretekkel. A szintugrások tömege itt bőségével zavarja meg a diákot (és a tanárt). Ezek a szintek mindenesetre döntően társadalomtudományiak, így a „gazdasági földrajz” kiemelkedő fontossága ellenére jórészt kívül esik e tanulmány vizsgálódási körén. Egy okosan fölépített „humánökológia” fontos szervező elv lehetne ebben a témakörben, hiszen megmutatná a tartós létezés peremfeltételeit, a gazdaság és civilizáció „játékterét”, azaz pontosan azt, ami a „gazdasági földrajzban” a természettudomány.

Különleges szerepe lehet a 2003-tól bevezethető (választható) pszichológia modulnak. Maga a szaktudomány is határterületen alakult ki. Az érzékelés élettanát például egyértelműen a természettudományokhoz, a pszichoanalízist inkább a társadalomtudományokhoz szokták sorolni. A kerettantervben leírt tantárgyi követelmények alapján még nehezebb a besorolása. A biológiával mindenesetre három ponton is szorosan érintkezik:

idegélettani háttér (pl. a látás fiziológiája), etológia (pl. tanulási mechanizmusok), szociobiológia (társas viselkedések ökológiai funkciói).

Az elmeműködés elemzése nagyszerű lehetőséget teremt arra, hogy ugyanazt a jelenséget két eltérő szintről közelítsük meg, bőségesen kiaknázva az arisztotelészi anyag/forma és hatás/cél fogalompárok nyújtotta segítséget.

Anyagi ok: magyarázatkeresés a testeket fölépítő anyagok alapján

Általános jellemzők

A „miből van?” kérdésre adott válasz az arisztotelészi „anyagi okra” vezeti vissza a jelenségek magyarázatát. Arisztotelésznél az „anyag” a „forma” kiegészítője: anyag az, ami a formához képest alaktalan, kaotikus, véletlenszerű, potenciális.⁵ A szerveződési szintekre bontott látásmódban mindig a magasabb szint a forma(adó), a hozzá képest alacsonyabb szint az anyagi. Így például egy fehérjemolekula atomjai alkotják a molekula anyagát, a fehérje térszerkezete a formát. Ugyanez a fehérje viszont anyaga a sejtnek, a sejt anyaga az egyednek, az egyedek pedig a populáció és a társulás alkotóelemei. Amikor a (természet)tudományban az arisztotelészi értelemben vett anyagi okról beszélünk, arra keressük a választ, hogy az alacsonyabb szint tulajdonságai milyen mértékben határozzák meg a magasabb szint (a forma) lehetőségeit, mennyire szűkítik vagy tágítják a megvalósulás „játékterét”. Ha a játéktér nulla lenne, az annyit jelentene, hogy a magasabb szintet vissza tudtuk vezetni az alacsonyabbra, s ezzel a magasabb szint is megszűnt, a „miből van?” kérdés elvesztette alanyát, az egész kérdés pedig az értelmét. Ha pedig a játéktér végtelen lenne, a fantáziajátékok világába jutnánk, ahol a valóság kötöttségeit a programtervező ötletei helyettesítik. A természettudományokban egyik helyzet sem fordul elő.

A jelenlegi helyzet és a lehetőségek

A „miből van?” kérdés a kémiában kulcsfontosságú: e tárgy elméleti (deduktív) részeiben arra törekszik, hogy az alkotórészek tulajdonságaiból magyarázza az összetett formát (pl. az elemek elektronegativitásából a molekula polaritását, a molekulák polaritásából a hab- és micellaképződést stb.). E módszer sikeres, de csak látszólag deduktív: a kvantummechanikai modellel valójában nem magyarázzuk a vegyületek tulajdonságait, inkább összhangba hozzuk azt az empirikus úton nyert megfigyelésekkel (például a vegyületek tapasztalt képletével). Ez legvilágosabban a variábilis, biológiai funkciójú molekuláknál látszik: a DNS „szerkezeti képlete” (bázissorrendje) csak az általa betöltött biológiai funkció segítségével magyarázható. Az „anyagi ok” itt az összetartó kötések erősségének és helyzetének magyarázatára szorítkozik (pl. a H-hidak szerepe).

A biológiában a szintezettség elemzésekor a körültekintő tanítás ma is azonos súlyt helyez az anyagi és a formai ok megvilágítására, azaz az „alulról fölfelé” és a „fölülről lefelé” közelítést egyaránt alkalmazza.

A fizikában az (arisztotelészi értelemben vett) anyagi ok szinte semmilyen szerepet nem játszik. Ennek fő oka a fizika szemléletének redukcionizmusa: szintlépések vagy nincsenek benne, vagy ahol vannak (mint a hőtan és a statisztikus mechanika határán), ott bonyolultságuk miatt nehezen követhetők. Ahol az „anyagi minőségre” mégis magyarázatot keresünk – például a különböző anyagok eltérő hőkapacitásának vagy forráshőjének magyarázatakor –, ott a fizika már a kémiával érintkezik.

Az anyagi ok a formai okkal együtt a jövőben is megőrzi fontosságát. Kapcsoló szerepet akkor tölthet be, ha szintezett, esetleg rendszerjellegű szemlélettel alkalmazzuk.

Jövőbeli szerepének megítélését különös módon nehezíti egy jelenség, amelyet a „valóság látszattá válásának” (virtualizálódásának) nevezhetünk.

Az elektronikus információrögzítés és -továbbítás robbanásszerű fejlődése az utóbbi évtizedben lehetőséget teremtett arra, hogy a valóság helyébe tág határok között annak „virtuális mását” állítsák. Ez a gyakorlat ősi, hiszen mindenfajta írás, olvasás és beszéd is virtuális térben történik, a könyvnyomtatás elterjedése után pedig mindez tömegessé is vált. Ám most először alakult ki olyan technológia, mely lehetővé tette, hogy a valóságosat és a virtuálist összetéveszthessük. A virtuális világ önálló, megalkotóitól is független, behízelgően érzékletes életre kelt. Használói (és használóinak manipulálói) a valóság elemeit (az „anyagi okokat”) a (teremtett) világ helyett az ember által teremtett világból veszik. Ezzel mentesülnek attól, hogy a valóság kötöttségeivel és játékterével szembesüljenek, ehelyett másfajta – a hálózat működtetői által vezérelt – kötöttségeket fogadnak el.

Sem a „nagy tudomány”, sem a pedagógia nem tehet úgy, mintha nem létezne informatikai robbanás, ki is kell használniuk az ebben rejlő lehetőségeket. Ugyanakkor súlyos hiba lenne elfogadni a „virtuális anyag” valóságát. A recept nem pótolja az ebédet. A videofilmek élményei és a kondicionáló termek mozgása nem pótolhatja a terepgyakorlaton átélt kalandokat, fáradtságot, megpihenést. A pedagógiának a valóságos anyag tiszteletére kell nevelnie, mert ez tartós fennmaradásunk föltétele.

Ható ok: magyarázatkeresés a testek közvetlen egymásra hatása alapján

Általános jellemzők

A ható ok a négy arisztotelészi ok közül a legközelebbi rokonságban van a mai tudomány által használt – s a fizikából átvett – „ok”-fogalommal. Az oksági összefüggések fölismerése minden tudományterületen és tantárgyban fontos követelmény, s így egyúttal integráló elv is. Az ok és okozat fölismerése azonban igényli a „peremfeltételek” és a „kiváltó okok” megkülönböztetését. Egy elhajított kő pályájának elemzésekor például a nyert impulzus a „ható ok”, ám a kő a Föld gravitációs terében és a levegő súrlódásának kitéve mozog, ezek a hátteret, a peremfeltételeket alkotják. Hasonló, de bonyolultabb eset: egy hibás gén hatása lehet egy tulajdonság megjelenésének ható oka, ám ennek hátterében az egész működő szervezet áll (egy gén „önmagában” nemcsak hogy nem hathat, de fogalomként sem értelmezhető). A peremfeltételek viszont többnyire nem véletlenszerűek: ezek alkotják azokat a minőségileg eltérő struktúrákat, melyeknek „erőterében” az egyes ható okokat vizsgáljuk.

A ható okok elemzése a számszerűsítés feltétele: segítségükkel különíthetők el egymástól a függő és független változók, s fogalmazhatók meg az analitikus tudomány alapjait adó függvénykapcsolatok. Ugyanakkor nem szabad feledni, hogy a struktúra (az arisztotelészi formai ok) nélkül a függvénykapcsolat tartalmatlan, sőt esetleg értelmetlen is. A ható okok elemzése abban – és csak abban – az értelmezési tartományban lehet összekötő kapocs, mely a különböző tudományágak részterületeit azonos szempont (paradigma) alapján vizsgálja. Így például az emberi gázcsere és izommozgás, a folyók és szelek áramlása egyaránt értelmezhető a „mechanikai paradigma” alapján.

A jelenlegi helyzet jellemzői és a lehetőségek

A jelenlegi gyakorlatban a ható okok elemzése legteljesebben a fizikát uralja, a kémiában, biológiában és földrajzban több a leíró, anyagi fölépítésre vagy történetiségre utaló rész. E jelenségnek két egymással is összefüggő oka van.

Az első: a fizika a leginkább „matematizált”, azaz a társtudományokhoz képest a legmesszebb távolodott a nyelve a hétköznapok képszerű, kissé pongyola, metaforikus szóhasználatától. Az iskolában ezt úgy fogalmazzák meg, hogy a fizika „alapozó tárgy”.

A második: a fizika függetleníti magát leginkább a természet struktúráitól, az anyagi minőségek sokféleségétől. Nem mintha nem venne tudomást ezekről, de visszavezethetőnek tartja egy vagy néhány törvényre, alapelvre. A testet helyettesítheti tömegközéppontja, a gáz viselkedését leírhatjuk az „ideális gázokra” vonatkozó állapotegyenlettel. Amikor pedig a „reális gázokat” írja le, a fizika az „ideális gázok” egyenletének fokozatos finomításával, kiegészítésével közelít a jelenséghez, újabb és újabb ható okokat vesz figyelembe.

A többi tárgy számára mintaértékű ez az analitikus megközelítés, ugyanakkor speciális helyzetük miatt nem alkalmazhatják ugyanígy. Különösen áll ez a biológiára, ahol az okság elvét gyakran érdemes helyettesíteni a „körkörös okságéval”. Így például a szervek korrelációjának (kölcsönös alkalmazkodottságának) tana abból indul ki, hogy egy élőlény szervezete egységes egész, részei egymást indokolják. A madarak intenzív anyagcseréjének egyik „ható oka” a gyakori táplálkozás, a gyakori táplálkozást ugyanakkor éppen az intenzív anyagcsere kényszeríti ki. Mindez persze összefügg a madár magas hőmérsékletével, amit tollazata, keringési rendszere stb. együttesen tesz lehetővé. Ezen „strukturális háttér” előtt válik körkörössé az érvelés, melynek sémája a 1. ábrán látható.

1. ábra

A sémában megkülönböztethetetlen a függő és a független változó, tehát a hagyományos (descartes-i) analízis útja sem járható. A madár életműködései elemezhetők, de immár mint egy struktúra részei, azaz mint formai okok. (Az időtényező, az evolúciós okoskodás új, mélyebb oksági kört kapcsolna be, de az érvelés érvényességét alapvetően nem befolyásolná.) Ez a gondolatmenet egyúttal jelzi, hogy a fizikát mintaként követő természettudományok miért nem értek el az „egzaktságnak” (matematikai formalizmusnak) arra a fokára, amelyre a fizika. Azért, mert az analitikus megközelítés itt csak a részlépések elemzését teszi lehetővé, az egész indoklását – ami pedig a biológiát biológiává teszi – nem.

A ható ok (a mechanizmus) elemzése eddig is összekötő kapocs volt a „nagy tudományban” éppen úgy, mint a tanítási gyakorlatban. Alkalmazása sem elvi, sem gyakorlati nehézséget nem okozhat. Inkább mértékletes alkalmazása, annak elfogadása igényel bölcsességet, hogy egyedüli összekötő-magyarázó elvként egyoldalú és elégtelen.

Formai ok: magyarázatkeresés a rendszerek végállapot felé fejlődése alapján

Általános jellemzők

Arisztotelész fizikájának sarkalatos pontja, hogy a rendszerek egy végpont felé haladnak, s ha azt elérték, nyugalomba kerülnek. Zárt rendszerek leírásakor ma is ez az alapelv, például a dinamikus egyensúlyra vezető folyamatokban, mint a hőmérséklet-különbségek kiegyenlítődése, az ozmotikus egyensúly beállása. Nyílt rendszerekben – melyek a biológiában és a földrajzban kizárólagosak, de a fizikában is fontosak – dinamikus egyensúly nem állhat be, a jellemző, visszatérő formák itt gyakran ismétlődő ciklusokon alapulnak (a mitotikus osztódás sejtciklusai, melyek genetikailag azonos sejteket, szervezetet hoznak létre, a geomorfológiai ciklusok a földrajzban, melyek a jellemző formakincset eredményezik vagy a tavaszi bükkerdő képe, mely az aspektusváltások egyik fázisa).

Akármelyik típus valósul is meg, a formai ok alapján álló csoportosítás nem történeti, hiszen ugyanazon formák állandóságán vagy újrakeletkezésén alapul. Nem azonos a cél-oksági szemlélettel sem, hiszen a folyamatokban (vagy azok „mögött”) nem tételez föl tudatosságot, akaratot (noha ki sem zárja azt). Szorosan kapcsolódik viszont a szintezettséghez: hierarchikus rendszerekben a magasabb szint a „formaadó” (pl. a társulás egésze, a bükkerdő összes fajának kölcsönhatása is megszabja, hogy adott állapotból hová fejlődhet, mivé alakulhat az egész, s benne mi lesz az egyes fajok sorsa).

A jelenlegi helyzet és a lehetőségek

A fizika a matematika eszköztárát használja, így a matematika formái – mint kifejezési eszközök – mindenképpen jelen vannak benne. (ilyen például a vektorok és a koordináta-rendszer alkalmazása). Az már a vizsgált jelenségtől függ, hogy a fizikai elemzés tárgya is egy végállapot felé tartó folyamat-e. A „végállapot” nem föltétlenül statikus helyzet (mint például egy meglökött, majd korábbi egyensúlyi helyzetét visszanyerő testé), lehet folyamatos anyag- és energiaáramlás által fenntartott forma is (mint például örvények keletkezése eltérő sebességű folyadékfelszínek érintkezésekor).

A kémiában az egyensúlyi folyamatok, azok megváltozása és új egyensúlyok kialakulása fontos elemző szempont. Tág értelemben maguk a vegyületek is visszatérő formák (éppen ebből vehető észre állandó összetételük), ezért a formai ok a kémia egyik alapja.

A formai ok alkalmazásának „leglátványosabb” terepe a földrajz és a biológia. Nemcsak a geometriai formák eltűnő, újra megjelenő rendjére gondolhatunk (lepkeszárnyak, homokdűnék), hanem olyan „lágy struktúrákra” is, melyek például az öröklődést teszik lehetővé (DNS-bázissorrend).

A szintezettségről mondottak általában érvényesek a formai okra is, ugyanakkor formák nemcsak a szinthatárokon jelennek meg, hanem mindenütt, ahol jellemző arányokat tapasztalunk. Mivel pedig az arányok nem csak matematikailag írhatók le, hanem rajzban, zenében, mozgásban is megjeleníthetők, a formai ok elemzése a művészetekkel és a matematikával egyaránt összeköti a természettudományokat. Ez a kapcsolat az együttműködés páratlanul gazdag lehetőségeit kínálná, amit azonban a művészeti tárgyak alacsony óraszáma erősen korlátoz. Még ebben a szűkös keretben is sok kiaknázatlan lehetőség rejlik, amit szerencsésen egészíthet ki a médiaismeret tárgy és a tánc és dráma tantárgyi modul bevezetése.

Cél-ok/etika: magyarázatkeresés a kívánatos és a kerülendő állapotok alapján

Általános jellemzők

Arisztotelész természetleírásában a cél (telosz) s a formai ok sokszor nem válik el élesen, a kövek például „természetes helyük felé törekszenek”. Az európai természettudományok nagykorúvá válását, önállósulását a teleológia gyámkodása alóli felszabadulásuk jelentette, például Galilei, Spinoza, Fabre, Wundt munkássága révén. Ezért érthető, ha a cél-okság emlegetése ma ellenkezést vált ki a természettudományok minden ágában. Pedig a célnak (cél által vezérelt folyamatnak) adható jól körülírható – noha az arisztotelészinél szűkebb – értelmezés is. Ennek feltétele, hogy egy rendszernek legyen memóriája, s ezt fölhasználva, visszacsatolások útján vezérelje saját működését. Ilyen egy utcán átkelő ember járása vagy egy kormányzott hajó mozgása. Minden folyamat, amelyet egyáltalán befolyásolni tudunk valahogy, a befolyásolhatóság arányában egyúttal teleologikussá lesz, hiszen lehetséges kimeneteit kívánatosként vagy kerülendőként értékeljük s ennek megfelelően irányítjuk. A teleologikus megközelítés tehát biztonságosan alkalmazható minden területen, mely az emberi döntésekkel kapcsolatos etikai kérdéseket vet föl (pl. atomenergia, genetikai manipuláció, egészségmegőrzés, reklámpszichológia stb.). Nagy óvatosságot igényel azonban bármilyen nem emberi teleologikus folyamat föltételezése (állati értelem kérdése, Gaia-hipotézis), mivel alapos elemzés nélkül nehéz eldönteni, hogy tisztán oksági vagy teleologikus rendszerről van-e szó.

A teleológia és a történetiség viszonya szövevényes. Ha a történetiség elvét (az evolúciót) és vizsgálómódszerét alkalmazzuk a teleologikus folyamatokra, akkor azokat egyszerűen adaptív mechanizmusokként kívánjuk magyarázni. „Azért követ célt, mert adott környezetben bevált a célkövető viselkedés.” Ezzel a mechanikai (ható) okság elve alá rendeljük a célt. Ilyen a pragmatikus etikák kiindulópontja is („Jó, mert hasznos”). Ha ezt a lépést nem tesszük meg (pl. azért, mert úgy véljük: lehetetlenség megtenni), akkor a cél levezethetetlen, a vezérelt folyamatokhoz képest „transzcendens” marad. Ezzel posztuláljuk a szabad akaratot mint minden etika és teleológia alappontját.

Másik lehetőség, hogy szétválasztjuk a természettudományos és társadalomtudományi megközelítést, s a következőképpen érvelünk: az akarat ugyan szabad természettudományos megközelítésben, de determinált társadalmi vonatkozásban. Ez a szemléletmód az emberi döntéseket gazdasági, szociológiai, vallási, politikai, művészi vagy más „humán hatások” eredőjének tekinti, úgy vélvén, hogy az akarati döntések (elvben) ezekből levezethetők. Ez a látásmód a természettudományokat a társadalomtudományok kiszolgálójává teszi, mivel a teloszt csak a természeti folyamatokhoz képest ismeri el önálló célnak, a humán tudományokban csupán egy terméknek, egy esetleg nem is túl lényeges tényezőnek tartja (pl. a marxizmus alap-felépítmény tana). Ez a szemlélet a természettudományok indokolatlan lebecsüléséhez vezet, hiszen elveszítjük azt a lehetőséget, hogy a természet- és társadalomtudományokat kölcsönható, összefüggő rendszerként lássuk. A kapcsolatteremtés kulcsa az abszolút (társadalmilag sem determinált) szabad akarat posztulálása. Ez lehetővé teszi a természeti és társadalmi folyamatok komplex megközelítését, a teleológia ellentmondásmentes alkalmazását a természettudományokban is.

A jelenlegi gyakorlat és az együttműködés lehetőségei

A teleológia jelenlegi szerepét ketté kell bontani. Lehet egyrészt a vizsgálódás tárgya: mely rendszerek követnek célt, s hogyan teszik azt? Ez a szempont – mely szorosan kapcsolódik a rendszerszemléletű leíráshoz – jelenleg szinte teljesen hiányzik a természettudományokból, legföljebb az etológiában a belátás kapcsán merül föl.

A másik megközelítés etikai: ez a tanuló/tanulmányozó növendéket mint alanyt szólítja meg, és döntést vár tőle. Ezt ugyan leginkább előírások vagy tanácsok formájában teszi, mégis nyilvánvaló, hogy az olvasó beleegyezését, egyetértését várja: mit kell tennünk egészségünk érdekében, mi a kerülendő környezetszennyező magatartás, mely erőművek előnyösek az országnak, mi az atomenergia haszna, mi a műanyagok használatának előnye és hátránya stb. Az ilyen elvárások gyakoriak a biológiában és a földrajzban (egészségvédelem, környezetvédelem), de előfordulnak a kémiában és fizikában is (freon, nukleáris energia).

A döntéskényszer, az állampolgári jogok felelősségteljes gyakorlásának igénye előtérbe állítja az etikát, s annak „segédtudományaiként” az összes többit, így a természettudományokat is. A cél egy normatív etika elsajátítása, ám ez – mivel szabad döntésen alapul – nem értékelhető (mérhető). Kialakításához viszont segítséget nyújt a leíró etika, s azzal összefüggésben mindenféle teleologikus folyamat elemzése.

A cél-ok tehát elsőrendű integrációs elv, noha a természettudományok belső logikáján természetesen túlmutat. Olyan integrált tantervek alapja lehet, melyben a természettudományok szorosan együttműködnek humán tudományokkal, művészetekkel, illetve az ezeket öszszekapcsoló modulokkal, „kis tárgyakkal”, amilyen például az emberismeret és etika, a pszichológia vagy a jelenismeret.

Felhasználás: az elméleti következtetések gyakorlati alkalmazása

A modern természettudományok egyrészt alapjai, másrészt következményei az alkalmazásoknak. A két terület közti öngerjesztő pozitív visszacsatolás oda vezetett, hogy egy elmélet igazsága és hasznossága szinte szinonima lett, a tudományok „gyakorlatiassá” váltak.

Mivel a felhasználás bizonyos célok elérése érdekében mozgósítja a tudományt, szorosan összefügg a teleologikus szemlélettel, mégpedig két különböző léptékben. Az „itt és most” típusú felhasználás a növendék etikai érzékenységét vagy technológiai kreativitását igényli (például amikor a klónozás lehetőségeiről, előnyeiről és hátrányairól foglal állást). Ha viszont a felhasználás valamely múltbeli mozzanatát vizsgáljuk, akkor a kérdés inkább tudománytörténeti jellegű (például ha a védőoltások, a járványok és az emberi népesség összefüggéseit kell fölismerni).

A felhasználás-központú tanításnak és vizsgának közös előnye, hogy maga a megoldandó probléma mozgósítja a növendéket tudástöredékeinek összeillesztésére, használatára. Ez a kreativitás lényege. Gondot jelent, hogy bár a kreativitás erény, de aligha várható el, hogy kreatív legyen valaki – különösen vizsgahelyzetben. Természetesen – tág értelemben – valamennyire minden tudás kreatívvá tesz, azaz hatása saját körén túl terjed, és ott „kreál” (teremt) valamit. Nagy különbség van azonban a tudás alkalmazásának gyakorolható sémái (a készségek) és az eredeti fölismerések (a szűk értelemben vett kreativitás) között. A gyakorolható sémák – például a másodfokú egyenlet megoldóképletének alkalmazása különböző „szöveges feladatokban” – kellő tréning után megtanulhatók, ezért alkalmazásuk elvárható. A szó szoros értelmében vett kreativitás viszont értelemszerűen nem tanítható, hiszen a „semmiből” (a növendék át nem látható képességeiből) teremt újat. Itt ugyanolyan problémával állunk szemben, mint az etikai döntéseknél: az egyéni szabadság területére érkeztünk. Ennek jelei ugyan világosan fölismerhetők, ám nincs olyan mérce, mellyel összevethetnénk a determinált világ eseményeivel. Elvárhatjuk ugyan, hogy valaki „legyen kreatív”, ám nincs alapunk és jogunk az eredmény értékelésére. Annyit elvárhatunk, hogy ha született valamely kreatív úton nyert eredménye, akkor azt indokolni tudja – például ha van valamely matematikai sejtése, azt igazolja.

2. ábra

Egyszerűbb a helyzet egy-egy tudománytörténeti elemzés során. Ekkor nem a növendéknek kell kreatívnak lennie, hanem valaki más – egy egykor kreatív kutató – eredményét kell értenie. A diáktól ekkor nem feltétlenül eredetiséget várunk (bár az sem hátrány), hanem egy leírt alkalmazás lehetőségeinek és korlátainak fölismerését, hatásainak elemzését. Nem „itt és most” történik valami, hanem „ott és akkor” történt, az alkalmazás pedig ennek egyszerű következménye. Az ilyen tudás számon kérhető, mert – noha az alkalmazás eredetileg a szabadság birodalmában történt – az utólagos elemzés fényében már világossá váltak a kapcsolatok. (Ha mégsem, úgy az eset továbbra is elemezhetetlen!)

Megfontolandó azonban, hogy a felhasználás-középpontú elemző számonkérés a társadalomtudományok olyan fokú ismeretét igényli, ami egy természettudományos célú integrációban aligha várható el. Ez nem azt jelenti, hogy tudománytörténeti elemzésnek nem lehet helye, hanem inkább azt, hogy a „felhasználás” („gyakorlatiasság”) mint integráló elv nem mindig váltja be a hozzá fűzött reményeket.

3. ábra

Az érzékelhető világ: a szemlélődés és megmunkálás tárgyának érzékelhető és megélhető teljessége alapján („kontemplatív gyakorlatiasság”)

A diszciplínákat összekötő látszólag legkézenfekvőbb kapocs maga a vizsgált világ, ahogyan azt a maga teljességében szemléljük, befogadjuk vagy alakítjuk. Ilyen lehet például egy kiránduláson bejárt hegy, egy vasárnapi ebéd vagy egy épülő ház. Ha elemeznénk, magyaráznánk, kiderülne, hogy a teljességélmény számtalan tudományág ismereteit kapcsolja össze a lehető legtermészetesebb módon. Az ebédre elfogyasztott húsleves például kolloid- oldat, szerves és szervetlen vegyületek, ionok sokaságát tartalmazza, emésztése ismert biokémiai folyamatok alapján zajlik, benne eltérő hőkapacitású részeket (gombócot, karalábét) lelhetünk stb. A húslevesnek mint „diszciplináris kapocsnak” legvonzóbb tulajdonsága az, hogy az összefüggéseket nem kívülről (a diszciplínák felől) kényszeríti rá a természetre, hanem engedi, hogy a természet maga mutassa meg azokat. Nagy hátránya viszont, hogy a magyarázatok önmagukban nem érthetők mindaddig, amíg velük mint önálló diszciplínákkal meg nem ismerkedünk. Az érzékelhető világ ebben a pillanatban példákká (esetekké) válik, melyek érzékletesek és üdítők ugyan, ám – éppen ezért! – igen bonyolultak is. Nem a megértést segítik, hanem az átélhetőséget könnyítik meg. A megértéshez a teljességet egyszerűsíteni, lényegkiemelő módon torzítani kell. Sajnos azonban ennek ára van. Amilyen mértékben kiemeljük a „lényeget” (azaz egy bizonyos diszciplína szempontját), olyan mértékben szürkül el az érzékelhető példa, s egyúttal el is veszíti összekötőkapocs-jellegét. Ezért az érzékelhető világ logikailag alkalmatlan az integráló szerepre, viszont nélküle tartalmatlan, üres volna bármilyen integráció.

A jelenlegi helyzet és a lehetőségek jellemzői

Az érzékelhető világ jelenleg négy úton éri (érheti) el a természettudományok tanítását.

a) A tanuló otthoni, családi vagy kollégiumi tapasztalatai alapján, ideértve mindazokat az iskolán kívüli közösségeket, amelyekbe a növendék tartozhat (pl. madarásztábor, énekkar, vallási közösség, sportegyesület, barátságok és szerelmek).

b) Az iskolai terepgyakorlatok, osztálykirándulások tapasztalatai alapján.

c) A művészeti szakórák (pl. ének, rajz) tapasztalatai alapján.

d) A természettudományos szakórák kísérletei alapján.

Nem sorolható ezek közé a valóság virtuális képét nyújtó egyik médium sem, hiszen sem a könyv, sem a videofilm, sem a – mégoly interaktív – számítógépes program nem az érzékelhető világ teljességével, hanem annak egy szándékosan manipulált képével szembesíti a nézőt.

Ahhoz, hogy az érzékelhető világ beépüljön az iskola által nyújtott szellemi építménybe, mind a négy csatornát nyitva kell tartani.

a) Az iskolán kívüli háttérismeretek-tapasztalatok nélkülözhetetlenek. A tanulók teljesítménye – s annak különbségei – jórészt erre vezethetők vissza. Vizsgálódásunk keretein messze túlmutató kérdés, hogy e különbségeket csökkenteni kell-e, s ha igen, hogyan. Bizonyos azonban, hogy a helyes módszer nem a háttértapasztalatok elfojtása, száműzése, hanem ellenkezőleg: valamilyen formában a megosztása az iskolai közösség tagjaival.

b) A terepgyakorlatok néhány iskolában, az osztálykirándulások mindegyikben fontos részei az iskola életének. A növendékek erős (és részben érthető) nyomást gyakorolnak a vezető tanárokra azért, hogy az osztálykirándulást teljes egészében egymás (és önmaguk) megismerésével tölthessék. A tanárok gyakran engednek ennek a kérésnek, s csak arra ügyelnek, hogy az ismerkedés mértéke bizonyos társadalmi normákat ne sértsen. A kívánatos – és elérhető – cél az, hogy ezek az alkalmak egyensúlyt teremtsenek a külső és a belső világra vonatkozó megismerés között, túllépve az iskolás tantárgyak keretein, de szolgálva azokat. (Például a táj történelmi múltjának, népszokásainak, építészeti emlékeinek, állat- és növényvilágának, vízrajzának „komplex” megismerése.)

c) A nem természettudományos tárgyak – főként az „anyaggal” közvetlenül foglalkozó rajz – kitűnő kapcsolópontot jelenthetnének a humán és a reáltárgyak között. Sajnos ezt a célt az óraszámok és a tantárgyi célok összehangolatlansága miatt a legtöbb helyen még óhajként sem fogalmazzák meg.

d) A tanórai (és szakköri) kísérletek szerepének megítéléséhez először a természettudományok és a kísérletek kapcsolatát kell megvizsgálni. Az európai természettudományok kifinomult módszertant dolgoztak ki a „természet faggatására”, ennek fontos része a kísérlet. A kísérlet olyan mesterséges szituáció, mely annyira és csak annyira szűkíti le az érzékelhető világ teljességét, hogy az egy célratörő (diszciplináris keretben jól megfogalmazott) kérdésre jól értékelhető választ adjon. Ezt a szituációt utánozzák az iskolai kísérletek is, azzal a különbséggel, hogy „játékterük még szűkebb”: nem az ismeretlennel való találkozás színterei, hanem demonstrációk. Ezzel együtt fontos a szerepük, ha nem is az érzékelhető világ teljességét, de annak egy jól megszűrt részét engedik az osztályterembe úgy, mintha egy lefüggönyözött ablakon rést nyitnánk.

Széles a lehetőségek köre, bár az időbeli kötöttségek miatt ennek csak töredéke használható ki. Általában nem a tanórai kereteket, hanem a szakkörök, osztálykirándulások, erdei iskola, házi dolgozat stb. nyújtotta lehetőségeket lehet alaposabban kiaknázni. A médiumok – főként a számítógép – szerepe ellentmondásos: egyrészt sok új és jó lehetőséget kínál háttérinfomációk gyűjtésére, másrészt erőteljesen gátolja a nem virtuális világgal való kapcsolatokat.

Összefoglalás

A jelenlegi helyzet

A következő két – bevallottan szubjektív – táblázatnak az a célja, hogy jelezze, milyen mértékben alkalmazzák az egyes „szervező elveket” a jelenlegi tanítási gyakorlatban, illetve – a kerettanterveket figyelembe véve – milyen elvi lehetőségek kínálkoznak erre. A szempontok figyelembevételét 0–10 pontos skálán értékeltük.

4. táblázat

Lehetőségek (az egyes tárgyakban rejlő belső lehetőségek a kerettantervben és az érettségi vizsgakövetelményekben megfogalmazottak alapján)

Összefoglalásként megállapíthatjuk, hogy – bár a lehetőségek mértékéről lehet vita – szinte mindegyik szervező elv kiterjedtebben alkalmazható, a kapcsolatteremtések köre tágítható. Ehhez összehangolt tanárképzés, tantárgyi és tanári együttműködés, megfelelő tankönyvek, támogató iskolavezetés, szülői háttér és a kerettantervek tartalmainak értelemszerű átcsoportosítására adott lehetőség szükséges.

5. táblázat

A szervező elvek kapcsolatai

A tanulmányban fölsorolt szempontok nem függetlenek egymástól. Ellenkezőleg: egymást magyarázva nyerik el valódi jelentésüket és jelentőségüket.

Az elvek egy része a természetre vonatkozik mint a vizsgálódás tárgyára. Az elvek másik csoportja a vizsgálódás módja alapján szervezi az ismereteket. Az előbbiek nem reflektálnak saját módszereikre, hanem arra kíváncsiak, mire képesek ezek a módszerek. Az utóbbi csoport lényege pedig éppen a módszertani sokoldalúság, ezek elemzése, összevetése. Befejezésül e szempontok kapcsolatait tekintjük át.

A vizsgálódás tárgyára vonatkozó szempontok

A mellékelt vázlat szerint idetartozik a négy arisztotelészi ok, a szintezettség és a történetiség.

A négy arisztotelészi ok közül az anyagi és a formai, valamint a ható és a cél-ok kiegészítik egymást. Az anyag/forma fogalompár a struktúrára, a hatás/cél fogalompár pedig a folyamatra vonatkozik. E fogalmi négyességből az anyag és a hatás (=mechanizmus) mindig az alkotóelemekre vonatkozik, a bennük rejlő lehetőségekre, illetve átalakulásaik lehetséges módjaira. A forma és a cél viszont az alkotóelemek fölött álló szervező elvek, melyek azt szabják meg, hogy a lehetséges mechanizmusokból mi valósuljon meg (cél), s ennek eredményeként milyen struktúra jöjjön létre (forma).

E két fogalompár azonban önmagában nem magyarázza sem magát a hierarchiát (szerveződési szintek), sem annak létrejöttét (történetiség). E két szempont tehát kívül esik az arisztotelészi fogalompárok magyarázó körén, arra merőleges tengelyt alkot.

4. ábra

A szintezettség és a négy ok úgy függ össze, hogy a magasabb szint a forma és a cél adója, mely fölhasználja az alacsonyabb szint mechanizmusait és formáit mint a magasabb forma „anyagát”. A szintek tehát azok a konkrét összetett létezők, melyekben és melyekhez képest értelmet nyer a forma és az anyag, valamint a hatás és a cél fogalma.

Kevésbé nyilvánvaló a történetiség szerepe. A történeti folyamatok megismételhetetlenek, éppen emiatt nevezhetők történetinek. Irányukat a négy ok soha vissza nem térő kombinációi jelölik ki. A történetiség – tapasztalatilag sokszorosan megerősített – jellegzetessége, hogy „nyugalmi” és „forradalmi” szakaszok tagolják. A forradalmi szakaszok a gyors és kiszámíthatatlan változások rövid periódusai, melyben kis hatások is messzemenő és tartós következményekkel járhatnak. E szakaszok szétrombolják a struktúrákat, átrendezik a szintek viszonyát. Az ezt követő nyugalmi szakasz a formák újrarendeződésének hosszabb időszaka. E hosszú periódusok teszik lehetővé, hogy egyáltalán fölismerjük és megnevezzük a formákat, átlássuk az oksági viszonyokat, tervezzük a jövőt. A „nyugalom” tehát nem mozdulatlanságot jelent, hanem állandó és átlátható kapcsolatokat.

A szintezettség és a történetiség egyaránt az oksági láncok megszakítását okozza. A szintek minőségi, a történetiség időbeli szakadásokat hoz létre. A szintezettség eredménye alárendelő viszony, melyben az egyik szint a másikat magába fogadja és irányítja. A történetiség viszont mellérendelő kapcsolatokat teremt, eredménye önálló létezők ideiglenes egymás mellett létezése, majd pusztulása. A sokféleség gyarapodó majd összeomló szakaszait jól példázzák az evolúció kihalási majd fajkeletkezési hullámai.

A vizsgálódás módjára vonatkozó szempontok

A vizsgálódás módja éppúgy befolyásolja az eredményt, mint annak tárgya.

A magyarázat alapját – egy-egy tudományágon belül – annak axiómái jelentik. Ezek teszik lehetővé a célszerű megfigyelést, az eredmények összevetését és értékelését, azaz a számszerűsítést. Axiómák és számok tehát együtt adják egy diszciplína sajátosságait. A természettudomány viszont sok diszciplínából áll, ezek érvényességi tartományait, különbségeit, egymásra hatásukat – azaz tudásunk sokszempontúságát – a tudománytörténettel írhatjuk le. A vizsgálódás célja határozza meg, hogy ezek közül melyik diszciplínát választjuk, illetve műveljük. A választott cél és a sokszempontúság tehát kiegészíti egymást: egy-egy konkrét cél egy-egy konkrét diszciplínát hív életre, a célok sokasága pedig a diszciplínák sokaságát. Egy adott cél eléréséhez egy bizonyos diszciplínát alkalmazunk, a célok váltása ezért axiómaváltást eredményez(het). A másik oldalon a sokszempontúság és a számszerűsítés megegyezik abban, hogy egy sokaság összevetését, összehasonlító elemzését teszik lehetővé. (A számok egy diszciplínán belül, a sokszempontúság a diszciplínák között.)

Úgy is fogalmazhatunk, hogy a célok és axiómák a különbség(tevés), a sokszempontúság és a számszerűsítés pedig az összevethetőség, az egység princípiumai.

Az axióma/szám és a cél/szempontsokaság fogalmi négyszöge megmarad a tudományosság logikai keretei között. Ez azonban nem ad magyarázatot arra, hogy milyen igények hozták létre és tartják fenn a tudományt a maga egységével és tagoltságával. Ennek magyarázatához egy, az előbbiekre merőleges tengely két végpontján az alkalmazást (felhasználást) és az érzékelhető teljességet (kontemplatív gyakorlatiasságot) nevezhetjük meg. Mindkettő „tudományon túli” szempont, de hatásuk ellentétes, melyeket megtévesztő a „gyakorlat” címszó alatt összefoglalni. A felhasználás a teóriát erőlteti rá az érzékelt világra, az érzékelés pedig a teljességben oldja föl a részleges tudást. A felhasználás az igényelt tudományágak megrendelője és szponzora, az érzékelt teljesség éppen az ilyen egyoldalúságot csökkenti. A felhasználás elvont ismereteket igényel, a teljesség a konkrétumok tiszteletére nevel.

5. ábra

Érdemes megjegyezni, hogy a „cél” mindkét fogalmi „oktaédernek” része, ám az egyikben a vizsgálódás tárgyára, a másikban a vizsgálódó személyre vonatkozik.

E szempontok között bizonyára még több más összefüggés is megfogalmazható. Ennyiből is látszik azonban, hogy a tárgyi integráció nem csak – és nem is elsősorban – a tantárgyak (diszciplínák) között jöhet létre, hiszen maga a diszciplináris tagoltság is csak egyike az összekötő-elválasztó kapcsolatoknak. Az „integráció” lényege inkább a felsorolt szempontok közti tudatos kapcsolatkeresés. Ez nem idegen a középiskolai tanítás/tanulás gyakorlatától, ám tárgyanként más-más súllyal és más-más irányból jelentkezik. Az integrációs törekvések – a „nagy tudományhoz” hasonlóan – az iskolában sem a diszciplínák „ellen”, hanem „értük” teljesedhetnek ki. Helyesebb is – Németh László kifejezésével – a tárgyak testvérré válásáról beszélni, mint „integrációjukról”. A testvérek önálló személyek, akik azonban szeretetteljes és hatékony kapcsolatban állhatnak egymással. Összeköti őket származásuk, neveltetésük, értékrendjük. Ez megmutatja a közös célokat is, melyeket követhetnek. Ki-ki saját képessége, foglalkozása, családi helyzete szerint kapcsolódhat be ebbe a munkába, anélkül, hogy föladná egyéniségét. Ez az a minta, amelyet érdemes követniük a tantárgyaknak, a tárgyakat tanító pedagógusoknak is.