Showing posts with label Science. Show all posts
Showing posts with label Science. Show all posts

15 August 2021

ว่าด้วย ความในใจเด็กสายวิทย์ วิชาฟิสิกส์เป็นวิชาท่องจำ

เอ็นทรีนี้ดัดแปลงจากโพสต์เฟซบุ๊กเมื่อปี 2015 ซึ่งอ้างถึงบทความ “ความในใจเด็กสายวิทย์ วิชาฟิสิกส์เป็นวิชาท่องจำ” ที่เผยแพร่ผ่านเพจเฟซบุ๊ก ในโลกสี่เหลี่ยมของเตรียมอุดม เมื่อปี 2013 และเผยแพร่ซ้ำผ่านเพจ กลุ่มการศึกษาเพื่อความเป็นไท ในปี 2015

ผมเข้าใจประเด็นที่ผู้เขียนเสนอนะ ที่เขาบอกว่าฉันไม่ค่อยเก่ง จริง ๆ แล้วความหมายคือไม่เก่งเหมือนพวกเด็กโอฯ ที่มองอะไรก็เห็นไปถึงระดับอณูเหมือนนีโอใน The Matrix ส่วนที่เขาจำใจเรียนแบบท่องจำไปนั่นมันก็คือสิ่งที่คนส่วนใหญ่ทำนั่นแหละ แต่ที่แตกต่างคือเขาไม่สามารถทำใจหยุดยอมรับที่แค่นั้นได้

ไอ้คำถามอย่าง 1 คูลอมบ์แปลว่าอะไร หรือความหมายของหน่วยมูลฐานและมิติของปริมาณต่าง ๆ มันเป็นสิ่งที่สำคัญต่อการเข้าใจฟิสิกส์เป็นอย่างมาก แต่ครูก็ไม่เคยสอนจริง ๆ (ถึงจะอยู่ในภาคผนวกของหนังสือเรียน สสวท.ก็เถอะ) ซึ่งบางคนก็สามารถคิดเข้าใจเองได้ (ตอน ม.5 ผมเคยเถียงกับเพื่อนอยู่ว่าทำไมโมลถึงเป็นหน่วยมูลฐานทั้ง ๆ ที่เป็นปริมาณไร้มิติ) แต่สำหรับคนส่วนใหญ่แล้วอาจจะไม่

แล้วการที่ไม่มีใครสอนคอนเซปต์พื้นฐานพวกนี้มันเป็นปัญหาแค่ไหน อย่างที่เห็นจากโพสต์ต้นทาง มันไม่เป็นปัญหาต่อการสามารถคิดวิเคราะห์และทำโจทย์ที่อาศัยหลักการที่สูงขึ้นไปหรอก แต่มันบังคับให้ต้องทำโดยยอมรับบทบัญญัติหลาย ๆ อย่างไปโดยปริยาย หรือก็คือที่ผู้เขียนบ่นว่าต้องเรียนแบบท่องจำ

ซึ่งผู้เขียนเขาทำใจยอมรับตรงนี้ไม่ได้ เขาอยากจะสามารถสร้างมโนภาพถึงองค์ประกอบทุกอย่างขึ้นมา และเข้าใจที่มาที่ไปทุกอย่างของมันตั้งแต่ต้น เขาไม่อยากจำว่ามุมภายในของสามเหลี่ยมรวมกันได้ 180 องศา แต่เขาต้องการเห็นภาพว่าถ้าวาดเส้นขนานกับฐานของสามเหลี่ยม มุมแย้งของมุมฐานทั้งสองจะประกบกับมุมยอดของสามเหลี่ยมรวมกันได้เป็นมุมตรงพอดี เขาอยากเป็นเหมือนเด็กเก่งระดับเทพทั้งหลายที่ไม่ต้องท่องสูตร เพราะเข้าห้องสอบไปก็สามารถพิสูจน์สูตรเหล่านั้นขึ้นมาได้เองจากความเข้าใจ แต่เขายังไม่มีความสามารถมากพอที่จะเห็นเส้นที่ขนานกับฐานของสามเหลี่ยมนั้นได้เอง และอยากให้ครูสอนให้เห็นสิ่งเหล่านี้ แต่กลับไม่ได้รับการตอบสนอง

ผมคิดว่าผมเข้าใจความรู้สึกของผู้เขียนนะ ในวิชาคณิตศาสตร์ ผมมีปัญหากับเรื่องฟังก์ชันตรีโกณมิติเป็นอันมาก เพราะคณิตศาสตร์ที่ผมเคยรู้จัก มันต้องเห็นที่มาที่ไปได้ชัดเจนพอที่จะสร้างมโนทัศน์ขึ้นในใจเองได้ เหมือนอย่างที่เราสามารถแรเงาพื้นที่ต่าง ๆ ในเซตที่อินเตอร์เซกกัน หรือนึกภาพลูกเต๋าในเรื่องความน่าจะเป็นได้โดยไม่ต้องยุ่งกับสูตรตัวเลขใด ๆ แต่กับตรีโกณมิติผมไม่สามารถทำได้

และพอไม่สามารถสร้างมโนทัศน์ได้ ก็เลยทำให้การเรียนเรื่องนั้น ๆ ดิ่งเหวไปเลย เพราะผมไม่สามารถท่องจำสูตรและสมการเหล่านั้นได้โดยปราศจากความเข้าใจ ในกรณีนี้ผู้เขียนข้างต้นยังประสบผลสำเร็จในการทำข้อสอบมากกว่าผม เพราะเขายังสามารถทนเรียนแบบท่องจำได้ ถึงแม้จะขัดใจตัวเองก็ตาม

ปัญหาก็คือเขาฉลาดพอที่จะเห็นว่าทุกอย่างมันควรเชื่อมโยงกันได้ แต่ยังไม่เก่งพอที่จะเห็นภาพความเชื่อมโยงเหล่านั้นได้เอง และแน่นอนว่าระบบการเรียนการสอนในโรงเรียนไม่ได้มุ่งที่จะช่วยเขาในจุดนี้

ทั้งนี้จะขอยังไม่กล่าวถึงประเด็นแหล่งความรู้นอกห้องเรียน เพราะยุคสมัยที่ผ่านไปอาจจะทำให้เปรียบเทียบประสบการณ์กันได้ยากสักหน่อย

* * *

จริง ๆ แล้วผมว่ายังมีอีกคำถามที่สำคัญและน่าคิด ว่าความต้องการของผู้เขียน ที่จะเรียนฟิสิกส์ (ที่จริงก็รวมไปถึง formal sciences ทั้งหลายด้วย) โดยสร้างความเข้าใจทะลุปรุโปร่งในทุกด้าน มันเป็นไปได้จริงหรือเปล่า

สำหรับฟิสิกส์ระดับมัธยมปลาย ซึ่งแทบจะหยุดอยู่แค่ศตวรรษที่ 19 อาจยังไม่เห็นภาพชัดนัก แต่ก็มีอยู่เรื่อย ๆ ที่จะต้องพบเจอกับทฤษฎีบทที่ “เขาพิสูจน์มาแล้ว” แต่วิธีพิสูจน์นั้นต้องใช้ศาสตร์ที่ยังไม่ได้เรียน จึงต้องยอมรับไปก่อนโดยปริยาย แม้กระทั่งในเรขาคณิตระดับประถม เราก็ต้องท่องจำว่าปริมาตรของทรงกรวยเป็น 1/3 ของทรงกระบอก เพราะการพิสูจน์ที่มานั้นต้องใช้แคลคูลัส การท่องจำจากสิ่งที่มีคนคิดไว้ก่อนแล้วจึงแทบหลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ในบรรดาศาสตร์รูปนัย

กระนั้นแล้ว คนที่ได้ร่ำเรียนจนหมดมวลความรู้ของมนุษยชาติในสาขานั้น ๆ ก็ควรจะสามารถมองทุกอย่างได้ทะลุปรุโปร่งอย่างที่ผู้เขียนต้องการหรือเปล่า อันนี้ผมเองก็ไม่รู้เหมือนกัน แต่มันก็ยากที่จะเชื่อเหลือเกินว่าสมองของมนุษย์จะทรงพลังขนาดนั้น แล้วอย่างไรเสีย ต่อให้อัจฉริยะระดับไหน ก็คงไม่สามารถคิดวิเคราะห์ทุกอย่างตั้งแต่ต้นจนจบได้โดยไม่ต้องแบ่งเป็นขั้นตอนเสียก่อน และในบรรดาขั้นตอนเหล่านั้น สุดท้ายแล้วยังไงมันก็มีสิ่งที่เราต้องจำไปใช้อยู่ดี แม้ว่าจะเคยคิดวิเคราะห์ไว้เองก็ตาม

13 June 2013

อะไรคือวิทยาศาสตร์

อยากจะขอยกตัวอย่างเหตุการณ์สมมุติสักเล็กน้อยนะครับ*

สมมุติในเว็บบอร์ดสาธารณะแห่งหนึ่ง มีคนเข้ามาตั้งกระทู้เกี่ยวกับเครื่องดื่มอาหารเสริม ความว่า

เราเห็นหลาย ๆ คนชอบแอนตี้คอลลาเจนที่เป็นอาหารเสริมเอาไว้ชงดื่ม บอกกันว่ามันไม่มีประโยชน์ กินไปก็เปลืองเงินฟรีเปล่า ๆ แต่ทำไมเท่าที่ตัวเราเองเคยลองทานดูก็รู้สึกว่าได้ผลนะคะ สังเกตว่าช่วงที่ทานแล้วผิวดีขึ้นจริง ๆ บางทีคนใกล้ตัวยังทักเลย มันเป็นไปได้รึเปล่าคะว่ามันมีปัจจัยอะไรที่ทำให้ได้ผลเฉพาะบางคน ถ้าเป็นอย่างนั้นก็ไม่น่าจะต้องต่อต้านกันไปเสียหมดนะคะ เพราะสำหรับคนที่เค้าได้ผล มันก็น่าจะมีประโยชน์จริง ๆ

เมื่อมีกระทู้แนวนี้ออกมา ก็เดาได้ว่าจะต้องมีคนมาตอบแบบตามคิวเป๊ะ ว่า

เรื่องแบบนี้ลองใช้ความรู้วิทยาศาสตร์ชั้นมัธยมคิดดูเอาเองก็ได้นะครับ  คอลลาเจนมันเป็นสารอาหารประเภทโปรตีน เวลากินอาหารเข้าไป โปรตีนจะถูกย่อยเป็นเปปไทด์สายสั้น ๆ ในกระเพาะ แล้วก็ถูกย่อยเป็นกรดอะมิโนในลำไส้เล็กก่อนที่จะดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือด เพราะฉะนั้นคอลลาเจนที่กินเข้าไปมันก็ถูกย่อยหมด แล้วมันจะไปมีประโยชน์อะไรกับร่างกายได้ยังไงครับ มันก็เหมือนกินโปรตีนจากเนื้อ นม ไข่ ตามธรรมชาติ เพราะยังไงมันก็ถูกย่อยเป็นกรดอะมิโนเหมือนกันอยู่ดี ที่ว่ากินแล้วผิวดีขึ้นมันเป็นไปไม่ได้หรอกครับ น่าจะคิดไปเองมากกว่า

...ครับ...

xxแอดxx WRONG ANSWER!!

...

ในเหตุการณ์สมมุติข้างต้นนี้ จะเห็นได้นะครับว่ามีฝ่ายหนึ่งแสดงความเป็นนักวิทยาศาสตร์มากกว่าอีกฝ่ายอย่างชัดเจน

นั่นก็คือผู้ตั้งกระทู้

เพราะผู้ตั้งกระทู้ได้แสดงให้เห็นว่ารู้จักตั้งคำถาม รู้จักสังเกตจากประสบการณ์ตรงของตน รับฟังข้อมูล และพยายามหาคำตอบเพิ่มเติมในสิ่งที่ไม่รู้

ขณะที่ผู้ตอบกระทู้อาศัยความเชื่อมั่นในความรู้วิทยาศาสตร์ของตนที่มีอยู่ นำมาหักล้างข้อสังเกตของอีกฝ่าย และฟันธงปฏิเสธในทันทีว่าสิ่งที่ขัดกับความรู้ของตนนั้นย่อมเป็นไปไม่ได้

ความเชื่อแบบตายตัวเช่นนี้ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ครับ

การที่ผู้ตอบกระทู้แสดงความยึดมั่นว่าสิ่งที่ผู้ตั้งกระทู้เสนอ ซึ่งไม่ตรงกับความรู้ของตนเอง ต้องเป็นเท็จ ก็ไม่ต่างจากการที่กาลิเลโอต้องถูกไต่สวนโดยศาสนจักรเพราะสนับสนุนแนวคิดของโคเปอร์นิคัสว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

ไม่ใช่วิทยาศาสตร์ครับ

หากแต่วิทยาศาสตร์ ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการสังเกตและการทดลอง เพื่อทดสอบสมมุติฐาน ที่จะอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เรายังไม่เข้าใจ

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้มาจากการยืนยันสมมุติฐาน ว่าสอดคล้องกับหลักฐานเชิงประจักษ์ที่สังเกตได้ หากพบหลักฐานใหม่ที่ไม่สอดคล้องกับความรู้ดังกล่าว นั่นแปลว่าความรู้เราอาจยังไม่เพียงพอที่จะอธิบายหลักฐานใหม่นั้น ซึ่งก็ต้องหาหลักฐานเพิ่มเติมและพัฒนาความรู้กันต่อไป ไม่ใช่ปฏิเสธว่าว่าหลักฐานใหม่นั้นผิดเสียตั้งแต่ต้น

ไม่อย่างนั้นเราก็คงจะยังเชื่อกันอยู่ครับ ว่าหนอนแมลงวันเกิดมาจากเนื้อเน่า

อะไรที่เรายังไม่รู้ จะมีโอกาสรู้ได้ก็ต้องเริ่มจากการตั้งคำถามอย่างของผู้ตั้งกระทู้ที่ยกตัวอย่างครับ ถึงแม้ความรู้ความเข้าใจของเขาเกี่ยวกับกระบวนวิธีทางวิทยาศาสตร์จะยังจำกัดอยู่ แต่นั่นคือสิ่งที่ควรจะสอน ไม่ใช่สั่งให้ปิดปากบอกให้เงียบเสีย

จะเป็นประโยชน์กว่ามากครับ ถ้าจะตอบกระทู้โดยอธิบายว่า

การที่ จขกท.รู้จักสังเกตแล้วก็ตั้งคำถามนั้นก็ดีแล้ว แต่ข้อเท็จจริงทางชีวภาพจะอิงจากประสบการณ์ส่วนตัวแค่นี้มันไม่พอหรอกครับ เพราะมันมีปัจจัยรบกวนเยอะเกินกว่าที่จะเอามาบอกอะไรได้

อย่างแรกก็คือความรัดกุมในการทดลองครับ การที่ จขกท.ลองดื่มเครื่องดื่มคอลลาเจน แล้วสังเกตการเปลี่ยนแปลงกับตัวเองนี่นับได้ว่าเป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์อย่างหนึ่ง แต่เป็นการทดลองที่ไม่รัดกุม ก็เลยยังไม่น่าเชื่อถือครับ การทดลองทางวิทยาศาสตร์จะต้องมีกลุ่มควบคุมมาเปรียบเทียบ และมีการควบคุมตัวแปรให้รัดกุมครับ

ตัวแปรต้นในที่นี้ก็คือการดื่มหรือไม่ดื่มคอลลาเจน ซึ่งที่ จขกท.ทำ คือเปรียบเทียบกับตัวเอง ก็ไม่ผิด แต่ที่ขาดไปคือไม่ได้มีการเปรียบเทียบกับ placebo (ยาหลอก) และไม่มี blinding ซึ่งก็คือการปิดข้อมูลไม่ให้ผู้ถูกทดลองรู้ว่าในการทดลองขณะนั้นตนเองได้กินคอลลาเจนจริง ๆ หรือกิน placebo ถ้าไม่ทำอย่างนี้ ก็จะบอกไม่ได้ว่าผลที่สังเกตได้มันเกิดจากผลของคอลลาเจนจริง ๆ หรือเป็น placebo effect คือการที่เห็นว่าได้กินยาแล้วก็มีผลขึ้นเองทั้งที่อาจจะกินยาหลอก คือไม่ใช่ผลจากยาที่ทดลอง

ตัวแปรตาม ในการทดลองจะต้องกำหนดให้ชัดเจนตั้งแต่ต้น เช่นจะดูความนุ่มของผิวเทียบกับก่อนเริ่มดื่ม หรืออะไรก็แล้วแต่ โดยต้องมีวิธีการวัดที่ชัดเจนและมีมาตรฐาน ส่วนปัจจัยอื่น ๆ ที่เหลือคือตัวแปรควบคุม ซึ่งจะต้องกำหนดให้เหมือนกันไม่ว่าจะเป็นช่วงที่ดื่มคอลลาเจนหรือ placebo

ถ้าทำได้อย่างนี้ก็จะเป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ดีขึ้นระดับหนึ่งครับ แต่ก็ยังไม่ดีพอที่จะตอบคำถามในเชิงสุขภาพ เพราะในความเป็นจริง เราไม่สามารถควบคุมตัวแปรได้ 100% และก็ยังมีปัจจัยสำคัญที่คุมไม่ได้อีกอย่าง คือความบังเอิญ การตัดความไม่แน่นอนจากความบังเอิญออกไปจะต้องอาศัยการทดลองซ้ำ (เป็นร้อยเป็นพันครั้ง ยิ่งเยอะยิ่งดี) ซึ่งโดยปกติสำหรับคำถามทางสุขภาพแบบนี้จะทำการในรูปแบบของงานวิจัยขนาดใหญ่ โดยเลือกผู้ร่วมงานวิจัยมาตามจำนวนที่กำหนด แล้วทำการสุ่ม ให้ครึ่งนึงเป็นกลุ่มทดลอง อีกครึ่งเป็นกลุ่มควบคุม นำผลที่ได้มาเปรียบเทียบกันในทางสถิติ งานวิจัยแบบนี้เรียกว่า randomized controlled trial (RCT) ซึ่งถือเป็นหลักฐานทางการแพทย์ที่เชื่อถือได้มากที่สุดครับ

สรุปแล้วก็คือ การที่ จขกท.สังเกตว่าตัวเองดื่มคอลลาเจนแล้วผิวดีขึ้นนั้น ยังบอกไม่ได้ว่าเป็นผลของคอลลาเจนหรือเปล่า เพราะมีปัจจัยรบกวนได้เยอะครับ ส่วนความจริงเป็นอย่างไร ทางที่ดีที่สุดที่จะรู้ได้ก็ต้องอาศัยการวิจัยแบบ RCT อย่างที่บอกครับ ส่วนการอธิบายด้วยความรู้เชิงทฤษฎีนั้นเป็นปัจจัยรองลงมา เพราะถ้ามีผลการวิจัยออกมาว่าได้หรือไม่ได้ผลยังไง ความรู้ทางทฤษฎีก็ต้องปรับตามครับ

อย่าลืมนะครับ ว่าความสำคัญของหลักฐานเชิงประจักษ์สำหรับวิทยาศาสตร์ไม่ได้จำกัดแค่วิทยาศาสตร์ชีวภาพ แม้ว่าความรู้ทางทฤษฎีของวิทยาศาสตร์กายภาพจะนิ่งกว่าวิทยาศาสตร์ชีวภาพอยู่มาก แต่ไม่ว่าอย่างไร ทฤษฎีก็ต้องตามหลังปฏิบัติเสมอ

สมมุติว่าเอาเครื่อง GT200 มาทดลองแบบควบคุม แล้วผลการทดลองพบว่ามันชี้ระเบิดได้ถูกต้องมากกว่าการเดาสุ่มอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ทั้ง ๆ ที่ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของมวลมนุษยชาติบอกว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ นั่นยิ่งจะเป็นเหตุผลให้ต้องหาคำตอบครับ ว่ามันเป็นไปได้อย่างไร


*อาจจะได้รับแรงบันดาลใจจากกระทู้นี้ แต่เนื้อความในเอ็นทรีนี้ไม่มีเจตนาพาดพิงหรือวิพากษ์วิจารณ์บุคคลหนึ่งบุคคลใดในกระทู้ดังกล่าวแต่อย่างใด