ธรรมชาติความรู้วิทยาศาสตร์

มีการจัดประเภทความรู้ทางวิทยาศาสตร์ 2 ประเภทที่แตกต่างกัน ความรู้ชนิดแรกคือความรู้เชิงกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เป็นวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ที่ดำเนินการปฏิบัติเพื่อให้ได้ความรู้ อีกชนิดคือความรู้ที่เป็นผลผลิตของวิทยาศาสตร์อันเป็นความจริงทางวิทยาศาสตร์ มโนทัศน์ และทฤษฏี ซึ่งกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ก่อให้เกิดขึ้น นักจิตวิทยารู้จักความรู้2 ชนิดนี้ในนามความรู้เชิงกระบวนการ (procedural knowledge) และความรู้เชิงบรรยาย (declarative knowledge)
เป็นที่ชัดเจนว่าทฤษฎีของการสอนจะต้องรับรู้ถึงวัตถุประสงค์ในการสอนทั้งความรู้เชิงบรรยายและความรู้เชิงกระบวนการ ตอนต่อไปจะได้กล่าวถึงความรู้แต่ละชนิดในรายละเอียดในตอนต่อไป


ความรู้เชิงบรรยาย(descriptive knowledge)

โดยทั่วไปความรู้เชิงบรรยายอยู่ในรูปของหน่วยการเรียนรู้หรือหน่วยคำสอนของเนื้อหาเชิงบรรยาย ที่ประกอบด้วยชุดต่างๆ ของมโนทัศน์และระบบมโนทัศน์ มีองศาของความซับซ้อน ความเป็นนามธรรม และความสำคัญ ต่างๆกัน จะเห็นว่ามโนทัศน์ไม่ได้อยู่โดดเดี่ยวแต่เพียงลำพัง แต่มีความสัมพันธ์กับระบบที่มีความหมาย มักมีโครงสร้างตามลำดับชั้นของมโนทัศน์ มโนทัศน์ที่อยู่เหนือกว่าและต่ำกว่าของระบบมโนทัศน์ นอกจากนั้นมโนทัศน์ยังอ้างถึงรูปแบบบางอย่าง มีการใช้เทอมต่างๆ ซึ่งแบ่งมโนทัศน์ออกได้ 3 ชนิดคือ
1. มโนทัศน์ตามความเข้าใจ ของสามัญสำนึกในทันที
2. มโนทัศน์เชิงบรรยาย เป็นเหมือนกับการมีปฏิสัมพันธ์กับโลกรอบตัว หรือการเปรียบเทียบเทียบเคียงโดยตรงกับวัตถุและเหตุการณ์ 3.มโนทัศน์เชิงทฤษฎี โดยการกำหนดเป็นข้อตกลงเบื้องต้นเหมืนอกับสัจพจน์ ในส่วนของลักษณะที่ไม่อาจรับรู้ได้ ไม่มีใครเข้าใจความหมายของมโนทัศน์เชิงทฤษฎีใดๆโดยปราศจากความเข้าใจบางอย่างและรู้ถึงระบบทฤษฎีที่เป็นอยู่ ซึ่งข้อมูลจากการปฏิบัตินั้นมีระบบทฤษฎีนั้นเป็นพื้นฐาน มีระบบมโนทัศน์อยู่ 2 ชนิดคือ
1. ระบบมโนทัศน์เชิงบรรยาย ประกอบด้วยมโนทัศน์ตามความเข้าใจ มโนทัศน์เชิงบรรยายซึ่งจะเกี่ยวข้องกับเฉพาะวัตถุที่สามารถรับรู้ได้ และการปฏิสัมพันธ์ของวัตถุเหล่านี้

2. ระบบมโนทัศน์เชิงทฤษฎีประกอบด้วยมโนทัศน์ตามความเข้าใจ เชิงบรรยาย และเชิงทฤษฎี


การเกิดขึ้นของมโนทัศน์เชิงบรรยาย

มโนทัศน์เชิงบรรยายเกิดขึ้นอย่างไร นั้นเป็นเหมือนกับกระบวนการสร้างความรู้ กระบวนการนี้มีรูปแบบเดียวกับการหาเหตุผลแบบนิรนัยเชิงสมมุติฐาตน (hypothetical-deductive reasoning) ที่นำให้เราไปสู่การทดสอบสมมุติฐาน การเกิดมโนทัศน์ไม่ใช่เรื่องใหม่ เป็นเหมือนกระบวนการทางนามธรรมโดยตรง และอยู่บนฐานของความสามารถที่จะสร้างและทดสอบสมมุติฐาน การเข้าใจแบบนี้ความรู้เชิงมโนทัศน์ที่มี (เป็นแง่หนึ่งของความรู้เชิงบรรยาย)ขึ้นอยู่กับความรู้เชิงกระบวนการของแต่ละคน ขณะที่แต่ละคนได้รับทักษะเพิ่มในการใช้ขั้นตอนนิรนัยเชิงสมมุติฐาน การเกิดมโนทัศน์ก็จะง่ายขึ้น
การเกิดมโนทัศน์เชิงทฤษฎี

การเกิดมโนทัศน์เชิงทฤษฎีเป็นที่เข้าใจได้ง่ายเมื่อพิจารณางานของชาร์ล ดาวิน (Charles Darwin) จากการที่เขาได้เปลี่ยนทัศน์จากนักสร้างสรรค์ ไปเป็นนักวิวัฒนาการ ยิ่งกว่านั้นเขาได้สร้างทฤษฎีวิวัฒนาการอันเป็นที่น่าพอใจผ่านทางการใช้การคัดเลือกตามธรรมชาติ (natural selection) ชาร์ล ดาวินได้ก้าวเข้ามาใช้มโนทัศน์การคัดเลือกตามธรรมชาติ โดยที่เขาได้เห็นงานเขียนของ Matthus เกี่ยวกับแนวคิดหลักสำคัญ ที่สามารถยืมมาใช้ในการอธิบายการวิวัฒนาการ แนวคิดหลักก็คือการเลือกที่คิดขึ้น โดยการเลือกพืชสัตว์พื้นเมือง นำไปเทียบเคียงกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นในธรรมชาติ และสามารถนับได้ถึงการเปลียนแปลงหรือการวิวัฒนาการของสปีชีซ์
การเทียบเคียงแสดงบทบาทหลักในการเกิดมโนทัศน์เชิงทฤษฎี Handson อ้างถึงกระบวนการที่ยืมแนวคิดเก่าและประยุกต์ใช้ในสถานะการณ์ใหม่ว่า abduction (Hanson, 1947) ยังมีคนอื่นๆอ้างถึงกระบวนการเรียกว่าการวิเคราะห์หาเหตุผลเชิงตรรกะ (analogical reasoning)(Karplus,1979 Lason & Lawson, 1979) โดยวิธีนี้แอปดักชั่น เป็นการใช้การเทียบเคียงยืมความคิดเก่าและประยุกต์ใช้ในสถานะการณ์ใหม่เพื่อสร้างมโนทัศน์ใหม่และคำอธิบายใหม่ การใช้วิธีการวิเคราะห์หาเหตุผลเชิงตรรกะเเป็นองค์ประกอบสำคัญที่มักจะอ้างถึงกันคือการคิดแบบสร้างสรรค์ สิ่งที่สำคัญคือจิตใต้สำนึก (subconscious mind) แสดงบทบาทสำคัญในการสร้างความคิดใหม๋ตามที่ Pierce อ้างอิงใน Hanson (1977) คือ ” All the ideas of science come to it by way of abduction. Abduction consists in studying the facts and devising a theory to explain them. It is only justification is that if we are ever to understand things at all, it must be that way: แนวคิดทั้งหมดของวิทยาศาสตร์มามีอยู่ได้โดยแนวคิดของแอปดักชัน แอปดักชั่นประด้วยการศึกษาความจริงและออกแบบทฤษฎีที่จะใช้อธิบายในเรื่องที่ศึกษา มันเป็นเพียงการปรับเปลี่ยนที่เมื่อถ้าเราจะเข้าใจสิ่งต่างๆหรือไม่ ซึ่งจะต้องเป็นไปตามนั้น”

ทักษะวิทยาศาสตร์(science skills) ในเทอมของสารสนเทศ

โดยการมีทักษะเหล่านี้ก็เพื่อที่จะเข้าใจสารสนเทศทางวิทยาศาสตร์ ที่รวมเอาทักษะการคิดขั้นสูง (higher order thinking skills) เริ่มจากการได้มาซึ่งสารสนเทศ แล้วจัดการประมวลผลสารสนเทศ สุดท้ายเป็นการบูรณาการสารสนเทศ
นั่นคือแบ่งทักษะออกเป็น สามกลุ่มคือ

(1) การได้มาซึ่งสารสนเทศ (Information acquisition)

(2) การประมวลผลสารสนเทศ(Information Processing)

(3) การบูรณาการสารสนเทศ(Integration)
ในกลุ่มของการได้มาซึ่งสารสนเทศประกอบด้วย

การสังเกต (Observation)
การฟัง (Listening)
การอ่าน (Reading)
การศึกษาเรียนรู้ (Study)
การทดลองแบบชี้นำ (Directed Experimentation)

ในกลุ่มการประมวลผลสารสนเทศ

การจัดระบบโครงสร้าง (Oganization)
การวิเคราะห์ (Analysis)
การวัด (Measurement)
การจัดกลุ่ม (Classification)
การพยากร (Prediction)
การสื่อสาร (Communication)
ในกลุ่มการบูรณาการ

การสังเคราะห์ (Systhesis)
การตั้งสมมุติฐาน (Hypothesis)
การทดลองที่เป็นอิสระ (Independent Experimentation)
สามัญการ (Generalization)
การประเมินค่า (evaluation)

อริยสัจสี่กับวิธีการทางวิทยาศาสตร์

แนวการสอนตามแนวศาสนาพุทธ จะสอนจุดหมายปลายทาง และบอกวิธีการ แต่ละคนไปทำให้เกิดผลเอาเอง ไมเหมือนกับองค์กรอาจเป็นวิธีการสาธารณะที่ ผลของมันไม่บังคับเป็นเรื่องของแต่ละบุคคล กระบวนการทั้งหลาย (process) ทุกคนทุกหน่วยงานได้ผ่านการกลั่นกรองว่าได้ผลจริง
อาจกล่าวได้ว่าวิธีการทางพุทธศาสนาเป็นไปตามหลักในอริยสัจสี่ คนทั่วไปไม่ได้ใช้หลักในกระบวนการนี้จึงไม่ค่อยเห็นคุณค่า ตีความได้ว่า ทุกสิ่งย่อมเกิดจากเหตุปัจจัยให้เกิด นั่นก็คือหลักของเหตุและผล ในอริยสัจสี่ แยกออกเป็น 2 คู่คือ
1. ทุกข์กับสมุทัย โดยทุกข์เป็นผล สมุทัยเป็นเหตุ
2. นิโรชกับมรรค โดยนิโรชหรือความมุ่งหมายเป็นผล ส่วนมรรคเป็นเหตุหรือวิธีการที่จะทำให้เกิดผล
จะเห็นว่าวิธีการทางพุทธศาสนาเริ่มจากสิ่งที่ง่ายอันเป็นผลของการกระทำและไม่ได้กระทำ เห็ตผลที่ดำรงอยู่ขณะนี้ว่าดีหรือไม่ดี แล้วจึงบอกวิธีการว่าจะแก้ที่ไม่ดีอย่างไร และทำอย่างไรให้ดียิ่งขึ้นไปอีก
พระพุทธเจ้าได้ออกบวชเพื่อหาวิธีการแก้ทุกข์ ในที่สุดก็ค้นพบสัจธรรม อริยสัจสี่ เป็นสัจธรรมที่จะต้องประยุกต์ใช้ให้เหมาะสมกับระดับต่างๆ ไม่ว่าใครที่ยังศึกษาอยู่ก็ยังมีทุกข์ และใครๆก็เรียนรู้เพื่อที่จะแก้ทุกข์ วิธีการที่พระพุทธองค์ใช้จะไม่แสดงวิธีการวิเคราะห์ แต่จะเอาหลักธรรมหรือหมวดธรรม โดยปฏิบัติหลักธรรมเล็กให้สอดคล้องกับหลักธรรมใหญ่ เป็นการใช้เหตุผลที่ใช้หลักธรรมใหญ่หรือความจริงใหญ่ เป็นตัวตั้งแล้วสรุปเป็นความจริงย่อย เช่นว่า มนุษย์ทุกคนต้องตาย ซึ่งตรวจสอบยืนยันมาแล้วอย่างไม่มีข้อสงสัยว่าเป็นจริง ถ้าคุณแดงเป็นคนหรือมนุษย์ คุณแดงก็ต้องตายไม่วันใดก็วันหนึ่ง เป็นการใช้เหตุผลเชิงนิรนัย นอกจากนี้ในการคิดนั้นมีทั้งคิดจากปัจจัยภายนอก (ปรโตโฆษะ) และจากปัจจัยภายใน (โยนิสมนสิการ) ในการคิดหาเหตุผลต่างๆในการแก้ทุกข์
เมื่อเทียบกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ เริ่มต้นด้วยปัญหาจากสิ่งที่สงสัยใคร่รู้ กำหนดขอบข่ายในการศึกษาเทียบได้กับทุกข์และสาเหตุของทุกข์ เป็นทฤษฎีที่บอกให้ทราบว่าสาเหตุต่างกันก็ให้เกิดทุกข์ที่ต่างกัน ในทางวิทยาศาสตร์นั้นคิดได้ว่าการเกิดปรากฏการณ์ใดๆก็ต้องมีเหตุหรือที่มาของปรากฏการณ์นั้น หรือมีเหตุที่มาของการเปลี่ยนแปลง ขั้นตอนต่อไปทางวิทยาศาสตร์คือวิธีการหาคำตอบ จากการคาดคะเนโดยกำหนดสมมุติฐานที่คิดว่าจะแก้ปัญหาได้ และขั้นต่อไปต้องกาวิธีการพิสูจน์ยืนยันโดยการทดลอง เก็บรวบรวมข้อมูล แล้ววิเคราะห์ข้อมูลหาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งที่สนใจศึกษา แล้วสุดทท้ายสรุปผลว่าเป็นไปตามการคาดคะเนหาคำตอบหรือไม่ และให้ได้ข้อสรุปที่เป็นสามัญการ (generalization) ต่างกับวิธีการของพุทธองค์ที่รู้คำตอบแล้วจากการตรัสรู้ของพระองค์เป็นสามัญการแล้วดังในอริยะสัจสี่ ดังนั้นมรรคจึงเทียบได้กับบทที่ 3 ของงานวิจัย ดังนั้นสามารถคิดหรือเทียบเคียงให้อริยสัจสี่ได้กับระเบียบวิจัยที่ไม่ล้าสมัยยังทันกาลอยู่เสมอ

ทฤษฎีโครงสร้างทางความคิดกับการกระทำ

ความคิดเป็นเรื่องของจิตใจ เป็นเรื่องของการสร้างจินตนาการคล้ายๆกับการสร้างวิมานในอากาศ แต่อย่างไรก็ตามความคิดได้ส่งผลถึงสิ่งสำคัญอีกสองประการคือ ความรู้สึก และการกระทำไปตามแนวความคิด มีทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับความคิด ว่าจะคิดดีคิดร้าย คิดเป็นประโยชน์คิดเป็นโทษ คิดตื้น คิดลุ่มลึกที่กล่าวถึงโครงสร้างทางความคิดอันได้แก่ทฤษฎี ชีมม่า (Schema Theory) คำว่า Schema หมายถึงโครงสร้างความคิดในสมองซึ่งมีการจัดกลุ่มข้อมูลเกี่ยวกับความรู้และประสบการณ์ที่ผู้เรียนหรือบุคคลใดๆมีอยู่ ข้อมูลเหล่านี้จะมีประโยชน์ในการคาดคะเนตีความข้อมูลใหม่ และปรับปรุงข้อมูลใหม่ให้เข้ากับข้อมูลเดิมที่มีอยู่ แล้วเก็บข้อมูลนั้นไว้ใช้ต่อไป (พีรพงศ์ สุขแก้ว 2548)
การที่มีข้อมูลใน schema มาใช้ประกอบในการตีความ คาดคะเนข้อมูลใหม่ได้นั้น ช่วยผู้เรียนในการเรียนรู้ได้เป็นอย่างดี ทำให้การเรียนรู้เร็วขึ้น จากการยึดความรู้เดิมมาใช้ในการคาดเดาสรุปตัดสินใจ แม้จะไม่ถูกต้องทั้งหมดแต่จะค่อยปรับไปในแนวทางที่ถูกต้องมากยิ่งขึ้น โครงสร้างทางความรู้ที่ผู้เรียนมีอยู่เดิมนั้นเป็นที่มาของคำว่า Schemata หรือเป็นโครงสร้างพื้นฐาน (Framework) หรือมีสคริปซ์ (script) หรือโครงสร้างของความรู้ (knowledge structure) มนุษย์มีกระบวนการในการรับประมวลข้อมูลตีความเพื่อเป็นประโยชน์ในการสื่อสารต่อไป โครงสร้างความรู้ไม่ได้อยู่กันอย่างกระจัดกระจายแต่มีลำดับชั้นและมีการจัดกลุ่มตามคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน
จากทฤษฎีนี้เมื่อเทียบเคียงมาใช้กับการเรียนรู้สาขาวิชาต่างๆ ตั้งแต่การเรียนรู้ทางภาษานอกจากภาษาแม่ และรายวิชาสาขาต่างๆ ก็ล้วนต้องการสร้างความเข้าใจนำไปใช้ประโยชน์ได้การทราบโครงสร้างทางความคิด ยังต้องเชื่อมโยงไปยังเรื่องอื่นๆ เป็นต้นว่าความรู้สึกการแสดงอารมณ์ รวมทั้งการแสดงออก การกระทำต่างๆ ที่สื่อให้เกิดการเรียนรู้ในทางที่เหมาะสม ดังที่ Diane. (1986) อ้างโดย พีรพล (2005) ชี้ให้เห็นว่าการสื่อสารเป็นกระบวนการที่ผู้เรียนจำเป็นต้องมีความรู้มากกว่าการรู้รูปแบบของภาษา (form) ความหมาย (meaning) และหน้าที่ของภาษา (Functions) ผู้เรียนยังต้องนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ในชีวิตจริงได้ด้วย นั่นเป็นการยืนยันว่านอกจากจะต้องมีความคิด ความรู้สึกแสดงอารมณ์แล้วยังต้องมีการกระทำ กิจกรรมการเรียนการสอนต่างๆ จำต้องจัดให้มีการปฏิสัมพันธ์การแปลกเปลี่ยนเรียนรู้ ซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาที่การเรียนรู้จากการกระทำ จะเกิดการเรียนรู้อยู่ได้นานมากที่สุด เพราะการกระทำไม่ว่ารูปแบบใดจำเป็นต้องใช้ ความคิด แสดงความรู้สึก และทักษะอื่นๆรวมอยู่ด้วยเสมอ