વિજ્ઞાનશિક્ષણની સંશોધનપદ્ધતિ : વિજ્ઞાનશિક્ષણની સરળતા અને અસરકારકતા માટે આવશ્યક ચિંતિત સંશોધનાત્મક અભ્યાસ.
વીસમી સદીમાં વિજ્ઞાને માનવજીવન ઉપર જબરદસ્ત પ્રભાવ પાડ્યો છે. વિજ્ઞાનથી અત્યારે સ્વાસ્થ્ય, સંચારણ, પરિવહન અને પાવર દ્વારા માણસનો ચહેરો બદલાઈ રહ્યો છે. એક અદ્યતન ઓરડામાં બેઠે બેઠે વિજ્ઞાનનાં પરિણામો દૃષ્ટિગોચર થાય છે. પરિસર પણ વિજ્ઞાનની પ્રજાતિ કરાવે છે. માણસનું આજનું આધુનિક જીવન વિજ્ઞાનને આભારી છે.
વિજ્ઞાનથી મનુષ્યના વિચારો, વિચારપ્રક્રિયાઓ, વલણો, અભિરુચિ, દૃષ્ટિકોણ તથા અભિગમ ઉપર ઘેરી અસરો પડી છે. આથી જ વિજ્ઞાન-શિક્ષણના ક્ષેત્રે સંશોધન અનિવાર્ય છે. વિજ્ઞાનની શોધોથી તો ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં ધરખમ ફેરફાર થયા છે. એટલે આજે માનવજાત વિજ્ઞાનની સંસ્કૃતિમાં જીવી રહી છે.
વિજ્ઞાનના આટલા ઝડપી વિકાસ માટે વિજ્ઞાનશિક્ષણ અને સંશોધનની પદ્ધતિઓ સમજવી રહી. વિજ્ઞાનશિક્ષણને લગતી સમસ્યાઓનો ઉકેલ વિશેષ તો વિચાર-વિમર્શથી લાવી શકાય છે. સંશોધન કરતાં આ પદ્ધતિ વધુ અસરકારક છે. વિજ્ઞાનને લગતા શૈક્ષણિક સંશોધન માટે મહદંશે આંતરિક અને ઊંડાણપૂર્વકનો અભ્યાસ આવશ્યક છે.
ડૉક્ટરેટ અને સંસ્થાકીય સ્તરે થતાં સંશોધનોમાં નીચેનાં પરિણામો જોવાં મળે છે :
પરંપરાગત શૈક્ષણિક પદ્ધતિ અને વિજ્ઞાનશિક્ષણની જુદી જુદી પદ્ધતિઓની અસરકારકતાની તુલના કરવામાં આવે છે.
જુદાં જુદાં રાજ્યોમાં પ્રવર્તમાન વિજ્ઞાનના અભ્યાસક્રમનું મૂલ્યાંકન નજરે પડે છે. સૂચનાત્મક સામગ્રીનો કાર્યક્રમિત વિકાસ કરવામાં આવ્યો છે.
ખાસ કસોટીને આધારે વિજ્ઞાનમાં સર્જકતાની તકો બાબતે વિવરણ કરવામાં આવ્યું છે. વિજ્ઞાનના શિક્ષણ માટે પૂર્વપરીક્ષાત્મક પરિરૂપોની અજમાયશનો ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવ્યો છે.
કલ્પનાશીલતા જ્ઞાન-પ્રાપ્તિ માટે પ્રેરક સાધન ગણાય. તે માટે બાળપણથી જ બાળક કલ્પનાશીલ બને તેવી ભૂમિકાનું સર્જન આવશ્યક છે. વિચારો અને કાર્ય (action) માટે સઘન સંરચના મળવી જોઈએ. તેનાથી બાળકની શક્તિ અને સમજ છતી થાય છે. તે પરથી કેવા વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંતો અને વિભાવનાઓનો આશરો લેવો તેની સમજ પડે છે. આ રીતે બાળકના જ્ઞાનમૂલક વિકાસ માટે જરૂરી સંશોધનાત્મક અભ્યાસ થઈ શકે.
સંશોધનનાં ક્ષેત્રોની અગ્રિમતા નક્કી કરી લેવી જોઈએ; જેમ કે, વિજ્ઞાન અને ટૅક્નૉલૉજીએ ભૌતિક એકતા સાધી છે પણ માનસિક સુસંબદ્ધતા સધાઈ નથી. સંશોધન માટે આ બેમાંથી કોને પ્રાથમિકતા આપવી જોઈએ એ નક્કી કરવું આવશ્યક છે.
વિજ્ઞાનના શિક્ષણની ભિન્ન ભિન્ન પદ્ધતિઓ ઉપર સંશોધન આવશ્યક છે. વિજ્ઞાન અને ટૅક્નૉલૉજીની ઝડપી પ્રગતિ સાથે, શાલેય તથા ઉચ્ચ અભ્યાસક્રમોમાં વિજ્ઞાન વિષયનો વિસ્તાર વધતો જાય છે. તેથી વિજ્ઞાનના શિક્ષકોએ શિક્ષણની પરંપરાગત પદ્ધતિઓ છોડીને નવતર વૈજ્ઞાનિક અભિગમ સાધવો જોઈએ. તે સાથે શિક્ષણની હેતુલક્ષી પદ્ધતિઓનો અમલ કરવો જોઈએ તેથી ભણતર માટે સાચા પર્યાવરણનું સર્જન કરવું જરૂરી છે. તે સાથે સાથે કઈ પદ્ધતિ યોગ્ય અને ઉત્તમ છે તે પણ નક્કી કરવું પડે.
અસરકારક અભ્યાસક્રમ ઉપર સંશોધન કરી નવાં વલણો શિક્ષણમાં આમેજ કરવા માટે સંકલિત અને શિસ્તબદ્ધ અભિગમ, સંશોધનાત્મક વલણોનો વિકાસ, તેજસ્વી બાળકો પ્રત્યે વિશેષ ધ્યાન, શિક્ષકો માટે માર્ગદર્શિકા, પ્રયોગ-પુસ્તિકા વગેરે આવશ્યક છે.
સંશોધન વિજ્ઞાનશિક્ષણને રસપ્રદ (જીવંત) બનાવી શકે. આ ખ્યાલ શૈક્ષણિક સામગ્રી, રમતગમતની તકનીક સાથે નિસબત ધરાવે છે. તે બાળકમાં પ્રેરક અને ચાલક બળ પૂરું પાડે છે.
વિજ્ઞાનના શિક્ષણમાં શિક્ષક મુખ્ય સ્તંભ છે, તેથી તેમને માટે પ્રશિક્ષણ કાર્યક્રમો યોજવા જરૂરી છે. દા.ત., કેવી રીતે વલણો, અભિરુચિ, શક્તિ, અદ્યતન જ્ઞાન-માહિતીનું સંવર્ધન કરવું તે અંગેના કાર્યક્રમો.
વિજ્ઞાનના વિદ્યાર્થીઓનું બુદ્ધિગમ્ય મૂલ્યાંકન કરવું જોઈએ જેથી તેમના વ્યક્તિત્વનો ઝડપી વિકાસ કરી શકાય.
વિદ્યાર્થીઓનાં માનસિક સ્તર, રસ, રુચિ અને શક્તિનો સંશોધનાત્મક અભ્યાસ કરી તે માટે જરૂરી પર્યાવરણ પૂરું પાડવું જોઈએ. પ્રાદેશિક (માતૃ)ભાષા વડે શિક્ષણ આપતા વિજ્ઞાનના વિદ્યાર્થી ઉપર સફળતાનો કેવો આધાર રહે છે તે જાણવું જરૂરી છે.
પરિસર અને પર્યાવરણને અનુલક્ષી શૈક્ષણિક પરિરૂપોનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે. વિજ્ઞાનશિક્ષણમાં હવે સમૂહ-માધ્યમો, પ્રક્ષેપી સાધન અને સૉફ્ટવેર સામગ્રી અનિવાર્ય છે.
નિદાનાત્મક કસોટીઓને આધારે અસરકારક વિજ્ઞાનશિક્ષણના ઇલાજો કરવા જરૂરી છે. વિજ્ઞાનમાં વ્યાખ્યાઓ અને વિભાવનાઓ સ્પષ્ટ તો હોવી જ જોઈએ; જેથી વૈજ્ઞાનિક વલણો, અભિરુચિ અને પદ્ધતિઓને પોષણ મળે. એ સાથે સંશોધનમાં સાતત્ય જળવાય તો આધારભૂત નિષ્કર્ષો મળે.
પ્રયોગશાળામાં શિક્ષણનો હેતુ સિદ્ધ કરવા માટે નીચેની જરૂરિયાતો રહે છે :
(a) જ્ઞાન સાથે સમજની કેળવણી
(b) હસ્તકૌશલ્યની કેળવણી
(c) વૈજ્ઞાનિક શોધ માટે પ્રક્રિયાઓનું :
(1) અવલોકન અને માપન
(2) માહિતીનું અર્થઘટન
(3) કૂટપ્રશ્નોની જાણકારી (ઓળખ) અને
(4) ઉકેલ
(d) વિજ્ઞાનીઓના કામકાજની કદર
(e) વૈજ્ઞાનિક રુચિ અને રસની વૃદ્ધિ
(f) વૈજ્ઞાનિક માહિતી અને પદ્ધતિનું પ્ર-યોજન.
પ્રયોગ કરવાથી કાર્યકૌશલ્ય અને સમજ વધે છે. વ્યાખ્યાન, ચર્ચા, નિર્દેશન દ્વારા વિભાવના સ્પષ્ટ થતી જાય છે. આથી વિજ્ઞાનની શિક્ષણ-પદ્ધતિ અર્થસાધક બને છે.
હ્યુરિસ્ટિક પદ્ધતિ : સંશોધકની ભૂમિકામાં રહીને સત્ય શોધવા માટે વૃત્તિ(ખુમારી)ને જાગ્રત કરતી એક વૈજ્ઞાનિક પદ્ધતિ. ‘હ્યુરિસ્ટિક’ શબ્દ ગ્રીક ભાષામાંથી આવ્યો છે તેનો અંગ્રેજી અર્થ છે ‘I find’ એટલે કે ‘હું શોધું છું’. વિજ્ઞાનશિક્ષણમાં હ્યુરિસ્ટિક પદ્ધતિ આપનાર પ્રો. આર્મસ્ટ્રૉંગ હતા. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ગણિતશિક્ષણમાં થાય છે. વિદ્યાર્થીમાં એક સંશોધક તરીકેની ખુમારી પેદા થાય અને તે વિજ્ઞાન કે ગણિત શીખે તે બાબત આ પદ્ધતિમાં રહેલી છે. ‘હ્યુરિસ્ટિક’નાં એક કરતાં વધુ સ્વરૂપો હોઈ શકે. શુદ્ધ સ્વરૂપમાં વિદ્યાર્થીને સંપૂર્ણ રીતે સંશોધકની ભૂમિકામાં મૂકવામાં આવે છે. મૂળ સત્ય કે સિદ્ધાંતની શોધ માટે વૈજ્ઞાનિક કે ગણિતશાસ્ત્રીએ જે ભૂમિકામાં કામ કર્યું હોય, બરાબર તે જ ભૂમિકામાં વિદ્યાર્થીને મૂકવામાં આવે. તેને આબેહૂબ તે જ પ્રકારનું પર્યાવરણ પૂરું પાડવામાં આવે. જે રીતે મૂળ સંશોધકે પર્યાવરણની અનુભૂતિ અને તે દ્વારા વિચાર-તર્ક દ્વારા જે સિદ્ધાંત શોધ્યો હોય, અહીં વિદ્યાર્થી પાસે બરાબર એ જ અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે તેને આપવામાં આવેલ પર્યાવરણની અનુભૂતિથી તે મૂળ સંશોધકની જેમ જ વિચારે, તર્ક કરે અને મૂળ શોધકે શોધેલ સત્ય કે સિદ્ધાંતને પુન: શોધે. સમજવા ખાતર શુદ્ધ ‘હ્યુરિસ્ટિક’નું ઉદાહરણ કંઈક આવું હોઈ શકે; જેમ કે, ન્યૂટને સફરજનના ઝાડ નીચે રહીને સફરજન ઉપરથી નીચે પડ્યું તેના વિશે વિચારીને ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ શોધ્યો. વિદ્યાર્થીને બરાબર આ જ પ્રકારની પરિસ્થિતિમાં મૂકવામાં આવે. ઉપરથી નીચે પડતા પદાર્થનું તે અવલોકન કરે. પડતા પદાર્થ વિશે અને તે દ્વારા પૃથ્વીના ખેંચાણ બળ વિશે વિચારે અને તારવે કે આવા કોઈક બળને કારણે પદાર્થ પૃથ્વી ઉપર આકર્ષાય છે અને તે દ્વારા ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ શોધે.
ગણિત વિષયમાં ‘ત્રિકોણના ત્રણ ખૂણાઓનો સરવાળો 180° થાય છે’ આ સત્ય સમજાવવા માટે શિક્ષકે વિદ્યાર્થીને પૂરી પાડવામાં આવતી પરિસ્થિતિનું કંઈક આ રીતે આયોજન કરવું પડે :
ઉપર્યુક્ત આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણેના ત્રણ ત્રિકોણાકાર પૂંઠાના ટુકડાઓ અને કંપાસપેટી વિદ્યાર્થી સમક્ષ મૂકવામાં આવે. વિદ્યાર્થી આ ટુકડાઓનું અવલોકન કરે. તેને ત્રિકોણનાં વિવિધ અંગો માપવાનું સૂઝે. બાજુઓના માપ શોધે. ખૂણાઓના માપ શોધે. બાજુઓ વચ્ચેનો કંઈક સંબંધ શોધવાનો પ્રયત્ન કરે તો ખૂણાઓ વિશે પણ કંઈક આ પ્રમાણે વિચારે : વિદ્યાર્થી શું કરશે તે અંગે અનેક શક્યતાઓ પડેલી છે. આ શક્યતાઓ પૈકીની એક શક્યતા એ છે કે તે કોઈ એક પૂંઠાના ત્રણેય ખૂણાઓ માપે અને તેમનો સરવાળો કરે. અકસ્માતે આ સરવાળો 180° આવે. સંભવ છે કે 179° કે 181° પણ આવે. આ પરિસ્થિતિ તેને બીજા અને ત્રીજા પૂઠાના ખૂણાઓને માપવા અને તેમના સરવાળા કરવા માટે પ્રેરે. ત્રણેય પૂંઠાઓના ખૂણાઓના માપનથી તેને કંઈક આવો નિયમ તારવવાનું સૂઝે કે ‘ત્રિકોણના ત્રણેય ખૂણાઓનો સરવાળો 180° છે. આ થયું ‘હ્યુરિસ્ટિક’ પદ્ધતિનું શુદ્ધ સ્વરૂપ. વિદ્યાર્થી શું કરશે તે તેની વિચારશક્તિ અને સૂઝબૂઝ પર આધારિત છે. આ ઉદાહરણમાં ‘ત્રિકોણના ત્રણ ખૂણાઓનો સરવાળો 180° થાય છે’ તે સત્ય વિદ્યાર્થી સ્વયં મેળવે છે. પોતાના જીવનમાં પાયાનું ગાણિતિક સત્ય શોધવું એ કંઈ નાનીસૂની વાત નથી. વિદ્યાર્થીને જો પૂછવામાં આવે કે આ સિદ્ધાંતનો શોધક કોણ ? તો શુદ્ધ હ્યુરિસ્ટિકથી જ તેણે આ સિદ્ધાંત શોધ્યો હોય તો તેના માટે તો સિદ્ધાંતનો શોધક પોતે જ હોય છે ! મૂળ શોધકનું નામ જ્યારે આ વિદ્યાર્થી જાણે છે ત્યારે મનોવૈજ્ઞાનિક રીતે તે મૂળ શોધક સાથે એક પ્રકારનો તાદાત્મ્યભાવ અનુભવે છે. આવો વિદ્યાર્થી ભવિષ્યનો ગણિતશાસ્ત્રી-વૈજ્ઞાનિક બને તો તેમાં શંકાને સ્થાન નથી.
શિક્ષણમાં આ પદ્ધતિના ઉપયોગથી વિદ્યાર્થીમાં એક શોધકની ભાવના જાગે છે. તેની જિજ્ઞાસાવૃત્તિ સંતોષાય છે. અધ્યયનની વસ્તુ સાથે તે સક્રિય રીતે આંતરક્રિયા કરે છે. વિદ્યાર્થી શુદ્ધ ‘હ્યુરિસ્ટિક’થી જ્યારે સિદ્ધાંત, સત્ય કે નિયમ શોધે છે ત્યારે તે તેના મૂળ શોધકથી ક્ષમતાની બાબતે સહેજ પણ નીચો નથી. આ પદ્ધતિથી વિદ્યાર્થીમાં નવીન પરિસ્થિતિ પ્રત્યે આગવી રીતે વિચારવાનું, સમસ્યાને પોતાની રીતે ઉકેલવાનું કૌશલ્ય કેળવાય છે.
પદ્ધતિની મર્યાદા એ છે કે આ પદ્ધતિ માત્ર હોશિયાર-મેધાવી વિદ્યાર્થીઓને જ અનુકૂળ આવે તેમ બને. નબળા વિદ્યાર્થીઓ, જેઓ શિક્ષકના સક્રિય અધ્યાપનથી પણ સિદ્ધાંત ન સમજી શકે તેને માટે આ પદ્ધતિનો કોઈ જ અર્થ રહેતો નથી.
શિક્ષક અને વિદ્યાર્થી બંને પોતપોતાનાં કાર્યમાં કુશળ હોય તો ગણિત અને વિજ્ઞાનના શિક્ષણ માટેની આ એક ઉમદા પદ્ધતિ છે. શાળાઓમાં શુદ્ધ હ્યુરિસ્ટિકનો ઉપયોગ કદાચ ન થઈ શકે, તેમ છતાં તેનું પરિવર્તિત સ્વરૂપ જરૂરથી ઉપયોગમાં લઈ શકાય. આ સ્વરૂપમાં શિક્ષક વિદ્યાર્થીને જરૂર જણાય ત્યારે અને નછૂટકે માર્ગદર્શક સૂચનાઓ આપે કે દિશાદર્શક પ્રશ્નો પૂછે. વિદ્યાર્થી કોઈ ચોક્કસ દિશામાં વિચારવા માટે પ્રેરાય, તે અન્વયે જ્યાં શુદ્ધ હ્યુરિસ્ટિક ઉપયોગમાં ન લઈ શકાય ત્યાં આવા નીચલા સ્તર(low level)ના હ્યુરિસ્ટિકને ઉપયોગમાં લઈ શકાય અને તેના લાભ મેળવી શકાય.
જયપ્રકાશ પંડ્યા, પ્રહલાદ છ. પટેલ