Geo-Nyt 82. september Geografilærerforeningen for gymnasiet og HF

Transkript

1 Geo-Nyt 82 september 2014 Geografilærerforeningen for gymnasiet og HF

2 Af Ole Bay, Aalborg Katedralskole Om metode i naturgeografi Jeg har selv oplevet fremgangsmåden i min undervisning geografi som at man så på et materiale, hvor man forsøgte at komme frem til hvad, der var karakteristisk, hvad der dannede mønstre, for derefter at overveje forklaringer på hvad man kunne se. Det er en fremgangsmåde, som jeg længe ville have kaldt induktiv, men jeg i dag nok vil sige, er en blanding af en mere induktiv identifikation af mønstre og karakteristika og en mere abduktiv diskussion af mulige forklaringer. (Strukturen minder på nogen måder om den måde, man går frem i mange samfundsvidenskabelige eksamensopgaver, hvor en undersøgelse af et materiale efterfølges af en diskussion.) Nu har der jo stået i mere end menneskealdre i videnskabsteoribøgerne at den naturvidenskabelige metode var den hypotetisk-deduktive metode, hvor undersøgelsen formå er at bekræfte eller afkræfte en hypotese. Man kan vel næsten opfatte læreplanen for naturvidenskabeligt grundforløb med dens vægt på hypoteser som en bekræftelse af den opfattelse. 22

3 Og jeg ved at der er (mange?) kollegaer, der underviser ud fra en hypotetiskdeduktiv metode. Og man kan vel næsten opfatte læreplanen for naturvidenskabeligt grundforløb med dens vægt på hypoteser som en bekræftelse af den opfattelse. Men jeg er frustreret over, at det er svært at genfinde den hypotetisk-deduktive metode i de videnskabelige artikler, jeg har forsøgt at læse. En klassisk eksempel som den artikel, hvor hypotesen om at der kommer en masseudryddelse på grund af et meteornedslag, begynder med en fremlæggelse af et forskningsresultat, nemlig at der var en markant forøgelse af irridium i en horisont i kalklag ved Gubbio i Italien. Og derefter fulgte en diskussion af mulige forklaringer, som så konkluderer at forklaringen må være et meteornedslag. Som så også kan forklare masseudryddelsen ved overgangen fra kridt til tertiær. Den undersøgelse, som forskningsresultatet kom af, var slet ikke startet for at teste en hypotese om et meteornedslag, men for at tidsfæste polvendinger. I sig selv kan denne undersøgelses formål ikke siges at teste hypoteser, men øge andens forsknings dateringspræcision. Mere generelt kan man overveje i hvilket omfang de materialer, man baserer sin argumentation på, er skabt som den af egen forskning, og hvor meget, man henter fra andres forskning. Også denne artikel baserer også på andres forskning. Fx at en lignende irridiumrig horisont kan genfindes på Stevns. Det her er kun et eksempel. For at prøve at få et mere repræsentativt udsnit har jeg gennemgået artikler fra det sidste nummer af Nature Geoscience.1 Den normale struktur i bidragene der er en kort indledning, der sætter artiklen ind i faglige sammensat: Der er en præsentation af resultaterne, oftest empiriske resultater indsamlet ude i naturen. Langt de fleste bidrag støtter sig tydeligt på numeriske modeller. Og inddrager også anden empiri. Afsluttende er ofte en diskussion af forklaringer. Kun en enkelt af artikler kan siges at være skrevet ud fra en klart formuleret hylopotese. I en anden fremsættes en hypotese, men som del af den afsluttende diskussion, efter man har konstateret at de resultater, man er nået frem til ikke svarer til den udbredte opfattelse af fænomenet. Der er forskelle på tidsskrifter: Ser man på et andet tidsskrift som Geology (februar 2014) er vægten mere på præsentere empiriske resultater, med en kortere perspektivering eller diskussion, hvorimod Annual Review of Earth and 23

4 Om metode i naturgeografi (fortsat) Planetary Sciences (2013) netop mere er sammenfatninger af forskningen, og ofte fremlægger hypoteser eller, vil forfatterne måske mene, teorier, fordi de sammenfatter resultatet af flere uafhængige undersøgelser. Man sammenfattende kan nok konkludere at de undersøgelser, der er fremlagt, ikke har haft til formål at teste en specifik hypotese, men at undersøge empiriske forhold eller sammenhænge ude i virkeligheden i naturen. Data skabes ud fra en faglig forståelse af hvad der er væsentligt, men ikke for at teste sandheden af en bestemt hypotese. Og en undervisning, der baserer sig på at give en faglig baggrund for undersøgelsen, en datasamlende, måske datagenererende undersøgelse, hvor mønstre og karakteristika bestemmes, hvorefter man søger at fortolke og forklare i en mere abduktiv tilgang, ligger altså ikke langt fra den praksis, der præsenteres i den store flertal af fagligt relevante videnskabelige artikler. Der er yderligere to forhold i de artikler, der er undersøgt, der er væsentlige: Den store betydning af andre data end dem, forfatterne selv har skabt, og den store betydning af numeriske modeller. Men hvor ofte avancerede laboratorienalyser spiller en stor rolle, så spiller egentlige laboratorieeksperimenter som vejen til ny erkendelse kun en rolle i meget få artikler. Det er klart at med de forhold, vi undersøger i naturgeografi, så er rigtig mange af de data, vi bruger, nogen, der skal hentes udefra. Det er oplysninger fra andre steder, og det er data, der kræver avancerede og kostbare analysemetoder. Derfor er det nok vigtigere for naturgeografi end for andre naturvidenskabelige fag at kunne vurdere data, man ikke selv skaber. Det andet er de numeriske modeller: Her er der tale om modeller, der går langt ud over de matematiske modeller, man kan arbejde med i gymnasiet. I gymnasiet er det modeller, hvor man ser sammenhængen mellem en afhængig og en uafhængig variabel, hvor de modeller, geoscience støtter sig på er langt mere komplicerede, svarende til den virkelighed, de skal forklare ude i naturen. Her er den variabelkontrol, der i laboratorieksperimentet gør det muligt at se en afhængig variabel som resultatet af kun en uafhængig variabel ikke mulig. Og når man skal forklare komplicerede sammenhænge i naturen, er anvendelsen af fysiske forsøg ikke meget anvendt de sidste mange år. Det gælder siden Anden Verdenskrig for meteoro- 24

5 logiske og klimatologiske modeller, og det gælder også for geologiske modeller. Allerede i 1937 havde M. King Hubbert, som i dag er mest kendt for sine prognoser for olieproduktion, påvist hvordan man kunne gennemføre en beregning for komplicerede geologiske problemer, hvor en fysisk modellering før havde været den bedste mulighed.2 (Han lavede en beregning på om man kunne flytte Texas i et løft, men påviste at i den lange tidsdimension, det ville foregå i, ville den faste klippegrund opføre sig som var det smør.) De numeriske modeller, der i dag oftest er meget komplicerede computermodeller, har generelt erstattet det fysiske eksperiment som forklaring på komplicerede processer i naturen. Den udbredte anvendelse af numeriske modeller er nødvendig i geoscience fordi de fænomener, der skal undersøges, vanskeligt kan undersøges ved fysiske eller skal vi sige materielle eksperimenter. Konkluderende kan man måske konkludere, at i de videnskabsfag, gymnasiefaget naturgeografi baserer sig på, er hovedvægten på observationer i naturen. Laboratoriet er der, hvor man analyserer materiale, ikke et sted, hvor man tester hypoteser. Og forklaringer baserer sig på ofte komplicerede numeriske modeller. Det er ofte observationer af virkeligheden, der er drivkraften: det er observationerne, der kræver forklaringer. Men observationerne sker ud fra en fagvidenskabelig forståelse, bl.a. udfra de problemstillinger, som opleves som væsentlige i faget. Reelt er fremgangsmåden en blanding af en mere induktiv fase, hvor man indhenter data og ser mønstre i dem og en mere abduktiv Konsekvenser for undervisningsfaget naturgeografi Kan man fastholde at eleverne skal vide, at den hypotetisk-deduktive metode er den normale i naturgeografi, når den i praxis ikke anvendes i de videnskabsfag, vi baserer os på? Det vil nok fortsat stå i lærebøger som Primus og også i indledninger til lærebøger på universitetsniveau. Men derimod ikke i mere dybtgående lærebøger i videnskabsteori og metode. Som det heller ikke gør i dag. Der kan være fornuftige pædagogiske grunde til at man arbejder hypotetiskdeduktivt i naturgeografiundervisningen, men det kan ikke legitimeres med at det er den normale metode i de videnskabelige fag, vi baserer os på. Jeg synes selv grundlæggende at det faktisk er fornuftigt i gymasiefaget at anvende den blanding af en fagligt baseret, 25

6 Om metode i naturgeografi (fortsat) men relativt åben undersøgelse, søge at påvise mønstre og sammenhænge, og derefter diskutere mulige forklaringer. Som altså svarer til mønstret i geoscience. (Og når jeg nævnte metoden i samfundsfag, er det fordi der er lighedspunkter, fordi begge fag arbejder med en virkelighed, hvor det er vanskeligt at isolere enkelte faktorer på den måde, man gør det i laboratorieeksperimentet.) Den udbredte anvendelse af komplicerede beregningsmodeller hænger sammen med at de fænomener, vi skal undersøge, er komplicerede. Skal man undersøge fx klimaforhold er der flere sammenhænge, der kan påvises ved laboratorieundersøgelser, men en helhedsforklaring, der forklarer Danmarks klima, kan ikke skabes ved et laboratorieforsøg, men kun gennem klimamodeller. Rigtig mange af de forhold, vi forsøger at forklare eleverne, er baseret på videnskabelige undersøgelser, som vi kun i begrænset omfang kan vise dem. Vi kan lade dem arbejde med simple modeller Lovelocks Daisyworld er faktisk et tankeeksperiment for at understøtte hans Gaia-hypotese men de kan ikke gennemskue komplicerede modeller. Så det er vigtigt at eleverne dog har en idé om hvad der sikrer videnskabeliges resultater kvalitet: at de forstår videnskaben som en kollektiv proces, når de skal vurdere både kvalitet af data og af forklaringer: Vi kan ikke i klasselokalet bevise de konklusioner, som forskerne kommer frem til, men eleverne bør få en idé om hvorfor vi kan fæste lid til dem. Vi kan ikke fx bevise den sidste IPCC rapport ved at påvise drivhuseffekten i et en glaskolbe i et forsøg, men eleverne bør have en idé om hvorfor man kan stole mere på nogen påstande om klimaets udvikling end andre. Sammenligningen med de videnskabsfag, vi skal støtte os, gør det altså ikke nødvendigt for at arbejde hypotetiskdeduktivt, men snarere med en blanding af induktive undersøgelser og abduktive diskussioner, den opfordrer os til at kunne forklare eleverne, hvad der afgør om de kan stole på videnskabelige resultater, de ikke selv kan se. Og opfordrer os til at på en eller anden måde at kunne forklare hvordan komplicerede modeller virker. Og den giver os ikke rigtig meget hjælp til at udvikle den eksperimentelle dimension i gymnasiefaget. 26