ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์

ความรู้วิทยาศาสตร์และธรรมชาติของวิทยาศาสตร์
ความรู้วิทยาศาสตร์ เกิดจากความพยายามของมนุษย์ที่จะเชื่อมโยงโลกทางกายภาพ ชีวภาพ จิตวิทยาและสังคมเข้าไว้ด้วยกัน ความรู้วิทยาศาสตร์นี้จึงได้รับการพัฒนาภายใต้แนวคิดทางสังคม ปรัชญา และจิตวิทยาที่มนุษย์มีต่อการศึกษา การใช้และการอธิบายความรู้ที่ได้ค้นพบ การอธิบายถึงวิทยาศาสตร์ทั้งในด้านของความหมาย วิธีการได้มาซึ่งความรู้วิทยาศาสตร์ และการพัฒนาความรู้วิทยาศาสตร์ เช่น วิทยาศาสตร์คืออะไร วิทยาศาสตร์มีความเป็นมาอย่างไร และ นักวิทยาศาสตร์พัฒนาความรู้วิทยาศาสตร์ได้อย่างไรทั้งในฐานะที่เป็นนักวิทยาศาสตร์และในฐานะที่เป็นประชาชนคนหนึ่งในสังคม จึงเป็นการอธิบายถึงลักษณะพื้นฐานของความรู้วิทยาศาสตร์ หรืออาจกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ เป็นการอธิบายถึงธรรมชาติของวิทยาศาสตร์นั่นเอง (McComas และคณะ, 1998) สมาคมครูวิทยาศาสตร์สหรัฐอเมริกา (AAAS, 1989) และสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ประเทศไทย (IPST, 2003) ได้อธิบายถึง ความเข้าใจในธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ ซึ่งถือเป็นเป้าหมายสำคัญของวิทยาศาสตร์ศึกษาที่จะช่วยให้ผู้เรียนเกิดการรู้วิทยาศาสตร์ (Scientific literacy) ดังนี้
ความเข้าใจเกี่ยวกับความรู้วิทยาศาสตร์ (Scientific knowledge) เนื่องจากความรู้วิทยาศาสตร์เป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นจากการสังเกตและประสบการณ์ที่ได้รับเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ องค์ประกอบของความรู้วิทยาศาสตร์ คือ

1. ข้อเท็จจริง (Fact)คือ การสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติ หรือสิ่งใดๆ ที่เป็นอยู่จริงไม่เปลี่ยนแปลง และเป็นสิ่งที่ได้จากการสังเกตโดยตรง หรือโดยอ้อม (ข้อเท็จจริงในธรรมชาติย่อมถูกต้องเสมอ แต่การสังเกตข้อเท็จจริงอาจผิดพลาดได้) ความรู้ที่ได้นี้ เมื่อทดสอบในสถานการณ์หรือสภาวะเดียวกันจะได้ผลเหมือนเดิมทุกครั้งเช่น “น้ำไหลจากที่สูงสู่ที่ตำ" , "น้ำจะเดือดที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส ณ บริเวณที่ระดับน้ำทะเล" , "เกลือมีรสเค็ม" , "สเปคตรัมของแสงอาทิตย์มี 7 สี คือ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง" (ใช้อุปกรณ์ช่วย), "น้ำแข็งลอยน้ำได้"
2. ความคิดรวบยอดหรือ มโนมติ (Concept)คือ ความคิดหลัก (Main idea) ของแต่ละบุคคลที่มีต่อเหตุการณ์หรือปรากฏการณ์นั้นๆ มโนมติเกิดจากการนำข้อเท็จจริงมาศึกษาหรือเปรียบเทียบความแตกต่าง สรุปรวมลักษณะที่สำคัญ มองเห็นความสัมพันธ์ของสิ่งนั้นๆ สร้างเป็นความคิดหลักในรูปที่แสดงถึงความคิด ความเข้าใจ
ทำให้นำไปใช้ในการบรรยาย อธิบาย หรือพยากรณ์เหตุการณ์ วัตถุ และปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งแต่ละคนอาจมีนโนมติต่อสิ่งใดสิ่งหนึ่งที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับ ประสบการณ์ ความรู้เดิม วัยวุฒิ และ เหตุผลของบุคคลนั้นๆ

ตัวอย่าง
1. โปรตีนเป็นสารอาหารที่มีอยู่ในเนื้อสัตว์
2. ใบไม้แต่ละชนิดมีรูปร่างลักษณะแตกต่างกัน
3. พืชใบเลี้ยงเดี่ยวเป็นพืชที่มีใบเลี้ยงออกมาเพียงใบเดียวและมีเส้นใบขนานกัน
4. แมลง คือสัตว์ที่มีเขาและลำตัวแบ่งออกเป็น 3 ส่วน
5. สัตว์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง กับสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง
6. ความหนาแน่น เป็นความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับปริมาตร
7. ยีนที่อยู่บนโครโมโซมจะเป็นตัวกำหนดลักษณะทางพันธุกรรม
สรุป "มโนมติ คือ ความคิด ความเข้าใจที่สรุปเกี่ยวกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งหรือเรื่องใดเรื่องหนึ่งอันเกิดจากการสังเกต หรือการได้รับประสบการณ์เกี่ยวกับสิ่งนั้นหรือเรื่องนั้นหลายๆ แบบ แล้วใช้คุณลักษณะของสิ่งนั้นหรือเรื่องนั้นนำมาประมวลเข้าด้วยกันเป็นข้อสรุปของเรื่องนั้น