ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์

กว่า 20 ปีที่ผ่านมา ริชาร์ด ดัช ได้สรุปหลักการสอนธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ไว้ ซึ่งครั้งแรกไม่ได้รับการยอมรับเท่าที่ควร และหลังจากที่มีการตีพิมพ์และเผยแพร่ออกไปหลังจากนั้นก็เป็นที่ยอมรับมากขึ้นทั้งในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ ปัจจุบันธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ถูกบรรจุลงในหลักสูตรการศึกษาเพื่อให้ครูได้นำไปใช้ในการพัฒนากระบวนการเรียนรู้ของนักเรียน ซึ่งสามารถสรุปแก่นธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ไว้ 9 ข้อ คือ
1. สิ่งที่วิทยาศาสตร์ต้องการคือหลักฐานและข้อเท็จจริงที่ผ่านการพิสูจน์ว่าถูกต้องแล้ว ไม่ได้มาจากการคาดเดา ส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องเชิงฟิสิกส์ ตัวอย่างเช่น ไอน์ สไตน์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันศึกษาเกี่ยวกับมวลสารขนาดใหญ่ที่สามารถปลดปล่อยลำแสงขนาดเล็กออกมาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งมีหลักฐานที่ยืนยันได้
2. ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกิดจากลักษณะนิสัยของนักวิทยาศาสตร์และวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ลักษณะนิสัยของนักวิทยาศาสตร์คือมีเหตุมีผล มีความละเอียดรอบคอบ ส่วนวิธีการทางวิทยาศาสตร์เริ่มต้นจากการระบุปัญหาหรือเกิดข้อสงสัย นำไปสู่การตั้งสมมติฐาน ตรวจสอบสมมติฐาน และสรุปรายงานผลของการแก้ปัญหาซึ่งอาจจะอยู่ในรูปของงานวิจัย
3. ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกิดจากการพิสูจน์และทดลองมาแล้ว จึงเป็นความรู้ที่มีคุณค่าคงทนและยอมรับได้
4. กฎและทฤษฎีเป็นการอธิบายความรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ เป็นความรู้ที่เฉพาะเจาะจง ถูกต้องและชัดเจนซึ่งเป็นผลมาจากความพยายามของนักวิทยาศาสตร์ กฎคือการบอกลักษณะของธรรมชาติที่ปรากฏ เช่น กฎของชาร์ล ส่วนทฤษฎีคือ ความรู้ที่เป็นหลักการกว้าง ๆเพื่อใช้อธิบายหรือพยากรณ์ปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่อยู่ในขอบเขตของทฤษฎีนั้น การยอมรับว่าทฤษฎีใดเป็นความจริงหรือไม่ พิจารณาจากทฤษฎีนั้นจะต้องอธิบายกฎ หลักการ และข้อเท็จจริงที่อยู่ในขอบเขตทฤษฎีนั้น
5. วิทยาศาสตร์คือความพยายามที่จะสร้างความรู้ นักวิทยาศาสตร์เลือกปัญหาและวิธีการในการสืบค้นและสร้างสรรค์ผลงาน ข้อเท็จจริงมากมายเกิดจากความคิดสร้างสรรค์ที่เกิดจากแรงผลักดันภายในตัวของนักวิทยาศาสตร์ กระบวนการสืบค้นความรู้ทางวิทยาศาสตร์บางครั้งก็ต้องอาศัยความรู้ทางด้านศิลปะ
6. ลักษณะนิสัยในตัวบุคคลเป็นปัจจัยสำคัญของวิทยาศาสตร์ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ส่วนหนึ่งได้มาจากลักษณะนิสัยในตัวบุคคลซึ่งจะเป็นตัวเสริมทำให้เกิดการค้นพบความรู้ ทั้งนี้ต้องขึ้นอยู่กับประสบการณ์เดิมและความคาดหวัง
7. ประวัติศาสตร์ วัฒนธรรม และสังคมมีอิทธิพลต่อวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะสังคมของคนชนบท
8. วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความหมายคล้ายกันคือ วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์เป็นความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับธรรมชาติ ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ ส่วนเทคโนโลยีคือ การนำเอาวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์มาประยุกต์ใช้เพื่อให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์
9. วิทยาศาสตร์และวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไม่สามารถตอบคำถามได้ทุกคำถาม ความสำคัญของธรรมชาติของวิทยาศาสตร์เป็นส่วนสำคัญที่นักเรียนต้องเข้าใจและเข้าถึงคุณค่า เพราะคำถามบางคำถามไม่สามารถหาหลักฐานทางวิทยาศาสตร์มาพิสูจน์ได้ เช่น คนที่ชอบด้านไสยศาสตร์ มักจะไม่มีเหตุผลและไม่สามารถหาข้อเท็จจริงมาอธิบายได้ ส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับความเชื่อทางศาสนา