Η συγγραφή διδακτικών βιβλίων φυσικής ακολουθεί κατάλληλους μετασχηματισμούς εκείνου του σώματος γνώσης που έγινε αποδεκτό μετά από ενδελεχή, συστηματική και διαχρονική κρίση απ’ την επιστημονική κοινότητα των φυσικών. Στόχος αυτών των διδακτικών μετασχηματισμών είναι η διευκόλυνση των μαθητών και πρωτοετών φοιτητών να προσεγγίσουν τις βασικές αρχές και τις ερμηνείες των φυσικών φαινομένων με προτάσεις χαμηλότερης αφαίρεσης απ’ τις διατυπώσεις στα επιστημονικά περιοδικά, τα συνέδρια και τις μονογραφίες επιστημόνων εγνωσμένου κύρους, με τη χρήση πρόσφορων αναλογιών & μεταφορών, με μαθηματική επεξεργασία συναφή με τις δυνατότητές των αναγνωστών και εύληπτα όσο και εύστοχα παραδείγματα ώστε το επιστημονικό περιεχόμενο να καταστεί συμβατό με τους νοητικούς περιορισμούς της ηλικίας, τα ενδιαφέροντα και τις προϋπάρχουσες γνώσεις των μαθητευόμενων.

Ο Παναγιώτης Κουμαράς στο νέο βιβλίο του, συνοψίζει κάποιες προβληματικές εκδοχές αυτών των μετασχηματισμών και τις χαρακτηρίζει ως «προπατορικά αμαρτήματα» των βιβλίων φυσικής, αφού δεν αποτελούν απλές παρανοήσεις αλλά εδράζονται στην ιστορική εξέλιξη των επιστημονικών μοντέλων με τα οποία πραγματεύτηκαν τα φυσικά φαινόμενα οι επιστήμονες του παρελθόντος, ιδίως εκείνα που πέτυχαν ευρεία αποδοχή στην εποχή τους. Όποιοι έχουν παρακολουθήσει την πορεία του στη διδακτική της φυσικής, γνωρίζουν τη διαχρονική ενασχόλησή του με την εργαστηριακή αναπαραγωγή ιστορικών πειραμάτων και την ανασυγκρότηση των εννοιολογικών πραγματεύσεων που επιχείρησαν οι «πρώτοι διδάξαντες» στην επιστήμη, καθώς και την επίδραση που είχαν οι προσεγγίσεις τους στα διδακτικά βιβλία των εποχών που ακολούθησαν.

Η συστηματική επανάληψη αυτών των “αμαρτημάτων” στα διδακτικά βιβλία φυσικής, ξεκινώντας απ’ το Δημοτικό και φτάνοντας μέχρι και τα εισαγωγικά πανεπιστημιακά εγχειρίδια φυσικής θα μπορούσαν να αποδοθούν, πάντα μιλώντας αναλογικά, και ως «γενετικά λάθη» στη συγγραφή διδακτικών βιβλίων αφού η απλή αναφορά σ’ αυτά δεν αρκεί για να εξαλειφθούν σε επόμενες εκδόσεις, ούτε τα εμπόδισε να αναπαραχθούν από κάποιους συγγραφείς επόμενων γενεών.

Το περιεχόμενο του βιβλίου μπορεί να κατηγοριοποιηθεί στις ακόλουθες προβληματικές καταστάσεις:

Όταν εισάγονται φυσικά μεγέθη μέσω της νευτώνειας δύναμης

Εδώ συζητούνται η εισαγωγή της έννοιας πίεση σε περιβάλλοντα στερεών, ως κατανομή της πιεστικής δύναμης στις προβαλλόμενες επιφάνειες. Αυτή η επιλογή δημιουργεί την αντίληψη πως η πίεση αποτελεί μια περίπτωση έκφρασης της δύναμης.

Π.χ. αποδίδεται διανυσματικός χαρακτήρας στην πίεση ακόμα και σε δημοφιλές αμερικάνικο πανεπιστημιακό εγχειρίδιο που έχει μεταφραστεί και στα ελληνικά, ενισχύοντας έτσι τις καταγεγραμμένες παρανοήσεις των μαθητών γι’ αυτό το φυσικό μέγεθος.

Στην ίδια κατηγορία εντάσσεται κι’ η εισαγωγή της ενέργειας, πάλι μέσω της νευτώνειας δύναμης, «ως η δυνατότητα παραγωγής έργου». Αυτή η επιλογή διαψεύδεται απ’ τον Δεύτερο Θερμοδυναμικό Νόμο για ενεργειακές καταστάσεις που λόγω μεγάλης εντροπίας αποκλείουν την δυνατότητα παραγωγής έργου.

Αναφορές σε πειράματα που δεν ελέγχθηκαν εργαστηριακά απ’ τους συγγραφείς

Εδώ εντάσσεται η επίδειξη με τις φλέβες του νερού που εκρέουν από διαφορετικές πλευρικές θέσεις ενός δοχείου στην ίδια κατακόρυφο αλλά από διαφορετικά ύψη. Αυτή η πειραματική επίδειξη δεν επιβεβαιώνει με γενικότητα τον ισχυρισμό πως οι φλέβες που βρίσκονται χαμηλότερα απ’ την ελεύθερη επιφάνεια του νερού παρότι εκρέουν με μεγαλύτερη ταχύτητα έχουν μεγαλύτερο βεληνεκές.

Το ίδιο ισχύει και για την τιτλοδότηση του στέμματος του Ιέρωνα. Η αφήγηση του Βιτρούβιου αναφέρεται στο θριαμβευτικό «εύρηκα» της επιστήμης που αναδύθηκε απ’ την μπανιέρα του Αρχιμήδη. Οι υπολογισμοί που παρατίθενται απ’ τον Κουμαρά αναδεικνύουν την δυσκολία να διακριθούν οι όγκοι ενός γνήσιου κι’ ενός νοθευμένου  στέμματος που έχουν ίσα βάρη, απ’ την μικρή μεταβολή της στάθμης του εκτοπιζόμενου υγρού, με την συγκεκριμένη μέθοδο και τα όργανα της εποχής. Πρόκειται για μια περίπτωση δημοφιλούς και με μεγάλη διάχυση επιστημονικού αφηγήματος που μάλλον θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως νοητικό πείραμα. Το βιβλίο παραθέτει την συνθετότερη μέθοδο που μπορεί να το αναπαράγει με αποδεκτή ακρίβεια.

Ερμηνείες για καταστάσεις με απλό αλλά προβληματικό μοντέλο διαχείρισης

Για την περιγραφή της συμπεριφοράς των υγρών παρ’ ότι δεν αρκεί, το μοντέλο των ιδανικών αερίων επιμένει να παρεισφρέει και εκεί που δεν θα όφειλε . Η μικροσκοπική περιγραφή των υγρών απαιτεί και την υπόθεση επίδρασης δυνάμεων μεταξύ των μορίων.

Π.χ. Η διατήρηση της πιεστικής κατάστασης ενός υγρού που συλλέγεται σε μεγάλο βάθος μέσα σε άκαμπτο δοχείο, όταν το δοχείο μεταφερθεί στην επιφάνεια δοκιμάζει την υπόθεση για το ασυμπίεστο των υγρών.

Οι προβληματικές ερμηνείες της συμπεριφοράς στερεών επιφανειών μέσα σε ρεύματα αέρα, αλλά και η λειτουργία του σίφωνα επίσης απαιτούν τη συνδρομή των μοριακών δυνάμεων στα αέρια και τα υγρά, είτε μεταξύ τους είτε με τις στερεές επιφάνειες που εφάπτονται σ’ αυτά.

Επίσης, οι γνωστές μικροσκοπικές περιγραφές της μετάδοσης της ενέργειας σε ηλεκτρικό κύκλωμα εξυπηρετούν επαρκώς τις έννοιες ηλεκτρικό ρεύμα και ηλεκτρική αντίσταση, ενώ απουσιάζει απ’ τα σχολικά βιβλία μια αντίστοιχη μικροσκοπική περιγραφή για τη διαφορά δυναμικού. Ο συγγραφέας δεν προτείνει ότι αυτή η περιγραφή θα πρέπει να ενταχθεί στη διδασκαλία. Επισημαίνει όμως ότι είναι καλό να την έχουν υπόψη τους οι διδάσκοντες.

Το βιβλίο αποδίδει την επανάληψη αυτών των λαθών, κυρίως σε τρεις παράγοντες

Αποτελούν άτυπη δέσμευση για τους συγγραφείς διδακτικών εγχειριδίων χαμηλότερων εκπαιδευτικών βαθμίδων οι τρόποι που πραγματεύονται τα επίμαχα προβληματικά ζητήματα πανεπιστημιακά εγχειρίδια εισαγωγικής φυσικής. Ιδιαίτερη επίδραση έχουν εκείνα τα εγχειρίδια που πέτυχαν διαχρονική αποδοχή και διεθνή εκδοτική επιτυχία. Ακόμα μεγαλύτερη βαρύτητα τους αποδίδουν οι καθηγητές που μπαίνουν στις τάξεις και προσφεύγουν σ’ αυτά για να διευκρινίσουν απορίες τους.

Ένας ενδιαφέρων παράγοντας αφορά την διαφορετική συμπεριφορά του επιστήμονα – ερευνητή από εκείνη του συγγραφέα διδακτικών εγχειριδίων. Αυτή η διάσταση γίνεται πιο χαρακτηριστική όταν επιστήμονας και συγγραφέας είναι το ίδιο πρόσωπο. Με την πρώτη του ιδιότητα ο ερευνητής – συγγραφέας λογοδοτεί στην κοινότητα των ερευνητών με βάση τα αυστηρά κριτήρια που έχει επιβάλλει η επιστημονική παράδοση. Με την ιδιότητα του συγγραφέα υπακούει σε διαφοροποιημένους κανόνες σύμφωνα με τους οποίους το συγγραφικό προϊόν επιδιώκει ισορροπία μεταξύ της επιστημονικής ακρίβειας και της διδακτικής του εμβέλειας. Δηλαδή της αποτελεσματικότητας και της αποδοχής που θα συναντήσει η διδακτική του πρόταση μέσα στις τάξεις.

Επιπλέον, καταγράφεται χαμηλή επικοινωνία μεταξύ των συγγραφέων εγχειριδίων επιστήμης με θητεία στην έρευνα, με τα πορίσματα της διδακτικής των επιστημών. Προφανώς κάποια ευθύνη θα έχει κι’ η διδακτική σ’ αυτή την μάλλον ψυχρή σχέση.

Ο Κουμαράς αναζήτησε τα ιστορικά ίχνη των «προπατορικών αμαρτημάτων» που σχολιάζει και τα αφηγείται με τρόπο που θυμίζει εννοιολογικό θρίλερ με εντάσεις κι ανατροπές.

Επιλέγω ως παράδειγμα την ερμηνεία λειτουργίας του σίφωνα. Αυτή ξεκινά πριν δυο χιλιετηρίδες, εμπνέει αεικίνητα και αυτά τα αεικίνητα επανέρχονται ακάθεκτα τον 17^ο αιώνα. Τον 18^ο ερμηνεύουν τον σίφωνα λανθασμένα με τις εξισώσεις της υδροστατικής. Αυτοί οι υδροστατικοί χειρισμοί κατορθώνουν να χωρέσουν ακόμα και σε διδακτικά βιβλία του 20^ου αιώνα. Ακολουθούν οι συνεπέστερες υδροδυναμικές ερμηνείες που αντικαθιστούν τις προηγούμενες υδροστατικές στα σχολικά βιβλία. Ο Ήρωνας του 2^ο π.Χ. αιώνα απέδωσε τη λειτουργία του σίφωνα στη συμπεριφορά του νερού ως συνεχούς μέσου. Αυτή την άποψη έθεσαν τον 20^ο αιώνα σε πειραματική δοκιμασία με εφόδιο την μικροσκοπική θεώρηση της ύλης. Αφαίρεσαν τον ατμοσφαιρικό αέρα και χρησιμοποιώντας ιοντικά υγρά με χαμηλή τάση ατμών διαπίστωσαν πως και χωρίς ατμοσφαιρική πίεση δούλεψαν οι σιφωνισμοί. Η παραμονή των υγρών στις δύο στήλες του σίφωνα παρά την απουσία ατμοσφαιρικής πίεσης αποδόθηκε στις δυνάμεις συνοχής & συνάφειας.  Αυτό το μοντέλο πέρασε στα εγχειρίδια μέσω της αναλογίας της μεταλλικής αλυσίδας με ασύμμετρα σκέλη και στον δικό μας Αλεξόπουλο.

Ο συγγραφέας του βιβλίου πραγματοποίησε αρκετούς ελέγχους στο εργαστήριο και προτείνει, μαζί με την εννοιολογική πραγμάτευση και πειραματικές επιδείξεις που μπορούν να αναιρέσουν τα λάθη που σχολιάζει. Σε αρκετές περιπτώσεις μας συστήνει τρόπους που αυτά τα λάθη θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως γόνιμες διδακτικές αφορμές. Σίγουρα δεν τα αντιμετωπίζει ως σκανδαλιστικές περιπτώσεις επιστημόνων που ως δάσκαλοι και αυτοί «την πατάνε», αλλά ως ένα «προπατορικό αμάρτημα» με παρελθόν και ενδεχομένως και μέλλον.

Οι επισκέπτες του ylikonet ίσως είναι εξοικειωμένοι με κάποιες απ’ τις παλαιότερες εκδοχές των περιεχομένων του βιβλίου αφού ο Παναγιώτης, δικαιωματικά ως μέλος του, επέλεξε τον ιστότοπο που μας φιλοξενεί για να προκαλέσει συζητήσεις και να εξασφαλίσει αναδράσεις για τις ιδέες και τα συμπεράσματά του.

Αυτή η έκδοση αντιμετωπίζει τις περιπτώσεις των λαθών στα βιβλία φυσικής ως ενιαίο διαχρονικό πρόβλημα και γι’ αυτό προσφέρεται στη συναγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τις αιτίες που αυτά τα λάθη επανέρχονται. Σίγουρα αφορά εκείνους που αυτή την περίοδο καταγίνονται με τη συγγραφή των νέων διδακτικών βιβλίων επιστήμης και όσους θα αποτελέσουν μέλη των επιτροπών κρίσης. Κυρίως όμως με έμφαση επισημαίνει την υποχρέωση να  αντιμετωπίζουμε τις προτεινόμενες διδακτικές προτάσεις με κριτική διάθεση και να μην επιχειρηματολογούμε με αποκλειστική αναφορά σε αυθεντίες, εδώ συγγραφικές.

Οι διακόσιες σελίδες του βιβλίου προσφέρονται ταυτόχρονα και για ενημερωτικό διάβασμα στην πολυθρόνα αλλά και στο τραπέζι, δίπλα στο υπολογιστή, όταν επιχειρείς τα δικά σου μικρά ή και μεγαλύτερα συγγραφικά εγχειρήματα.

Αξίζει να έχει την καλή υποδοχή που επιφυλάχθηκε στο προηγούμενο βιβλίο του συγγραφέα, «Οδηγός διδασκαλίας των φυσικών επιστημών με πειράματα», μαζί με τον Θοδωρή Πιεράττο, πάλι απ’ τις εκδόσεις Ροπή.