विज्ञान शिक्षणासाठी कार्यशाळा : उष्णतो

प्रकाश बुरटे

दोनचार काडेपेट्या, दोनचार मेणबत्त्या, सिगारेट लायटर, सँडपेपर एवढे साहित्य सोबत घेतले होते आणि शाळेकडून काचेचे बीकर, स्पिरीटचा दिवा, थोडासा बर्फ, टीपकागद असं सामान मागितलं होतं. इंग्रजी माध्यमाच्या शाळेने दोन दिवस उपलब्ध करून दिले होते. हाताशी दररोज तीन तास असा वेळ होता. विज्ञानासंबंधी गप्पा मारायच्या एवढंच ठरलं होतं. वर्गात तीसेक मुलं. नववीतील. प्रत्येकाला बसायला खुर्ची आणि समोर एकेक छोटे टेबल होते. दर दोन टेबलात जाण्या-येण्यासाठी छोटीशी वाट होती. आम्ही सारेजण चौकानात बसलो होतो. ओखळखीचे सोपस्कार झटपट आटोपते घेतले. ठरवूनच.

एका मुलाला मेणबत्ती आणि दुसर्‍याला काडेपेटी घेऊन जायला सांगितली. काही खास कारण नसताना त्यातला एक मुलगा थोडा गांगरला. मेणबत्ती पेटवताना या मुलाने गुलाकडची बाजू हातात धरून काडी पेटवायचा प्रयत्न केला. एकदोनदा काडी घासल्यावर चूक लक्षात आली. वरमून त्यानं काडी उलटी केली. बाकी मुलं हसली. एकदोनदा घासली. पेटली. मेणबत्ती मात्र एका काडीत पेटली नाही. दोनचार काड्या ओढाव्या लागल्या. मेणबत्ती पेटली एकदाची.

‘‘काडीचे गुल खरबरीत भागावर घासल्यावरच काडी का पेटत असावी?’’

‘‘काडी उलटी धरून खरबरीत भागावर घासल्यास का पेटत नसावी?’’

‘‘काडीचे गुल सँडपेपरवर घासल तर पेटेल का काडी?’’

‘‘दोन काड्यांची गुलं एकमेकांवर घासून पाहिल्यास काय दिसेल?’’

माझ्याकडच्या काडेपेट्या आणि मेणबत्त्या मुलांकडे सोपवल्या. पोरांनी सँडपेपरचा तुकडा मागितला. मेणबत्ती पेटवण्याने गप्पांना आणि काड्या ओढायला भरपूर खाद्य पुरविले. पोरं एकमेकांशी वाद घालत होती. काड्या ओढत होती. गोंधळी घालत होती. घर्षणाने आणि पाण्यात टाकलेल्या चुनखडीने उष्णता तयार होते की नाही यावर हमरी तुमरी लागली होती. गुलानंतर काडीचा लाकडी भाग पेटतो. नुसतं लाकूड घासलं तरी ते का पेटत नाही, असेही प्रश्‍न मुलांकडून येत होते. मी ते पुन्हा त्यांच्याकडे परतवत होतो. ‘‘शोधा म्हणजे सापडेल’’ आणि ‘‘चुकले तर बिघडत नाही’’चा धोषा लावला होता.

ये मामला क्या है?

नंतर आमचा मोर्चा एक कप चहा करणं आणि दहा कप चहा करणं याकडे वळला. माझ्यासाठी चहा आणून दिल्याचं निमित्त होतं. गप्पांना रंग चढत होता. गप्पांना रंग चढत होता. ऊष्णता, तिचे वेगळाले स्रोत (म्हणजे गॅसची शेगडी, रॉकेलचा स्टोव्ह, स्पिरीटचा दिवा, चूल इ.), तापमान आणि लागणारा वेळ यांचा संबंध हळूहळू उलगडत चालला होता. एकट्यानं चहा प्यायला संकोच वाटत होता. चहा गार झाल्यावर त्यात बोच बुचकळून तो गार झाल्याचं जाहिर केलं. त्याच वेळी बीकरमधे ठेवलेले बर्फाचे क्यूब वितळून गेल्याचं आणि बीकरच्या बाहेरील बाजूवर मात्र दंव जमा झाल्याचं आढळलं. विद्यार्थ्यांच्या नजरेला हा बदल आणून दिला. चहा गार होतोय तर बर्फ गरम. पानी का बरफ नही होता और ठंडी चाय गरम नही होती. ये मामला आखीर क्या है? थरमोडायनॅमिक्सचा नियम?

पुस्तक विरुद्ध प्रयोग आणि अनुभव

चहा करण्यावरून अनेक प्रकारच्या इंधनांवर चर्चा झाली. काय जळतं आणि काय काय जळत नाही याचे तक्ते केले; ऊष्णता केवळ काही जाळल्यानेच तयार होते का आणखीही मार्ग आहेत; ऊष्णतेमुळे तापमान वाढतं हा एक परिणाम दिसला होताच, ऊष्णतेमुळे आणखी काय काय घडतं….. अशा विषयांतराच्या चर्चेत बरीच पोरं रंगली होती. वर्गात जळक्या काड्या इतस्ततः पसरल्या होत्या. दीडएक तास झाला होता. तीसपैकी दोघांतिघांच लक्ष नीट लागत नसावं. नशीबानं कुणाला तहान-लघवी लागली नव्हती. या गोष्टी सांसर्गिक असतात. एका नंतर एक एक पोर बाहेर पडून वर्गाचा तोल अजून बिघडला नव्हता. मला हात आखडता घ्यायचं कारण नव्हतं.

पेटलेल्या मेणबत्तीवर बीकर पालथा घालून काय होते, कसे होते, केव्हा होते हे नीट पहायला सांगितले. जे काही घडतंय ते का घडत असावे यावर चर्चा घडू दिल्या. पुस्तकात मेणबत्ती विझण्याचे उत्तर येऊन गेले होतेः ‘‘मेणबत्तीच्या ज्वलनासाठी प्राणवायू मिळत नाही.’’ प्रयोगातून उत्तरातला प्राणवायू हाती येत नव्हता. नाही म्हटलं तरी सवयीमुळं पुस्तकातली माहिती डोकावत होतीच. ‘‘ती आपण अनुभवाशिवाय मानायची नाही’’ हे मुलांना पटत नव्हतं. वाद विवाद सुरू झाला. विषय होता, ‘‘पुस्तक विरूद्ध प्रयोग आणि अनुभव’’ पुस्तक आणि अनुभवात फरक असला तर काय खरं मानायचं? पुस्तकात अनुभवाचेच बोल आले, तर असा प्रश्‍नच तयार होणार नाही. हा त्यावर काही मुलांचा तोडगा होता.

कात्रजच्या घाटात

वाद चालू होण्यापूर्वी मुलांना दाखवून बीकरमधे थोडे पाणी उकळायला ठेवले होते आणि दुसरीकडे पाण्यात भिजवलेला टीपकागद वाळायला टांगला होता. बीकरमधलं पाणी संपलं आणि टीपकागदही वाळला तसा आधीचा वाद सोडून दिला आणि दोन्ही ठिकाणच्या पाण्याचं काय झालं, असा प्रश्‍न पुढ्यात टाकला. ‘‘दोन्ही ठिकाणचं पाणी वाफ होऊन उडून गेलं.’’ उत्तर सोपं होतं. उकळणं आणि बाष्पीभवन यातला फरक ध्यानात आणून द्यावा म्हणून विचारलं, ‘‘बीकरला आपण उष्णता दिली होती. पण टीपकागद तर नुसताच टांगला होता. तरी तुमचे उत्तर एकच आहे?’’

थोडा वेळ मुलं बुचकळ्यात पडली. नंतर एकाने विचारलं, ‘‘सर, वॉटर इज मेडअप ऑफ हायड्रोजन अ‍ॅन्ड ऑक्सिजन इजंट इट?’’ इथे हायड्रोजन ऑक्सिजनचा काय संबंध, असं वाटून गेलं मला. पण गेल्या दोन अडीच तासांच्या गप्पात आडवळणानं संबंध असणार्‍या आणि पूर्णपणे असंबद्ध गोष्टींवर देखील चर्चा झाली होतीच. विषयांतरं देखील खूप झाली होती. म्हणून मी सांगितलं की, ‘‘हो, हायड्रोजन, ऑक्सिजन यांच्या एकत्रिकरणातून पाणी होतं. किंवा हायड्रोजन जळाल्यानं पाणी तयार होतं असं मी वाचलं आहे.’’ पोराला हुरूप आला. ‘‘बीकरमधील पाण्याला उष्णता दिल्यानं त्याचं हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमधे विघटन होत असेल. पण टिपकागदातल्या पाण्याची मात्र वाफ होऊन जात असेल.’’ पोरगं कात्रजच्या घाटात शिरतंय असं मला जाणवलं. त्याला मूळ रस्त्यावर आणणं हे माझ कामच होतं. दुरूस्त करणं सोपं होतं. ‘‘तू म्हणतोयस तसं नसून हे असं असं आहे.’’ एवढ सांगणं पुरेसं होतं. मुलगा माझ्याकडे आशेनं पाहात होता. उत्तरावरून मी त्याला पास करणार का नापास करणार, असा भाव त्याच्या चेहर्‍यावर क्षणभर तरळला. मी ठरवलं पास-नापासचे शेरे मारणे हे सध्या तरी आपले काम नाही. त्याचे उत्तर ही एक हायपोथेसिस मानायला मी तयार झाले पाहिजे. असं काय मोठ्ठं आकाश कोसळणार आहे. जंगलात वाट चुकण्यात देखील एक मजा असते. त्यासाठी थोडंसं धैर्य लागतं. ते मी एकवटलं.

संशोधनाकडे आगेकूच

‘‘तू म्हणतोयस ते शक्य आहे.’’ त्याचा चेहरा खुलला. नापासाचं भय गेलं. ‘‘आता तुझ्या मतासाठी जास्तीत जास्त आधार द्यायचा आपण प्रयत्न केला पाहिजे. हो का नाही? काय काय सांगता येईल आणि काय काय करता येईल आपल्याला? बीकरमधे पुन्हा पाणी उकळायला ठेवून वर झाकण घालून पाहायचे का?’’ मुलांचा होकार मिळाला. थोडं पाणी पुन्हा उकळायला ठेवले. एक दोन मुलांना सर्वांच्या वतीने नीट निरीक्षण करायला सांगितलं.

झांकणाच्या बुडाशी पाण्याचे थेंब तयार होऊन ते पुन्हा बीकरमधे पडत असल्याचे निरीक्षण प्रथम सांगितले गेले. पहिल्या मुलाने स्पष्टीकरण दिले, ‘‘सर, बीकरवर झांकण घातल्याने आत तयार झालेले हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन वायू थोडे थंड झाल्यावर एकत्र येऊन त्यांचं पुन्हा पाणी तयार झालं असेल.’’ मूळ गृहितकाशी हे स्पष्टीकरण अत्यंत सुसंगत असल्याचं सर्टीफिकेट दिलं. त्या मुलाच्या बाजूने आणखी काही जणांचा फौजफाटा गोळा झाला.  वर्गात उत्साहाचं वारं संचारलं. एकानं आणखी एक निरीक्षण नोंदवून त्याचंही स्पष्टीकरण दिलं. ‘‘सर, आणखी एक मजा लक्षात आली का? जेवढ्या पाण्याचं विघटन झालं, तेवढंच पाणी पुन्हा तयार होणार.’’ प्रयोग-निरीक्षण यातून दिसणार्‍या घटनांच्या स्पष्टीकरणासाठी आपण एक थियरी रचतो आहोत असा भाव काही मुलांच्या चेहर्‍यांवर ठळकपणे दिसत होता. सुरवातीला पोरांचा व्रात्यपणा नसेलच असं नाही म्हणता यायचं.

तरीही घाईघाई त्यांना माझ्या वळणावर आणले नाही. याचं मला समाधान वाटू लागलं. तसं जर मी केलं असतं, तर मुलांतील ही स्पष्टीकरण देण्याची अहमहमिका प्रगटलीच नसती. कार्यकारणभाव देण्याच्या मुलांच्या क्षमतेचे मनापासून कौतुक केलं आणि आणखी थोडं पुढेजाण्यासाठी एक प्रश्‍न पुढ्यात टाकला. ‘‘आत्ता पर्यंतच्या प्रयोग आणि निरीक्षणांवरून तुमचे म्हणणे योग्य असण्याची शक्यता जास्तच वाटते आहे. परंतु एकदम खात्री करून घ्यायचा एक मार्ग मला दिसतोय. बीकरमधील या दोन वायूच्या गुणधर्मांचा वापर करून काही चाचणी घेता आली तर बहार येईल. चाचण्या काय फक्त अ‍ॅटम बाँबच्याच घ्यायच्या असतात का काय? आठवतायत का, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे काही गुणधर्म? पुस्तकं पाहायलाही आपल्याला काहीच हरकत नाही, बरं का.’’

बरीच चर्चा झाली, पुस्तकांची पानं फडफडली. शेवटी ‘‘हायड्रोजन वायूचा जळताना स्फोट होतो’’ तर ‘‘ऑक्सिजन ज्वलनाना/ज्वलनाला मदत करतो’’ यावरून चाचणी घ्यायचे ठरले. काडेपेटी, लायटर सारा जामानिमा मदतीला होताच. एखादवेळी स्फोट झाला तर बीकर फुटेल, काचा लागतील अशी भीती मुलांना वाटत होती. तरी मनाचा हिय्या केल्याचं नाटक करत बीकरचे झांकण उघडून आत जळती काडी धरली. थोडावेळ जळत होती. नंतर बोटापर्यंत आली म्हणून आत टाकली. स्फोटाचा मागमूस नाही. प्रश्‍न काही सुटला नाही. वायू सगळे निसटून गेले असतील असं वाटलं मुलांना. झांकण घालून बीकरमधे पाणी पुन्हा एकदा उकळायला ठेवले. जळत्या काडीचा प्रयोग पुन्हा केला. तुलनेसाठी बाहेरसुद्धा एक जळती काडी धरली. निरीक्षणांवरून काय निष्कर्ष काढायचा? पेंच पडला. पुस्तकात वाचलेले या वायूचे गुणधर्म कशावरून बरोबर असतील अशीही शंका एकानं काढली. खातरजमा करायची तर वायू तयार करून त्यांचे गुणधर्म तपासणे हाच उपाय होता. आयत्यावेळी ते अशक्य. म्हणून पुस्तकातील माहिती योग्य मानायचं सध्या ठरविलं.

‘‘खर, हायड्रोजन हा अगदी हलका वायू असतो, असं पुस्तकात दिलंय. तसं असेल तर तो लगेच बीकरमधून निघून जात असेल. ऑक्सिजनचं प्रमाण देखील कमी होत असेल. म्हणून दोन्ही वायू बीकरमधे असल्याचं या चाचण्यावरून दिसत नसेल.’’ माझ्यापेक्षा मुलंच जास्त बोलत होती. ते माझ्याही दृष्टीने बरेच होते. तीन तीन तास लेक्चर देण्याची मला तरी कुठं सवय आणि हौस आहे. शिवाय, तशी लेक्चर झोडून विज्ञान शिक्षण होईल असं मला वाटत नाही. आणखी एका मुलानं सांगितलं, ‘‘सर, तुम्ही नीट पाहिलं का, बीकरमधे पाण्याची वाफ पण दिसत होती. दमट हवेत हायड्रोजन असला तरी त्याचा स्फोट होईलच कसा?’’

अपयश ही यशाची पहिली पायरी

मुलांनी सांगितलेल्या अडचणी योग्यच होत्या. जर नेमका प्रयोग करायचा तर या अडचणींवर तोडगा काढणारी रचना केली पाहिजे. याबाबत मुलांचे एकमत झाले होते. तीन तास केव्हाच होऊन गेले होते. दुसर्‍या दिवशी आम्हाला भेटायचे होतेच. शंकेला वाव राहाणार नाही अशा पद्धतीने प्रयोगाची आखणी करून यायला सांगून दिवस संपविला. दुसर्‍या दिवशी आखणी केलले दोन तीन प्रयोग हाती आले. त्यांची वैशिष्ट्यं आणि त्रुटी यावर र्चा झाली. एक प्रयोग सरस वाटला. तो प्रत्यक्ष करून पाहायला हाताशी साधन-सामुग्री जमविता आली नाही. म्हणून नंतर केव्हा तरी शिक्षकांनी तो प्रयोग करून दाखवावा अशी विनंती करायचे ठरले. दोन दिवसात काय काय हाती लागले, याची एकदा उजळणी केली. शिवाय, विविध इयत्तांच्या पुस्तकांतील उष्णतेसंबंधी प्रश्‍न मुलांना विचारले. पुस्तकात नसलेले प्रश्‍नही विचारले. उदाहरणार्थ, फुलका का फुगतो किंवा भाकरी का फुगते, तापल्या तेलात मोहरी का तडतडते, तेलात लाटलेली पुरी टाकून तेल तापवू लागल्यावर प्रथम खाली असलेली पुरी वर का तरंगते, तिच्या घनतेत का फरक पडतो…. इ. त्याची उत्तरं द्यायला आता मजा येत होती. मुलं एकमेकांना दुरूस्त करत होती.

छोटासा खडू मिळेल का, खडू?

अशा कार्यशाळा इतर काही ठिकाणी घेतल्या. मुलांच्या आणि माझ्या मूडप्रमाणे मांडणीत बदल होत होते. जास्त करून मुलांनीच बोलायचे असल्याने मी एकट्याने कार्यशाळेला वळण देणे अशक्य होते. काही ठिकाणी अशी कार्यशाळा सपशेल फसली देखील. काही ठिकाणी शिक्षक सोबतीला होते. त्यांच्याशी नंतर चर्चा झाली. त्यांचा साधारण सूर जरासा वेगळा होता. शिकविण्याच्या या प्रकारात छोट्या छोट्या गोष्टींसाठी खूप वेळ लागतो. असे शिकवायचे झाले तर अभ्यासक्रम कसा पूर्ण होईल? परीक्षा तर असतातच, त्यात मुलांना यश मिळणे आवश्यक आहे. असं शिकवणं मुलांना आवडेलही. परंतु, ते नेहमी जमणं अवघड आहे. दुसरी गोष्ट म्हणजे मुलं काहीही विचारतील, कुठंही विषयांतर करतील, आम्हाला अशा अनपेक्षित गोष्टींना तोंड देता देता नाकीनऊ येतील. एक ना दोन, अनेक मुद्दे शिक्षक मांडत होते. त्यात तथ्यही होतेच. या शिवाय, त्यांनी न सांगितलेली पण मला माहित असणारी एक गोष्ट होती. मी पाहुणा म्हणून शाळेत जातो. आधी ओळख करून देताना भाभा अणुसंशोधन केंद्रात केलेल्या नोकरीचा उल्लेख कधी होतो. नाही झाला, तरी फुलांचा गुच्छ वगैरे देऊन स्वागत केले जाते. या सार्‍या प्रकारामुळे माझे स्थान जरा विशेष बनते. त्याचाही मला फायदा होत असणार. असा फायदा बाकी शिक्षकांना कुठे मिळतो? एकंदरीत सारासार विचार करून मी शिक्षकांना अलिकडं असं सांगतो, ‘‘तुम्हाला असं वेगळ्या  प्रकारानं शिकवायला आवडलं तर आयुष्यात एकदा किंवा वर्षात एकदा वेगळ्या तर्‍हेने शिकवून पाहा. रोज रोज नको. एकदम संगणकाची कशाला स्वप्न पाहायची? साध्या खडूच्या तुकड्याची अपेक्षा ठेवूया. तो हाती आला आणि इच्छा असेल तर मुलांच्या साक्षीने शिक्षणाची मुळाक्षरं नव्यानं फळ्यावर लिहिता येतील. ते ही काही कमी महत्त्वाचे नाही.’’