Kan wetenschappelijk denken worden geleerd?
Diesrede 6 november 2009
Prof.dr. Henk G. Schmidt, rector magnificus EUR
Bij de opening van het academisch jaar van de Universiteit Twente lanceerde minister Ronald Plasterk, een voorstel tot herziening van het hoger onderwijs. Hij gaf aan dat het hoger onderwijs uit zijn voegen begint te barsten. Niet alleen vanwege de steeds grotere toestroom van studenten, maar ook vanwege de toenemende diversiteit van die studenten in termen van hun interesses en talenten. Hij stelde daarom de vraag: moet er niet een ander en breder stelsel komen? Eén van de overwegingen die hij daarbij aanvoerde, was dat veel studenten die kiezen voor een universitaire opleiding dat niet doen uit interesse voor de wetenschap, maar vooral omdat ze een mooie baan ambiëren. De toekomstoriëntaties van studenten in het hoger beroepsonderwijs en het wetenschappelijk onderwijs ontlopen elkaar minder dan het onderscheid tussen hbo en universiteit suggereert.
De minister heeft geen ongelijk met zijn constatering dat veel universitaire studenten buiten de wetenschap hun emplooi vinden. In feite geldt dat voor bijna 95% van die studenten. Bovendien wordt er in het hbo ongetwijfeld wetenschappelijk geverifieerde kennis aangeboden. Men mag tenminste hopen dat hbo-bouwkundigen van hetzelfde soort kennis gebruik maken als hun evenknieën van de technische universiteiten, wanneer ze onze bruggen en wegen bouwen!
De verschillen tussen hbo en wetenschappelijk onderwijs lijken dus in veel opzichten eerder gradueel dan principieel. Daarom is het plan van de minister voor ons een uitdaging om de vraag te beantwoorden wat wetenschappelijk onderwijs nou precies “wetenschappelijk” maakt. In welk opzicht bieden ónze alumni de samenleving iets dat hen principieel onderscheidt van hbo-afgestudeerden? Ik ga die uitdaging vandaag met u aan.
Wanneer je onze docenten vraagt waarin nu precies dat uniek-wetenschappelijke karakter van hun onderwijs schuilt, krijg je in de regel twee, met elkaar samenhangende antwoorden. Het eerste is dat wetenschappelijk onderwijs studenten helpt een manier van (denken en/weg) redeneren te verwerven die sterk afwijkt van het huis-tuin-en-keuken denken, en die alleen in de wetenschap voorkomt. En het tweede antwoord luidt dat die vaardigheid verworven wordt omdat studenten les krijgen van docenten die zelf in de wetenschap gepokt en gemazeld zijn.
Maar is dat ook zo? Leren studenten ook echt wetenschappelijk denken aan de universiteit? En speelt de docent-onderzoeker daar noodzakelijk een doorslaggevende rol in? Ik moet bekennen dat ik in de voorbereiding van deze diesrede met enige scepsis begonnen ben me te verdiepen in dit onderwerp. Die scepsis werd gevoed deels door persoonlijke ervaringen, deels door wat ik weet van de literatuur over menselijke cognitie. Laat ik beginnen met het eerste.
Studenten hangen soms pseudo-wetenschappelijke denkbeelden aan wanneer zij aankomen op de universiteit. Zeker eerstejaars psychologiestudenten gaan gebukt onder allerlei bijgeloof over paranormale verschijnselen, buitenzintuigelijke waarneming, en astrologie. Als onderdeel van hun eerstejaar proberen wij docenten antistoffen te ontwikkelen tegen dit soort ideeën door hen in te wijden in de methoden van de wetenschap. Ik vraag in een van mijn eerste colleges wie denkt dat “er wel wat zit” in het idee dat de persoonlijkheid van mensen door de stand van de planeten bij hun geboorte bepaald wordt; dat de zon in Aries betekent dat de persoon meer extravert zal zijn, van die dingen. Standaard antwoordt ongeveer een derde van de psychologiestudenten “dat er wel wat inzit”, in die astrologie. Niet helemaal onbegrijpelijk want in het dagelijks leven worden we overspoeld met informatie over astrologie, hetgeen er onder andere in geresulteerd heeft dat bijna iedereen hier in de zaal zijn eigen sterrenbeeld kent, totaal nutteloze informatie. Ik bespreek in die colleges de belangrijkste criteria waaraan wetenschap moet voldoen en waaraan astrologie niet voldoet. Ik laat bijvoorbeeld zien dat een wetenschappelijke theorie voorspellingen mogelijk maakt die vervolgens getoetst kunnen worden. Astrologie maakt wel voorspellingen mogelijk, maar in de ruim 200 studies die gedaan zijn naar het verband tussen sterrenbeeld en menselijk karakter is er geen enkele uitgekomen. Ik laat zien dat wetenschappers altijd zoeken naar een materieel verband tussen oorzaak en gevolg. Stel dat hemellichamen inderdaad invloed uitoefenen op menselijk gedrag. Wetenschappers vragen zich dan onmiddellijk af hoe die invloed er dan uit zou zien: in de vorm van zwaartekracht? Elektromagnetische kracht? Neemt u van mij aan, er kan makkelijk berekend worden dat de zwaartekrachten uitgeoefend door de omstanders op het kind bij geboorte oneindig veel groter zijn dan die van de planeten. En dat geldt ook voor de elektromagnetische energie die wordt uitgeoefend door de lamp aan het plafond vergeleken met die van de sterren. Sterker nog, er is geen enkel bewijs dat zulke planetaire krachten de menselijke persoonlijkheid überhaupt zouden kunnen beïnvloeden. Aan het einde van het college vraag ik nogmaals wie denkt dat “er ondanks alles toch wel wat zit” in het idee dat de stand van de planeten het karakter bepaalt. Uitslag: dertig procent. Het blijkt buitengewoon moeilijk om voorwetenschappelijke ideeën effectief te bestrijden, wanneer die eenmaal het menselijk brein verankerd zijn.
Mijn scepsis over de vraag of wij als wetenschappers kunnen bevorderen dat studenten kritisch leren denken, wordt voorts gevoed door het feit dat collega-psychologen zoals Prof. Kahneman, die wij vandaag eren met een doctoraat, hebben laten zien dat kritisch, wetenschappelijk denken heel moeilijk is. Hier volgt een klassiek voorbeeld uit het werk van Tversky en Kahneman: Studenten moesten de volgende persoonsbeschrijving lezen:
Linda is 31 jaar, alleenstaand, extravert en intelligent. Ze heeft een bachelor in de filosofie. Toen ze nog student was, was ze zeer betrokken bij kwesties als discriminatie van minderheden en sociale rechtvaardigheid. Ook deed ze mee aan demonstraties tegen kernenergie.
Vervolgens moesten die proefpersonen de volgende vraag beantwoorden: “Acht u het waarschijnlijker dat Linda een bankbediende is, of dat zij zowel bankbediende is als actief in de feministische beweging?” Negenentachtig procent antwoordde dat het waarschijnlijker was dat ze zowel bankbediende als feministe was. Al deze deelnemers maakten een logische fout die bekend staat als een samenvoegingsfout of “conjunction error”: er kunnen niet meer feministische bankbediendes zijn dan er gewoon bankbediendes zijn; er bestaan ook niet meer jachthonden dan gewoon honden.
Een tweede voorbeeld betreft het testen van wetenschappelijke hypothesen. Wij onderwijzen studenten dat je bij het testen van een hypothese moet zoeken naar gevallen die deze hypothese zouden kunnen falsifiëren. Honderd witte zwanen bewijzen niet dat alle zwanen wit zijn. Eén zwarte zwaan is voldoende om te bewijzen dat die hypothese vals is. Of studenten ook in staat zijn tot denken in termen van falsificatie, wordt onder andere onderzocht met behulp van de zogenaamde “Wason selectietaak.” Wason presenteerde deelnemers aan zijn experimenten met vier kaarten die vier personen voorstelden. Op de ene kant van de kaart stond hoe oud de persoon is en – let op- op de andere kant of de persoon bier drinkt of wat anders.
Vervolgens wordt aan de deelnemers ter toetsing de volgende stelling voorgelegd:
“ Als iemand bier drinkt, dan is hij of zij ouder dan 18 jaar.”
en wordt hen gevraagd hoeveel en welke kaarten moeten worden omgedraaid om deze hypothese te kunnen falsifiëren. Deze opdracht blijkt notoir moeilijk te zijn: velen draaien alle kaarten om, en bijna iedereen doet dat met kaart Els, hoewel die handeling niet bijdraagt aan mogelijke falsifiëring van de hypothese. Immers, Els kan naar hartelust bier of cola drinken; beide mogelijkheden falsifiëren de hypothese in kwestie niet. Voor Kees is aan de antecedent al niet voldaan (hij drinkt helemaal geen bier) dus waarom zijn kaart nog omdraaien? Slechts twee kaarten hebben het potentieel de hypothese te falsifiëren, namelijk kaart Riet en kaart Jan. Als de bierdrinkende Riet jonger blijkt dan 18 dan is de hypothese gefalsifieerd. Hetzelfde geldt voor Jan, als blijkt dat hij bier drinkt, gaat de hypothese ook niet op. Deze vormen van conditioneel redeneren (als p, dan q) zijn van essentieel belang in de wetenschap. Echter de logica daarvan, dat modus ponens en modus tollens de enige valide vormen van redeneren zijn – ofwel de relatie tussen premissen en hun falsifieerbaarheid - gaat aan de meesten van ons voorbij.
Bevindingen als deze schragen mijn scepsis dat het effect van wetenschappelijke training op het vermogen wetenschappelijk te denken wel eens zeer beperkt zou kunnen zijn. Wetenschappelijk denken is op een bepaalde manier onnatuurlijk; het gaat in tegen onze toch wat bijgelovige, natuur. Wij bezitten een zekere boerenslimheid waarmee we ons prima kunnen redden gesteld voor de problemen van alledag. We zijn goede patroonherkenners, maar als het erom gaat reflecterend met de wereld om te gaan, raken we het spoor al gauw bijster. Wetenschap doet juist een groot beroep op logisch denken en daar is onze geest niet op gebouwd.
Na al deze reserves, twijfels, aarzelingen, die ik met u gedeeld heb, nu de anticlimax: studies tonen aan dat wetenschappelijk onderwijs wel degelijk positieve effecten heeft op het vermogen van studenten wetenschappelijk te denken. En flinke effecten bovendien! Die effecten treden echter niet over de hele linie in even sterke mate op. Veelal wordt een onderscheid gemaakt tussen twee vormen van wetenschappelijk denken die object zouden moeten zijn van onderwijs: de eerste is het kunnen redeneren op basis van onzekerheid, zoals dat in de geneeskunde, de psychologie, of de economie voorkomt. Het gaat er daarbij om te begrijpen dat gebeurtenissen onzeker zijn, een willekeurig karakter dragen of meervoudige oorzaken kunnen hebben. Tenslotte gaat het om storende variabelen onder controle te houden of uit te schakelen, zoals gebruikelijk is in experimenten, en met behulp van statistische methoden die in de economie, de psychologie en de sociologie gebruikelijk zijn. Randomisatie van proefpersonen en condities en de wet der grote getallen spelen daarbij een belangrijke rol. Deze denkprocessen staan in de literatuur bekend onder de naam “methodologisch-statistische” denkmethoden. Een voorbeeld van de werkzaamheid van de wet van de grote getallen is de volgende:
Een bepaalde stad heeft twee ziekenhuizen. In het grotere van de twee ziekenhuizen worden ongeveer 45 baby's per dag geboren, in het kleinere ongeveer 15.
Zoals U weet zijn ongeveer 50% van de baby's meisjes. Echter, dat percentage schommelt van dag tot dag. Soms is het hoger dan 50, soms lager. Gedurende een jaar werden de dagen genoteerd waarop meer dan 60% van de geboren baby's meisjes waren.
Welk ziekenhuis noteerde meer van dergelijke dagen:
a. het grotere ziekenhuis
b. het kleinere ziekenhuis
c. beide ziekenhuizen noteerden ongeveer evenveel van die dagen
Het goede antwoord is alternatief b. Immers, de wet van de grote getallen voorspelt dat de variabiliteit in geboorten in het grote ziekenhuis veel minder zal zijn dan in het kleine.
Een tweede voorbeeld is afkomstig uit een test die in de Verenigde Staten op grote schaal gebruikt wordt om na te gaan in hoeverre studenten met een academische training beter in staat zijn om alledaagse problemen te analyseren en op te lossen.
De stad Middleopolis heeft de laatste anderhalf jaar een weinig populaire politiechef gehad. Hij was op politieke gronden benoemd, was een vriendje van de burgemeester, en had weinig ervaring met het leiden van een politiecorps. De burgemeester heeft hem recentelijk verdedigd door publiekelijk te verklaren dat sinds de politiechef aangetreden is de misdaadcijfers met 12% gedaald zijn.
Ben jij het eens met de conclusie van de burgemeester? Waarom?
Studenten moeten het hiermee oneens zijn om minstens drie redenen: 1. Er ontbreekt een controlegroep. Misschien is de misdaad in omliggende steden wel meer gedaald. 2. Om te weten of 12% daling iets betekent, moet je weten hoeveel variatie in misdaadcijfers er over de jaren heen optreedt. Die informatie wordt niet gegeven. 3. Politiestatistieken zijn lang niet altijd betrouwbaar. Veel misdaden worden niet aangegeven, bijvoorbeeld omdat mensen verwachten dat er met hun aangifte toch niets gebeurt; etcetera.
De andere denkwijze waarop de onderzoekers zich richten, is de logisch-deductieve die we al eerder zijn tegengekomen toen ik sprak over conditioneel redeneren; u weet wel: de Wason selectietaak: “als p, dan q”.
Er zijn studies gedaan waarin studenten zowel aan het begin van hun studie als aan het einde daarvan vraagstukken als de hier genoemde kregen voorgeschoteld. De onderzoekers concludeerden het volgende:
Als het gaat om methodologisch-statistisch redeneren blijken met name studenten in de sociale wetenschappen (incl economie, sociologie, en psychologie) sterk te profiteren van hun onderwijs. Hun kennis groeide met niet minder dan 65% over de loop van hun studie. Voor de studenten in de bètawetenschappen en de geesteswetenschappen is de winst kleiner, ongeveer 25%. De onderzoekers verklaren dit door erop te wijzen dat sociologen, psychologen en economen meer onderwijs in wetenschappelijke methoden krijgen
Als het gaat om conditioneel redeneren (“als bier, dan ouder dan 18”), blijken de effecten omgekeerd te zijn; natuurwetenschappers en filosofen doen het hier veel beter. Volgens de onderzoekers komt dat omdat de filosofen uitgebreid getraind worden in de logica. De natuurwetenschappers krijgen meer wiskunde dan andere partijen en zijn daarom vertrouwd met conditionele bewijsvoering, zoals het bewijs uit het ongerijmde.
Deze bevindingen laten zien dat ons academisch onderwijs wel degelijk het wetenschappelijk denken sterk bevordert. We doen dus blijkbaar wat we beloven. De verschillen tussen de onderscheiden wetenschapsgebieden laten ook zien dat deze vaardigheden niet automatisch verworven worden; ze moeten expliciet onderwezen worden. De bevindingen zijn daarom een aanmoediging om meer aandacht te besteden aan deze vaardigheden: sociologen hebben meer logica-onderwijs nodig; filosofen meer methodologie en statistiek.
Tot besluit een paar woorden over de rol van universitaire docenten bij het overdragen van die wetenschappelijke denkvaardigheden. Zoals ik eerder aangaf overheerst binnen de universiteit de gedachte dat onderwijs gericht op kritisch, wetenschappelijk denken, dient te worden gegeven door docenten die zelf gepokt en gemazeld zijn in de wetenschap. De onderliggende veronderstelling is dat de beste onderzoekers ook de beste docenten zijn. Aan deze universiteit krijgt die gedachte vorm in een beleid van “tweebenige spelers”, onze docenten zijn zowel goed in onderzoek als onderwijs. Er is niets mis met dergelijk beleid; het is heel goed als hoogleraren al in hun eerste jaar “voor de klas staan.” Echter, empirisch onderzoek laat zien dat dat vermeende verband tussen onderzoeksexcellentie en onderwijsexcellentie niet bestaat. De studie waaruit deze tabel afkomstig is laat zien dat oordelen van collega’s over iemands onderzoeksbekwaamheden, aantallen publicaties, omvang van verkregen subsidies voor onderzoek, en ontvangen onderzoeksprijzen, niet gerelateerd zijn aan maten voor onderwijsexpertise, zoals wederom oordelen van collega’s, studentenoordelen, prijzen voor excellent onderwijs, etcetera.
Deze bevindingen suggereren dat het onverstandig is om bij het selectie- en bevorderingsbeleid binnen de universiteit enkel en alleen te oordelen op grond van onderzoeksprestaties, zoals tot nu toe nog steeds gebruikelijk. Ik meen dat er -- naast toenemende nadruk op onderzoeksexcellentie -- binnen de universiteit meer ruimte moet zijn voor beleid gericht op het aantrekken en bevorderen van excellente docenten. Immers, juist goede docenten bieden studenten de academische toerusting die hen juist onderscheidt.
Als dergelijk beleid ertoe leidt dat uiteindelijk collega’s tot hoogleraar benoemd zullen worden op grond van hun onderwijsexcellentie, dan zal ik daar geen bezwaar tegen hebben. We hebben al netwerkhoogleraren, carrièrehoogleraren, en praktijkhoogleraren in het universitaire bestel. De onderwijshoogleraar zal daarnaast zeker niet misstaan.
Ik dank u voor uw aandacht.
