Головні думки
● Наука — це система знань про навколишній світ, яку спільно розвиває людство.
● Існує багато способів отримання знання: застосування: застосування власного досвіду, здогадки, копіювання дій інших, підкорення авторитету, навчання, використання наукового методу.
● Усі перелічені способи можуть призводити до помилок, але для наукового методу основою є саме пошук можливих помилок та позбавлення від них. Завдяки цьому наука будує достовірне знання.
● Послідовність кроків наукового методу така: пошук незрозумілого → пояснення → прогнози → перевірка.
Опануйте поняття
● Науковий метод
● Гіпотеза
Де зараз взуття, яке ви зняли, перевзуваючись? Ви ж пам’ятаєте це, правда? Звісно, ви можете помилятися, могли щось забути, ваше взуття хтось міг перекласти… Щоб бути впевненими, що ваша відповідь є правильною, можливо, її потрібно перевірити?
Ви точно впевнені, що знаєте, де ваші капці?
Навіть у розв’язанні повсякденних задач людина здійснює кроки, завдяки яким побудована наукова картина світу.
Кожен із нас стоїть на межі двох світів, зовнішнього (світу природи) та внутрішнього, що розвивається завдяки культурі). Наука — найпотужніша частина культури, основа технологій, що змінюють наше життя. Але завдяки чому наука така потужна?
Студентка університету працює в лабораторії. Вона вирішує складну задачу. Завдяки чому?
Роздивіться фотографію. Студентка українського університету працює у сучасній лабораторії (приміщенні для досліджень). За допомогою спеціального обладнання вона набирає невелику кількість досліджуваної речовини. Через кілька хвилин вона перенесе зібрані зразки до приладу, який встановить їх склад. Те, що робить ця студентка, може бути корисним, наприклад, для лікування хворої людини.
Завдяки чому ця дівчина може робити такі складні речі?
Завдяки техніці? Звісно, але це не найголовніше. Важливіше те, що вона навчилася вирішувати свою задачу. Навчена людина чимало зможе і без техніки, а техніка без людини, що вміє нею користуватися, безсила.
Що є найголовнішим у тому, чому навчилася ця дівчина?
Це не правила роботи з технікою. Головним є те, що ця дослідниця розуміє, яке саме припущення вона перевіряє за допомогою техніки. Залежно від результату, що вона отримає за допомогою приладу, вона узнає, як лікувати хвору людину.
А могла ця дівчина просто здогадатися, що слід робити хворій людині? Могла. Але могла й помилитися. Саме тому вона перевіряє свою здогадку з використанням приладу.
Перед обговоренням, як працює наука, розглянемо інші способи пізнання.
На власному досвіді ви знаєте багато важливих для життя речей. Ви знаєте, що кактус колючий, а лимон кислий, тому що торкалися до кактуса й куштували лимон.
Що може бути з людиною, яка доторкнулася дроту лінії електропередач, що впав на землю? Будемо сподіватися, ви знаєте відповідь не з власного досвіду… Ми можемо використовувати й досвід інших людей.
На минулому тижні, коли ви уявили, як падає хлопець, що пиляє під собою гілку, ви використали уявну модель і здогадалися, що буде далі. Здогадки можуть бути помилковими і також потребують перевірки.
Ми усі користуємося мовою. Як ми їй навчилися? Завдяки копіюванню (повторенню дій) тих, хто вмів розмовляти й писати.
Вам доводиться помилятися, користуючись мовою? Батьки або вчитель виправляють ваші помилки. Якщо ви їм довіряєте, ви підкоряєтесь їхньому авторитету. На жаль, авторитети бувають різні — іноді їхній вплив краще назвати примусом.
Поєднання копіювання та підкорення авторитету є основою навчання.
Власний та запозичений досвід, здогадка, копіювання інших, віра в авторитет, навчання… Щось ми знаходимо самі, а щось беремо в інших. А як виникає нове знання? Завдяки досвіду, здогадці та міркуванням, що на них спираються. Але ж досвід можна невірно зрозуміти, здогадка може бути хибною, у міркування може закрастися помилка… Як виправити помилки та невідповідності в наших уявленнях?
Наука базується на особливому способі пізнання, який має назву науковий метод. Це — єдиний спосіб пізнання, у який вбудовано безперервний пошук помилок! Завдяки цьому саме наука будує достовірне (тобто таке, що заслуговує на довіру) знання.
Саме у науковому методі пошук помилок та невідповідностей в уявленнях став основою процесу пізнання.
Науковий метод. Так просто? Саме так: пошук незрозумілого → пояснення → прогнози → перевірка
Науковий метод застосовують у чотири кроки:
1. Перевіряти відповідність того, що можна спостерігати, та наукових уявлень, які склалися на підставі минулого досвіду:
● у разі відповідності залишатися на цьому кроці;
● у разі невідповідності переходити на наступний крок.
2. Висунути гіпотезу (припущення), яка пояснює те, що було незрозумілим на попередньому кроці.
3. Зробити прогнози, що має відбуватися у разі, якщо висунута гіпотеза є правильною.
4. Перевірити прогнози:
● якщо прогнози виправдовуються, повернутися до кроку 3, а у разі багатьох успішних перевірок — додати гіпотезу до прийнятих уявлень і перейти до кроку 1;
● якщо прогнози не виправдовуються, повернутися до кроку 2.робити прогнози, що має відбуватися у разі, якщо висунута гіпотеза є правильною.
Чому ж така проста послідовність дій допомогла вченим змінити наш світ до невпізнанності?
Саме тому, що вона побудована на пошуку помилок; вона починається й закінчується перевіркою наших уявлень. Нові спостереження безперервно перевіряють на відповідність системі наукових уявлень, а нові складники цієї системи перевіряють на узгодженість з усіма іншими її частинами.
Не кваптеся: щоб навчитися працювати за цією схемою, слід докласти певних зусиль. Саме цим ми будемо займатися протягом року. На різних етапах (кроках) наукового методу використовують різні способи дослідження. Основою першого кроку є спостереження, яке ми будемо розглядати в наступній темі нашого курсу.
Науковий метод можна використати для пошуку відповідей на різноманітні питання. Розглянемо, як можна перевірити гіпотезу, що для зростання рослин потрібне світло.
Для перевірки цієї гіпотези ми можемо використовувати спостереження та експерименти. Під час спостережень ми маємо отримати дані щодо наявності рослин у місцях з різною кількістю сонячного світла. Вирушайте на екскурсію! Скоріше за все, ви впевнитеся, що усюди, де є розвинена рослинність, є й достатня кількість світла. Втім, світло — не єдине, що визначає поширення рослин. Посередині автомагістралі світла достатньо, а рослин нема. Можна висунути гіпотези, з якими причинами це пов’язано (до речі, з якими?).
Ви можете також знайти місця, де світла мало, а певні рослини усе ж таки є. Так, у печерах, де світла зовсім мало, можуть зростати мохи і папороті. Щоб пояснити це, можна висунути (і перевірити — поміркуйте, як?) гіпотезу, що ці мохи і папороті потребують меншої кількості світла, ніж інші рослини.
Під час порівняння спостережень у різних місцях нам доведеться враховувати багато обставин. Більш чітко перевірити нашу гіпотезу можна за допомогою експерименту. Виростимо однакове насіння в умовах, що будуть відрізнятися лише освітленістю. Чи однаковими будуть паростки? Може бути так, що відсутність світла призведе до суттєвих змін рослин. Нам треба буде порівняти рослини, що розвивалися у різних умовах. Наприклад, ми можемо зважити рослини, що розвивалися на світлі і в темряві, або порахувати на них кількість листків. Якщо наша гіпотеза є правильною, ми маємо очікувати, що на світлі розвинуться більші рослини з більшою кількістю листків.
Засоби та прилади, що можуть стати в нагоді під час проведення дослідження
У ході роботи вам доведеться робити вимірювання, і можуть бути корисними лінійка або транспортир. Щоб визначити кількість часу, протягом якого на рослину падало світло, потрібний годинник. У великій нагоді стане й фотоапарат. А от для вимірювання освітленості потрібні складніші прилади — наприклад, експонометр, що застосовують фотографи. Утім, сучасні смартфони часто дають можливості провести усі необхідні вам вимірювання.
Важливою частиною будь-якого дослідження є запис результатів спостережень та експериментів.
Приклад, який ми розглянули, дозволяє зрозуміти, що у ході дослідження є кілька етапів. Це формулювання проблеми → висування гіпотези → перевірка гіпотези → уточнення уявлення стосовно досліджуваної проблеми.
На початку XVII століття, під час становлення наукового методу, чисельність людства становила близько половини мільярда. Зараз вона наближається до 8 мільярдів. Це зростання відбулося завдяки науці. Як? Достовірне наукове знання створило технології, що нагодували людей та захистили їх від небезпек і хвороб. Отже, можна вважати, що 15 людей з кожних 16-ти, що живуть зараз, існують завдяки науці. Життя цієї шістнадцятої людини також докорінно змінене наукою…
Взаємини між наукою та релігією — складна тема. Віра основана на довірі авторитету, наука заснована на науковому методі. Багато століть люди вважали, що наука повинна підкорятися вірі. Це стримувало науку. Вплив науки змінив людське життя після того, як вона набула самостійності.
Наука та релігія використовують різні способи пізнання. Віряни не застосовують науковий метод для пошуку невідповідностей в тому, у що вони вірять. Їхній вибір, що є для них важливим, — вірити.
Використання наукового методу не має сенсу у разі, якщо прикінцева відповідь на досліджуване питання є заздалегідь відомою. Історія знає чимало прикладів вчених, які були вірянами. Ці люди досягли успіху у науці тому, що у своїх дослідженнях використовували науковий метод.
Краще рішення у разі такої розбіжності в підходах — не протиставляти їх один одному. В нашому курсі ми будемо розглядати науковий метод. Вірити вам у щось поза науковою картиною світу чи ні — це ваше рішення. Ваша успішність в опановуванні основ наук не залежить від того, яке рішення щодо віри ви оберете.
В електронній версії підручника використані додаткові завдання, що відрізняються від тих, які містяться у друкованій версії
У стані розробки…