Урок 9. Традиции и революции в естествознании
Предмет: Естествознание, 10 класс

Конспект урока

Естествознание, 10 класс

Урок 9. Традиции и революции в естествознании

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Как происходит развитие научных знаний? Какова роль традиций в развитии науки? Что понимают под научной революцией? Что такое научная картина мира и как научные революции ее меняют?

Глоссарий по теме

Наука – сфера познавательной деятельности человека, направленная на выработку объективных, системно организованных и обоснованных знаний о мире.

Парадигма (от греч. παράδειγμα – пример, образец) – теория (или модель постановки проблем), принятая в качестве образца решения исследовательских задач.

Традиция (от лат. traditio – передача, предание) – способ существования и воспроизводства элементов социального и культурного наследия, фиксирующий устойчивость и преемственность опыта поколений, времен и эпох.

Научная революция – радикальное изменение процесса и содержания научного познания, связанное с переходом к новой системе фундаментальных понятий и методов, к новой научной картине мира, а также с качественными преобразованиями материальных средств наблюдения и экспериментирования, с новыми способами оценки и интерпретации эмпирических данных, с новыми идеалами объяснения, обоснованности и организации знания.

Картина мира – совокупность представлений о структуре действительности, способах ее функционирования и изменения, сложившаяся на конкретном этапе развития человечества и сформировавшаяся на основе исходных мировоззренческих принципов и интегрирующая знания и опыт, накопленный человечеством.

Научная картина мира – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях действительности, существующая на определенных этапах развития науки на основе обобщения фундаментальных научных концепций.

Специальная научная картина мира – целостный образ предмета научного исследования в его главных системно-структурных характеристиках, формируемый посредством фундаментальных понятий, представлений и принципов науки на каждом этапе ее исторического развития.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1.Естествознание. 10 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2017. – С. 36-38.

2. Кун, Т. Структура научных революций / Томас Кун; [пер. с англ. И.З. Налетова]. – М.: АСТ, 2009. – 310 с.

3. Словарь философских терминов / Научная редакция проф. В.Г. Кузнецова. – М.: ИНФРА-М, 2007. – С. 347-350.

4. Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч. 1. Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2000. – С. 100-103, 128-131, 153-156, 161-166.

Открытые электронные ресурсы по теме урока

1. Новая философская энциклопедия. Научная революция. URL:

https://iphlib.ru/greenstone3/library/collection/newphilenc/document/HASH2f27a0da78afb723ef7e2f

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Научное познание как деятельность, главной целью которой является получение нового научного знания, включает в себя несколько необходимых компонентов. Во-первых, научное познание осуществляет человек – субъект познания, который должен владеть специальными навыками и приемами исследовательской деятельности. Научная деятельность невозможна вне освоения знаний, полученных предыдущими поколениями.

Во-вторых, познание всегда направлено на определенный объект – предмет, который человек познает. Круг проблем и вопросов, которые решает наука на конкретном этапе своего развития, определяется не только запросами производства, потребностями экономики и государственными приоритетами, но и интеллектуальными, философскими, моральными и другими факторами, обусловленными культурой данного общества.

В-третьих, научное познание осуществляется с помощью определенных средств и инструментов. Выбор системы методов и приемов обусловливается не только спецификой познаваемого объекта, но и сложившейся научной традицией.

Таким образом, научная деятельность невозможна вне научной традиции, сложившейся на определенном этапе развития науки. Под традицией в науке понимают накопление и передачу научного опыта, специфических для нее подходов к постановке и решению научных проблем, особых норм и ценностных установок, определяющих научную деятельность. Как же традиция, понимаемая как некий неизменный образец, передающийся из поколения в поколение, способствует появлению нового знания?

Примером, иллюстрирующим роль традиции в научном познании, может служить обнаружение в 1846 году немецким астроном Иоганн Галле (1812-1910) планеты Нептун. Орбиту и координаты планеты вычислили на основе классической механики независимо друг от друга французский ученый Урбен Леверье (1811-1877) и английский астроном Джон Адамс (1819-1892). Созданная Исааком Ньютоном (1643-1727) классическая механика, позволяла изучить и описать широкий спектр разнообразных явлений, связанных с движением объектов.

Систему научных традиций, обусловливающую научную деятельность в конкретной области познания в рамках определенных знаний, принципов и методов постановки и решения научных проблем, называют парадигмой (от греч. παράδειγμα – пример, образец).

Парадигма задает структуру научного знания и основывается на системе понятий, законов, теорий и принципов. Кроме того, парадигма опирается на определенные идеалы и нормы научного познания, которые отражают ее ценностно-целевые установки. Эти установки определяют цели и ход исследования, формируют образец научной деятельности, на их основе осуществляется объяснение и описание, доказательность и обоснование научного знания, его построение и организация. В рамках парадигмы выстраивается определенная научная картина мира, которая отражает в обобщенном виде основные закономерности мироздания. Парадигма включает также и философские идеи и принципы, которые служат философскому обоснованию научного знания и обеспечивают механизмы его включения в культуру.

Работая в конкретной парадигме, ученые определенное время могут успешно решать достаточно широкий круг исследовательских задач. Но с некоторого момента происходит накопление фактов и явлений, объяснение которых существующая парадигма дать не может. Тогда возникает потребность в разработке новых теорий, которые в последствие станут основой для новой парадигмы. Так, например, невозможно было объяснить на основе классической механики электрические и магнитные явления. Для их описания Майклом Фарадеем (1791-1867), который обнаружил взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, было введено понятие поля. Затем Джеймсом Максвеллом (1831-1879) была создана теория электромагнитного поля, которая легла в основу классической электродинамики. Произошедшая смена парадигм нашла свое отражение в появлении электромагнитной картины мира.

Смену парадигм можно рассматривать как научную революцию – кардинальное скачкообразное изменение научного познания, которое определяется переходом к новой системе понятий и методов. Научная революция может приводить к смене научной картины мира, к качественным изменениям средств познания, к новым идеалам и нормам исследования. Понятие о научной революции как смене парадигм было введено американским философом и историком науки Томасом Куном (1922-1996) в работе «Структура научных революций», вышедшей в 60-х годах XX века.

Что следует считать научной революцией, является вопросом сложным и дискуссионным. Не каждое пусть даже крупное научное открытие может считаться революцией в науке. Так, например, важное для развития радиосвязи открытие Генрихом Герцем (1857-1894) электромагнитных волн, не было научной революцией, а создание Джеймсом Максвеллом теории электромагнитного поля, предсказавшей существование электромагнитных волн, безусловно, следует считать научной революцией.

Научные революции связаны с созданием новых фундаментальных теорий таких, например, как гелиоцентрическая теория Николая Коперника (1473-1543), классическая механика Исаака Ньютона, эволюционная теория Чарльза Дарвина (1809-1882), специальная и общая теории относительности Альберта Эйнштейна (1879-1955). Революционные изменения в науке могут происходить и в результате внедрения новых методов исследования и новых технических изобретений (например, изобретение телескопа). Возникающие в результате научных революций новые научные традиции заменяют предшествующие, причем последние либо отбрасываются (геоцентризм), либо находят свое применение в определенных границах (законы классической механики).

Ключевым моментом в развитии науки была научная революция XVI-XVII вв. Вот лишь некоторые наиболее важные события истории науки этого периода:

- 1543 г. - выход книги Николая Коперника с изложением гелиоцентрической теории;

- 1609 г. - Иоганн Кеплер опубликовал трактат с изложением законов движения планет;

- 1609 – 1610 гг. - астрономические открытия Галилео Галилея с помощью телескопа;

- 1687 г. - издание труда И. Ньютона «Математических начал натуральной философии», где изложены основы классической механики.

Научная революция XVI-XVII вв. была частью тех существенных изменений в политико-экономической, социальной и интеллектуальной жизни европейского общества того времени. В этот период происходит институализация науки. Обретя статус социального института, наука станет определять развитие всех сфер жизни общества.

Существенное влияние наука оказывает на мировоззрение людей. На основе научных знаний о природе, обществе и мышлении формируется миропонимание человека, выстраивается определенная картина мира, отражающая представления о Вселенной. Такую картину мира принято называть общенаучной. Частью общенаучной картины мира является естественнонаучная картина мира, которая может рассматриваться как система представлений о структуре и развитии природы. Отражая конкретный этап развития знаний о природе, эта картина представляет некую модель природы, которая базируется на общих понятиях, законах, теориях, принципах и гипотезах естествознания. Важное место в этой модели отводится философским категориям (материя, движение, время, пространство) и принципам (например, материальное единство мира). Еще одним структурным компонентом естественнонаучной картины мира является совокупность фундаментальных естественнонаучных теорий и принципов их взаимосвязи. Кроме естественнонаучной картины мира выделяют специальные научные картины мира, соответствующие отдельным естественным наукам (физическая картина мира, биологическая картина мира и т.д.).

Эти научные картины мира представляют собой образ предмета, который исследует та или иная наука на конкретном этапе своего развития. При этом модель исследуемой области действительности выстраивается на основе фундаментальных понятий, принципов и теорий, принятых в данной науке. Центральное место в такой картине мира занимает совокупность постоянных и сохраняющиеся во всех теориях представлений о фундаментальных объектах исследования, пространственно-временной структуре, свойствах, закономерностях взаимодействия и функционирования изучаемых объектов.

В ходе исторического развития науки происходит смена картин мира. В развитии физики традиционно выделяют механическую, электродинамическую и квантово-релятивистскую картины мира. Считается, что с конца XX века происходит формирование новой эволюционной (эволюционно-синергетической) картины мира. Появление каждой из них было связано с крупнейшими научными открытиями и созданием фундаментальных теорий, существенно изменившими представления о материи, движении, пространстве и времени.

Так, механическая картина мира складывается к XVIII веку на фундаменте классической механики, основы которой были заложены Исааком Ньютоном. Становление электромагнитной картины мира происходит с конца XIX века и связано с созданием Джеймсом Максвеллом теории электромагнитного поля. Квантово-релятивистская картина мира стала складываться с начала XX века на основе квантовой механики и теории относительности. Считается, что с конца XX века на идеях универсального эволюционизма и синергетики (науке о самоорганизации) формируется эволюционная (эволюционно-синергетическая) картина мира.

Резюме теоретической части. Получение новых знаний невозможно без освоения опыта, накопленного предыдущими поколениями. Научная традиция, определяя образец научной деятельности, позволяет накапливать научные знания и использовать их для решения новых исследовательских задач. В истории науки можно выделить как периоды постепенного развития, происходящего в рамках существующих традиций, так и периоды резких скачкообразных изменений, приводящих к изменению научных традиций. Этап в развитии науки, который связан с кардинальным скачкообразным изменением научного познания и сопровождается переходом к новой системе понятий и методов, называют научной революцией. Научные революции, изменяя представления о природе и закономерностях ее развития, приводят к смене научной картины мира, выстраивая ее на новых понятиях, законах и принципах.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Укажите верные утверждения.

Утверждение

Правильный ответ и комментарий

А. Научная традиция складывается на основе опыта предыдущими поколениями ученых.

Правильное утверждение. Под традицией в науке понимают накопление и передачу научного опыта, специфических для нее подходов к постановке и решению научных проблем, особых норм и ценностных установок, определяющих научную деятельность.

Б. Научная традиция не имеет значения для получения нового знания.

Неправильное утверждение. Научная традиция, определяя образец научной деятельности, позволяет накапливать научные знания и использовать их для решения новых исследовательских задач.

В. Смена научных традиций происходит в результате научных революций.

Правильное утверждение. Научная революция может приводить к смене научной картины мира, к качественным изменениям средств познания, к новым идеалам и нормам исследования.

Г. Любое открытие в науке считается научной революцией.

Неверное утверждение. Научными революциями принято называть такие научные открытия, которые коренным образом меняют представления о природе и ее развитии.

Д. Получение новых знаний происходит как в рамках научных традиций, так и в ходе научных революций.

Правильное утверждение. В истории науки можно выделить как периоды постепенного развития, происходящего в рамках существующих традиций, так и периоды резких скачкообразных изменений, приводящих к изменению научных традиций, которые получили название научных революций.

2. Установление соответствие между элементами двух множеств. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

Правильный ответ:

Вклад в науку

Ученый

А. Заложил основы классической механики

Исаак Ньютон

Б. Создал гелиоцентрическую систему мира

Николай Коперник

В. Заложил основы экспериментальной физики

Галилео Галилей

Г. Открыл законы движения планет Солнечной системы

Иоганн Кеплер