Mācību grāmatas sniedz zinātnes pamatjēdzienus, bet vai tās dara pietiekami daudz, lai parādītu, kā zinātne ir attīstījusies un inovāciju vēsturi? Mēs izpētām, ko zinātnes izglītība neaptver, un paradigmu maiņu nozīmi.
Kā jūs pirmo reizi iepazīstinājāt ar zinātni? Lielākā daļa no mums ar zinātni pirmo reizi saskaras skolā un lielu daļu no mūsu dabaszinātņu izglītības iegūst skolā, un mācību grāmatas ir mūsu zinātnes izglītības centrā. Bet ko tad, ja mācību grāmatas, kas mūs vispirms iepazīstina ar zinātni un ievirza zinātnes ceļu, patiesībā mums neparāda, kas patiesībā ir zinātne? Savā grāmatā The Structure of Scientific Revolutions Tomass Kūns raksta: “Mācību grāmatas bieži rada iespaidu, ka zinātnes saturu unikāli raksturo tajās aprakstītie novērojumi, likumi un teorijas. Gandrīz bez izņēmuma šīs grāmatas tiek lasītas kā tādas, kas stāsta, ka zinātniskā metode ir vienkārši manipulatīvas metodes, ko izmanto, lai savāktu mācību grāmatas datus, un loģiskās manipulācijas, kas tiek izmantotas šo datu saistīšanas procesā ar mācību grāmatas teorētiskajiem vispārinājumiem. Mācību grāmatas mums neparāda, kā patiesībā izskatās zinātne, un tas nozīmē, ka tās mums nemāca par reālām zinātniskās pētniecības metodēm. Kādi ir svarīgie reālās zinātniskās pētniecības aspekti, ko mācību grāmatas mums nerāda?
Vispirms apskatīsim, kas tiek parādīts mācību grāmatās. Mācību grāmatas sniedz tikai teorijas momentuzņēmumu, ko tās mēģina izskaidrot: tās stāsta par parādībām, ko tās izskaidro, vai par formulām, ko tās izmanto, vai par to, kā zinātnieki eksperimentē, bet tās nepasaka, kā šī teorija ir saistīta ar citām sava laika teorijām, kā radās zinātniskie eksperimenti vai kā teorija vai eksperiments ir ietekmējis zinātni. Tas rada iespaidu, ka teorijas rašanās vai jaunatklājums radās no nekurienes, it kā Ņūtons ieraudzītu ābolu uz zemes un pēkšņi nāktu klajā ar universālās gravitācijas likumu.
Bet tā nav reālās zinātnes un mācību grāmatu teoriju vēsture. Tomass Kūns apgalvo, ka zinātnes progress un jaunu teoriju rašanās tiek panākta vairākos posmos. Pirmkārt, zinātniskie pētījumi tiek veikti esošās paradigmas ietvaros; otrkārt, parādās anomālijas, kuras nevar izskaidrot ar esošo paradigmu; treškārt, pētījumi tiek veikti ārpus esošās paradigmas, lai izskaidrotu anomālijas; un visbeidzot, pētījuma rezultāti rada progresīvākas paradigmas un teorijas, kas var izskaidrot anomālijas. Citiem vārdiem sakot, konkrētas zinātniskās teorijas nerodas no nekurienes neatkarīgi, bet ir savstarpēji saistītas ar tā laika zinātnes paradigmām un teorijām.
Ir svarīgi to saprast, izmantojot zinātnes vēsturi. Apgūstot zinātnes vēsturi, var redzēt, kā zinātnieki attīstījuši dažādas idejas un atklājumus. Šī vēsture palīdz mums saprast, kā ir attīstījušās zinātniskās teorijas, par kurām mēs šobrīd mācāmies. Tas arī sniedz mums svarīgu ieskatu jaunu paradigmu atklāšanā un attīstībā turpmākajos zinātniskajos pētījumos.
Labākais piemērs tam ir kvantu mehānika. Mācību grāmatās vienkārši ir paskaidrots, ka gaisma ir fotons un tāpēc tai piemīt daudzas gan viļņu, gan daļiņu īpašības. Taču zinātnes vēsturē kvantu mehānika nenotika vienkārši. 18. gadsimta sākumā Ņūtons iestājās par gaismas daļiņu teoriju, kas kļuva par tā laika paradigmu. Taču 19. gadsimta sākumā Tomasa Janga un Fresnela darbs radīja domu, ka gaisma ir šķērsvilnis, kas bija pietiekami pārliecinošs, lai apgāztu esošo paradigmu. Pēc tam 20. gadsimta sākumā zinātnieki, piemēram, Planks un Einšteins, atklāja gaismas dualitāti, un paradigma atkal mainījās, novedot pie pašreizējās teorijas, ka gaisma ir kvantu mehāniska vienība, kas demonstrē gan viļņu, gan daļiņu īpašības kā fotonus.
Mācību grāmatu pasniegšanas veids ir efektīvs konkrētas teorijas satura apguvē un apgūšanā, tāpēc tās pilda mācību grāmatu pamatlomu, iepazīstinot jaunpienācējus zinātnē, iepazīstinot viņus ar fundamentālajām teorijām un iepazīstinot ar zinātniskās domāšanas pamatiem. Taču zinātnes izglītībai ar to nevajadzētu apstāties. Mūsdienu zinātnē izglītoti cilvēki ir tie, kuriem ir jāatklāj un jāformulē jaunas teorijas, tāpat kā zinātniekiem mācību grāmatās. Politologs un vēsturnieks EH Carr reiz teica: "Vēsture ir pastāvīgs dialogs starp pagātni un tagadni." Zinātnes vēsture – process, kurā tika formulētas iepriekšējās zinātniskās teorijas un mūs šodien atnesa mums – var vadīt mūs, kā mēs domājam, veicam pētījumus un skatāmies uz esošajām paradigmām, lai veicinātu zinātnes progresu nākotnē.
Zinātnes vēstures gaitā mēs uzzinām, ka zinātne ir progresējusi ne tikai teoriju uzkrāšanās, bet arī revolucionāru pārmaiņu rezultātā, kas bieži vien izlaužas no pelējuma. Šīs revolucionārās izmaiņas tiek īstenotas, apgāžot esošās koncepcijas un ierosinot jaunas paradigmas. Tomass Kūns apgalvo, ka zinātne attīstās nevis ar uzkrāšanu, bet gan ar revolucionārām metodēm. Viņa zinātnisko revolūciju struktūra sniedz svarīgu ieskatu zinātnes attīstībā.
Un, kā jau minēju ievadā, mācību grāmatas nerāda to revolūciju, bet gan loģisku manipulāciju ar datiem, to saistīšanas procesā ar teorētiskajiem vispārinājumiem mācību grāmatā – normāla zinātne. Tos, kuri tādā veidā nav redzējuši revolūcijas zinātnē, var iebiedēt ideja uzsākt pilnīgi jaunu zinātnes revolūciju, bet tie, kas mācību grāmatās redz, ka zinātnes vēsture ir piedzīvojusi šādas revolūcijas, iespējams, labprātāk iesaistīsies revolucionārā domāšanā.
Mēs esam redzējuši, ko mācību grāmatas rāda un nerāda par zinātni, un problēmas, kas var rasties tāpēc, ka tās to nerāda. Zinātnisko revolūciju būs grūti uzsākt tikai ar pašreizējo mācību grāmatās parādīto teoriju saturu. Tāpēc, lai panāktu efektīvu zinātnes attīstību, papildus mācību grāmatu teoriju saturam būs nepieciešams papildināt ar zinātnes vēstures saturu, lai studenti ar mācību grāmatu palīdzību varētu apgūt zinātnisko teoriju veidošanas procesu un paradigmu maiņas procesu. .
Turklāt zinātnes izglītībai nevajadzētu būt tikai zināšanu nodošanai. Tam vajadzētu būt procesam, lai uzzinātu, kā zinātnieki domā un pēta, un ko mēs varam mācīties no viņu neveiksmēm un panākumiem. Tādā veidā mācību grāmatām būtu jāsniedz dziļāka izpratne par zinātnes būtību un zinātniskās izpētes procesu, kā arī jāpalīdz studentiem kļūt vairāk aizrautīgiem un izaicinājumiem zinātnē. Šāda veida izglītība palīdzēs skolēniem attīstīt spēju radoši un kritiski domāt.
Noslēgumā jāsaka, ka mācību grāmatām ir liela nozīme zinātnes pamatteoriju un principu izpratnē, taču tās pašas nevar pilnībā atspoguļot patieso zinātnes ainu. Tāpēc ir svarīgi iekļaut zinātnes vēsturi mācību grāmatās un mācīt zinātniskās inovācijas procesu un paradigmu maiņas. Tas palīdzēs skolēniem saprast, ka zinātne nav tikai zināšanu uzkrāšana, bet tā ir attīstījusies nepārtrauktas izpētes un inovācijas rezultātā.
