Підручники передають основні поняття науки, але чи достатньо вони показують, як розвивалася наука та історію інновацій? Ми досліджуємо, що не охоплює наукова освіта, і важливість зміни парадигми.
Як ви вперше познайомилися з наукою? Більшість із нас вперше стикається з наукою в школі та отримує значну частину наукової освіти в школі, а підручники є центром нашої наукової освіти. Але що, якщо підручники, які вперше знайомлять нас із наукою та направляють нас на шлях до науки, насправді не показують нам, що таке наука насправді? У своїй книзі «Структура наукових революцій» Томас Кун пише: «Підручники часто створюють враження, що зміст науки унікально ілюструється спостереженнями, законами та теоріями, описаними в них. Майже без винятку ці книги читаються як ті, що розповідають нам, що науковий метод — це просто маніпулятивні прийоми, які використовуються для збору даних підручника, і логічні маніпуляції, застосовані в процесі зв’язування цих даних із теоретичними узагальненнями підручника». Підручники не показують нам, як насправді виглядає наука, а це означає, що вони не навчають нас справжнім науковим методам дослідження. Які важливі аспекти справжнього наукового дослідження не показують нам підручники?
По-перше, давайте подивимося, що показують підручники. Підручники дають лише короткий знімок теорії, яку вони намагаються пояснити: вони розповідають вам про явища, які вони пояснюють, або формули, які вони використовують, або як вчені експериментують, але вони не розповідають вам, як теорія пов’язана з іншими теоріями свого часу, як виникли наукові експерименти або як теорія чи експеримент вплинули на науку. Це створює враження, що поява теорії або нове відкриття виникло нізвідки, ніби Ньютон побачив яблуко на землі і раптом придумав закон всесвітнього тяжіння.
Але це не історія справжньої науки та теорій підручників. Томас Кун стверджує, що науковий прогрес і поява нових теорій досягаються кількома кроками. По-перше, наукові дослідження проводяться в межах існуючої парадигми; по-друге, виникають аномалії, які не можна пояснити існуючою парадигмою; по-третє, дослідження проводяться поза існуючою парадигмою для пояснення аномалій; і, нарешті, результати дослідження дають початок більш просунутим парадигмам і теоріям, які можуть пояснити аномалії. Іншими словами, конкретні наукові теорії не виникають на порожньому місці самостійно, а взаємопов’язані з науковими парадигмами та теоріями того часу.
Важливо зрозуміти це через історію науки. Вивчаючи історію науки, ви можете побачити, як вчені розвивали різні ідеї та відкриття. Ця історія допомагає нам зрозуміти, як розвивалися наукові теорії, про які ми зараз дізнаємося. Це також дає нам важливу інформацію про відкриття та розвиток нових парадигм у майбутніх наукових дослідженнях.
Найкращим прикладом цього є квантова механіка. У підручниках просто пояснюється, що світло — це фотон і тому виявляє багато властивостей як хвиль, так і частинок. Але в історії науки квантова механіка виникла не просто так. На початку 18 століття Ньютон виступив за корпускулярну теорію світла, яка стала парадигмою того часу. Але на початку 19 століття роботи Томаса Янга та Френеля привели до ідеї, що світло — це поперечна хвиля, яка була достатньо переконливою, щоб перевернути існуючу парадигму. Потім, на початку 20-го століття, такі вчені, як Планк і Ейнштейн, відкрили подвійність світла, і парадигма знову змінилася, що призвело до сучасної теорії, згідно з якою світло є квантово-механічним об’єктом, який виявляє як хвилю, так і частинку як фотони.
Спосіб викладення підручників є ефективним для вивчення та засвоєння змісту конкретної теорії, тому вони виконують основну роль підручників у знайомстві новачків із наукою, знайомлячи їх із фундаментальними теоріями та вводячи в основи наукового мислення. Але наукова освіта не повинна зупинятися на досягнутому. Сучасні люди з науковою освітою є тими, хто потребує відкриття та формулювання нових теорій, як і вчені з підручників. Політолог та історик Е. Х. Карр якось сказав: «Історія — це постійний діалог між минулим і сьогоденням». Історія науки – процес, за допомогою якого попередні наукові теорії були сформульовані та доведені до нас сьогодні – може скеровувати нас у тому, як ми думаємо, проводимо дослідження та розглядаємо існуючі парадигми, щоб зробити внесок у науковий прогрес у майбутньому.
З історії науки ми дізнаємося, що наука прогресувала не просто завдяки накопиченню теорій, а й завдяки революційним змінам, які часто руйнують шаблон. Ці революційні зміни здійснюються шляхом скасовування існуючих концепцій і пропозиції нових парадигм. Томас Кун стверджує, що наука розвивається не шляхом накопичення, а революційними методами. Його структура наукових революцій дає важливу інформацію про те, як розвивається наука.
І, як я зазначав у вступі, підручники показують не цю революцію, а радше логічне маніпулювання даними в процесі їхнього зв’язку з теоретичними узагальненнями в підручнику – нормальна наука. Ті, хто не бачив революцій у науці таким чином, можуть бути налякані ідеєю розпочати абсолютно нову наукову революцію, але ті, хто бачить у підручниках, що історія науки пережила такі революції, можуть бути більш готовими долучитися до революційного мислення.
Ми побачили, що підручники показують і не показують про науку, а також проблеми, які можуть виникнути через те, що вони цього не показують. Буде важко розпочати наукову революцію, маючи лише зміст теорій, показаних у поточних підручниках. Тому, щоб досягти ефективного наукового розвитку, на додаток до змісту теорій підручників, необхідно буде додати зміст з історії науки, щоб студенти могли вивчати процес створення наукових теорій і процес зміни парадигми через підручники .
Крім того, наукова освіта має полягати не лише в передачі знань. Це має бути процес вивчення того, як науковці думають і досліджують, і чого ми можемо навчитися з їхніх невдач і успіхів. Таким чином, підручники мають забезпечувати глибше розуміння природи науки та процесу наукового дослідження, а також допомагати учням більше захоплюватися наукою та кидати виклик. Така освіта допоможе учням розвинути здатність мислити творчо та критично.
Підсумовуючи, підручники відіграють важливу роль у розумінні основних теорій і принципів науки, але вони самі по собі не можуть повністю передати справжню картину науки. Тому важливо включити історію науки в підручники та навчати процесу наукових інновацій і зміни парадигми. Це допоможе учням зрозуміти, що наука — це не просто накопичення знань, а розвиток завдяки постійним дослідженням та інноваціям.
