Пізнаємо природу. 5 клас. Кравченко

Тиждень 4. У чому сила наука?

KNS.karazin.ua/5_I_d/

Теоретична частина

Як ми встановлюємо правила існування світу?

Де зараз взуття, яке ви зняли, перевзуваючись? Ви ж пам’ятаєте це, чи не так? Звісно, ви можете помилятися, могли щось забути, ваше взуття хтось міг перекласти... Щоб бути впевненими, що ваша відповідь є правильною, можливо, її потрібно перевірити? Навіть у розв’язанні повсякденних задач людина здійснює кроки, завдяки яким побудована наукова картина світу.

Ви точно впевнені, що знаєте, де ваші капці?

Що таке наука?

Усі ми стоїмо 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 незначну кількість досліджуваної речовини. Через кілька хвилин вона перенесе зібрані зразки до приладу, який установить 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, чого 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.

Як можна про щось дізнатися?

Перед обговоренням, як працює наука, розглянемо інші способи пізнання.

На власному досвіді ви знаєте багато важливих для життя речей. Вам відомо, що кактус колючий, а лимон кислий, тому що ви доторкалися до кактуса й куштували лимон.

Що може бути з людиною, яка доторкнулася до дроту лінії електропередач, що впав на землю? Будемо сподіватися, ви знаєте відповідь не з власного досвіду... Ми можемо використовувати й досвід інших людей.

Минулого тижня, 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 їх 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 опираються. Але ж досвід можна неправильно зрозуміти, здогадка може бути хибною, у міркування може закрастися помилка... Як виправити помилки та невідповідності в наших уявленнях?

Науковий метод

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 в 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 до наступного кроку.

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 справджуються, 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.

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 розглядатимемо в наступній темі нашого курсу.

Головні думки

• Наука — це система знань про навколишній світ, яку спільно розвиває людство.

• Існує багато способів отримання знання: 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.

Практична частина

Як планувати дослідження?

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! Найімовірніше, ви впевнитеся, що усюди, де є розвинена рослинність, є й достатня кількість світла. Утім, світло — не єдине, що визначає поширення рослин. Посередині автомагістралі світла достатньо, а рослин немає. 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 обмаль, 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 в 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 пригоді 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 пригоді 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 в ході дослідження є кілька етапів. Це формулювання проблеми → висування гіпотези → перевірка гіпотези → уточнення уявлення стосовно досліджуваної проблеми.

Опануйте поняття

• Науковий метод
• Гіпотеза

Питання для закріплення матеріалу

1. У зоопарку орангутан надягає на носа окуляри, що випадково потрапили у вольєр. Що спричинило цю поведінку?

• А здогадка
• Б копіювання
• В підкорення авторитету
• Г навчання

2. Ви спостерігаєте за спуском лижника з гори. Чому його дії не завжди відповідають вашим очікуванням?

• А здогадки не справджуються
• Б лижник добре тренований
• В вас навчили інших правил спуску з гори
• Г ваш власний досвід є іншим

3. Якими способами ви отримуєте знання від інших людей під час навчання? Чи мають інші тварини подібні способи передачі знань?

4. Висуньте гіпотези, що пояснюють причини польоту птахів у вирій.

Теми для обговорення і виконання

• Сформулюйте план дій (згідно з наведеною схемою наукового методу) для пошуків загубленої речі.

Додаток

Ми існуємо завдяки науці

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...

Додаток

Наука та релігія

Взаємини між наукою та релігією — складна тема. Віра ґрунтується на довірі, на підкоренні 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, якщо прикінцева відповідь на досліджуване питання є заздалегідь відомою. Історія знає чимало прикладів вчених, які були вірянами. Ці люди досягли успіху в науці тому, що у своїх дослідженнях використовували науковий метод. Краще рішення за такої розбіжності в підходах — не протиставляти їх один одному.

В нашому курсі ми розглядатимемо 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.