Вот почему так важно осмыслить теорию науки: Полный синтаксический разбор предложения вот почему так важно осмыслить теорию науки,

Содержание

Для чего нужна наука вообще и что следует ожидать от юридической науки?

Написать эту заметку я решил под впечатлением развернувшейся недавно дискуссии о состоянии современной науки. Не то, что бы родились какие-то прорывные идеи. Просто, накопились наблюдения и образовался своего рода субстрат, на котором выстроились представления юриста-практика о феномене научного познания юриста-ученого. Также хочется понять, что нам предлагает современная юридическая наука? Какие закономерности в своей области открыты учёными-правоведами? Какие практические задачи они решили и какие новые цели ставят перед собой?

Наука нужна обществу для того, чтобы объяснить сложные, порой загадочные явления. Наука – удел наиболее наблюдательных и пытливых умов, которым дано делать открытия, создавать новые знания, делать их доступными всему человечеству. То есть ценность науки состоит в её полезности для общества, в способности преобразовать нашу жизнь, сделать её насыщеннее, комфортнее, безопаснее.

Практически все отрасли знаний, бывшие ранее описательными (медицина, биология, история, социология, языкознание и многие другие), перешагнули порог созерцательности и коллекционирования эмпирический данных. Все они, воспользовавшись современным техническим и математическим инструментарием перешли на качественно иной уровень развития.

Алгоритм научного поиска универсален. Открытию предшествует накопление разрозненных фактов, которые затем выстраиваются в определённую систему, и в конечном счёте выводятся закономерности. Так происходит качественный скачёк и знание выходит на новые рубежи.

Дарвин написал «Происхождение видов», Менделеев открыл периодическую таблицу, Энштейн – теорию относительности. Открытия античных астрономов служили мореплавателям в деле навигации. Средневековые алхимики по праву считаются прародителями современных синтетических материалов. Большой адронный коллайдер  уже стимулировал прорыв в строительных, материаловедческих и информационных технологиях.

Что же нам предлагает современная юридическая наука? Какие закономерности в своей области открыты учёными-правоведами? Какие практические задачи они решили и какие новые цели ставят перед собой?

Посмотрим, какими проблемами занимаются сегодня учёные-юристы, как показатель возьмём несколько тем диссертационных исследований на соискание степени доктора юридических наук. Вот они: Монархическая власть в консервативных государственно-правовых учениях России XVIII – XX вв; Наука конституционного права России и концепт «культура»: вопросы теории и практики; Предпринимательско-правовые (это сильно! – прим. авт.) основы государственного регулирования экономики; Правовое регулирование корпоративного управления федеральной собственностью в Российской Федерации; Гражданско-правовые проблемы организации и деятельности дехканских (фермерских) хозяйств в Таджикистане. С актуальным списком можно ознакомиться на интернет-сайте ВАК.

Возможно, приведённые примеры непоказательны. Может быть автор умышленно акцентирует внимание на исследованиях, носящих нерепрезентативный характер, а ученые-юристы тем временем трудятся не покладая рук, создавая удобную, органичную, социально ориентированную правовую систему. Развивая отдельные правовые институты, согласуя их между собой, подчиняя общим принципам, правоведы кропотливо ткут незримое покрывало, состоящее из разумных, справедливых законоположений и правил по их применению, что бы надёжно защитить правопорядок и гармонизировать общественное устройство.

К сожалению, это не совсем так. Юристы предпочитают оперировать абстрактно-отвлеченными понятиями, создавая информационный шум, состоящий из обрывочных, противоречивых критических мнений, которые оказывают мало помощи в решении повседневных задач, которые не дают ясных, мотивированных и при этом авторитетных ответов, на которые мы могли бы с уверенностью опереться. Нам предлагают ознакомиться с глубоко теоретическими  филосовско-правовыми эссе, изложением законодательных новелл, критическими оценками отдельных законоположений.

То есть фоном идет либо познавательная, либо дискуссионная информация.

Авторы тратят огромное количество энергии на полемику друг с другом, доказывая верность своей точки зрения, а после так и расходятся каждый при своём. Особенно ярко это проявляется в социальных сетях. Мало кто признает чужое мнение, считая что равный равного не судит. Сказывается дефицит признанных авторитетов, кто мог бы выступить истиной в последней инстанции.

Однако среди кандидатских диссертаций, мы находим уже более «приземлённые» темы. Например, такую: «Сделки с отлагательным и отменительным условием как основание приобретения вещного права». Наверное, это неплохая диссертация, скорее всего автор старался и провёл обстоятельное, глубокое исследование, позволяющее нам лучше понимать природу, содержание и особенности таких сделок. Но интересно понять мотивы выбора темы, почему автор остановился именно на этой проблеме. Скажем проще: а что, сделки без таких условий уже изучены вдоль и поперёк? Является ли это исследование продолжением или составной частью общего учения о сделках, раскрывающего весь круг вопросов в общем контексте? Соотносится ли оно с близкими по тематике исследованиями и не противоречит ли им в своих выводах? А если противоречит, то как это противоречие устранить? И чем эта работа дополняет фундаментальные труды признанных авторитетов?

То есть, возникает вопрос: как происходит отбор тем? Кто определяет приоритеты, актуальность? Кто координирует и определяет потребность в разработках? Кто дирижёр в этом оркестре? Есть ли оркестр?

Сегодня юридическую науку представляют никак не связанные индивиды, преимущественно от практики. Подавляющее большинство исследовательских центров, школ, институтов, кафедр юридического профиля объединяют своих сотрудников лишь местами общего пользования. Они лишь собирают под одной крышей группы разрозненных исследователей, каждый из которых работает по своему индивидуальному плану, а исследования проводятся фрагментировано.

Темы выбираются хаотично, на основе личных предпочтений и интересов авторов. Разработка отдельных тем группой авторов в рамках одного коллектива в сумме не дает ничего нового. Суммарные знания юристов-исследователей не создают нового знания. В существующих творческих коллективах отсутствует эффект синергии, что делает их как коллективы бессмысленными.

Между тем наука всегда была нацелена на решение прикладных задач. Средневековые алхимики, астрологи, путешественники эпохи возрождения, все искали золото. Вопреки расхожему штампу бедолага Дж. Бруно попал на костер не за прогрессивную идею, а за то, что понял, как определять долгОты, что было критически важно для мореплавания, и не захотел делиться своими познаниями со Святым Престолом, который в то время был активным игроком в рынке освоения новых земель.

Отвлеченные знание были интересны больше широкой публике, и они преподносились как продукт вторичной переработки. Впрочем, были и меценаты, которые своими деньгами нередко привлекали шарлатанов и авантюристов вроде Джузеппе Бальзамо он же граф Калиостро и иже с ним.

Должна быть сложная задача, она должна делиться на более простые. Задания должны распределяться между членами коллектива, а их исполнение координироваться и корректироваться из единого центра (сейчас что-то похожее в зачаточном состоянии можно наблюдать в работе «схемотехников» — консультантов по налогам, оффшорам, «корпоративке» и т.п.).

Кстати, из официальных структур сегодня наиболее продуктивно работают научно-консультативные советы судебных инстанций, которые вырабатывают действительно системный подход правоприменения. Очевидно, что основную нагрузку в этой работе несут не титулованные члены НКСов, а сотрудники аппарата судов, управлений обобщения, занимающиеся анализом и обобщением практики, дают разъяснения и вырабатывают рекомендации по применению законодательства.  Считаю, что результаты их деятельности недооценены общественностью и недостаточно освещены средствами массовой информации.

Непревзойденный исторический опыт такого организационного решения – это институт им. Курчатова, который смог объединить тысячи людей и сотни смежных организаций для решения всего одной задачи – создания атомной бомбы. Сегодня, видимо, так уже не получится, поскольку, чтобы появился Курчатов нужно, что бы сначала появился Лаврентий Павлович. А с этим, думаю, мало сейчас кто согласится.

Посему, еще одна проблема науки. Оставшиеся нам в наследство научные институты гуманитарного профиля сегодня решают преимущественно две задачи – получение госзаказа на НИР (часто высосанный из пальца) и управление «левой» арендой с «временно свободных» площадей, которыми в они избытке располагают. Все это понимают, но соглашаются в знак признательности за прошлые заслуги.

Интересна идея исследовательских инкубаторов при ВУЗах, но ее реализация удручает.

«Сколково»?! Может быть…

Отдельно про современные информационные системы.

Юрист, ограничивающий свою инструментальную базу только «пером и чернилами», уповающий только на описательный метод, фокусирующий внимание на отдельном институте, частном вопросе, эмпирических данных, напоминает полевого ботаника – героя Жюля Верна, впадающего в эйфорию от невиданной ранее травинки, тогда как закрома уже ломятся от собранных до него гербариев.

Однако предлагаемые сегодня информационные правовые системы застряли в конце 90-х – начале 2000-х. В них механически накоплен огромный массив необработанной неструктурированной информации. Это очень вместительные по наполнению и компактные по размеру архивные хранилища. Не более того. Эмпирические данные, накопленные информационно-справочными системами, фрагментированы, не обработаны. Иначе говоря, информационно-справочные системы накопили огромный массив эмпирического материала.

Бесспорно, перенос документов с твёрдых копий на жесткий диск произвёл в своё время ошеломляющий эффект.

Накопили архив, систематизировали, сделали поиск, переходы по ссылкам. Удобно? Безусловно. Эргономично? На все 100%. А дальше? Нового-то что? Что качественно изменилось в самом механизме обработки правовой информации? Если не брать форму, то практически ничего.

Раньше на полках юротделов стояли подшивки Ведомостей Верховного Совета СССР, Собрания постановлений Правительства СССР, Бюллетеней Верховных Судов и т.д., штатные систематизаторы вклеивали бумажки со ссылками на изменения и дополнения, так оно примерно всё в том же виде и осталось, только в цифровом формате.

Качество консультаций и комментариев также осталось на прежнем уровне, поскольку зависит от личности авторов, их опыта, знаний и усердия. Тематика формируется по случайному признаку, фрагментарна и бессистемна. Актуальность информации нужно проверять.

Сегодня уже второе десятилетие XXI века. Общественным наукам доступно научиться синтезировать информацию с помощью научно-технического инструментария, в том числе с помощью правильно нацеленных и продуктивно используемых вычислительных мощностей. В сегодняшних реалиях опыт Сперанского по ручной кодификации законов Российской Империи повторить не удастся.

Интеллектуальная система должна генерировать новое знание. Синергия массива данных и вычислительной мощности. Созданы искусственные языки, интеллектуальные системы, вычислительные мощности способны расшифровать геном человека, давно используются технологии распределённых расчётов для описания сложнейших явлений природы, человеческого организма, общества. Ученые-юристы не должны пренебрегать новыми возможностями (памятуя опыт бабушки, которая жгла у себя на антресоли керосин, поскольку не верила в электричество)).

Выводы

1. Наука образца СССР с просторными зданиями, ковровыми дорожками и санаторными условиями для профессуры в современных условиях не возродится.

2. Юриспруденция является информационной наукой. В ХХI веке информационная наука не может быть описательной. Информационная наука должна базироваться на информационных технологиях. Юриспруденция должна освободиться от «родовой травмы», определившей ее принадлежность к общественным наукам. Юридическая наука должна моделировать правоотношения, конструировать их, используя при этом весь современный математический и технический инструментарий.

3. Организационное будущее науки видится не в неуклюжих бюрократических структурах, а в компактных и мобильных лабораториях. Которые будут работать по общему плану, и должны быть нацелены на решение общей задачи. Творческий потенциал должен быть управляемым. Коллектив должен быть объединен комплексной масштабной задачей.

4. Надо шире использовать знания, выработанные научно-консультативными советами судебных инстанций, которые вырабатывают системный подход правоприменения. Результаты их деятельности должны быть лучше освещены средствами массовой информации.

5. Хотите заниматься наукой – занимайтесь. Никто не мешает, компьютер есть у каждого.

Мнимый антагонизм, Вера и Церковь

протопресвитер Александр Шмеман

Вера и Церковь

Сверху или снизу?За жизнь мира

Скачать

»: линейная последовательность шагов, предполагающая, что ученые следуют единому фиксированному процессу для разработки лабораторных экспериментов, которые напрямую и окончательно проверяют гипотезы.

Последние 50 лет исторических и философских исследований науки показали нам, что это шаблонное, гипотетико-дедуктивное изображение науки чрезвычайно бедно (например, Kuhn 1962; Kitcher 1993; доступное введение см. в Godfrey-Smith 2003). Научная практика гораздо более разнообразна и динамична, чем можно было бы предположить во вводных главах большинства учебников по естественным наукам. Например, связь между теорией и доказательствами во всей современной науке носит косвенный характер, опираясь на множество слоев промежуточных теорий и вспомогательных гипотез. Кроме того, не существует универсального пути для научных открытий и испытаний. Сообщества ученых, а не отдельные лица, необходимы для решения всех, кроме самых простых научных проблем, и между большинством научных гипотез и теорий существует множество сквозных отношений.

Глубокое понимание природы науки может быть особенно важным для понимания и принятия эволюции. Некоторые науки более точно соответствуют упрощенному стереотипу научных методов, чем другие: ученый-одиночка проводит критический лабораторный эксперимент, который окончательно докажет ту или иную теорию. Когда дело доходит до эволюции, лабораторные эксперименты предоставляют только один источник данных. Многое из того, что мы знаем о механизмах эволюции и эволюционном «древе жизни», было обнаружено в ходе полевых наблюдений, музейных исследований, изучения летописи окаменелостей и молекулярной биологии. Эти линии доказательств собирались и документировались в течение многих лет, часто большими группами исследователей. Совокупные результаты представляют собой постоянно растущую базу данных фактов, из которой теоретики могут задавать вопросы о ходе эволюции и отвечать на них. Ни в одной точке этого процесса ученый не формулирует гипотезу обо всем филогенетическом древе, не проводит конкретный тест, а затем либо принимает, либо отвергает гипотезу, как предполагает упрощенная картина научного исследования.

По этим и другим причинам преподаватели и исследователи выступают за преподавание более реалистичной картины природы науки наряду с эволюцией (например, Nickels et al., 1996; Dagher and BouJaoude, 1997, 2005; Rudolph and Stewart, 1998; NSTA, 2000; Bybee). 2001; Синатра и др., 2003; Фарбер, 2003; Шарманн и др., 2005; Ломброзо и др., 2006; NAS 2008a, b; Таттерсолл, 2008; Грегори, 2008). Тем не менее, доказательства эффективности этого подхода были скудными. Среди преподавателей естественных наук понимание природы науки может быть связано с принятием эволюции (Rutledge and Warden 2000; Trani 2004), и есть некоторые наводящие на размышления свидетельства того, что изучение природы науки может способствовать принятию учителями теории эволюции (Scharmann and Harris 19).92) и у студентов (Verhey 2005). Но многое еще предстоит узнать о взаимосвязи между пониманием природы науки и принятием эволюции и, в частности, о том, способствует ли учебная программа по эволюции, включающая природу науки, принятию.

В данном исследовании мы изучаем взаимосвязь между пониманием студентами колледжей природы науки и их принятием теории эволюции. В частности, мы прогнозируем, что понимание некоторых аспектов науки, таких как роль проверки и природа теорий, будет способствовать принятию теории эволюции. Если понимание природы науки причинно влияет на принятие эволюции, то мы должны найти корреляцию между нашими мерами для понимания природы науки, с одной стороны, и принятием эволюции, с другой. Мы также изучаем другие аспекты науки, такие как роль научного сообщества, и измеряем отношение учащихся к науке, представления о пределах науки, прошлое научное образование и религиозность. Два из этих дополнительных показателей, отношение учащихся к науке и прошлое научное образование, особенно важны для отделения возможности того, что понимание науки причинно способствует принятию эволюции, от альтернативы, что и понимание науки, и принятие эволюции имеют общую причину, такую ​​как общая склонность поддерживать науку.

Материалы и методы

Участники

Девяносто шесть студентов (67% женщин; средний возраст 20 лет) из крупного государственного университета на западном побережье США приняли участие в исследовании в обмен на кредит курса. Среди участников были специалисты по психологии, а также студенты ряда других факультетов.

Материалы

Исследование состояло из 18-страничной анкеты, разделенной на семь частей. В первой части участники оценивали свое согласие или несогласие с 60 утверждениями о природе науки по пятибалльной шкале Лайкерта (1 = «совершенно не согласен», 2 = «не согласен», 3 = «ни согласен, ни не согласен», 4 = «согласен», 5 = «полностью согласен»). 60 элементов были далее организованы в 12 наборов по пять, каждый из которых представлен на одной странице и посвящен одной теме, касающейся природы науки (см. Таблицу 1 для тем и образцов элементов). Многие темы и вопросы были основаны на инструменте «Понимание науки и научных исследований учащимися» (Liang et al. 2006), с дополнительными пунктами и темами, добавленными для изучения дополнительных аспектов науки и ключевых заблуждений. 12 тем были представлены в 1 из 12 порядков, соответствующих латинскому квадрату, а пять предметов в рамках темы были представлены в одном из двух случайных порядков. В каждом наборе из пяти пунктов два имели обратную валентность по сравнению с остальными, так что одобрение темы включало смесь ответов «согласен» и «не согласен».

Таблица 1 Характер научных тем с элементами выборки и средними оценками по теме, за которыми следует стандартное отклонение

Полноразмерная таблица

В частях 2–5 анкеты участники продолжали оценивать элементы Лайкерта, сгруппированные в наборы из пяти тема. Эти темы касались пределов научных исследований ( пределы ), отношения к науке ( отношение ), принятия эволюции ( принятие эволюции ) и религиозных верований ().0053 религиозность ; см. Таблицу 2). Предметы, соответствующие каждой теме, предъявлялись в одном из двух случайных порядке, но порядок тем был фиксированным для всех участников. Опять же, в каждом наборе из пяти пунктов было два с обратной валентностью по сравнению с остальными, так что одобрение темы включало бы сочетание ответов «согласен» и «не согласен».

Таблица 2 Средние значения для границ науки, отношения к науке, принятия эволюции и предметов религиозности

Полноразмерная таблица

науки (данные по этому заданию не сообщаются), а в заключительной части анкеты участники сообщали демографическую информацию, включая возраст, пол и количество научных курсов, пройденных на университетском уровне (9). 0053 образование ).

Процедура

Участники заполнили анкету в рамках серии экспериментов, некоторые из которых были связаны с наукой, а некоторые не имели отношения к ней. Участников случайным образом распределили по пакетам с 1 из 12 тематических заказов и одним из двух заказов на предметы.

Результаты

Кодирование

Данные элемента Лайкерта были закодированы путем усреднения ответов на пять вопросов, соответствующих каждой теме, причем два элемента были закодированы в обратном порядке, так что результирующее значение было высоким в той мере, в какой участники поддерживали тему (см. Таблицы 1 и 2 для средних значений). Для основных тем науки более высокий балл указывает на лучшее понимание природы науки; для пределов науки более высокий балл указывает на убеждение, что научный метод имеет пределы; для отношения к науке более высокий балл свидетельствует о большем личном интересе и положительном отношении к науке; для принятия эволюции более высокий балл указывает на большее принятие эволюции; а для темы религии более высокий балл указывает на большую религиозность и больший предполагаемый конфликт между наукой и религией. Для первоначального анализа 12 основных научных тем были дополнительно усреднены, чтобы создать общую меру понимания участниками природы науки (9).0053 оценка БДУ ).

Взаимосвязь между оценкой NOS, эволюцией и другими научными темами

Во-первых, мы отмечаем, что существует значительная корреляция между оценкой NOS и количеством научных курсов, пройденных на уровне колледжа, образование ( r  = 0,27, p  < 0,05), что указывает на достоверность используемых мер (см. Таблицу 3). Чтобы изучить взаимосвязь между оценкой NOS и принятием эволюции , мы рассчитали корреляцию между этими двумя показателями, которая была значительной и статистически значимой (9).0053 r  = 0,40, p  < 0,01). Однако эта корреляция не обязательно указывает на прямую связь между пониманием NOS и принятием эволюции, поскольку может случиться так, что положительные ценности в обоих случаях обусловлены общей причиной, такой как уровень научного образования или положительное отношение к науке. Таким образом, была рассчитана частичная корреляция между оценкой NOS и принятием эволюции с учетом образования и отношения . Важно отметить, что эта корреляция оставалась значительной и значимой ( r  = 0,31, p  < 0,01). Хотя это может указывать на то, что принятие эволюции способствует пониманию NOS или что и то, и другое обусловлено общей причиной, не рассматриваемой здесь, наиболее правдоподобная интерпретация состоит в том, что понимание природы науки вносит независимый вклад в принятие эволюции.

Таблица 3 Корреляции между общим баллом NOS и другими темами

Полная таблица

Связь между конкретными научными темами и эволюцией

В самом начале мы отметили, что понимание некоторых тем науки может быть особенно важным для принятия теории эволюции. В частности, мы отметили важность понимания статуса теорий и понимания того, что проверка эмпирических гипотез может включать сложные выводы и методы. Это говорит о том, что темы, которые мы обозначили как «поддержка теории», «ограничения теории», «тестирование», «нелинейность» и «конструирование», должны коррелировать с принятием эволюции.

Поскольку многие баллы по 12 научным темам сильно коррелировали друг с другом, и чтобы избежать проведения 12 независимых статистических тестов, 12 тем были сведены к трем компонентам с помощью факторного анализа. Анализ был выполнен в SPSS с использованием анализа основных компонентов в качестве метода извлечения и прямого вращения облимина для улучшения интерпретируемости компонентов. Результирующая матрица паттернов представлена ​​в таблице 4. Изучение самых высоких нагрузок позволяет предположить, что первый компонент можно охарактеризовать как «сложность», а второй — как «теории». Третий компонент, менее поддающийся интерпретации, — это то, что мы называем «контекстом», поскольку он включает в себя темы, связанные со сравнением объяснений (теоретический контекст) и общества и культуры (более широкий контекст). Корреляции между этими компонентами и принятием эволюции представлены в таблице 5. Компоненты сложности и теории значительно коррелировали с принятием эволюции, даже при контроле отношение и образование . Это подтверждает наш первоначальный прогноз о взаимосвязи между принятием эволюции и пониманием природы научного подтверждения и проверки («сложности»), а также пониманием природы научных теорий («теорий»).

Таблица 4 Матрица шаблонов для факторного анализа с участием тем науки

Полноразмерная таблица

Таблица 5 Корреляция между каждым компонентом природы темы науки и принятия эволюции

Полный размер таблицы

Связь между научными темами, эволюцией и религиозностью

Религиозность значимо и отрицательно коррелировала с принятием эволюции ( r  = −0,43, p  < 0,01), но значимо не связана с другими показателями (см. Таблицу 3). Чтобы понять основу взаимосвязи между принятием эволюции и религиозностью, мы рассмотрели каждый элемент эволюции и религии в отдельности. Два пункта шкалы религиозности, вера в Бога и вера в загробную жизнь, составляли подавляющее большинство этих отношений, которые распространялись на все пять пунктов эволюции. Интересно отметить, что вопросы о предполагаемом конфликте между наукой и религией не имели существенной корреляции с ответами на вопросы об эволюции.

Резюме и интерпретация результатов

Мы обнаружили, что среди студентов колледжей принятие эволюции отрицательно коррелирует с религиозностью, положительно коррелирует с позитивным отношением к науке и положительно коррелирует с пониманием природы науки. Критически важно отметить, что корреляция между принятием эволюции и пониманием природы науки оставалась значительной и статистически значимой даже при учете влияния отношения к науке и предыдущего обучения науке. Прошлое научное образование не имело значительной корреляции с принятием эволюции. Этот вывод согласуется с предыдущей работой, которая документирует слабую связь между пониманием эволюции и принятием эволюции, поскольку большинство научных курсов на уровне колледжа сосредоточены на конкретном научном содержании, а не на природе науки.

Тот факт, что понимание природы науки коррелирует с принятием эволюции, предполагает, что улучшение понимания учащимися природы науки может причинно повлиять на их принятие эволюции. Однако потребуются дальнейшие исследования, чтобы установить причинно-следственную интерпретацию наших корреляционных результатов, а также подтвердить, что связь между пониманием природы науки и принятием эволюции сохраняется среди студентов разного возраста и происхождения. Мы надеемся, что текущие результаты послужат стимулом для таких исследований.

Во введении мы представили несколько причин для ожидания связи между пониманием природы науки и принятием эволюции. Хотя наши текущие результаты подтверждают такую ​​связь, эта связь может возникнуть несколькими способами. Одна возможность состоит в том, что понимание природы науки (и, в частности, природы теорий и подтверждений) напрямую влияет на готовность принять эволюцию. Вторая возможность заключается в том, что понимание этих аспектов природы науки предотвращает склонность человека к необоснованному скептицизму из-за антиэволюционных посланий. Действительно, многие антиэволюционные лозунги и стратегии основаны на утверждении, что эволюция — это «всего лишь теория», и ставят под сомнение легитимность и силу огромного количества доказательств, подтверждающих эволюцию (Скотт, 2004).

Предварительная причина для подтверждения возможности того, что понимание природы науки предотвращает отказ от эволюции, а не ведет непосредственно к ее принятию, исходит из межкультурной работы. Неверные представления о природе науки и, в частности, неспособность оценить аспекты науки, связанные с фактором, который мы определили как «сложность», довольно устойчивы в разных культурах (Leach et al., 1997; Kang et al., 2004; Huang et al. 2005; Liang et al. 2006; Deniz et al. 2008), в то время как отрицание эволюции — нет (Miller et al. 2006). Если бы понимание природы науки было предпосылкой для принятия эволюции, можно было бы ожидать, что высокое признание указывает на высокое понимание. Учитывая, что это не так, кажется более вероятным, что понимание природы науки играет особую роль в США, где антиэволюционные идеи широко распространены и часто противопоставляются научным доказательствам эволюции.

Если наша характеристика роли понимания природы науки в принятии эволюции верна, это имеет два следствия. Во-первых, преподавание природы науки вряд ли заставит студентов, поддерживающих альтернативную концепцию, такую ​​как креационизм, отвергнуть эту альтернативу (см. также Бишоп и Андерсон, 1990; Лоусон и Уорсноп, 1992; Трани, 2004). Наоборот, наибольшее влияние могут оказывать студенты, которые не привержены креационизму, но не уверены в эволюции — возможно, в результате антиэволюционных посланий. Во-вторых, обучение природе науки может быть наиболее полезным на самых ранних стадиях обучения науке. Хотя серьезные дискуссии о природе науки, если они вообще затрагиваются, часто зарезервированы для старшей школы и за ее пределами, очень важно, чтобы дети начали развивать понимание науки, чтобы должным образом оценивать антиэволюционные сообщения, когда они впервые встречаются. Существует также некоторая поддержка идеи о том, что принятие эволюции улучшает способность учащихся понимать эволюцию (например, McKeachie et al. , 2002; Ingram and Nelson, 2006), что дает еще одну причину, по которой учащиеся знакомятся с природой науки и это указание должно происходить на раннем этапе естественнонаучного образования.

Призывы уделять больше внимания преподаванию природы науки как ради эволюционного образования (например, Pigliucci 2007), так и ради него самого (например, Alberts 2008; Cronjie 2008) исходили из многих уголков. Новые подходы к интеграции природы и процесса науки в учебную программу по естественным наукам (например, http://www.understandingscience.org) предоставят ресурсы, которые помогут учителям ответить на эти вопросы и дополнить имеющиеся в настоящее время материалы (например, NAS 2008a, b). Тем не менее, для большей части образовательного сообщества использование этих ресурсов и смещение акцентов в научном содержании, вероятно, потребует некоторого переосмысления природы науки.

Понимание и преподавание природы науки

Как следует понимать и преподавать природу науки? Мы значительно упростили обширную и сложную тему для целей изложения в этой статье и для целей оценки в исследовании, о котором мы сообщаем. Но статус научных теорий — тонкий вопрос, а роль доказательств и природа научного подтверждения сложны. Действительно, эти темы являются источником разногласий в философии науки, где в огромном количестве литературы исследуются различные способы понимания структуры и подтверждения теорий (доступный обзор см. в Godfrey-Smith 2003). Хотя разногласия внутри философии науки не касаются научной легитимности теории эволюции (все подходы признают научную легитимность теории эволюции), они иллюстрируют, что природа науки непрозрачна, и, как следствие, Учителям может быть нелегко эффективно донести сущность науки до учащихся. Тем не менее, мы считаем, что студентов следует знакомить с современными философскими взглядами на природу теорий и доказательств. Ниже мы выделяем три ключевые характеристики природы науки.

Научные теории заслуживают доверия и надежны, но все еще условны

Распространенное заблуждение среди студентов и широкой общественности, выявленное в этом и других исследованиях, касается того, что мы могли бы назвать условностью научного знания. С одной стороны, студентов учат зрелым теориям и основным аспектам этих теорий. Это приводит многих к заключению, что подлинное научное знание было продемонстрировано вне всякого сомнения. С другой стороны, в разговорной речи термин «теория» дает серьезные основания для сомнений. Однако в науке термин «теория» используется для обозначения систематических наборов утверждений, для которых было накоплено значительное количество доказательств. Например, мы используем термин «теория», когда говорим о химической связи или микробной теории болезней.

Студентов следует учить не только значению слова «теория», но и доказательному статусу центральных научных теорий, таких как теория эволюции. Это теории, для которых было собрано огромное количество доказательств, но, как и все теории, они принимаются условно. Это не означает, что они являются простым предположением, а скорее, что в научном исследовании нет никаких гарантий. Какое-нибудь новое открытие завтра может нарушить наши самые глубокие научные обязательства — будь то открытие вечного двигателя или докембрийского кролика. Мы считаем, что этот динамичный аспект науки является частью ее увлечения, и думаем, что об этом следует сообщать непосредственно студентам.

Проверка теорий требует других теорий

Более тонкий вопрос касается способа проверки современных теорий. Основополагающие базовые теории, такие как современная эволюционная теория, квантовая механика и атомная теория материи, не были подтверждены непосредственно доказательствами, и большинство мыслимых экспериментов не могли в одиночку показать их ложность. Эти теории были проверены медленным накоплением доказательств и выводов, сделанных между этими рамочными теориями и более конкретными гипотезами.

Например, одно из самых важных доказательств эволюционной теории исходит из биогеографии, которой Дарвин уделял значительное внимание в период между путешествием «Бигль» и публикацией «Происхождение видов ». Одним из компонентов исследования Дарвина было тщательное изучение его собственных и чужих наблюдений за фауной Галапагосских островов. В самом путешествии Дарвин заметил различия между пересмешниками разных островов. Он также вспомнил, что вице-губернатор архипелага сообщил ему, что черепахи на островах различаются и что по форме панциря он может определить происхождение любой черепахи. По возвращении в Англию консультации с орнитологом Джоном Гулдом убедили его в дальнейшем распространении признаков, включая ныне известных галапагосских вьюрков (Саллоуэй 19).82, 1984; Браун 1996).

Распространение этих животных на Галапагосских островах в настоящее время считается ярким примером и свидетельством эволюции, но прямой связи между географическим распределением сходства и различия видов и эволюционной теорией нет. Связь этих наблюдений с эволюционной теорией в конечном итоге опирается на таксономию, геологию, климатологию, поведение животных и, в настоящее время, на молекулярную генетику. Первоначально может потребоваться сделать предположения о климатических условиях или наследственной изменчивости, но позже эти теоретические предположения могут быть проверены сами по себе. Научная проверка почти всегда работает следующим образом: чтобы проверить одну теорию, нужно развернуть множество дополнительных теорий и гипотез. Иногда эти другие теории и гипотезы будут более или менее устоявшимися вопросами, такими как возраст земли. Но в других случаях они гораздо более условны, как базовая частота мутаций генома.

Хотя утверждение о том, что «проверка одних теорий требует других теорий», может показаться сложным, базовые знания можно включить в существующие учебные курсы. Учащиеся могут рано начать осознавать, что тесты, которые они проводят в лабораториях и обсуждают в классе, основаны на предположениях и что эти предположения, в свою очередь, подлежат постоянной научной проверке.

Не существует единого научного метода, есть только научные методы

Наконец, мы должны подчеркнуть студентам, что у науки нет единого метода. Не существует рецепта формулирования и проверки гипотез и теорий. Ученые приходят к своим теориям многими путями, включая логические расширения известных случаев, рассуждения по аналогии из подобных случаев и теоретизирование de novo. Практические опасения, экспериментальные неудачи и даже недоразумения плодотворно привели к формулированию гипотез. Иногда сбору данных предшествуют четкие теоретические идеи. В других случаях сначала приходят теории, не зная, как их можно проверить. Кроме того, иногда, особенно в современной науке, исследования проводятся с помощью моделирования, часто с большими неопределенностями в результатах.

Разнообразие научных методов невозможно передать набором легко запоминаемых шагов. Однако знакомство учащихся с разнообразными образцами научных идей и экспериментов и открытое обсуждение природы науки может помочь учащимся выйти за рамки простой картины научных методов. Кроме того, признание роли творчества, инноваций и открытий в науке также может сделать тему более интересной и привлекательной для учащихся.

Выводы

Нарисованная нами картина научного исследования сложнее, чем во многих стандартных учебниках, но мы считаем, что преподавать его необходимо. Понимание природы науки и понимание эволюционной теории являются самоцелью и могут взаимно усиливать друг друга. В сочетании они могут дополнительно способствовать принятию эволюции среди учащихся.

Преподавание естественных наук с целью изменить представление учащихся об эволюции поднимает сложные вопросы о надлежащей роли учителей и научного образования (например, Meadows et al., 2000; McKeachie et al., 2002; Ingram and Nelson, 2006). Но применение идей эволюции к медицине, государственной политике, проблемам окружающей среды и решениям о том, что есть и как жить, требует не только понимания эволюции, но и ее принятия. Мы предполагаем, что, если мы хотим, чтобы наши студенты поняли и приняли эволюцию, необходима более реалистичная картина природы и процесса науки.

Ссылки

  • Альбертс Б. Редакция: рассмотрение естественнонаучного образования. Наука 2008;319:1589.

    Артикул КАС Google ученый

  • Американская академия развития науки (AAAS), резолюция AAAS: заявление об учении об эволюции; 2006. Доступно по адресу: http://archives.aaas.org/docs/resolutions.php?doc_id=443 (по состоянию на 14 апреля 2008 г.).

  • Епископ Б.А., Андерсон К.В. Студенческие представления о естественном отборе и его роли в эволюции. J Res Sci Teach 1990;27:417–25.

    Артикул Google ученый

  • Брем С.К., Рэнни М., Шиндел Дж. Воспринимаемые последствия эволюции: студенты колледжей воспринимают негативное личное и социальное влияние эволюционной теории. Научное образование 2003; 87: 181–206.

    Артикул Google ученый

  • Браун Дж. Чарльз Дарвин: путешествие. Принстон: Издательство Принстонского университета; 1996.

    Google ученый

  • Байби РВ. Учение об эволюции: старые споры, новые вызовы. Бионаука 2001; 51: 309–12.

    Артикул Google ученый

  • Кэри С. , Смит С. О понимании природы научных знаний. Educ Psychol 1993; 3: 235–51.

    Артикул Google ученый

  • Cronjie R. Письмо: обнародование научного процесса. Наука 2008;319: 1483–4.

    Артикул Google ученый

  • Дагер З.Р., БуЖауд С. Научные взгляды и религиозные верования студентов колледжей: случай биологической эволюции. J Res Sci Teach 1997; 34: 429–45.

    Артикул Google ученый

  • Дагер З.Р., Бужауд С. Восприятие студентами природы эволюционной теории. Научное образование 2005; 89: 378–91.

    Артикул Google ученый

  • Demastes SS, Settlage J, Good RJ. Представления студентов о естественном отборе и его роли в эволюции: случаи воспроизведения и сравнения. J Res Sci Teach 1995; 32: 535–50.

    Артикул Google ученый

  • Дениз Х. , Доннелли Л.А., Йылмаз И. Изучение факторов, связанных с принятием эволюционной теории турецкими учителями биологии до службы: к более информативной концептуальной экологии для биологической эволюции. J Res Sci Educ 2008; 45: 420–43.

    Google ученый

  • Фарбер П. Преподавание эволюции и природа науки. Am Biol Teach 2003; 65: 347–54.

    Артикул Google ученый

  • Годфри-Смит П. Теория и реальность: введение в философию науки. Чикаго, Иллинойс: University of Chicago Press; 2003.

    Книга Google ученый

  • Григорий ТР. Эволюция как факт, теория и путь. Evo Edu Outreach 2008; 1: 46–52.

    Артикул Google ученый

  • Huang C, Tsai C, Chang C. Исследование взглядов тайваньских подростков раннего возраста на природу науки. Подростковый возраст 2005; 40: 645–54.

    Google ученый

  • Ингрэм Э.Л., Нельсон К.Э. Взаимосвязь между достижениями и принятием учащимися эволюции или созидания на курсе эволюции старших классов. J Res Sci Teach 2006; 43: 7–24.

    Артикул Google ученый

  • Канг С., Шарманн Л.С., Нох Т. Изучение взглядов учащихся на природу науки: результаты корейских учащихся 6-го, 8-го и 10-го классов. Научное образование 2004; 89: 314–34.

    Артикул Google ученый

  • Кичер PS. Прогресс науки. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета; 1993.

    Google ученый

  • Кун ТС. Структура научных революций. Чикаго, Иллинойс: University of Chicago Press; 1962.

    Google ученый

  • Lawson AE, Worsnop WA. Изучение эволюции и отказ от веры в особое творение: влияние умения рассуждать, предшествующих знаний, предшествующей веры и религиозной приверженности. J Res Sci Teach 1992; 29: 143–66.

    Артикул Google ученый

  • Лич Дж., Драйвер Р., Миллар Р., Скотт П. Исследование в процессе изучения «природы науки»: вопросы концептуализации и методологии. Int J Sci Educ 1997; 19: 147–66.

    Артикул Google ученый

  • Лян Л.Л., Чен С., Чен Х., Кая О.Н., Адамс А.Д., Маклин М., Эбенезер Дж. Понимание учащимися науки и научных исследований: пересмотр и дальнейшее подтверждение инструмента оценки. В: Ежегодная конференция Национальной ассоциации исследований в области преподавания естественных наук (NARST), Сан-Франциско, Калифорния; 2006.

  • Ледерман Н.Г. Представления студентов и преподавателей о природе науки: обзор исследований. J Res Sci Teach 1992; 29: 331–59.

    Артикул Google ученый

  • Ломброзо Т., Штульман А., Вайсберг М. Споры о разумном замысле: уроки психологии и образования. Trends Cogn Sci 2006; 10:56–7.

    Артикул Google ученый

  • Маккичи В.Дж., Лин Ю.Г., Стрейер Дж. Креационистские и эволюционные убеждения: влияние на изучение биологии. Am Biol Teach 2002; 64: 189–92.

    Артикул Google ученый

  • Медоуз Л., Достер Э., Джексон Д.Ф. Управление конфликтом между эволюцией и религией. Am Biol Teach 2000; 62: 102–7.

    Артикул Google ученый

  • Миллер Д.Д., Скотт Э.К., Окамото С. Общественное признание эволюции. Наука 2006;313:765–6.

    Артикул КАС Google ученый

  • Национальная академия наук (НАН). Наука, эволюция и креационизм. Вашингтон, округ Колумбия: Национальные академии; 2008а. Доступно по адресу: http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=11876 (по состоянию на 14 апреля 2008 г.).

    Google ученый

  • Национальная академия наук (НАН). Учение об эволюции и природе науки. Вашингтон, округ Колумбия: Национальные академии; 2008б. Доступно по адресу: http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=5787 (по состоянию на 14 апреля 2008 г.).

    Google ученый

  • Национальная ассоциация преподавателей естественных наук (NSTA), Заявление о позиции: природа науки. 2000. Доступно по адресу: http://www.nsta.org/about/positions/natureofscience.aspx (по состоянию на 14 апреля 2008 г.).

  • Никелс М.К., Нельсон К.Е., Берд Дж. Лучшее преподавание биологии за счет акцента на эволюции и природе науки. Am Biol Teach 1996; 59: 332–36.

    Артикул Google ученый

  • Пиглиуччи М. Войны между эволюцией и сотворением: почему недостаточно преподавать больше науки. McGill J Educ 2007; 42: 285–306.

    Google ученый

  • Рудольф Дж. Л., Стюарт Дж. Эволюция и природа науки: об исторических разногласиях и их последствиях для образования. J Res Sci Teach 1998; 53: 1069–89.

    Артикул Google ученый

  • Ратледж М., Уорден М. Эволюционная теория, природа науки и учителя биологии средней школы: критические отношения. Am Biol Teach 2000; 62: 123–31.

    Артикул Google ученый

  • Шарманн Л.С., Харрис В.М. Преподавание эволюции: понимание и применение природы науки. J Res Sci Teach 1992; 29: 375–88.

    Артикул Google ученый

  • Шарманн Л.С., Смит М.Ю., Джеймс М.С., Дженсен М. Явный отражающий характер научного обучения: эволюция, разумный замысел и зонтология. J Учитель естественных наук, образование, 2005; 16: 27–41.

    Артикул Google ученый

  • Скотт Э.К. Эволюция против креационизма. Вестпорт, Коннектикут: Гринвуд; 2004.

    Google ученый

  • Штульман А. Качественные отличия наивной и научной теории эволюции. Cogn Psychol 2006; 52: 170–94.

    Артикул Google ученый

  • Синатра GM, Southerland SA, McConaughy F, Demastes JW. Намерения и убеждения учащихся в понимании и принятии биологической эволюции. J Res Sci Teach 2003; 40: 510–28.

    Артикул Google ученый

  • Соломон Дж., Скотт Л., Дункан Дж. Масштабное исследование понимания учениками природы науки. Научное образование 1996; 80: 493–508.

    Артикул Google ученый

  • Саллоуэй Ф. Дарвин и его вьюрки: эволюция легенды. J Hist Biol 1982; 115: 1–53.

    Артикул Google ученый

  • Саллоуэй Ф. Дарвин и Галапагосы. Биол Дж. Линн Сок 1984; 21: 29–59.

    Артикул Google ученый

  • Таттерсолл I. Что такого особенного в науке? Evo Edu Outreach 2008; 1: 36–40.

    Артикул Google ученый

  • Трани Р. Я не буду учить эволюции; Это против моей религии. А теперь остальная часть истории…. Am Biol Teach 2004;66:419–27.

    Артикул Google ученый

  • Верхей С.Д. Влияние предварительного обучения на отношение учащихся к креационизму и эволюции. Бионаука 2005; 55: 996–1003.

    Артикул Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Авторы выражают признательность Майклу Рэнни и Джуди Скотчмур за соответствующие обсуждения, Тому Гриффитсу и Дине Сколник Вайсберг за комментарии к более ранним черновикам, а также Найлсу Элдреджу и анонимному рецензенту за полезные комментарии. Анну Танукос частично поддержал грант Национального научного фонда (EAR-0624436) Музею палеонтологии Калифорнийского университета. Все три автора связаны с проектом Understanding Science, финансируемым NSF: http://www.understandingscience.org.

Информация об авторе

Авторы и организации

  1. Факультет психологии, Калифорнийский университет, Беркли, 3210 Tolman Hall, Беркли, Калифорния, 94720, США

    Tania Lombrozo

  2. 4 90 1101 Valley Life Sciences Building, Беркли, Калифорния, 94720, США

    Анастасия Танукос

  3. Факультет философии Пенсильванского университета, 433 Логан Холл, Филадельфия, Пенсильвания, 19104, USA

    Michael Weisberg

Авторы

  1. Tania Lombrozo

    Посмотреть публикации автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  2. Anastasia Thanukos

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

  3. Michael Weisberg

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

Автор, ответственный за переписку

Таня Ломброзо.

Права и разрешения

Открытый доступ Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution ( https://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0 ), который разрешает любое некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора (авторов) и источника.

Перепечатки и разрешения

Об этой статье

Почему важна наука? Узнайте о преимуществах науки в нашей жизни.

Почему важна наука?

Наука важна по целому ряду причин, в том числе:

  1. Повышает наши фундаментальные знания
  2. Создает новые технологии
  3. Придумывает новые приложения
  4. Путь к обмену идеями
  5. Дает нам лучшее представление о мире
  6. 3 подробнее рассмотрим каждый из них ниже, когда мы ответим на вопрос, почему наука важна в нашей жизни.

    Почему важна наука? Потому что это увеличивает наши фундаментальные знания.

    Не всякая наука дает немедленный результат. Некоторые науки открывают то, что мы называем фундаментальными знаниями. Это знание того, как работает наша Вселенная. Даже не в том, как взаимодействуют молекулы, а в том, как молекулы образуются. Фундаментальные знания важны, потому что они показывают нам, как образуются протоны и нейтроны. Он показывает нам, верны ли наши теории гравитации. Это помогает нам понять, как волны света (или излучения) взаимодействуют с нашими телами.

    Часто фундаментальные знания, которые мы получаем из науки, не имеют непосредственного применения.

    Требуются десятилетия, если не столетия, чтобы применить эти фундаментальные знания на практике. Но когда у нас есть знания и мы создаем приложения, трудно представить жизнь без них. Представьте себе мир, в котором мы не знали бы о существовании рентгеновских лучей и не могли бы смотреть на сломанные кости на экране врача, чтобы помочь вылечить раненых.

    Кто знает, какое применение принесет открытие бозона Хиггса или подтверждение того, что тяжелые объекты искажают пространство так же, как галька искажает воду. Однако внуки наших внуков, возможно, не смогут представить мир без этих открытий.

    NiamhTalking90 ​​​​​

    Почему важна наука? Потому что это создает новые технологии.

    Можете ли вы представить свою жизнь без телефона? Не телефон в кармане, а обычный стационарный телефон с коммутируемой линией? Без науки у нас не было бы ни того, ни другого, не говоря уже о том мини-компьютере, который сидит рядом с вами, который мы сейчас называем телефоном.

    Вы можете представить свою жизнь без электричества?

    Вы будете готовить еду на костре, согреваться слоями одеял, вручную шить всю свою одежду или ходить с места на место. Вы, конечно, не стали бы разогревать ужин в микроволновой печи.

    Старая технология когда-то была новой, когда-то новой, когда-то настолько захватывающей, что трудно было представить себе жизнь в мире с этой технологией. Сейчас мы живем в мире, где без большей части этих технологий мы не можем представить свою жизнь.

    Наука важна, потому что она создает новые технологии.

    От беспилотных автомобилей до марсианских марсоходов, наноразмерных средств борьбы с раком, протезов конечностей, сложенных оригами, управляемого светом мозга и даже квантовых вычислений — в настоящее время наука не знает недостатка в областях, к которым движется наука.

    Если мы хотим воспользоваться огромными преимуществами, которые может дать наука, мы должны действительно заниматься наукой.

    Нам нужны хорошие мозги в лабораториях и специальные органы, проводящие эксперименты. Нам нужны люди, способные решать проблемы, заниматься математикой и сотрудничать.

    Сегодня, когда вы читаете это, ученый в лаборатории готовит новую технологию, без которой вы не сможете представить себе жизнь всего через несколько десятилетий. Что это будет? Вы можете себе это представить?

    Почему важна наука? Потому что он создает новые приложения, о которых мы даже не мечтали.

    Казалось бы безумием думать о мире без Интернета, но всего несколько десятилетий назад его даже не существовало. Интернет, каким мы его знаем, начал формироваться в 1970-х годах, когда ученые пытались передавать сообщения с одного компьютера на другой. Однако каждый компьютер должен был быть соединен друг с другом. Если бы вы хотели таким образом поговорить с десятью людьми, вам понадобилось бы десять компьютеров.

    Представьте свою жизнь сейчас, если бы ученые не стремились улучшить эту новую технологию.

    Представьте, как могла бы выглядеть ваша гостиная, если бы они решили, что она достаточно хороша, и они могут прекратить свою работу. В науке никогда не бывает достаточно хорошего. Ваша гостиная благодарит вас за то, что вы можете общаться с миллионами людей с помощью всего одного терминала, всего одного компьютера.

    После нескольких лет прогресса в обучении компьютеров общаться друг с другом и разработке структуры сети мир получил Интернет. Конечно, это все еще не был Интернет в том виде, в каком мы его знаем, но это был огромный шаг и отличный инструмент для ученых, чтобы делиться своими знаниями, экспериментальными данными и опубликованными статьями.

    На самом деле Интернет настолько вырос из всех разработок, которые вложили ученые, что теперь вы можете найти Интернет в космосе.

    Министерство энергетики США

    Почему важна наука? Потому что это позволяет нам делиться идеями.

    Вся наука, повлиявшая на вашу жизнь, прошла процесс, называемый экспертной оценкой. Это означает, что люди в той же области и на том же уровне исследований, что и другой ученый, читают их статьи, смотрят на их эксперименты, исследуют их результаты и ставят им большие пальцы вверх или большие пальцы вниз. Этот процесс открывает двери для поиска слабых мест в экспериментах и ​​часто может выявить области, в которых может иметь место сотрудничество.

    Наука — это командный вид спорта.

    Каждому открытию помогают тысячи экспериментов и сотни ученых, работающих над воссозданием, подтверждением или опровержением открытия. Каждый из этих ученых вносит свой вклад в идеи и способность обнаруживать обоснованность этих идей. Каждый из этих ученых является частью совместного процесса обмена идеями. Процесс поиска слабых звеньев в логике и замены их более сильными идеями. Процесс, объединяющий математиков, программистов, химиков и геологов…

    Наука — это язык, который пересекает границы, пересекает языки и объединяет культуры.

    Наука позволяет нам делиться своими идеями на открытом форуме. И, делясь этими идеями, мы можем либо подтвердить их истинность, либо проанализировать их, чтобы узнать больше.

    Почему важна наука? Потому что это помогает нам понять наш мир.

    Было время, когда мы думали, что мир плоский. Можете ли вы представить планирование своих поездок в плоском мире? Можете ли вы представить себе попытку объяснить движение массивов суши на плоской Земле?

    Наука помогает нам понять наш мир.

    От понимания гравитации до сферической формы Земли и изменения климата — наука помогает нам понимать окружающий мир и взаимодействовать с ним.

    По мере того, как мы продвигаемся от понимания основных законов физики к пониманию того, что даже основные законы гораздо сложнее, чем мы могли себе представить, мы начинаем лучше понимать, как мы можем лучше решать проблемы в нашем мире.

    Наука дает нам набор законов, по которым мы можем жить. Набор законов может объяснить все явления, которые мы наблюдаем изо дня в день. А когда это не удается, ученые работают день и ночь, чтобы найти объяснение.

    Итак, я надеюсь, что если вы спрашиваете себя – важна ли наука? Теперь вы полностью убеждены, что да, наука важна в нашей жизни и влияет на нашу жизнь миллионами способов каждый день!

    6 Понимание того, как создаются научные знания

    Посетите NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или загрузить в виде бесплатного PDF-файла.

    « Предыдущая: 5 Создание и оценка научных данных и объяснений

    Страница 168 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отмена

    6
    Понимание того, как создаются научные знания

    Основные выводы главы:

    • Исследовательская база понимания детьми того, как строится научное знание, ограничена. Большинство исследований проводилось в лабораторных условиях и не принимали во внимание историю обучения и возможность детей узнать об этом аспекте науки.

    • У большинства детей нет сложного понимания того, как строится научное знание.

    • В школьной программе по естественным наукам преобладают научные методы, при этом мало внимания уделяется роли теории, объяснения или моделей.

    • Детское понимание естественных наук поддается обучению. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования, которые позволят получить представление о опыт и условия, способствующие пониманию науки как способа познания.

    Наука — это не только совокупность знаний, но и способ познания. Одной из важных опор для изучения науки является понимание учащимися природы и структуры научного знания и процесса, посредством которого оно развивается. Наше видение науки К-8 включает это понимание как одно из четырех направлений. Мы повысили этот фокус до статуса нити по нескольким причинам. Мы рассматриваем понимание природы и структуры научного знания и процесса его развития как самостоятельную достойную цель. Кроме того, новые данные исследований свидетельствуют о том, что понимание учащимися научных объяснений мира природы и их способность успешно участвовать в научных исследованиях улучшаются, когда они0031

    Страница 169 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отмена

    стоять на том, как строится научное знание. В этой главе мы рассмотрим, как дети приходят к пониманию как «откуда мы знаем» в науке, так и «почему мы верим» научным доказательствам.

    Уже более века педагоги утверждают, что учащиеся должны понимать, как строится научное знание (Rudolph, 2005). Один из аргументов, который часто приводится, но не проверяется эмпирически, заключается в том, что понимание науки делает граждан более информированными и поддерживает демократическое участие. То есть граждане, которые понимают, как производятся научные знания, будут осторожными потребителями научных утверждений об общественных научных проблемах (например, о глобальном потеплении, экологии, генетически модифицированных продуктах, альтернативной медицине) как при голосовании, так и в своей повседневной жизни.

    Второе обоснование среди педагогов состоит в том, что понимание структуры и природы науки помогает лучше заниматься и изучать науку (см. обзор Sandoval, 2005). То есть, если учащиеся начнут рассматривать науку как набор практик, которые строят модели для объяснения шаблонов доказательств в естественном мире, и что то, что считается свидетельством, зависит от тщательных наблюдений и построения аргументов, тогда они добьются большего успеха. в своих усилиях по формированию знаний. Наблюдение за этими процессами на расстоянии, а не просто их разыгрывание, повышает способность учащихся заниматься наукой. Шаубле и коллеги (1995), например, обнаружил, что ученики пятого класса лучше планируют эксперименты после того, как им объяснили цель эксперимента.

    Мы начинаем главу с подробного описания науки как способа познания, обрисовывая в общих чертах цели предприятия, природу и структуру научного знания, а также процесс его построения. Эта разработка предназначена для того, чтобы дать представление о цели, которую мы поставили перед учащимися. То есть он представляет собой принятые в настоящее время представления о природе научных знаний, которые важно преподавать в классах К-8.

    Опираясь на эту модель науки, мы сначала обратимся к литературе по когнитивным исследованиям, чтобы изучить интеллектуальные ресурсы, имеющие отношение к этому направлению, которые дети приносят в детский сад. В предыдущей главе (глава 3) мы обсуждали исследования развития ранней «теории разума» детей, то есть их растущее осознание собственного и чужого разума и их понимание опыта. В этой главе мы сначала обсудим, как в течение K-8 лет они основываются на этом понимании, чтобы развить некоторые первоначальные эпистемологические идеи о том, что такое знание и как оно создается. Далее мы рассмотрим, как они начинают задумываться о том, что такое научное знание и как оно конструируется. В области естественнонаучного образования это исследование часто встречается под общим заголовком понимания учащимися природы науки. Наконец, мы рассматриваем внешние факторы, влияющие на понимание учащимися науки как способа познания, включая знания учителей, эпистемическую модель, которая может лежать в основе учебной программы, и литературу — хотя и очень маленькую — которая была сосредоточена на вмешательстве в классе в эпистемологические исследования. достижения.

    Страница 170 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отмена

    Прежде чем углубиться в это исследование, необходимо сделать одну важную оговорку. Почти все исследования мышления детей, имеющие отношение к этому направлению, проводились в исследовательской лаборатории, где изучалось, как их мышление развивается с течением времени, независимо от истории обучения или возможностей учиться. Это позволяет нам указать на тенденции развития и компетенции базового уровня, которые можно ожидать в данном возрастном диапазоне у нормально развивающихся детей. Однако выводы на основе этой исследовательской базы о верхних границах способностей детей неуместны и, скорее всего, приведут к заниженным оценкам . Более того, поскольку почти все эти исследования посвящены развитию, а не возможностям учиться, они дают мало информации о тех видах опыта и условий, которые способствуют пониманию детьми науки и осмыслению их собственных знаний. Несколько исследований начали изучать влияние подходов к обучению на развитие эпистемологического понимания. Мы предлагаем ограниченное обсуждение этой литературы здесь. Позже, в главах 6 и 9, мы обсудим более глубокие исследования, которые дают представление о благоприятных условиях в классе и обеспечивают более точное представление о том, что возможно, когда эти условия существуют.

    ОСНОВНАЯ МОДЕЛЬ ПРИРОДЫ И РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ

    Перед рассмотрением исследований, которые могут пролить свет на интеллектуальные ресурсы и проблемы, которые изучение этой нити может представлять для детей в возрасте K-8, мы кратко рассмотрим подходы, принятые в этой области, чтобы сформулировать базовую модель построения научного знания. В этом пояснении мы рассматриваем цели предприятия, природу и структуру научных знаний, а также то, как знания развиваются, уделяя особое внимание тому, что наиболее важно для обучения студентов. (Более полное обсуждение нашего взгляда на природу науки см. в главе 2.) Хотя мы признаем, что нет простого соответствия между этой моделью науки и эпистемическими целями учебной программы на любом конкретном уровне обучения, рассмотрение обоих релевантных когнитивные исследования и учебный дизайн основаны на тщательном рассмотрении нормативной модели.

    Осборн и его коллеги (2003) предложили прийти к общему мнению, чтобы определить идеи о науке, которые должны быть частью школьной программы по естественным наукам. Они провели исследование, чтобы изучить мнения ученых, преподавателей естественных наук, лиц, занимающихся продвижением общественного понимания науки, а также философов, историков и социологов науки. Они определили девять тем, заключающих в себе ключевые идеи о природе науки, которые считались важным компонентом школьной программы по естественным наукам. К ним относятся наука и достоверность, анализ и интерпретация данных, научный метод и критическая проверка, гипотеза и предварительная проверка.0031

    Страница 171 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отмена

    дикция, творчество/наука и вопрошание, сотрудничество и сотрудничество в развитии научных знаний, науки и техники, историческое развитие научных знаний и разнообразие научного мышления.

    Сандовал сделал обзор определений научной эпистемологии Осборна и других авторов (например, Driver et al. , 1996; Lederman et al., 2002; McComas and Olson, 1998) и представил более удобный список из четырех широких эпистемологических тем, на которых мы останавливаемся. кратко обсудить. Во-первых, Сандовал утверждает, что рассмотрение научного знания как сконструированного имеет первостепенное значение, что подчеркивает диалектическую связь между теорией и доказательствами. Студенты, если они хотят понять, что такое наука, должны признать, что это то, что люди делают и создают. Отсюда вытекает вывод, что наука предполагает творчество и что наука является наукой не потому, что она «истинна», а потому, что она убедительна.

    Вторая тема заключается в том, что научные методы разнообразны: не существует единого «метода», применимого ко всем научным исследованиям (эксперименты могут проводиться в одних областях, но не в других). Вместо того, чтобы полагаться на один или несколько механических методов, наука зависит от способов оценки научных утверждений (например, в отношении систематичности, тщательности и соответствия существующим знаниям).

    В-третьих, научное знание бывает разных форм, различающихся по своей объяснительной и предсказательной силе (например, теории, законы, гипотезы; подробнее об этом см. главу 2). Это тема, которую часто упускают из виду в традиционном анализе (включая анализ Осборна), но она является центральной для понимания конструктивной природы науки и взаимодействия различных форм знания в исследовании. В-четвертых, Сандовал утверждает, что научное знание различается по достоверности. Сандовал утверждает, что признание переменной определенности побуждает студентов критически относиться к идеям и оценивать их с использованием эпистемологических критериев.

    Другой подход к определению аспектов понимания эпистемологии науки, которые должна включать в себя учебная программа по естественным наукам, заключается в рассмотрении аспектов эпистемологии, которые были связаны с улучшением развития понимания науки. Хотя в литературе не предлагается систематического рассмотрения этого понятия, есть ряд свидетельств, указывающих на связь между аспектами эпистемологии и пониманием и использованием учащимися научных знаний.

    Например, есть данные о том, что, когда учащиеся начинают рассматривать аргументацию как центральную особенность науки, это может оказать значительное положительное влияние на их понимание и использование стратегий исследования (см., например, Sandoval and Reiser, 2004; Toth, Suthers и Лесголд, 2002). Сонгер и Линн (1991) также проанализировали влияние динамического и статического взгляда на науку и обнаружили, что динамический взгляд способствует интеграции знаний. Хаммер (1994) определил взаимосвязь между представлениями о знании (с точки зрения связности, авторитетности и Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Прививание естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    построено

    края) и различия в достижениях студентов-физиков в естественных науках.

    Кроме того, есть свидетельства того, что эпистемология моделей студентов — аспект эпистемологии, которому уделяется мало внимания в нормативных и общепринятых взглядах на природу науки — имеет важные последствия для ряда концептуальных и практических результатов. Гоберт и его коллеги изучали эпистемологию моделей учащихся средних классов, старшей школы и колледжа, включая их понимание моделей как представлений причинных или объяснительных идей, что может быть несколько моделей одного и того же объекта, что модели не должны быть точно такими же, как смоделированные вещи, и что модели могут быть пересмотрены или изменены в свете новых данных. Они зафиксировали взаимосвязь между показателями сложности учащихся в эпистемологии моделей и их способностью делать выводы из текстов и переносить каузальные знания в новые области, а также концептуальным развитием (Gobert and Discenna, 19). 97; Гоберт и Паллант, 2001).

    Аналогичным образом Schwartz and White (2005) изучали процесс обучения учащихся седьмого класса с использованием программной среды, которая позволяла учащимся проектировать, тестировать и пересматривать модели. Они изучили ряд предварительных и последующих измерений знаний по физике, исследований и знаний о моделировании. Они обнаружили, что знания учащихся о моделировании до теста были единственной переменной, которая была значимым предиктором успеха для всех трех показателей посттеста, и это был лучший предиктор как содержания посттеста, так и знаний моделирования. Хотя эти исследования изучают лишь несколько аспектов эпистемологии, они предполагают, что определенные особенности эпистемологического понимания могут предложить учащимся мощные рычаги для изучения науки. Эти исследования также предлагают важный способ подумать об определении того, что учащиеся должны знать об эпистемологии и природе науки, и обратить внимание на область, достойную изучения в будущем.

    ПОНИМАНИЕ НАУКИ И ЗНАНИЯ В К-8 ЛЕТ

    своего понимания научного знания. Изменения в классах K-8 отражают растущую изменчивость возможностей учащихся узнать о построении научных знаний и растущую изменчивость их понимания науки как способа познания. Усложнению этой картины также способствовало то, что несколько литератур с принципиально разными методологическими тактиками и аналитическими линзами внесли контрастные модели ограничений и новых компетенций учащихся K-8.

    Страница 173 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отмена

    Понимание построения знаний

    Существует несколько направлений исследований, в значительной степени разрозненных, которые имеют отношение к пониманию учащимися K-8 построения знаний. Это исследование включает в себя как продолжение исследований в области развития, так и литературу по «эпистемическому познанию», в которой исследуются этапы отношения старшеклассников к знаниям и познанию.

    Одно направление исследований в литературе по развитию включает в себя продолжение теории структуры разума в начальной школе 9 лет0603 . Имеются данные о том, что у 6-летних детей (в ограниченном контексте) начинает развиваться взгляд на разум как на «активного интерпретатора». То есть они лучше осознают, что люди активно строят свое собственное понимание мира и осознают роль предшествующих знаний в видении. В то же время литература предполагает, что дети продолжают углублять свое понимание разума (и различных психических состояний) на протяжении всей начальной школы.

    Понимание маленькими детьми конструктивной природы знания как такового широко не изучалось, но ограниченные исследования показывают, что учащиеся старших классов начальной школы, как правило, не понимают, что знания уходят корнями в теоретическое мировоззрение. Кун и Ледбитер (1988), например, беллетризовали два противоречащих друг другу исторических рассказа о «ливийских войнах». Они попросили студентов интерпретировать рассказы в ответ на множество контрольных вопросов, которые им задавали после прочтения двух рассказов. Студентов попросили сформулировать различия между отчетами, рассмотреть причины различий и обсудить, могут ли оба счета быть правильными. Они были оценены с точки зрения эпистемологического уровня, от отношения к двум произведениям как к фактическим сообщениям, которые могут различаться только конкретными сообщаемыми фактами, до понимания того, что они отражают противоположные интерпретации, отфильтрованные через мировоззрение. Они обнаружили, что ни один шестиклассник не ответил с точки зрения более высоких уровней.

    Работа Перри (1970/1999), состоящая из лонгитюдных исследований студентов-мужчин Гарварда, представляет собой раннее и влиятельное направление исследований этапов понимания построения знаний. Исследователи добились значительных методологических и концептуальных достижений со времен Перри (см. обсуждение интервенционных исследований в обучении в следующем разделе). Однако работа, которая продолжается в традициях Перри, подтверждает его общие выводы о том, что в период от раннего до позднего подросткового возраста люди демонстрируют сдвиги в своем общем отношении к знаниям и знаниям. В частности, многие молодые люди вступают в ранний подростковый возраст, придерживаясь «абсолютистского» или дуалистического взгляда на знание и истину, который предполагает, что на каждый вопрос существует один правильный ответ, а различия во мнениях объясняются дезинформацией или ошибочными рассуждениями. В какой-то момент, обычно в подростковом возрасте, молодые люди начинают осознавать, что другие могут не соглашаться с ними по вопросам, относительно которых они твердо убеждены.

    Страница 174 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отмена

    Когда эти молодые люди начинают понимать, что знание обязательно включает в себя интерпретацию и вытекающую из нее двусмысленность, они могут вступить в эпистемологический кризис, характеризующийся тем, что Чандлер, Бойс и Болл (1990) назвали «эпистемическим сомнением». В этом состоянии они борются с эрозией своей уверенности и могут вообще потерять уверенность в том, что можно быть уверенным во всем. Временным результатом может быть субъективный релятивизм, позиция, воплощенная в типичном подростковом замечании: «Что угодно». Субъективный релятивизм — это представление о том, что, поскольку все убеждения субъективны, невозможно с уверенностью проверить какое-либо из них, поэтому ни одно убеждение или мнение не может быть лучше или хуже, чем мнение кого-либо другого.

    Этот релятивизм рассматривается как ранняя реакция на признание того, что знание является предположительным и неопределенным, открытым для интерпретации и требующим интерпретации. В более позднем подростковом или раннем взрослом возрасте некоторые люди могут пройти через релятивизм, чтобы принять контекстуалистскую приверженность аргументированному суждению, хотя этот шаг ни в коем случае не является типичным или неизбежным. Человек продолжает понимать, что знание не является ни точным, ни полным, но, тем не менее, приходит к признанию того, что при здравом суждении и тщательном обосновании со временем можно добиться все более близких приближений к истине.

    Большая часть этого исследования была проведена со студентами колледжей, и однородность участников может частично объяснить степень общего согласия в выводах об общей природе изменений. Однако разные модели предполагают разное количество подуровней на этом пути. Более того, существуют некоторые разногласия по поводу того, в какой степени изменения считаются универсальными или нет, в каком возрасте обычно происходят сдвиги, а также в какой степени они рассматриваются как стадийные и структурно интегрированные или состоящие из ряда относительно независимые представления о знаниях и обучении. В некоторых отчетах подчеркивается, что изменения в первую очередь линейны и иерархичны, в то время как другие предполагают, что изменения — это просто адаптация к чьей-то непосредственной или глобальной среде и, следовательно, не могут быть однонаправленными.

    Большинство моделей, по-видимому, предполагают, что эпистемология подобна черте, так что она является относительно стабильной характеристикой индивидуума. Однако некоторые (например, Hammer and Elby, 2002; Sandoval, 2005) утверждают, что эпистемология ситуативна, представляет собой взаимодействие когнитивных и исторических ресурсов индивидуума и особенностей окружающей среды, которые сигнализируют или вызывают модели этих ресурсов.

    На первый взгляд, некоторые из этих идей кажутся несовместимыми с исследованиями, которые показывают, что гораздо раньше — на самом деле, к моменту поступления в начальную школу — дети уже хорошо осознают, что люди могут иметь разные представления об одних и тех же объектах и ​​событиях. Убеждения — это не просто копии реальности; они являются продуктами деятельности познания — поэтому они подлежат проверке и потенциально не подтверждаются доказательствами (Пернер, 1991). Если младшие школьники понимают эти

    Страница 175 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    концепции, как можно считать, что подростки занимают «абсолютистскую» позицию по отношению к знанию? Чандлер, Халлетт и Сокол (2002) предполагают, что, хотя маленькие дети осознают репрезентативное разнообразие, это не означает, что они считают его необходимым или законным аспектом знания. Вместо этого они с большей вероятностью поверят, что есть один правильный ответ, а другие интерпретации просто неверны или дезинформированы.

    Чандлер, Халлетт и Сокол (2002) предполагают, что маленькие дети не понимают, что разнообразие интерпретаций «каким-то образом присуще процессу познания»; то есть эта интерпретация является неизбежным аспектом всякого знания. Следовательно, критерии знания не могут быть легко определены, и любое знание связано с неизбежной степенью двусмысленности.

    Понимание природы науки и как она устроена

    Многочисленные направления исследований имеют отношение к проблеме понимания детьми природы науки и того, как она устроена. И снова отношения между направлениями исследований сложны. Соответствующие направления исследований включают литературу, посвященную развитию науки, литературу по эпистемическому познанию, посвященную пониманию науки как способа познания, и данные, основанные на опросах, посвященные представлениям детей о природе научного знания и о том, как оно создается. Наконец, мы рассматриваем, как учебные программы по естественным наукам, учебные вмешательства и представления учителей о науке могут повлиять на понимание детьми науки как способа познания.

    Несложно представить, как приверженность абсолютистской или релятивистской эпистемологии может привести к искаженному взгляду на природу науки. Действительно, исследования, направленные более явно на понимание молодыми учащимися природы научных знаний и практики, привели к результатам с интересными параллелями с более общей литературой по развитию. Например, Кэри и Смит (1993) отмечают, что многие студенты не понимают, что наука — это прежде всего предприятие по построению теории. Они могут узнавать о наблюдениях, гипотезах и экспериментах из своих учебников по естественным наукам, но они редко понимают, что теории лежат в основе этих действий и отвечают как за создание, так и за интерпретацию как гипотез, так и экспериментов. Эпистемология здравого смысла, которой обычно придерживаются молодые студенты, не рефлексивна; в той мере, в какой они вообще думают об этом, дети часто думают о знании как о проистекающем непосредственно из чувственного опыта, даже если они знают, что некоторые знания скорее выводятся, чем наблюдаются (Sodian and Wimmer, 19).87), и они даже осознают, что один и тот же объект может по-разному интерпретироваться разными наблюдателями (Taylor, Cartwright, and Bowden, 1991).

    Страница 176 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Кэри и Смит (1993) предполагают, что дети могут не проводить четких различий между теорией, конкретными гипотезами и доказательствами, и они могут ожидать найти более простые и прямые связи между данными и выводами, чем это оправдано. Подобно абсолютистам, описанным в литературе по психологии развития, они склонны рассматривать различия в выводах или наблюдениях как результат отсутствия информации или дезинформации, а не законных различий в точках зрения или интерпретациях. Существует ограниченное или отсутствующее осознание того, что чьи-то убеждения могут быть связаны в согласованные рамки, и что эти рамки могут влиять на то, что человек наблюдает через органы чувств. По этой причине Китченер и Кинг (1981) утверждают, что студенты не понимают, что полемика является частью науки и что авторитеты по определению считаются разделяющими общий набор истинных убеждений. Мы предлагаем, однако, дополнительный фактор, который может объяснить этот вывод, но который не рассматривается в данном объеме исследований. Детей редко учат о противоречиях в науке, так почему же они стали бы рассматривать научное знание как оспариваемое?

    Кэри и др. (1989) задали семиклассникам ряд вопросов о целях и практике науки, а также о взаимосвязи между идеями, экспериментами и данными ученых. Ответы студентов на эти интервью были сведены к трем глобальным взглядам на природу науки: от Уровня 1, на котором ученые рассматривались просто как собирающие факты о мире, до Уровня 3, на котором ученые рассматривались как заинтересованные в построении вечного. более мощные и объяснительно адекватные теории о мире. Второе интервью (Гросслайт, Унгер, Джей и Смит, 19 лет).91) исследовали понимание моделей и моделирования учащимися средней школы и получили аналогичные результаты. Многие дети рассматривали модели просто как копии мира, перспективу Уровня 1. Дети 2-го уровня понимали, что модели включают в себя как выбор, так и исключение признаков, но акцент оставался на самих моделях, а не на идеях ученых, лежащих в основе модели. Наконец, в эпистемологии уровня 3 модели рассматривались как инструменты, разработанные для проверки теорий.

    Почти все семиклассники в этих исследованиях были на уровне 1 или 2, который исследователи охарактеризовали как «беспроблемное знание», поскольку с этой точки зрения разногласия по поводу природы реальности считаются результатом невежества или дезинформации, а знание считается относительно простым . Напротив, в «проблемных знаниях» эпистемологиях, редко или никогда не достигаемых студентами в этих исследованиях, знание рассматривается как организованное в теории о мире, которые активно строятся в процессе критического исследования и которые часто последовательно пересматриваются в течение длительного времени. периоды времени.

    Исследования взглядов учащихся и преподавателей на природу науки в сфере естественнонаучного образования неоднозначны (McComus and Olson, 1998; Lederman et al., 2002; Lederman, 1999; Osborne et al., 2003). Когда данные собраны, см.

    Страница 177 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    с использованием инструментов опроса, которые исследуют взгляды учащихся на науку вне какого-либо конкретного контекста исследования, результаты показывают, что даже у старшеклассников и студентов бакалавриата нет точных взглядов на пересмотр теории и реакцию на доказательства.

    Аналогичным образом Driver et al. (1996) опросили одновозрастные пары учащихся в возрасте 9, 12 и 16 лет о целях научной работы, их понимании природы и статуса научного знания и их понимании науки как социального предприятия. Они классифицировали ответы студентов об эпистемологии на три общих уровня, причем самые низкие уровни отражали малое признание интерпретации, а последующие уровни указывали на важность форм мышления, которые не полагаются исключительно на сенсорный ввод. Рассуждения, рассматриваемые на низшем уровне, были рассуждениями, основанными на явлениях; на следующем — эмпирические рассуждения, основанные на отношениях между переменными; и, наконец, высшим уровнем было рассуждение, использующее воображаемые модели. Как и исследования Кэри и Ангера, Driver et al. (1996) охарактеризовал детей как переход от точек зрения, которые подчеркивают беспроблемное, основанное на сенсорном знании, в котором истина считается относительно простой задачей для достижения, к взглядам, в которых признается, что наука зависит от активных интерпретаций постановочных событий (экспериментов), умственных манипуляций, и согласованные, взаимосвязанные своды знаний, которые могут включать множество областей неопределенности.

    Большая часть этой исследовательской литературы свидетельствует о том, что учащиеся K-8 имеют ограниченное представление о том, как создаются научные знания. Однако неясно, в какой степени можно отнести такие ограничения к стадии развития, а не к адекватности учебных возможностей или другого опыта. По словам Кэри и Смита (1993, с. 243): «Теперь возникают два вопроса, имеющих неотложную важность для педагогов. Во-первых, в каком смысле эти уровни развития? Во-вторых (что очень важно), создают ли эти уровни барьеры для понимания конструктивистской эпистемологии, если она становится целью естественнонаучного образования?»

    Сначала рассмотрим модель науки как способ познания, лежащий в основе науки, с которой дети сталкиваются в учебной программе, их основной источник информации о природе дисциплины. Как отмечалось в других главах, в старших классах начальной школы процесс конструирования научного знания, как правило, представляется как эксперимент, при незначительном признании роли интерпретации или, в более общем смысле, активной роли ученого в процессе конструирования знания. . В младших классах типичный акцент на описании феноменологии через базовые навыки научного процесса наблюдения, категоризации, измерения и т. д. также отражает искаженный образ науки, далекий от конструктивистской эпистемологии.

    В том же духе наука стремится создавать концептуальные структуры, обладающие надежной объяснительной и предсказательной силой, однако это редко является явным или неявным в учебной программе K-8 по естествознанию. Анализ науки

    Страница 178 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Учебная программа

    Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) указывает, что все содержание учебной программы, как правило, представляется одинаково важным, при этом мало внимания уделяется его взаимосвязям или функциональности. Согласно Роузману, Кесиду, Стерну и Колдуэллу (1999), авторов отчета AAAS, научные тексты, оцененные AAAS, включали в себя множество занятий в классе, которые либо не имели отношения к изучению ключевых научных идей, либо не помогали учащимся связать свою деятельность с научными идеями.

    Учебная программа по естественным наукам уже давно подвергается критике за то, что она отражает обедненную и вводящую в заблуждение модель науки как способа познания (например, Burbules and Linn, 1991; Hewson and Hewson, 1988). Методы науки преобладают в школьной программе естественных наук, при этом мало внимания уделяется роли теории, объяснения или моделей. Более современные взгляды на науку (Гир, 1991, 1999; Соломон, 2001 г.; Longino, 1990) «как многомерное взаимодействие между моделями ученых, эмпирическое наблюдение реального мира и их предсказания» редко включаются (Osborne et al., 2003, p. 715).

    Несмотря на то, что из этой модели есть заметные исключения, большинство учебных программ K-8, по-видимому, по крайней мере усугубляют эпистемологические недостатки, с которыми дети поступают в школу. По словам Рейфа и Ларкина (1991, стр. 733): «Наука, преподаваемая в школах, часто отличается от реальной науки и повседневной жизни. Таким образом, трудности с обучением у студентов увеличиваются, потому что научные цели искажаются, а научному мышлению преподают неадекватно».

    Другим фактором, который необходимо учитывать при понимании и атрибуции недостатков детей в этом отношении, является понимание учителями науки как способа познания (Akerson, Abd-El-Khalick, and Lederman, 2000). В литературе по эпистемологическому познанию задокументированы недостатки у студентов на всех уровнях обучения, включая колледж и не только. Неудивительно, что у учителей К-8 выявлены недостатки в понимании науки как способа познания.

    Небольшая литература по исследованиям дизайна в классе указывает на то, что эти ограничения могут быть, по крайней мере, до некоторой степени устранены путем обучения. Дизайнерские исследования, в которых исследователи создают условия, благоприятные для изучения учащимися научной деятельности, показывают, что учащиеся начальной и средней школы могут развить свое понимание того, как развивается научное знание (Carey et al. , 1989; Khishfe and Abd-El-Khalick, 2002), включая более глубокое понимание природы и назначения научных моделей (Gobert and Pallant, 2001; Schwartz and White, 2005). При соответствующей поддержке стратегий изучения исследований дети могут ставить значимые научные вопросы, а также планировать и проводить продуктивные научные исследования (например, Metz, 2004; Smith et al., 2000).

    Например, в маленькой начальной школе, в которой она была единственным учителем естественных наук, Гертруда Хеннесси могла систематически сосредотачивать уроки на основных идеях, выработанных в совокупности с 1 по 6 классы. Она выбрала

    Page 179 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    делают упор на создание, передачу и оценку теорий через понятность, правдоподобие, плодотворность и концептуальную согласованность альтернатив (см. Таблицу 6-1). Исследование понимания ее шестиклассниками природы науки показало, что они гораздо лучше понимают конструктивный, проблемный характер предприятия, чем шестиклассники из сопоставимой школы (Smith et al., 2000).

    В другом примере учащиеся продемонстрировали лучшее понимание процесса моделирования после того, как они выполнили задание по созданию модели, которая работает как человеческий локоть (Penner et al., 1997). В этом исследовании учащиеся первого и второго классов в двух классах участвовали в задаче по построению модели в течение трех последовательных одночасовых занятий. Они начали с обсуждения различных типов моделей, которые они ранее видели или делали. Они рассмотрели характеристики этих моделей и то, как модели используются для понимания явлений. Затем им поручили разработать модель, функционирующую как их локоть. После обсуждения того, как работают их собственные локти, дети работали в парах или тройках, чтобы спроектировать и построить модели, иллюстрирующие функциональные аспекты человеческого локтя. После создания исходной модели каждая группа продемонстрировала и объяснила классу свою модель, после чего последовало обсуждение различных моделей. Затем учащимся была предоставлена ​​возможность изменить свои модели или начать сначала. В интервью, проведенных после сеанса, студенты улучшили свою способность судить о функциональных, а не о перцептивных качествах моделей по сравнению со сверстниками, не занимающимися моделированием. Они также продемонстрировали понимание процесса лепки в целом, аналогичное пониманию детей на 3–4 года старше.

    Исследователи также определили важные особенности учебных программ, которые поддерживают развитие более сложной эпистемологии. Учебные программы могут способствовать эпистемологическому развитию учащихся, когда они сосредоточены на глубоких научных проблемах, предоставляют учащимся возможность проводить исследования и структурировать открытое обсуждение эпистемологических вопросов (см., например, Bell and Linn, 2000; Davis, 1998; Smith and Wenk, in Нажмите). Также важно отметить, что понимание учащимися эпистемологии не вырастает беспроблемно из исследовательского опыта. Чтобы углубить свое понимание эпистемологии, учащиеся, занимающиеся исследованием, нуждаются в явных подсказках, чтобы размышлять над своим опытом и наблюдениями и учитывать эпистемологические последствия (Хишфе и Абд-Эль-Халик, 2002).

    ВЫВОДЫ

    Исследовательская база, связанная с пониманием детьми знаний вообще и научных знаний в частности, ограничена. Большая часть работы над знаниями была проведена с населением студенческого возраста, хотя некоторые исследования в области психологии развития рассматривали детей в возрасте до

    Page 180 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    ТАБЛИЦА 6-1 Один этап все более сложной метаконцептуальной деятельности в 1-6 классах

    Марка

    Роль студентов

    Роль учителя

    1

    • Явно излагать собственное мнение по рассматриваемой теме

    • Начните рассматривать аргументацию, используемую для поддержки их взглядов

    • Отличать то, что они думают, от того, почему они так думают

    2

    • Начните обращать внимание на необходимость понимания других (обычно равных) позиций, прежде чем они смогут обсуждать или комментировать эти позиции

    • К концу года начинают замечать непоследовательность в мыслях других, но не обязательно в собственном мышлении

    • Продолжает обеспечивать образовательную среду, в которой учащиеся могут безопасно выражать свои мысли, без упреков со стороны других

    • Вводит понятие согласованности мышления

    • Моделирует последовательное и непоследовательное мышление (учащиеся могут легко указать, когда учитель непоследователен)

    3

    • Исследуйте идею о том, что мысли имеют последствия и то, что человек думает, может влиять на то, что он хочет увидеть

    • Начать отличать понимание того, что говорит коллега, от убеждения в том, что говорит коллега

    • Начните комментировать, как их нынешние идеи изменились по сравнению с прошлыми идеями, и учтите, что текущие идеи также могут нуждаться в пересмотре с течением времени

    • Способствует метакогнитивному дискурсу среди учащихся, чтобы осветить их внутренние представления

    • Предоставляет множество примеров из своей личной работы (которая сохраняется из года в год) студенческих идей

    Страница 181 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Марка

    Роль ученика

    Роль учителя

    4-6

    • Начните учитывать последствия и ограничения своего личного мышления

    • Начать искать способы пересмотреть свое личное мышление

    • Начать оценивать собственное/чужое мышление с точки зрения понятности, правдоподобия и плодотворности идей

    • Продолжать формулировать критерии принятия идей (т. е. последовательность и обобщаемость)

    • Продолжать использовать физические представления своего мышления

    • Начните использовать аналогии и метафоры, обсуждайте их явное использование и отличайте физические модели от концептуальных моделей

    • Формулировать и защищать идеи о том, «каким должно быть обучение»

    • Предоставляет исторические примеры того, как очень важные люди меняли свои взгляды и объяснения с течением времени

    • Начинает использовать внешние репрезентации своего мышления учащимися как способ оценки их идей/верований (с точки зрения понятности, правдоподобия и плодотворности), чтобы (а) вызвать, когда это необходимо, неудовлетворенность в умах учащегося облегчить концептуальный обмен или (b) искать способы способствовать концептуальному захвату в уме учащегося

    ИСТОЧНИК: Smith et al. (2000).

    Положение о том, как строится знание. Многие исследователи предполагают, что эпистемология подобна чертам, хотя некоторые утверждают, что она ситуативна — взаимодействие когнитивных и исторических ресурсов с особенностями окружающей среды, которые указывают на эти ресурсы или вызывают их.

    Глядя на различные направления исследований, большинство детей в классах K-8 не развивают в дальнейшем элементарные знания и навыки, которые так очевидны в дошкольном возрасте. Маленькие дети склонны переходить от одного уровня понимания к другому медленно, если вообще переходят, и к средней школе немногие учащиеся достигают более высоких уровней понимания, на которых знания рассматриваются как проблематичные, а заявления обязательно подвергаются тщательной проверке на предмет их доказательной базы. В значительной степени этот широко распространенный паттерн, вероятно, больше отражает возможности обучения, с которыми дети сталкиваются в своей жизни. 0031

    Страница 182 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отмена

    образование, чем мера того, что они могли бы сделать в других условиях. Данные исследований дизайна, обсуждаемые в этой главе и к которым мы вернемся в главе 9, свидетельствуют о том, что в оптимальных учебных и учебных условиях дети могут развивать очень сложные взгляды на знания. Тем не менее контраст между способностями детей дошкольного возраста и модальными паттернами развития у детей старшего возраста и отсутствием сложных рассуждений о знаниях у ранних подростков разителен.

    Мы утверждаем, что в тщательно спланированной благоприятной среде дети начальных и средних классов способны понимать и работать со знаниями сложными способами. Обучение науке K-8 может значительно улучшить их понимание природы и структуры научного знания и процесса, с помощью которого оно создается. Дизайнерские исследования, в которых исследователи создают условия, благоприятные для того, чтобы учащиеся узнали о научном предприятии, предполагают, что учащиеся начальной школы могут развивать более высокие уровни развития научных знаний. При соответствующей поддержке для изучения стратегий исследования дети могут участвовать в разработке и проведении исследований, которые позволят им понять науку как способ познания (Gobert and Pallant, 2001; Klahr and Li, 2005; Metz, 2004; Schwartz and White, 2005). ; Smith et al., 2000; Toth, Klahr, and Chen, 2000). Основные элементы этой научной деятельности включают формулирование гипотез, законов или моделей, разработку экспериментов или эмпирических исследований, которые проверяют эти идеи, сбор данных и использование данных в качестве доказательств для их оценки и пересмотра. Мы подробно обсудим эту литературу в главе 9..

    Нынешнее естественнонаучное образование обычно не предлагает такую ​​образовательную среду, которая, как было показано, способствует пониманию детьми научных знаний. Скорее, существует тенденция придавать чрезмерное значение методам, часто экспериментальным, в отличие от представления науки как процесса построения теорий и моделей, проверки их на внутреннюю непротиворечивость и непротиворечивость и проверки их эмпирически. Такое невнимание к теории, объяснениям и моделям может усугубить трудности, с которыми сталкиваются дети в понимании того, как строится научное знание. На самом деле это может усилить их ошибочные представления, например мнение о том, что научное знание не вызывает проблем, его относительно легко получить и что оно легко вытекает из прямого наблюдения. Хотя учебная программа может быть одним из источников этой проблемы, непонимание учителями науки как способа познания также может сыграть свою роль. Роль учителей и знаний учителей в естественнонаучном образовании более подробно рассматривается в главе 10.

    ССЫЛКИ

    Акерсон В.Л., Абд-Эль-Халик Ф. и Ледерман Н.Г. (2000). Влияние рефлексивно-эксплицитно-деятельностного подхода на представления учителей начальных классов о природе науки. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 37 (4), 295-317.

    Страница 183 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Белл П. и Линн М.К. (2000). Представления о науке: какой вклад вносит обучение науке? В Б. К. Хофер и П. Р. Пинтрих (редакторы), Личная эпистемология: психология убеждений о знании и познании. Махва, Нью-Джерси: Lawrence Erlbaum Associates.

    Burbules, NC, and Linn, MC (1991). Научное образование и философия науки: соответствие или противоречие? Международный журнал научного образования, 3 (3), 227-241.

    Кэри С., Эванс Р., Хонда М., Джей Э. и Унгер С. (1989). «Эксперимент — это когда вы пробуете его и смотрите, работает ли он»: исследование понимания учащимися 7 класса построения научных знаний. International Journal of Science Education, 11 (5), 514-529.

    Кэри, С., и Смит, К. (1993). О понимании природы научного знания. Педагог-психолог, 28 (3), 235-251.

    Чендлер М., Бойс М. и Болл Л. (1990). Релятивизм и станции эпистемологического сомнения. Журнал экспериментальной детской психологии, 50 , 370-395.

    Чендлер М.Дж., Халлетт Д. и Сокол Б.В. (2002). Конкурирующие заявления о конкурирующих заявлениях о знаниях. В Б.К. Хофер и П. Р. Пинтрих (редакторы), Личная эпистемология: психология убеждений о знании и познании (стр. 145-168) . Махва, Нью-Джерси: Lawrence Erlbaum Associates.

    Дэвис, Э.А. (1998). Размышление студентов о строительных лесах для изучения естественных наук. Неопубликованная докторская диссертация, Калифорнийский университет, Беркли.

    Драйвер Р., Лич Дж., Миллар Р. и Скотт П. (1996). Молодежные образы науки. Букингем, Англия: Издательство Открытого университета.

    Гир, Р.Н. (1991) Понимание научных рассуждений . Нью-Йорк: Холт Рейнхарт и Уинстон.

    Гир, Р.Н. (1999). Наука без законов . Чикаго, Иллинойс: University of Chicago Press.

    Гоберт, Дж., и Дискенна, Дж. (1997). Взаимосвязь между эпистемологиями студентов и рассуждениями, основанными на моделях. (Служба воспроизведения документов ERIC № ED409164). Каламазу: Университет Западного Мичигана, Департамент научных исследований.

    Гоберт, Дж., и Паллант, А. (2001). Делаем мышление видимым: содействие изучению естественных наук посредством моделирования и визуализации . Представлено на исследовательской конференции Гордона, Колледж Маунт-Холиок, Хэдли, Массачусетс, 5-10 августа.

    Гросслайт, Л., Унгер, К., Джей. Э. и Смит, К. (1991). Понимание моделей и их использование в науке: Представления учащихся средних и старших классов и экспертов. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 28, 799-822.

    Хаммер, Д. (1994). Эпистемологические убеждения во вводной физике. Познание и Инструкция, 12 (2), 151-183.

    Хаммер, Д., и Элби, А. (2002). О форме личной эпистемологии. В Б.К. Хофер и П. Р. Пинтрих (редакторы), Личная эпистемология: психология убеждений о знании и знании (стр. 169-190). Махва, Нью-Джерси: Lawrence Erlbaum Associates.

    Хьюсон П. и Хьюсон М. (1988). О соответствующей концепции преподавания науки: взгляд из исследований изучения науки. Научное образование, 72 (5), 529-540.

    Страница 184 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как создаются научные знания». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Хишфе, Р., и Абд-Эль-Халик, Ф. (2002). Влияние явного и рефлексивного обучения по сравнению с неявным, ориентированным на исследование, на взгляды шестиклассников на природу науки. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 39 , 551-578.

    Китченер, К.С., и Кинг, П.М. (1981). Рефлексивное суждение: концепции оправдания и их связь с возрастом и образованием. Журнал прикладной психологии и психологии развития, 2 , 89-116.

    Клар, Д., и Ли, Л. (2005). Когнитивные исследования и обучение элементарным наукам: из лаборатории в класс и обратно. Journal of Science Education and Technology, 14 (2), 217-238.

    Кун, Д., и Ледбитер, Б. (1988). Связь теории и доказательств. Интерпретация расходящихся доказательств. В H. Beilin, D. Kuhn, E. Amsel и M. O’Loughlin (Eds.), Развитие навыков научного мышления . Сент-Луис, Миссури: Academic Press.

    Ледерман, Н.Г. (1999). Понимание учителями природы науки и практики в классе: факторы, которые облегчают или препятствуют отношениям. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 36 , 916-929.

    Ледерман Н.Г., Абд-эль-Халик Ф., Белл Р.Л. и Шварц Р.С. (2002). Анкета «Взгляды на природу науки»: на пути к достоверной и значимой оценке представлений учащихся о природе науки. Journal of Research in Science Teaching, 39 (6), 497-521.

    Лонгино, Х. (1990). Наука как общественное знание . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета.

    МакКомас, В.Ф., и Олсон, Дж.К. (1998). Природа науки в документах международных стандартов естественнонаучного образования. В В.Ф. МакКомас (ред.), Природа науки в естественнонаучном образовании: Обоснование и стратегии (стр. 41-52). Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic.

    Мец, К.Е. (2004). Детское понимание научного исследования: их концептуализация неопределенности в исследованиях по их собственному замыслу. Познание и обучение, 22 (2), 219-290.

    Осборн, Дж. Ф., Коллинз, С., Рэтклифф, М., Миллар, Р., и Душл, Р. (2003). Какие «идеи о науке» следует преподавать в школе? Delphi исследование экспертного сообщества. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 40 (7), 692-720.

    Пеннер, Д., Джайлз, Н.Д., Лерер, Р., и Шаубле, Л. (1997). Построение функциональных моделей: Проектирование локтя. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 34 (2), 125-143.

    Пернер, Дж. (1991). Понимание репрезентативного ума . Кембридж, Массачусетс: Bradford Books/MIT Press.

    Перри, В. Г. (1970/1999). Формы интеллектуального и этического развития в колледже года: Схема. Нью-Йорк: Холт Райнхарт и Уинстон.

    Рейф Ф. и Ларкин Дж. Х. (1991). Познание в научной и повседневной областях: сравнение и последствия обучения. Журнал исследований в области преподавания естественных наук, 28 (9), 733-760.

    Роземан Дж., Кесидоу С., Стерн Л. и Колдуэлл А. (1999). Тяжелые книги облегчают обучение: проект AAAS 2061 оценивает учебники по естественным наукам для средних классов. Наука Книги и фильмы, 35 , 243-247.

    Рудольф, Дж. Л. (2005). Эпистемология для масс: Истоки «научного метода» в американских школах. History of Education Quarterly, 45 (2), 341–376.

    Страница 185 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Сандовал, Вашингтон (2005). Понимание практических эпистемологий студентов и их влияние на обучение посредством исследования. Научное образование, 89 , 634-656.

    Сандовал, В. А., и Райзер, Б. Дж. (2004). Исследование, основанное на объяснении: объединение концептуальных и эпистемологических каркасов для научного исследования. Научное образование, 88 , 345-372.

    Schauble, L., Glaser, R., Duschl, R., Schulze, S., and John, J. (1995). Понимание учащимися целей и процедур экспериментирования в классе естественных наук. Journal of the Learning Sciences, 4 (2), 131–166.

    Шварц К. и Уайт Б.Ю. (2005). Знания метамоделирования: развитие у учащихся понимания научного моделирования. Познание и обучение, 23 (2), 165-205.

    Смит, К.Л., Маклин, Д., Хоутон, К., и Хеннесси, М.Г. (2000). Эпистемология науки учащихся шестого класса: влияние школьного научного опыта на эпистемологическое развитие. Познание и обучение, 18( 3), 285-316.

    Смит, К., и Венк, Л. (в печати). Отношения между тремя аспектами эпистемологии науки студентов-первокурсников. Журнал исследований в области преподавания естественных наук .

    Содиан, Б., и Виммер, Х. (1987). Представление детей об умозаключении как источнике знаний. Развитие ребенка , 58 , 424-433.

    Соломон, М. (2001). Социальный эмпиризм. Кембридж, Массачусетс: MIT Press/Bradford Books.

    Сонгер, Н.Б., и Линн, М.К. (1991). Как взгляды студентов на научное предприятие влияют на интеграцию знаний? Journal of Research in Science Teaching, 28 (9), 761-784.

    Тейлор М., Картрайт Б. и Боуден Т. (1991). Принятие точки зрения и теория разума: предсказывают ли дети разнообразие интерпретаций в зависимости от различий в знаниях наблюдателей? Развитие ребенка, 62, 1334-1351.

    Тот, Э.Э., Клар, Д., и Чен, З. (2000). Объединение исследований и практики: когнитивное вмешательство в классе для обучения навыкам экспериментирования детей начальной школы. Познание и обучение , 18 (4), 423-459.

    Тот, Э., Сазерс, Д., и Лесголд, А. (2002). Картирование, чтобы знать: влияние карт доказательств и рефлексивной оценки на навыки научного исследования. Научное образование, 86 (2), 264-286.

    Страница 168 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 169 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 170 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 171 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 172 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 173 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 174 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 175 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 176 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 177 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 178 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 179 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 180 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 181 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 182 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 183 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 184 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Страница 185 Делиться Цитировать

    Рекомендуемое цитирование: «6 Понимание того, как строится научное знание». Национальный исследовательский совет. 2007. Привнесение естественных наук в школу: изучение и преподавание естественных наук в классах K-8 . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/11625.

    ×

    Сохранить

    Отменить

    Next: 7 Участие в научной практике и дискурсе »

    Развитие понимания науки учащимися

    За последние 50 или около того лет исследования в области естественнонаучного образования предоставили большой объем информации о том, как учащиеся развивают понимание науки концепции. На следующих страницах я сосредоточусь на трех аспектах этого развития: создании интуитивного понимания, процессе научного изучения и наличии концептуального сосуществования. Затем я расскажу об их значении для естественнонаучного образования.

    Интуитивное понимание

    Студенты не становятся чистыми листами, когда они впервые знакомятся с наукой. Напротив, они привносят в задачу изучения естественных наук интуитивное понимание физического мира, которое может сильно отличаться от научных концепций и теорий, представленных в классе естественных наук (Драйвер и Изли, 1978; Клемент, 1982; Макклоски, 1983; Новак, 1987). Исследователи согласны с наличием этих интуитивных представлений, но расходятся во мнениях, когда пытаются описать их природу. На этот счет существуют три основные точки зрения. Первый, известный как классический подход, утверждает, что студенческие концепции имеют статус единых интуитивных теорий, часто напоминающих более ранние теории в истории науки. Второй подход, известный как «знание по частям», утверждает, что концепции учащихся состоят из множества феноменологических принципов или p-примов, которые абстрагируются от эмпирического знания. Согласно третьему подходу, известному как рамочная теория, концепции студентов состоят из набора убеждений и предположений, которые организованы в виде нечетких, но относительно согласованных рамочных теорий.

    Имеются некоторые свидетельства в поддержку утверждения о том, что представления студентов представляют собой относительно устойчивые и глубоко укоренившиеся интуитивные теории. Например, Макклоски (1983) показал, что существуют систематические представления о движении объектов, которые влияют на взаимодействие людей с объектами в реальном мире. Эти систематические представления расходятся с ньютоновской механикой и напоминают средневековую теорию движения, известную как теория импульса. Согласно теории импульса, движение объекта поддерживается внутренней по отношению к объекту силой (импетусом), которая была приобретена, когда объект первоначально был приведен в движение (Макклоски, 19).83).

    Однако не все студенческие концепции можно охарактеризовать как единые и систематические интуитивные теории. Согласно Chi (2013), в дополнение к ложным интуитивным теориям у людей также есть ложные убеждения и ложные ментальные модели. Существуют также ограничения на способы рассуждений учащихся, такие как ограничения на природу причинно-следственных объяснений, которые могут привести к неправильному истолкованию научной информации. Например, люди часто полагаются на обобщенную версию схемы прямой причинности 9.0028 для создания ошибочных причинно-следственных объяснений эмерджентных процессов, таких как диффузия, естественный отбор и перенос тепла, к которым не применима схема прямой причинности (Chi et al., 2012). Возникающие процессы не имеют единственного идентифицируемого причинного агента или идентифицируемой последовательности стадий. Наоборот, они являются результатом одновременного взаимодействия всех агентов.

    На противоположном конце позиции интуитивной теории находится утверждение о том, что первоначальное понимание учащихся состоит из разрозненных знаний (diSessa, 19).93). ДиСесса предоставил данные из обширных интервью со студентами, чтобы поддержать позицию о том, что студенты не придерживаются систематических и унитарных интуитивных теорий, а внутренне непоследовательны и фрагментарны, и что фрагменты их знаний лучше всего можно охарактеризовать в терминах p-примов. Позиция «знания по кусочкам» может объяснить несоответствия, часто наблюдаемые в объяснениях студентов, особенно когда студентов просят объяснить одни и те же физические явления в разных ситуационных контекстах. Однако это проблематично, когда дело доходит до интерпретации более сложных теоретических конструкций студентов, которые, как было обнаружено, не поддаются обучению, например, интуитивные теории, обсуждавшиеся ранее (Clement, 19).82). Он также не может объяснить ограничения на причинно-следственные объяснения студентов, подобные описанным Чи (2013), которые могут привести к ошибочной интерпретации научной информации.

    Как «интуитивная теория», так и «знание по частям» основаны на эмпирических данных, полученных в результате интервью со студентами средних школ или университетов и непрофессионалами. Напротив, Восниаду и ее коллеги (Восниаду и Брюэр, 1992, 1994; Восниаду, 2013; Восниаду и Скопелити, 2017) утверждали, что важно проводить различие между представлениями учащихся, сформированными до знакомства с научными знаниями и после того, как они подверглись изучению. к науке. Они использовали эмпирические данные из интервью с маленькими детьми до того, как их познакомили с наукой, чтобы доказать, что дети интерпретируют свой повседневный опыт в контексте мирской культуры, чтобы сформировать убеждения, которые организованы в виде нечетких, но относительно согласованных рамочных теорий (Vosniadou, 2013; Восниаду и Скопелити, 2014).

    Каркасная теория отличается от интуитивной теории. Интуитивная теория — это связная, единая теория, которая может содержать неверные представления о научной информации. Напротив, рамочная теория считается скелетной концептуальной системой, которая обосновывает наши самые фундаментальные онтологические категоризации и каузальные устройства, с точки зрения которых мы понимаем мир и на основе которых строится новая информация, до любого воздействия науки. Веллман и Гельман, 1998). Каркасной теории не хватает систематичности, последовательности и объяснительной силы научных теорий, она не является явной и не разделяется обществом. Однако это система, основанная на принципах, с механизмами обучения, такими как категоризация и причинная атрибуция, способная дать начало объяснению явлений и предсказанию (Гопник и др., 2001; Слауски, 2003). Например, младенцы проводят онтологическое различие между объектами с самостоятельным движением или без него (одушевленные и неодушевленные). Затем это различие можно продуктивно использовать для категоризации новых, ранее невидимых объектов и приписывания им характеристик одушевленных или неодушевленных объектов, таких как плотность, потребность в поддержке и наличие или отсутствие интенциональности (Vosniadou and Brewer, 19). 92, 1994).

    Подход на основе теории фреймов (Vosniadou, 2013) не исключает возможности того, что в нашей системе знаний могут присутствовать такие элементы знаний, как p-prims. Однако считается, что они организованы в свободные концептуальные структуры с раннего детства. Возьмем, к примеру, хорошо известную формулу Ома: большее усилие приводит к большему эффекту, а большее сопротивление приводит к меньшему эффекту (diSessa, 1993). Хотя р-прим Ома мог бы служить для схематизации феноменологического опыта, его можно сформулировать только в концептуальной системе, в которой уже проведено различие между одушевленными и неодушевленными объектами и в которой уже известно, что усилие обычно прилагается тянуть или толкать одушевленных агентов, что задействованы силы и что важны размер и вес агентов и рассматриваемых объектов (Ioannides and Vosniadou, 2002). Другими словами, само порождение объяснительного принципа, такого как р-прим, уже предполагает наличие скелетной концептуальной системы, такой как рамочная теория. Действительно, для исследователей, применяющих комплексный системный подход к изучению естественных наук (например, Brown and Hammer, 2008, 2013), также отстаиваемый ди Сессой (1993), создание интегративных концептуальных структур, таких как рамочные теории, не противоречит подходу «знание по частям».

    Процесс изучения естественных наук

    Позиция, занимаемая человеком в отношении природы интуитивного понимания учащихся, может иметь важные последствия в отношении того, как человек интерпретирует процесс изучения естественных наук. Если концепции учащихся имеют форму интуитивных теорий, то процесс изучения естественных наук нельзя рассматривать как процесс приращения или обогащения предшествующих знаний. Вместо этого необходимо изменить теорию или, как известно, концептуальное изменение. Познер и др. (1982) утверждал, что концептуальное изменение требует замены интуитивных теорий правильными научными. Эта замена была описана как результат рационального процесса, в ходе которого учащиеся должны осознать фундаментальные предположения и эпистемологические обязательства, характеризующие их интуитивные теории, и осознать свои ограничения и неадекватность по отношению к . виз. научная теория.

    В последующие годы так называемый «классический подход» подвергся ряду критических замечаний. Одним из спорных вопросов было предложение заменить интуитивное понимание научными теориями. Аргументы относительно сосуществования интуитивного понимания и научных концепций выдвигались уже давно (например, Каравита и Халден, 19).94), но в последние годы он получил эмпирическое подтверждение и будет обсуждаться более подробно позже.

    В отличие от внезапной замены теории когнитивным конфликтным взглядом на изучение науки, подход знания по частям продвигал идею о том, что процесс изучения науки следует рассматривать как процесс концептуальной интеграции, в ходе которого множество p-примов становится организованы в последовательные научные теории под влиянием обучения (diSessa, 1993, 2008). Смит и др. (1993) утверждал, что когнитивный конфликт не является хорошей учебной стратегией, поскольку он несовместим с конструктивистским подходом к обучению; а именно, что обучение — это процесс создания новых знаний на основе того, что мы уже знаем. Вместо этого они предположили, что интуитивное понимание — это продуктивные идеи, которые могут служить ресурсами для изучения науки, которые развиваются и интегрируются в связные концептуальные структуры, такие как научные теории, посредством соответствующего обучения. Акцент на интеграции и различении, а не на конфронтации и когнитивном конфликте, является отличительной чертой подхода к обучению, основанного на знании по частям (см. также Кларк и Линн, 2008).

    Я поддерживаю другой взгляд на изучение естественных наук, который согласуется с подходом теории рамок. Согласно этой точке зрения, учащиеся организуют свое интуитивное понимание в нечетких и узких, но, тем не менее, относительно связных рамочных теориях, прежде чем они будут подвергнуты изучению естественных наук. Каркасные теории фундаментально отличаются от научных теорий своими объяснениями, концепциями, а также своими онтологическими и эпистемологическими предпосылками. Когда учащиеся, работающие с пониманием физического мира, подобным тому, которое описывается как базовая теория физики, впервые сталкиваются с несовместимой и противоречащей интуиции научной теорией, они не способны ее понять. Предполагая, что эти студенты используют конструктивные механизмы обучения, они будут интерпретировать новую научную информацию в свете своих предыдущих знаний. Этот конструктивный процесс почти обязательно приведет к созданию неверных представлений, которые являются гибридами, т. е. концепций, включающих элементы как интуитивного понимания, так и научной информации. В исследовании понимания текста, которое напрямую проверяло вышеприведенное утверждение, Восниаду и Скопелити (2017) показали, что многие учащиеся начальной школы, которые давали интуитивное объяснение смены дня и ночи на предварительном тесте, либо полностью игнорировали научную информацию, либо создавали неверные представления при знакомстве с ней. контринтуитивное научное объяснение. Эти заблуждения представляли собой гибриды, которые можно было разделить на фрагментарные и/или синтетические концепции. Фрагментарная концепция — это концепция, сочетающая интуитивное понимание с научной информацией без заботы о внутренней согласованности или объяснительной силе (например, день/ночь происходят потому, что солнце уходит за горы, а также потому, что земля «движется»). Синтетическая концепция также сочетает интуитивное понимание с научной информацией, но делает это таким образом, что демонстрирует некоторую заботу о внутренней непротиворечивости и объяснительной силе. Восниаду и Скопелити (2017) пришли к выводу, что научное обучение происходит не за счет внезапных озарений, а представляет собой медленный и постепенный процесс и что возникновение неправильных представлений является естественным результатом этого процесса. Другими словами, многие заблуждения являются не случайными ошибками, а фрагментарными или синтетическими представлениями, возникающими, когда учащиеся используют конструктивные механизмы обучения, связывающие несовместимую научную информацию с их предыдущими знаниями.

    Сосуществование интуитивного понимания и научных концепций

    Недавние исследования показали, что интуитивное понимание не полностью заменяется научными теориями, даже у опытных ученых. Скорее, интуитивное понимание сосуществует с научными концепциями и может мешать их доступу в задачах научного рассуждения. Например, Келемен и др. (2013) показали, что при тестировании в условиях дефицита времени и нагрузки на способность обработки информации даже опытные ученые, скорее всего, поддержат ненаучные, телеологические объяснения явлений. В другом исследовании Штульман и Валькарел (2012) показали, что взрослые с высшим образованием менее точны и медленнее проверяют противоречивые научные концепции по сравнению с теми, которые согласуются с наивными теориями, предполагая, что наивные теории продолжают существовать и мешают обработке данных. научных теорий (см. также Babai et al., 2010; Potvin et al., 2015).

    Массон и др. (2014) использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для сравнения активации мозга у экспертов и новичков при оценке правильности простых электрических цепей. Их результаты показали, что эксперты, а не новички, активировали области мозга, участвующие в торможении, при оценке ненаучных схем, предположительно потому, что они подавляли неверные представления, закодированные в нейронных сетях их мозга.

    Феномен сосуществования интуитивного понимания и научных концепций и теорий поднимает важные проблемы для теорий изучения и обучения наукам, а также для теорий организации и представления знаний. Если более ранние системы убеждений не вытесняются информацией, полученной позже, насколько последовательна наша база знаний? Как возможно, чтобы несовместимые старые и новые системы верований сосуществовали и чтобы эти несоответствия не обнаруживались?

    Один из способов объяснить загадку сосуществования интуитивного понимания и научных концепций состоит в том, чтобы рассматривать их не как несовместимые представления, организованные в рамках одной и той же системы верований, а как разные системы верований, инкапсулированные в перекрывающиеся, но частично различные нейронные сети в определенных областях. знаний (Восняду, в печати). Эта точка зрения больше согласуется с результатами исследований в области когнитивной нейробиологии, которые показывают, что концептуальные знания представлены в распределенных сетях, расположенных в разных частях мозга взрослого человека (Allan et al. , 2014; Fugelsang and Mareschal, 2014). В такой системе когерентность является не атрибутом организации информации в базе знаний, а результатом эффективной системы исполнительных функций, способной выбирать, интегрировать или блокировать информацию из различных систем убеждений способами, подходящими для задачи на данном этапе. рука.

    Роль исполнительной функции и ее связь с академическим обучением и концептуальными изменениями стала важной областью исследований в последние годы. Исполнительная функция — это набор нейрокогнитивных навыков, таких как рабочая память, когнитивная гибкость и тормозной контроль. Эти навыки имеют основополагающее значение для участия в целенаправленном мышлении и действии, а также для обучения, особенно изучения контринтуитивных концепций в науке и математике. Исследования показали, что навыки управляющей функции в значительной степени связаны с академическими достижениями и обучением с изменением понятий, даже если контролируются интеллект и предшествующие знания (Allan et al. , 2014; Fugelsang and Mareschal, 2014; Vosniadou et al., 2018). Изучение научных и математических концепций, несовместимых с интуитивным пониманием, было связано именно с навыком исполнительной функции тормозного контроля (см. также Zaitchick et al., 2014; Carey et al., 2015).

    Последствия для педагогического образования и профессионального развития

    Различные теоретические подходы к изучению естественных наук предлагают разные рекомендации для преподавания естественных наук. Классический подход (Posner et al., 1982) рассматривал когнитивный конфликт как основную учебную стратегию для изучения естественных наук. Когнитивный конфликт работает, представляя учащемуся противоречивые доказательства. Эти противоречивые данные призваны вызвать неудовлетворенность интуитивной теорией учащихся и признание того, что ее необходимо заменить научной теорией. Одна из проблем использования когнитивного конфликта в учебных целях заключается в том, что он не гарантирует, что учащиеся испытают предполагаемый внешний конфликт как внутренний когнитивный диссонанс. Чинн и Брюэр (1993) представили убедительные аргументы, указывающие на то, что учащиеся могут по-разному реагировать на противоречивые данные. Действительно, многие студенты и преподаватели придерживаются противоречивых убеждений, даже не подозревая об этих несоответствиях.

    В отличие от того, что известно как классический подход, подход «знания по частям» (diSessa, 1993) делает упор на интеграцию p-примов учащихся в последовательные научные теории. Этот подход основан на предположении, что p-примы продуктивны и что необходимо найти способ интегрировать их во внутренне непротиворечивые научные теории. Однако он не говорит нам, что делать с интуитивным пониманием, которое может оказаться непродуктивным, когда дело доходит до изучения научной теории.

    С точки зрения рамочной теории есть три основных момента, которые необходимо подчеркнуть в отношении обучения. Во-первых, изучение естественных наук — это конструктивный процесс, который постепенно строится на основе предшествующих знаний и модифицирует их. В зависимости от предварительных знаний учащихся изучение правильного научного объяснения не происходит немедленно и внезапно; скорее, это может занять какое-то время — здесь задействован процесс обучения (Vosniadou and Brewer, 1992, 19).94; Уизер и Смит, 2008 г.; Восниаду и Скопелити, 2017, 2018). Действительно, вся идея построения прогрессии обучения состоит в том, чтобы зафиксировать промежуточные шаги в изучении научных концепций и теорий (Corcoran et al., 2009; Duschl et al., 2011). Когда преподаватели естественных наук осведомлены о прогрессе учащихся в изучении данной предметной области, они могут предоставить научную информацию, которая с меньшей вероятностью будет неправильно понята.

    Во-вторых, когнитивный конфликт можно использовать в процессе изучения естественных наук, но в основном для того, чтобы увеличить метакогнитивное осознание учащихся и понимание разрыва между их существующими убеждениями и новой научной информацией, а не для того, чтобы доказать, что интуитивное понимание ошибочно и необходимо. заменить. Интуитивное понимание сопротивляется обучению, потому что оно представляет собой немедленную и основанную на здравом смысле интерпретацию повседневного опыта и потому, что оно постоянно подкрепляется этим опытом. Напротив, научные понятия обычно не подкрепляются повседневным опытом и требуют построения новых, абстрактных и сложных представлений, не имеющих однозначного соответствия с тем, что они представляют. Учащимся необходимо помочь создать эти новые, противоречащие интуиции представления, понять, что они основаны на иных, неэгоцентричных точках зрения и что они обладают гораздо большей объяснительной силой.

    И последнее, но не менее важное: преподавание естественных наук должно развивать у учащихся способности рассуждать, их эпистемологические убеждения и навыки исполнительной функции. Изучение естественных наук требует сложных пространственных рассуждений, способности принимать различные точки зрения, строить сложные и абстрактные модели и репрезентации и подавлять предшествующие знания, чтобы можно было воспринимать новую, противоречивую информацию. Развитие этих навыков и способов рассуждения должно быть неотъемлемой частью обучения естественным наукам.

    Выводы

    Утверждается, что дети начинают процесс приобретения знаний, формируя убеждения, основанные на их повседневном опыте и мирской культуре. Эти верования не изолированы, а организованы в свободные и узкие, но относительно согласованные рамочные теории. Хотя рамочные теории имплицитны, не разделяются обществом и им не хватает систематичности и объяснительной силы научных теорий, они представляют собой системы, основанные на принципах, с механизмами обучения, такими как категоризация и причинная атрибуция, которые могут привести к объяснению и предсказанию. Научные концепции и теории сильно отличаются по своим концепциям, организации, онтологическим и эпистемологическим предпосылкам и по своим представлениям от рамочных теорий. Они требуют серьезных концептуальных изменений, чтобы быть полностью понятыми. Для осуществления этих концептуальных изменений требуется время. Развитие научных знаний — это длительный и постепенный процесс, в ходе которого учащиеся используют конструктивные механизмы обучения для усвоения новой научной информации в своих предыдущих знаниях, что приводит к гибридным концепциям или неправильным представлениям. Обучение естественным наукам должно помочь учащимся осознать свои убеждения, основанные на опыте, которые могут ограничивать изучение естественных наук, вызывая неправильные представления, предоставлять информацию постепенно, основываясь на прогрессе в обучении учащихся, и развивать у учащихся навыки научного мышления и исполнительной функции.

    Вклад автора

    Автор подтверждает, что является единственным автором этой работы и одобрил ее публикацию.

    Заявление о конфликте интересов

    Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Ссылки

    Аллан Н. П., Хьюм Л.Е., Аллан Д.М., Фаррингтон А.Л. и Лониган С.Дж. (2014). Отношения между тормозным контролем и развитием академических навыков в дошкольном и детском саду: метаанализ. Дев. Психол . 50, 2368–2379. doi: 10.1037/a0037493

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Бабай Р., Секал Р. и Стави Р. (2010). Устойчивость интуитивного представления о живом в подростковом возрасте. J. Sci. Образовательный Технол. 19, 20–26. doi: 10.1007/s10956-009-9174-2

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Браун, Д., и Хаммер, Д. (2013). «Концептуальные изменения в физике», в International Handbook of Research on Conceptual Change 9.0028 , 2-е изд., изд. С. Восниаду (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Routledge), 121–137.

    Google Scholar

    Браун, Д. Э., и Хаммер, Д. (2008). «Концептуальные изменения в физике», в International Handbook of Research on Conceptual Change , под ред. С. Восниаду (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Routledge), 121–137.

    Google Scholar

    Каравита С. и Халлден О. (1994). Переосмысление проблемы концептуальных изменений. Учиться. Инстр . 4, 89–111. дои: 10.1016/0959-4752(94)-5

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

    Кэри С., Зайчик Д. и Баскандзиев И. (2015). Теории развития: в диалоге с Жаном Пиаже. Дев. Ред. 38, 36–54. doi: 10.1016/j.dr.2015.07.003

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Чи, М. (2013). «Два вида и четыре подтипа ошибочно понятых знаний, способы их изменения и результаты обучения», в International Handbook of Research on Conceptual Change , 2nd Edn, ed S. Vosniadou (New York, NY: Routledge), 49–71.

    Google Scholar

    Chi, M.T.H., Roscoe, R., Slotta, J., Roy, M., and Chase, C.C. (2012). Неверные причинно-следственные объяснения возникающих процессов. Познан. Наука . 36, 1–61. doi: 10.1111/j.1551-6709.2011.01207.x

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Чинн, К. А., и Брюэр, В. (1993). Роль аномальных данных в приобретении знаний: теоретическая основа и последствия для обучения естественным наукам. Ред. Образование. Рез. 63, 1–49. doi: 10.3102/00346543063001001

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Кларк Д.Б. и Линн М.К. (2008). «Перспектива интеграции знаний: связи между исследованиями и образованием», в International Handbook of Research on Conceptual Change , под ред. С. Восниаду (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Routledge), 520–559.

    Google Scholar

    Клемент, Дж. (1982). Предубеждения студентов во вводной механике. утра. Дж. Физ . 50, 66–70.

    Google Scholar

    Коркоран Т., Мошер Ф. А. и Рогат А. (2009). Прогресс в науке. Основанный на фактических данных подход к реформе. Отчет Консорциума политических исследований в области образования № RR-63 . Филадельфия, Пенсильвания: Консорциум политических исследований.

    ди Сесса, А. (1993). К эпистемологии физики. Познан. Инстр. 10, 105–225. doi: 10.1080/07370008.1985.9649008

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    ди Сесса, А.А. (2008). «Взгляд с высоты птичьего полета на полемику между «фигурами» и «согласованностью» (со стороны фишек забора)», в Международный справочник по исследованиям концептуальных изменений , изд. С. Восниаду (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Routledge), 35–60.

    Google Scholar

    Драйвер Р. и Исли Дж. (1978). Ученики и парадигмы: обзор литературы, связанной с развитием понятий у подростков, изучающих науку. Шпилька. науч. Образовательный 5, 61–84. doi: 10.1080/03057267808559857

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Душл Р., Менг С. и Сезен А. (2011). Процессы обучения и последовательности обучения: обзор и анализ. Стад. науч. Образовательный 47, 123–182. doi: 10.1080/03057267.2011.604476

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Fugelsang, J., and Mareschal, D. (2014). «Развитие и применение научных рассуждений», в Educational Neuroscience , eds D. Mareschal, B. Butterworth и A. Tolmie (Chichester: Wiley-Blackwell), 237–267.

    Google Scholar

    Гопник А., Собель Д. М., Шульц Л. и Глимур К. (2001). Механизмы причинного обучения у очень маленьких детей: двух-, трех- и четырехлетних детей делают вывод о причинно-следственных связях на основе вариаций и ковариаций. Дев. Психол . 37, 620–629. doi: 10.1037//0012-1649.375.620

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Иоаннидес, К., и Восниаду, С. (2002). Меняющиеся значения силы. Познан. науч. кв. 2, 5–62.

    Google Scholar

    Келемен Д., Роттман Дж. и Сестон Р. (2013). Профессиональные ученые-физики демонстрируют устойчивые телеологические тенденции: целеустремленное рассуждение как когнитивный дефолт. Дж. Экспл. Психол. Ген . 142, 1074–1083. doi: 10.1037/a0030399

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Массон С., Потвин П., Риопель М. и Бро-Фуази Л. -М. (2014). Различия в активации мозга между новичками и экспертами в науке при выполнении задачи, связанной с распространенным заблуждением об электричестве. Обучение мозгу разума. 8, 44–55. doi: 10.1111/mbe.12043

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Макклоски, М. (1983). Интуитивная физика. Науч. 9 утра0028 . 248, 122–130. doi: 10.1038/scientificamerican0483-122

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Новак, Дж. Д. (1987). «Введение», в материалах Второго международного семинара: заблуждения и образовательные стратегии в науке и математике (Итака, штат Нью-Йорк; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Корнельский университет).

    Google Scholar

    Познер Г.Дж., Страйк К.А., Хьюсон П.В. и Герцог В.А. (1982). Аккомодация научной концепции: к теории концептуального изменения. Науч. Образовательный 66, 211–227. doi: 10.1002/sce.3730660207

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Потвин П., Массон С., Лафортун С. и Сир Г. (2015). Стойкость интуитивного представления о том, что более тяжелые объекты тонут больше: исследование времени реакции при различных уровнях помех. Междунар. J. Sci. Матем. Образовательный 13, 21–34. doi: 10.1007/s10763-014-9520-6

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Штульман А. и Валкарел Дж. (2012). Научное знание подавляет, но не вытесняет более раннюю интуицию. Познание 124, 209–215. doi: 10.1016/j.cognition.2012.04.005

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Слоуски, В. М. (2003). Роль сходства в развитии категоризации. Тенденции Cogn. Наука . 7, 246–251. doi: 10.1016/S1364-6613(03)00109-8

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Smith, J.P., diSessa, A.A., and Rochelle, J. (1993). Переосмысленные заблуждения: конструктивистский анализ знаний в переходный период. Дж. Учись. науч. 3, 115–163. doi: 10.1207/s15327809jls0302_1

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Восниаду, С. (2013). «Концептуальные изменения в обучении и обучении: подход теории структуры», в The International Handbook of Conceptual Change , 2nd Edn, ed S. Vosniadou (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Routledge), 11–30.

    Google Scholar

    Восниаду С. (в печати). «Убеждения и знания учителей», в «Решение проблем в обучении и преподавании: сборник для почетного профессора Майка Лоусона» , редакторы J. Orrell и H. Askell-Williams

    Google Scholar

    Vosniadou, S., and Brewer, WF (1992). Ментальные модели Земли. Познан. Психол. 24, 535–585. doi: 10.1016/0010-0285(92)-W

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Восниаду С. и Брюэр В. Ф. (1994). Ментальные модели смены дня и ночи. Познан. науч. 18, 123–183. doi: 10.1207/s15516709cog1801_4

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Восниаду С., Пневматикос Д. и Макрис Н. (2018). Роль исполнительной функции в построении и использовании научных и математических концепций, требующих обучения концептуальным изменениям. Нейрообразование 5, 58–68. doi: 10.240.46/neuroed.20180502.58

    CrossRef Full Text

    Vosniadou, S. and Skopeliti (2017). Земля вращается или Солнце уходит за горы? Неправильные представления учащихся о смене дня и ночи после прочтения научного текста. Междунар. J. Sci. Образовательный 39, 2027–2051. doi: 10.1080/09500693.2017.1361557

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Восниаду С. и Скопелити Э. (2018). Оценка влияния текста, обогащенного аналогией, на изучение науки. Важность индексов обучения. Дж. Рез. науч. Учить. doi: 10.1002/tea.21523. [Epub перед печатью].

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

    Восниаду С. и Скопелити И. (2014). Концептуальное изменение со стороны теории рамок забора. Науч. Образование . 23, 1427–1445. doi: 10.1007/s11191-013-9640-3

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Веллман, Х.М., и Гельман, С.А. (1998). «Приобретение знаний в основных областях», в Познание, восприятие и язык. Том 2 Справочника по детской психологии , 5-е изд., ред. Д. Куна и Р. Сиглера (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley), 523–573.

    Google Scholar

    Wiser, M., and Smith, C.L. (2008). «Изучение и преподавание материи в классах K-8: когда следует вводить атомно-молекулярную теорию?», в International Handbook of Research on Conceptual Change , ed S.Vosniadou (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Routledge), 205– 239.

    Zaitchick, D., Iqbal, Y., and Carey, S. (2014). Влияние исполнительной функции на биологическое мышление у маленьких детей: исследование индивидуальных различий. Детский Дев. 85, 160–175. doi: 10.1111/cdev.12145

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Естественные науки — TOK 2022: ВЕБ-САЙТ ТЕОРИИ ЗНАНИЙ ДЛЯ IBDP

    Предполагается, что в природе существует великое единство в отношении достаточности одной причины для объяснения множества различных видов последствий.
    Immanuel Kant

    Введение

    Целью естественных наук является приобретение знаний о мире природы. Научный метод является ключевой чертой того, что делает естественные науки такими научными. Лежащая в основе методология, которая связывает вместе все дисциплины в рамках естественных наук, настолько важна, что мы можем даже использовать ее, чтобы отличить «настоящую» или «хорошую» науку от «плохой» науки и даже псевдонауки. В рамках этого метода доказательства и обоснование играют очень важную роль. Каждая дисциплина в рамках естественных наук направлена ​​на получение знаний о различных аспектах мира природы. В этом смысле каждая дисциплина в рамках естественных наук будет несколько корректировать свою методологию, чтобы она соответствовала ее конкретной цели и области применения. Тем не менее, все дисциплины в рамках естественных наук в целом будут иметь общий базовый объем, методологию и цель.
    В настоящее время мы склонны больше доверять естественным наукам. «Научное доказательство» стало своего рода гарантией качества или достоверности знания. К сожалению, этим доверием можно злоупотребить. Косметическая промышленность может соблазнить вас купить их новейший крем против морщин, играя со статистикой и нанося «научно звучащий язык» на упаковку своей продукции. Исследования, финансируемые организациями, которые извлекают выгоду из своих результатов, часто устраняют неудобные данные и правду. Если исследование (хотя и косвенно), финансируемое международной нефтяной компанией, например, утверждает, что изменение климата нереально, у нас есть основания сомневаться в качестве его знаний. В этом смысле мы также должны с осторожностью подходить к «научным исследованиям» продуктов, продаваемых фармацевтическими компаниями. Стоит помнить, что знания из естественных наук не обязательно верны, просто потому, что это научно . Естественные науки прошли долгий путь с тех пор, как они возникли в Древней Греции (или раньше — в зависимости от того, как начать считать), как с точки зрения производства знаний, так и с точки зрения методологии. Наше нынешнее понимание естествознания и его методологии в первую очередь основано на самых последних достижениях в области знаний за последние несколько столетий. Многие знания, ранее считавшиеся научными, теперь отброшены. Если бы ваш врач воспользовался теорией юмора Гиппократа для диагностики опухоли, вы, вероятно, были бы возмущены. По мере развития знаний в области естественных наук некоторые бессвязные знания отбрасываются, а иногда даже происходят сдвиги парадигмы. Естественные науки в SE открыты для проверки, потому что рецензирование и фальсификация в настоящее время являются частью его методологии. На данный момент существуют некоторые общие методы и ценности, лежащие в основе производства знаний в естественных науках. Однако эти ценности и общие методы в научном сообществе могут со временем измениться. В этом смысле трудно предсказать, как будут развиваться знания в рамках естественных наук.
    Сейчас мы находимся в своего рода поворотном моменте в истории, когда мы можем манипулировать окружающим миром до такой степени, что он не поддается человеческим ограничениям. Расширение научных знаний сопряжено с большими этическими обязанностями. Не всегда легко установить возможные критерии, которые помогут нам решить, является ли приобретение знаний в области естественных наук этичным или нет. Эти этические соображения могут стать одной из самых больших проблем для естественных наук в ближайшие годы.


    Отражение: Как бы вы перевели слово «наука» на ваш язык? Что означает нюанс вашего перевода?

    Ценность научных знаний

    На самом деле есть две вещи: наука и мнение; первое порождает знание, второе невежество.
    Гиппократ
    Научная грамотность — это артерия, по которой текут решения проблем завтрашнего дня.
    Нил де Грасс Тайсон

    В настоящее время естественные науки пользуются большим статусом. Отчасти это связано с его относительно недавними успехами и достижениями. Вклад естественных наук в познание в целом, несомненно, огромен. Увлекательные научные открытия помогли нам лучше понять человеческую природу, понять, как развивалась наша планета, и даже представить себе, как может выглядеть Вселенная. Естественные науки дают нам так много знаний, что они почти затмевают собой все остальные области знаний. Западная цивилизация претерпела серьезный сдвиг когнитивной парадигмы примерно в 17 веке. Открытия Галилея и Ньютона бросили вызов господствующему дискурсу. Была создана новая теория познания, основанная прежде всего на эмпирических данных и разуме. Научные доказательства вскоре стали синонимом «абсолютного доказательства», а религиозные знания были оспорены научными скептиками. Эта научная революция привела к серьезным изменениям в нашем восприятии мира, особенно на Западе. Человечество, возможно, во многом выиграло от этого сдвига когнитивной парадигмы, и благодаря более глубокому пониманию окружающего мира уровень жизни и, возможно, уровень образования в целом улучшились. Тем не менее, естественные науки не всегда высоко ценились. Были случаи, когда научные гипотезы считались нелепыми и даже опасными, потому что они не вписывались в господствующий способ мышления (когнитивную парадигму). Наука должна была соответствовать мировоззрению того времени, а не наоборот. Ученые, осмелившиеся предлагать иное знание, часто подвергались насмешкам (как Дарвин) или предстали перед инквизицией (как Галилей). В настоящее время кажется, что столы повернулись. Когда-то некоторые научные открытия отвергались, потому что они не вписывались в парадигмы систем религиозного знания. В настоящее время некоторые люди отвергают (свою) религию, потому что она не соответствует научному мышлению. Хотя естественные науки, несомненно, внесли огромный вклад в знания в целом, мы можем задаться вопросом, обязательно ли это означает, что естественные науки предлагают более качественные знания, чем другие области знаний. Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно взглянуть на то, что составляет хорошую науку, как работают естественные науки и какие знания они могут дать.



    Отражение: Почему некоторые люди считают науку высшей формой всех знаний?

    Отличие хорошей науки от плохой

    Как мы можем отличить хорошую науку от плохой?
    При каких обстоятельствах мы должны с подозрением относиться к научным открытиям?
    Какие критерии мы могли бы использовать, чтобы отличить науку от лженауки?

    Мы живем в обществе, полностью зависящем от науки и техники, в котором почти никто ничего не знает о науке и технике.
    Carl Sagan

    Многие научные знания, которые вы персонализировали в процессе обучения, на самом деле являются знаниями из вторых рук. Вы приобрели эти знания в основном через язык, либо через учебник, либо со слов ваших учителей. Возможно, вы доверяли своим учителям и верили, что то, что они говорили вам на уроках естествознания, было правдой. Но при каких обстоятельствах мы должны принимать научные знания из вторых рук? Девиз самого первого британского научного общества (Королевского общества) – « Nullius in Verba», , что означает «Никому не верить на слово». Одной из ключевых особенностей естественных наук является необходимость доказать то, что вы утверждаете. Хорошая наука не только требует доказательств. экспертная оценка и даже фальсификация. Например, если ваш учитель утверждает, что крахмал становится синим при смешивании с йодом, вы захотите проверить это самостоятельно. В естественных науках вы должны иметь возможность повторить эксперименты, чтобы проверить, верна ли гипотеза правильно. Но какой вывод следует сделать, если эксперимент «не работает»? Если это происходит на уроке естествознания, возможно, вы допустили ошибку. Возможно, условия были не совсем такими же, как в эксперименте, который мог привели к разным результатам. Однако, если вы практикующий ученый и ваш эксперимент показывает, что гипотеза другого ученого не работает, возможно, вы что-то напутали. Возможно, гипотеза другого ученого неверна, или вы могли обнаружил особые условия, при которых эксперимент не работает. В этом случае знания других ученых могут нуждаться в уточнении, дополнении или даже отбрасывании (если окажется, что они ошибочны). Некоторые ученые неправильно проводят свои исследования и могут распоряжаться неудобными данными. Когда ученые не открыты для рецензирования, мы должны подходить к их знаниям с осторожностью. Бывают обстоятельства, при которых эксперты ошибаются. Это может быть потому, что они преднамеренно создали ошибочные знания, чтобы добиться славы или финансовой выгоды. Эндрю Уэйкфилд, например, намеренно изменил результаты своего исследования, заявив, что вакцины MMR вызывают аутизм и болезнь Крона. Он опубликовал эти результаты в уважаемых журналах, таких как Ланцет . Однако научное сообщество вскоре обнаружило, что в его методологии есть этические и фактические проблемы. Неверные научные знания могут какое-то время всплывать в научном сообществе, но со временем эти идеи (будем надеяться) постепенно исключаются из-за экспертной оценки. Претензии Уэйкфилда теперь отклонены; The Lancet отозвал исходную статью, и Уэйкфилду больше не разрешается заниматься медициной. Тем не менее, страх среди более широкого (не научного) населения привел к снижению количества прививок, что привело к заболеваемости и смертности в качестве негативного последствия. Ложное научное знание может получить широкое признание в более широком сообществе, поскольку это сообщество часто не в состоянии отличить хорошую науку от плохой науки. Бен Голдакр указывает, как «плохая наука» проникает в популярную культуру и убеждения. Возможно, нам следует опасаться заявлений о научном знании (в средствах массовой информации), которые слишком сильно полагаются на эмоциональный язык (часто на страх)? Когда дело доходит до различения хорошей науки и плохой науки, важно проверять финансирование исследований, а также возможную прибыльность их результатов. Бен Голдакр объясняет в своем выступлении на TED, как фармацевтические компании могут играть со статистикой и неудобными выводами, чтобы, например, доказать эффективность своих лекарств.
    Отойдя от плохой науки, мы также можем столкнуться с лженаукой. Псевдонаука может на первый взгляд выглядеть как настоящая наука, поскольку она стремится представить себя именно такой. Однако ключевой особенностью естественных наук является то, что научные утверждения могут быть проверены. Последнее не относится к лженауке. История медицины как дисциплины показывает, что были времена, когда границы между наукой и лженаукой были размыты. Я бы сказал, что с увеличением скорости распространения информации через современные средства массовой информации популярность лженауки несколько возросла. Астрология — один из наиболее традиционных примеров лженауки. Он опирается на предвзятость подтверждения (вы считаете попадания и забываете о промахах). Его расплывчатые описания гарантируют, что практически каждый преданный читатель гороскопов сможет найти «хиты», которые «доказывают», что астрология работает. Описания жизненных событий и личностей, предлагаемые гороскопами, настолько применимы ко множеству ситуаций и людей, что мы можем подумать, что они на самом деле приспособлены к нашей конкретной ситуации. В зависимости от сообщества знаний, к которому вы принадлежите, то, что для одних является наукой, для других может быть псевдонаукой. Где бы вы разместили графологию, френологию, акупунктуру, гомеопатию, фэн-шуй или гимнастику для мозга?
    Хотя понятия проверки, фальсификации и рецензирования играют решающую роль в различении хорошей науки от менее достоверного научного знания, важно помнить, что не все научные гипотезы можно проверить одним и тем же способом. Иногда доказательства недоступны (пока), потому что у нас нет средств для наблюдения за вещами, которые слишком малы для того, чтобы современные технологии могли их «увидеть», или, возможно, просто слишком далеко. В этом смысле мы не должны автоматически отбрасывать все научные знания, которые нельзя проверить в лаборатории. Тем не менее очень важно проверять источники и методологию, используемые для получения знаний, претендующих на научность.

    Предвзятость в науке? Видео: Человек, который поправил Эйнштейна.

    видеомонтаж ответов на вопрос от EDGE: Какие научные данные готовы на пенсию?

    Предвзятость мужчин в медицинских испытаниях

    Методология

    Наука — это способ мышления, а не совокупность знаний. Карл Саган
    Когда вы не можете измерить, ваши знания скудны и неудовлетворительны. Лорд Кельвин

    Ученые пытаются составить карту мира природы. Эта карта пытается описать, предсказать и объяснить различные существенные аспекты мира природы. Чтобы получить знания о мире природы, ученые в настоящее время используют особый метод: научный метод. Этот метод основан на наблюдении и гипотезе, которая проверяется (экспериментально). Ученые могут сформулировать закон и/или теорию, обе из которых объясняют некоторые вещи о мире природы. Научный закон «предсказывает результаты определенных начальных условий» (Мэтт Антикоул на TEDed). Короче говоря, он предсказывает и объясняет то, что произойдет. Научная теория, с другой стороны, «обеспечивает наиболее логичное объяснение того, почему вещи происходят именно так, как они происходят». Короче говоря, объясняет, почему происходит вещи. Иногда научные законы выдерживают испытание временем, а теории — нет. Кеплеровские законы движения планет, например, все еще используются сегодня, тогда как его теория музыкальной гармонии теперь заменена теорией гравитации, объясняющей, почему планеты движутся именно так, как они это делают (см. издание TED, теория против теории). закон).
    Чтобы проверить надежность вашей гипотезы, вы (и другие) в идеале должны иметь возможность повторить свои эксперименты. Повторение экспериментов может помочь нам признать, что что-то правильно. Теоретически это кажется осуществимым в рамках естественных наук, потому что мир природы, возможно, можно проверить эмпирически. Однако некоторые великие научные гипотезы невозможно проверить с помощью экспериментов, основанных на наблюдаемых данных. Наше чувственное восприятие несовершенно, и, несмотря на огромный прогресс в технологии, мы не можем наблюдать столько, сколько нам хотелось бы. Также практически невозможно повторять эксперименты бесконечно. В этом смысле Поппер предположил, что ученые пытаются фальсифицировать (доказывать неправоту) идеи и открытия друг друга. Например, если ученый утверждает, что металлы при нагревании расширяются, другим ученым предлагается активно доказывать, что это не так. Они могли бы искать ситуации, в которых металлы не расширяются при нагревании. Этот процесс фальсификации направлен на обеспечение достоверности научных знаний. Это также может привести к совершенствованию научных знаний, поскольку, например, теории могут быть уточнены. Тем не менее, процессы фальсификации, а также проверки ограничены. Частично это связано с проблемами индукции, рассуждения и наблюдения, которые играют важную роль в рамках научного метода.
    Рассудок и наблюдение (через чувственное восприятие) очень важны для научного метода. Мы используем индуктивное рассуждение, чтобы выдвинуть гипотезу. Мы наблюдаем за окружающими нас предметами и улавливаем закономерности. Из этих паттернов мы можем сформировать гипотезу, которая объясняет, что происходит или даже почему что-то происходит. Нам нужна причина, чтобы сделать это. Мы можем оценить достоверность научных знаний, проверив, соблюдены ли правила математики и разума. Мы также можем проверить, являются ли выводы эмпирически правильными. Но иногда эмпирические данные противоречат теории и наоборот. В некотором смысле очень трудно предложить окончательное доказательство научного знания. Это особенно верно, если мы хотим создать знания о вещах, которые нелегко наблюдать. Иногда нам приходится наблюдать эффекты чего-то, а не того, что мы хотим наблюдать, иногда инструменты, которые мы используем для наблюдения (например, фМРТ), весьма далеки от простого акта наблюдения. Расширения, такие как телескопы и увеличительные стекла, возможно, являются просто расширениями. Но с фМРТ есть еще кое-что под рукой. Кроме того, иногда наблюдение не так пассивно, как может показаться. Если бы мы придерживались того, что легко наблюдать и проверять, наши научные знания были бы ограничены. Вдобавок, полагаясь только на разум и чувственное восприятие, мы вполне можем объяснить, что происходит, но, вероятно, менее успешно объясним, почему это происходит.
    Революционные прорывы в естественных науках показывают, что ученым иногда приходилось делать «прыжок веры». Иногда наблюдаемые доказательства не были доступны , но . В этом смысле прыжок веры связан с выходом за рамки имеющихся свидетельств. Например, через 100 лет после того, как Эйнштейн предсказал их существование, у нас теперь есть доказательства существования гравитационных волн. Иногда ученым приходится преодолевать ограничения нашего нынешнего понимания вещей. Им приходится смотреть на вещи с другой точки зрения и предлагать более оригинальные теории, чем те, которые вписывались в мировоззрение того времени. В этом контексте стоит помнить, что воображение играет гораздо большую роль в научном методе, чем может показаться на первый взгляд. Хелен де Крус и Йохан де Смедт утверждают, что (прогресс в) науке на самом деле является формой структурированного воображения, посредством которого аналогии со знаниями в других областях приводят к научным открытиям. На самом деле наши интуитивные представления о мире природы зачастую вовсе не очень научны. Например, дети во всем мире интуитивно чувствуют, что земля плоская. Если бы никто не сказал вам, что Земля вращается вокруг Солнца, ваша интуиция, вероятно, подскажет вам, что все наоборот. Перенося отдаленные аналогии, мы можем преодолеть эту интуицию и добиться научного прогресса с помощью того, что де Круз и де Смедт называют «структурированным воображением». Используя хорошие навыки рассуждения в сочетании с воображением, великие мыслители, такие как Коперник, совершили важные открытия в области естественных наук.

    Посттеоретическая наука (статья)

    Отражение: Можем ли мы по-прежнему называть дисциплину естественной наукой, если уберем ее научный метод?

    Доказательства и наблюдения

    Наука — это способ описания реальности; следовательно, оно ограничено рамками наблюдения и не утверждает ничего, что было бы вне наблюдения.
    Джейкоб Броновский

    Как уже было сказано ранее, ученым иногда необходимо совершить прыжок веры и предложить идеи, которые еще не могут быть проверены. Иногда у нас нет средств для эмпирического наблюдения доказательств, необходимых для подтверждения наших теорий. Годы спустя, с развитием технологий и прогрессом в других областях, эти идеи могут оказаться ошибочными или правильными. Последнее имело место для Эйнштейна, который предсказал существование гравитационных волн как часть своей общей теории относительности. Эта часть теории (гравитационные волны) была широко принята в научном сообществе, но до недавнего времени у нас еще не было эмпирических подтверждений этому. Тем не менее, в 2015 году, через 100 лет после первоначальных предсказаний Эйнштейна, ученые смогли обнаружить первые гравитационные волны. В статье журнала TIME Джеффри Клюгер отмечает, что «человеческий гений, как это часто бывает, был на большой шаг впереди человеческих машин». Он продолжает цитировать ученого Дэвида Шумейкера из Массачусетского технологического института: «Замечательно, что люди могут составить историю и проверить ее для таких странных и экстремальных событий, которые произошли миллиарды лет назад и на расстоянии миллиардов световых лет от нас».
    В естественных науках мы в значительной степени полагаемся на чувственное восприятие и разум. Достижения в области технологий позволили нам создать более совершенные инструменты для наблюдения, но мы все еще не можем получить доступ через наше (ограниченное) человеческое тело. Некоторые изобретения, такие как микроскоп, телескоп и увеличительное стекло, возможно, являются простым расширением человеческого восприятия. Другие идут дальше этого и «некоторые свидетельства получены в результате процессов, настолько запутанных, что трудно решить, какие, если что-то наблюдалось». (plato.stanford.edu). «Т Роль органов чувств в производстве данных фМРТ ограничивается такими вещами, как мониторинг оборудования и наблюдение за объектом. […]  Если изображения фМРТ записывают наблюдения, трудно сказать, что наблюдалось — активность нейронов, уровень кислорода в крови, прецессии протонов, радиосигналы или что-то еще. […] Кроме того, трудно согласовать идею о том, что изображения фМРТ записывают наблюдения, с традиционным эмпирическим представлением о том, что, хотя они могут быть необходимы для выводов из данных наблюдений, расчеты, включающие теоретические предположения и фоновые убеждения, не должны допускаться (на боль потери объективно) вторгаться в процесс производства данных. ‘» Если нам нужно прибегнуть к инструментам, выходящим за рамки простого наблюдения с помощью органов чувств (из-за дополнительных манипуляций и вычислений), это может повлиять на достоверность и нейтральность эмпирических данных.
    Наблюдение действительно может быть менее пассивным или восприимчивым, чем то, что мы могли бы думать. Также требуются большие навыки и практика, чтобы проводить правильные научные наблюдения (особенно когда мы имеем доступ к таким инструментам, как микроскопы или телескопы). Наши предположения и желания также могут влиять на то, что мы видим. Если мы отчаянно пытаемся найти доказательства чего-либо, скорее всего, мы мы можем попасть в ловушку предвзятости подтверждения или предвзятости отбора. Мы могли бы считать совпадения и забывать о промахах. Индуктивное рассуждение (которое присуще научному методу) сопряжено с опасностью поспешных обобщений. Мы можем делать выводы. основано на недостаточных наблюдениях. Тем не менее, невозможно и нежелательно наблюдать все время. В естественных науках понятие очевидности может охватывают больше, чем просто эмпирические данные, а эмпирические данные могут означать разные вещи в разных ситуациях.

    Ученые впервые наблюдают загадочную космическую паутину напрямую

    Наблюдая за столкновением нейронных звезд

    опубликовано первое в истории изображение черной дыры

    100 лет спустя: картина, изменившая наше представление о Вселенной

    Фальсификация и важность рецензирования


    Зачем нам научное сообщество знающих?
    В вопросах науки авторитет тысячи не стоит смиренных рассуждений одного человека.

    Галилео Галилей
    То, что идея верна, не означает, что ее можно доказать. И то, что идею можно доказать, не означает, что она верна.
    Джона Лерер

    Хотя мы очень доверяем научным открытиям, не следует забывать, что иногда даже величайшие ученые могут ошибаться. То, что когда-то считалось подлинным научным знанием, в настоящее время может быть отброшено. Научный метод уделяет большое внимание рецензированию и фальсификации. Этот процесс направлен на повышение достоверности научных утверждений. Мы должны быть осторожны, когда ученые отказываются от проверки своей гипотезы коллегами. Это может означать, что им есть что скрывать, например неэтичная или ошибочная методология, манипулирование данными или необоснованные заявления. Некоторые ученые даже стали виновными в мошенничестве и розыгрышах, таких как Пилтдаунский розыгрыш. Стремление к новаторским научным открытиям привело некоторых исследователей к фальсификации данных и доказательств. Более недавний случай с Эндрю Уэйкфилдом и вакциной MMR подчеркивает важность экспертной оценки и обсуждения мнений экспертов в области естественных наук. Чтобы проверить научное знание, в идеале мы должны иметь возможность повторять эксперименты. Однако некоторые великие научные гипотезы невозможно проверить с помощью экспериментов с наблюдаемыми данными. Наше чувственное восприятие несовершенно, несмотря на огромные достижения в области технологий. Также практически невозможно повторять эксперименты бесконечно. В этом смысле Поппер предположил, что ученые пытаются фальсифицировать (доказывать неправоту) идеи и открытия друг друга. Например, если ученый утверждает, что металлы при нагревании расширяются, другим ученым предлагается активно доказывать, что это не так. Они должны искать ситуации, в которых металлы не расширяются, например, при нагревании. Этот процесс фальсификации направлен на обеспечение достоверности научных знаний. Это также приводит к улучшению некоторых научных знаний, поскольку, например, теории могут быть уточнены. Как правило, мы не принимаем научные знания, которые не поддерживаются более широким научным сообществом. Иногда отдельные люди могут быть правы, но со временем это начинает понимать более широкое сообщество. Экспертная оценка очень важна. Когда один эксперт утверждает, что что-то является научно верным, его/ее коллеги проверяют обоснованность утверждений. Это может произойти путем проверки или фальсификации. В научном сообществе мы не принимаем заявление эксперта только потому, что он/она является экспертом. Чьего-то слова просто недостаточно. Тем не менее, фальсификация, а также проверка ограничены. Частично это связано с проблемами индукции, рассуждения и наблюдения, которые играют важную роль в рамках научного метода.
    По мере развития наших научных знаний нам, возможно, придется пересматривать предыдущие идеи. Наше понимание атомов и человеческой ДНК значительно изменилось за последнее столетие, недавно в периодическую таблицу были добавлены новые элементы, и этот список можно продолжать и продолжать. Наши знания иногда расширяются, и мы можем заполнить пробелы в картах знаний (например, когда были обнаружены ранее предсказанные элементы периодической таблицы). Иногда нам приходится переписывать карты знаний, потому что предыдущие карты были неточными. Например, френология или теория гармонии были удалены с нашей карты научных знаний. В этом смысле научное знание, возможно, со временем улучшается. Он становится лучше, точнее и шире.
    Этот прогресс не обязательно постепенный. Это может произойти в толчках и волнах. Иногда нам приходится пересматривать весь наш способ научного мышления, и происходит сдвиг парадигмы, как это описал Томас Кун.
    Когда конкурирующие теории сосуществуют в один момент времени, не всегда легко решить, какая из них должна выжить. Однако мы могли бы использовать некоторые общие рекомендации. Теория, которая объясняет большинство данных, и теория, которая может предсказать то, что еще не наблюдалось ранее, часто является хорошей теорией. Например, Менделеев предсказал существование нескольких неоткрытых элементов. Теория, которая не подкреплена большим количеством экспериментальных данных и данных, обычно не считается очень научной. Такие теории, как изменение климата и теория эволюции, кажется, выдержали испытание временем и сегодня являются общепринятыми. Мы можем найти множество исторических примеров того, как научный мир на самом деле принял неправильную теорию (например, геоцентрическую модель). Кажется, что научный прогресс возможен благодаря постоянной проверке и фальсификации теорий. Этим наука отличается от догмы. Интересно, что некоторые неверные теории имеют свою ценность, так как они иногда приводят к созданию новых теорий и научных открытий. Не все современные научные теории будут приняты в будущем, и, возможно, хорошо, что эксперты часто расходятся во мнениях внутри научного ученика. Научное сообщество обязано анализировать приемлемость заявлений и теорий о научном знании\ посредством рецензирования и фальсификации. Широкая общественность должна проверить, при каких обстоятельствах мы должны или не должны принимать экспертное мнение и не принимать слепо броские заголовки популярной прессы.


    Фальсификация Поппера: история идей BBC

    Теория и право

    Я верю в естественный отбор не потому, что могу доказать в каждом отдельном случае, что он превратил один вид в другой, а потому, что он хорошо группирует и объясняет (как мне кажется) множество  фактов […] .]                                                 Чарльз Дарвин
    Не верьте результатам экспериментов, пока они не подтверждены теорией.
    Сэр Артур Эддингтон

    Статья Guardian: Наблюдаем ли мы рассвет посттеоретической науки?

    Прогресс.

    .. но какой ценой?

    Должны ли научные исследования подвергаться этическим ограничениям,
    ​или стремление ко всем научным знаниям само по себе стоит?

    Западная цивилизация претерпела значительный сдвиг когнитивной парадигмы примерно в 17 веке. Открытия Галилея и Ньютона бросили вызов господствующему дискурсу. Была создана новая теория познания, основанная прежде всего на эмпирических данных и разуме. Научные доказательства вскоре стали синонимом «абсолютного доказательства», а религиозные знания были оспорены научными скептиками. Эта научная революция привела к серьезным изменениям в нашем восприятии мира, особенно на Западе. Человечество, возможно, во многом выиграло от этого сдвига когнитивной парадигмы, и благодаря более глубокому пониманию окружающего мира уровень жизни и, возможно, даже наше образование в целом улучшились.
    Другие ставят под сомнение влияние естественных наук именно с точки зрения других областей знаний, таких как этика. Обладание научным знанием, несомненно, влечет за собой этическую ответственность. Как далеко мы можем и должны зайти в наших поисках научного знания? Какие эксперименты мы должны (не) проводить и почему? На каком основании мы можем решить, что что-то называется прогрессом? На каком основании мы можем решить, что можно «переделывать природу»?
    Некоторые люди также ставят под сомнение человеческие ограничения в поиске научных знаний. Мы привязаны к нашей человеческой структуре в нашем понимании мира. Можем ли мы доверять нашим человеческим способам познания? Что мы можем сделать, чтобы усилить мощь этих человеческих инструментов?

    Идея урока: Этический «карт-бланш»
    Об этике и естественных науках

    ​Что, если…?

    Что, если бы у ученых-естествоиспытателей был этический «карт-бланш»?
    Какие вещи мы (хотели бы) исследовать?
    Что мы можем знать?
    Какими могут быть возможные последствия научного знания, полученного с помощью таких средств?

    • Обсудите приведенные выше вопросы в группах на больших листах бумаги или напишите на столах.
    • Для каждого возможного последствия вашего «этического карт-бланша» подумайте о других последующих последствиях (будьте изобретательны!)
    • Пройдитесь по столам и сравните результаты своей группы с выводами других.

    Последующее обсуждение:
    Какие критерии мы могли бы использовать, чтобы решить, этично ли получение и/или обладание научными знаниями?

    Отражение:   Всегда ли понятие «естественные науки» означало одно и то же на протяжении всей истории?

    Стволовые клетки, живые роботы и этика.

    Дети из двух яиц?

    ТЭД: Каковы самые важные моральные проблемы нашего времени?

    ТЭД: Вы должны все время заниматься этическим вопросом

    10 самых больших моральных дилемм в науке

    Фей Фей Ли и Харари о гуманизации искусственного интеллекта

    Объем: Научная теория всего?

    Наука и технологии революционизируют нашу жизнь, но память, традиции и мифы формируют нашу реакцию .
    Артур Шлезингер
    Наука не говорит нам, как жить

    Лев Толстой

    С быстрым развитием знаний, полученных наукой за последние столетия, люди начали исследовать границы последней. Некоторые считают, что благодаря успехам науки практически все можно и нужно объяснять с помощью естественных наук. В этом отношении наука может стать своего рода религией, основным объяснением нашего человеческого состояния и ответом на наши моральные вопросы. Но достаточны ли успехи в области естественных наук, чтобы отбросить знания, построенные в других областях знаний? Не совсем так, естественные науки не дают, например, особых указаний относительно того, как нам следует жить. Естественные науки могут объяснять вещи своим нейтральным языком, но бывают ситуации, в которых это было бы не совсем уместно. Например, когда у вашего друга рак, и вы хотите поговорить о его/ее чувствах. Научный язык более нейтрален или отстранен, чем язык, который мы используем в повседневном общении. Когда ваш врач объясняет заболевание научными терминами (новообразования, карцинома, лимфома и т. д.), он передает правильные знания. Но если вы хотите проникнуть в эмоциональную суть болезни, такое объяснение, возможно, совершенно бесполезно. В этом смысле художественная интерпретация Стромы гораздо более уместна и мощна. Когда мы определяем любовь в научных терминах, мы можем игнорировать нюансы, которые могут уловить, например, художники. Сведение любви к воздействию химических веществ. пожалуй, немного грустно. Я искренне надеюсь, что любовь, которую я испытываю к своим детям и моему мужу, не просто связана с химическими веществами или «приворотным зельем», как мы могли бы это назвать. Сведение депрессии к простым биологическим факторам, возможно, не очень хорошо объясняет такое человеческое поведение в полной мере. Наша человеческая природа лишь отчасти биологическая. Так являемся ли мы подходящими объектами для (естественных) научных исследований? Можем ли мы полностью объяснить, как работает наше тело с научной точки зрения? Болезнь чисто биологическая? Как насчет психических заболеваний? Где заканчиваются естественные науки и начинаются науки о человеке? Человек — трудный и сложный объект изучения.
    Важно помнить, что, несмотря на очевидные сильные стороны естественных наук как области, в которой мы создаем знания, естественные науки могут не отвечать на все жизненные вопросы. Не рискуем ли мы уменьшить мир из-за нашей любви к естествознанию? Есть ли место для целостного подхода к знаниям в мире, на который так сильно влияет научный метод (в значительной степени разделенный на части)? Или наука способна дать нам знания не только о мире природы: о нашем происхождении, о том, что правильно и что неправильно, или даже о Боге?

    Блог: философия и история науки

    Краткая история почти всего

    TED: наука может ответить на моральные вопросы

    Физика футбола

    Неврология математической красоты

    Установление связи с основной темой, как это предлагается в Руководстве TOK

    • Как представители общественности могут решить, принимать ли научные открытия, если они не обладают подробными научными знаниями?
    • Каким образом научные знания часто используются большими, географически разбросанными и культурно разнообразными группами?
    • Как ученые используют или обходят свою интуицию?

    Возможные вопросы на знания по естественным наукам

    Благодарности: Эти вопросы на знания взяты из Руководства TOK, спецификация 2022

    Область применения:

    • ​Что значит для дисциплины быть наукой?
    • Почему некоторые люди считают науку высшей формой всех знаний?
    • Следует ли рассматривать естественные науки как совокупность знаний, систему знаний или метод?
    • Могут ли быть научные проблемы, которые в настоящее время неизвестны, потому что технологии, необходимой для их выявления, еще не существуют?
    • Ограничено ли человеческое знание тем, что открывают естественные науки, или есть другие важные исследования, которые не охвачены естественными науками?
    • Какие знания, если таковые имеются, всегда будут оставаться за пределами возможностей науки для исследования или проверки?
    • Полагаются ли естественные науки на какие-либо предположения, которые сами по себе недоказуемы наукой?
    • Является ли предсказание основной целью научного знания?
    • Каким образом развитие научных знаний может спровоцировать политические разногласия или разногласия в других областях знаний?

    Перспективы:

    • ​Как может быть, что научные знания меняются со временем?
    • Какую роль играют сдвиги парадигмы в прогрессе научных знаний?
    • Как социальный контекст научной работы влияет на методы и результаты науки?
    • Каким образом влиятельные лица способствовали развитию естественных наук как области знаний?
    • Устраняет ли точность языка, используемого в естественных науках, всю двусмысленность?
    •  Изменяется ли список дисциплин, включенных или исключенных из естественных наук, от одной эпохи к другой или от одной культуры/традиции к другой?
    • Как когнитивные предубеждения, такие как предвзятость подтверждения, могут повлиять на разработку и интерпретацию экспериментов в естественных науках?
    • Каким образом различия во взглядах на мир могут создать проблемы для сотрудничества между учеными-экологами и носителями традиционных экологических знаний?

    Методы и инструменты:

    • Существует ли единый «научный метод»?
    • Является ли описание «научного метода», традиционно встречающееся в учебниках естественных наук, точной моделью научной деятельности?
    • Какова роль воображения и интуиции в создании гипотез в естественных науках?
    • Как ученые пытаются защититься от ошибок в научных исследованиях?
    • Какие объяснения предлагают естествоиспытатели?
    • Почему многие законы естествознания сформулированы на языке математики?
    • Какова роль индуктивных и дедуктивных рассуждений в научных исследованиях, предсказаниях и объяснениях?
    • Выполняет ли научный язык преимущественно описательную, объяснительную или интерпретативную функцию?

    Этика:

    • Является ли наука свободной от ценностей?
    • Должны ли научные исследования подчиняться этическим ограничениям, или стремление к получению всех научных знаний само по себе стоит?
    • Откуда мы можем знать, какие этические ограничения применяются к методам, используемым в научных исследованиях?
    • Склонны ли мы преувеличивать объективность научных фактов и субъективность моральных ценностей?
    • Каким образом развитие науки бросило вызов давним этическим ценностям?

    Научный процесс | Введение в психологию

    Цели обучения

    • Объяснить этапы научного метода
    • Различать теории и гипотезы
    Научные исследования — важнейший инструмент для успешной навигации в нашем сложном мире. Без него мы были бы вынуждены полагаться исключительно на интуицию, авторитет других людей и слепую удачу. В то время как многие из нас уверены в своих способностях расшифровывать окружающий мир и взаимодействовать с ним, история полна примеров того, как сильно мы можем ошибаться, когда не осознаем необходимость доказательств в поддержку утверждений. В разное время в истории мы были бы уверены, что солнце вращается вокруг плоской земли, что земные континенты не двигаются и что психическое заболевание вызвано одержимостью (рис. 1). Именно благодаря систематическим научным исследованиям мы избавляемся от наших предвзятых представлений и суеверий и обретаем объективное понимание себя и нашего мира.

    Рисунок 1 . Некоторые из наших предков во всем мире и на протяжении веков считали, что трепанация — практика проделывания отверстия в черепе, как показано здесь, — позволяет злым духам покинуть тело, тем самым излечивая психические заболевания и другие расстройства. (кредит: «тайпроект»/Flickr)

    Цель всех ученых — лучше понять окружающий их мир. Психологи сосредотачивают свое внимание на понимании поведения, а также на когнитивных (психических) и физиологических (телесных) процессах, лежащих в основе поведения. В отличие от других методов, которые люди используют для понимания поведения других, таких как интуиция и личный опыт, отличительной чертой научного исследования является наличие доказательств в поддержку утверждения. Научное знание эмпирический : Он основан на объективных, осязаемых доказательствах, которые можно наблюдать снова и снова, независимо от того, кто наблюдает.

    Хотя поведение можно наблюдать, разум — нет. Если кто-то плачет, мы можем видеть его поведение. Однако причину такого поведения определить сложнее. Человек плачет из-за грусти, боли или счастья? Иногда мы можем узнать причину чьего-то поведения, просто задав вопрос, например: «Почему ты плачешь?» Однако бывают ситуации, когда человек либо чувствует себя некомфортно, либо не желает честно отвечать на вопрос, либо не в состоянии ответить. Например, младенцы не смогут объяснить, почему они плачут. В таких обстоятельствах психолог должен творчески подходить к поиску способов лучше понять поведение. Этот модуль исследует, как генерируются научные знания и насколько важны эти знания для принятия решений в нашей личной жизни и в общественной жизни.

    Попробуйте

    Процесс научных исследований

    Рисунок 2 . Научный метод – это процесс сбора данных и обработки информации. Он обеспечивает четко определенные шаги для стандартизации того, как научные знания собираются с помощью логического, рационального метода решения проблем.

    Научное знание развивается с помощью процесса, известного как научный метод. По сути, идеи (в форме теорий и гипотез) проверяются в реальном мире (в форме эмпирических наблюдений), и эти эмпирические наблюдения приводят к большему количеству идей, которые проверяются в реальном мире, и так далее.

    Основные этапы научного метода:

    • Наблюдать за природным явлением и задать вопрос о нем
    • Предложите гипотезу или возможное решение вопроса
    • Проверить гипотезу
    • Если гипотеза верна, найдите дополнительные доказательства или найдите контрдоказательства
    • Если гипотеза неверна, создайте новую гипотезу или повторите попытку
    • Делайте выводы и повторяйте — научный метод бесконечен, и ни один результат не считается идеальным

    Чтобы задать важный вопрос, который может улучшить наше понимание мира, исследователь должен сначала наблюдать за природными явлениями. Делая наблюдения, исследователь может определить полезный вопрос. Найдя вопрос, на который нужно ответить, исследователь может затем сделать прогноз (гипотезу) о том, каким, по его мнению, будет ответ. Этот прогноз обычно представляет собой утверждение о взаимосвязи между двумя или более переменными. После выдвижения гипотезы исследователь разработает эксперимент для проверки своей гипотезы и оценки собранных данных. Эти данные либо подтвердят, либо опровергнут гипотезу. Основываясь на выводах, сделанных на основе данных, исследователь затем находит дополнительные доказательства в поддержку гипотезы, ищет контрдоказательства для дальнейшего укрепления гипотезы, пересматривает гипотезу и создает новый эксперимент или продолжает использовать собранную информацию для ответа. исследовательский вопрос.

    Основные принципы научного метода

    Двумя ключевыми понятиями в научном подходе являются теория и гипотеза. Теория 90 595 90 596 – это хорошо проработанный набор идей, предлагающих объяснение наблюдаемых явлений, которые можно использовать для прогнозирования будущих наблюдений. Гипотеза — это проверяемое предсказание, полученное логически из теории. Его часто формулируют как утверждение «если-то» (например, если я буду заниматься всю ночь, я получу проходной балл за тест). Гипотеза чрезвычайно важна, потому что она устраняет разрыв между царством идей и реальным миром. По мере проверки конкретных гипотез теории модифицируются и уточняются, чтобы отразить и включить результаты этих проверок.

    Попробуйте

    Рисунок 3 . Научный метод включает в себя выведение гипотез из теорий и последующую проверку этих гипотез. Если результаты согласуются с теорией, то теория поддерживается. Если результаты не согласуются, то следует модифицировать теорию и генерировать новые гипотезы.

    Другими ключевыми компонентами следования научному методу являются проверяемость, предсказуемость, фальсифицируемость и справедливость. Проверяемость означает, что эксперимент должен быть воспроизведен другим исследователем. Чтобы добиться верифицируемости, исследователи должны документировать свои методы и четко объяснять, как устроен их эксперимент и почему он дает определенные результаты.

    Предсказуемость в научной теории подразумевает, что теория должна позволять нам делать предсказания о будущих событиях. Точность этих предсказаний является мерой силы теории.

    Фальсифицируемость относится к тому, может ли гипотеза быть опровергнута. Для того чтобы гипотеза была фальсифицируемой, должна быть логически возможна наблюдение или физический эксперимент, который показал бы, что гипотеза не подтверждается. Даже если нельзя доказать, что гипотеза ложна, это не обязательно означает, что она неверна. Будущие испытания могут опровергнуть эту гипотезу. Это не означает, что гипотеза имеет ложность, просто она может быть проверена.

    Чтобы определить, подтверждается или не подтверждается гипотеза, исследователи-психологи должны провести проверку гипотезы с использованием статистики. Проверка гипотезы — это тип статистики, который определяет вероятность того, что гипотеза верна или ложна. Если проверка гипотезы показывает, что результаты были «статистически значимыми», это означает, что гипотеза была подтверждена и что исследователи могут быть достаточно уверены в том, что их результат не был результатом случайности. Если результаты не являются статистически значимыми, это означает, что гипотеза исследователей не подтвердилась.

    Справедливость подразумевает, что при оценке гипотезы необходимо учитывать все данные. Исследователь не может выбирать, какие данные оставить, а какие отбросить, или сосредоточиться конкретно на данных, которые поддерживают или не поддерживают конкретную гипотезу. Все данные должны быть учтены, даже если они опровергают гипотезу.

    Попробуйте

    Применение научного метода

    Чтобы увидеть, как работает этот процесс, давайте рассмотрим конкретную теорию и гипотезу, которая может быть порождена этой теорией. Как вы узнаете из следующего модуля, теория эмоций Джеймса-Ланге утверждает, что эмоциональный опыт зависит от физиологического возбуждения, связанного с эмоциональным состоянием. Если вы вышли из дома и обнаружили на пороге очень агрессивную змею, ваше сердце забилось быстрее, а желудок скрутило. Согласно теории Джеймса-Ланге, эти физиологические изменения приведут к чувству страха. Гипотеза, которая может быть выведена из этой теории, может заключаться в том, что человек, который не осознает физиологического возбуждения, которое вызывает вид змеи, не будет чувствовать страх.

    Помните, что хорошую научную гипотезу можно опровергнуть или доказать, что она неверна. Вспомните из вводного модуля, что у Зигмунда Фрейда было много интересных идей для объяснения различных видов человеческого поведения. Однако основная критика теорий Фрейда заключается в том, что многие из его идей не поддаются фальсификации; например, невозможно представить себе эмпирические наблюдения, опровергающие существование Ид, Эго и Супер-Эго — трех элементов личности, описанных в теориях Фрейда. Несмотря на это, теории Фрейда широко преподаются во вводных текстах по психологии из-за их исторической значимости для психологии личности и психотерапии, и они остаются корнем всех современных форм терапии.

    Рисунок 4 . Многие особенности (а) теорий Фрейда, такие как (б) его разделение разума на Ид, Эго и Супер-Эго, в последние десятилетия потеряли популярность, потому что они не поддаются фальсификации. В более широком смысле его взгляды заложили основу для большей части современного психологического мышления, например, в отношении бессознательного характера большинства психологических процессов.

    Напротив, теория Джеймса-Ланге порождает фальсифицируемые гипотезы, такие как описанная выше. Некоторые люди, получившие серьезные травмы позвоночника, не могут ощущать телесные изменения, которые часто сопровождают эмоциональные переживания. Следовательно, мы могли бы проверить гипотезу, определив, как различаются эмоциональные переживания между людьми, способными обнаруживать эти изменения в своем физиологическом возбуждении, и теми, кто этого не делает. Фактически, это исследование было проведено, и хотя эмоциональные переживания людей, лишенных осознания своего физиологического возбуждения, могут быть менее интенсивными, они все же испытывают эмоции (Chwalisz, Diener, & Gallagher, 19).88).

    Попробуйте

    Ссылка на обучение

    Хотите принять участие в исследовании? Посетите веб-сайт «Психологические исследования в сети» и нажмите на ссылку, которая покажется вам интересной, чтобы принять участие в онлайн-исследовании.

    Почему научный метод важен для психологии

    Использование научного метода — одна из главных черт, отделяющих современную психологию от более ранних философских исследований разума. По сравнению с химией, физикой и другими «естественными науками» психология долгое время считалась одной из «социальных наук» из-за субъективного характера вещей, которые она изучает. Многие понятия, которыми интересуются психологи, такие как аспекты человеческого разума, поведения и эмоций, субъективны и не могут быть непосредственно измерены. Вместо этого психологи часто полагаются на поведенческие наблюдения и данные, полученные от самих себя, которые некоторые считают незаконными или недостаточно методологически строгими. Таким образом, применение научного метода к психологии помогает стандартизировать подход к пониманию очень разных типов информации.

    Научный метод позволяет воспроизводить и подтверждать психологические данные во многих случаях, при различных обстоятельствах и разными исследователями. Повторяя эксперименты, новые поколения психологов могут уменьшить количество ошибок и расширить применимость теорий. Это также позволяет проверять и подтверждать теории, а не просто догадки, которые невозможно ни проверить, ни опровергнуть. Все это позволяет психологам лучше понять, как работает человеческий разум.

    Научные статьи, опубликованные в журналах, и статьи по психологии, написанные в стиле Американской психологической ассоциации (т. е. в «стиле АПА»), построены вокруг научного метода. Эти документы включают введение, в котором представлена ​​справочная информация и излагаются гипотезы; раздел методов, в котором излагаются особенности того, как проводился эксперимент для проверки гипотезы; раздел результатов, который включает статистику проверки гипотезы и указывает, была ли она подтверждена или нет, а также обсуждение и вывод, в которых излагаются последствия обнаружения поддержки или отсутствия поддержки гипотезы. Написание статей и документов, придерживающихся научного метода, позволяет будущим исследователям легко повторить исследование и попытаться воспроизвести результаты.

    Известные исследователи

    Психологические исследования имеют долгую историю, в которой участвуют важные фигуры из разных слоев общества. В то время как во вводном модуле обсуждались несколько исследователей, которые внесли значительный вклад в эту дисциплину, существует гораздо больше людей, заслуживающих внимания при рассмотрении того, как психология как наука продвинулась благодаря их работе. Например, Маргарет Флой Уошберн (1871–1939) была первой женщиной, получившей докторскую степень в области психологии. Ее исследования были сосредоточены на поведении и познании животных (Маргарет Флой Уошберн, доктор философии, nd). Мэри Уитон Калкинс (1863–1819 гг.)30) был выдающимся американским психологом в первом поколении, который выступал против бихевиористского движения, провел значительные исследования памяти и основал одну из первых лабораторий экспериментальной психологии в Соединенных Штатах (Мэри Уитон Калкинс, nd).

    Рисунок 5 . (а) Маргарет Флой Уошберн была первой женщиной, получившей степень доктора психологии. (b) Психолог Инес Беверли Проссер, первая афроамериканка, получившая докторскую степень в области психологии.

    Фрэнсис Самнер (1895–1954) был первым афроамериканцем, получившим докторскую степень по психологии в 1920 году. Его диссертация была посвящена вопросам, связанным с психоанализом. У Самнера также были исследовательские интересы в области расовой предвзятости и образовательной справедливости. Самнер был одним из основателей факультета психологии Университета Говарда, и из-за его достижений его иногда называют «отцом черной психологии». Тринадцать лет спустя Инес Беверли Проссер (1895–1934) стала первой афроамериканкой, получившей докторскую степень по психологии. Исследование Проссер выявило проблемы, связанные с обучением в сегрегированных и интегрированных школах, и, в конечном итоге, ее работа оказала большое влияние на решение Верховного суда по делу Браун против Совета по образованию о том, что сегрегация в государственных школах является неконституционной (Этническая принадлежность и здоровье в Америке. Серии: избранные психологи). , н.д.).

    Хотя зарождение научных корней психологии произошло сначала в Европе и США, не прошло много времени, как исследователи со всего мира начали создавать свои собственные лаборатории и исследовательские программы. Например, некоторые из первых лабораторий экспериментальной психологии в Южной Америке были основаны Горацио Пиньеро (1869–1919) в двух учреждениях в Буэнос-Айресе, Аргентина (Godoy & Brussino, 2010). В Индии Гунамудян Давид Боаз (1908–1965) и Нарендра Натх Сен Гупта (1889 г.–1944) основал первые независимые факультеты психологии в Мадрасском и Калькуттском университетах соответственно. Эти разработки предоставили возможность индийским исследователям внести важный вклад в эту область (Гунамудиан Дэвид Боаз, nd; Нарендра Нат Сен Гупта, nd).

    Когда в 1892 году была основана Американская психологическая ассоциация (АПА), все ее члены были белыми мужчинами. Однако к 1905 году Мэри Уитон Калкинс была избрана первой женщиной-президентом АПА, а к 1946 лет почти четверть американских психологов были женщинами.