Як пояснити різницю між теорією, законом і фактом

Якщо ви попросите дати визначення "теорії", то більшість людей можуть дати вірну відповідь про те, що це положення, призначене для пояснення певного явища. Якщо ви запитаєте тих же людей: "Наскільки точна теорія?", То вони можуть відповісти: "Це всього лише теорія." Або: "Це здогад." Коли про теорію говорить учений, то він має на увазі зовсім інше.

Кроки

  1. 1

    Попросіть учнів назвати деякі наукові теорії. Ви отримаєте декілька поширених відповідей на кшталт:
    • Теорія відносності: що закони фізики однакові для всіх спостерігачів
    • Теорія еволюції шляхом природного відбору: що спостережувані зміни видів відбуваються завдяки виживанню добре пристосувалися особин і вимирання менш пристосувалися.
    • Теорія Великого Вибуху: що всесвіт почала своє існування як найдрібніша точка, яка піддалася розширенню і утворила відому нам сьогодні всесвіт.

  2. 2

    Дайте учням визначення наукової теорії. Гарне визначення буде звучати приблизно так: "Наукова теорія - це загальне становище, призначене для пояснення явища природи, яке підтверджене всіма доступними даними, і може бути використано для передбачення нових, ще не спостережуваних явищ. "Важливо те, що якщо теорія не пророкує всі відомі дані, то вона має малу цінність. Дуже важливо те, що теорії змінюються в міру того, як з`являються нові дані. Більшість теорій, які ви будете обговорювати в школі на уроках, добре підтверджені і навряд чи будуть в якомусь сенсі переглянуті. Теоріями, які підтверджені в меншій мірі, рясніють такі галузі науки, як теоретична фізика і космологія, прикладом такої теорії є теорія струн.

  3. 3

    Попросіть учнів згадати більше теорій в рамках даного визначення. Швидше за все вам доведеться допомогти їм. Спробуйте запропонувати:



    • Мікробіологічна теорія захворювань: що деякі захворювання викликаються мікроскопічними організмами.
    • Геліоцентрична Сонячна система: що планети в нашій сонячній системі обертаються навколо сонця.
    • Теорія круглої Землі: що Земля має круглу, а не плоску або яку-небудь іншу форму.
    • Атомна теорія речовини: що всі речовина складається з атомів.

  4. 4

    Запитайте в учнів, що вони думають про ці теоріях. Учні як правило не розглядають їх як теорій, оскільки думають, що це факти. Це й справді факти, але вони все одно підходять під визначення теорії, тому що призначені для пояснення чогось.



  5. 5

    Дайте визначення науковому факту. Факт - це об`єктивне, доказове спостереження. Він однаковий де завгодно. Він може бути і був перевірений багато разів. Наприклад, ми знаємо, що мікробіологічна теорія захворювань - це факт, оскільки ми можемо взяти бактерію від хворіє людини, подивитися на неї під мікроскопом і ввести цю бактерію іншій людині, яка в результаті цього захворіє тією ж хворобою. Ми знаємо, що Земля кругла, тому що ми можемо подорожувати далеко на захід і в кінцевому підсумку прийдемо туди, звідки почали.

  6. 6

    Запитайте про те, як теорія може бути перетворена в факт. Більшість теорій ніколи не можна буде перетворити на факт. Ніяка кількість фактів, що підтримують ці теорії не зроблять цього. Наприклад, стародавні люди помітили цікаві точки світла, які переміщувалися по небу. Сьогодні ми називаємо їх планетами. Вони переміщалися тому, що вони, подібно до Землі, оберталися навколо Сонця, кожна зі своєю швидкістю, на різних відстанях від Сонця. Микола Коперник, як правило, вважається першим, хто запропонував цю теорію і підтвердив її надійними доказами, але древні культури дивилися на це крізь призму припущень. Зараз ми вважаємо це фактом, тому що ми відправили на ці планети безліч апаратів і можемо з високою точністю передбачати руху планет. Безумовно, наші передбачення грунтуються на теорії (і лежать в її основі законах).

  7. 7

    Підніміть питання теорії еволюції. Очевидно, що одна з найбільш суперечливих теорій сучасності - це теорія еволюції, але називати її просто "теорією еволіціі" неправильно. Теоретична частина положення - це "шляхом природного відбору." Тобто еволюція відбувається з причини природного відбору або по якомусь іншому методу? Сама по собі еволюція - це факт. Вона постійно спостерігається в природі- вона постійно спостерігається в лабораторних умовах. В дійсності, вчені розглядали еволюцію ще до того, як Дарвін запропонував свою теорію. Згадайте теорію еволюції Ламарка, яка з`явилася раніше теорії Дарвіна. Ця теорія також припускала, що всі теплокровні тварини (більш конкретне становище, ніж у Дарвіна) виникли від спільного предка, але в ній не пропонувався правильний метод. В еволюції Ламарка тварина може передати у спадок свої характеристики, отримані протягом життя (також відомі як "використання і невикористання"). Відповідно до цієї теорії, жирафи придбали довгу шию, витягаючи її, щоб дістатися до зростаючих на висоті листя. Можна з легкістю придумати експеримент, який допоможе перевірити це. Якщо відрізати хвости мишам при народженні і розмножувати таких мишей, то в підсумку миші будуть народжуватися без хвостів. Цього не відбувається, тому теорія Ламарка застаріла, так як вона не враховує всі відомі факти. Тепер ми знам інший факт, згідно з яким тільки ДНК (і компоненти сперматозоїдів і яйцеклітин) можуть передаватися потомству. Таким чином, зміни соматичних клітин не можуть впливати на майбутні покоління.

  8. 8

    Дайте визначення науковому закону. Це більш складна концепція, і вона може заплутати учнів. Закон можна використовувати для передбачення, але фактично закон є менш всеосяжним. За своєю природою закон - понад математичний за своєю природою і зазвичай виводиться з перших принципів, які є простими положеннями про математичні (ідеальних або не реальних) системах та їх поведінці. До деяких науковим законам відносяться:
    • Закон Ньютона нагрівання та охолодження: зміна температури двох тіл, що знаходяться в термічному контакті, пропорційно їх різниці температур.
    • Закони руху Ньютона: положення про те, як великі об`єкти, що складаються з атомів, поводяться при русі на низьких швидкостях по відношенню один до одного.
    • Закони термодинаміки: положення про ентропії, температурі і термічному рівновазі.
    • Закон Ома: сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі і обернено пропорційна електричному опору даної ділянки ланцюга.

  9. 9

    Підкресліть, що закони ідеальні. У тому ж сенсі, що природа не зобов`язана узгоджуватися з нашими теоріями, вона не зобов`язана підкорятися нашим законам. Але ми все одно не скидаємо з рахунків їх корисність. Підкресліть, що теорії ширше, ніж закони, і що "удосконалення" теорії до закону насправді буде пониженням її значущості. Теорія відносності ніколи не стане Законом относіельності, а Теорія еволюції шляхом природного відбору ніколи не станемо Законом еволюції шляхом природного відбору. Ми знаємо, що закони руху Ньютона насправді не вірні. Вони руйнуються, коли предмети дуже малі або рухаються дуже швидко (порівняно з іншими об`єктами). Якщо ваші учні будуть ходити на заняття по сучасній фізиці у вищих навчальних закладах, то вони зможуть довести невідповідності (і, отже, хибність) в законах Ньютона. Чому ж ми продовжуємо користуватися ними? Тому що вони дуже добре допомагають пророкувати явища. Вони настільки гарні, що інженерам, які будують хмарочоси, потрібно враховувати тільки їх. Можна навіть подорожувати по Сонячній системі, користуючись лише ними, але вони невірні. Зверніть увагу, що багато законів виявилися помилковими, наприклад рівняння Шредінгера, яке пророкує квантове поведінка частинок, і закон нагрівання та охолодження Ньютона, який є менш конкретним тлумаченням законів термодинаміки, які, в свою чергу, ніколи не спростовувалися.

  10. 10

    Обговоріть, з чого складається теорія. Теорію утворюють в основному факти. По-друге, теорії містять закони, але закони трохи значать без фактів. Теорії також містять логічні висновки. Наприклад, необхідно укласти, що похідні закони насправді пророкують факти, а також безліч більш базових епістемологічних висновків (які означають філософські, але не наукові положення). Вони говорять нам про те, як ми знаємо те, що ми знаємо. Склавши все вищесказане, вчений робить загальний висновок, що пояснює всі дані. Інші вчені повторно підтверджують факти і використовують теорію для отримання пророцтв і отримання нових фактів.

  11. 11

    Обговоріть припущення. Припущення - це це загальне судження про природу, яке створюється без фактів (або без достатнього їх кількості). Тобто, це як ткнути пальцем в небо. Припущення може бути попереднім кроком у напрямку теорії і стимулювати відкриття фактів, які можуть призвести до вдосконалення теорії, навіть при тому, що результати можуть сильно отлічастья від початкового припущення. Візьміть до уваги, що в давніх культурах люди вірно припускали, що Сонце - це центр Сонячної системи, але в той час натуралісти (академічні предки вчених) не усвідомлювали важливості підтверджують це фактів. Тому, на жаль, їх умовиводи були втрачені на тисячоліття.