Jak pracuje věda. Studijní opora pro učitele přírodních věd. Moderní trendy ve výuce matematiky a přírodovědných předmětů III

Transkript

1 Jak pracuje věda Studijní opora pro učitele přírodních věd Referuje: RNDr.Jindřiška Svobodová, PhD. Moderní trendy ve výuce matematiky a přírodovědných předmětů III Moduly jako prostředek inovace v integraci výuky moderní fyziky a chemie reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

2 2

3 OBSAH Jak vznikal vědecký přístup ke zkoumání světa? Existuje definice vědy? Východiska, předpoklady vědeckých tvrzení Argumentace a logická struktura poznávání, snaha o exaktnost. Paradoxy Charakter vědecké práce. Metodologie vědy. Modely a skutečnost Zásady experimentální práce Etika vědy, zodpovědnost vědce za jednání vědce Publikace a scientometrie Přírodovědná gramotnost požadavek kurikula 3

4 O poznávání světa, o tom laickém i vědeckém Rozdíly běžného a vědeckého přístupu Jazyk blízký skutečnosti x precizní jazyk Vyhýbání se pochybnostem x systematizace pochybností Rutinní jednání x reflektované metodické jednání Neorganizované poznávání x organizované poznávání Běžné - PROČ x vědecká otázka TAK - odpověď x Návrh teorie Co to znamená x vyhodnocení výsledeku Jaký to má význam., k čemu to je x Kritické shrnutí X 4

5 Ovlivněni po vzoru - paradigmatem Komplikace pro objektivní vnímání skutečnosti Stereotypní vzorce jednání Lineární uvažování - rybník Krátkodobý výhled žába Záměna korelace a kauzality zapalovače a rakovina Klamy (nejen optické) filtr vjemů, aby odpovídali očekávání Konfirmační zkreslení - tendence hledat potvrzení toho, čemu věříme Ustrnutí na prvním nápadu 5

6 Konfirmační slepota Lidé mají tendenci testovat hypotézy tím, že hledají potvrzující důkazy, spíše než by se pokoušeli o falšování hypotézy. Tato podjatost je pozorována jak u laiků, tak u profesionálních vědců (Tweney, 1998,Popper, 1968) 6

7 2-4-6 Existuje pravidlo, podle kterého lze rozhodnout, zda mu libovolná trojice čísel odpovídá nebo ne. Ukázkou je trojice čísel, která pravidlu odpovídá: Úkolem je pomocí dotazů na libovolné další trojice čísel vypátrat, jak přesně toto předem dané pravidlo vypadá. Na splnění úkolu je neomezené množství času, experimentátor nesdělí nic jiného, než ANO či NE Experiment je ukončen tehdy, když testovaná osoba je přesvědčena, že hledané pravidlo již zná. 7

8 KARTY Karty, na kterých je z jedné strany písmeno a z druhé číslo Jsou předloženy čtyři karty vidíme nápisy A, B, 2 a 5, a úkolem je posoudit, jaký nejmenší počet karet musíme otočit, abychom ověřili, zda není porušeno pravidlo: Je-li na jedné straně karty samohláska, na její druhé straně musí být sudé číslo. A B 2 5 8

9 Názor, že vědecké poznání začíná čistým pozorováním, které není zatíženo žádnými předpoklady, podrobil kritice Karl Popper Současná věda přijímá tezi, že vědecké hypotézy jsou falsifikovatelné tj. vyvratitelné. Získáme-li data, která odporují dosud platné hypotéze, je nutné formulovat hypotézu novou. H. Poincaré: Dokazujeme logikou, objevujeme intuicí. I. pilířem vědy je schopnost vytušit skryté vztahy a formulovat hypotézy, které dají smysl našemu pozorování II. pilíř představuje schopnost tyto hypotézy konfrontovat s realitou a rozhodnout, zdali odpovídají tomu, co pozorujeme. 9

10 Ernest Rutherford Rozřešení Záhady atomové struktury Geiger a Marson zjistili při střelbě alfa částic na tenký list zlaté fólie, že se některá z alfa částic - se odrazila zpět, Byla to nejneuvěřitelnější událost, která mi v mém životě stala. Bylo to skoro jako neuvěřitelné, jako kdybyste vystřelili dělovou kouli na kus hedvábného papíru, a ta vrátila. Rutherfordova poznámka ukazuje revoluční podstatu objevu. ATOM JE skoro PRÁZDNÝ( veškerá kladně nabitá hmota atomu je soustředěna ve velmi malém objemu koule o poloměru r=10-15) 10

11 Mezi částicí α a jádrem atomu Au působí odpudivá síla, aby mohlo dojít k odrazu zpět, bude v místě, kde dojde k zabrzdění částice vlivem odpudivé síly, potenciální energie α částice rovna její počáteční kinetické energii Víme, že α částice má Ek = 7 MeV, Po dosazení získáme poloměr atomového jádra m, zatímco atom má poloměr asi m 11

12 K.R. Popper: Logika vědeckého poznání: Přírodní zákony musí mít logickou formu univerzálních tvrzení, mohou být vyjádřeny ve formě negací striktně existenciálních tvrzení. Demarkace vědecké teorie - vědecké zákony jsou falsifikovatelné. Falsifikovatelnost je kritérium empirické povahy. Teorie je falsifikovaná, jestliže jsme přijali základní tvrzení, která jsou s ní ve sporu. Striktně existenciální tvrzení naopak nemohou být falsifikována (jen verifikována). Např. Existují bílí havrani. Existuje pudinkový atom Nemůžeme prohledat celý svět, abychom zjistili,že něco neexistuje Metoda vědy je metodou kritického vyvracení starého poznání, neustálé diskuse o něm Metodologie vědy by neměla popisovat metodu, tj. způsob zkoumání, ale způsob ověřování teorie 12

13 Metoda vědy je procedurou přibližování se pravdě. Nová teorie dokáže předikovat totéž, co teorie stará, ale navíc ještě nové jevy, každá teorie obsahuje všechny méně přesné a méně univerzální varianty.. Nová věc vzniká tak, že bytí staré věci jistým způsobem "přechází" na novoum Karl Popper 13

14 Teorie jsou sítě,házené,aby chytly to, co nazýváme svět 14

15 Konec 15

16 (K.R. Popper: Logika vědeckého poznání: Koroborace ( obstojitelnost ) (7) Koroborace aneb jak teorie obstojí při testování (s.269-): Teorie nelze verifikovat, mohou se však osvědčit. Teorie se mohou nejen zlepšovat, ale novými experimenty i falsifikovat.teorie může být tím lépe koroborována,čím lépe je testovatelná. Koroborace (nebo pravděpodobnost hypotézy) klesá s testovatelností. 20