Примеры гипотез, применяющихся на уроках в школе

Велика роль гипотезы в познании. Законы науки и теории до их подтверждения прошли стадию гипотезы. Поэтому учитель, излагая естественно-научные теории, должен показать и стадии, предшествовавшие доказательству теории. Ученые неоднократно подчеркивали огромную роль гипотез. М. В. Ломоносов писал, что гипотезы представляют единственный путь, которым вели­чайшие люди дошли до открытия самых важных истин.

Рассказывая о роли гипотезы в познании, учителя физики и химии смогут привлечь большой и интересный материал из этих наук. Мы проиллюстрируем способ ознакомления учащихся при изучении этих дисциплин в школе лишь некоторыми приме­рами как классических, так и современных гипотез.

На уроках физики учитель будет рассказывать о К. Э. Циол­ковском — основоположнике теории космических полетов. В 1903 г. К. Э. Циолковский опубликовал свою замечательную работу «Исследование мировых пространств реактивными при­борами», которая, по словам академика С. П. Королева, опреде­лила его жизненный и научный путь. В этой работе К. Э. Циол­ковский сформулировал гипотезу: «Центробежная сила уравнове­шивает тяжесть и сводит ее к нулю» — таков путь к космическим полетам. «Вычисления могли указать мне и те скорости, которые необходимы для освобождения от земной тяжести и достижения планет»⁹ (обратим внимание на то, что в качестве фактов К. Э. Циолковский использует результаты математических рас­четов). «Почти вся энергия Солнца пропадает в настоящее время бесполезно для человечества, ибо Земля получает в два (точнее, в 2,23) миллиарда раз меньше, чем испускает Солнце.

Что странного в идее воспользоваться этой энергией! Что странного в мысли овладеть и окружающим земной шар бес­предельным пространством...»¹⁰

На уроках физики учитель приведет научные сведения об успехах в освоении космоса в мирных целях, а также о гелиоэлек­тростанциях, которые, по предположению ученых, смогут кон­курировать с тепловыми и атомными электростанциями.

Учитель также познакомит учащихся с теорией естественной радиоактивности. За открытие радиоактивности (естественных радиоактивных элементов полония и радия) А. Беккерель, П. Кюри и М. Склодовская-Кюри награждены в 1903 г. Нобе­левской премией. После четырех лет упорного труда, перерабо­тав вручную на старом складе более тонны урановой руды, Марии Кюри удалось выделить чистый хлорид радия. Позднее, в 1911 г., за получение металлического радия (совместно с Дебьеном) Мария Кюри получила Нобелевскую премию по химии. Она единственная в мире женщина, дважды удостоенная Нобе­левской премии. Мария Кюри пишет, что изучение физических свойств радиоактивных веществ еще не вполне закончено и что, хотя некоторые главные положения уже установлены, большая часть выводов еще носит гадательный характер. Исследования разных ученых, изучающих эти вещества, постоянно сходятся и расходятся. Эти высказывания М. Кюри свидетельствуют о ги­потезах («гадательный характер») и о появлении конкурирующих гипотез, когда мнения ученых зачастую расходились.

В настоящее время выдвигается целый ряд гипотез относите­льно возможности создания единой теории, которая описывала бы все физические явления, включая явления микромира, мак­ромира и мегамира. Но это дело будущего.

Много примеров выдвижения и подтверждения гипотез дает и история химии. Классический пример — блестящее подтверж­дение периодического закона и Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, следствием которого явилось предсказание существования еще не открытых тогда элементов, а также того, что значения атомных весов урана, тория, берил­лия, индия и ряда других химических элементов должны быть существенно иными. Впоследствии эти предсказания получили эмпирическое подтверждение. Д. И. Менделееву принадлежат и другие гипотезы: о химической энергии, о пределе химических соединений, о строении кремнеземистых соединений и т. п.

Следует обратить внимание учащихся и на большое количест­во гипотез, которые присутствуют в науках, изучающих организ­мы. Ч. Дарвин в своих исследованиях о происхождении видов опирался на гипотезы, выдвигаемые на основе обобщения значи­тельного числа фактов, полученных им во время 5-летнего путе­шествия на корабле «Бигль».

Карл Линней прошел пешком почти 7000 км по северу Скан­динавии, изучая этот край и собирая фактический материал для построения гипотез и своей искусственной классификации расте­ний. Он посетил многие страны Европы, просмотрел гербарии многих ученых-ботаников, его ученики побывали в Канаде, Егип­те, Китае, Испании, Лапландии и оттуда присылали ему собран­ные растения. Друзья Линнея из различных стран присылали ему семена и высушенные растения. Таков огромный материал, кото­рый послужил Линнею для его систематизации.

Знакомясь с работами И. П. Павлова, учащийся «увидит, как мало-помалу расширялся и исправлялся наш фактический мате­риал, как постепенно складывались наши представления о разных сторонах предмета и как, наконец, перед нами все более и более слагалась общая картина высшей нервной деятельности»¹¹.

Интересны работы Л. Пастера по проблемам болезней вина, в результате которых он пришел к созданию биохимической теории брожения. Одним из следствий этой теории была разработка процесса, названного позже пастеризацией. Огромное практическое значение имело также исследование Пастером болезни шелковичных червей. В результате этой болезни в бедственном положении оказались более 3,5 тыс. владельцев недвижимого имущества шелководческих департаментов Франции. Почти пять лет посвятил Л. Пастер трудным экспериментальным исследованиям и потерял на этом свое здоровье, но тем не менее считал, что был счастлив, так как принес пользу своей стране, изыскивая способы предотвращения страшной нищеты: «...дело чести ученого перед лицом несчастья пожертвовать всем ради попытки помочь от него избавиться. Поэтому, может быть, я дал молодым ученым благотворный пример длительных усилий в разрешении трудной и неблагодарной зада­чи»¹².

На занятиях по биологии кроме этих классических примеров превращения гипотез в теории в результате их подтверждения учитель должен показать и современные биологические гипотезы.

Следует обратить внимание учащихся на то, что многие из них построены на стыке ряда наук. Очень важной является гипотеза о возможности получения значительных урожаев на солончаках, составляющих примерно ²/₃ общей площади культивируемых земель. Поэтому встает общая проблема мирового значения: как превратить пустынные солончаковые земли в сельскохозяйствен­ные угодья? Среди многих других гипотез выдвигается предложе­ние культивировать на этих землях галовиты — растения, устой­чивые к соли. С появлением средств генной инженерии количест­во таких предложений будет увеличиваться и можно предвидеть значительные успехи в целенаправленном изменении многих представителей животных и растений.

Итак, наука развивается посредством выдвижения гипотез. Однако гипотеза имеет и практическое значение.

В юриспруденции и в юридической практике роль гипотез, называемых там версиями, невозможно преувеличить. Любое расследование преступления требует выдвижения всех возмож­ных версий, объясняющих преступление, и их проверки.

В педагогической науке, особенно в методике преподавания математики, физики, химии и других предметов, а также в методи­ке начального обучения, также выдвигаются свои гипотезы о пу­тях более эффективного процесса обучения и воспитания, прово­дятся эксперименты в школах для подтверждения этих гипотез.

В результате приведенных примеров, иллюстрирующих гипо­тезы, используемые в школе на уроках физики, химии, биологии, истории (как классические, так и современные), в практике обуче­ния и воспитания, можно с уверенностью считать, что гипотеза является формой развития знания во всех науках, а также во всех других (а не только научных) отраслях знаний.

Глава VIII РОЛЬ ЛОГИКИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ

Так как вопросы ставятся не только для решения новых проблем и задач, стоящих перед наукой и практикой, но и в процессе овладевания уже добытыми знаниями, в педагогической работе, в ходе обучения и воспитания школьников и студентов, в процессе полемики, дискуссий, диспутов, рассмотрение роли логики в процес­се обучения мы начинаем именно с логической структуры вопросов.