Om du bad de flesta människor att definiera "teori", kan de säga rätt att det är ett uttalande som syftar till att förklara ett fenomen. Om du frågat samma människor, "hur vissa är en teori?" De kan svara, "Jo, det är bara en teori." eller "Det är en gissning." När en forskare talar om en teori, innebär att han eller hon något helt annat.
Steg
- 1Be eleverna nämna några vetenskapliga teorier. Du kommer att få några gemensamma svar som:
- Relativitetsteorin: att fysikens lagar är desamma för alla observatörer
- Teorin om evolution genom naturligt urval: att de observerade förändringarna i arternas uppstå på grund av valet av väl anpassade exemplar över mindre väl anpassade exemplar.
- Big Bang teorin: att universum började som en oändligt liten punkt som genomgick expansionen att bilda universum som vi känner den idag.
- 2Definiera vetenskaplig teori för studenterna. En bra definition skulle kunna se ut, "En vetenskaplig teori är ett allmänt uttalande som avser att förklara naturen som bekräftas av alla tillgängliga uppgifter, så att den kan användas för att förutsäga nya, ännu ej observerade fenomen." Viktigt är en teori värd mycket lite om det inte är korrekt förutsäger alla kända bevis. Mycket viktigare teorier är föremål för förändringar som nya rön blir tillgängliga. De flesta teorier som du kommer att diskutera i en high school vetenskap klass är väl bekräftas och kommer sannolikt inte att ändras i någon större bemärkelse. Teorier som är mindre bekräftade finns rikligt i områden som teoretisk fysik och kosmologi, till exempel String Theory.
- 3Fråga eleverna om de kan komma på några fler teorier inom ramen för denna definition. Du kommer förmodligen att behöva hjälp. Betrakta tyder:
- Fröet teorin om sjukdom: att vissa sjukdomar orsakas av mikroskopiska organismer.
- Den heliocentriska solsystemet: att planeterna i vårt solsystem kretsar kring solen.
- Den runda jorden teori: att jorden är rund, och inte platt, eller någon annan form.
- Den atomteori av materia: att all materia består av atomer.
- 4Fråga eleverna varför de inte tror på dessa som teorier. Eleverna tenderar att inte tänka på dessa som teorier eftersom de anser dem fakta. Faktum är att de fakta, men att de fortfarande passar in i definitionen av teorin eftersom de avser att förklara.
- 5Definiera ett vetenskapligt faktum. Ett faktum är en objektiv, verifierbar observation. Det är samma överallt. Det kan vara, och har varit, verifierats många gånger. Till exempel vet vi att grodden teorin om sjukdom är ett faktum att vi kan ta bakterier från någon som lider av en sjukdom, titta på att bakterier i mikroskop, och sedan injicera att bakterier i en annan individ - vem kommer då att få samma sjukdom. Vi vet att jorden är rund eftersom vi kan resa rakt västerut och så småningom hamna där vi startade från.
- 6Fråga hur en teori kan förvandlas till ett faktum. De flesta teorier kan aldrig förvandlas till faktum. Ingen mängd fakta som stöder dessa teorier gör detta så. Kom ihåg, är en teori ett allmänt uttalande syftar till att förklara fakta. Till exempel märkte de gamla folken säregna ljuspunkter som vandrade bland deras bakgrund. Vi vet nu att dessa är planeterna. De vandrade därför att de, som jorden, var som kretsar runt solen, var och en vid olika hastigheter, olika avstånd från solen. Nicolaus Copernicus är allmänt ansedd att vara den första att föreslå detta, och stödja hans teori med konkreta bevis, men gamla kulturer snubblat på detta genom spekulation. Vi betraktar nu detta ett faktum att vi har skickat många båtar till dessa planeter och kan förutsäga sina rörelser till en mycket hög precision. Naturligtvis våra prognoser kommer från teorin (och de lagar som ligger till grund för det).
- 7Ta upp evolution. Klart, är en av de mest kontroversiella teorier om dagen evolutionsteorin, men att säga enbart "evolutionsteorin" är en felaktig benämning. Teorin delen av meddelandet är "det naturliga urvalet." Det är, sker utveckling på grund av naturligt urval eller med någon annan metod? Evolution är i själva verket ett faktum. Det är ständigt observeras i naturen, det är ständigt observeras i labbet. I sanning (att inte säga faktiskt så många gånger), forskarna ansåg evolutionen ett faktum innan Darwin föreslog hans teori. Tänk Lamarckian evolution, som föregick Darwins teori. Denna teori föreslog också att alla varmblodiga djur (en mer specifik förklaring än Darwins) uppstod från en gemensam förfader, men föreslog inte rätt metod. I Lamarckian evolutionen, kan ett djur vidarebefordra egenskaper förvärvade under sin livstid (även känd som "användning och glömska"). Som sådan skulle den förutsäga att giraffer erhållna långa halsar genom sträckning att nå högre blad. Man kan enkelt föreslå ett experiment som skulle testa detta. Om man skulle skära av svansen på möss vid deras födelse och föda upp sådana möss med varandra, så småningom skulle möss födas utan svansar. Detta är inte fallet, och därmed är Lamarck teori nu inaktuellt eftersom det inte tar hänsyn till alla kända fakta. Vi vet nu, som ett annat faktum, kan det bara DNA (och komponenterna i spermier och äggceller) överföras till avkomman. Således kan förändringar i somatiska celler påverkar inte framtida generationer.
- 8Definiera en vetenskaplig lag. Detta är ett mer komplicerat begrepp och kan tenderar att förvirra studenter. En lag kan också användas för att göra förutsägelser, men ett lag är mindre allmän i egentliga bemärkelse. De tenderar att vara mer matematisk karaktär och vanligen härrör från första principer, är att enkla uttalanden om matematiska (ideal / ej verklig) system och deras beteenden. Några vetenskapliga lagar är:
- Newtons lag av värme och kyla: förändringen i temperatur mellan två kroppar i termisk kontakt är proportionell mot deras skillnad i temperatur.
- Newtons rörelselagar: uttalanden om hur stora föremål gjorda av atomer beter sig när du rör vid låga hastigheter i förhållande till varandra.
- Termodynamikens lagar: uttalanden om entropi, temperatur och termisk jämvikt.
- Ohms lag: spänningen över en rent resistivt element är lika med strömmen genom elementet gånger dess motstånd.
- 9Betona att en lag är inte verkligt. På samma sätt som naturen inte är skyldig att komma överens med våra teorier, är den inte skyldig att lyda våra lagar. Men, vi har fortfarande inte rabatt deras nytta. Betona att teorier är större än lagar, och att "uppgradera" en teori till en lag skulle faktiskt vara en nedgradering. Relativitetsteorin kommer aldrig att vara lagen i relativitetsteori och teorin om evolution genom naturligt urval aldrig kommer att bli lag av evolution genom naturligt urval. Vi vet att Newtons rörelselagar inte, i själva verket, rätt. De bryter ned när objekten är mycket små eller rör sig mycket snabbt (i förhållande till andra objekt). Om dina elever går på att ta en modern fysik klass på högskolenivå, kommer de att bevisa inkonsekvenser (och, därmed, lögnen) inom Newtons lagar. Varför då håller vi dem runt? Eftersom de är utomordentligt bra på att förutsäga. De är så bra, att byggnadsingenjörer skyskrapor behöver bara tänka på dem. Man kan även resa i hela solsystemet endast betrakta dem, men de är inte korrekta. Observera att många lagar inte har visat sig vara falska, såsom Schrödingerekvationen, som förutsäger kvantbeteende av partiklar, och Newtons lag av värme och kyla, vilket är en mindre specifik redogörelse av termodynamikens lagar, som i sig själva, har aldrig visat sig vara falskt.
- 10Diskutera vad som gör upp en teori. En teori byggs mest av allt från fakta. Andra teorier innehåller lagar, men lagarna innebär mycket lite utan fakta. Teorier innehåller också logiska slutsatser. Till exempel måste man dra slutsatsen att de härledda lagar faktiskt förutsäga fakta, tillsammans med många fler grundläggande kunskapsteoretiska slutsatser (som utger filosofiskt, snarare än vetenskapliga frågor). Dessa talar om hur vi vet vad vi vet. Ackumulera alla de tidigare, gör vetenskapsmannen ett allmänt uttalande att förklara alla bevis. Andra forskare bekräftar fakta och använda teorin för att göra förutsägelser och skaffa nya fakta.
- 11Diskutera spekulation. En spekulation är ett allmänt uttalande om naturen som är konstruerad utan faktiskt (eller tillräckligt faktum). Det är, det är bara ett skott i mörkret. Det kan vara ett första steg mot teori och uppmuntra upptäckten av omständigheter som kan leda till eller förbättra teorin, även om resultatet kan vara mycket annorlunda från den ursprungliga spekulation. Tänk att gamla kulturer korrekt spekulerat att solen är centrum i solsystemet, men vid den tidpunkten hade naturliga filosofer (de akademiska förfäder vetenskapsmän) inte inser värdet av att stödja faktum. På grund av detta, deras tankar, tyvärr försvann i årtusenden.