Задача теории как раз и заключается в том, чтобы воссоздать все эти отношения между законами и таким образом раскрыть сущность объекта.

В самом процессе исследования реальности можно выделить следующие этапы: возникновение проблемы – выдвижение гипотезы – доказательство гипотезы – обобщение полученных знаний – формулировка положений теории.

Теория – высшая, самая развитая форма научного знания, комплекс идей, представлений, взглядов, являющаяся результатом познания, отображающего закономерные и существенные связи в определённой области реальной действительности.

Теория является мыслительным отражением и воспроизведением реальной действительности в голове человека, которое в философии называют субъективным образом объективного мира. Несмотря на идеальный характер (существование в мыслях человека), теория отражает действительность более полно и более точно, чем эмпирическое знание. Она выражает предмет в его всесторонности и глубинной сущности. В силу этого теория помогает понять, осознать реальную действительность.

Подтвердим это примером, приведённым в психологической литературе [36]. Практикантам-геологам было дано задание описать геологический разрез. Среди геологов оказался бухгалтер, который составить описание не смог. Он воспринял разрез как крутой берег с обнажённым грунтом. Здесь проявилось широко известное явление, с которым каждый любознательный человек сталкивался в своей жизни: смотрим, но не видим (мозг не фиксирует внешний образ), слушаем, но не слышим (не можем вникнуть в услышанное в силу своей неосведомлённости).

Студенты-геологи выполнили описание в той или иной степени, руководствуясь научной теорией. Им было понятно содержание геологического обнажения: за отдельными слоями разных пород они видели историю возникновения минералов и пород, включения для них свидетельствовали об исторических периодах, в которые сформировались слои, и т. д., то есть они увидели больше стороннего наблюдателя, заметили всё то, что в зримом обнажении не представлено.

Приведём пример из истории химии [82]. Австрийские химики Л. Пебаль и А. Фрейнд изучали действие цинкметила на фосген. Они провели эксперимент, но понять его содержание не смогли. Им не хватало теоретической основы, которая помогла бы исследователям осмыслить и оценить результат их эксперимента.

Знаменитый немецкий химик Ф. Вёлер так характеризовал ситуацию в органической химии, представлявшей собой множественность несистематизированных и не связанных между собой фактов: «Органическая химия может сейчас кого угодно свести с ума. Она представляется мне дремучим лесом, полным удивительных вещей, безграничной чащей, из которой нельзя выбраться, куда не осмеливаешься проникнуть». В письме к Ю. Либиху он писал: «Я полностью согласен с тобой, что для того, чтобы в естествознании понять факты, надо уже иметь в голове определённую идею…» [11].

Положение в органической химии стало изменяться после 1861 года, когда А. М. Бутлеров, утвердив свою теорию химического строения и руководствуясь ею, занялся получением изомера бутилового спирта. Для этого он воспользовался реакцией, в которой не смогли разобраться его австрийские коллеги. Бутлеров понял, что сначала фосген превращается в кетон (ацетон), затем образуется металлоорганическое соединение, на следующем этапе металлоорганическая группа замещается атомом водорода с образованием изобутилового спирта.

Теория помогла Бутлерову понять процесс превращений фосгена и привести этот процесс к определённой цели – выделить в качестве продукта изобутиловый спирт, то есть целенаправленно синтезировать изомер.

На этом примере видно значение теории в познании не только химии, но и окружающего мира вообще. Чем глубже человек познаёт природу с помощью теорий, тем большие возможности познания открываются перед ним.

В процессе усвоения школьниками учебного предмета теория является важным компонентом знаний. Она помогает ученику понять и объяснить явления окружающей его действительности, то есть сформировать ЗНАНИЕ и МЫШЛЕНИЕ. Этому придавали большое значение наши крупнейшие учёные-педагоги и методисты. Поэтому развитие методики учебных предметов шло в сторону введения теорий и приближения их к началу изучения учебного предмета.

Однако надо помнить, что всякая теория имеет ограничения, она применима в определённых рамках. Например, в химии теория валентных связей не может объяснить существование многих молекул, таких как О₂, NO, NO₂, HNO₃ и др. Если предположить, что в молекуле кислорода две связи 0=0, то нельзя объяснить существование двух неспаренных электронов в этой молекуле, следовательно, проявление реальных парамагнитных свойств кислорода. Зато это явление (парамагнетизм) объясняется другой теорией – теорией молекулярных орбиталей. Но в рамках этой теории нельзя определить число связей между атомами кислорода, а только возникновение четырёх связывающих и четырёх разрыхляющих орбиталей. На этих орбиталях находятся восемь связывающих и шесть разрыхляющих электронов. Два связывающих электрона не спарены, так как находятся на двух энергетически равноценных молекулярных орбиталях. Это и приводит к парамагнетизму молекулы. В связи с такими представлениями невозможно наглядно изобразить структурную формулу кислорода.

Точно так же невозможно в рамках теории валентных связей объяснить возникновение химических связей в молекуле азотной кислоты. Принято считать, что азот в этой молекуле четырёхвалентный. Но это утверждение вызывает неустранимое противоречие.

В самом деле, проанализируем предлагаемые в некоторых учебниках [34] модели (а, б) химических связей в молекуле HNO₃:

Модель а показывает, что атом азота имеет три σ-связи и одну делокализованную π-связь, то есть является условно четырёхвалентным. Но обратим внимание на атом кислорода. Каждый из них имеет одну σ-связь и половину π-связи. Таким образом, кислород в азотной кислоте получается полуторавалентным, а это нонсенс.

Не лучше дело обстоит и с так называемой семиполярной связью (модель б). Согласно этой модели, азот образует четыре ковалентные связи и одну ионную. Так чему же тогда равна его валентность: четырём или пяти? Но самое главное заключается в том, что такая формула не отражает реальности. Атом азота имеет настолько высокую энергию ионизации (1402 кДж/моль), что сродства к электрону кислорода (141,8 кДж/моль) недостаточно для отнятия пятого электрона от атома азота. Поэтому представленная формулой б молекула азотной кислоты существовать не может.

Не следует прибегать к ухищрённости, чтобы определить валентность азота в азотной кислоте. Достаточно определить его степень окисления, чтобы понять поведение азотной кислоты в химических реакциях.

Желание все факты и явления объяснить с точки зрения единой теории, стремление любой ценой показать её неуязвимость вредит обучению, формирует у детей ненаучный подход к объяснению действительности.

Теорию валентных связей, как и любую другую теорию, следует применять в определённых границах. Не укладывающиеся в неё факты служат стимулом для развития теории или замены её другой. К этому надо относиться диалектически. Когда говорят «строго научно», противоречат существу науки, тому положению, что наука не является застывшим мыслительным образованием, но постоянно обновляется.

В обучении не следует ни игнорировать роль теорий, ни абсолютизировать их. Представление о том, что теории не являются завершёнными формами познания, а меняются, расширяются, углубляются, положительно влияет на формирование мышления и мировоззрения ребёнка.

Познание изучаемого объекта предполагает переход от явления к сущности. Одной из форм раскрытия сущности и являются обнаруживаемые законы, закономерности, принципы.