С точки зрения классической историографии в ней долгое время доминировала кумулятивная модель, согласно которой научное знание растёт исключительно количественно, постепенно накапливаясь и обеспечивая развитие сциентифического здания, где фундамент остаётся неизменным, в то время как новые этажи прирастают. Этот образ мысли доминировал вплоть до 40-х годов XX века. Вкратце данную точку зрения можно свести к следующим основным положениям:

1. В науке существуют неизменные истины, установление и накопление которых составляет сущность исторического процесса формирования знания;
2. Заблуждения носят коллективный характер и не являются элементами научного знания, не представляют никакого интереса для науки и не имеют к ней никакого отношения. Вместе с тем предполагается, что какая-то часть знания, обнаружившая свою неистинность, подлежит исправлению и удалению из храма науки;
3. Специфика науки теснейшим образом связана с проблемой демаркации, резкого разграничения и отличия научного знания от всех других форм, включая философию и иные типы ненаучного знания, в том числе и социокультурные факторы, которые должны быть удалены из сферы научного знания;
4. Характерной чертой кумулятивной модели является образ статичной и неизменной истории науки, где прирост новых знаний к прошлым ничего не меняет в составе этого прошлого, и накопленный запас знаний остаётся без изменений.

Наряду с доминирующей кумулятивной концепцией, в первой половине XX века начала формироваться альтернативная точка зрения. Одним из первых философов, разрабатывающих новый подход к истории науки, был Александр Койре. Его основная идея состояла в том, что история развития физики представляет собой смену метафизических типов мышления, которые он образно назвал мутациями человеческого интеллекта. Такая мутация произошла на рубеже XV–XVII веков и стала научной революцией, приведшей к кардинальному изменению категориальных, философских оснований научного мышления.

Французский учёный Гастон Башляр, работающий в то же время, что и Койре, в противовес кумулятивной модели выдвинул идею, согласно которой история науки не может рассматриваться, как склад готовых изделий, а представляет собой целостное изменение, сопровождающееся не только подтверждением старых знаний, но и их реорганизацию, своего рода изменение содержания понятий.

Наиболее системно данный альтернативный подход был разработан Томасом Куном в конце 60-х годов XX века в его работе «Структура научных революций». Кун выделил два этапа в развитии науки: период спокойного количественного роста научного знания, в чём-то совпадающего с кумулятивной точкой зрения, и стремительной качественной трансформации, сопровождающейся резкими изменениями в способах производства научного знания, которые он назвал научными революциями. Для характеристики этих процессов был введён термин «парадигма», представляющая собой своего рода дисциплинарную матрицу, обеспечивающую решение головоломок и производство знаний в период нормального развития науки. Между тем наступает время, когда головоломки в рамках старой парадигмы не решаются, и тогда происходит её разрушение и формирование новой парадигмы. При этом огромное количество накопленного знания выбрасывается на свалку истории, а оставшееся реорганизуется в рамках новой интерпретации. Этот период сопровождается трудными психологическими переживаниями среди учёных, привыкших к старому знанию. Многие из них так и не могут перестроиться и освоить новую методологию и новую информацию. Поэтому Кун отметил: «новые идеи побеждают в науке только тогда, когда приверженцы старых идей умирают».

Что из себя представляет парадигма и какова её структура? С точки зрения Куна в ней выделяются следующие элементы.

Одним из важнейших компонентов парадигмы являются символические обобщения, которые легко формализуются и принимаются научным сообществом. Такие обобщения напоминают законы природы, к примеру F=ma, S=vt и т.д. Благодаря общему признанию, возможно применение мощного логико-математического аппарата по решению головоломок в период нормальной науки.

Второй тип компонентов представлен «метафизическими частями парадигмы». Как правило, эти компоненты выступают в качестве моделей. В роли таковой может быть указано предписание, согласно которому теплота есть средняя скорость атомно-молекулярного движения.

Третий вид элементов дисциплинарной матрицы рассматривается как ценности. Они могут выступать как в качестве коллективных, являясь своего рода детерминантами в методологии решения задач, так и в качестве индивидуальных модификаций общепринятых ценностей, что может играть большую роль в развитии науки, хотя и требует определённого риска.

Четвёртый элемент дисциплинарной матрицы представлен «образцами». Это своего рода способы решения тех или иных технических, или научных задач. Необходимо уподобление или сведение различных задач к уже известным способам решения. Данную ситуацию можно выразить в качестве положения «класс задач и соответствующие каждому классу методы решения». Между тем условия могут быть запутаны, а сами задачи происходить из разных сфер знания. Тем не менее поиск аналогии и рассмотрение данной ситуации через гештальт, своего рода задачи-образцы, позволяет применять их повсеместно. Так, на основе символического обобщения F=ma, решается спектр задач от механики до гидродинамики.

Смена парадигмы – это крутая ломка интеллектуальных установок, своего рода новое видение ситуации. Показательным в данном отношении является развитие химии.

В прошлом для объяснения процессов горения была выдвинута концепция флогистона. Термин введён Иоганном Бехером и Георгом Шталем, соответственно, в 1667 и 1703 годах. Флогистон (в переводе с греческого означает горючий, воспламеняемый) представлял собой гипотетическую «сверхтонкую, огненную» материю, содержащуюся в горючих веществах и высвобождающуюся при горении. Считалось, что флогистон покидает тела и поглощается воздухом. Смесь воздуха с флогистоном называли флогистированным воздухом. Пристли и Шееле впервые выделили кислород, и, казалось, им принадлежит честь его открытия, однако учёные объяснили его значение в рамках флогистонной концепции, рассматривая кислород как дефлогистированный воздух, своего рода вещество, способное к объединению с большим количеством флогистона, обеспечивающее длительное горение. Исследования, связанные с прокаливанием металлов, показали увеличение их веса, что вступало в противоречие с флогистонной концепцией. На это мало обращалось внимание, поскольку прирост веса при этом процессе оставался изолированным явлением. Большинство природных веществ теряют вес при прокаливании и сжигании, что и соответствовало концепции флогистона.

Вместе с тем в XVIII веке ответы учёных на вопрос об увеличении массы металлов при прокаливании, ранее удовлетворяющие научное сообщество, вызывали всё больше трудностей. Было предложено множество объяснений вплоть до того, что флогистон имеет отрицательный вес. Все они оказались несостоятельными, и проблема оставалась неразрешимой головоломкой. Потребовалось гениальное прозрение Лавуазье, который отбросил концепцию флогистона. Он понял роль кислорода, создав кислородную теорию горения и заложил основу понимания окислительно-восстановительных процессов. Поэтому именно Лавуазье принадлежит по праву открытие кислорода. И хотя доказательства Лавуазье были весьма убедительны, его точка зрения вызвала упорное сопротивление среди некоторых учёных, что характерно для периода научных революций.

Парадигмальная концепция Т. Куна привела к новому пониманию процессов развития науки. Тем не менее она не свободна от недостатков. Современные учёные отмечают, что такие резкие переходы не всегда встречаются в развитии науки. Непонятны источники парадигмальных изменений, лежат ли они в лоне самого научного знания или находятся в других социокультурных факторах. Неясно будущее, отсутствует функция предсказания – каким будет новая парадигма, как строить образовательный процесс, осуществляя подготовку к будущей системе знаний.