Развитие научных дисциплин, по Тулмину, осуществляется таким образом, что различные стадии связаны между собой не их идентичностью или логической последовательностью, а отношениями законных предшественников и наследников. Рассматривая данную связь различных стадий эволюции научных дисциплин на примере атомной физики, Тулмин видит эту связь или непрерывность развития дисциплин в проблемах, но не единичных вопросах или группе вопросов, а в непрерывной генеалогии проблем. По Тулмину, именно проблемы образуют "диалектическую последовательность", "длительно существующее генеалогическое дерево"; он подчеркивает, что постоянство проблем обеспечивает преемственность научной дисциплины. Именно "генеалогия проблем, - указывает Тулмин, - соответственно лежит в основе всех иных генеалогий, с помощью которых можно охарактеризовать развитие науки. В последовательности теорий более поздние модели и понятия были обязаны своей законностью тому, что они решили проблемы, для которых старые модели и понятия были неадекватными".
Источником же научных проблем, как полагает Тулмин, являются тонкие исторические связи между установками ученых-профессионалов и миром природы, который они изучают. Иначе говоря, проблемы возникают там, где представления ученых о мире противоречат либо природе, либо другим представлениям, т.е. там, где они не достигают интеллектуальных идеалов, принятых исследователями (например, в атомной физике идеал полного объяснения физических свойств материи посредством понятия внутренней структуры атома). Идеалы обусловливают коллективные цели той или иной научной дисциплины, сохраняют ее связность, определяют границы, которые устанавливают круг гипотез и размышлений, совершенствуют критерии отбора, позволяющие судить о концептуальных изменениях, новообразованиях. Кроме познавательных элементов, таких как понятия, проблемы, научные идеалы и др. дисциплины включают в себя и людей и, соответственно, социальные аспекты их деятельности.
Исторически развивающиеся науки представляют собой коллективные действия, которые осуществляются поколениями исследователей; отсюда их нельзя, по Тулмину, описывать терминами только индивидуального мышления и процедур. Напротив, научные понятия по самой своей природе способны к тому, чтобы их наследовали, передавали, изучали в тех процессах, благодаря которым дисциплина продолжает существовать после смерти своих творцов. Тулмин пишет, что набор понятий, представляющих исторически развивающуюся дисциплину, образует передачу. Эти понятия образуют передачу, связывают идеи сменяющих друг друга поколений ученых в единую концептуальную генеалогию. Специфика передач в науке, по Тулмину, состоит в коллективном, или публичном, аспекте ее понятий. Содержание науки передается от одного поколения ученых другому благодаря процессу окультуривания. Этот процесс предполагает коллективные дискуссии, взаимодействие между старшим и молодым поколением ученых, между наукой и культурой своего времени. Окультуривание включает в себя обучение, благодаря которому определенные навыки объяснения передаются от старшего поколения к младшему. Это, прежде всего, совокупность интеллектуальных методик, процедур, навыков и способов изображения, применяемых в научном объяснении событий и явлений, относящихся к сфере той или иной науки. Например, начинающий физик, усваивающий понятие энергии, учится:
1) выполнять расчеты сохранения энергии;
2) понимать, для каких специфических проблем и ситуаций подходят такие расчеты;
3) идентифицировать эмпирические величины, которые соответственно входят в данные расчеты.
Тулмин выделяет три аспекта применения научных понятий:
1) язык;
2) методы изображения;
3) процедура научного применения.
Первые два аспекта составляют символическую сторону научного объяснения, третий же представляет осознание ситуаций, для которых эта деятельность предназначена. Языковой элемент охватывает технические термины (названия), предложения, будь то законы или просто обобщения. Методы изображения включают все те разнообразные процедуры, с помощью которых ученые показывают, а не доказывают дедуктивно общие отношения, открываемые в изучаемых объектах, событиях и явлениях; они предполагают не только применение математических формализмов, но и вычерчивание графиков, диаграмм, создание классификаций, программ для компьютеров и т.д. Процедуры применения используются для идентификации отдельных объектов, систем или измеряемых величин, к которым нужно применить тот или иной технический термин или название. Эти процедуры требуются, чтобы отличить те ситуации, где применимы закон или обобщение, от тех случаев, когда они неприменимы. Кроме того, нужны критерии для того, чтобы различать, в каких случаях находят адекватное научное применение математический, графический или классификационный способы изображения. Иными словами, процедуры применения предполагают умение выявлять границы области применения, в которой символы и способы, т.е. первые два элемента обладают эмпирической релевантностью.