Методы эмпирического исследования (наблюдение, эксперимент, измерение)

Наблюдение - это преднамеренное и целенаправленное восприятие явлений и процессов без прямого вмешательства в их течение, подчиненное задачам научного исследования. Основные требования к научному наблюдению следующие:

1) однозначность цели, замысла;

2) системность в методах наблюдения;

3) объективность;

4) возможность контроля либо путем повторного наблюдения, либо с помощью эксперимента.

Наблюдение используется, как правило, там, где вмешательство в исследуемый процесс нежелательно либо невозможно. Наблюдение в современной науке связано с широким использованием приборов, которые, во-первых, усиливают органы чувств, а во-вторых, снимают налет субъективизма с оценки наблюдаемых явлений. Поскольку результаты наблюдения, как правило, приобретают вид различных знаков, графиков, кривых на осциллографе, кардиограмм и т. д. , постольку важной составляющей исследования является интерпретация полученных данных. Особой сложностью отличается наблюдение в социальных науках, где его результаты во многом зависят от личности наблюдателя и его отношения к изучаемым явлениям.

Эксперимент в отличие от наблюдения - это метод познания, при котором явления изучаются в контролируемых и управляемых условиях. Эксперимент, как правило, осуществляется на основе теории или гипотезы, определяющих постановку задачи и интерпретацию результатов. Преимущества эксперимента в сравнении с наблюдением состоят в том, во-первых, что оказывается возможным изучать явление, так сказать, в "чистом виде", во-вторых, могут варьироваться условия протекания процесса, в-третьих, сам эксперимент может многократно повторяться.

Различают несколько видов эксперимента.

1. Простейший вид эксперимента - качественный, устанавливающий наличие или отсутствие предлагаемых теорией явлений.

2. Вторым, более сложным видом является измерительный или количественный эксперимент, устанавливающий численные параметры какого-либо свойства (или свойств) предмета, процесса.

3. Особой разновидностью эксперимента в фундаментальных науках является мысленный эксперимент.

4. специфическим видом эксперимента является социальный эксперимент, осуществляемый в целях внедрения новых форм социальной организации и оптимизации управления.

Измерение. Измерение – это процесс определения количественных значений тех или иных свойств объекта при помощи специальных приборов.

Результат измерения выражается в виде некоторого числа единиц измерения. По способу получения результатов различают прямые и косвенные измерения.

6)Методы теоретического познания: формализация, аксиоматический метод, гипотетико-дедуктивный метод

Формализация – это отражение приобретенного знания в знаково-символическом виде. Этот подход в научном познании базируется на различении естественного и искусственных языков. Примером формализации является широко используемая в науке математическая символика.

Для построения любой формальной системы необходимо:

1) задать алфавит (определенный набор знаков); 2) задать правила, по которым из исходных знаков алфавита можно получить «слова» или «формулы»; 3) задать правила, по которым из одних слов (формул) можно перейти к другим словам (формулам).

Аксиоматический метод – это один из способов дедуктивного построения научных теорий. В его основе лежит следующая последовательность процедур:

1) Формулируется система основных терминов науки (например, в геометрии Евклида – понятие точки, прямой, угла, плоскости и т.д.)

2) Из этих терминов формулируется некоторое множество аксиом (постулатов) – положений, не требующих доказательств и являющихся исходными, из которых выводятся все другие утверждения теории по определенным правилам.

3) Формулируется система правил вывода, позволяющая преобразовывать исходные положения и переходить от одних положений к другим, а также вводить новые термины в теорию.

4) Осуществляется преобразование постулатов по правилам, дающим возможность из ограниченного числа аксиом получить множество доказуемых положений – теорем.

Гипотетико-дедуктивный метод. Сущность этого метода заключается в создании дедуктивной системы связанных между собой гипотез, из которых, в конечном счете, выводятся утверждения об эмпирических фактах.

Метод основан на выведении заключений из гипотез, истинность которых полностью неопределенна. Поэтому все заключения носят вероятностный характер.

Общая структура гипотетико-дедуктивного метода выглядит следующим образом:

1) Сначала нужно ознакомиться с тем фактическим материалом, который требует теоретического объяснения, и нужно попытаться найти это объяснение, используя уже существующие теории и законы. Если последнее не удаётся, то

2) Выдвигаются предположения о причинах и закономерностях данного явления.

3) Все имеющиеся предположения нужно оценить и выбрать из них наиболее вероятное. При этом каждая гипотеза проверяется на логическую непротиворечивость и на совместимость с фундаментальными теоретическими принципами данной науки (например, с законом сохранения энергии).

4) Из гипотезы выводятся (обычно дедуктивным путем) следствия.

5) Экспериментально проверяются выведенные из гипотез следствия. И лучшая по результатам проверки гипотеза переходит в теорию.

7)Общенаучные методы научного познания: абстрагирование, идеализация, мысленный эксперимент

Абстрагирование – это переход (восхождение) от чувственно воспринимаемых конкретных объектов к абстрактным представлениям о них. В ходе этой процедуры исследователь отвлекается от менее существенных сторон объекта и одновременно выявляет более существенные стороны объекта.

Абстракция отождествления получается в результате объединения множества объектов в особую группу на основе каких-либо общих признаковИзолирующая абстракция получается в результате выделения некоторых свойств объекта, которые неразрывно связаны с ним, в самостоятельные сущности.

Идеализация – это особый вид абстрагирования, который представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований. В качестве примера идеализации можно назвать понятие абсолютно черного тела. Такое тело наделяется несуществующим в природе свойством поглощать (ничего не отражая) всю попадающую на его поверхность энергиюИдеализация очень важна при построении мысленных экспериментов.

Мысленный эксперимент – это метод, предполагающий оперирование идеализированным объектом. В ходе мысленного эксперимента идеализированный объект ставится, как и при реальном эксперименте, в условия, соответствующие целям исследования. Как правило, мысленный эксперимент выступает в роли предварительного идеального плана реального эксперимента. История механики в Новое время начинается с нескольких классических мысленных экспериментов Галилео Галилея. Это мысленный эксперимент с комнатой на корабле (находясь в комнате на корабле, мы никакими способами не можем установить, движется ли корабль или стоит на месте); мысленные эксперименты с маятником и так называемыми "горками Галилея"; мысленный эксперимент с падающими телами (если тяжёлое тело А падает быстрее лёгкого тела Б, как это считает Аристотель, то как будет падать тело, составленное из двух этих тел? Лёгкое тело должно тормозить тяжёлое, поэтому тело А+Б будет отставать от тела А. Но с другой стороны, тело А+Б тяжелее тела A, поэтому оно будет обгонять его: противоречие).

В некоторых случаях мысленный эксперимент обнаруживает противоречия теории и «обыденного сознания», что далеко не всегда является свидетельством неверности теории. Так, знаменитый парадокс близнецов является, в сущности, мысленным экспериментом, демонстрирующим неприменимость «обыденного сознания» в релятивистской физике. Апории Зенона («Ахиллес и черепаха») также являются мысленными экспериментами, демонстрирующими логическую противоречивость представлений о дискретности пространства и времени.

8) Общенаучные методы научного познания: анализ, синтез, индукция, дедукция, аналогия и моделирование.

Анализ процесс мысленного, а нередко и реального расчленения предмета, явления на части (признаки, свойства, отношения). Процедурой, обратной анализу, является синтез. Синтез - это соединение выделенных в ходе анализа сторон предмета в единое целое.

Значительная роль в обобщении результатов наблюдения и экспериментов принадлежит индукции (от лат. inductio - наведение), особому виду обобщения данных опыта. При индукции мысль исследователя движется от частного ( частных факторов) к общему. Различают популярную и научную, полную и неполную индукцию. Противоположностью индукции является дедукция, движение мысли от общего к частному. В отличие от индукции, с которой дедукция тесно связана, она в основном используется на теоретическом уровне познания.

Анало́гия— подобие, равенство отношений; сходство предметов (явлений, процессов) в каких-либо свойствах, а также познание путём сравнения. Между сравниваемыми вещами должно иметься как различие, так и подобие; то, что является основой сравнения, должно быть более знакомым, чем то, что подлежит сравнению. Различие и подобие вещей должны существовать в единстве (метафизическая аналогия) или по крайней мере не должны быть разделяемы (физическая аналогия).

Сущность моделирования состоит в том, что непосредственно исследуется не сам объект, а его аналог, его заместитель, его модель, а затем полученные при изучении модели результаты по особым правилам переносятся на сам объект.

Моделирование используется в тех случаях, когда сам объект либо труднодоступен, либо его прямое изучение экономически невыгодно и т. д. Различают ряд видов моделирования:

1. Предметное моделирование, при котором модель воспроизводит геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта. Например, модель моста, плотины, модель крыла самолета и т. д.

2. Аналоговое моделирование, при котором модель и оригинал описываются единым математическим соотношением. Примером могут служить электрические модели, используемые для изучения механических, гидродинамических и акустических явлений.

3. Знаковое моделирование, при котором в роли моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Роль знаковых моделей особенно возросла с расширением масштабов применения ЭВМ при построении знаковых моделей.

4. Со знаковым тесно связано мысленное моделирование, при котором модели приобретают мысленно наглядный характер. Примером может в данном случае служить модель атома, предложенная в свое время Бором.

5. Наконец, особым видом моделирования является включение в эксперимент не самого объекта, а его модели, в силу чего последний приобретает характер модельного эксперимента. Этот вид моделирования свидетельствует о том, что нет жесткой грани между методами эмпирического и теоретического познания.

9) Формы научного знания: научный факт, проблема гипотеза, закон

Научная проблема представляет собой вопрос или совокупность вопросов, совокупность исследовательских задач, которую формулирует ученый относительно изучаемого им предмета. Научная проблема должна быть актуальной, теоретически или практически значимой.

По своей природе научная проблема парадоксальна. Она представляет собой «знание о незнании». Чтобы сформулировать научную проблему, нужно уже многое знать о предмете познания. В некотором смысле, развитие науки происходит как совершенствование формулировок старых проблем и постановка новых.

Гипотеза – это предположение, вводимое в качестве предварительного условного объяснения некоторого явления. Гипотеза, по сути своей, является формой вероятного знания. Гипотеза - научно обоснованное предположение, исходящее из фактов, умозаключение, имеющее своим назначением решить научную проблему и носящее вероятностный характер. гипотеза должна отвечать требованию принципиальной проверимости, верифицируемости. Гипотеза проходит через стадию эмпирического подтверждения или опровержения. Эмпирическая проверка гипотезы чаще всего осуществляется через сопоставление следствий, выводимых из гипотезы, с результатами наблюдений, экспериментов, измерений. Иногда возможны прямые эмпирические проверки гипотезы. Такая возможность имеет место, когда гипотеза указывает на существование нового объекта (звезды, планеты, элементарной частицы) или нового явления.

Научные факты – это зафиксированные в языке науки знания о действительных событиях, связях, свойствах изучаемых объектов.

Научные факты – это результат познания действительности на эмпирическом уровне. Во-первых, они устанавливаются на основе научных методов познания, проходят через процедуру эмпирического обобщения, статистической обработки и обладают более высокой степенью достоверности. Во-вторых, научные факты – это результат осмысления в свете определенных научных теорий.

Законы науки составляют отличительный признак научного знания от ненаучного. Наука формулирует законы.

Закон представляет собой утверждение, фиксирующее определенную связь между явлениями и предметами Главное отличие закона от эмпирического факта состоит в том, что закон позволяет получить на основе формальных преобразований некоторые новые знания.

Законы подразделяют на законы функционирования и законы развития. Законы функционирования фиксируют моменты устойчивости, повторяемости, стабильности в функционирующих системах. Законы же развития фиксируют связь между различными стадиями развивающейся системы. Это необратимый, инновационный процесс; например: закон перехода количественных и качественных изменений или закон смены формаций.

Законы также можно подразделять на динамические и статические. Динамические законы устанавливают однозначную связь между предметами или между разными состояниями изучаемой системы; например, законы классической механики. Статистические же законы устанавливают вероятностную связь между предметами или между разными состояниями изучаемой системы; например, законы статистической физики, законы квантовой механики.

В составе научной теории законы выполняют ряд важнейших функций, которые здесь стоит перечислить:

1) Законы ограничивают предметную область, к которой могут относиться приобретаемые с их помощью эмпирические знания.

2) Законы содержат в себе информацию об условиях, в которых могут проводиться наблюдения и эксперименты.

3)Законы позволяют осуществить формальный вывод одних единиц знания из других.

4)Законы формулируют запреты и выполняют в этом смысле защитную функцию. Они указывают, какие ситуации, свойства, отношения и процессы запрещено рассматривать в рамках данной теории.