Схема формирования научного знания

Наблюдение и эксперимент являются основными методами познания, используемыми на эмпирическом уровне исследования. Стандартная модель строения научного знания выглядит следующим образом. Познание начинается с установления путем наблюдения или экспериментов различных фактов. При обнаружении среди этих фактов определенной регулярности, повторяемости формулируется первичное эмпирическое обобщение, эмпирический закон. Как правило, при дальнейших исследованиях отыскиваются такие факты, которые никак не встраиваются в обнаруженную регулярность. Тогда ученый разрабатывает новую теоретическую гипотезу, чтобы объяснить выпадающие из общего ряда факты таким образом, чтобы они вписались в единую схему и престали противоречить найденной эмпирической закономерности.

Если гипотеза удачна и снимает найденное между фактами противоречие и позволяет предсказывать получение новых нетривиальных фактов, это значит родилась новая теория, найден эмпирический закон.

Таким образом, традиционная модель строения научного знания предполагает движение по цепочке: установление эмпирических фактов – первичное эмпирическое обобщение – обнаружение отклоняющихся от правила фактов – изобретение теоретической модели с новой схемой объяснения – логический вывод (дедукция) из гипотезы для всех наблюдаемых фактов, что и является ее проверкой на истинность. Подтверждение гипотезы превращает ее в теоретический закон. Такая модель научного знания называется гипотетико-дедуктивной. Большая часть современного научного знания построена именно таким способом.

Наблюдение и эксперимент

Научное наблюдение – это целенаправленное восприятие явлений и предметов окружающего мира, осуществляемое с целью их познания.

Эксперимент – метод познания, при помощи которого явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Он отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект.

Основная цель эксперимента – проверка теоретических положений, а также более широкое и глубокое изучение темы научного исследования. В процессе эксперимента ученый накапливает экспериментальные факты, которые и являются главной опорой, фундаментом науки.

Экспериментальные факты оказываются исходными при создании гипотез, построении теорий и конструировании экспериментальных установок.

Планирование эксперимента и обработка результатов

Эксперимент является одним из основных методов познания и складывается из нескольких этапов: 1) планирование эксперимента; 2) этап проведения эксперимента и получение опытных данных; 3) этап обработки опытных данных, или заключительный.

Для планирования эксперимента разработаны следующие типы планов:

- классический план;

-рандомизированный план;

- метод математического планирования эксперимента.

Каждый из этих планов эксперимента имеет свои достоинства и недостатки и выбирается исследователем, исходя из цели своего исследования.

Экспериментальные факты, получаемые в процессе эксперимента и наблюдения, должны быть достоверными, воспроизводимыми и соответствовать истинному значению измеряемой величины.

С этой целью результаты экспериментальных исследований подвергаются обработке с помощью методов математической статистики, регрессионного, дисперсионного анализа и др.

Задачей каждого измерения является получение результата и оценка его точности. Абсолютно точно невозможно выполнить никакое измерение из-за ошибок, неизбежных при операциях измерения.

Типы ошибок

Ошибки измерений можно подразделить на систематические, случайные и грубые промахи. Систематическими называются ошибки, величину которых можно установить и затем внести соответствующее исправление в результат.

Примером источников систематических ошибок являются неправильные весы или плохо градуированные приборы; наличие примесей в стандартном веществе.

Случайными ошибками являются беспорядочные отклонения изменяемых значений от истинного значения. Величина случайной ошибки различна для измерений, выполненных одним и тем же методом. Случайные ошибки возникают вследствие как объективных, так и субъективных причин. Источником ошибок может быть колебание воздуха, влияние солнечных лучей, изменение влажности, замена инструмента, замена наблюдателя и т. д.

Учесть все причины невозможно. Случайные ошибки делают неточным результат измерения. Исключить случайные ошибки нельзя, но оценить их можно. Они подчиняются законам теории вероятности, установленным для случайных явлений. В соответствии с законом теории вероятности была разработана теория случайных ошибок. Она позволяет вычислить наиболее вероятные значения определяемых величин и возможные отклонения от этих значений. Грубые промахи - возникают при недостатке внимания экспериментатора (неточное взвешивание, неправильная запись и т.п.).

Помимо статистических методов при обработке результатов применяют графические и математические методы для вывода из экспериментальных данных эмпирических формул.

Таким образом, в структуру эмпирического исследования, помимо чистого эксперимента входят логико-математические операции.