100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Методы построения теории

1. Частные, используемые только в какой-то отдельной области (например, метод раскопок в археолгии)

2. Общенаучные, используемые разными науками, дающие возможность связывать воедино все стороны процесса познания:

– общелогические методы (анализ, синтез, индукция, дедукция, аналогия)

– методы эмпирического познания (наблюдение, эксперимент, измерение, моделирование)

– методы теоретического познания (абстрагирование, идеализация, формализация)

3. Всеобщие (диалектика, метафизика, метод проб и ошибок)

В структуре науки выделяют эмпирический и теоретический уровни и, соответственно, эмпирические и теоретические методы научного познания.

Эмпирическое знание имеет сложную структуру:

1. Простейший уровень – это единичные эмпирические высказывания (протокольные предложения, фиксирующие результаты наблюдений, точное место и время наблюдений и тд.)

2. Факты – информация о действительности, это общие утверждения о наличии или отсутствии события, свойств предмета. Факт фиксирует эмпирическое знание. Факт выступает в виде графика, таблицы, классификации.

3. Эмпирические законы: функциональные, причинные, структурные, динамические, статистические. Эти законы характеризуются временным или пространственным постоянством, они имеют характер общих высказываний (например, все металлы электропроводны). Научные эмпирические законы, как и факты, являются общими гипотезами.

4. Феноменологические теории – это логически организованное множество эмпирических законов и фактов. Они есть предположительное знание.

Различия между уровнями эмпирического знания скорее количественные, чем качественные. Они отличаются лишь степенью общности представлений о наблюдаемом.

Методы эмпирического уровня научного познания.

НАБЛЮДЕНИЕ – это активный познавательный процесс, опирающийся с одной стороны на работу органов чувств, с другой – на выработанные наукой средства и методы истолкования показаний органов чувств.

Особенности: целенаправленность; планомерность; активность.

Всегда сопровождается описанием объекта. Описание должно давать достоверную и адекватную картину объекта, точно отображать явления. Понятия, используемые для описания должны иметь четкий, однозначный смысл.

В наблюдении отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания из-за недоступности этих объектов (удаленные космические объекты), нежелательности, исходя из целей исследования, вмешательства в процесс (природные, психологические и др.).

По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными (органы чувств) и опосредованными (приборы), косвенные (ядерная физика – треки, продукты жизнедеятельности). Косвенные наблюдения обязательно основываются на некоторых теоретических положениях.

Наблюдение предполагает:

Четкую постановку целей;

Выбор методики;

Постановку плана; систематичность;

Контроль за чистотой результатов;

Обработку, то есть осмысление и истолкование полученных результатов.

Условием наблюдения является взаимосвязь наблюдателя и объекта познания. Фиксируя наблюдение средствами языка, мы получаем эмпирическое высказывание.

Эмпирическое высказывание имеет следующие свойства:

1. Оно отражает события независимо от наблюдателя, т.е. оно объективно по содержанию.

2. Оно выражает событие некоторым контролируемым способом. Одно событие может наблюдаться многими наблюдателями, нос выразят его в одних словах.

3. Гносеологическая функция наблюдения. С помощью него мы переводим реально наблюдаемую ситуацию в область сознания, превращая ее в нечто идеальное. Перенос материального в идеальное есть предпосылка для последующих познавательных операций.

ИЗМЕРЕНИЕ – процедура, фиксирующая не только качественные характеристики объекта, но и количественные. Измерение осуществляется с помощью определенных приборов (линейка, весы и тп.). измерение как способ познавательной деятельности, стал использоваться во времена Галилея. Методика проведения: совокупность приемов, использующих определенные принципы и средства измерений. Измерять может либо сам исследователь, либо приборы. Проблема – выбор единица измерения (эталон). Виды: статические и динамические, прямые и косвенные. Точность зависит от уровня развития техники.

ЭКСПЕРИМЕТ – это прием научного исследования, предполагающий изменение объекта или воспроизведение его в специально заданных условиях.

В зависимости от целей исследования, различают:

1) исследовательский эксперимент. Цель – открытие нового

2) проверочный эксперимент. Цель – установить истину гипотезы.

По объекту исследования различают:

Природный эксперимент

Социальный эксперимент.

По способам осуществления различают:

Естественный и искусственный

Модельный и непосредственный

Реальный и мысленный

Научный и производственный

Предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных сторон, свойств, связей, включает в себя наблюдения, измерения.

Особенности: позволяет изучать объект в «очищенном» виде; в ходе эксперимента объект м/б поставлен в искусственные условия; активное влияние на его протекание; воспроизводимость; возможность варьирования одного или нескольких параметров

Условия: цель обязательна; базируется на теоретических положения; имеет план; требует определенного уровня развития технических средств познания.

Виды: В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов, делятся на исследовательские и проверочные. В зависимости от области научного знания: естественнонаучный, прикладной (в технических науках, сельскохозяйственной науке и т. д.) и социально-экономический.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ

Эмпирическое познание никогда не может быть сведено только к чистой чувственности. Даже первичный слой эмпирических знаний – данные наблюдений – представляют собой сложное переплетение чувственного и рационального. Но эмпирическое познание к данным наблюдений не сводится. Оно предполагает также формирование на основе данных наблюдения особого типа знаний – научного факта. Научный факт возникает как результат очень сложной рациональной обработки данных наблюдений.

Как мы познаём мир? Ответ очень прост - созерцая. Наблюдение - это основа познания реальности и начало любого целенаправленного процесса. Оно вызывает интерес, а тот, в свою очередь, мотивирует к действиям, которые формируют результат.

Наблюдение - метод знакомства с миром

Мы используем метод наблюдения в повседневной жизни, даже не задумываясь над этим. Когда смотрим в окно, чтобы увидеть, какая погода, ожидаем свою маршрутку на остановке, посещаем зоопарк или кинотеатр и даже просто прогуливаемся - мы наблюдаем. Эта способность - огромный дар, без которого трудно представить будни человека.

Каждая профессия требует такого умения. Продавцу необходимо научиться определять предпочтения покупателей, доктору - симптомы болезни, преподавателю - уровень знаний студентов. Работа повара требует постоянного контроля за процессом приготовления блюд. Как видите, все мы, даже не задумываясь, используем метод наблюдения каждый день.

Когда мы учимся наблюдать?

То, как ребёнок воспринимает мир, отличается от восприятия взрослого человека. Увидеть что-то новое - это неожиданность для ребёнка, вызывающая желание дальнейших исследований. Наблюдение в детском возрасте развивает любознательность малыша и таким образом формирует его восприятие окружающей реальности.

Научить ребёнка наблюдать - задача взрослого. В детских садах специально с этой целью проводятся занятия, где дети учатся активному восприятию природы. «Смотреть» и «видеть» - это несколько разные понятия. Ребёнок должен не просто бездумно созерцать, а учиться понимать, что же на самом деле он видит, сравнивать, сопоставлять. Такие умения приходят постепенно. Детские наблюдения - это база для формирования правильных представлений об окружающем мире. Именно они ложатся в основу логического мышления человека.

Общее понятие термина "наблюдение"

Рассматриваемое понятие - очень многогранное и разностороннее. Мы привыкли понимать под наблюдением целенаправленный, специально организованный метод активного восприятия какого-либо процесса, применяющийся для сбора данных. Какая это будет информация - зависит от объекта наблюдения, условий проведения и от целей, которые должны быть достигнуты.

Повседневные, нецелевые наблюдения бытовых процессов дают нам знания, опыт и помогают принять решение об осуществлении тех или иных действий. Намеренно организованное наблюдение - это источник точных данных, определяющих характеристику предмета исследований. Для этого должны быть созданы определённые условия - лабораторная обстановка или естественная социальная среда, необходимая для анализа.

Научное наблюдение

В рамках той или иной науки метод наблюдения может приобретать конкретное содержание, но основные принципы остаются неизменными:

• Первый - принцип невмешательства в изучаемый предмет или процесс. Для получения объективных результатов не стоит нарушать естественное течение изучаемого действия.
• Второй - принцип непосредственного восприятия. Наблюдается то, что происходит в текущий момент времени.

Психология - наука, которая без этого метода не смогла бы существовать. Наряду с экспериментом наблюдение обеспечивает необходимыми данными любое умозаключение психологов. Социология - ещё одна отрасль, которая широко использует данный метод. Каждое социологическое исследование полностью или частично основывается на результатах наблюдений. Стоит отметить, что почти все экономические исследования начинаются со статистических наблюдений. В точных науках (химия, физика), наряду с эмпирическими методами измерения, дающими точную информацию (вес, скорость, температуру), обязательно используется метод наблюдения. Философские исследования тоже трудно представить без данного способа. Но в этой науке понятию дают более свободное определение. Философское наблюдение - это прежде всего сознательное созерцание, вследствие которого могут решаться те или иные проблемы бытия.

Наблюдение как метод сбора статистической информации

Статистическое наблюдение - это организованный, планомерный сбор необходимых данных, характеризующих социально-экономические процессы и явления. Любое такое исследование начинается с накопления информации и представляет собой целенаправленный мониторинг объектов и фиксирование интересующих фактов.

Статистическое наблюдение отличается от простого тем, что данные, получаемые в процессе его проведения, должны обязательно фиксироваться. В дальнейшем они повлияют на результаты исследований. Именно поэтому организации и проведению статистических наблюдений уделяется так много внимания.

Цель и объекты статистического наблюдения

Из определения данного понятия становится понятно, что целью его является сбор информации. Какого вида будет эта информация, зависит уже от формы наблюдения и его объектов. Так за кем или за чем чаще всего следят статисты?

Объект наблюдения - это определённый набор (совокупность) социально-экономических явлений или процессов. Ключевым здесь является то, что их должно быть много. Отдельно изучается каждая единица, чтобы потом усреднить полученные данные и сделать определённые выводы.

Как организовано статистическое наблюдение?

Каждое наблюдение начинается с определения целей и задач. Далее чётко ограничивают отрезок времени для его осуществления. Иногда вместо временных рамок определяют критический момент - когда соберётся объём информации, достаточный для проведения исследования. Его наступление даёт возможность прекратить сбор данных. Фиксируют точки сверки - моменты, когда плановые показатели выполнения сверяются с фактическими.

Важный этап подготовки - определение объекта наблюдения (множество взаимосвязанных единиц). Каждая единица имеет перечень признаков, которые подлежат наблюдению. Необходимо определить только самые значимые из них, существенно характеризующие изучаемое явление.

По окончании подготовки к наблюдению составляется инструкция. Все последующие действия исполнителей должны чётко ей соответствовать.

Классификация видов статистического наблюдения

В зависимости от условий проведения принято различать разные виды статистического наблюдения. Степень охвата единиц исследуемой совокупности даёт возможность выделить два типа:

• Сплошное (полное) наблюдение - анализу подлежит каждая единица изучаемого множества.
• Выборочное - изучается только определённая часть совокупности.

Естественно, полное проведение такого исследования требует больших затрат времени, труда и материальных ресурсов, но его результаты будут более достоверны.

В зависимости от времени регистрации фактов статистическое наблюдение может быть:

• Непрерывным - фиксация событий в текущем времени. Паузы в наблюдении не допускаются. Пример: регистрация браков, рождений, смертей органами ЗАГСа.
• Прерывное - события фиксируются периодически в определённые моменты. Это может быть перепись населения, инвентаризация на предприятии.

Сохранения результатов наблюдения

Важным моментом при проведении наблюдения является правильная фиксация результатов. Для того чтобы информацию, которую получают, можно было эффективно обработать и использовать в дальнейших исследованиях, её нужно правильно сохранить.

Для этого создаются реестры, формуляры, дневник наблюдения. Часто процедура статистических исследований, если она подразумевает большое количество изучаемых единиц, требует и нескольких наблюдателей. Каждый из них фиксирует полученные данные в формуляры (карточки), которые позже обобщаются, а информация переносится в общий реестр.

При самостоятельно организованных исследованиях результаты часто сохраняют в дневник наблюдения - специально оформленный журнал или тетрадку. Все мы помним ещё со школы, как составляли графики изменения погоды и фиксировали данные в таком дневнике.

Нужен ли метод наблюдения в социологии?

Социология - наука, для которой наблюдение как метод исследования так же важен, как для статистики или психологии. Преимущественное большинство социологических экспериментов базируется на этом методе. Здесь, как и в случае со статистикой, наблюдение - это источник данных для дальнейшей работы.

Объект социологических наблюдений - это группа индивидуумов, каждый из которых на некоторое время становится исследуемой единицей. Изучать поступки людей сложнее, чем, например, течение природных процессов. На их поведение может влиять наличие других объектов (если проводится наблюдение в группе), а также присутствие самого исследователя. Это является одним из минусов такого метода. Второй недостаток наблюдения в социологии - субъективизм. Исследователь может, сам того не желая, вмешиваться в изучаемый процесс.

В социологии (как и в психологии) этот метод даёт описательную информацию для характеристики особенностей изучаемой единицы или группы.

Для того чтобы социологическое наблюдение было успешным и результативным, необходимо придерживаться плана:

• Определить цели и задачи предстоящего исследования.
• Выявить объект и предмет наблюдения.
• Подобрать максимально эффективный способ его проведения.
• Выбрать метод регистрации получаемой информации.
• Обеспечить контроль на всех этапах наблюдения.
• Организовать качественную обработку и интерпретацию полученной информации.

Какие бывают виды наблюдения в социологии?

В зависимости от места и роли наблюдателя в изучаемой группе различают:

В зависимости от полномочий наблюдение бывает:

• Контролируемое - есть возможность организовывать изучаемый процесс.
• Неконтролируемое - исключается любое вмешательство в наблюдение, все факты фиксируются в их естественных проявлениях.

В зависимости от условий организации:

• Лабораторное - наблюдение, для проведения которого искусственно созданы определённые условия.
• Полевое - проводится непосредственно в месте проявления социального процесса и во время его возникновения.

Что такое самонаблюдение? Это очень интересный и специфический вид исследований, когда сам изучаемый объект должен как можно более объективно проследить необходимые для изучения особенности собственного поведения и предоставить отчёт. Этот метод имеет как преимущества, так и недостатки. Плюсом является то, что только сам человек имеет возможность максимально глубоко и достоверно провести оценку собственных психологических процессов и поступков. Минус - присутствующий субъективизм метода, от которого никак нельзя избавиться или хотя бы минимизировать.

Использование метода наблюдения за детьми в педагогических исследованиях

Когда речь идёт об изучении детской психологии, то здесь наблюдение - практически единственный возможный способ. Ребёнок - очень специфический объект для исследований. Маленькие дети не способны быть участниками психологических экспериментов, они не могут словесно описать свои эмоции, действия, поступки.

Много педагогических методик основывается на данных, накопленных в процессе наблюдения за младенцами и детьми раннего дошкольного возраста:

• Таблицы раннего развития Арнольда Гезелла, составленные методом прямого наблюдения за реакцией детей на внешние факторы.
• Э. Л. Фрухт составил методику психофизического развития младенцев. В её основе лежит наблюдение за ребенком до десятимесячного возраста.
• Дж. Лешли использовал такой способ для многих исследований. Самые известные его работы - "Карточки развития" и "Методика наблюдения за трудным поведением".

Наблюдение и наблюдательность. Чем полезно такое качество личности?

Наблюдательность - это психологическое свойство, основывающееся на возможностях сенсорного восприятия, индивидуального для каждого человека. Простыми словами - это умение наблюдать. Важным здесь является то, способен ли человек замечать детали в процессе созерцания. Как выяснилось, не у каждого этот навык развит на достаточном уровне.

Наблюдательность - качество, полезное как в быту, так и в профессиональной деятельности. Существует много психологических исследований, проблематикой которых является развитие внимательности. Практика показывает, что научиться наблюдать - легко, потребуется лишь ваше желание и немного старания, но результат того стоит. Для наблюдательных людей мир всегда интереснее и красочнее.

Методы эмпирического исследования

¨ наблюдение

¨ сравнение

¨ измерение

¨ эксперимент

Наблюдение

Наблюдение - это целенаправленное восприятие объекта, обусловленное задачей деятельности. Основное условие научного наблюдения - объективность, т.е. возможность контроля путем либо повторного наблюдения, либо применения других методов исследования (например, эксперимента) . Это наиболее элементарный метод, один из множества других эмпирических методов.

Сравнение

Это один из наиболее распространенных и универсальных методов исследования. Известный афоризм "все познается в сравнении" - лучшее тому доказательство.

Сравнение - это соотношение между двумя целыми числами а и b, означающие, что разность (а - b) этих чисел делится на заданное целое число т, называемое модулем С; пишется а = b (mod, т) .

В исследовании сравнением называется установление сходства и различия предметов и явлений действительности. В результате сравнения устанавливается то общее, что присуще двум или нескольким объектам, а выявление общего, повторяющегося в явлениях, как известно, есть ступень на пути к познанию закона.

Для того чтобы сравнение было плодотворным, оно должно удовлетворять двум основным требованиям.

1. Сравниваться должны лишь такие явления, между которыми может существовать определенная объективная общность. Нельзя сравнивать заведомо несравнимые вещи, - это ничего не дает. В лучшем случае здесь можно только к поверхностным и потому бесплодным аналогиям.

2. Сравнение должно осуществляться по наиболее важным признакам Сравнение по несущественным признакам может легко привести к заблу^ дению.

Так, формально сравнивая работу предприятий, выпускающих один и тот же вид продукции, можно найти в их деятельности много общего. Если при этом будет упущено сравнение по таким важнейшим параметрам, как уровень производства, себестоимость продукции, различные условия, в которых функционируют сравниваемые предприятия, то легко прийти т методологической ошибке, ведущей к односторонним выводам. Если же учесть эти параметры, то станет ясным, в чем причина и где кроются действительные истоки методологической ошибки. Такое сравнение уже даст истинное, соответствующее реальному положению дел представление о рассматриваемых явлениях.

Различные интересующие исследователя объекты могут сравниваться непосредственно или опосредованно - через сравнение их с каким-либо третьим объектом. В первом случае обычно получают качественные результаты (больше - меньше; светлее - темнее; выше - ниже и т.д.). Однако уже при таком сравнении можно получить простейшие количественные характеристики, выражающие в числовой форме количественные различия между объектами (больше в 2 раза, выше в 3 раза и т.п.).

Когда же объекты сравниваются с каким-либо третьим объектом, выступающим в качестве эталона, количественные характеристики приобретают особую ценность, поскольку они описывают объекты безотносительно друг к другу, дают более глубокое и подробное знание о них (например, знать, что один автомобиль весит 1 т, а другой - 5 т, - это значит знать о них значительно больше того, что заключено в предложении: "первый автомобиль легче второго в 5 раз". Такое сравнение называется измерением. Оно будет подробно рассмотрено ниже.

С помощью сравнения информация об объекте может быть получена двумя различными путями.

Во-первых, она очень часто выступает в качестве непосредственного результата сравнения. Например, установление каких-либо соотношений между объектами, обнаружение различия или сходства между ними есть информация, получаемая непосредственно при сравнении. Эту информацию можно назвать первичной.

Во-вторых, очень часто получение первичной информации не выступает в качестве главной цели сравнения, этой целью является получение вторичной или производной информации, являющейся результатом обработки первичных данных. Наиболее распространенным и наиболее важным способом такой обработки является умозаключение по аналогии. Это умозаключение было обнаружено и исследовано (под названием "парадейгма") еше Аристотелем.

Сущность его сводится к следующему: если из двух объектов в результате сравнения обнаружено несколько одинаковых признаков, но у одного из них найден дополнительно еще какой-то признак, то предполагается, что этот признак должен быть присущ также и другому объекту. Коротко ход умозаключения по аналогии можно представить следующим образом:

А имеет признаки Х 1 , Х 2 , Х 3 , ..., Х п, Х п+ ,.

Б имеет признаки Х 1 , Х 2 , Х 3 , ..., Х п.

Вывод: "Вероятно, Б имеет признак Х п +1 ". Вывод на основе аналогии носит вероятностный характер, он может привести не только к истине, но и к заблуждению. Для того чтобы увеличить вероятность получения истинного знания об объекте, нужно иметь в виду следующее:

¨ умозаключение по аналогии дает тем более истинное значение, чем больше сходных признаков мы обнаружим у сравниваемых объектов;

¨ истинность вывода по аналогии находится в прямой зависимости от существенности сходных черт объектов, даже большое количество сходных, но не существенных признаков, может привести к ложному выводу;

¨ чем глубже взаимосвязь обнаруженных у объекта признаков, тем выше вероятность ложного вывода;

¨ общее сходство двух объектов не является основанием для умозаключения по аналогии, если у того из них, относительно которого делается вывод, есть признак, несовместимый с переносимым признаком. Иначе говоря, для получения истинного вывода надо учитывать не только характер сходства, но и характер различия объектов.

Измерение

Измерение исторически развивалось из операции сравнения, являющейся э основой. Однако в отличие от сравнения, измерение является более ощным и универсальным познавательным средством.

Измерение- совокупность действий, выполняемых при помощи средств измерений с целью нахождения числового значения измеряемой величины в принятых единицах измерения. Различают прямые измерения (например, измерение длины проградуированной линейкой) и косвенные измерения, основанные на известной зависимости между искомой величиной и непоссредственно измеряемыми величинами .

Измерение предполагает наличие следующих основных элементов:

объекта измерения;

единицы измерения, т.е. эталонного объекта;

измерительного прибора (приборов);

метода измерения;

наблюдателя (исследователя).

При прямом измерении результат получается непосредственно из самого процесса измерения (например, в спортивных соревнованиях измерение длины прыжка при помощи рулетки, измерение длины ковровых покрытий в магазине и т.п.).

При косвенном измерении искомая величина определяется математическим путем на основе знания других величин, полученных прямым измерением. Например, зная размер и вес строительного кирпича, можно измерить удельное давление (при соответствующих расчетах), которое должен выдержать кирпич при строительстве многоэтажных домов.

Ценность измерений видна уже хотя бы из того, что они дают точные, количественно определенные сведения об окружающей действительности. В результате измерений могут быть установлены такие факты, сделаны такие эмпирические открытия, которые приводят к коренной ломке устоявшихся в науке представлений. Это касается в первую очередь уникальных, выдающихся измерений, представляющих собой очень важные вехи в истории науки. Подобную роль сыграли в развитии физики, например, знаменитые измерения А. Майкельсоном скорости света.

Важнейшим показателем качества измерения, его научной ценности является точность. Именно высокая точность измерений Т. Браге, помноженная на необыкновенное трудолюбие И. Кеплера (свои вычисления он повторил 70 раз), позволила установить точные законы движения планет. Практика показывает, что главными путями повышения точности измерений нужно считать:

совершенствование качества измерительных приборов, действующих на основе некоторых утвердившихся принципов;

создание приборов, действующих на основе новейших научных открытий. Например, сейчас время измеряется при помощи молекулярных генераторов с точностью до 11-го знака.

В числе эмпирических методов исследования измерение занимает при^ мерно такое же место, как наблюдение и сравнение. Оно представляет собой сравнительно элементарный метод, одну из составных частей эксперимента -наиболее сложного и значимого метода эмпирического исследования.

Эксперимент

Эксперимент - исследование каких-либо явлений путем активного воздействия на них при помощи создания новых условий, соответствующих целям исследования, или же через изменение течения процесса в нужном направлении Это наиболее сложный и эффективный метод эмпирического исследования Он предполагает использование наиболее простых эмпирических методов - наблюдения, сравнения и измерения. Однако сущность его не в особой сложности, "синтетичности", а в целенаправленном, преднамеренном преобразовании исследуемых явлений, во вмешательстве экспериментатора в соответствии с его целями в течение естественных процессов.

Следует отметить, что утверждение экспериментального метода в науке - это длительный процесс, протекавший в острой борьбе передовых ученых Нового времени против античного умозрения и средневековой схоластики. (Например, английский философ-материалист Ф. Бэкон одним из первых выступил против эксперимента в науке, хотя ратовал за опыт.)

Основателем экспериментальной науки по праву считается Галилео Галилей (1564-1642), считавший основой познания опыт. Его некоторые исследования - основа современной механики: он установил законы инерции, свободного падения и движения тел по наклонной плоскости, сложения движений, открыл изохронность колебания маятника. Он сам построил телескоп с 32-кратным увеличением и открыл горы на Луне, четыре спутника Юпитера, фазы у Венеры, пятна на Солнце. В 1657 г., после его смерти, возникла Флорентийская академия опыта, работавшая по его предначертаниям и ставившая своей целью проведение прежде всего экспериментальных исследований. Научный и технический прогресс требует все более широкого применения эксперимента. Что же касается современной науки, то без эксперимента ее развитие просто немыслимо. В настоящее время экспериментальное исследование стало настолько важным, что рассматривается как одна из основных форм практической деятельности исследователей.

Преимущества эксперимента по сравнению с наблюдением

1. В ходе эксперимента становится возможным изучение того или иного явления в "чистом" виде. Это означает, что всякого рода "юбочные" факторы, затемняющие основной процесс, могут быть устранены, и исследователь получает точное знание именно об интересующем нас явлении.

2. Эксперимент позволяет исследовать свойства объектов действитедь ности в экстремальных условиях:

при сверхнизких и сверхвысоких температурах;

при высочайших давлениях:

при огромных напряженностях электрических и магнитных полей и т п

Работа в этих условиях может привести к обнаружению самых неожиданных и удивительных свойств у обыкновенных вещей и тем самым позволяет значительно глубже проникнуть в их сущность. Примером такого рода "странных" явлений, открытых в экстремальных условиях, касающихся области управления, может служить сверхпроводимость.

3. Важнейшее достоинство эксперимента - его повторяемость. В процессе эксперимента необходимые наблюдения, сравнения и измерения могут быть проведены, как правило, столько раз, сколько нужно для получения достоверных данных. Эта особенность экспериментального метода делает его весьма ценным при исследовании.

Наиболее подробно все достоинства эксперимента будут рассмотрены ниже, при изложении некоторых специфических видов эксперимента.

Ситуации, требующие экспериментального исследования

1. Ситуация, когда необходимо обнаружить у объекта неизвестные ранее свойства. Результатом такого эксперимента являются утверждения, не вытекающие из имевшегося знания об объекте.

Классический пример - опыт Э. Резерфорда по рассеянию Х-частиц, в результате которого была установлена планетарная структура атома. Подобные эксперименты называются исследовательскими.

2. Ситуация, когда необходимо проверить правильность тех или иных утверждений или теоретических построений.

Сравнение и измерение

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с двумя взаимосвязанными уровнями научного познания (эмпирическим и теоретическим) различают эмпирические методы научных исследований (наблюдение, описание, сравнение, измерение, эксперимент, индукция и др.), с помощью которых осуществляется накопление, фиксация, обобщение и систематизация опытных данных, их статистическая обработка, и теоретические (анализ и синтез, аналогия и моделирование, идеализация, дедукция и др.); с их помощью формируются законы науки, теории.

В процессе научного исследования целесообразно использовать многообразные методы, а не ограничиваться каким-то одним.

Наблюдение

Наблюдение – это целенаправленное систематическое восприятие объекта, доставляющее первичный материал для научного исследования. Наблюдение – это метод познания, при котором объект изучают без вмешательства в него. Целенаправленность – важнейшая характеристика наблюдения. Наблюдение характеризуется также систематичностью, которая выражается в восприятии объекта многократно и в разных условиях, планомерностью, исключающий пробелы в наблюдении, и активностью наблюдателя, его способностью к отбору нужной информации, определяемой целью исследования.

Непосредственные наблюдения в истории науки постепенно сменились наблюдениями с помощью все более совершенных приборов – телескопов, микроскопов, фотокамер и т.п. Затем появился еще более опосредованный метод наблюдений. Он позволил не только приближать, увеличивать или запечатлевать изучаемый объект, но и преобразовывать информацию, недоступную нашим органам чувств, в доступную для них форму. В этом случае прибор-посредник играет роль не только "посыльного", но и "переводчика". Так, например, радиолокаторы трансформируют улавливаемые радиолучи в световые импульсы, которые могут видеть и наши глаза.

Как метод научного исследования наблюдение дает исходную информацию об объекте, необходимую для его дальнейшего исследования.

Сравнение и измерение

Важную роль в научных исследованиях играют сравнение и измерение. Сравнение представляет собой метод сопоставления объектов с целью выявления сходства или различия между ними. Сравнение – это операция мышления, посредством которой классифицируется, упорядочивается и оценивается содержание действительности. При сравнении производят попарное сопоставление объектов в целях выявления их отношений, сходственных или отличительных признаков. Сравнение имеет смысл только применительно к совокупности однородных предметов, образующих класс.

Измерение – это нахождение физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Целью измерения является получение информации об исследуемом объекте.

Измерение может проводиться в следующих случаях:

– в чисто познавательных задачах, в которых осуществляется всестороннее изучение объекта, без четкого сформулированных идей по применению получаемых результатов в прикладной деятельности;

– в прикладных задачах, связанных с выявлением определенных свойств объекта, существенных для вполне конкретного применения.

Теорией и практикой измерения занимается метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Для точных наук характерна органическая связь наблюдений и экспериментов с нахождением числовых значений характеристик исследуемых объектов. По образному выражению Д. И. Менделеева, «наука начинается с тех пор, как начинают измерять.

Любое измерение может быть осуществлено в том случае, если имеются следующие элементы: объект измерения , свойство или состояние которого характеризует измеряемая величина ; единица измерения ; способ измерения ; технические средства измерения , проградуированные в выбранных единицах; наблюдатель или регистрирующее устройство , воспринимающее результат.

Различают прямое и косвенное измерения. При первом из них результат получают непосредственно из измерения (например, измерение длины линейкой, массы с помощью гирь). Косвенные измерения базируются на использовании известной зависимости между искомым значением величины и значениями непосредственно измеряемых величин.

К средствам измерений относят измерительный инструмент, измерительные приборы и установки. Измерительные средства делят на образцовые и технические.

Образцовые средства являются эталонами. Они предназначены для проверки для проверки технических, т. е. рабочих средств.

Передача размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам осуществляется государственными и ведомственными метрологическими органами, составляющими отечественную метрологическую службу, их деятельность обеспечивает единство измерений и единообразие средств измерений в стране. Основоположником метрологической службы и метрологии как науки в России был великий русский ученый Д. И. Менделеев, создавший в 1893 г. Главную Палату мер и весов, которой проведена, в частности, большая работа по внедрению метрической системы в стране (1918 – 1927).

Одной из важнейших задач при проведении измерений является установление их точности, т е. определение погрешностей (ошибок). Погрешностью или ошибкой измерения называют отклонение результата измерения физической величины от ее истинного значения.

Если погрешность мала, то ею можно пренебречь. Однако при этом неизбежно возникают два вопроса: во-первых, что понимать под малой погрешностью, и, во-вторых, как оценить величину погрешности.

Ошибка измерения обычно неизвестна, как неизвестно и истинное значение измеряемой величины (исключения составляют измерения известных величин, проведенные со специальной целью исследования ошибок измерения, например для определения точности измерительных приборов). Поэтому одной из основных задач математической обработки результатов эксперимента как раз и является оценка истинного значения измеряемой величины по получаемым результатам.

Рассмотрим классификацию погрешностей измерения.

Различают систематическую и случайную погрешности измерения.

Систематическая погрешность остается постоянной (или закономерно изменяющейся) при повторных измерениях одной и той же величины. К постоянно действующим причинам этой погрешности относятся следующие: недоброкачественные материалы, комплектующие изделия, применяемые для изготовления приборов; неудовлетворительная эксплуатации, неточная градуировка датчика, применение измерительных приборов невысокого класса точности, отклонение теплового режима установки от расчетного (обычно стационарного), нарушение допущений, при которых справедливы расчетные уравнения и т. п. Такие ошибки легко устраняются при отладке измерительной аппаратуры или введением специальных поправок к значению измеряемой величины.

Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных измерениях и обусловлена хаотическим действием множества слабых, и поэтому трудно выявляемых причин. Примером одной из этих причин является считывание показаний со шкалы стрелочного прибора – результат непредсказуемым образом зависит от угла зрения оператора. Оценить случайную погрешность измерения можно лишь методами теории вероятности и математической статистики. Если погрешность в эксперименте существенно превышает ожидаемую, то ее называют грубой ошибкой (промахом), результат измерения в этом случае отбрасывается. Грубые ошибки возникают вследствие нарушения основных условий измерения или в результате недосмотра экспериментатора (например, при плохом освещении вместо 3 записывают 8). При обнаружении грубой ошибки результат измерения следует сразу отбросить, а само измерение повторить (если это возможно). Внешним признаком результата, содержащего грубую ошибку, является его резкое отличие по величине от результатов остальных измерений.

Другой классификацией погрешностей является их разделение на методические и инструментальные погрешности. Методические погрешности обусловлены теоретическими ошибками выбранного метода измерений: отклонением теплового режима установки от расчетного (стационарного), нарушением условий, при которых справедливы расчетные уравнения и т.п. Инструментальные погрешности вызваны неточной градуировкой датчиков, погрешностями измерительных приборов и т.д. Если методические погрешности в тщательно поставленном опыте можно свести к нулю или учесть введением поправок, то инструментальные погрешности устранить в принципе невозможно – замена одного прибора другим, такого же типа, изменяет результат измерений.

Таким образом, наиболее трудно устраняемыми в эксперименте погрешностями являются случайные и систематические инструментальные погрешности.

Если измерения провести многократно в одних и тех же условиях, то результаты отдельных измерений одинаково надежны. Такую совокупность измерений x 1 , x 2 ...x n называют равноточными измерениями.

При многократных (равноточных) измерениях одной и той же величины x случайные погрешности приводят к разбросу получаемых значений x i , которые группируются вблизи истинного значения измеряемой величины Если проанализировать достаточно большую серию равноточных измерений и соответствующих случайных ошибок измерений, то можно выделить четыре свойства случайных ошибок:

1) число положительных ошибок почти равно числу отрицательных;

2) мелкие ошибки встречаются чаще, чем крупные;

3) величина наиболее крупных ошибок не превосходит некоторого определенного предела, зависящего от точности измерения;

4) частное от деления алгебраической суммы всех случайных ошибок на их общее количество близко к нулю, т.е.

На основе перечисленных свойств при учете некоторых допущений математически достаточно строго выводится закон распределения случайных ошибок, описываемый следующей функцией:

Закон распределения случайных ошибок является основным в математической теории погрешностей. Иначе его называют нормальным законом распределения измеряемых данных (распределением Гаусса). Этот закон в виде графика изображен на рис. 2

Рис. 2. Характеристики нормального закона распределения

р(x) – плотность вероятности получения отдельных значений x i (сама вероятность изображается площадью под кривой);

m – математическое ожидание, наиболее вероятное значение измеряемой величины x (соответствующее максимуму графика), стремящееся при бесконечно большом числе измерений к неизвестному истинному значению x; , где n – число измерений. Таким образом, математическое ожидание m определяется как среднее арифметическое от всех значений x i ,

s – среднее квадратическое отклонение измеряемой величины x от значения m; (x i - m) – абсолютное отклонение x i от m,

Площадь под кривой графика в каком-либо интервале значений x представляет собой вероятность получения случайного результата измерения в этом интервале. Для нормального распределения в интервал ±s (относительно m) попадают 0,62 всех проведенных измерений; в более широком интервале ±2s содержатся уже 0,95 всех измерений, а в интервал ±3s укладываются практически все результаты измерений (кроме грубых ошибок).

Среднее квадратическое отклонение s характеризует ширину нормального распределения. Если повысить точность измерения, разброс результатов резко уменьшится за счет уменьшения s (распределение 2 на рис. 4.3 б уже и острее, чем кривая 1).

Конечной целью эксперимента является определение истинной величины x, к которой при наличии случайных погрешностей можно лишь приблизиться, вычисляя математическое ожидание m для все большего числа экспериментов.

Разброс значений математического ожидания m, вычисленных для различного числа измерений n характеризуется величиной s m ; При сравнении с формулой для s видно, что разброс величины m, как средней арифметической, в Ön меньше разброса отдельных измерений x i . Приведенные выражения для s m и s отражают закон возрастания точности при росте числа измерений. Из него следует, что для повышения точности измерений в 2 раза необходимо сделать вместо одного - четыре измерения; чтобы повысить точность в 3 раза, нужно увеличить число измерений в 9 раз и т.д.

Для ограниченного числа измерений значение m все же отличается от истинного значения величины x, поэтому наряду с вычислением m необходимо указать доверительный интервал, в котором с заданной вероятностью находится истинное значение x. Для технических измерений вероятность 0,95 считают достаточной, поэтому доверительный интервал при нормальном распределении составляет ±2s m . Нормальное распределение справедливо для количества измерений n ³ 30.

В реальных условиях технический эксперимент редко проводится более 5 – 7 раз, поэтому недостаток статистической информации должен компенсироваться расширением доверительного интервала. В этом случае при (n < 30) доверительный интервал определяется как ± k s s m , где k s – коэффициент Стьюдента, определяемый по справочным таблицам

С уменьшением числа измерений n коэффициент k s увеличивается, что расширяет доверительный интервал, а при увеличении n значение k s стремится к 2, что соответствует доверительному интервалу нормального распределения ± 2s m .

Конечный результат многократных измерений постоянной величины всегда приводится к виду: m ± k s s m .

Таким образом, для оценки случайных погрешностей необходимо выполнить следующие операции:

1). Записать результаты x 1 , x 2 ...x n многократных измерений n постоянной величины;

2). Вычислить среднее значение из n измерений – математическое ожидание ;

3). Определить погрешности отдельных измерений х i -m;

4). Вычислить квадраты погрешностей отдельных измерений (х i -m) 2 ;

если несколько измерений резко отличаются по своим значениям от остальных измерений, то следует проверить не являются ли они промахом (грубой ошибкой). При исключении одного или нескольких измерений п.п. 1...4 повторить;

5). Определяется величина s m – разброс значений математического ожидания m;

6). Для выбранной вероятности (обычно 0,95) и числа проведенных измерений n определяется по справочной таблице коэффициент Стьюдента k s ;

Значения коэффициента Стьюдента k s в зависимости от числа измерений n для доверительной вероятности 0,95

7). Определяются границы доверительного интервала ± k s s m

8). Записывается окончательный результат m ± k s s m .

Инструментальные погрешности устранить в принципе невозможно. Все средства измерения основаны на определенном методе измерения, точность которого конечна.

Инструментальные погрешности устранить в принципе невозможно. Все средства измерения основаны на определенном методе измерения, точность которого конечна. Погрешность прибора определяется точностью деления шкалы прибора. Так, например, если шкала линейки нанесена через 1 мм, то точность отсчета (половина цены деления 0,5 мм) не изменить, если применить лупу для рассматривания шкалы.

Различают абсолютную и относительную погрешности измерения.

Абсолютная погрешность D измеряемой величины x равна разности измеренного и истинного значений:

D = x - x ист.

Относительная погрешность e измеряется в долях от найденной величины x:

Для простейших средств измерения – измерительных инструментов абсолютная погрешность измерения D равна половине цены деления. Относительная погрешность определяется по формуле.

Вопрос № 2. Формы и методы эмпирического исследования: факт, наблюдение и эксперимент; сравнение, измерение, описание и систематизация.

Формы и методы научного исследования.

Эмпирический уровень – исследуемый объект отражается со стороны внешних связей, доступных живому созерцанию и выражающих внутренние отношения. Опытное исследование непосредственно направлено на объект.

Признаки эмпирического познания это сбор фактов, их первичное обобщение и описание наблюдаемых данных, их систематизация и классификация – основные приемы и средства – сравнение, измерение, наблюдение, эксперимент, анализ, индукция. При этом опыт не бывает слепым, он планируется и конструируется теорией.

Эмпирическое и теоретическое. В науке различают эмпирические и теоретические уровни исследования. Это различие имеет своим основанием:

Методы познавательной активности.

Характер достигаемых результатов.

Эмпирическое исследование предполагает выработку программы исследований, организацию наблюдения и экспериментов, описание и обобщение экспериментальных данных, их классификацию, первичное обобщение. Словом для эмпирического познания характерна фактофиксирующая активность . Теоретическое познани е - это сущностное познание, осуществляемое на уровне абстракций высоких порядков. Здесь орудием выступают понятия, категории, законы, гипотезы. Исторически, эмпирическое познание предшествует теоретическому, но только этим путем нельзя достигнуть полного и истинного знания.

Эмпирическое исследование , выявляет все новые данные наблюдений и экспериментов, ставит перед теоретическим мышлением новые задачи, стимулирует его к дальнейшему совершенствованию. Однако и обогащающееся теоретическое знание ставит перед наблюдением и экспериментом все более сложные задачи.

Всякое наблюдение начинается не со сбора фактов, а с попытки решения какой-то задачи, в основе которой всегда лежит известное предположение, догадка, постановка проблемы.

Постановка проблемы и исследовательская программа. Люди стремятся познать то, чего они не знают. Проблема - это вопрос, с которым мы обращаемся к самой природе, к жизни, к практике и теории. Поставить проблему, порой, не менее трудно, чем найти ее решение: правильная постановка проблемы в известной мере направляет поисковую активность мысли, ее устремленность. Когда ученый ставит проблему и пытается решить ее, он неизбежно разрабатывает и исследовательскую программу, строит план своей деятельности. При этом он исходит из предполагаемого ответа на свой вопрос. Этот предполагаемый ответ выступает в виде гипотезы.

Наблюдение и эксперимент . Наблюдение - это преднамеренное, направленное восприятие, имеющее целью выявление существующих свойств и отношений объекта познания. Оно может быть непосредственным и опосредованным приборами. Наблюдение приобретает научное значение, когда оно в соответствии с исследовательской программой позволяет отобразить объекты с наибольшей точностью и может быть многократно повторено при варьировании условий.

Но человек не может ограничиться ролью только наблюдателя: наблюдение только фиксирует то, что дает сама жизнь, а исследование требует эксперимента, с помощью которого объект или воспроизводится искусственно, или ставится в заданные условия, отвечающие целям исследования. В ходе эксперимента исследователь активно вмешивается в исследовательский процесс.

В процессе познания применяется и мысленный эксперимент, когда ученый в уме оперирует определенными образами, мысленно ставит объект в определенные условия.

Эксперимент двусторонен. С одной стороны он способен подтвердить или опровергнуть гипотезу, а с другой - содержит возможность выявления неожиданных новых данных.

Таким образом, экспериментальная деятельность обладает сложной структурой: теоретические основы эксперимента - научные теории, гипотезы; материальная основа - приборы; непосредственное осуществление эксперимента; экспериментальное наблюдение; количество и качество анализа результатов эксперимента, их теоретическое обобщение.

Необходимым условием научного исследования является установление фактов. Факт, от factum - «сделанное», «совершившееся». Факт - это явление материального или духовного мира, ставшее удостоверенным достоянием нашего сознания, зафиксированность какого-либо предмета, явления, свойства или отношения. “Факты - это воздух ученого” , - говорил Павлов. Самое характерное для научного факта - его достоверность. Факт должен быть осмыслен, обоснован. Факты всегда оказываются опосредованными нашим пониманием, интерпретацией. Например, свидетельские показания. Люди говорят об одном и том же, но как-то по-разному. Таким образом, очевидность отнюдь не является полной гарантией реальной достоверности факта.

Факты сами по себе не составляют науки. Факты должны быть подвергнуты отбору, классификации, обобщению и объяснению, тогда они включатся в ткань науки. Факт содержит немало случайного. Поэтому основой для научного анализа является не просто единичный факт , а множество фактов, отражающих основную тенденцию. Только во взаимной связи и цельности факты могут служить основанием для теоретического обобщения. Из соответственно подобранных фактов можно построить любую теорию.

Описание. В ходе наблюдений и экспериментов осуществляется описание, протоколирование. Основное научное требование к описанию - его достоверность, точность воспроизведения данных наблюдений и экспериментов. Э.Мах единственной функцией науки считал описание. Он отмечал: "Дает ли описание все, что может требовать научный исследователь? Я думаю, что да!" Объяснение и предвидение Мах по сути сводил к описанию. Теории с его точки зрения - это как бы спрессованная эмпирия. Э.Мах писал: "Быстрота, с которой расширяются наши познания благодаря теории, предает ей некоторое количественное преимущество перед простым наблюдением, тогда как качественно нет между ними никакой существенной разницы ни в отношении происхождения, ни в отношении конечного результата". Атомно-молекулярную теорию Мах назвал "мифологией природы". Аналогичную позицию занимал и известный химик В.Оствальд . По этому поводу А.Эйнштейн писал: "Предубеждение этих ученых против атомной теории можно, несомненно, отнести за счет их позитивистской философской установки. Это - интересный пример того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов даже ученым со смелым мышлением и тонкой интуицией. Предрассудок, который сохранился до сих пор, заключается в убеждении, будто факты сами по себе, без свободного теоретического построения, могут и должны привести к научному познанию".

Интеграция в науке связана, прежде всего, с унификацией разнообразных методов научного исследования. Разработка методологии науки привела к единому научному стандарту, конечно, эти методы есть уровень абстракции и в каждой конкретной области они имеют собственную объективность. Кроме того, есть общенаучные методы, типа применения математических методов исследования объектов во всех науках без исключения. Интеграция идет и в плане объединения теория и видения их внутренней взаимосвязи на основе открытия основополагающих принципов бытия. Это не означает отмены этих наук, а это лишь более глубокий уровень проникновения в сущность исследуемых явлений - создание общих теорий, метатеорий и общих методов доказательства. Происходит объединение наук на принципе нового уровня абстракции, примером чему может опять служить теория систем.