Методи природничих досліджень

Наукове знання являє собою систему, що має кілька рівнів пізнання, що розрізняються за цілою низкою параметрів. Залежно від предмета, характеру, типу, методу і способу одержуваного знання виділяють емпіричний і теоретичний рівні пізнання. Кожен з них виконує певні функції і розташовує специфічними методами дослідження. Рівням відповідають взаємопов’язані, але в той же час специфічні види пізнавальної діяльності: емпіричне і теоретичне дослідження. Виділяючи емпіричний і теоретичний рівні наукового пізнання, сучасний дослідник віддає собі звіт в тому, що якщо в повсякденному пізнанні правомірно розрізняти чуттєвий і раціональний рівні, то в науковому дослідженні емпіричний рівень дослідження ніколи не обмежується суто чуттєвим знанням, теоретичне знання не є чисту раціональність. Навіть початкові емпіричні знання, отримані шляхом спостереження, фіксуються з використанням наукових термінів. Теоретичне знання також не є чистою раціональністю. При побудові теорії використовуються наочні уявлення, які є основою чуттєвого сприйняття. Таким чином, можна сказати, що на початку емпіричного дослідження переважає чуттєве, а в теоретичному – раціональне. На рівні емпіричного дослідження не виключено виявлення залежностей і зв’язків між явищами, певних закономірностей. Але якщо емпіричний рівень може вловити лише зовнішній прояв, то теоретичний доходить до пояснення сутнісних зв’язків досліджуваного об’єкта.
Емпіричні знання – результат безпосередньої взаємодії дослідника з реальністю при спостереженні або експерименті. На емпіричному рівні відбувається не тільки накопичення фактів, але і їх первинна систематизація, класифікація, що дозволяє виявляти емпіричні правила, принципи і закони, які перетворюються в спостережувані явища. На цьому рівні досліджуваний об’єкт відбивається переважно в зовнішніх зв’язках і проявах. Складність наукового знання визначається наявністю в ньому не тільки рівнів і методів пізнання, а й форм, в яких воно фіксується і розвивається. Основними формами наукового пізнання є факти, проблеми, гіпотези і теорії. Їх значення – розкривати динаміку процесу пізнання в ході дослідження і вивчення якого-небудь об’єкта. Встановлення фактів є необхідною умовою успішності природничо-наукових досліджень. Для побудови теорії факти повинні бути не тільки достовірно встановлені, систематизовані і узагальнені, а й розглянуті у взаємозв’язку. Гіпотеза – це можливе знання, яке носить імовірнісний характер і вимагає перевірки. Якщо в ході перевірки зміст гіпотези не узгоджується з емпіричними даними, то воно відкидається. Якщо ж гіпотеза підтверджується, то можна говорити про неї з тією чи іншою мірою вірогідності. В результаті перевірки і підтвердження одні гіпотези стають теоріями, інші уточнюються і конкретизуються, треті відкидаються, якщо їх перевірка дає негативний результат. Основним критерієм істинності гіпотези є практика в різних формах.
Наукова теорія – узагальнена система знань, що дає цілісне відображення закономірних і істотних зв’язків у певній галузі об’єктивної реальності. Основне завдання теорії полягає в тому, щоб описати, систематизувати і пояснити всю множину емпіричних фактів. Теорії класифікують як описові, наукові та дедуктивні. В описових теоріях дослідники формулюють загальні закономірності на основі емпіричних даних. Описові теорії не припускають логічного аналізу та конкретності доказів (фізіологічна теорія І. Павлова, еволюційна теорія Ч. Дарвіна та ін.). У наукових теоріях конструюють модель, замещающую реальний об’єкт. Наслідки теорії перевіряються експериментом (фізичні теорії та ін.). У дедуктивних теоріях розроблений спеціальний формалізованнний мову, всі терміни якого піддаються інтерпретації. Перша з них – “Начала” Евкліда (сформульована основна аксіома, потім до неї додані положення, логічно виведені з неї, і всі докази проводяться на цій основі).
Головними елементами наукової теорії є принципи і закони. Принципи представляють загальні і важливі підтвердження теорії. У теорії принципи відіграють роль первинних передумов, утворюють її основу. У свою чергу, зміст кожного принципу розкривається за допомогою законів. Вони конкретизують принципи, розкривають механізм їх дії, логіку взаємозв’язку, що випливають з них наслідків. Закони являють собою форму теоретичних тверджень, які розкривають загальні зв’язки досліджуваних явищ, об’єктів і процесів. При формулюванні принципів і законів досліднику досить непросто вміти побачити за численними, часто зовсім несхожими зовні фактами саме істотні властивості і характеристики досліджуваних властивостей об’єктів і явищ. Складність полягає в тому, що в безпосередньому спостереженні зафіксувати сутнісні характеристики досліджуваного об’єкта складно. Тому прямо перейти з емпіричного рівня пізнання на теоретичний можна. Теорія не будується шляхом безпосереднього узагальнення досвіду, тому наступним кроком стає формулювання проблеми. Вона визначається як форма знання, змістом якої є усвідомлений питання, для відповіді на яке наявних знань недостатньо. Пошук, формулювання та вирішення проблем – основні риси наукової діяльності. У свою чергу, наявність проблеми при осмисленні непояснених фактів тягне за собою попередній висновок, що вимагає експериментального, теоретичного та логічного підтвердження. Процес пізнання навколишнього світу являє собою рішення різного роду завдань, що виникають в ході практичної діяльності людини. Ці проблеми вирішуються шляхом використання особливих прийомів – методів.
► Метол науки – сукупність прийомів і операцій практичного і теоретичного пізнання дійсності.
Методи досліджень оптимізують діяльність людини, озброюють його найбільш раціональними способами організації діяльності. А. П. Садохин крім виділення рівнів пізнання при класифікації наукових методів враховує критерій застосовності методу і виділяє загальні, особливі і приватні методи наукового пізнання. Виділені методи часто поєднуються і комбінуються в процесі дослідження.
Загальні методи пізнання стосуються будь-якої дисципліни і дають можливість з’єднати всі етапи процесу пізнання. Ці методи використовуються в будь-якій області дослідження і дозволяють виявляти зв’язки і ознаки досліджуваних об’єктів. В історії науки дослідники до таких методів відносять метафізичний і діалектичний методи. Приватні методи наукового пізнання – це методи, що застосовуються тільки в окремій галузі науки. Різні методи природознавства (фізики, хімії, біології, екології і т. Д.) Є приватними по відношенню до загального діалектичному методу пізнання. Іноді приватні методи можуть використовуватися за межами тих галузей природознавства, в яких вони виникли. Наприклад, фізичні та хімічні методи використовуються в астрономії, біології, екології. Часто дослідники застосовують комплекс взаємопов’язаних приватних методів до вивчення одного предмета. Наприклад, екологія одночасно користується методами фізики, математики, хімії, біології. Приватні методи пізнання пов’язані з особливими методами. Особливі методи досліджують певні ознаки досліджуваного об’єкта. Вони можуть проявлятися на емпіричному і на теоретичному рівнях пізнання і бути універсальними.
Серед особливих емпіричних методів пізнання виділяють спостереження, вимірювання та експеримент.
Спостереження являє собою цілеспрямований процес сприйняття предметів дійсності, чуттєве відображення об’єктів і явищ, в ході якого людина отримує первинну інформацію про навколишній світ. Тому дослідження найчастіше починається з спостереження, і лише потім дослідники переходять до інших методів. Спостереження не пов’язані з якою-небудь теорією, але мета спостереження завжди пов’язана з якоюсь проблемною ситуацією. Спостереження передбачає наявність певного плану дослідження, припущення, подвергаемое аналізу і перевірці. Спостереження використовуються там, де не можна поставити прямий експеримент (в вулканології, космології). Результати спостереження фіксуються в описі, відмічаючи ті ознаки і властивості досліджуваного об’єкта, які є предметом вивчення. Опис повинен бути максимально повним, точним і об’єктивним. Саме опису результатів спостереження складають емпіричний базис науки, на їх основі створюються емпіричні узагальнення, систематизація та класифікація.
Вимірювання – це визначення кількісних значень (характеристик) досліджуваних сторін або властивостей об’єкта за допомогою спеціальних технічних пристроїв. Велику роль у дослідженні грають одиниці виміру, з якими порівнюються отримані дані.
Експеримент – більш складний метод емпіричного пізнання в порівнянні з спостереженням. Він являє собою цілеспрямоване і суворо контрольоване вплив дослідника на об’єкт, що цікавить або явище для вивчення його різних сторін, зв’язків і відносин. У ході експериментального дослідження вчений втручається в природний хід процесів, перетворює об’єкт дослідження. Специфіка експерименту полягає також у тому, що він дозволяє побачити об’єкт або процес у чистому вигляді. Це відбувається за рахунок максимального виключення впливу сторонніх чинників. Експериментатор відокремлює істотні факти від несуттєвих і тим самим значно спрощує ситуацію. Таке спрощення сприяє глибокому розумінню суті явищ і процесів і створює можливість контролювати багато важливих для даного експерименту фактори і величини. Для сучасного експерименту характерні особливості: збільшення ролі теорії на підготовчому етапі експерименту; складність технічних засобів; масштабність експерименту. Основне завдання експерименту полягає у перевірці гіпотез і висновків теорій, що мають фундаментальне і прикладне значення. В експериментальній роботі при активному впливі на досліджуваний об’єкт штучно виділяються ті чи інші його властивості, які і є предметом вивчення в природних або спеціально створених умовах. У процесі природничо експерименту часто вдаються до фізичного моделювання досліджуваного об’єкта і створюють для нього різні керовані умови. С. X. Карпенков поділяє експериментальні засоби за змістом на наступні системи:
♦ систему, яка містить досліджуваний об’єкт із заданими властивостями;
♦ систему, що забезпечує вплив на досліджуваний об’єкт;
♦ вимірювальну систему.
С. Х. Карпенків вказує, що залежно від поставленого завдання дані системи відіграють різну роль. Наприклад, при визначенні магнітних властивостей речовини результати експерименту в чому залежать від чутливості приладів. У той же час при дослідженні властивостей речовини, що не зустрічається в природі у звичайних умовах, та ще й при низькій температурі, важливі всі системи експериментальних засобів.
У будь-якому природничо експерименті виділяють такі етапи:
♦ підготовчий етап;
♦ етап збору експериментальних даних;
♦ етап обробки результатів.
Підготовчий етап являє собою теоретичне обгрунтування експерименту, його планування, виготовлення зразка досліджуваного об’єкта, вибір умов і технічних засобів досліджень. Результати, отримані на добре підготовленій експериментальній базі, як правило, легше піддаються складної математичної обробці. Аналіз результатів експерименту дозволяє оцінити ті чи інші ознаки досліджуваного об’єкта, зіставити отримані результати з гіпотезою, що дуже важливо при визначенні правильності та ступеня достовірності остаточних результатів дослідження.
Для підвищення достовірності отриманих результатів експерименту необхідні:
♦ багаторазова повторність вимірювань;
♦ вдосконалення технічних засобів та приладів;
♦ суворий облік факторів, що впливають на досліджуваний об’єкт;
♦ чітке планування експерименту, що дозволяє врахувати специфіку досліджуваного об’єкта.
Серед особливих теоретичних методів наукового пізнання виділяють процедури абстрагування та ідеалізації. У процесах абстрагування та ідеалізації формуються поняття і терміни, використовувані в усіх теоріях. Поняття відображають істотну бік явищ, що з’являється при узагальненні дослідження. При цьому з об’єкта чи явища виділяється тільки деяка його сторона. Так, поняття “температура” може бути дано операційне визначення (показник ступеня нагретости тіла в певній шкалі термометра), а з позицій молекулярно-кінетичної теорії температура – це величина, пропорційна середньої кінетичної енергії руху частинок, що складають тіло. Абстрагування – уявне відвернення від усіх властивостей, зв’язків і відносин досліджуваного об’єкта, які вважають несуттєвими. Такі моделі точки, прямої лінії, кола, площини. Результат процесу абстрагування називається абстракцією. Реальні об’єкти в якихось завданнях можуть бути замінені цими абстракціями (Землю при русі навколо Сонця можна вважати матеріальною точкою, але не можна при русі по її поверхні).
Ідеалізація представляє операцію уявного виділення якогось одного важливого для даної теорії властивості або відносини, уявного конструювання об’єкта, наділеного цією властивістю (відношенням). В результаті ідеальний об’єкт володіє тільки цією властивістю (відношенням). Наука виділяє в реальній дійсності загальні закономірності, які істотні і повторюються в різних предметах, тому доводиться йти на відволікання від реальних об’єктів. Так утворюються такі поняття, як “атом”, “безліч”, “абсолютно чорне тіло”, “ідеальний газ”, “суцільна середовище”. Отримані таким чином ідеальні об’єкти в дійсності не існують, тому що в природі не може бути предметів і явищ, що мають тільки одну властивість або якість. При застосуванні теорії необхідно знову зіставити отримані і використані ідеальні і абстрактні моделі з реальністю. Тому важливі вибір абстракцій відповідно до їх адекватністю даної теорії і подальше виключення їх.
Серед особливих універсальних методів досліджень виділяють аналіз, синтез, порівняння, класифікацію, аналогію, моделювання. Процес природничо-наукового пізнання відбувається так, що ми спочатку спостерігаємо загальну картину досліджуваного об’єкта, при якій зокрема залишаються в тіні. При такому спостереженні не можна пізнати внутрішню структуру об’єкта. Для її вивчення ми повинні розділити досліджувані об’єкти.
Аналіз – одна з початкових стадій дослідження, коли від цільного опису об’єкта переходять до його будовою, складом, ознаками і властивостями. Аналіз – метод наукового пізнання, в основі якого лежить процедура уявного або реального поділу об’єкта на складові його частини та їх окреме вивчення. Неможливо пізнати сутність об’єкта, тільки виділяючи в ньому елементи, з яких він складається. Коли шляхом аналізу зокрема досліджуваного об’єкта вивчені, він доповнюється синтезом.
Синтез – метод наукового пізнання, в основі якого лежить об’єднання виділених аналізом елементів. Синтез виступає не як метод конструювання цілого, а як метод представлення цілого у формі єдиних знань, отриманих за допомогою аналізу. Він показує місце і роль кожного елемента в системі, їх зв’язок з іншими складовими частинами. Аналіз фіксує в основному те специфічне, що відрізняє частини один від одного, синтез – узагальнює аналітично виділені і вивчені особливості об’єкта. Аналіз і синтез беруть свій початок у практичній діяльності людини. Людина навчилася подумки аналізувати і синтезувати лише на основі практичного поділу, поступово осмислюючи те, що відбувається з об’єктом при виконанні практичних дій з ним. Аналіз і синтез є компонентами аналітико-синтетичного методу пізнання.
При кількісному зіставленні досліджуваних властивостей, параметрів об’єктів або явищ кажуть про метод порівняння. Порівняння – метод наукового пізнання, що дозволяє встановити подібність і відмінність досліджуваних об’єктів. Порівняння лежить в основі багатьох природничонаукових вимірювань, що становлять невід’ємну частину будь-яких експериментів. Порівнюючи об’єкти між собою, людина отримує можливість правильно пізнавати їх і тим самим правильно орієнтуватися в навколишньому світі, цілеспрямовано впливати на нього. Порівняння має значення, коли порівнюються дійсно однорідні і близькі за своєю сутністю об’єкти.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 3.00 out of 5)

Методи природничих досліджень