ОБЩЕНАУЧНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Одна из важнейших особенностей научного познания в сравнении с обыденным состоит в его организованности и использовании целого ряда методов исследования. Под методом понимается совокупность приемов, способов, правил познавательной, теоретической и практической, преобразующей деятельности людей, которые разрабатываются исходя из закономерностей самих изучаемых объектов или процессов.
Классификация общенаучных методов Основой классификации являются фиксация двух уровней познания: эмпирического и теоретического. Все общенаучные методы познания делятся на три группы: • методы эмпирического познания (используются только на эмпирическом уровне); • методы, относящиеся к эмпирическому теоретическому уровню познания; • методы теоретического познания. и
Методы эмпирического познания Основополагающим, изначальным методом является наблюдение - это чувственное (оргонолептическое) преимущественно визуальное отражение предметов и явлений внешнего мира для получения научных фактов, в том числе с использованием материальных средств и приборов. Наблюдение опирается на чувственные способности человека, что позволяет фиксировать, в основном, внешние свойства и признаки предметов или процессов. При этом наблюдение это не пассивное созерцание, а целенаправленная деятельность (с определённой фиксацией некоторых параметров).
Методы эмпирического познания Три особенности: • целенаправленность наблюдения (обусловлена наличием предварительных идей или гипотез, которые ставят задачи наблюдения); • планомерность (наблюдения проводятся строго по плану, составленному строго в соответствии с задачей исследования); • активность наблюдения (исследователь осуществляет активный поиск, привлекая для этого свои знания, опыт и привлекая средства наблюдения).
Методы эмпирического познания Перечисленным особенностям соответствуют следующие исследовательские процедуры наблюдения: • выбор объекта и предмета исследования, • определение целей и задач исследования, • выбор способа наблюдения минимально влияющего на состояние объекта наблюдения, • выбор способа регистрации наблюдаемых параметров объекта, • обработка и интерпретация данных наблюдения.
Эмпирическое описание Всякое научное наблюдение всегда сопровождается описанием объекта познания, поэтому метод эмпирического описания выделяется отдельно. Эмпирическое описание - это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, полученных в результате наблюдений (перевод чувственной информации на язык понятий, язык знаков, схем, рисунков, графиков). Требования к описанию - максимально полное, научное и объективное. Описание результатов образует эмпирический базис науки.
Эмпирическое описание подразделяется на качественное и количественное. Количественное описание осуществляется с применением языка математики и различных измерительных процедур. Измерение есть определение отношения измеряемой величины к другой величине, принятой за эталон.
Эксперимент включает наблюдение, но является более сложным методом по сравнению с наблюдением, так как предполагает активное, целенаправленное участие исследователя. Экспериментатор может вмешиваться в изучаемый процесс, активно влиять на его протекание. Эксперимент обладает рядом важных присущих только ему особенностей (по сравнению с наблюдением): • Позволяет изучать объект в «чистом» виде путём устранения всякого рода побочных факторов. • В ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные условия для более глубокого и всестороннего изучения (например, сверхнизкие или высокие температуры и давления, вакуум).
Эксперимент Важным достоинством большинства экспериментов является их воспроизводимость. Эксперимент - это метод эмпирического познания, позволяющий учёным преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов и воссоздавать исследуемую ситуацию столько раз, сколько необходимо для получения адекватного и достоверного научного результата.
Общелогические методы научного познания - это методы применяемые одновременно на теоретическом и эмпирическом уровне (моделирование, классифицирование, сравнение, аналогия). Анализ и синтез Анализ - это метод познания, состоящий из логических приёмов теоретического или эмпирического расчленения предмета исследования на его элементы, свойства и отношения. Анализ относится к начальной стадии всякого исследования, проводится с целью выяснения свойств элементов, как основания для последующего раскрытия закономерных связей между ними.
Анализ К целевым формам анализа относят: • Расчленение предмета исследования как целого на части с последующим изучением свойств, строения и функций. • Выделение совокупности признаков и свойств анализируемых предметов, изучение отношений между ними. • Разделение множества предметов по общности их свойств, признаков на определённые подмножества. Завершение процедуры анализа даёт возможность перейти к воспроизведению предмета или системы в их целостности путём логического синтеза, входящих в них частей, с целью раскрытия причин и закономерностей существования этих целостностей.
Синтез (греч. соединение, сочетание, составление) - это метод познания, состоящий из логических приёмов теоретического или эмпирического соединения выделенных элементов предмета в целое (или в систему). Синтез не просто механическое объединение ранее выделенных предметов, элементы классифицируются, обобщаются для выявления структурных и иных закономерностей.
Синтез предполагает свои формы обобщения результатов: • Образование научных понятий. • Формулировка закономерностей или законов существования целостности. • Формирование систематизаций или концепций, отражающих существование целостности.
Синтез В ряде случаев результаты синтеза могут стать эмпирической теорией (например, Д. И. Менделеев синтезировал периодическую таблицу элементов, в результате появился эмпирический класс теорий). Эмпирические теории, как правило, раскрывают достаточно очевидную сущность объектов и процессов. Методы анализа и синтеза взаимосвязаны, диалектически предполагают и дополняют друга. Анализ - процесс познания целого, разделенного на элементы. С другой стороны, анализ - предварительное условие синтеза - эмпирического объединения частей, из которых состоит предмет синтеза, то есть целое.
Индукция и дедукция Индукция (лат. наведение) - это метод научного исследования, связанный с движением мысли от отдельных фактов (частных посылок) к общему выводу (обобщающей гипотезе). Индуктивное умозаключение - вывод об общих свойствах всех предметов данного класса на основе изучения большого количества отдельных свойств или событий.
Индукция направлена на выявление в предметах чего-то общего, выступающего в качестве объективной закономерности. Индукция разделяется на полную и не полную. Полная индукция - общий вывод базируется на знании всех изучаемых предметов. Если в силу пространственно-временных ограничений исследователь может изучить только часть предметов, то мы имеем дело с неполной индукцией.
Неполная индукция Выделяют три типа неполной индукции: • Простое перечисление фактов. Получение общего вывода на базе наблюдения ограниченного числа фактов, если среди них не встречается случай противоречащий ему. (Например, все лебеди белые - так считали пока не нашли чёрных). • Индукция через отбор фактов из общей их массы по определённому правилу (используется в статистических методах оценки - по какой-то группе проводят опрос и сообщают о мнении людей). • Индукция, осуществляемая на основе знания причинных связей явлений в пределах изучаемого класса явлений.
Дедукция - логическое выведение нового (научного) знания из ранее полученных. Дедукция - это метод научного исследования, заключающийся в том, что новые знания выводятся на основании эмпирических теорий, законов, принципов, аксиом или гипотез, полученных ранее путём индуктивного обобщение данных наблюдения и эксперимента. Дедуктивное умозаключение строится по схеме: все предметы, относящиеся к классу m, обладают свойством А. Если данный предмет относится к классу m, то он также обладает этим свойством А. Например, все люди смертны, Сократ человек, значит он смертен.
Метод аксиоматизации Аксиоматический метод - метод дедуктивного построения теории или какого-либо раздела науки (математики, механики), при котором на основе выбора исходных постулатов, называемых аксиомами, логическим путём выводятся все остальные положения теории или какоголибо раздела науки. К аксиомам относятся начальные общие положения, истинность которых принимается без доказательств, а все остальные положения теорий выводятся с помощью доказательств. Пример: Параллельные линии никогда не пересекаются – одна из аксиом Евклидовой геометрии. На основе аксиоматического метода построены дедуктивные науки.
Гипотетико-дедуктивный метод - это метод, выдвижения абстрактного теоретического предположения (научной гипотезы) для объяснения причин непосредственно не наблюдаемых связей между изучаемыми объектами. Такая гипотеза далее дедуктивно развёртывается от начального предположения к последующей проверке, уточнению, анализу и подтверждению.
Абстрагирование - это особый вид мышления, заключающийся в отвлечении от ряда свойств и отношений изучаемого предмета с одновременным выделением только интересующих субъекта свойств и отношений. Результатом является различного рода абстракции, которые позволяют выявить новые закономерности (при исследовании технико-экономических свойств автомобиля можно пренебречь его цветом). Математическая абстракция - отвлечение от всех свойств, определяемых органолептически (мягкости, жесткости, вкуса, цвета и т. п. ), позволяет получить количественную определённость – температуру, массу, размеры. Например: большое круглое яблоко краснозеленого цвета – сферический объект диаметром 75 мм и массой 112 граммов.
Классификация - это метод научного исследования, в основе которого лежит: • Деление на объекты; • Распределение множества объектов на подмножества, подклассы по определённым признакам. В основе классификации - лежит логическая операция деления объёма понятия. Объём понятия - класс объектов, обозначающиеся данным понятием.
Виды классификации Выделяют следующие виды классификации: Естественные и искусственные образуются по степени существенности основания деления - описательные и сущностные. Сущностные являются источником знания об объекте периодическая система химических элементов, раскрывает существенные характеристики объектов. Описательные - фиксируют факт существования объекта. Например, разделение студентов по алфавиту – описательная классификация, по среднему баллу за время обучения – сущностная классификация.
Виды классификации Выделяют следующие виды классификации: • Формальная и содержательная классификация. • Формальные ориентированы на выявление какого-то порядка в объектах (иерархия по вертикали или горизонтали), а содержательные ориентированы на раскрытие законов (классификация видов организмов).
Математизация и моделирование в теоретическом исследовании Математизация научного знания — процесс применения понятий и методов математики в естественных, технических и социально-экономических науках для количественного анализа исследуемых ими явлений. К методам математизации относятся: • Моделирование; • Формализация; • Аксиоматизация.
Моделирование Методом моделирования называется изучение объекта (оригинала) посредством создания и исследования его копии, которая и называется его моделью. Модель замещает оригинал только в тех характеристиках, которые составляют предмет познания. Модель всегда соответствует оригиналу только в тех свойствах, которые подлежат изучению, она исключает все остальные свойства и отношения оригинала, которые на данном этапе не является актуальными, это и делает модель удобной для исследования.
ЭТАПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ Моделирование, как процедура, включает следующие три этапа: • Построение модели, цель - создание условий для полноценного замещения оригинала объектом-посредником, воспроизводящим его необходимые параметры. При построении модели происходит упрощение, идеализации, абстрагирование и т. п. • Исследование модели, целью этого этапа является получение необходимой информации о модели. Изучение модели ведётся с той глубиной и детализацией, которая требуется для решения конкретной познавательной задачи. • Перенос или экстраполяция результатов моделирования на оригинал, опираясь на основания моделирования, метод аналогии знания об оригинале дополняется информацией об исследовании модели.
Виды моделей Модели бывают материальные (физические, социальные) и идеальные (математические). В связи с повышением теоретического уровня, физическое моделирование теряет своё место и актуальным становится математическое моделирование, которое подразделяется на: • Абстрактное; • Аналоговое; • Имитационное моделирование.
Абстрактное моделирование основывается на возможности описания изучаемого явления или процесса на языке некоторой научной теории (чаще на математическом языке). В начале строят информационную (описательную) модель процесса, которую далее переводят на математический язык (математический язык определённой теории), затем строится логикоматематическая модель, которая исследуется как функционирующее явление. Такая модель изоморфна (эквивалентна) конкретному классу систем. Пример абстрактного моделирования: в системе выделяют признаки, описывают их поведение дифференциальными уравнениями, затем проводят исследование.
Аналоговое и имитационное моделирование Аналоговое моделирование основывается на изоморфизме явлений (подобие форм) имеющих различную физическую природу, но описываемых одинаковыми математическими уравнениями. Имитационное моделирование заключается в имитации на компьютере структуры и процессов функционирования исследуемого объекта.
Обобщение - это способ выделения общих свойств, связей и закономерностей некоторой предметной области. Операция обобщения - переход от частного или менее общего понятия или суждения к более общему. Обобщение часто называют особым видом абстрагирования или обобщающая абстракция. В зависимости от задач и уровня исследования выделяют эмпирическое и теоретическое обобщение.
Идеализация - это вид абстрагирования, при котором осуществляется мысленное конструирования предельно абстрактных объектов, наделённых минимальным числом сущностных свойств, необходимых для решения теоретических задач. • Например, материальная точка, абсолютно чёрное или твёрдое тело. • Цель идеализации - создать конструкции для проведения мысленного эксперимента.
Идеализация Как процесс идеализация характеризуется двумя теоретическими процедурами: Отвлечение от реальных свойств и отношений, изучаемых фрагментов действительности; Введение в мысленно сконструированный объект таких признаков, которые не могут принадлежать реальному прообразу.
Мысленный эксперимент (Щетников А. И. Мысленный эксперимент и рациональная наука. М. : Аспект-пресс, 1994. ) Мысленный эксперимент в физике, философии и некоторых других областях знания — вид познавательной деятельности, в которой ключевая для той или иной научной теории ситуация разыгрывается не в реальном эксперименте, а в воображении. Мысленный эксперимент - метод теоретического исследования объекта, в своей совокупности, образующих идеализированную модель, состоящую из мысленных схем и их взаимодействия.
Метод формализации Формализация - это метод исследования содержания объекта с помощью выявленных закономерностей и связей между элементами его формы. В процессе формализации какая-либо содержательная область (рассуждения, доказательства, поиск научной информации и т. д. ) представляется в виде формальной системы. В этом методе форма отделяется, абстрагируется от содержания. Изучаемая предметная область отображается в знаковой системах искусственных языков (например, в блоках, формулах и т. п. ). Такая модель позволяет исследовать структурные закономерности происходящих в ней процессов, при этом происходит отвлечение от их качественных характеристик.
Примеры диссертационных исследований, развивающих и использующих методы научного познания • Исследование многоуровневых молекулярных систем с использованием метода регистрации сверхбыстрого оптического эффекта Керра и метода вращения спина мюона. • Научные принципы диагностирования и разработка методов снижения интенсивности образования отложений в теплообменном оборудовании тепловых и атомных электростанций. • Разработка метода диагностирования дизельных двигателей по неравномерности вращения коленчатого вала.
Примеры диссертационных исследований, развивающих и использующих методы научного познания • Разработка нового метода планирования ремонтов оборудования электростанций с учетом расходуемых ресурсов. • Разработка методов повышения надежности аварийноопасных элементов турбин и теплообменного оборудования ТЭЦ. • Разработка метода функционального проектирования кузнечно-штамповочного оборудования на основе анализа его работоспособности по динамическим нагрузкам технологического цикла.
Примеры диссертационных исследований, развивающих и использующих методы научного познания • Разработка методов контроля состояния короткозамкнутых обмоток роторов электродвигателей собственных нужд электростанций. • Исследование теплообмена в каналах и искусственной турбулизацией потока и разработка обобщающего метода сравнения теплогидравлической эффективности теплообменных аппаратов. • Методы и алгоритмы прогнозирования поведения и оценки свойств информационной системы. • Исследование и разработка метода неразрушающего контроля качества никелевых и никель-хромовых покрытий узлов жидкостных ракетных двигателей.
Примеры исследований, использующих и развивающих методы научного познания
В научном познании функционирует сложная, динамичная система многообразных методов разных уровней, сфер действия и направленности, которая всегда реализуются с учетом личных качеств ученого, объекта, предмета, целей, задач и конкретных условий исследования
Спасибо за внимание
Скачать презентацию ОБЩЕНАУЧНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Одна из важнейших особенностей научного
Лекция 2 Общенаучные методы.ppt