Методы научного познания – система принципов и правил практической и теоретической деятельности. При рассмотрении специфики чувственного и логического познания, эмпирического и теоретического необходимо обратить внимание на особенности методов и понятий, применяемых в зависимости от уровня познания. При подготовке к данному занятию следует понять границы применяемости тех или иных методов, чем они определяются и от чего зависят.
Научное знание существует в следующих формах: на эмпирическом уровне – это научный факт и эмпирический закон; на теоретическом – проблема, гипотеза, теория и закон.
Методы эмпирического исследования
Эксперимент (лат. experimentum – проверка, проба, опыт) – представляет собой важнейший метод эмпирического исследования и осуществления экспериментальной деятельности, в процессе которой ученый-экспериментатор воздействует на изучаемый объект с помощью специальных материальных средств (экспериментальных установок, приборов, инструментов) и с целью получения необходимой информации о свойствах этих объектов.
В соответствии с многообразными видами эксперимента, экспериментальный метод специфически проявляется в исследовательском, проверочном, натурном, модельном, мысленном, воспроизводящем, созидающем, качественном, количественном, лабораторном, промышленном, физическом, биологическом, техническом, социальном и др. видах экспериментов.
Также специфически экспериментальный метод проявляется при выполнении экспериментом ряда функций в науке и образовании. Наиболее существенная функция эксперимента в научном исследовании – опытная проверка гипотез и теорий. В процессе проверочных экспериментов с помощью экспериментального метода доказывается истинность научных построений, подтверждаются или опровергаются гипотезы. У истоков формирования проверочного эксперимента стоял Г. Галилей. Он впервые стал систематически проверять свои гипотезы с помощью эксперимента, тем самым он решительно порвал с натурфилософскими и схоластическими традициями прежней физики.
В исследовательских экспериментах в полной мере проявляется эвристическая функция экспериментального метода, с помощью которого у исследуемых объектов обнаруживаются неизвестные ранее элементы и свойства. Ценность таких экспериментальных открытий наиболее ярко проявляется при формировании новых гипотез и теоретических построений, их уточнении и исправлении. В демонстративных экспериментах экспериментальный метод проявляет свои учебные функции, с его помощью ученый демонстрирует в учебных целях какие- либо явления.
Применение экспериментального метода в науке осуществляется в процессе экспериментальной деятельности.
В историческом развитии экспериментальной деятельности можно выделить три крупных исторических периода. Первый период (XVII – конец XIX вв.) – период кустарной и индивидуальной экспериментальной деятельности.
Во втором периоде развития экспериментальной деятельности (конец XIX – середина XX вв.) в поддержку и проведение экспериментальных исследований начал широко включаться частный капитал.
Третий период развития экспериментальной деятельности осуществляется в условиях государственного регулирования и планирования научных исследований (середина XX в. и по настоящее время). Наступил общегосударственной период в организации и проведении экспериментальной деятельности. Многие научно-исследовательские институты были переведены на государственный бюджет, что открыло новые возможности для расширения научных исследований. Экспериментальная деятельность получает дальнейшее развитие в условиях научно-технической революции.
В рамках теории научного эксперимента выделяется ряд стадий осуществления экспериментальной деятельности. Первая стадия – стадия выработки концепции экспериментального исследования – предполагает постановку проблемы и выработку гипотез её решения. Эксперимент задумывается на основании существующих теоретических знаний и его целью зачастую является подтверждение или опровержение гипотезы и научной теории. Вторая стадия – стадия планирования экспериментального исследования. Она включает ряд этапов и операций: уточнение цели эксперимента, выбор методов планирования, расчет сил и финансовых средств, определение сроков выполнения работ в целом и по этапам, планирование последовательности и координации работ, управление существенными факторами в основных ситуациях экспериментального исследования и др.
Третья стадия – стадия проведения экспериментального исследования. Здесь предполагается: анализ исходного состояния объекта до экспериментального вмешательства; экспериментальное вмешательство – введение экспериментального фактора, осуществление контроля над экспериментальной ситуацией и исследуемым объектом; после экспериментальной операции вмешательства осуществляется новый анализ состояния объекта исследования. Четвертая стадия – стадия обработки (статистической и теоретической) эмпирических данных, их интерпретация, объяснение значения результатов, объединение их в общую эмпирико-теоретическую систему. На этой стадии в ещё большей степени проявляется зависимость экспериментальной деятельности от теории. Конечная цель всей этой работы – дать научно обоснованный ответ на гипотезу о причинных связях явлений, характере и степени их зависимости друг от друга.
Методы эмпирического исследования – это способы добывания и обработки эмпирических данных, их систематизация, получение фактов и эмпирических законов, а также проверки гипотез и теорий.
Эмпирические исследования обычно осуществляются целенаправленно, направляются предварительными знаниями – существующей теорией, гипотезой, они строятся на основе научно-исследовательских программ и планов научно-исследовательских работ. Роль теории велика также в осмыслении опытных данных, в изложении результатов исследований. Взаимосвязь эмпирических исследований с гипотезами и теориями порождает проблему «теоретической нагруженности» эмпирических фактов.
В эмпирическом исследовании выделяются несколько стадий, на которых применяются соответствующие методы. На первой стадии эмпирического исследования, имеющей целью получение эмпирических данных, применяются основные методы эмпирического исследования – наблюдение и эксперимент. Здесь также происходит измерение и сравнение опытных данных. Научное наблюдение – есть целенаправленное, организованное, систематическое восприятие исследуемых объектов, связанное с решением определенной теоретической задачи. Научное наблюдение предполагает: постановку цели исследования, определение способов её достижения, наличие плана, осуществление контроля, регистрирование опытных данных и др. В наблюдении используются приборы, расширяющие возможность восприятия. При этом в некоторых случаях (при изучении явлений микромира) возникает проблема учёта «возмущающего» воздействия прибора на наблюдаемый объект.
Эксперимент – есть управляемое и контролируемое воздействие на изучаемый объект с целью получения информации о нем. В эксперименте познавательная деятельность соединяется с практической, в нем используется целый ряд материальных средств деятельности: устройства и установки, инструменты, приборы, регистрирующая и измерительная аппаратура. Существуют многочисленные виды экспериментов: исследовательские, проверочные, воспроизводящие, изолирующие качественные и количественные, физические, биологические, социальные, технические.
Сравнение – метод выявления сходства и различия исследуемого явления с другими явлениями. Измерение – метод выявления количественных характеристик исследуемых объектов (длина, вес, скорость, число элементов, температура и др.) В процессе измерения используют специальные измерительные приборы, математические методы.
На второй стадии эмпирического исследования раскрываются связи между данными опыта, что дает возможность распределить их по группам, систематизировать и классифицировать, то есть описать. Научное описание эмпирических данных состоит в их категориальной характеристике, в систематизации и классификации по видам и родам. Описание производится как с помощью естественного языка, так и с помощью специального языка науки (символов, таблиц, графиков и т.д.) При описании эмпирических данных ученые используют такие логические средства, как анализ, синтез, сравнение, систематизация, классификация и др. Анализ – разложение целого на части и выявление их свойств. Синтез – воссоединение целого из частей, группировка данных опыта по существенных признакам. По существенным признакам вводятся эмпирические понятия, которые служат основой для систематизации и классификации данных опыта. Систематизация – упорядочение предметов и их свойств на основе определенных принципов. Классификация – распределение предметов и их свойств по группам, видам, соответственно избранному основанию.
На третьей стадии эмпирического исследования осуществляют обобщение данных опыта на основе индукции, устанавливается связь между эмпирическими понятиями внутри групп опытных данных, вырабатываются знания об эмпирических закономерностях. Идеальная модель, фиксирующая эмпирические закономерности, может быть представлена в виде знаковой модели, её называют феноменологической конструкцией или эмпирической теорией. Индукция – логический метод движения мысли от единичного факта к общему положению, в процессе этого устанавливается в данном случае эмпирический закон, достигается как бы сущность первого порядка. Моделирование – метод воспроизведения характеристик некоторого объекта на другом объекте (модели), специально созданном для их изучения. Моделирование применяется на всех стадиях эмпирического исследования. На третьей стадии эмпирического исследования идеальные и знаковые модели применяют с целью изучения и проверки предполагаемых эмпирических закономерностей.
К эмпирическим исследованиям обращаются также тогда, когда необходимо подтвердить или опровергнуть гипотезу и теорию. Для этого применяют методы верификации и фальсификации. Верификация – есть обнаружение подтверждающих гипотезу или теорию фактов в эмпирическом опыте. Фальсификация – есть обнаружение опровергающих гипотезу или теорию фактов в эмпирическом опыте.