Методы и приемы естественнонаучных исследований

     Введение.

     Естествознание - это изучение вселенной с точки  зрения рационального подхода через  законы природы. Словом "естествознание", или "естественные науки" обозначают совокупность наук о природе, отличающихся от социальных наук, изучающих человеческое поведение, а также от формальных наук. Традиционно к естественным наукам относят астрономию, биологию, химию, физику и науки о Земле.

     Историю развития естественных наук можно проследить с VI в. до н.э. Начиная с эпохи Коперника история естествознания рассматривается в свете научных революций, связанных с выявлением фундаментальных принципов природы.

     Этапов  выделяют иногда три-четыре, иногда более десяти. Переходы от этапа к этапу и от одной научной революции к другой не похожи на триумфальное шествие человеческой мысли. Основные направления ее развития возникали в результате перебора многих "окольных путей", отступлений, "периодов топтания на месте".

     Самыми  древними науками можно считать  астрономию, геометрию и медицину, созданные жрецами Египта и Междуречья. Большие успехи в данных направлениях были достигнуты также в Древнем Китае и Древней Индии. Следует отметить определенные взаимосвязи, существовавшие между этими регионами Древнего Востока. Астрономия и медицина не представляли собой в те времена отдельных наук, а были прочно вплетены в ткань философско-религиозной мысли. Математика начала развиваться для нужд астрономии, но именно математика, по мнению ряда ученых, является единственной наукой, сформировавшейся в Древнем Мире.

     Формирование  наук осуществлялось очень медленно. Принято считать, что к середине XVIII в. сформировались только четыре науки: механика, физика, математика и астрономия. Великие системы биологии, как и первые основные законы химии, пришлись на конец XVIII — начало XIX в., основные идеи геологии находились в то время в стадии формирования. Изучение естествознания нужно культурному человеку не только затем, чтобы обладать определенным объемом знаний, но и для понимания принципов мышления.

 

Понятие метода и методология. 

     Любое научное исследование осуществляется в рамках определенной методологии т.е. совокупности приемов исследования и методов познания и преобразования мира.

     Методология дословно означает «учение о методах» (ибо происходит этот термин от двух греческих слов: «методос» — метод и «логос» — учение). Изучая закономерности человеческой познавательной деятельности, методология вырабатывает на этой основе методы ее осуществления. Важнейшей задачей методологии является изучение происхождения, сущности, эффективности и других характеристик методов познания.

     Понятие «метод» (от греч. «методос» — путь к чему-либо) означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

     Метод вооружает человека системой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми он может достичь намеченной цели. Владение методом означает для человека знание того, каким образом, в какой последовательности совершать те или иные действия для решения тех или иных задач, и умение применять это знание на практике.

     Учение  о методе начало развиваться еще  в науке Нового времени. Ее представители  считали правильный метод ориентиром в движении к надежному, истинному знанию.

     Методы  научного познания принято подразделять по степени их общности, т. е. по широте применимости в процессе научного исследования.

     Всеобщих  методов в истории познания известно два: диалектический и метафизический. Это общефилософские методы. Метафизический метод с середины XIX века начал все больше и больше вытесняться из естествознания диалектическим методом.

     Вторую  группу методов познания составляют общенаучные методы, которые используются в самых различных областях науки, т. е. имеют весьма широкий междисциплинарный спектр применения. Классификация общенаучных методов тесно связана с понятием уровней научного познания. 

     Эмпирический  и теоретический  методы исследования.

     Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. Одни общенаучные методы применяются только на эмпирическом уровне (наблюдение, эксперимент, измерение), другие — только на теоретическом (идеализация, формализация), а некоторые (например, моделирование) — как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях.

     Эмпирический  уровень научного познания характеризуется  непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. На этом уровне осуществляется процесс накопления информации об исследуемых объектах, явлениях путем проведения наблюдений, выполнения разнообразных измерений, постановки экспериментов. Здесь производится также первичная систематизация получаемых фактических данных в виде таблиц, схем, графиков и т. п. Кроме того, на данном уровне научного познания — как следствие обобщения научных фактов — возможно формулирование некоторых эмпирических закономерностей.

     Как бы то ни было, но именно обычный эмпирический факт падения яблока на голову лежащему под деревом Ньютону было отправной  точкой для открытия закона всемирного тяготения. Можно считать эмпирические факты т.е. факты нашего чувственного опыта, исходным пунктом развития естествознания.

     Одним из главных и в некоторых областях единственным эмпирическим методом  исследования  естествознания  является наблюдение. Например в астрономии. Правда, чтобы наблюдать мегамир, нужны мощные телескопы и радиотелескопы, которые улавливают космические излучения.

     Наблюдение есть чувственное (преимущественно — визуальное) отражение предметов и явлений внешнего мира. Это — исходный метод эмпирического познания, позволяющий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

     Научное наблюдение (в отличие от обыденных, повседневных наблюдений) характеризуется рядом особенностей:

     1. целенаправленностью (наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи исследования, а внимание наблюдателя фиксироваться только на явлениях, связанных с этой задачей);

     2. планомерностью (наблюдение должно проводиться строго по плану, составленному исходя из задачи исследования);

     3. активностью (исследователь должен активно искать, выделять нужные ему моменты в наблюдаемом явлении, привлекая для этого свои знания и опыт, используя различные технические средства наблюдения).

     Научные наблюдения всегда сопровождаются описанием  объекта познания. Последнее необходимо для фиксирования тех свойств, сторон изучаемого объекта, которые составляют предмет исследования. Описания результатов наблюдений образуют эмпирический базис науки, опираясь на который исследователи создают эмпирические обобщения, сравнивают изучаемые объекты по тем или иным параметрам, проводят классификацию их по каким-то свойствам, характеристикам и т.п.

     Наблюдение  как метод познания более или  менее удовлетворяло потребности наук, находившихся на описательно-эмпирической ступени развития. Дальнейший прогресс научного познания был связан с переходом многих наук к следующей, более высокой ступени развития, на которой наблюдения дополнялись экспериментальными исследованиями, предполагающими целенаправленное воздействие на изучаемые объекты.

     Другой  более сложный метод  эмпирического  познания это эксперимент. Эксперимент – это тот же «вопрос», который мы задаем  природе и ждем от нее ясного ответа. «Энштейн говорил, что природа отвечает «нет» на большинство задаваемых ей вопросов и лишь изредка от нее можно услышать более обнадеживающее «может быть»… Каков бы ни был ответ природы – «да» или «нет», - он будет выражен на том же теоретическом языке, на каком был задан вопрос». Особенности естественнонаучного эксперимента заключается в том, что его может воспроизвести каждый исследователь в любое время.

     Эксперимент предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов.

     В наблюдениях же отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. Это обусловливается рядом обстоятельств: недоступностью этих объектов для практического воздействия (например, наблюдения удаленных космических объектов), нежелательностью, исходя из целей исследования, вмешательства в наблюдаемый процесс (фенологические, психологические и др. наблюдения), отсутствием технических, энергетических, финансовых и иных возможностей постановки экспериментальных исследований.

     Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдение, измерение). В то же время он обладает рядом важных, присущих только ему особенностей.

     Во-первых, эксперимент позволяет изучать  объект в «очищенном» виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования. Например, проведение некоторых экспериментов требует специально оборудованных помещений, защищенных (экранированных) от внешних электромагнитных воздействий на изучаемый объект.

     Во-вторых, в ходе эксперимента объект может  быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких  температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п. В таких искусственно созданных условиях удается обнаружить удивительные, порой неожиданные свойства объектов и тем самым глубже постигать их сущность.

     В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор  может вмешиваться в него, активно  влиять на его протекание.

     В-четвертых, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость. Это означает, что условия эксперимента, а соответственно, и проводимые при этом наблюдения, измерения могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

     Подготовка  и проведение эксперимента требуют  соблюдения ряда условий. Так, научный эксперимент:

     1. никогда не ставится наобум, он предполагает наличие четко сформулированной цели исследования;

     2. не делается «вслепую», он всегда базируется на каких-то исходных теоретических положениях;

     3. не проводится беспланово, хаотически; предварительно исследователь намечает пути его проведения;

     4. требует определенного уровня развития технических средств познания, необходимого для его реализации;

     5. должен проводиться людьми, имеющими достаточно высокую квалификацию.

     Только  совокупность всех этих условий определяет успех в экспериментальных исследованиях.

     Описание - это фиксирование данных эксперимента или наблюдения с помощью определенных систем обозначений, принятых в науке.

     Формализация – это отображение результатов мышления в точных понятиях и утвержденияч.

     Теоретический уровень научного исследования осуществляется на рациональной (логической) ступени познания. На данном уровне происходит раскрытие наиболее глубоких, существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам, явлениям. Теоретический уровень — более высокая ступень в научном познании. Результатами теоретического познания становятся гипотезы, теории, законы. 

     Всеобщие  методы естественнонаучных исследований. 

     В процессе развития науки выработались некоторые общие  принципы научного мышления, которые называются всеобщими методами. 

     Всеобщие  методы касаются не предмета естествознания в целом, а лишь одной из его  сторон (явления, сущности явления, количественной стороны) или же определенного приема исследований. К данным  методам относятся, в частности, анализ и синтез, индукция и дедукция.