рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Общенаучные методы эмпирического познания

Работа сделанна в 2011 году

Общенаучные методы эмпирического познания - Реферат, раздел Биология, - 2011 год - Общее научное понятие «метод» Общенаучные Методы Эмпирического Познания. Научное Наблюдение Наблюдение Есть...

Общенаучные методы эмпирического познания. Научное наблюдение Наблюдение есть чувственное (преимущественно — визуальное) отражение предметов и явлений внешнего мира. Это — исходный метод эмпирического познания, позволяю¬щий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

Научное наблюдение (в отличие от обыденных, повсед¬невных наблюдений) характеризуется рядом особенностей: - целенаправленностью (наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи исследования, а внимание наблюдателя фиксироваться только на явлениях, связанных с этой задачей); - планомерностью (наблюдение должно проводиться строго по плану, составленному исходя из задачи исследования); - 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 свойтвам, характеристикам, выясняют последовательность этапов их становления и развития.

Почти каждая наука проходит указанную первоначальную, «описательную» стадию развития. При этом, основные требования, которые предъявляются к научному описанию, направлены на то, чтобы оно было возможно более полным, точным и объективным. Описание должно давать досто¬верную и адекватную картину самого объекта, точно ото¬бражать изучаемые явления. Важно, чтобы понятия, ис¬пользуемые для описания, всегда имели четкий и однозначный смысл.

При развитии науки, изменении ее основ преобразуются средства описания, часто создается новая сис¬тема понятий. По способу проведения наблюдения могут быть непос¬редственными и опосредованными. При непосредственных наблюдениях те или иные свой¬ства, стороны объекта отражаются, воспринимаются орга¬нами чувств человека. Такого рода наблюдения дали нема¬ло полезного в истории науки. Известно, например, что наблюдения положения планет и звезд на небе, проводив¬шиеся в течение более двадцати лет Тихо Браге с непрев¬зойденной для невооруженного глаза точностью, явились эмпирической основой для открытия Кеплером его знаме¬нитых законов. В настоящее время непосредственное визуальное на¬блюдение широко используется в космических исследова¬ниях как важный (а иногда и незаменимый) метод науч¬ного познания.

Визуальные наблюдения с борта пилотируе¬мой орбитальной станции — наиболее простой и весьма эффективный метод исследования из космоса параметров атмосферы, поверхности суши и океана.

Хотя непосредственное наблюдение продолжает играть немаловажную роль в современной науке, однако чаще всего научное наблюдение бывает опосредованным, т. е. проводится с использованием тех или иных технических средств. Появление и развитие таких средств во многом определило то громадное расширение возможностей мето¬да наблюдений, которое произошло за последние четыре столетия. Если, например, до начала XVII века астрономы наблю¬дали за небесными телами невооруженным глазом, то изоб¬ретение Галилеем в 1608 году оптического телескопа под¬няло астрономические наблюдения на новую, гораздо более высокую ступень.

А создание в наши дни рентгеновских телескопов и вывод их в космическое пространство на бор¬ту орбитальной станции (рентгеновские телескопы могут работать только за пределами земной атмосферы) позволи¬ли проводить наблюдения за такими объектами Вселенной (пульсары, квазары), которые никаким другим путем изу¬чать было бы невозможно. Подобно развитию технических средств дальних наблю¬дений, создание в XVII веке оптического микроскопа, а много позднее, уже в XX веке, и электронного микроскопа позволило исследователям наблюдать удивительный мир микрообъектов, микроявлений.

Развитие современного естествознания связано с повы¬шением роли так называемых косвенных наблюдений. Так, объекты и явления, изучаемые ядерной физикой, не могут прямо наблюдаться ни с помощью органов чувств челове¬ка, ни с помощью самых совершенных приборов. То, что ученые наблюдают в процессе эмпирических исследований в атомной физике, — это не сами микрообъекты, а только результаты их воздействия на определенные технические средства исследования.

Например, при изучении свойств заряженных частиц с помощью камеры Вильсона эти ча¬стицы воспринимаются исследователем косвенно — по таким видимым их проявлениям, как образование треков, состоящих из множества капелек жидкости. Любые научные наблюдения, хотя они опираются в пер¬вую очередь на работу органов чувств, требуют в то же вре¬мя участия и теоретического мышления.

Исследователь, опираясь на свои знания, опыт, должен осознать чувствен¬ные восприятия и выразить их (описать) либо в поняти¬ях обычного языка, либо — более строго и сокращенно — в определенных научных терминах, в каких-то графиках, таблицах, рисунках и т. п. Наблюдения могут нередко играть важную эвристиче¬скую роль в научном познании. В процессе наблюдений могут быть открыты совершенно новые явления, позволяющие обосновать ту или иную научную гипотезу.

Приведем лишь один пример из области истории космических исследований. Участники длительных экспедиций в космос на орбитальной станции «Салют-6» вели наблюдения Мирового океана, ибо над ним и даже в его глубинах форми¬руется погода планеты. В результате этих наблюдений были обнаружены так называемые синоптические вихри. Последние представляют собой специфические образования в океане, размеры и цвет которых бывают различными. Некоторые из них имеют зеленоватую окраску, что характеризует подъем глубинных вод к поверхности, другие отличаются голубой окраской — здесь вода с поверхности уходит в глубину.

Эти наблюдения позволили подтвердить гипотезу академика Г.И. Марчука, согласно которой в мировом океане есть энергоактивные зоны, являющиеся своеобразными «генераторами погоды». Именно над такими аномалиями и начинается формирование циклонов. Для получения каких-то выводов об исследуемом явлении, для обнаружения чего-то существенного в нем зачастую требуется проведение весьма большого количества наблюдений.

Например, для получения даже краткосрочного прогноза погоды необходимо проводить огромное число наблюдений за различными метеорологическими параметрами атмосферы. Такие наблюдения в современном мире осуществляют свыше 10 тысяч метеорологических станций, получающих необходимые данные в районе земной поверхности, и около 800 станций радиозондирования, собирающих данные во всей толще атмосферы. К этому надо добавить метеорологическую информацию, которая является результатом наблюдений, проводимых с оснащенных спе¬циальной аппаратурой морских судов и самолетов, беспилотных метеорологических спутников Земли и пилотируе¬мых орбитальных станций. Весь этот обширный комплекс технических средств обеспечивает глобальные наблюдения за состоянием атмосферы, поверхности суши и океана с целью изучения тех физических процессов, которые опре¬деляют аномалии погоды на нашей планете.

Из всего вышесказанного следует, что наблюдение яв¬ляется весьма важным методом эмпирического познания, обеспечивающим сбор обширной информации об окружаю¬щем мире. Как показывает история науки, при правиль¬ном использовании этого метода он оказывается весьма плодотворным. 1.2. Эксперимент Эксперимент — более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением.

Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявле¬ния и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей.

При этом экспериментатор может преобразовывать иссле¬дуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов. Эксперимент включает в себя другие методы эмпириче¬ского 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 (экра¬нированных) 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.

Очень интересными и многообещающими являются в этом плане космические эксперименты, позволяющие изучать объекты, явления в таких особых, необыч¬ных условиях (невесомость, глубокий вакуум), которые недостижимы в земных лабораториях. В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание.

Как отмечал академик И.П. Павлов «наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что хочет». 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 столь¬ко раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов. В истории науки известен, например, такой случай. Американский физик Шэнкланд, изучавший соударения фотонов с электронами, пришел к выводу о невыполнении закона сохранения энергии в элементарном акте соударения.

Эти эксперименты вызвали сенсацию. Но ряд круп¬ных физиков отнеслись к ним скептически. Тогда Шэнкланд решил повторить свои эксперименты. Пытаясь вос-произвести свои прежние результаты, он нашел ошибку в методике экспериментирования. Выявилось, что при правильной постановке эксперимента закон сохранения энер¬гии соблюдается и в указанном элементарном акте соуда-рения.

Так, благодаря воспроизводимости эксперименталь¬ных исследований, вторая работа Шэнкланда опровергла первую. Подготовка и проведение эксперимента требуют соблю¬дения ряда условий. Так, научный эксперимент: — никогда не ставится «наобум», он предполагает наличие четко сформулированной цели исследования; — не делается «вслепую», он всегда базируется на каких то исходных теоретических положениях; — не проводится беспланово, хаотически; предварительно исследователь намечает пути его проведения; — требует определенного уровня развития технических средств познания, необходимого для его реализации; — должен проводиться людьми, имеющими достаточно высокую квалификацию.

Только совокупность всех этих условий определяет успех в экспериментальных исследованиях. В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов, последние обычно подразделяются на исследовательские и проверочные. Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства.

Результатом такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имевшихся знаний об объекте исследования. Примером могут служить эксперименты, поставленные в лаборатории Э. Резерфорда, в ходе которых обнаружилось странное поведение альфа-частиц при бомбардировке ими золотой фольги: большинство частиц проходило сквозь фольгу, небольшое количество частиц отклонялось и рассеивалось, а некоторые частицы не просто отклонялись, а отскакивали обратно, как мяч от сетки.

Такая экспериментальная картина, согласно расчетам, получалась в силу того, что вся масса атома сосредоточена в ядре, занимающем ничтожную часть его объема (отскакивали обратно альфа-частицы, соударявшиеся с ядром). Так, исследовательский эксперимент, проведенный Резерфордом и его сотрудниками, привел к обнаружению ядра атома, а тем самым и к рождению ядерной физики. Проверочные эксперименты служат для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений. Так, существование целого ряда элементарных частиц (позитрона, нейтрино и др.) было вначале предсказано теоретиче¬ски, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем.

Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты можно разделить на качественные и количественные. Качественные эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению каких- либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление. Количественные эксперименты направлены на установление точных количественных зависимостей в исследуе¬мом явлении.

В реальной практике экспериментального исследования оба указанных типа экспериментов реализуются, как правило, в виде последовательных этапов разви-тия познания. Как известно, связь между электрическими и магнитными явлениями впервые была открыта датским физиком Эрстедом в результате чисто качественного эксперимента (поместив магнитную стрелку компаса рядом с проводни¬ком, через который пропускался электрический ток, он обнаружил, что стрелка отклоняется от первоначального положения). После опубликования Эрстедом своего открытия последовали количественные эксперименты французских ученых Био и Савара, а также опыты Ампера, на основе которых была выведена соответствующая математи¬ческая формула.

Все эти качественные и количественные эмпирические исследования заложили основы учения об электромагнетизме. В зависимости от области научного знания, в которой используется экспериментальный метод исследования, различают естественнонаучный, прикладной (в технических науках, в сельскохозяйственной науке и т. д.) и социаль¬но-экономический эксперименты.

В конце XIX века, например, два видных ученых Г. Герц и А. С. Попов занимались экспериментальным изучением электромагнитных колебаний. Но Герц ставил перед собой лишь задачу экспериментальной проверки теоретических построений Максвелла. Практическое применение электро¬магнитных колебаний его не интересовало. Поэтому эксперименты Герца, в ходе которых были получены электромагнитные волны, предсказанные теорией Максвелла, следует рассматривать как естественнонаучные.

Что же каса¬ется экспериментов А.С. Попова, то они имели четкую практическую направленность (как практически использо¬вать «волны Герца»?) и были экспериментами в области зарождающейся прикладной науки — радиотехники. Более того, Герц вообще не верил в возможность практического применения электромагнитных волн, не видел ника-кой связи между своими экспериментами и нуждами практики.

Узнав о попытках практического использования электромагнитных волн, Герц даже написал в Дрезденскую палату коммерции, что исследования в этом направлении нужно запретить как бесполезные. Завершая рассмотрение экспериментального метода исследования, следует упомянуть об очень важной проблеме планирования эксперимента. Еще в первой половине нынешнего столетия все экспериментальные исследования сводились к проведению так называемого однофакторного эксперимента, когда изменялся какой-то один фактор исследуемого процесса, а все остальные оставались неизменными.

Но развитие науки настойчиво требовало исследования процессов, зависящих от множества меняющихся факторов. Использование в этом случае методики одно¬факторного эксперимента было бессмысленным, ибо требо¬вало выполнения астрономического количества опытов. В начале 20-х годов XX столетия английский статистик Р. Фишер впервые разработал и доказал целесообразность метода одновременного варьирования всех факторов, влияющих на результаты экспериментальных исследований в области прикладных наук. Но лишь через три десятилетия эта работа Фишера нашла практическое применение. В 1951 году Бокс и Уилсон разработали метод, по которому исследователь должен ставить последовательные небольшие серии опытов, варьируя в каждой из этих серий по определенным правилам все факторы.

Причем организуются указанные серии таким образом, чтобы после математической обработки предыдущей можно было бы выбрать (спланировать) условия проведения следующей серии, что в конечном итоге позволит выйти в область оптимума.

После упомянутой работы Бокса и Уилсона появился целый ряд работ на эту же тему, в которых предлагались и другие методики. Достигнутые успехи в теоретической разработке и практическом применении планирования эксперимента в научных исследованиях привели к появле¬нию новой дисциплины — математической теории эксперимента. Эта теория направлена на решение задачи по¬лучения достоверного результата экспериментального исследования с минимальными затратами труда, времени и средств. В итоге достигается оптимизация работы экспе¬риментатора при одновременном обеспечении высокого качества экспериментальных исследований.

А «высокое качество эксперимента, — как подчеркивал академик П.Л. Капица, — является необходимым условием здорового развития науки»2. 1.3. Измерение Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений.

Измерение — это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных тех¬нических устройств. Огромное значение измерений для науки отмечали мно¬гие видные ученые. Например, Д.И. Менделеев подчеркивал, что «наука начинается с тех пор, как начинают измерять». А известный английский физик В. Томсон (Кельвин) указывал на то, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить». Важной стороной процесса измерения является методи¬ка его проведения. Она представляет собой совокупность приемов, использующих определенные принципы и средства измерений.

Под принципами измерений в данном случае имеются в виду какие-то явления, которые положены в основу измерений (например, измерение температуры с ис¬пользованием термоэлектрического эффекта). Результат измерения получается в виде некоторого чис¬ла единиц измерения. Единица измерения — это эталон, с которым сравнивается измеряемая сторона объекта или явления (эталону присваивается числовое значение «I»), Существует множество единиц измерения, соответствующее множеству объектов, явлений, их свойств, сторон, связей, которые приходится измерять в процессе научного позна¬ния. При этом единицы измерения подразделяются на основные, выбираемые в качестве базисных при построении системы единиц, и производные, выводимые из других единиц с помощью каких-то математических соотношений.

Методика построения системы единиц как совокупности основных и производных была впервые предложена в 1832 году К. Гауссом.

Он построил систему единиц, в которой за основу были приняты три произвольные, незави-симые друг от друга основные единицы — длины (миллиметр), массы (миллиграмм) и времени (секунда). Все остальные (производные) единицы можно было определить с помощью этих трех. В дальнейшем с развитием науки и техники появились и другие системы единиц физических величин, построенных по принципу, предложенному Гауссом.

Они базировались на метрической системе мер, но отличались друг от друга основными единицами. Кроме того, в физике появились так называемые естественные системы единиц. Их основные единицы определялись из законов природы (это исключало произвол человека при построении указанных систем). Примером может служить «естественная» система физических единиц, предложенная в свое время Максом Планком. В ее основу были положены «мировые постоянные»: скорость света в пустоте, постоянная тяготения, постоянная Больцма-на и постоянная Планка. Исходя из них и приравняв их к «I», Планк получил ряд производных единиц (длины, массы, времени и температуры). Основное значение подобных «естественных» систем единиц (к ним относятся также система атомных единиц Хартри и некоторые другие) состоит в существенном упрощении вида отдельных уравнений физики.

Однако размеры единиц таких систем делают их малоудобными для практики. Кроме того, точность измерения основных единиц подобных систем, необходимая для установления всех производных единиц, еще далеко не достаточна.

В силу указанных причин предложенные до сих пор «естественные» системы единиц не могут в настоящее время найти применения при решении вопроса об унификации единиц измерения. Вопрос об обеспечении единообразия в измерении величин, отражающих те или иные явления материального мира, всегда был очень важным. Отсутствие такого единообразия порождало существенные трудности для научного познания. Например, до 1880 года включительно не существовало единства в измерении электрических величин: использовалось 15 различных единиц электрического со-противления, 8 единиц электродвижущей силы, 5 единиц электрического тока и т. д. Сложившееся положение сильно затрудняло сопоставление результатов измерений и расчетов, выполненных различными исследователями.

Остро ощущалась необходимость введения единой системы электрических единиц. Такая система была принята первым международным конгрессом по электричеству, состоявшимся в 1881 году. В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам.

Международная система единиц построена на базе семи основных (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль) и двух дополнительных (радиан, стерадиан) единиц. С помощью специальной таблицы множителей и приставок можно образовывать кратные и дольные едини- цы (например, с помощью множителя 10-3 и приставки «милли» к наименованию любой из названных выше единиц измерения можно образовывать дольную единицу размером в одну тысячную от исходной). Международная система единиц физических величин является наиболее совершенной и универсальной из всех существовавших до настоящего времени.

Она охватывает физические величины механики, термодинамики, электро¬динамики и оптики, которые связаны между собой физическими законами. Потребность в единой международной системе единиц измерения в условиях современной научно-технической революции очень велика.

Поэтому такие международные организации, как ЮНЕСКО и Международная организация законодательной метрологии, призвали государства, являющиеся членами этих организаций, принять вышеупомянутую Международную систему единиц и градуировать в этих единицах все измерительные приборы. Существует несколько видов измерений. Исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, измерения разделяют на статические и динамические.

При статических измерениях величина, которую мы измеряем, остается постоянной во времени (измерение размеров тел, постоянного давления и т. п.). К динамическим относятся такие измерения, в процессе которых измеряемая величина меняется во времени (измерение вибраций, пульсирую¬щих давлений и т. п.). По способу получения результатов различают измерения прямые и косвенные. В прямых измерениях искомое значение измеряемой величины получается путем непосредственного сравнения ее с эталоном или выдается измерительным прибором.

При косвенном измерении искомую величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими вели-чинами, получаемыми путем прямых измерений (например, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения). Косвенные измерения широко используются в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат.

Технические возможности измерительных приборов в значительной мере отражают уровень развития науки. С современной точки зрения, приборы, использовавшиеся учеными-естествоиспытателями в XIX веке и в начале XX столетия, были весьма несовершенны. Тем не менее, с помощью этих приборов ставились иногда блестящие эксперименты, оставившие заметный след в истории науки, открывались и изучались важные закономерности природы. С прогрессом науки продвигается вперед и измерительная техника.

Наряду с совершенствованием существую¬щих измерительных приборов, работающих на основе тра¬диционных, утвердившихся принципов (замена материалов, из которых сделаны детали прибора, внесение в его конструкцию отдельных изменений и т. д.), происходит переход на принципиально новые конструкции измерительных устройств, обусловленные новыми теоретическими предпосылками. В последнем случае создаются приборы, в которых находят реализацию новые научные достижения.

Так, например, развитие квантовой физики существенно повыси¬ло возможности измерений с высокой степенью точности. Использование эффекта Мессбауэра позволяет создать прибор с разрешающей способностью порядка 10-13 % измеряемой величины. Хорошо развитое измерительное приборостроение, разнообразие методов и высокие характеристики средств из¬мерения способствуют прогрессу в научных исследованиях. В свою очередь, решение научных проблем, как уже отмечалось выше, часто открывает новые пути совершенствования самих измерений. 2.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Общее научное понятие «метод»

Метод вооружает человека системой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми он может достичь намеченной цели. Владение методом… Учение о методе начало развиваться еще в науке Нового времени. Ее представители считали правильный метод ориентиром в движении к надежному, истинному знанию. Так, видный философ…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Общенаучные методы эмпирического познания

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Общенаучные методы теоретического познания
Общенаучные методы теоретического познания. Абстрагирование и идеализация. Мысленный эксперимент Процесс познания всегда начинается с рассмотрения конкретных, чувственно воспринимаемых предм

Индукция и дедукция
Индукция и дедукция. Индукция (от лат. inductio — наведение, побуждение) есть метод познания, основывающийся на формально-логи¬ческом умозаключении, которое приводит к получению общего вывода на ос

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги