Методы и средства научной деятельности. Проведение научных исследований в современных условиях
Под методом понимается система регулятивных принципов практической или теоретической деятельности человека. Метод (греч. methodos - путь исследования, теория, учение) - это способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи; совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности .
Лишь благодаря исследованию различных методов человеческая деятельность может быть эффективной. Это замечено уже давно. Еще английский ученый Ф. Бэкон, подчеркивая огромное значение метода, сравнивал его со светильником, освещающим путнику дорогу в темноте. Он метко сказал, что даже хромой, идущий по дороге, опережает того, кто бежит по бездорожью. Подобного же мнения придерживались многие ученые, считавшие, что изучить метод, которым пользовался ученый, делая гениальное открытие, не менее важно для науки, чем само это открытие. Заслуживают внимания слова немецкого афериста Г. Лихтенберга, который остроумно заметил, что было бы куда лучше, если бы людей учили не тому, что думать, а тому, как надо думать.
К числу общих методов научного познания можно отнести такие, которые имеют ограниченную (по крайней мере, в двух следующих отношениях) сферу действия:
¨ применяются не во всех областях знания, а лишь в части. Например, наблюдения и эксперимент широко применяются в биологии и медицине и не находят применения в математике, и наоборот: широко используемые в математике метод идеализации и аксиоматический метод не находят применения в медицине и биологии;
¨ используются только на отдельных (а не на любых) ступенях процесса познания. Идеализация, формализация и другие менее популярные методы находят широкое применение только на теоретическом уровне знания. Что же касается наблюдения, сравнения, измерения и эксперимента, то эти методы используются главным образом на эмпирическом уровне познания.
Под средствами исследования понимаются материальные системы, за-шаюшие объект исследования (в случае применения моделей) или чело-а в т рех его основных функциях: чувствующего (микроскоп, телескоп, усилитель); мыслящего (ЭВМ); действующего (ракета, луч лазера).
Исходя из логики движения знания и характера организации познания, можно выделить два основных уровня научного исследования: эмпирический и теоретический, а также методы исследования, которые применяются как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях.
Эмпирический уровень исследования. На этом уровне исследователь накапливает факты, информацию об исследуемых объектах и проводит:
¨ наблюдения;
¨ сравнения:
¨ измерения;
¨ эксперименты;
¨ первичную систематизацию знаний (в форме таблиц, схем, перечней, графиков и т.п.).
Теоретический уровень исследования. На этом уровне происходит синтез накопленных знаний в форме научной теории. В теории понятия и суждения исследуемой области явлений объединены центральной мыслью теории - идеей.
В зависимости от того, на каком уровне производится исследование и какие цели оно преследует, применяются и соответствующие общие методы познания.
Для удобства изучения и практического применения тех или иных методов их целесообразно разделить на три группы:
¨ методы эмпирического исследования;
¨ методы, используемые как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне исследования;
¨ методы теоретического исследования.
Рассматривая роль исследования в деятельности менеджера, необходимо отметить, что это один из основных самостоятельных видов его практической деятельности. Вместе с тем исследование в той или иной мере проявляется и в других видах его деятельности: управленческой, экономически, организационной, аналитической, методической, информационной, консультационной и т.п. Следовательно, исследование как процесс выработки новых знаний в работе менеджера так же необходимо, как и другие виды деятельности.
Исследование характеризуется объективностью, воспроизводимостью доказательностью, точностью, т.е. тем, что необходимо менеджеру в практической деятельности.
От менеджера, занимающегося самостоятельным исследованием, можно ожидать:
1) умения выбирать и ставить вопросы;
2) умения пользоваться средствами, которыми располагает наука (если
он не находит свои, новые);
3) умения разобраться в полученных результатах, т.е. понимать, что
дало исследование и дало ли оно вообще что-нибудь.
Начинающему исследователю необходимо с первых шагов самостоятельной работы проявить активность и стремление прежде всего самому справиться с возникшими затруднениями, прибегая к помощи руководителя только в наиболее трудных случаях.
Средства и методы являются важнейшими составляющими компонентами логической структуры организации деятельности.
В ходе развития науки разрабатываются и совершенствуются средства познания: материальные, математические, логические, языковые, информационные. Все средства познания – это специально создаваемые средства. Материальные средства познания – это, в первую очередь, приборы для научных исследований. В истории с возникновением материальных средств познания связано формирование эмпирических методов исследования – наблюдения, измерения, эксперимента.
Использование материальных средств познания в науке вообще – оказывает глубокое влияние на формирование понятийного аппарата наук, на способы описания изучаемых предметов, способы рассуждений и представлений, на используемые обобщения, идеализации и аргументы.
Информационные средства познания. Массовое внедрение вычислительной техники, информационных технологий, средств телекоммуникаций коренным образом преобразует научно-исследовательскую деятельность во многих отраслях науки, делает их средствами научного познания. Информационные средства позволяют значительно упростить обработку статистических данных практически во всех отраслях науки. А применение спутниковых навигационных систем во много раз повышает точность измерений в геодезии, картографии и т.д.
Математические средства познания. Развитие математических средств познания оказывает все большее влияние на развитие современной науки, они проникают и в гуманитарные, общественные науки. Математика, будучи наукой о количественных отношениях и пространственных формах, абстрагированных от их конкретного содержания, разработала и применила конкретные средства отвлечения формы от содержания и сформулировала правила рассмотрения формы как самостоятельного объекта в виде чисел, множеств и т.д., что упрощает, облегчает и ускоряет процесс познания, позволяет глубже выявить связь между объектами, от которых абстрагирована форма, вычленить исходные положения, обеспечить точность и строгость суждений. Математические средства позволяют рассматривать не только непосредственно абстрагированные количественные отношения и пространственные формы, но и логически возможные, то есть такие, которые выводят по логическим правилам из ранее известных отношений и форм.
Под влиянием математических средств познания претерпевает существенные изменения теоретический аппарат описательных наук. Математические средства позволяют систематизировать эмпирические данные, выявлять и формулировать количественные зависимости и закономерности. Математические средства используются также как особые формы идеализации и аналогии (математическое моделирование).
Логические средства познания. В любом исследовании ученому приходится решать логические задачи. Использование логических средств в процессе построения рассуждений и доказательств позволяет исследователю отделять контролируемые аргументы от интуитивно или некритически принимаемых, ложные от истинных, путаницу от противоречий.
Языковые средства познания. Важным языковым средством познания являются, в том числе, правила построения определений понятий (дефиниций). Во всяком научном исследовании ученому приходится уточнять введенные понятия, символы и знаки, употреблять новые понятия и знаки. Определения всегда связаны с языком как средством познания и выражения знаний.
Существенную, подчас определяющую роль в построении любой научной работы играют применяемые методы исследования.
Методы исследования подразделяются на эмпирические (эмпирический – дословно – воспринимаемый посредством органов чувств) и теоретические .
Исходя из этого мы выделяем:
– методы-операции;
– методы-действия.
Теоретические методы:
– методы – познавательные действия: выявление и разрешение противоречий, постановка проблемы, построение гипотезы и т.д.;
– методы-операции: анализ, синтез, сравнение, абстрагирование и конкретизация и т.д.
Табл. 3 Методы научного исследования
НЕГОСУДАРСТВЕННАЯ АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
ИНСТИТУТ ИНДУЦСТРИИ МОДЫ
КУРС ЛЕКЦИЙ
«Методы и средства исследования»
Москва 2009 г.
ВВЕДЕНИЕ
Курс лекций написан согласно программы данного курса. Данная дисциплина введена в учебный план всех механико-технологических специальностей институтов.
Задача настоящего курса – научить студентов применению математико-статистических методов для получения статистических математических моделей.
ЛЕКЦИЯ №1
Научно-исследовательская работа и подготовка к её проведению.
Научно-исследовательские работы подразделяются на теоретические, экспериментальные и теоретико-экспериментальные. Сочетание теоретических и экспериментальных частей научно-исследовательской работы способствует более глубокому решению задачи исследования.
По направленности научно-исследовательские работы в текстильной промышленности подразделяются на следующие виды:
1. Теоретико-экспериментальные работы, раскрывающие закономерности технологических процессов и определяющие оптимальный режим работы машин и механизмов.
2. Экспериментальные работы по испытанию вновь созданных текстильных машин с целью определения надежности и долговечности работы и устройств механизмов.
3. Поисковые исследовательские работы, направленные на разработку новых технологических процессов на основе более эффективного использования известных и широко применяемых в промышленности видов энергии.
4. Поисковые работы, направленные на создание новых текстильных материалов, работы по рациональному использованию натуральных и химических волокон, пряжи и нитей.
5. Исследовательские работы по изучению факторов, определяющих качество и эксплуатационные свойства изделий, а также работы по улучшению методов испытания материалов.
6. Работы, направленные на разработку новых методов исследования технологических процессов и средства для измерения параметров, характеризующих процесс.
2. Этапы научно-исследовательских работ (НИР).
Научно-исследовательская работа состоит из ряда этапов. Каждый этап имеет самостоятельное значение и является объектом планирования.
Теоретико-экспериментальные работы в текстильной промышленности обычно включают следующие этапы:
1. Выбор и обоснование темы.
2. Подготовительный этап.
3. Теоретический анализ технологического процесса.
4. Подготовка и проведение предварительного эксперимента.
5. Проведение систематического основного эксперимента.
6. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований, выводы и предложения по работе с экономическим обоснованием.
Экспериментальные работы по испытанию текстильных машин содержат все перечисленные выше этапы, кроме первого.
Поисковые исследовательские работы могут включать следующие этапы:
1. Подготовительный этап.
3. Испытание моделей и внесение коррективов в конструкцию и технологию.
4. Проектирование и изготовление стендов (макетов).
5. Подготовка и проведение предварительного эксперимента.
6. Проведение систематического эксперимента.
7. Анализ результатов испытаний, выводы и предложения.
Приведенная выше последовательность этапов поисковых работ предполагает успешное решение проблемы.
Научно-исследовательские работы, которые предполагают разработку технологических условий для рационального использования сырья и нового ассортимента текстильных материалов, обычно имеют следующие типовые этапы:
1. Подготовительный этап.
2. Разработка теоретической части темы.
3. Подготовка и проведение предварительного эксперимента.
4. Проведение систематического эксперимента.
5. Анализ результатов, разработка оптимального технологического режима работы машин в производстве, выбор оптимального сырья и структуры материалов.
Все этапы НИР взаимосвязаны.
3. Подготовительный этап НИР.
Подготовительный этап научно-исследовательской работы включает следующие работы:
2. Предварительное знакомство с объектом исследования, его структурой и особенностями.
3. Изучение физической основы технологического процесса.
4. Определение круга вопросов, подлежащих изучению, формулирование задач исследования и обоснование необходимости постановки работы на выбранную тему.
5. Составление методической и рабочей программ НИР.
Список необходимой литературы исследователь может составить сам, используя метод «цепочки». Сущность этого метода заключается в том, что изучая первую статью, книгу, диссертацию или отчет по НИР, можно обнаружить ссылки по литературе по теме, а в последующих статьях – на другие источники и т. д.
При изучении литературных источников исследователь обдумывает и намечает направления своей работы.
Методическая программа НИР и её содержание.
Методическая программа является основным документом НИР, который составляется на основе изучения литературы и предварительного знакомства с объектом исследования в лаборатории или на производстве, а также после предварительного изучения физической сущности технологических процессов, осуществляемых в этом объекте.
Методическая программа должна содержать:
1. Четкую и исчерпываемую формулировку темы работы.
2. Определение цели работы, а также предполагаемых результатов.
3. Причины, вызывающие постановку данной работы, как с научно-технических, так и с экономических позиций.
4. Краткое изложение и критический анализ материалов научных работ и литературных источников.
5. Построение рабочей модели объекта или процесса.
6. Схему разработки данной темы по этапам, т. е. перечень этапов.
7. Условия, матрицу планирования и методику проведения эксперимента, а также методику испытания материалов.
8. Метод обработки результатов, наблюдений и испытаний, метод обобщения этих результатов и построения выводов.
9. Методику подсчета экономической эффективности работы.
В зависимости от характера исследования в его программу необходимо включать разделы или этапы теоретического характера, позволяющие обосновать практические выводы и рекомендации по усовершенствованию или созданию новых технологических процессов, приборов, машин и т. д. Теоретической разработке может предшествовать экспериментальная работа и наоборот.
Математическое описание технологических процессов, математические модели.
Многие технологические процессы и объекты текстильной промышленности являются сложными.
Они характеризуются большим числом взаимосвязанных факторов (например, натяжение нити и длина нити в петле).
Научные исследования проводят с целью:
1. Раскрытия сущности и закономерности процесса.
2. Определения оптимального режима работы объекта (механизма, машины, агрегата) для обеспечения заданного качества выпускаемой продукции и высокой производительности.
3. Определение статических и динамических характеристик объекта и др.
Результаты исследований могут быть представлены в виде таблиц, графиков и уравнений, т. е. математического описания технологического процесса.
Сущность математического описания объекта (системы) или процесса заключается в получении математической модели или соотношения, связывающие характеристики входящего в объект материала и выходящего продукта, т. е.
У=А{х}, (1.1)
Где У – совокупность выходных параметров процесса, которые определяют физические и химические свойства выходящего продукта или технико-экономические показатели процесса (объекта). Часто этот параметр называют критерием оптимизации, параметром оптимизации.
х – совокупность входных параметров (факторов), определяющих характеристики процесса (объекта) и свойства входящего материала (сырья, продукта).
Часто входные данные называют аргументами, входными параметрами или внешними воздействиями на систему; А{ } – символ, называемый оператором, который характеризует математическую операцию преобразования входных функций, т. е. математическую модель объекта или системы.
Математическую модель объекта обычно представляют в виде блок-схемы:
Х – входные параметры (факторы)
У – выходные параметры.
Объект или система (раскройная машина, швейная машина , пресс и т. д.)
Зная математическую модель процесса или объекта, можно спрогнозировать свойства выходящего продукта, оценить степень влияния входных факторов с целью оптимизации процесса.
Методы получения математических моделей.
1. Теоретический.
2. Экспериментальный.
Наиболее часто используют сочетание теоретического и экспериментального методов.
Пассивный и активный эксперимент.
При пассивном эксперименте информацию о параметрах процесса или объекта получают при нормальной эксплуатации объекта, без внесения каких-либо искусственных возмущений.
При активном эксперименте информацию о параметрах процесса получают путем искусственного внесения возмущений, т. е. изменяют входные параметры в соответствии с заранее спланированной программой (т. е. матрицей планирования).
Предварительный эксперимент.
1. Подготовка и проведение предварительного эксперимента.
Первичная обработка экспериментальных данных включает:
1) исключение резко выделяющихся экспериментальных данных;
2) статическую проверку случайности и независимости результатов измерений;
3) определение числовых характеристик случайных величин: среднего, дисперсии или среднего квадратического отклонения, коэффициент вариации и вида распределения случайных величин;
4) определение вида распределения ординат случайной функции;
5) проверку воспроизводимости процесса.
Методы исключения резко выделяющихся экспериментальных данных.
1) Среднее значение и дисперсия определяются по формулам:
(1.3)
2) Расчетное значение критерия Смирнова – Грабса определяется при подозрении резко выделяющегося максимального значения.
(1.4)
при подозрении резко выделяющегося минимального значения.
(1.5)
Затем VRmax и VRmin сравниваем с табл. VT (прил. 1), и, при условии, что доверительная вероятность РД или уровень значимости (а)
а = 1 – РД РД = 0…1
в текстиле РД = 0,95 или 95%
Если VRmax > VT или VRmin> VT, то резко выделяющиеся Уi max или Уi min исключают из дальнейшей статистической обработки данных.
Пример : при испытании швейных ниток на разрыв получены следующие значения: 199, 239, 214, 229, 224, 234, 219, 300, 224, 218
Пользуясь форм. 1.
; 
VT=2,29
Значит 300 – резко выдел., его исключают.
ЛЕКЦИЯ №2
Подготовка к научно-исследовательской работе (НИР).
В лекции №1 мы определили, что производство трикотажа является многофакторным процессом. Значения управляемых (результирующих) показателей зависят от большого числа входных факторов: от свойств пряжи и от настройки регуляторов машины. Зачастую бывает сложно настроить весь технологический процесс так, чтобы получить лучший результат: требуемые значения поверхностной плотности, усадок полотна или изделия и т. п.
Кроме того, производство трикотажных изделий представляет собой комплекс подготовительных и отделочных производств. К примеру сырье должно быть подготовлено так, чтобы обеспечить, помимо требуемого качества изделий, нормальное протекание технологического процесса трикотажного производства при максимальном использовании современной техники.
Широкий диапазон требований к сырью для трикотажных изделий объясняется очень большим разнообразием самих изделий. Например, требование к структуре нити предъявляют, начиная от капроновых мононитей для тонких чулок и кончая шерстяной и синтетической пряжей для верхней одежды.
К тому же несомненное влияние на резуьтат производства оказывают ВТО или красильно-отделочные процессы. При этом сырье, полуфабрикаты или изделия подвергаются комплексу физико-механических и химических воздействий.
Как уже отмечалось, одним из основных входных факторов трикотажного производства являются физико-механические свойства нитей и пряжи.
Рассмотрим в качестве примера процесс вязания полотна переплетения ластик на двухфонтурной кругловязальной машине типа КЛК из чистошерстяной пряжи.
Для того, чтобы построить математическую модель технологического процесса и иметь возможность по построенной количественной зависимости им управлять, прежде всего необходимо четкое разделение всего множества факторов на управляющие (входные факторы) и управляемые (результирующие) показатели.
Затем необходимо знать методы и средства измерения каждого управляющего воздействия и управляемого показателя изделия (или полотна), особенно измерения свойств пряжи и полотна.
Заметные трудности создает и отсутствие для большинства параметров точных и быстродействующих инструментов для автоматического измерения их значений.
Т. о. при экспериментальном исследовании технологического процесса производства трикотажа необходимо измерить и зарегистрировать величины не менее 20 переменных (рис. 1), различных, так сказать, по своей физической природе.
Последнее обстоятельство влечет за собой применение различных методов исследования. Как n в первой лекции, здесь необходимо снова отметить, что подавляющее большинство переменных измеряется не во время протекания процесса вязания, а до него (свойства пряжи) или после него (показатели полотна).
Из-за этого обстоятельства ТП производства трикотажа как объект управления является разомкнутой системой.
Причем, измерение как свойств пряжи, так и показателей полотна производится из отобранных образцов пряжи и образцов полотен. Т. е. имеет место разрушающий контроль сырья и изделий.
В этом заключается одна из специфических сторон методов исследования технологических процессов производства трикотажа.
Второй специфической стороной являются условия проведения измерений свойств пряжи и показателей полотна. Условия проведения таких измерений определяют в весьма значительной степени точность величин исследуемых переменных.
Требования к этим условиям достаточно подробно изложены в книге «Испытания трикотажа», М. Легпромбытиздат, 1989 г. Кроме того, после изучения курса «Текстильное материаловедение» вы должны знать эти условия, а также методы и средства исследования некоторых свойств пряжи и показателей полотна.
Все текстильные материалы вследствие их пористости обладают способностью поглощать водяные пары из окружающей среды и отдавать их обратно. Процесс поглощения водяных паров из окружающей среды называется сорбцией, процесс их отдачи – десорбцией.
В текстильных материалах имеет место физическая сорбция, которая НЕ сопровождается образованием химических соединений между поглотителем (сорбентом) и поглощаемыми парами (сорбатом).
Процессы сорбции и десорбции водяных паров протекают при неизменных значениях температуры и влажности до тех пор, пока не установится сорбционное равновесие. При изменении внешних условий температуры и влажности воздуха эти процессы возобновляются и протекают до установления нового равновесия. Равновесным состоянием считается такое состояние сорбента (например, нити), когда поглощение водяных паров практически прекращается и составляет сотые доли от массы сорбента.
Количество поглощаемых водяных паров и скорость поглощения зависят от вида материала и состояния окружающей среды.
В зависимости от содержания влаги в текстильных материалах изменяются их физико-механические свойства (например, масса материала, что влияет на определение его расхода, т. е. на конечные экономические показатели).
Поэтому при испытаниях текстильных материалов требуется соблюдение ЖЕСТКИХ норм температуры и влажности воздуха в испытательных лабораториях и предварительное выдерживание испытуемых образцов приэтих условиях в течение длительного временидля достижения сорбционного равновесия.
Стандартом установлены следующие параметры воздуха при проведении исследований и выдерживании образцов: температура t = 20+20 С и относительная влажность 65+2 %. Эти условия принято называть нормальными.
Также называют и влажность, которую приобретает материал при указанных условиях. Время выдерживания исследуемых образцов зависит от их массы и может составлять несколько суток.
Нормальные условия в испытательных лабораториях поддерживаются с помощью кондиционеров.
Отбор проб при проведении испытаний.
Текстильные материалы сдаются и принимаются партиями. Партией называется количество материала одного наименования и вида, оформленное одним документом, удостоверяющим его количество и качество.
Партия состоит из единиц упаковок, к которым могут быть отнесены: контейнеры, тюки, кипы, пачки, коробки и т. п.
Единица упаковки состоит из отдельных паковок (моток, початок, бобина, катушка, кусок, рулон, изделие и т. д.), которая является наименьшей частью партии.
Во избежание больших затрат материалов (разрушающий контроль) и времени на проведение исследований количественная оценка текстильных материалов осуществляется путем испытания небольшого числа отобранных паковок, так назыв. выборок.
Для осуществления случайного отбора (отбора объективного, непредвзятого) паковок м. б. использована таблица (или генератор как в лотереях) случайных чисел. Применение такого (случайного) метода отбора проб носит название – РАНДОМИЗАЦИЯ.
Число единиц упаковки и число паковок, отбираемых от партии для составления выборки, определяются ГОСТ 8844 – 75; ГОСТ 9173 – 76; ГОСТ 6611.0 – 73. число паковок для проведения испытаний отбирается в зависимости от массы партии или числа единиц или от числа паковок (например, числа кусков или изделий) в партии. Для пряжи, нитей и готовых изделий паковки отбираются раздельно для определения физико-механических свойств и для определения фактической влажности и содержания замасливателя.
Для трикотажных полотен, готовых изделий и нитей для них пробы для всех перечисленных испытаний отбираются от одних и тех же паковок. От выбранных паковок отбирают пробы.
Подготовка к испытаниям.
С паковок нитей сматывают наружный слой. Затем срезая, сматывая или стаскивая слой нитей примерно равными частями с каждой, отбирают пробу требуемой величины: n отрезков нитей длиной ℓ каждый.
Со сновальных роликов, предварительно удалив верхний слой нитей, сматывают пучки нитей во всю ширину валика длиной около 1 м, и до отрезания каждого пучка концы его закрепляют (завязывают узлом или приклеивают).
Из отобранных кусков полотен вырезают пробы на расстоянии не менее 1,5 м от конца куска, так называемые точечные пробы. Они представляют собой отрезки полотна во всю ширину длиной 65 – 75 см при ширине полотна в развернутом виде от 60 до 120 см и 30 – 35 см при ширине полотна более 120 см. длина точечной пробы может изменяться в зависимости от количества определяемых показателей полотна.
После выдерживания точечных проб в нормальных условиях их раскладывают на столе и размечают тонко заточенным карандашом, резко отличающимся от цвета полотна, с помощью соответствующих шаблонов.
Элементарные пробы для всех испытаний вырезают точно по разметке так, чтобы линии обводки оставались на обрезках.
Количество испытаний с одной паковки (куска) выборки и размеры проб для испытаний на различные показатели трикотажных полотен представлены в стандартах на методы испытаний по каждому показателю.
Точечная проба, отбираемая от полотна, должна быть связана с видом и номером машины, на которой полотно выработано или отделано.
В случае определения физико-механических свойств ИЗДЕЛИЙ элементарные пробы вырезаются из изделий, отобранных в выборку.
До и во время испытаний все элементарные пробы должны находиться в НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ.
ЛЕКЦИЯ №3
Определение числовых характеристик совокупности случайных величин.
Полной характеристикой случайных величин, получаемых при измерении свойств продуктов и параметров процессов текстильной промышленности, является функция (закон) распределения.
Прежде чем определять основные числовые характеристики случайных величин для упрощения, ускорения и предупреждения ошибки в расчетах рекомендуется выборочные экспериментальные данные предварительно обработать. Сущность обработки заключается в следующем:
1. Если данные эксперимента представляют дробные числа, то необходимо умножить их на какую-то постоянную величину, чтобы оперировать далее только целыми числами;
2. Если данные представляют многозначные числа, которые различаются лишь в одном или нескольких последних знаках, то целесообразно отбросить постоянную часть этих данных.
Пример: в результате измерения получены следующие данные: 8,35; 8,09; 8,93; 8,64; 8,37; 8,71; 8,19; 8,24; 8,64; 8,32.
Умножим на 100 и вычтем 800, получаем:
35; 9; 93; 64; 37; 71; 19; 24; 64; 32.
Определив среднее значение производят обратную операцию, т. е. прибавить 800 и разделить на 100.
Среднее значение – центр распределения случайных величин, около которого группируется большая их часть. Эта характеристика является оценкой истинного (генерального)среднего значения.
η = М{у}, определяемого по генеральной совокупности, где
М{у} – математическое ожидание случайной величины у.
Характер рассеяния случайной величины у около центра расширения у является дисперсия или среднее квадратическое отклонение
Дисперсия S2{у} является оценкой истиной дисперсии σ2{у} генеральной совокупности. При малом объеме выборки (измерений, m), когда m<30 то применяют следующие формулы:
(3.1)
(3.2)
(3.3)
Коэффициент вариации является относительной характеристикой рассеяния случайной величины. Оценка CV{у} истинного значения коэффициента вариации У{у} случайной величины генеральной совокупности определяется по формуле:
Если выразить в процентах, то это называется квадратической неровнотой.
(3.5)
Если выборка имеет большой объем, т. е.m>30, то для упрощения расчетов применяют «способ произведений» или «способ отсчета от условного нуля У0*». Ряд экспериментальных значений делят на классы (интервалы)
k – число классов.
k = 3,332 loq m + 1 при 50 k = при m>200 Таблица 3.1. Затем определяем величину интервала: В зависимости от Δу определяют границы классов и среднее значение класса, а затем, распределив все m значений по классам, определяют частоту значений по классам (табл.2) Пользуясь данными табл.2, находят среднее значение выборки: И среднее квадратическое отклонение: где Условный нуль, т. е.некоторое начальное значение соответствующее чаще всего максимальному значению mi, - среднее значение класса. Таблица 3.2. Границы класса Среднее значение класса Нормированное значение случайных величин mi
У
i
У
i
2
mi
У
i
2
Таблица 3.3. это заполняем это рассчитывается Границы классов Находим 3.7;3.5;3.8. ЛЕКЦИЯ №4
Сравнение двух дисперсий нормальных генеральных совокупностей.
Сравнение дисперсий производится при сопоставлении различных технологических объектов по устойчивости (воспроизводимости) их работы, при при выборе метода измерения параметров процесса или свойств продукта, обладающего меньшей ошибкой. Сравнение дисперсий проводится также при определении значимости разности средних двух рядов измерений. Пусть S1 и S2 – оценка одной и той же нормальной генеральной дисперсии, требуется проверить гипотезу Н0 ; σ12= σ22 по отношению к трем конкурирующим гипотезам: Н1; σ12=σ22; Н2; σ12>σ22; Н3; σ12<σ22. Так как случайные величины У1 и У2 распределены по нормальному закону, то в качестве критерия сравнения двух дисперсий принимается частное оценок дисперсии генеральной совокупности где в числителе – большая из двух оценок рассеяния (для того, чтобы F всегда было больше 1). Отношение дисперсий как статистическая характеристика при верной гипотезе Н0 имеет распределение Фишера с m1 – 1 и m2 – 1 степенями свободы. Расчетное значение критерия Фишера, определяемое по формуле: сравнивая с табличным критерием Фишера – Fт. Если FR Если FR>Fт, то гипотеза Н0 отвергается, т. е. два полученных ряда измерений являются неравнозначными. Пример 1. пусть выходной параметр объекта при одном уровне фактора характеризуется дисперсией S12{у} = 2,8 с числом степеней свободы f1 = 2 (число измерений 3); для второго уровня соответственно S2{у} = 1,6 ; f2= 12; FT[ Pд = 0,95; f1 = 2; f2= 12] = 3,885 Так как то гипотеза об однородности (воспроизводимости) дисперсии или равноточности двух рядов измерений У1 и У2 принимается. Активный эксперимент.
Планирование активного эксперимента.
Планирование эксперимента – это постановка опытов по некоторой заранее составленной схеме, обладающей какими-то оптимальными свойствами.
В настоящее время применение получили математико-статистические методы планирования экспериментов. В задачу планирования эксперимента входит:
выбор необходимых для эксперимента опытов, т. е. построение матрицы планирования, и выбор методов математической обработки результатов эксперимента. Матрица планирования эксперимента представляет собой таблицу, в которой указаны значения уровней факторов в различных сериях опытов. Численно опытов определяется задачами исследования и методами планирования эксперимента. Существует два вида планирования активного эксперимента: традиционное (классическое) однофакторное и многофакторное (факторное). При однофакторном планировании влияние входных параметров (факторов) на выходной параметр изучается постепенно, и в каждой серии опытов меняется уровень лишь одного фактора, а все остальные остаются неизменными. Число уровней N = 5 Факторное планирование
эксперимента – это такое планирование, при котором одновременно варьируются все факторы. При факторном планировании эксперимента проводится рандомизация опытов, которая позволяет исключать влияние неконтролируемых факторов и рассматривать их как случайные факторы. Выходные и входные параметры процесса.
При любом методе планирования эксперимента устанавливаются выходные параметры процесса и входные параметры, т. е. факторы, которые подлежат измерению и исследованию. Выходные параметры
– характеризуют объект и свойства получаемого продукта. Они могут быть: технико-технологические, экономические, статистические и т. д. Тема 5 Методология теоретических исследований
Методоло́гия (от греч. μεθοδολογία - учение о способах; от др.-греч. μέθοδος из μετά- + ὁδός, букв. «путь вслед за чем-либо» и др.-греч. λόγος - мысль, причина) - учение о методах, способах и стратегиях исследования предмета. Структура методологии
Методологию можно рассматривать в двух срезах: как теоретическую, и она формируется разделом философского знания гносеология, так и практическую, - ориентированную на решение практических проблем и целенаправленное преобразование мира. Теоретическая стремится к модели идеального знания (в заданных описанием условиях, например, скорость света в вакууме), практическая же - это программа (алгоритм), набор приёмов и способов того, как достичь желаемой практической цели и не погрешить против истины, или того, что мы считаем истинным знанием. Качество (успешность, эффективность) метода проверяется практикой, решением научно-практических задач - то есть поиском принципов достижения цели, реализуемых в комплексе реальных дел и обстоятельств. В методологии можно выделить следующую структуру: Основания методологии: философия, логика, системология, психология, информатика, системный анализ, науковедение, этика, эстетика; Характеристики деятельности: особенности, принципы, условия, нормы деятельности; Логическая структура деятельности: субъект, объект, предмет, формы, средства, методы, результат деятельности, решение задач; Временная структура деятельности: фазы, стадии, этапы. Технология выполнения работ и решения задач: средства, методы, способы, приемы. Методология также делится на содержательную и формальную. Содержательная методология включает изучение законов, теорий, структуры научного знания, критериев научности и системы используемых методов исследования. Формальная методология связана с анализом методов исследования с точки зрения логической структуры и формализованных подходов к построению теоретического знания, его истинности и аргументированности. Методами в науке называются способы, приемы исследования явлений, составляющих предмет данной науки. Применение этих приемов должно приводить к правильному познанию изучаемых явлений, т. е. к адекватному (соответствующему действительности) отражению в сознании человека присущих им особенностей и закономерностей. Применяемые в науке методы исследования не могут быть произвольными, выбранными без достаточных оснований, всего лишь по прихоти исследователя. Истинное познание достигается лишь в том случае, когда применяемые в науке методы строятся в соответствии с объективно существующими законами природы и общественной жизни, нашедшими свое выражение в философии диалектического и исторического материализма. При построении методов научного исследования необходимо в первую очередь опираться на следующие из этих законов: а) все явления окружающей нас действительности находятся во взаимной связи и обусловленности. Эти явления существуют не изолированно друг от друга, а всегда в органической связи, поэтому правильные методы научного исследования должны исследовать изучаемые явления в их взаимной связи, а не метафизически, как существующие якобы оторванные друг от друга; б) все явления окружающей нас действительности находятся всегда в процессе развития, изменения, поэтому правильные методы должны исследовать изучаемые явления в их развитии, а не как нечто стабильное, застывшее в своей неподвижности. При этом научные методы исследования должны исходить из правильного понимания самого процесса развития: 1) как состоящего не только в количественных, но, что самое главное, в качественных изменениях, 2) как имеющего своим источником борьбу противоположностей, внутренне присущих явлению противоречий. Изучение явлений вне процесса их развития также является одной из существенных ошибок метафизического подхода к познанию действительности. Логическая структура включает в себя следующие компоненты: субъект, объект, предмет, формы, средства, методы деятельности, ее результат. Гносеология – это теория научного познания (синоним – эпистемология), одна из составных частей философии. В целом гносеология изучает закономерности и возможности познания, исследует ступени, формы, методы и средства процесса познания, условия и критерии истинности научного знания. Методология же науки как учение об организации научно-исследовательской деятельности – это та часть гносеологии, которая изучает процесс научной деятельности (его организацию). Классификации научного знания. Научные знания классифицируются по разным основаниям: – по группам предметных областей знания делятся на математические, естественные, гуманитарные и технические; – по способу отражения сущности знания классифицируются на феноменталистские (описательные) и эссенциалистские (объяснительные). Феноменталистские знания представляют собой качественные теории, наделяемые преимущественно описательными функциями (многие разделы биологии, географии, психология, педагогика и т.д.). В отличие от них эссенциалистские знания являются объяснительными теориями, строящимися, как правило, с использованием количественных средств анализа; – по отношению к деятельности тех или иных субъектов знания делятся на дескриптивные (описательные) и прескрептивные, нормативные – содержащие предписания, прямые указания к деятельности. Оговорим, что содержащийся в данном подразделе материал из области науковедения, в том числе гносеологии, имеет дескриптивный характер, однако он, во-первых, необходим как ориентир для любого исследователя; во-вторых, он является в определенном смысле основой для дальнейшего изложения прескрептивного основания методологии науки нормативного материала, относящегося непосредственно к методологии научной деятельности; – по функциональному назначению научные знания классифицируются на фундаментальные, прикладные и разработки; Эмпирическое знание – это установленные факты науки и сформулированные на основе их обобщения эмпирические закономерности и законы. Соответственно, эмпирическое исследование направлено непосредственно на объект и опирается на эмпирические, опытные данные. Эмпирическое знание, будучи совершенно необходимой ступенью познания, так как все наши знания возникают в конечном счете из опыта, все же недостаточно для познания глубоких внутренних закономерностей возникновения и развития познаваемого объекта. Теоретическое знание – это сформулированные общие для данной предметной области закономерности, позволяющие объяснить ранее открытые факты и эмпирические закономерности, а также предсказать и предвидеть будущие события и факты. Теоретическое знание трансформирует результаты, полученные на стадии эмпирического познания, в более глубокие обобщения, вскрывая сущности явлений первого, второго и т.д. порядков, закономерности возникновения, развития и изменения изучаемого объекта. Оба вида исследований – эмпирическое и теоретическое – органически взаимосвязаны и обусловливают развитие друг друга в целостной структуре научного познания. Эмпирические исследования, выявляя новые факты науки, стимулируют развитие теоретических исследований, ставят перед ними новые задачи. С другой стороны, теоретические исследования, развивая и конкретизируя новые перспективы объяснения и предвидения фактов, ориентируют и направляют эмпирические исследования. Семиотика – наука, изучающая законы построения и функционирования знаковых систем. Семиотика естественным образом является одним из оснований методологии, поскольку человеческая деятельность, человеческое общение делает необходимым выработку многочисленных систем знаков с помощью которых люди могли бы передавать друг другу разнообразную информацию и тем самым организовывать свою деятельность. Для того чтобы содержание того или иного сообщения, которое один человек может передать другому, передавая добытое им знание о предмете или выработанное им отношение к предмету, было понято получателем, необходим такой способ трансляции, который позволил бы получателю раскрыть смысл данного сообщения. А это возможно в том случае, если сообщение выражается в знаках, несущих доверенное им значение, и если передающий информацию и получающий ее одинаково понимают связь между значением и знаком. Поскольку общение между людьми необыкновенно богато и разносторонне, человечеству необходимо множество знаковых систем, что объясняется: – особенностями передаваемой информации, которые заставляют предпочитать то один язык, то другой. Например, отличие научного языка от естественного, отличия языков искусства от научных языков и т.д. – особенностями коммуникативной ситуации, которые делают более удобными использование того или иного языка. Например, использование естественного языка и языка жестов в частной беседе; естественного и математического – на лекции, к примеру, по физике; языка графических символов и световых сигналов – при регулировании уличного движения и т.д.; – историческим развитием культуры, которое характеризуется последовательным расширением возможностей связи между людьми. Вплоть до сегодняшних гигантских возможностей систем массовой коммуникации, основанных на полиграфии, радио и телевидении, компьютерах, телекоммуникационных сетях и т.п. Вопросы применения семиотики в методологии, также как и во всей науке, и в практике, прямо скажем, изучены совершенно недостаточно. А проблем здесь возникает множество. Например, подавляющее большинство исследователей в области общественных, гуманитарных наук не применяют методов математического моделирования, даже тогда, когда это возможно и целесообразно, просто потому, что они не владеют языком математики на уровне его профессионального использования. Или другой пример – сегодня многие исследования проводятся «на стыке» наук. Допустим, педагогики и техники. И здесь часто возникает путаница из-за того, что исследователь использует оба профессиональных языка «вперемешку». Но предмет любого научного исследования, допустим, диссертационного, может лежать только в одной предметной области, одной науки. И, соответственно, один язык должен быть основным, сквозным, а другой – только вспомогательным. Нормы научной этики
. Отдельный вопрос, который необходимо затронуть – вопрос о научной этике. Нормы научной этики не сформулированы в виде каких-либо утвержденных кодексов, официальных требований и т.д. Однако они существуют и могут рассматриваться в двух аспектах – как внутренние (в сообществе ученых) этические нормы и как внешние – как социальная ответственность ученых за свои действия и их последствия. Этические нормы научного сообщества, в частности, были описаны Р.Мертоном еще в 1942 г. как совокупность четырех основных ценностей: – универсализм
: истинность научных утверждений должна оцениваться независимо от расы, пола, возраста, авторитета, званий тех, кто их формулирует. Таким образом, наука – изначально демократична: результаты крупного, известного ученого должны подвергаться не менее строгой проверке и критике, чем результаты начинающего исследователя; – общность
: научное знание должно свободно становиться общим достоянием; – незаинтересованность, беспристрастность
: ученый должен искать истину бескорыстно. Вознаграждение и признание необходимо рассматривать лишь как возможное следствие научных достижений, а не как самоцель. В то же время, существует как научная «конкуренция», заключающаяся в стремлении ученых получить научный результат быстрее других, так и конкуренция отдельных ученых и их коллективов за получение грантов, государственных заказов и т.д. – рациональный скептицизм
: каждый исследователь несет ответственность за оценку качества того, что сделано его коллегами, он не освобождается от ответственности за использование в своей работе данных, полученных другими исследователями, если он сам не проверил точность этих данных. То есть, в науке необходимо, с одной стороны, уважение к тому, что сделали предшественники; с другой стороны – скептическое отношение к их результатам: «Платон мне друг, но истина дороже» (изречение Аристотеля). Особенности индивидуальной научной деятельности:
1. Научный работник должен четко ограничивать рамки своей деятельности и определять цели своей научной работы. В науке, так же как и в любой другой области профессиональной деятельности, происходит естественное разделение труда. Научный работник не может заниматься «наукой вообще», а должен вычленить четкое направление работы, поставить конкретную цель и последовательно идти к ее достижению. О проектировании исследований мы будем говорить ниже, а здесь необходимо отметить, что свойство любой научной работы заключается в том, что на пути исследователя постоянно «попадаются» интереснейшие явления и факты, которые сами по себе имеют большую ценность и которые хочется изучить подробнее. Но исследователь рискует отвлечься от стержневого русла своей научной работы, заняться изучением этих побочных для его исследования явлений и фактов, за которыми откроются новые явления и факты, и это будет продолжаться без конца. Работа таким образом «расплывется». В итоге не будут достигнуты никакие результаты. Это является типичной ошибкой большинства начинающих исследователей, о которой необходимо предупредить. Одним из главных качеств научного работника является способность сосредоточиться только на той проблеме, которой он занимается, а все остальные – «побочные» – использовать только в той мере и на том уровне, как они описаны в современной ему научной литературе. 2. Научная работа строится «на плечах предшественников». Прежде чем приступать к любой научной работе по какой-либо проблеме, необходимо изучить в научной литературе, что было сделано в данной области предшественниками. 3. Научный работник должен освоить научную терминологию и строго выстроить свой понятийный аппарат. Дело не только в том, чтобы писать сложным языком как, часто заблуждаясь, считают многие начинающие научные работники: что чем сложнее и непонятнее, тем якобы научнее. Достоинством настоящего ученого является то, что он пишет и говорит о самых сложных вещах простым языком. Дело и в другом. Исследователь должен провести четкую грань между обыденным и научным языком. А различие заключается в том, что к обыденному разговорному языку не предъявляется особых требований к точности используемой терминологии. Однако, как только мы начинаем говорить об этих же понятиях на научном языке, то сразу возникают вопросы: «А в каком смысле используется такое-то понятие, такое-то понятие и т.д.? В каждом конкретном случае исследователь должен ответить на вопрос: «В каком смысле он использует то или иное понятие». В любой науке имеет место явление параллельного существования различных научных школ. Каждая научная школа выстраивает свой собственный понятийный аппарат. Поэтому, если начинающий исследователь возьмет, к примеру, один термин в понимании, трактовке одной научной школы, другой – в понимании другой школы, третий – в понимании третьей научной школы и т.д., то получится полный разнобой в использовании понятий, и никакой новой системы научного знания тем самым исследователь не создаст, поскольку, что бы он ни говорил и ни писал, он не выйдет за рамки обыденного (житейского) знания. 4. Результат любой научной работы, любого исследования должен быть обязательно оформлен в «письменном» виде (печатном или электронном) и опубли-кован – в виде научного отчета, научного доклада, реферата, статьи, книги и т.д. Это требование обусловливается двумя обстоятельствами. Во-первых, только в письменном виде можно изложить свои идеи и результаты на строго научном языке. В устной речи этого почти никогда не получается. Причем написание любой научной работы, даже самой маленькой статьи, для начинающего исследователя представляет большую сложность, поскольку то, что легко проговаривается в публичных выступлениях или же мысленно проговаривается «про себя», оказывается «ненаписуемым». Здесь та же разница, что и между обыденным, житейским и научным языками. В устной речи мы и сами за собой и наши слушатели не замечают логических огрехов. Письменный же текст требует строгого логического изложения, а это сделать намного труднее. Во-вторых, цель любой научной работы – получить и довести до людей новое научное знание. И если это «новое научное знание» остается только в голове исследователя, о нем никто не сможет прочитать, то это знание, по сути дела, пропадет. Кроме того, количество и объем научных публикаций являются показателем, правда, формальным, продуктивности любого научного работника. И каждый исследователь постоянно ведет и пополняет список своих опубликованных работ. Особенности коллективной научной деятельности:
1. Плюрализм научного мнения. Поскольку любая научная работа является творческим процессом, то очень важно, чтобы этот процесс не был «зарегламентирован». Естественно, научная работа каждого исследовательского коллектива может и должна планироваться и довольно строго. Но при этом каждый исследователь, если он достаточно грамотен, имеет право на свою точку зрения, свое мнение, которые должны, безусловно, уважаться. Любые попытки диктата, навязывание всем общей единой точки зрения никогда не приводило к положительному результату. Вспомним, к примеру, хотя бы печальную историю с Т.Д. Лысенко, когда отечественная биология была отброшена на десятилетия назад. Существует даже термин «Лысе́нковщина» - политическая кампания по преследованию и шельмованию группы генетиков, отрицанию генетики и временному запрету генетических исследований в СССР (при том, что Институт генетики продолжал своё существование). Получила своё популярное название по имени Т. Д. Лысенко, ставшего символом кампании. Кампания развёртывалась в научных биологических кругах примерно с середины 1930-х до первой половины 1960-х годов. Её организаторами были партийные и государственные деятели, в том числе сам И. В. Сталин. В переносном смысле термин лысенковщина может использоваться для обозначения любого административного преследования учёных за их «политически некорректные» научные взгляды В том числе, существование в одной и той же отрасли науки различных научных школ обусловлено и объективной необходимостью существования различных точек зрения, взглядов, подходов. А жизнь, практика потом подтверждают или опровергают различные теории, или же примиряют их, как, например, примирила таких ярых противников, какими были в свое время Р. Гук и И. Ньютон в физике, или И.П. Павлов и А.А. Ухтомский в физиологии. 1675 год, заседание только что основанного Лондонского Королевского общества, обсуждение работы тридцатидвухлетнего кембриджца Исаака Ньютона "Теория света и цветов"… Итак, заранее уверенный в успехе молодой ученый подробно излагает ее суть. Выдвинутые положения он подтверждает результатами блестящей серии экспериментов. Опыты со стеклянными призмами поражают собравшихся неожиданностью и новизной. Ему уже готовы рукоплескать, как вдруг поднимается приглашенный на заседание в качестве рецензента известный специалист в оптике Роберт Гук и все переворачивает вверх тормашками. Он, не скрывая сарказма, во всеуслышание заявляет, что точность экспериментов не вызывает у него никаких сомнений, потому что до Ньютона… он проводил их сам, о чем, к счастью, успел сообщить в своем научном труде "Микрография". Внимательно ознакомившись с содержанием этой работы, нетрудно заметить, что там представлены те же самые данные только с иными выводами, в чем Гук готов прямо на месте убедить собравшихся, зачитав из нее кое-какие выдержки. Странно, что вышедшая десять лет тому назад она непостижимым образом ускользнула от внимания увлекшегося оптикой Ньютона. Ну, да бес с ним, этим плагиатом. Главное, что позаимствованным без спроса материалом Ньютон весьма неумело воспользовался, из-за чего пришел к ошибочному заключению о корпускулярной природе света. Другое заключение Ньютона относительно наличия в белом световом луче семи цветовых составляющих и объяснение невосприимчивости глазом этого явления из-за их непроявленности вообще не лезет ни в какие ворота. "Принимая этот вывод за истину, - съязвил возмущенный Гук, - можно с большим успехом заявить, что музыкальные звуки скрыты в воздухе до их звучания". Сам Гук придерживался абсолютно иной концепции во взгляде на природу света. Он был убежден, что свет следует рассматривать в виде поперечных волн, а его полосовая окраска может быть объяснена только отражением преломленного луча от поверхности стеклянной призмы. Представьте, как разъярился на своего рецензента Ньютон! В ответном слове он резко осудил Гука за непозволительный для ученого подобного ранга тон, а обвинение в плагиате назвал гнусной клеветой, продиктованной завистью к его особе и научным достижениям. Гук, конечно, этой дерзости Ньютону не простил и, спустя время, разразился рядом гневных обличительных писем, на которые Ньютон не преминул откликнуться в том же духе. Все эти письма сохранились и были опубликованы. Читая их, просто краснеешь от стыда за этих деятелей науки. До такой распущенности, пожалуй, больше в ее истории никто никогда не доходил. Видимо, оба великих ученых считали, что мысль звучит убедительнее, когда она сопровождается крепким словцом. Самое любопытное, что, вылив на головы друг друга словесные помои, но так ничего и не доказав один другому, соперники помирились. Тем не менее, время рассудило их спор – в настоящее время корпускулярная теория Ньютона и наличие в белом световом луче семи цветовых составляющих изучаются уже в школьном курсе физики. А. А. Ухтомский вошел в историю отечественной и мировой науки и культуры как один из блестящих продолжателей петербургской физиологической школы, рождение которой связано с именами И. М. Сеченова и Н. Е. Введенского. Эта школа существовала одновременно и параллельно со школой И. П. Павлова, однако ее открытия и достижения как бы «заглушались» широко популяризированными работами И. П. Павлова и его школы, признанными советской властью «единственно правильным» взглядом на развитие научной мысли. Тем не менее, обе отечественные физиологические школы - школа И.П. Павлова и школа А.А. Ухтомского в 30-е годы XX века объединили усилия и сблизили свои теоретические воззрения в понимании механизмов управления поведением. 2. Коммуникации в науке. Любые научные исследования могут проводиться только в определенном сообществе ученых. Это обусловлено тем обстоятельством, что любому исследователю, даже самому квалифицированному, всегда необходимо обговаривать и обсуждать с коллегами свои идеи, полученные факты, теоретические построения – чтобы избежать ошибок и заблуждений. Следует отметить, что среди начинающих исследователей нередко бытует мнение, что де «я буду заниматься научной работой сам по себе, а вот когда получу большие результаты, тогда и буду публиковать, обсуждать и т.д.». Но, к сожалению, такого не бывает. Научные робинзонады никогда ничем путным не кончались – человек «закапывался», запутывался в своих исканиях и, разочаровавшись, оставлял научную деятельность. Поэтому всегда необходимо научное общение. Одним из условий научного общения для любого исследователя является его непосредственное и опосредованное общение со всеми коллегами, работающими в данной отрасли науки – через специально организуемые научные и научно-практические конференции, семинары, симпозиумы (непосредственное или виртуальное общение) и через научную литературу – статьи в печатных и электронных журналах, сборниках, книги и т.д. (опосредованное общение). И в том и в другом случае исследователь, с одной стороны, выступает сам или публикует свои результаты, с другой стороны – слушает и читает то, чем занимаются другие исследователи, его коллеги. 3. Внедрение результатов исследования – важнейший момент научной деятельности, поскольку конечной целью науки как отрасли народного хозяйства является, естественно, внедрение полученных результатов в практику. Однако следует предостеречь от широко бытующего среди людей, далеких от науки, представления, что результаты каждой научной работы должны быть обязательно внедрены. Вообразим себе такой пример. Только по педагогике ежегодно защищается более 3000 кандидатских и докторских диссертаций. Если исходить из предположения, что все полученные результаты должны быть внедрены, то представим себе бедного учителя, который должен прочитать все эти диссертации, а каждая из них содержит от 100 до 400 страниц машинописного текста. Естественно, никто этого делать не будет. Механизм внедрения иной. Результаты отдельных исследований публикуются в тезисах, статьях, затем они обобщаются (и тем самым как бы «сокращаются») в книгах, брошюрах, монографиях как чисто научных публикациях, а затем в еще более обобщенном, сокращенном и систематизированном виде попадают в вузовские учебники. И уже совсем «отжатые», наиболее фундаментальные результаты попадают в школьные учебники. Кроме того, далеко не все исследования могут быть внедрены. Зачастую исследования проводятся для обогащения самой науки, арсенала ее фактов, развития ее теории. И лишь по накоплении определенной «критической массы» фактов, концепций, происходят качественные скачки внедрения достижений науки в массовую практику. Классическим примером является наука микология – наука о плесенях. Кто только десятилетиями ни издевался над учеными-микологами: «плесень надо уничтожать, а не изучать». И это происходило до той поры, пока в 1940 году А. Флеминг (Сэр Алекса́ндр Фле́минг - британский бактериолог) не открыл бактерицидные свойства пенициллов (разновидности плесени). Созданные на их основе антибиотики позволили только во время Второй мировой войны спасти миллионы человеческих жизней, а сегодня мы себе не представляем, как бы без них обходилась медицина. Современная наука руководствуется тремя основными принципами познания: принципом детерминизма, принципом соответствия и принципом дополнительности. Принцип детерминизма
, будучи общенаучным, организует построение знания в конкретных науках. Детерминизм выступает, прежде всего, в форме причинности как совокупности обстоятельств, которые предшествуют во времени какому-либо данному событию и вызывают его. То есть, имеет место связь явлений и процессов, когда одно явление, процесс (причина) при определенных условиях с необходимостью порождает, производит другое явление, процесс (следствие). Принципиальным недостатком прежнего, классического (так называемого лапласовского) детерминизма является то обстоятельство, что он ограничивался одной лишь непосредственно действующей причинностью, трактуемой чисто механистически: объективная природа случайности отрицалась, вероятностные связи выводились за пределы детерминизма и противопоставлялись материальной детерминации явлений. Современное понимание принципа детерминизма предполагает наличие разнообразных объективно существующих форм взаимосвязи явлений, многие из которых выражаются в виде соотношений, не имеющих непосредственно причинного характера, то есть прямо не содержащих момента порождения одного другим. Сюда входят пространственные и временные корреляции, функциональные зависимости и т.д. В том числе, в современной науке, в отличие от детерминизма классической науки, особенно важными оказываются соотношения неопределенностей, формулируемые на языке вероятностных законов или соотношения нечетких множеств, или интервальных величин и т.д. Однако все формы реальных взаимосвязей явлений в конечном счете складываются на основе всеобщей действующей причинности, вне которой не существует ни одно явление действительности. В том числе, и такие события, называемые случайными, в совокупности которых выявляются статистические законы. В последнее время теория вероятностей, математическая статистика и т.д. все больше внедряются в исследования в общественных, гуманитарных науках. Принцип соответствия
. В своем первоначальном виде принцип соответствия был сформулирован как «эмпирическое правило», выражающее закономерную связь в форме предельного перехода между теорией атома, основанной на квантовых постулатах, и классической механикой; а также между специальной теорией относительности и классической механикой. Так, например, условно выделяются четыре механики: классическая механика И. Ньютона (соответствующая большим массам, то есть массам, много большим массы элементарных частиц, и малым скоростям, то есть скоростям, много меньшим скорости света), релятивистская механика – теория относительности А. Эйнштейна («большие» массы, «большие» скорости), квантовая механика («малые» массы, «малые» скорости) и релятивистская квантовая механика («малые» массы, «большие» скорости). Они полностью согласуются между собой «на стыках». В процессе дальнейшего развития научного знания истинность принципа соответствия была доказана практически для всех важнейших открытий в физике, а вслед за этим и в других науках, после чего стала возможной его обобщенная формулировка: теории, справедливость которых экспериментально установлена для той или иной области явлений, с появлением новых, более общих теорий не отбрасываются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области явлений как предельная форма и частный случай новых теорий. Выводы новых теорий в той области, где была справедлива старая «классическая» теория, переходят в выводы классической теории. Необходимо отметить, что строгое выполнение принципа соответствия имеет место в рамках эволюционного развития науки. Но, не исключены ситуации «научных революций», когда новая теория опровергает предшествующую и замещает ее. Принцип соответствия означает, в частности, и преемственность научных теорий. На необходимость следования принципу соответствия приходится обращать внимание исследователей, поскольку в последнее время в гуманитарных и общественных науках стали появляться работы, особенно выполненные людьми, пришедшими в эти отрасли науки из других, «сильных» областей научного знания, в которых делаются попытки создать новые теории, концепции и т.п., мало связанные или никак не связанные с прежними теориями. Новые теоретические построения бывают полезны для развития науки, но если они не будут соотноситься с прежними, то наука перестанет быть цельной, а ученые в скором времени вообще перестанут понимать друг друга. Принцип дополнительности
. Принцип дополнительности возник в результате новых открытий в физике также на рубеже ХIХ и ХХ веков, когда выяснилось, что исследователь, изучая объект, вносит в него, в том числе посредством применяемого прибора, определенные изменения. Этот принцип был впервые сформулирован Н. Бором (Нильс Хе́нрик Дави́д Бор - датский физик-теоретик и общественный деятель, один из создателей современной физики): воспроизведение целостности явления требует применения в познании взаимоисключающих «дополнительных» классов понятий. В физике, в частности, это означало, что получение экспериментальных данных об одних физических величинах неизменно связано с изменением данных о других величинах, дополнительных к первым (узкое – физическое – понимание принципа дополнительности). С помощью дополнительности устанавливается эквивалентность между классами понятий, комплексно описывающими противоречивые ситуации в различных сферах познания (общее понимание принципа дополнительности). Принцип дополнительности существенно изменил весь строй науки. Если классическая наука функционировала как цельное образование, ориентированное на получение системы знаний в окончательном и завершенном виде, на однозначное исследование событий, исключение из контекста науки влияния деятельности исследователя и используемых им средств, на оценку входящего в наличный фонд науки знания как абсолютно достоверного, то с появлением принципа дополнительности ситуация изменилась. Важно следующее: – включение субъектной деятельности исследователя в контекст науки привело к изменению понимания предмета знания: им стала теперь не реальность «в чистом виде», а некоторый ее срез, заданный через призмы принятых теоретических и эмпирических средств и способов ее освоения познающим субъектом; – взаимодействие изучаемого объекта с исследователем (в том числе посредством приборов) не может не привести к различной проявляемости свойств объекта в зависимости от типа его взаимодействия с познающим субъектом в различных, часто взаимоисключающих условиях. А это означает правомерность и равноправие различных научных описаний объекта, в том числе различных теорий, описывающих один и тот же объект, одну и ту же предметную область. Поэтому, очевидно, булгаковский Воланд и говорит: «Все теории стóят одна другой». Важно подчеркнуть, что одна и та же предметная область может, в соответствии с принципом дополнительности, описываться разными теориями. Та же классическая механика может быть описана не только по известной по школьным учебникам физики механикой Ньютона, но и механикой У. Гамильтона, механикой Г. Герца, механикой К. Якоби. Они различаются исходными позициями – что берется за основные неопределяемые величины – сила, импульс, энергия и т.д. Или, например, в настоящее время многие социально-экономические системы исследуются посредством построения математических моделей с использованием различных разделов математики: дифференциальных уравнений, теории вероятностей, теории игр и др. При этом интерпретация результатов моделирования одних и тех же явлений, процессов с использованием разных математических средств дает хотя и близкие, но все же разные выводы. Средства научного исследования (средства познания)
В ходе развития науки разрабатываются и совершенствуются средства познания: материальные, математические, логические, языковые. Кроме того, в последнее время к ним, очевидно, необходимо добавить информационные средства как особый класс. Все средства познания – это специально создаваемые средства. В этом смысле материальные, информационные, математические, логические, языковые средства познания обладают общим свойством: их конструируют, создают, разрабатывают, обосновывают для тех или иных познавательных целей. Материальные средства познания
– это, в первую очередь, приборы для научных исследований. В истории с возникновением материальных средств познания связано формирование эмпирических методов исследования – наблюдения, измерения, эксперимента. Эти средства непосредственно направлены на изучаемые объекты, им принадлежит главная роль в эмпирической проверке гипотез и других результатов научного исследования, в открытии новых объектов, фактов. Использование материальных средств познания в науке вообще – микроскопа, телескопа, синхрофазотрона, спутников Земли и т.д. – оказывает глубокое влияние на формирование понятийного аппарата наук, на способы описания изучаемых предметов, способы рассуждений и представлений, на используемые обобщения, идеализации и аргументы. 1
Средства и методы научного исследования Средства и методы являются важнейшими составляющими компонентами логической структуры организации деятельности. Поэтому они составляют крупный раздел методологии как учения об организации деятельности. Средства научного исследования (средства познания). В ходе развития науки разрабатываются и совершенствуются средства познания: материальные, математические, логические, языковые . Кроме того, в последнее время к ним, очевидно, необходимо добавить информационные средства как особый класс. Все средства познания - это специально создаваемые средства. В этом смысле материальные, информационные, математические, логические, языковые средства познания обладают общим свойством: их конструируют, создают, разрабатывают, обосновывают для тех или иных познавательных целей. Материальные средства познания - это, в первую очередь, приборы для научных исследований. В истории с возникновением материальных средств познания связано формирование эмпирических методов исследования - наблюдения, измерения, эксперимента. Эти средства непосредственно направлены на изучаемые объекты, им принадлежит главная роль в эмпирической проверке гипотез и других результатов научного исследования, в открытии новых объектов, фактов. Использование материальных средств познания в науке вообще - микроскопа, телескопа, синхрофазотрона, спутников Земли и т.д. - оказывает глубокое влияние на формирование понятийного аппарата наук, на способы описания изучаемых предметов, способы рассуждений и представлений, на используемые обобщения, идеализации и аргументы. Информационные средства познания. Массовое внедрение вычислительной техники, информационных технологий, средств телекоммуникаций коренным образом преобразует научно-исследовательскую деятельность во многих отраслях науки, делает их средствами научного познания. В том числе, в последние 2
десятилетия вычислительная техника широко используется для автоматизации эксперимента в физике, биологии, в технических науках и т.д., что позволяет в сотни, тысячи раз упростить исследовательские процедуры и сократить время обработки данных. Кроме того, информационные средства позволяют значительно упростить обработку статистических данных практически во всех отраслях науки. А применение спутниковых навигационных систем во много раз повышает точность измерений в геодезии, картографии и т.д. Математические средства познания. Развитие математических средств познания оказывает все большее влияние на развитие современной науки, они проникают и в гуманитарные, общественные науки. Математика, будучи наукой о количественных отношениях и пространственных формах, абстрагированных от их конкретного содержания, разработала и применила конкретные средства отвлечения формы от содержания и сформулировала правила рассмотрения формы как самостоятельного объекта в виде чисел, множеств и т.д., что упрощает, облегчает и ускоряет процесс познания, позволяет глубже выявить связь между объектами, от которых абстрагирована форма, вычленить исходные положения, обеспечить точность и строгость суждений. Математические средства позволяют рассматривать не только непосредственно абстрагированные количественные отношения и пространственные формы, но и логически возможные, то есть такие, которые выводят по логическим правилам из ранее известных отношений и форм. Под влиянием математических средств познания претерпевает существенные изменения теоретический аппарат описательных наук. Математические средства позволяют систематизировать эмпирические данные, выявлять и формулировать количественные зависимости и закономерности. Математические средства используются также как особые формы идеализации и аналогии (математическое моделирование). Логические средства познания. В любом исследовании ученому приходится решать логические задачи: 3
- каким логическим требованиям должны удовлетворять рассуждения, позволяющие делать объективно-истинные заключения; каким образом контролировать характер этих рассуждений? - каким логическим требованиям должно удовлетворять описание эмпирически наблюдаемых характеристик? - как логически анализировать исходные системы научных знаний, как согласовывать одни системы знаний с другими системами знаний (например, в социологии и близко с ней связанной психологии)? - каким образом строить научную теорию, позволяющую давать научные объяснения, предсказания и т.д.? Использование логических средств в процессе построения рассуждений и доказательств позволяет исследователю отделять контролируемые аргументы от интуитивно или некритически принимаемых, ложные от истинных, путаницу от противоречий. Языковые средства познания. Важным языковым средством познания являются, в том числе, правила построения определений понятий (дефиниций). Во всяком научном исследовании ученому приходится уточнять введенные понятия, символы и знаки, употреблять новые понятия и знаки. Определения всегда связаны с языком как средством познания и выражения знаний. Правила использования языков как естественных, так и искусственных, при помощи которых исследователь строит свои рассуждения и доказательства, формулирует гипотезы, получает выводы и т.д., являются исходным пунктом познавательных действий. Знание их оказывает большое влияние на эффективность использования языковых средств познания в научном исследовании. Методы научного исследования. Существенную, подчас определяющую роль в построении любой научной работы играют применяемые методы исследования. Методы исследования подразделяются на эмпирические (эмпирический - дословно - воспринимаемый посредством органов чувств) и теоретические. Если методология - учение об организации деятельности, тогда научное исследование - это цикл деятельности, его структурными единицами выступают 4
направленные действия. Как известно, действие - единица деятельности, отличительной особенностью которой является наличие конкретной цели. Структурными же единицами действия являются операции, соотнесенные с объективно-предметными условиями достижения цели. Одна и та же цель, соотносимая с действием, может быть достигнута в разных условиях; то или иное действие может быть реализовано разными операциями. Вместе с тем одна и та же операция может входить в разные действия (А.Н. Леонтьев). Исходя из этого мы выделяем (см. Табл. 3): методы-операции; методы-действия. Таблица 3. Методы научного исследования ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЭМПИРИЧЕСКИЕ методы- операции методы-действия методы- операции методы- действия анализ диалектика (как метод) изучение методы отслеживания литературы, объекта: обследование, документов и мониторинг, изучение и результатов обобщение опыта деятельности синтез построение гипотез наблюдение методы преобразования объекта: опытная работа, эксперимент сравнение научные теории, опрос (устный и письменный) абстрагирование проверенные практикой измерение тестирование конкретизация доказательство экспертные оценки аналогия метод анализа обобщение систем знаний формализация дедуктивный (аксиоматический) метод моделирование выявление и разрешение противоречий индукция постановка проблем дедукция индуктивно- идеализация дедуктивный метод мысленный эксперимент воображение 5
Такой подход не противоречит определению метода, которое дает Энциклопедический словарь : - во-первых, метод как способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи - метод-действие; - во-вторых, метод как совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения действительности - метод-операция. Таким образом, в дальнейшем мы будем рассматривать методы исследования в следующей группировке: Теоретические методы: - методы - познавательные действия: выявление и разрешение противоречий, постановка проблемы, построение гипотезы и т. д.; - методы-операции: анализ, синтез, сравнение, абстрагирование и конкретизация и т. д. Эмпирические методы: - методы - познавательные действия: обследование, мониторинг, эксперимент и т.д.; - методы-операции: наблюдение, измерение, опрос, тестирование и т.д. Теоретические методы (методы-операции). Теоретические методы-операции имеют широкое поле применения, как в научном исследовании, так и в практической деятельности. Теоретические методы - операции определяются (рассматриваются) по основным мыслительным операциям, которыми являются: анализ и синтез, сравнение, абстрагирование и конкретизация, обобщение, формализация, индукция и дедукция, идеализация, аналогия, моделирование, мысленный эксперимент. Анализ - это разложение исследуемого целого на части, выделение отдельных признаков и качеств явления, процесса или отношений явлений, процессов. Процедуры анализа входят органической составной частью во всякое научное исследование и обычно образуют его первую фазу, когда исследователь переходит от нерасчлененного описания изучаемого объекта к выявлению его строения, состава, его свойств и признаков. 6
Одно и то же явление, процесс можно анализировать во многих аспектах. Всесторонний анализ явления позволяет глубже рассмотреть его. Синтез - соединение различных элементов, сторон предмета в единое целое (систему). Синтез - не простое суммирование, а смысловое соединение. Если просто соединить явления, между ними не возникнет системы связей, образуется лишь хаотическое накопление отдельных фактов. Синтез противоположен анализу, с которым он неразрывно связан. Синтез как познавательная операция выступает в различных функциях теоретического исследования. Любой процесс образования понятий основывается на единстве процессов анализа и синтеза. Эмпирические данные, получаемые в том или ином исследовании, синтезируются при их теоретическом обобщении. В теоретическом научном знании синтез выступает в функции взаимосвязи теорий, относящихся к одной предметной области, а также в функции объединения конкурирующих теорий (например, синтез корпускулярных и волновых представлений в физике). Существенную роль синтез играет и в эмпирическом исследовании. Анализ и синтез тесно связаны между собой. Если у исследователя сильнее развита способность к анализу, может возникнуть опасность того, что он не сумеет найти места деталям в явлении как едином целом. Относительное же преобладание синтеза приводит к поверхностности, к тому, что не будут замечены существенные для исследования детали, которые могут иметь большое значение для понимания явления как единого целого. Сравнение - это познавательная операция, лежащая в основе суждений о сходстве или различии объектов. С помощью сравнения выявляются количественные и качественные характеристики объектов, осуществляется их классификация, упорядочение и оценка. Сравнение - это сопоставление одного с другим. При этом важную роль играют основания, или признаки сравнения, которые определяют возможные отношения между объектами. Сравнение имеет смысл только в совокупности однородных объектов, образующих класс. Сравнение объектов в том или ином классе осуществляется по принципам, существенным для данного рассмотрения. При этом объекты, сравни- 7
мые по одному признаку, могут быть не сравнимы по другим признакам. Чем точнее оценены признаки, тем основательнее возможно сравнение явлений. Составной частью сравнения всегда является анализ, так как для любого сравнения в явлениях следует вычленить соответствующие признаки сравнения. Поскольку сравнение - это установление определенных отношений между явлениями, то, естественно, в ходе сравнения используется и синтез. Абстрагирование - одна из основных мыслительных операций, позволяющая мысленно вычленить и превратить в самостоятельный объект рассмотрения отдельные стороны, свойства или состояния объекта в чистом виде. Абстрагирование лежит в основе процессов обобщения и образования понятий. Абстрагирование состоит в вычленении таких свойств объекта, которые сами по себе и независимо от него не существуют. Такое вычленение возможно только в мысленном плане - в абстракции. Так, геометрическая фигура тела сама по себе реально не существует и от тела отделиться не может. Но благодаря абстрагированию она мысленно выделяется, фиксируется, например - с помощью чертежа, и самостоятельно рассматривается в своих особых свойствах. Одна из основных функций абстрагирования заключается в выделении общих свойств некоторого множества объектов и в фиксации этих свойств, например, посредством понятий. Конкретизация - процесс, противоположный абстрагированию, то есть нахождение целостного, взаимосвязанного, многостороннего и сложного. Исследователь первоначально образует различные абстракции, а затем на их основе посредством конкретизации воспроизводит эту целостность (мысленное конкретное), но уже на качественно ином уровне познания конкретного. Поэтому диалектика выделяет в процессе познания в координатах «абстрагирование - конкретизация» два процесса восхождения: восхождение от конкретного к абстрактному и затем процесс восхождения от абстрактного к новому конкретному (Г. Гегель). Диалектика теоретического мышления и состоит в единстве абстрагирования, создания различных абстракций и конкретизации, движения к конкретному и воспроизведение его. 8
Обобщение - одна из основных познавательных мыслительных операций, состоящая в выделении и фиксации относительно устойчивых, инвариантных свойств объектов и их отношений. Обобщение позволяет отображать свойства и отношения объектов независимо от частных и случайных условий их наблюдения. Сравнивая с определенной точки зрения объекты некоторой группы, человек находит, выделяет и обозначает словом их одинаковые, общие свойства, которые могут стать содержанием понятия об этой группе, классе объектов. Отделение общих свойств от частных и обозначение их словом позволяет в сокращенном, сжатом виде охватывать все многообразие объектов, сводить их в определенные классы, а затем посредством абстракций оперировать понятиями без непосредственного обращения к отдельным объектам. Один и тот же реальный объект может быть включен как в узкие, так и широкие по объему классы, для чего выстраиваются шкалы общности признаков по принципу родо-видовых отношений. Функция обобщения состоит в упорядочении многообразия объектов, их классификации. Формализация - отображение результатов мышления в точных понятиях или утверждениях. Является как бы мыслительной операцией «второго порядка». Формализация противопоставляется интуитивному мышлению. В математике и формальной логике под формализацией понимают отображение содержательного знания в знаковой форме или в формализованном языке. Формализация, то есть отвлечение понятий от их содержания, обеспечивает систематизацию знания, при которой отдельные элементы его координируют друг с другом. Формализация играет существенную роль в развитии научного знания, поскольку интуитивные понятия, хотя и кажутся более ясными с точки зрения обыденного сознания, мало пригодны для науки: в научном познании нередко нельзя не только разрешить, но даже сформулировать и поставить проблемы до тех пор, пока не будет уточнена структура относящихся к ним понятий. Истинная наука возможна лишь на основе абстрактного мышления, последовательных рассуждений исследователя, протекающих в логической языковой форме посредством понятий, суждений и выводов. 9
В научных суждениях устанавливаются связи между объектами, явлениями или между их определенными признаками. В научных выводах одно суждение исходит от другого, на основе уже существующих выводов делается новый. Существуют два основных вида выводов: индуктивные (индукция) и дедуктивные (дедукция). Индукция - это умозаключение от частных объектов, явлений к общему выводу, от отдельных фактов к обобщениям. Дедукция - это умозаключение от общего к частному, от общих суждений к частным выводам. Идеализация - мысленное конструирование представлений об объектах, не существующих или неосуществимых в действительности, но таких, для которых существуют прообразы в реальном мире. Процесс идеализации характеризуется отвлечением от свойств и отношений, присущим объектам реальной действительности и введением в содержание образуемых понятий таких признаков, которые в принципе не могут принадлежать их реальным прообразам. Примерами понятий, являющихся результатом идеализации, могут быть математические понятия «точка», «прямая»; в физике - «материальная точка», «абсолютно черное тело», «идеальный газ» и т.п. О понятиях, являющихся результатом идеализации, говорят, что в них мыслятся идеализированные (или идеальные) объекты. Образовав с помощью идеализации понятия такого рода об объектах, можно в дальнейшем оперировать с ними в рассуждениях как с реально существующими объектами и строить абстрактные схемы реальных процессов, служащие для более глубокого их понимания. В этом смысле идеализация тесно связана с моделированием. Аналогия, моделирование. Аналогия - мыслительная операция, когда знание, полученное из рассмотрения какого- либо одного объекта (модели), переносится на другой, менее изученный или менее доступный для изучения, менее наглядный объект, именуемый прототипом, оригиналом. Открывается возможность переноса информации по аналогии от модели к прототипу. В этом суть одного из специальных методов теоретического уровня - моделирования (построения и исследования моделей). Различие между аналогией и моделированием заключается 10
в том, что, если аналогия является одной из мыслительных операций, то моделирование может рассматриваться в разных случаях и как мыслительная операция и как самостоятельный метод - метод-действие. Модель - вспомогательный объект, выбранный или преобразованный в познавательных целях, дающий новую информацию об основном объекте. Формы моделирования разнообразны и зависят от используемых моделей и сферы их применения. По характеру моделей выделяют предметное и знаковое (информационное) моделирование. Предметное моделирование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические, либо функциональные характеристики объекта моделирования - оригинала; в частном случае - аналогового моделирования, когда поведение оригинала и модели описывается едиными математическими соотношениями, например, едиными дифференциальными уравнениями. При знаковом моделировании моделями служат схемы, чертежи, формулы и т.п. Важнейшим видом такого моделирования является математическое моделирование (см. более подробно ниже). Моделирование всегда применяется вместе с другими методами исследования, особенно тесно оно связано с экспериментом. Изучение какого-либо явления на его модели есть особый вид эксперимента - модельный эксперимент, отличающийся от обычного эксперимента тем, что в процессе познания включается «промежуточное звено» - модель, являющаяся одновременно и средством, и объектом экспериментального исследования, заменяющего оригинал. Особым видом моделирования является мысленный эксперимент. В таком эксперименте исследователь мысленно создает идеальные объекты, соотносит их друг с другом в рамках определенной динамической модели, имитируя мысленно то движение, и те ситуации, которые могли бы иметь место в реальном эксперименте. При этом идеальные модели и объекты помогают выявить «в чистом виде» наиболее важные, существенные связи и отношения, мысленно проиграть возможные ситуации, отсеять ненужные варианты. 11
Моделирование служит также способом конструирования нового, не существующего ранее в практике. Исследователь, изучив характерные черты реальных процессов и их тенденции, ищет на основе ведущей идеи их новые сочетания, делает их мысленное переконструирование, то есть моделирует требуемое состояние изучаемой системы (так же, как любой человек и даже животное, строит свою деятельность, активность на основе формируемой первоначально «модели потребного будущего» - по Н.А. Бернштейну ). При этом создаются модели-гипотезы, вскрывающие механизмы связи между компонентами изучаемого, которые затем проверяются на практике. В этом понимании моделирование в последнее время широко распространилось в общественных и гуманитарных науках - в экономике, педагогике и т.д., когда разными авторами предлагаются различные модели фирм, производств, образовательных систем и т.д. Наряду с операциями логического мышления к теоретическим методамоперациям можно отнести также (возможно условно) воображение как мыслительный процесс по созданию новых представлений и образов с его специфическими формами фантазии (создание неправдоподобных, парадоксальных образов и понятий) и мечты (как создание образов желанного) . Теоретические методы (методы - познавательные действия). Общефилософским, общенаучным методом познания является диалектика - реальная логика содержательного творческого мышления, отражающая объективную диалектику самой действительности. Основой диалектики как метода научного познания является восхождение от абстрактного к конкретному (Г. Гегель) - от общих и бедных содержанием форм к расчлененным и более богатым содержанием, к системе понятий, позволяющих постичь предмет в его сущностных характеристиках. В диалектике все проблемы обретают исторический характер, исследование развития объекта является стратегической платформой познания. Наконец, диалектика ориентируется в познании на раскрытие и способы разрешения противоречий. 12
Законы диалектики: переход количественных изменений в качественные, единство и борьба противоположностей и др.; анализ парных диалектических категорий: историческое и логическое, явление и сущность, общее (всеобщее) и единичное и др. являются неотъемлемыми компонентами любого грамотно построенного научного исследования. Научные теории, проверенные практикой: любая такая теория, по существу, выступает в функции метода при построении новых теорий в данной или даже в других областях научного знания, а также в функции метода, определяющего содержание и последовательность экспериментальной деятельности исследователя. Поэтому различие между научной теорией как формой научного знания и как метода познания в данном случае носит функциональный характер: формируясь в качестве теоретического результата прошлого исследования, метод выступает как исходный пункт и условие последующих исследований. Доказательство - метод - теоретическое (логическое) действие, в процессе которого истинность какой-либо мысли обосновывается с помощью других мыслей . Всякое доказательство состоит из трех частей: тезиса, доводов (аргументов) и демонстрации. По способу ведения доказательства бывают прямые и косвенные, по форме умозаключения - индуктивными и дедуктивными. Правила доказательств: 1. Тезис и аргументы должны быть ясными и точно определенными. 2. Тезис должен оставаться тождественным на протяжении всего доказательства. 3. Тезис не должен содержать в себе логическое противоречие. 4. Доводы, приводимые в подтверждение тезиса, сами должны быть истинными, не подлежащими сомнению, не должны противоречить друг другу и являться достаточным основанием для данного тезиса. 5. Доказательство должно быть полным. В совокупности методов научного познания важное место принадлежит методу анализа систем знаний (см., например, ). Любая научная система знаний обладает определенной самостоятельностью по отношению к отражаемой предметной области. Кроме того, знания в таких системах выражаются при помощи языка, свойства которого оказывают влияние на отношение систем знаний к 13
изучаемым объектам - например, если какую-либо достаточно развитую психологическую, социологическую, педагогическую концепцию перевести на, допустим, английский, немецкий, французский языки - будет ли она однозначно воспринята и понята в Англии, Германии и Франции? Далее, использование языка как носителя понятий в таких системах предполагает ту или иную логическую систематизацию и логически организованное употребление языковых единиц для выражения знания. И, наконец, ни одна система знаний не исчерпывает всего содержания изучаемого объекта. В ней всегда получает описание и объяснение только определенная, исторически конкретная часть такого содержания. Метод анализа научных систем знаний играет важную роль в эмпирических и теоретических исследовательских задачах: при выборе исходной теории, гипотезы для разрешения избранной проблемы; при разграничении эмпирических и теоретических знаний, полуэмпирических и теоретических решений научной проблемы; при обосновании эквивалентности или приоритетности применения тех или иных математических аппаратов в различных теориях, относящихся к одной и той же предметной области; при изучении возможностей распространения ранее сформулированных теорий, концепций, принципов и т.д. на новые предметные области; обосновании новых возможностей практического приложения систем знаний; при упрощении и уточнении систем знаний для обучения, популяризации; для согласования с другими системами знаний и т. д. Далее, к теоретическим методам-действиям будут относиться два метода построения научных теорий: - дедуктивный метод (синоним - аксиоматический метод) - способ построения научной теории, при котором в ее основу кладутся некоторые исходные положения аксиомы (синоним - постулаты), из которых все остальные положения данной теории (теоремы) выводятся чисто логическим путем посредством доказательства. Построение теории на основе аксиоматического метода обычно называют дедуктивным. Все понятия дедуктивной теории, кроме фиксированного числа первоначальных (такими первоначальными понятиями в геометрии, например, являются: точка, прямая, плоскость) вводятся посредством определений, 14
выражающих их через ранее введенные или выведенные понятия. Классическим примером дедуктивной теории является геометрия Евклида. Дедуктивным методом строятся теории в математике, математической логике, теоретической физике; - второй метод в литературе не получил названия, но он безусловно существует, поскольку во всех остальных науках, кроме вышеперечисленных, теории строятся по методу, который назовем индуктивно-дедуктивным: сначала накапливается эмпирический базис, на основе которого строятся теоретические обобщения (индукция), которые могут выстраиваться в несколько уровней - например, эмпирические законы и теоретические законы - а затем эти полученные обобщения могут быть распространены на все объекты и явления, охватываемые данной теорией (дедукция) - см. Рис. 6 и Рис. 10. Индуктивно-дедуктивным методом строится большинство теорий в науках о природе, обществе и человеке: физика, химия, биология, геология, география, психология, педагогика и т. д. Другие теоретические методы исследования (в смысле методов - познавательных действий): выявления и разрешения противоречий, постановки проблемы, построения гипотез и т.д. вплоть до планирования научного исследования мы будем рассматривать ниже в конкретике временной структуры исследовательской деятельности - построения фаз, стадий и этапов научного исследования. Лекция 1 Введение. Взаимосвязь и единство естественных и гуманитарных наук. Методология познания в естественных науках. Научная картина мира. Культура - все, что создано человеческим трудом в ходе истории, Тесты по дисциплине «МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА» 1. создание новых по замыслу культурных или материальных ценностей, деятельность, порождающая нечто качественно новое, никогда ранее ГБОУ СПО СК «Ставропольский базовый медицинский колледж» МЕТОДИЧЕСКАЯ РЕКОМЕНДАЦИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ г.ставрополь 2012 Методическая рекомендация по организации научно исследовательской Учебно-методические материалы по дисциплине «Исследование социально-экономических и политических процессов» Общенаучные методы исследования социально-экономических и политических процессов Метод социальной Методология научных исследований Важно различать такие понятия, как методология и метод. Методология - это учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Метод - это совокупность Сорока Оксана Геннадьевна методист Минского государственного областного института повышения квалификации и переподготовки кадров (МГОИПК и ПК) магистр педагогических наук Элементы логической грамотности Занятие 1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ Методологическая основа моделирования. Все то, на что направлена человеческая деятельность, называется Это процесс познания нового явления и раскрытия закономерностей изменения изучаемого объекта в зависимости от влияния различных факторов для последующего практического использования этих закономерностей. Единство методов эмпирического и теоретического уровней познания ВВЕДЕНИЕ На сегодняшний день актуальность данной темы определяется тем, что человечество всегда стремилось и стремится к приобретению новых Аннотация к рабочей программе по алгебре 7 класс 1. Цели и задачи изучения предмета. Изучение математики в основной школе направлено на достижение следующих целей: в направлении личностного развития развитие 1-2006 г. 09.00.00 философские науки УДК 008:122/129 БАЗОВЫЕ ФИЛОСОФСКИЕ КАТЕГОРИИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА В.П. Теплов Новосибирский филиал Российского государственного торгово-экономического университета (г. Организация научного исследования Теоретические основы. Задание для самостоятельной работы. 1 Научное исследование: сущность и особенности Научное исследование это целенаправленное познание, результаты Перечень контрольных вопросов к зачету по дисциплине «Методология научного исследования» Для студентов направления подготовки 08.04.01«Строительство» направленность профиля подготовки 08.04.01.0002 «Экспертиза
«ОРГАНИЗАЦИЯ И ВЕДЕНИЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АСПИРАНТАМИ» Модуль I. Основы ТЕЛЕФОН ПРИЕМНОЙ: 20-23 В О П Р О С Ы Л Е К Ц И И: 3. Метод 1. СУЩНОСТЬ ПОНЯТИЯ «НАУЧНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ». 2. МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНОГО Лекция 3 Методы научного познания 1. Понятие «метода» и его основные функции. 2. Признаки научного метода. 3. Классификация методов научного познания. 1 Понятие «метода» и его основные функции. Деятельность Раздел 1 Человек и общество Тема 1.1. Природа человека, врожденные и приобретенные качества. Лекция 1.1.6. Научное познание. План 1. Определение и предмет научного познания. 2. Формы и методы научного Понятие модели. Типы моделей. Понятие адекватной модели. Одним из самых древних путей постижения сложного является абстрагирование, т.е. выделение самых общих и самых важных черт сложного процесса или МЫШЛЕНИЕ Мышление это процесс обобщенного и опосредствованного отражения предметов и явлений в их связях и отношениях. Мыслить- это значит познавать новое, неизвестное, находить связи и отношения между Министерство культуры Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарская государственная академия культуры и искусств» Аннотация к рабочей программе «Математика»в 5-11 классах Математическое образование является обязательной и неотъемлемой частью общего образования на всех ступенях школы. Обучение математике в основной МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П.КОРОЛЕВА VII. МАТЕРИАЛЫ ПО СИСТЕМЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО ТЕСТИРОВАНИЯ Тестовые задания для текущего и итогового контроля степени усвоения дисциплины 1. Система принципов и способов организации, построения МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИИ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ Сорока Оксана Геннадьевна методист Минского государственного областного института повышения квалификации и переподготовки кадров (МГОИПК и ПК) магистр педагогических наук Системообразующие факторы логической Содержательная характеристика исследования Основные характеристики исследования Основные характеристики исследования актуальность; объект и предмет исследования; цель; гипотеза; задачи исследования; методологические Б.1.В.2 Методы познания Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине (модулю): Общие сведения 1. Кафедра Философии, политологии и права 51.03.06 Библиотечно-информационная УДК 316.6/.47:159.923.2 Попович И.С. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ СОЦИАЛЬНЫХ ОЖИДАНИЙ ЛИЧНОСТИ В АДАПТАЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ Актуальность научной проблемы. Отправной точкой в разработке Научно методический семинар «Методы педагогического исследования» Метод (от греч. metohos путь исследования, теория, учение) способ достижения какой либо цели, решения конкретной задачи, совокупность приемов 1 Моделирование систем Классификация видов моделирования систем. В основе моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, абсолютное подобие может иметь место лишь при замене объекта другим точно РОССИЙСКИЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Г. В. ПЛЕХАНОВА Научно-исследовательская работа в семестре ТЕМА: Методы научных исследований в экономике
Дата: 20 февраля 2019 г. Группа: ДО-17 Предмет: Основы проектно-исследовательской деятельности. Практическая работа 2 Задание 1. Используя теоретический материал составить структурно-логическую схему (кластер) Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский национальный исследовательский государственный университет Тема 6. Разработка концепции и гипотезы исследования систем 6.1. Гипотеза и еѐ роль в исследовании. 6.2. Разработка гипотезы. 6.3. Концепция исследования. 6.1. Гипотеза и её роль в исследовании. В исследовании НУРЕЕВ Р.М. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ Введение. ПРЕДМЕТ И МЕТОД ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ Лекция 1. Предмет и метод Часть 2. Метод 1. Соотношение теории и метода 2. Формальная логика 3. Диалектика 4. Экономические КУРС «ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ» (Бабич Е.Н.) Наука и основные формы организации научных знаний Знание нужно человеку для ориентации в окружающем мире, для объяснения и предвидения событий, для планирования Федоров Б.И. Прогностическая функция философии образования И.Кант отмечал, что философия остается той единственной наукой, которая «как бы замыкает научный круг и благодаря ей науки впервые только и получают Философия познания Научное познание 1. Доказанные, проверяемые и систематизированные сведения различных явлениях мира составляют область знания А. Вненаучного Б. Донаучного В. Научного Г. Обыденного 2. Процесс получения знаний ПОЗНАНИЕ ГНОСЕОЛОГИЯ Подходы к решению проблемы познаваемости мира Агностицизм (И. Кант) Эмпиризм (Ф. Бэкон) Рационализм (Р. Декарт) Сенсуализм (Дж. Локк) Большинство Мир познать Лекция 3. Тема: Использование методов научного познания Основные понятия: методология, признаки научного метода, наблюдение, эксперимент, индукция, дедукция, анализ, синтез, аналогия, сравнение, измерение, Логика Преподаватель Виктор Викторович Граневский Логика очень древняя дисциплина, первые элементы логики появились ещѐ в 6 веке до нашей эры, основателем логики как дисциплина в рамках философии появилась Лекция 3 Теория содержательного обобщения В.В. Давыдова 1 1.1. Понятие учебной и конкретно-практической задачи (по В.В. Давыдову) Учебная задача задача на усвоение общего (обобщенного) способа решения МЕТОДЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Разработчик: Маликова И. В., учитель физики МБОУ СОШ 1 г. Мончегорска Мурманской области О, сколько нам открытий чудных Готовят просвещенья дух, И опыт, сын ошибок трудных, Дата: 25 февраля 2019 г. Группа: ДО-17 Предмет: Основы проектно-исследовательской деятельности. Практическая работа 4 Задание 1. Используя теоретический материал составить, озаглавить и оформить конспект Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа 9» Рабочая программа по геометрии для 9 класса Составитель: учитель математики МБОУ СОШ 9 г. Лобня Васильева Елена 1997 г. А.А. УДОДЕНКО О ЛОГИКЕ НАУЧНОГО ВЫВОДА В СОЦИОЛОГИИ УДОДЕНКО Анатолий Андреевич доктор социологических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной социологии Алтайского государственного Особенности мышления учащихся 5-6 классов. Проблемы мышления изучались представителями различных психологических направлений такими как Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Ж. Пиаже, В.В. Давыдов
«Работа с математическими утверждениями на уроках геометрии в 7 11 классах как инструмент формирования критического мышления школьников» материал подготовила учитель математики МАОУ «СОШ 56 УИМ» Алфимова РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПОВ РАЗВИВАЮЩЕГО ОБУЧЕНИЯ В СИСТЕМНО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНОМ ПОДХОДЕ А.Л. Малеев (г. Нижний Тагил) В современном образовательном стандарте в качестве методологической основы образовательного процесса Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа 2» Согласовано. Рекомендовано к использованию. Утверждено. Протокол ПМО Протокол педагогического совета Приказ УДК 001 М.А. Колесников, г. Шадринск Роль экстраполяции в познании В статье рассматривается противоречивая характеристика роли экстраполяции в познании, ее связи с другими методами. Экстраполяция, методы Методологические основы психолого-педагогического исследования План: 1. Сущность методологии и методики. 2. Три уровня методологии. 3. Методы организации исследований. 4. Методологические основы выявления Содержание Введение 1.Планируемые результаты освоения учебного предмета 2.Содержание учебного предмета 3.Тематическое планирование с указанием количества часов, отводимых на освоение каждой темы Введение Пояснительная записка Рабочая программа разработана в соответствии с нормативными документами: Федеральный закон от 29.12.2012 ФЗ No273 «Об образовании в Российской Федерации», Приказ Министерства образования Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное Государственное Бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский экономический университет имени Т. В. Шершнёва, доцент кафедры психологии и педагогики Белорусского государственного университета культуры и искусств, кандидат психологических наук ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОСМЫСЛЕНИЯ ВЕРБАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ 7. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ И ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ 1. Методология это: 1.1 совокупность познавательных средств, методов, приемов, используемых в какой-либо науке; 1.2 область знания, изучающая Познание Конспект «Универсального справочника» по обществознанию Кишенковой О. В. и Семке Н. Н. издательства ЭКСМО 2010 3.1. Познание мира Познание особая деятельность, в результате которой люди приобретают Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине Общие сведения 1. Кафедра Математики, физики и информационных технологий 2. Направление подготовки 44.03.01 Педагогическое Рабочая программа основного общего образования по математике (алгебре) в МБОУ СОШ 30 г. Пензы (8 класс) Пояснительная записка Статус документа Рабочая программа основного общего образования по математике(алгебре)
(3.7) стр. 35 – 36
(3.8)
(3.9)
нормированное значение параметра;
- при max mi
(4.2)
,
Транскрипт
