Концепции и методы современного естествознания. Концепции современного естествознания (КСЕ)

Новосибирский государственный университет

Механико-математический факультет

По предмету: Концепции Современного Естествознания

На тему: «Методы научного познания»

Панов Л. В.

Курс 3, группа 4123

Наука является главной причиной перехода к постиндустриальному обществу, повсеместному внедрению информационных технологий, появления «новой экономики». Наука имеет развитую систему методов, принципов и императивов познания. Именно правильно выбранный метод наряду с талантом ученого помогает ему познавать глубинную связь явлений, вскрывать их сущность, открывать законы и закономерности. Количество научных методов постоянно увеличивается. Ведь в мире существует большое число наук и каждая из них имеет свои специфические методы и предмет исследования.

Цель данной работы – подробно рассмотреть методы научного экспериментального и теоретического познания. А именно, в чём заключается метод, основные черты метода, классификация, область применения и т.д. Также будет рассмотрены критерии научного познания.

Наблюдение.

Познание начинается с наблюдения. Наблюдение есть чувственное отражение предметов и явлений внешнего мира. Наблюдение - это целенаправленное изучение предметов, опирающе­еся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление. Это - исход­ный метод эмпирического познания, позволяющий получить не­которую первичную информацию об объектах окружающей дей­ствительности.

Научное наблюдение характеризуется рядом особенностей. Во-первых целенаправленностью ведь наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи исследования, а внимание наблю­дателя фиксироваться только на явлениях, связанных с этой задачей. Во-вторых планомерностью, поскольку наблюдение должно проводиться строго по плану. В-третьих активностью - исследователь должен активно искать, выде­лять нужные ему моменты в наблюдаемом явлении, привлекая для этого свои знания и опыт.

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

Научные наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания. С помощью описания чувственная информация переводится на язык понятий, знаков, схем, рисунков, графиков и цифр, принимая тем самым форму, удобную для дальнейшей рациональной обработки. Важно, чтобы понятия, используемые для описа­ния, всегда имели четкий и однозначный смысл. При развитии науки и изменении ее основ преобразуются средства описания, часто создается новая система понятий.

По способу проведения наблюдения могут быть непосредствен­ными и опосредованными. При непосредственных наблюдениях те или иные свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Известно, что наблюдения положения планет и звезд на небе, проводившиеся в течение более двадца­ти лет Тихо Браге явились эмпирической основой для открытия Кеп­лером его знаменитых законов. Чаще всего на­учное наблюдение бывает опосредованным, т. е. проводится с использованием тех или иных технических средств. Если до начала XVII в. астрономы наблюдали за небесными телами невооруженным глазом, то изобретение Галилеем в 1608 году оптического телескопа подняло астрономи­ческие наблюдения на новую, гораздо более высокую ступень. А создание в наши дни рентгеновских телескопов и вывод их в космическое пространство на борту орбитальной станции позволило проводить наблюдения за такими объектами Вселенной как пульсары и квазары.

Развитие современного естествознания связано с повышени­ем роли так называемых косвенных наблюдений. Так, объекты и явления, изучаемые ядерной физикой, не могут прямо на­блюдаться ни с помощью органов чувств человека, ни с помо­щью самых совершенных приборов. Например, при изучении свойств заряжен­ных частиц с помощью камеры Вильсона эти частицы воспри­нимаются исследователем косвенно - по видимым треков, состоящих из множества капелек жидкости.

Экперимент

Эксперимент - более сложный метод эмпирического позна­ния по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие иссле­дователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искус­ственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов. В общей структуре научного исследования эксперимент занимает особое место. Именно эксперимент является связу­ющим звеном между теоретическим и эмпирическим этапами и уров­нями научного исследования.

Некоторые ученые утверждают, что умно продуманный и мастерски поставленный эксперимент выше теории, ведь теория, в отличии от опыта, может быть напрочь опровергнута.

Эксперимент включает в себя с одной стороны наблюдение и измерение, с другой обла­дает рядом важных особенностей. Во-первых, эксперимент позволяет изучать объект в «очи­щенном» виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования. Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть постав­лен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п. В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор мо­жет вмешиваться в него, активно влиять на его протекание. В-четвертых, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость. Это означает, что условия экс­перимента могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

Подготовка и проведение эксперимента требуют соблюдения ряда условий. Так, научный эксперимент предполагает наличие чет­ко сформулированной цели исследования. Эксперимент базируется на каких-то исходных теоретических положениях. Эксперимент требует определенного уровня развития технических средств познания, необходимого для его реализации. И наконец он должен проводиться людьми, имеющими достаточно высо­кую квалификацию.

По характеру решаемых проблем экс­перименты подразделяются на исследовательские и проверочные. Исследовательские эксперименты дают возможность обнару­жить у объекта новые, неизвестные свойства. Результатом та­кого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имев­шихся знаний об объекте исследования. Примером могут слу­жить эксперименты, поставленные в лаборатории Э. Резерфорда, которые при­вели к обнаружению ядра атома. Проверочные эксперименты служат для проверки, подтвер­ждения тех или иных теоретических построений. Например, суще­ствование целого ряда элементарных частиц (позитрона, нейт­рино и др.) было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем. Эксперименты можно разделить на качественные и количествен­ные. Качественные эксперименты позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление. Количественные эксперименты устанавливают точные количественные зави­симости. Как известно, связь между электрическими и магнитными явлениями была впервые открыта датским физиком Эрстедом в результате чисто качественного эксперимента (поместив магнит­ную стрелку компаса рядом с проводником, через который про­пускался электрический ток, он обнаружил, что стрелка откло­няется от первоначального положения). После последовали количественные эксперименты французских ученых Био и Савара, а также опыты Ампера, на основе которых была выведена ма­тематическая формула. По области научного знания, в которой ставиться эксперимент, различа­ют естественнонаучный, прикладной и социально-экономичес­кий эксперименты.

Измерение и сравнение.

Научные эксперименты и наблюдения как правило вклю­чает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение - это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

В основе операции измерения лежит сравнение. Чтобы провести сравнение нужно определить единицы измерения величины. В науке сравнение выступает также как сравнительный или сравни­тельно-исторический метод. Первоначально возникший в филоло­гии, литературоведении, он затем стал успешно применяться в пра­воведении, социологии, истории, биологии, психологии, истории ре­лигии, этнографии и других областях знания. Возникли целые отрасли знания, пользующиеся этим методом: сравнительная анатомия, срав­нительная физиология, сравнительная психология и т.п. Так, в срав­нительной психологии изучение психики осуществляется на основе сравнения психики взрослого человека с развитием психики у ребен­ка, а также животных.

Важной стороной процесса измерения является методика его проведения. Она представляет собой совокупность приемов, ис­пользующих определенные принципы и средства измерений. Под принципами измерений имеются в виду явления, которые положены в основу измерений.

Измерения подразделяют на статические и динамические. К статическим измерениям относят измерение размеров тел, постоянного давле­ния и т. п. Примерами динамических измерения является из­мерение вибрации, пульсирующих давлений и т. п. По способу получения результатов различают измерения пря­мые и косвенные. В прямых измерениях искомое значение из­меряемой величины получается путем непосредственного срав­нения ее с эталоном или выдается измерительным прибором. При косвенном измерении искомую величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими величинами, получаемыми путем прямых измерений. Например, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и пло­щади поперечного сечения. Косвенные измерения широко ис­пользуются в тех случаях, когда искомую величину невозмож­но или слишком сложно измерить непосредственно.

С течением времени с одной стороны совершенствуются существующие измери­тельные приборы, с другой внедряются новые измерительные устройства. Так развитие квантовой физики суще­ственно повысило возможности измерений с высокой степенью точности. Использование эффекта Мессбауэра позволяет создать прибор с разрешающей способностью порядка 10 -13 процента измеряе­мой величины. Хорошо развитое измерительное приборостроение, разнооб­разие методов и высокие характеристики средств измерения спо­собствуют прогрессу в научных исследованиях.

Общая характеристика теоретических методов

Теория представляет собой систему понятий законов и принципов, позволяющая описать и объяснить некоторую группу явлений и наметить программу действий по их преобразованию. Следовательно, теоретическое познание осуществляется с помощью различных понятий, законов и принципов. Факты и теории не противостоят друг другу, а образуют единое целое. Разница между ними состоит в том, что факты выражают нечто единичное, а теория имеет дело с общим. В фактах и теориях можно выделить три уровня: событийный, психологический и лингвистический. Эти уровни единства можно представить следующим образом:

Лингвистический уровень: к теории относятся универсальные высказывания, к фактам единичные высказывания.

Психологический уровень: мысли (т)и чувства (ф).

Событийный уровень - общее единичных событий (т) и единичные события (ф)

Теория, как правило, строится таким образом, что описывает не окружающую действительность, а идеальные объекты, такие как материальная точка, идеальный газ, абсолютно черное тело и т.д. Такой научный концепт называется идеализацией. Идеализация представляет собой мысленно сконструированное понятие о таких объектах, процессах и явлениях, которые вроде бы не существуют, но имеют образы или прообразы. Например, прообразом материальной точки может служить маленькое тело. Идеальные объекты, в отличие от реальных, характеризуются не бесконечным, а вполне определенным числом свойств. Например, свойствами материальной точки является масса и возможность находиться в пространстве и времени.

Кроме того, в теории задаются взаимоотношения между идеальными объектами, описываемые законами. Из первичных идеальных объектов также можно конструировать производные объекты. В итоге теория, описывающая свойства идеальных объектов, взаимоотношения между ними и свойства конструкций, образованных из первичных идеальных объектов, способна описать все многообразие данных, с которым ученый сталкивается на эмпирическом уровне.

Рассмотрим основные методы, с помощью которых реализуется теоретическое знание. Такими методами являются: аксиоматический, конструктивистский, гипотетико-индуктивный и прагматический.

При использовании аксиоматического метода научная теория строится в виде системы аксиом (положений, принимаемых без логического доказательства) и правил вывода, позволяющих путем логической дедукции получить утверждения данной теории (теоремы). Аксиомы не должны противоречить друг другу, желательно также, чтобы они не зависели друг от друга. Более подробно об аксиоматическом методе будет рассказано ниже.

Конструктивистский метод, наряду с аксиоматическим, используется в математических науках и информатике. В этом методе развертывание теории начинается не с аксиом, а с понятий, правомерность использования которых считается интуитивно оправданной. Кроме того, задаются правила построения новых теоретических конструкций. Научными считаются лишь те конструкции, которые действительно удалось построить. Этот метод считается лучшим средством против появления логических противоречий: концепт сконструирован, следовательно, сам путь его построения непротиворечив.

В естествознании широко применяется гипотетико-дедуктивный метод или метод гипотез. Основу этого метода составляют гипотезы обобщающей силы, из которых выводится все остальное знание. Пока гипотеза не отвергнута, она выступает в качестве научного закона. Гипотезы, в отличие от аксиом, нуждаются в экспериментальном подтверждении. Подробно этот метод будет описан ниже.

В технических и гуманитарных науках широко применяется прагматический метод, суть которого составляет логика т.н. практического вывода. Например, субъект Л хочет осуществить A, при этом он считает, что не сможет осуществить A, если не осуществит с. Следовательно, А принимается за совершение с. Логические построения при этом выглядят так: А-> р-> с. При конструктивистском же методе построения имели бы следующий вид: А-> с-> р. В отличие от гипотетико-дедуктивного вывода, при котором информация о факте подводится под закон, при практическом выводе информация о средстве с должна соответствовать поставленной цели р, которая согласуется с некоторыми ценностями.

Кроме рассмотренных методов существуют еще т.н. описательные методы. К ним обращаются, если рассмотренные выше методы оказываются неприемлемы. Описание изучаемых явлений может быть словесным, графическим, схематическим, формально-символическим. Описательные методы часто являются той стадией научных исследований, которая ведет к достижению идеалов более развитых научных методов. Часто такой метод является наиболее адекватным, поскольку современная наука часто имеет дело с такими явлениями, которые не подчиняются слишком жестким требованиям.

Абстрагирование.

В процессе абстрагирования происходит отход от чувственно воспринимаемых конкретных объектов к абстрактным представлениям о них. Абстрагирование зак­лючается в мысленном отвлечении от каких-то менее суще­ственных свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или несколь­ких существенных сторон, свойств, признаков этого объекта. Результат, получаемый в процессе абстрагирования, именуют абстракцией.

Переход от чувственно-конкретного к абстрактному всегда связан с известным упрощением действительности. Вместе с тем, восходя от чувственно-конкретного к абстрактному, теоретическому, исследователь получает возможность глубже понять изучаемый объект, раскрыть его сущность. Процесс перехода от чувственно-эмпирических, наглядных представлений об изучаемых явле­ниях к формированию определенных абстрактных, теоретичес­ких конструкций, отражающих сущность этих явлений, лежит в основе развития любой науки.

Поскольку конкретное есть совокупность множества свойств, сто­рон, внутренних и внешних связей и отношений, его невозмож­но познать во всем его многообразии, оставаясь на этапе чув­ственного познания, ограничиваясь им. Поэтому и возникает потребность в теоретическом осмыслении конкретного, которое принято называть восхождением от чувственно-конкретного к абстрактному. Однако формирование научных абстракций, общих теоретичес­ких положений не является конечной целью познания, а пред­ставляет собой только средство более глубокого, разносторонне­го познания конкретного. Поэтому необходимо дальнейшее дви­жение познания от достигнутого абстрактного вновь к конкретному. Получаемое на этом этапе исследования логически-конкретное будет качественно иным по сравнению с чувственно-конкретным. Логически-конкретное есть теоретически воспроизведенное в мышлении исследователя конкретное во всем богатстве его содержания. Оно содержит в себе уже не только чувственно воспринимае­мое, но и нечто скрытое, недоступное чувственному восприя­тию, нечто существенное, закономерное, постигнутое лишь с помощью теоретического мышления, с помощью определенных абстракций.

Метод восхождения от абстрактного к конкретному приме­няется при построении различных научных теорий и может использоваться как в общественных, так и в естественных науках. Например, в теории газов, выделив основные законы идеального газа - уравнения Клапейрона, закон Авогадро и т. д., исследователь идет к конкретным взаимодействиям и свойствам реальных газов, характеризуя их существенные стороны и свой­ства. По мере углубления в конкретное вводятся все новые абст­ракции, которые выступают в качестве более глубокого ото­бражения сущности объекта. Так, в процессе развития теории газов было выяснено, что законы идеального газа характеризуют поведение реальных газов только при небольших давлениях. Учет этих сил привел к формулировке закона Ван-дер-Ваальса.

Идеализация. Мысленный эксперимент.

Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучае­мый объект в соответствии с целями исследований. В результате таких изменений могут быть, например, ис­ключены из рассмотрения какие-то свойства, стороны, призна­ки объектов. Так, широко распространенная в механике идеа­лизация - материальная точка подразумевает тело, лишенное всяких размеров. Такой абстрактный объект, размерами которого пренебрегают, удобен при описании движения, самых разнообразных материальных объектов от атомов и молекул и до планет Солнечной системы. При идеализации объект может наделяться какими-то особыми свойствами, в реальной действительности неосуществи­мыми. Примером может служить введенная путем идеализа­ции в физику абстракция, известная под названием абсолютно черного тела. Это тело наделяется несуществующим в приро­де свойством поглощать абсолютно всю попадающую на него лучистую энергию, ничего не отражая и ничего не пропуская сквозь себя.

Идеализация целесообразна тогда, когда подле­жащие исследованию реальные объекты достаточно сложны для имеющихся средств теоретического, в частности математичес­кого, анализа. Идеализацию целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо исключить некоторые свойства объекта, которые затемняют сущность протекающих в нем про­цессов. Сложный объект представляется в «очищенном» виде, что облегчает его изучение.

В качестве примера мож­но указать на три разных понятия «идеального газа», сформи­ровавшихся под влиянием различных теоретико-физических представлений: Максвелла-Больцмана, Бозе-Эйнштейна и Фер­ми-Дирака. Однако полученные при этом все три варианта иде­ализации оказались плодотворными при изучении газовых со­стояний различной природы: идеальный газ Максвелла-Больц­мана стал основой исследований обычных молекулярных разре­женных газов, находящихся при достаточно высоких темпера­турах; идеальный газ Бозе-Эйнштейна был применен для изу­чения фотонного газа, а идеальный газ Ферми-Дирака помог решить ряд проблем электронного газа.

Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеа­лизированным объектом, которое заключается в мысленном подборе тех или иных положений, ситуаций, позволяющих обнаружить какие-то важные особенности исследуемого объекта. Всякий реальный экспе­римент, прежде чем быть осуществленным на практике, снача­ла проделывается исследователем мысленно в процессе обду­мывания, планирования. В научном познании могут быть случаи, когда при исследо­вании некоторых явлений, ситуаций, проведение реальных экс­периментов оказывается вообще невозможным. Этот пробел в познании может восполнить только мысленный эксперимент.

Научная деятельность Галилея, Ньютона, Максвелла, Карно, Эйнштейна и других ученых, заложивших основы совре­менного естествознания, свидетельствует о существенной роли мысленного эксперимента в формировании теоретических идей. История развития физики богата фактами использования мыс­ленных экспериментов. Примером могут служить мысленные эксперименты Галилея, приведшие к открытию закона инерции.

Основное достоинство идеализации как метода научного познания заключается в том, что получаемые на ее ос­нове теоретические построения позволяют затем эффективно ис­следовать реальные объекты и явления. Упрощения, достигаемые с помощью идеализации, облегчают создание теории, вскры­вающей законы исследуемой области явлений материального мира. Если теория в целом правильно описывает реальные явле­ния, то правомерны и положенные в ее основу идеализации.

Формализация. Аксиомы.

Формализация - особый подход в научном познании, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических поло­жений и оперировать вместо этого некоторым множеством сим­волов (знаков).

Этот метод познания заключается в построении абстрактно-математи­ческих моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами). Отношения знаков заменяют собой высказывания о свойствах и отношениях предметов. Таким путем создается обобщенная зна­ковая модель некоторой предметной области, позволяющая обна­ружить структуру различных явлений и процессов при отвле­чении от качественных характеристик последних. Вывод одних формул из других по строгим правилам логики представляет формальное исследование основных характеристик структуры различных, порой весьма далеких по своей природе явлений.

Примером формализации являются широко исполь­зуемые в науке математические описания различных объектов, явлений, основывающиеся на соответствующих содержательных теориях. При этом используемая математическая символика не только помогает закрепить уже имеющиеся знания об исследу­емых объектах, явлениях, но и выступает своего рода инстру­ментом в процессе дальнейшего их познания.

Из курса математической логики известно, что для построения формальной системы необходимо задать алфавит, задать правила образования формул, задать правила вывода одних формул из других. Важным достоинством формальной системы является возможность проведения в ее рамках исследо­вания какого-либо объекта чисто формальным путем, оперируя знаками. Другое достоинство формализации состоит в обеспечении краткости и четкости записи научной информации.

Следует заметить, что формализованные искусственные языки не об­ладают гибкостью и богатством языка естественного. Зато в них отсутствует многозначность терминов (полисемия), свойствен­ная естественным языкам. Они характеризуются точно постро­енным синтаксисом и однозначной семан­тикой.

Анализ и синтез. Индукция и дедукция. Аналогия

Эмпирический анализ - это просто разложение целого на его составные, более простые элементарные части. . В качестве таких частей могут быть вещественные эле­менты объекта или же его свойства, признаки, отношения.

Синтез - это, наоборот, - соединение компонентов сложного явления. Теоретический анализ предусматривает выделение в объекте основного и существенного, незаметного эмпирическому зрению. Аналитический метод при этом включает в себя результаты абстрагирования, упрощения, формализации. Теоретический синтез - это расширяющее знание, конструирующее нечто новое, выходящее за рамки имеющейся основы.

В процессе синтеза производится соединение воедино состав­ных частей (сторон, свойств, признаков и т. п.) изучаемого объек­та, расчлененных в результате анализа. На этой основе проис­ходит дальнейшее изучение объекта, но уже как единого целого. При этом синтез не означает простого механического соединения разъединенных элементов в единую систему. Анализ фик­сирует в основном то специфическое, что отличает части друг от друга. Синтез же вскрывает то существенно общее, что свя­зывает части в единое целое.

Эти два взаимосвязанных приема исследования получают в каждой отрасли науки свою конкретизацию. Из общего приема они могут превращаться в специальный метод: так, существуют конкретные методы математического, химического и со­циального анализа. Аналитический метод получил свое развитие и в некоторых философских школах и направлениях. То же можно сказать и о синтезе.

Индукция может быть определена как метод перехода от знания отдельных фактов к знанию общего. Дедукция - это метод перехода от знания общих закономерностей к частному их проявлению.

Индукция широко применяется в научном познании. Обна­руживая сходные признаки, свойства у многих объектов опре­деленного класса, исследователь делает вывод о присущности этих признаков, свойств всем объектам данного класса. Индуктивный метод сыграл важную роль в открытии некоторых законов при­роды - всемирного тяготения, атмосферного давления, теплово­го расширения тел.

Метод ин­дукции может реализовываться в виде следующих методов. Метод единственного сходства, при котором во всех случаях наблюдения какого-то явления обнаруживается лишь один общий фактор, все другие - различны. Этот единственный сход­ный фактор есть причина данного явления. Метод единственного различия, при котором причины воз­никновения какого-то явления и обстоятельства, при которых оно не возникает, почти во всем сходны и различаются лишь одним фактором, присутствующим только в первом случае. Делается вывод, что этот фактор и есть причина данного явления. Соединенный метод сходства и различия представляет собой комбинацию двух вышеуказанных методов. Метод сопутствующих изменений, в котором если определенные изменения одного явления всякий раз влекут за собой некото­рые изменения в другом явлении, то делается вывод о причинной связи этих явлений. Метод остатков, при котором если сложное явление вызывается много­факторной причиной, причем некоторые из этих факторов из­вестны как причина какой-то части данного явления, то отсюда следует вывод: причина другой части явления - остальные фак­торы, входящие в общую причину этого явления. На самом же деле вышеуказанные методы научной индук­ции служат главным образом для нахождения эмпирических зависимостей между экспериментально наблюдаемыми свойства­ми объектов и явлений.

Ф. Бэкон. трактовал индукцию чрезвычай­но широко, считал ее важнейшим методом открытия новых ис­тин в науке, главным средством научного познания природы.

Дедукция напротив есть получение част­ных выводов на основе знания каких-то общих положений. Дру­гими словами, это есть движение нашего мышления от общего к частному. Но особенно большое познавательное значение дедукции прояв­ляется в том случае, когда в качестве общей посылки выступает не просто индуктивное обобщение, а какое-то гипотетическое предположение, например новая научная идея. В этом случае де­дукция является отправной точкой зарождения новой теорети­ческой системы. Созданное таким путем теоретическое знание предопределяет дальнейший ход эмпирических исследований и направляет построение новых индуктивных обобщений.

Получение новых знаний посредством дедукции существует во всех естественных науках, но особенно большое значение де­дуктивный метод имеет в математике. Математики вынуждены чаще всего пользоваться дедук­цией. И математика является, пожалуй, единственной собствен­но дедуктивной наукой.

В науке Нового времени пропагандистом дедуктивного мето­да познания был видный математик и философ Р. Декарт.

Индукция и дедукция не при­меняются как изолированные, обособленные друг от друга. Каж­дый из этих методов используется на соответствующем этапе познава­тельного процесса. Более того, в процессе использования индуктивного метода зачастую «в скрытом виде» присутствует и дедукция.

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. Уста­новление сходства (или различия) между объектами осуществля­ется в результате их сравнения. Таким образом, сравнение ле­жит в основе метода аналогии.

Получения правильного умозаключения по аналогии зависит следующих факторов. Во-первых от числа общих свойств у сравниваемых объектов. Во-вторых от легкости обнаружения общих свойств. В-третьих от глубины понимания связей этих сходных свойств. При этом нужно иметь в виду, что если объект, в отношении которого делается умозаключение по аналогии с другим объектом, обладает ка­ким-нибудь свойством, не совместимым с тем свойством, о су­ществовании которого должен быть сделан вывод, то общее сход­ство этих объектов утрачивает всякое значение.

Существуют различные типы выводов по аналогии. Но об­щим для них является то, что во всех случаях непосредственно­му исследованию подвергается один объект, а вывод делается о другом объекте. Поэтому вывод по аналогии в самом общем смысле можно определить как перенос информации с одного объекта на другой. При этом первый объект, который собствен­но и подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносится информация, полученная в ре­зультате исследования первого объекта (модели), называется ори­гиналом или прототипом. Таким образом, модель всегда выступает как аналогия, т. е. модель и ото­бражаемый с ее помощью объект (оригинал) находятся в опре­деленном сходстве (подобии).

Метод аналогии применяется в самых различных областях науки: в математике, физике, химии, кибернетике, в гумани­тарных дисциплинах и т. д.

Моделирование

Метод моделирования основан на создании модели, которая является заместителем реального объекта в силу определенного сходства с ним. Главная функция моделирования, если брать его в самом широком понимании, состоит в материализации, опредмечивании идеального. Построение и исследование модели равнозначно исследованию и построению моделируемого объекта, с той лишь разницей, что второе совершается материально, а первое - идеально, не затрагивая самого моделируемого объекта.

Использование моделирования диктуется необходимостью раск­рыть такие стороны объектов, которые либо невозможно постиг­нуть путем непосредственного изучения, либо невыгодно изучать их таким образом из чисто экономических соображений. Человек, например, не может непосредственно наблюдать процесс естест­венного образования алмазов, зарождения и развития жизни на Земле, целый ряд явлений микромира и макромира. Поэтому прихо­дится прибегать к искусственному воспроизведению подобных явлений в форме, удобной для наблюдения и изучения. В ряде же случаев бывает гораздо выгоднее и экономичнее вместо непосред­ственного экспериментирования с объектом построить и изучить его модель.

В зависимости от характера модели различают несколько видов моделирования. К мысленному моделированию относятся различные мысленные представления в форме тех или иных воображаемых моделей. Сле­дует заметить, что мысленные (идеальные) модели нередко могут быть реализованы материально в виде чувственно вос­принимаемых физических моделей. Физическое моделирование характеризуется физи­ческим подобием между моделью и оригиналом и имеет целью воспроизведение в модели процессов, свойственных оригиналу. По результатам исследования тех или иных физических свойств модели судят о явлениях, происходящих в реальных условиях.

В настоящее время физическое моделирование широко ис­пользуется для разработки и экспериментального изучения раз­личных сооружений, машин, для лучшего понимания каких-то природных явлений, для изучения эффективных и безопасных способов ведения горных работ и т. д.

Символическое моделирование связано с условно-знаковым представлением каких-то свойств, отношений объекта-оригинала. К символическим (знаковым) моделям от­носятся разнообразные топологические и графовые представле­ния исследуемых объектов или, например, модели, представленные в виде хими­ческой символики и отражающие состояние или соотношение элементов во время химических реакций. Разновидностью символического (зна­кового) моделирования является математическое моделирова­ние. Символический язык математики позволяет выражать свой­ства, стороны, отношения объектов и явлений самой различной природы. Взаимосвязи между различными величинами, описы­вающими функционирование такого объекта или явления, мо­гут быть представлены соответствующими уравнениями (диф­ференциальными, интегральными, алгебраическими) и их системами. Численное моделирование основывается на ранее созданной матема­тической модели изучаемого объекта или явления и применя­ется в случаях больших объемов вычислений, необходимых для исследования данной модели.

Численное моделирование особенно важно там, где не совсем ясна физическая картина изучаемого явления, не познан внут­ренний механизм взаимодействия. Путем расчетов на компью­тере различных вариантов ведется накопление фактов, что дает возможность, в конечном счете, произвести отбор наиболее ре­альных и вероятных ситуаций. Активное использование мето­дов численного моделирования позволяет резко сократить сро­ки научных и конструкторских разработок.

Метод моделирования непрерывно развивается: на смену од­ним типам моделей по мере прогресса науки приходят другие. В то же время неизменным остается одно: важность, актуаль­ность, а иногда и незаменимость моделирования как метода научного познания.

Для определения критериев естественно-научного познания в методологии науки сформулировано несколько принципов – принцип верификации и принцип фальсификации. Формулировка принципа верификации: какое-либо понятие или суждение имеет значение, если оно сводимо к непосредственному опыту или высказываниям о нем, т.е. эмпирически проверяемо. Если же найти нечто эмпирически фиксируемое для такого суждения не удается, то оно либо представляет собой тавтологию, либо лишено смысла. Поскольку понятия развитой теории, как правило, не сводимы к данным опыта, то для них сделано послабление: возможна и косвенная верификация. Скажем, ука­зать опытный аналог понятию «кварк» невозможно. Но кварковая теория предсказывает ряд явлений, которые уже можно зафиксировать опытным путем, экспериментально. И тем самым косвенно верифицировать саму теорию.

Принцип верификации позволяет в первом приближении отграничить научное знание от явно ненаучного. Однако он не может помочь там, где система идей скроена так, что решительно все возможные эмпирические факты в состоянии истол­ковать в свою пользу - идеология, религия, астрология и т.п.

В таких случаях полезно прибегнуть еще к одному принципу разграничения науки и не науки, предложенному крупнейшим философом XX в. К. Поппером, - принципу фальсификации. Он гласит: критерием научного статуса теории является ее фальсифицируемость или опровержимость. Иначе говоря, только то знание может претендовать на звание «научного», которое в принципе опровержимо.

Несмотря на внешне парадоксальную форму этот принцип имеет простой и глубокий смысл. К. Поппер обратил внимание на значительную асимметрию процедур подтверждения и опровержения в познании. Никакое количество падающих яблок не является достаточным для окончательного подтверждения истинности закона всемирного тяготения. Однако достаточно всего лишь одного яблока, поле­тевшего прочь от Земли, чтобы этот закон признать ложным. Поэтому именно попытки фальсифицировать, т.е. опровергнуть теорию, должны быть наиболее эффективны в плане подтверждения ее истинности и научности.

Теория, неопровержимая в принципе, не может быть науч­ной. Идея божественного творения мира в принципе неопро­вержима. Ибо любую попытку ее опровержения можно пред­ставить как результат действия все того же божественного замысла, вся сложность и непредсказуемость которого нам про­сто не по зубам. Но раз эта идея неопровержима, значит, она вне науки.

Можно, правда, заметить, что последовательно проведенный принцип фальсификации делает любое знание гипотетичным, т.е. лишает его законченности, абсолютности, неизменности. Но это, наверное, и неплохо: именно постоянная угроза фальсификации держит науку «в тонусе», не дает ей застояться, почить на лаврах.

Таким образом, были рассмотрены основные методы эмпирического и теоретического уровня научного познания. Эмпирическое познание включает в себя проведение наблюдений и экспериментов. Познание начинается с наблюдения. Для подтверждения гипотезы или для исследования свойств предмета учёный ставит его в определённые условия – проводит эксперимент. В блок процедур эксперимента и наблюдения входят описание, измерение, сравнение. На уровне теоретического познания широко применяется абстрагирование, идеализация, формализация. Большое значение имеет моделирование, а с развитием вычислительной техники – численное моделирование, поскольку сложность и стоимость проведения эксперимента возрастают.

В работе описаны два основных критерия естественно-научного знания – принцип верификации и фальсификации.

1. Алексеев П.В, Панин А.В. «Философия» М.:Проспект, 2000

2. Лешкевич Т.Г. «Философия науки: традиции и новации» М.:ПРИОР, 2001

3. Рузавин Г.И. «Методология научного исследования» М.:ЮНИТИ-ДАНА, 1999.

4. Горелов А.А. «Концепции современного естествознания» – М.: Центр, 2003.

5. http://istina.rin.ru/philosofy/text/3763.html

6. http://vsvcorp.chat.ru/mguie/teor.htm

Там же, с. 152-53). 1) Эмпирическая сторона предполагает функции: собирательную ( , их , их накопление), описательную ( фактов, их первичную систематизацию); 2) теоретическая - функции: объяснения, (генерализующую), (создания новых теорий, выдвижения новых понятий, накопления новых законов), предсказания (прогностическую), что даёт повод называть теории Естествознание «компасом» в научном исследовании.

С теоретическими функциями Естествознание неразрывно связана мировоззренческая функция Естествознание; она направлена на выработку естественно-научной картины мира, исключающей возможность реакционно-идеалистических и религиозных взглядов на природу; 3) производственно-практическая сторона Естествознание проявляет себя как непосредственная производительная сила . Современная показывает, что Естествознание прокладывает пути для развития техники.

Средства Естествознание соответствуют всем ступеням, которые проходит естественно-научное знание и в которых находят своё выражение функции Естествознание: эмпирическое, экспериментальное исследование предполагает целую систему экспериментальной и наблюдательной техники (устройств, в том числе вычислительных приборов, особенно измерительных, установок, ), с помощью которой устанавливаются новые факты. Теоретическое исследование предполагает абстрактную работу учёных, направленную на объяснение фактов (предположительное - с помощью проверенное и доказанное - с помощью теорий и законов науки); на понятий, обобщающих опытные данные. То и другое вместе (нередко с выходом в область опытных полузаводских и экспериментальных установок, конструкторских бюро) осуществляют проверку познанного на .

В основе методов Естествознание лежит единство эмпирических и теоретических сторон. Они и обусловливают друг друга. Их разрыв или хотя бы преимущественное развитие одной за счёт другой закрывает путь к правильному познанию природы: теория становится беспредметной, опыт - слепым.

Методы Естествознание могут быть подразделены на группы: а) общие методы касаются всего Естествознание, любого предмета природы, любой науки. Это - различные формы диалектического метода, дающего возможность связывать воедино все процесса познания, все его ступени, например метод и др. Те системы отраслей Естествознание, строение которых соответствует действительному историческому процессу их развития (например, и химия), фактически следуют этому методу. Диалектика выступает и в том, что «... способ не может с формальной не отличаться от способа исследования. Исследование должно детально освоиться с материалом, проанализировать различные формы его развития, проследить их внутреннюю связь. Лишь после того как эта работа закончена, может быть надлежащим образом изображено действительное движение. Раз это удалось и жизнь материала получила свое , то может показаться, что перед нами априорная конструкция» ( , см. Маркс К. и , Соч., 2 изд., т. 23, с. 21). Такое особенно часто возникает в формальных, математизированных отраслях Естествознание, например , .

В Естествознание диалектический метод конкретизируется как сравнительный (в , химии), с помощью которого раскрывается всеобщая связь явлений. Отсюда - сравнительные , . В зоо-, фитои физической географии он давно успешно применяется. В Естествознание диалектический метод выступает и как исторический - в (на него опираются все прогрессивные космогонические - звёздные и планетарные), в (как основа исторической геологии, будучи неполно выражен в методе актуализма), в биологии этот метод лежит в основе . Иногда оба метода сочетаются в единый сравнительно-исторический метод, который глубже и содержательнее каждого из них в . Этот же метод в его применении к процессу познания природы, физике, связан с принципом соответствия и способствует построению современных физических теорий.

б) Особенные методы также применяются в Естествознание, но касаются не его предмета в целом, а лишь одной из его сторон (явлений, сущности, количественной , структурных связей) или же определенного приёма исследований: анализ, синтез, индукция, . Особенными методами служат: наблюдение, сравнение и как его частный случай . Исключительно важны математические приёмы и методы как особые способы исследования и выражения количественных и структурных сторон и отношений предметов и природы, а также методы и теории . Роль математических методов в Естествознание неуклонно возрастает по мере всё более широкого применения счётно-вычислительных машин. В целом происходит математизация современного Естествознание С ней связаны методы аналогии, промышленного эксперимента.

в) Частные методы - это специальные методы, действующие либо только в пределах отрасли Естествознание, либо за пределами той отрасли Естествознание, где они возникли. Так, методы физики, использованные в др. отраслях Естествознание, привели к созданию

СЛОВЕСНЫЕ МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ.

Словесные методы занимают ведущее место в системе методов обучения. Были периоды, когда они являлись почти единственным способом передачи знаний. Прогрессивные педагоги - Я.А. Коменский, К.Д. Ушинский и др. - выступали против абсолютизации их значения, доказывали необходимость дополнения их наглядными и практическими методами. В настоящее время нередко называют их устаревшими, “неактивными”. К оценке этой группы методов надо подходить объективно. Словесные методы позволяют в кратчайший срок передать большую по объему информацию, поставить перед обучаемыми проблемы и указать пути их решения. С помощью слова учитель может вызвать в сознании детей яркие картины прошлого, настоящего и будущего человечества. Слово активизирует воображение, память, чувства учащихся.

Словесные методы подразделяются на следующие виды: рассказ, объяснение, беседа, дискуссия, лекция, работа с книгой.

Рассказ – это монологическое изложение учебного материла, применяемого для последовательного, систематизированного, доходчивого и эмоционального преподнесения знаний. Этот метод чаще других применяется в начальной школе. К рассказу учитель обращается, когда детям необходимо сообщить яркие, новые для них факты, события, то, чего дети не могут наблюдать непосредственно. Рассказ – мощный источник влияния на мыслительную деятельность, воображение, эмоции младших школьников, расширение их кругозора.Основными средствами обучения являются: речь, иллю­стра­ции, мето­диче­ские и мне­мони­ческие приемы, логические приемы сравне­ния, сопоставле­ния, резю­миро­вания.

Основными условиями успешности этого метода являются:

· успешное сочетание сочета­ния с другими методами:

· положительно-эмо­цио­нальное воспри­ятие;

· усло­вия (время, ме­сто);

· неперегружен­ность фак­тами;

· умение учителя расска­зывать.

К рассказу, как методу изложения новых знаний, обычно предъявляется ряд педагогических требований:

Рассказ должен обеспечивать идейно-нравственную направленность преподавания;

Содержать только достоверные и научно проверенные факты;

Включать достаточное количество ярких и убедительных примеров, фактов, доказывающих правильность выдвигаемых положений;

Иметь четкую логику изложения;

Быть эмоциональным;

Излагаться простым и доступным языком;

Отражать элементы личной оценки и отношения учителя к излагаемым фактам, событиям.

Беседа - диалогический метод обучения, при котором учитель путем постановки тщательно продуманной системы вопросов подводит учеников к пониманию нового материала или проверяет усвоение ими уже изученного. Беседа относится к наиболее старым методам дидактической работы. Ее мастерски использовал Сократ, от имени которого и произошло понятие “сократическая беседа”. В зависимости от конкретных задач, содержание учебного материала, уровня творческой, познавательной деятельности учащихся, места беседы в дидактическом процессе выделяют различные виды бесед. Широкое распространение имеет эвристическая беседа (от слова “эврика” - нахожу, открываю). В ходе эвристической беседы учитель, опираясь на имеющиеся у учащихся знания и практический опыт, подводит их к пониманию и усвоению новых знаний, формулированию правил и выводов.Для сообщения новых знаний используются сообщающие беседы. Если беседа предшествует изучению нового материала, ее называют вводной или вступительной. Цель такой беседы состоит в том, чтобы вызвать у учащихся состояние готовности к познанию нового. Закрепляющие беседы применяются после изучения нового материала.

В ходе беседы вопросы могут быть адресованы одному ученику (индивидуальная беседа) или учащимися всего класса (фронтальная беседа). Одной из разновидностей беседы является собеседование. Оно может проводиться как с классом в целом, так и с отдельными группами учеников. Особенно полезно организовывать собеседование в старших классах, когда ученики проявляют больше самостоятельности в суждениях, могут ставить проблемные вопросы, высказывать свое мнение по тем или иным темам, поставленным учителем на обсуждение.

Успех проведения бесед во многом зависит от правильности постановки вопросов. Вопросы задаются учителем всему классу, чтобы все учащиеся готовились к ответу. Вопросы должны быть краткими, четкими, содержательными, сформулированными так, чтобы будили мысль ученика. Не следует ставить двойных, подсказывающих вопросов или наталкивающих на угадывание ответа. Не следует формулировать альтернативных вопросов, требующих однозначных ответов типа “да” или “нет”.

В целом, метод беседы имеет следующее преимущество:

Активизирует учащихся;

Развивает их память и речь;

Делает открытыми знания учащихся;

Имеет большую воспитательную силу;

Является хорошим диагностическим средством.

Недостатки метода беседы:

Требует много времени;

Содержит элемент риска (школьник может дать неправильный ответ, который воспринимается другими учащимися и фиксируется в их памяти);

Необходим запас знаний

Объяснение – словесное истолкование предметов, явлений, закономерностей, связей, чаще всего монологическое изложение. Объяснение бывает как в «чистом» виде, то есть учитель использует только этот метод, так и частью беседы, рассказа, или, наоборот, в структуру объяснения входят элементы беседы, рассказа и т.д. Использование метода объяснения требует:

Точного и четкого формулирования задачи, сути проблемы, вопроса;

Последовательного раскрытия причинно-следственных свя­зей, аргументации и доказательств;

Использования сравнения, сопоставления, аналогии;

Привлечения ярких примеров;

Безукоризненной логики изложения.

Объяснение как метод обучения широко используется в работе с детьми разных возрастных групп. Однако в среднем и старшем школьном возрасте, в связи с усложнением учебного материала и возрастающими интеллектуальными возможностями учащихся, использование этого метода становится более необходимым, чем в работе с младшими школьниками. Как самостоятельный метод объяснение чаще выступает в роли инструктирования: как писать изложение, как сделать лабораторную работу и т.д.

Работа с учебником и книгой - важнейший метод обучения. В начальных классах работа с книгой осуществляется главным образом на уроках под руководством учителя. В дальнейшем школьники все больше учатся работать с книгой самостоятельно. Существует ряд приемов самостоятельной работы с печатными источниками. Основные из них:

- Конспектирование - краткое изложение, краткая запись содержания прочитанного. Конспектирование ведется от первого (от себя) или от третьего лица. Конспектирование от первого лица лучше развивает самостоятельность мышления.

- Составление плана текста . План может быть простой и сложный. Для составления плана необходимо после прочтения текста разбить его на части и озаглавить каждую часть.

- Тезирование - краткое изложение основных мыслей прочтенного.

- Цитирование - дословная выдержка из текста. Обязательно указываются выходные данные (автор, название работы, место издания, издательство, год издания, страница).

- Аннотирование - краткое свернутое изложение содержания прочитанного без потери существенного смысла.

- Рецензирование - написание краткого отзыва с выражением своего отношения о прочитанном.

- Составление справки - сведений о чем-нибудь, полученных после поисков. Справки бывают статические, биографические, терминологические, географические и т.д.

- Составление формально-логической модели - словесно-схематического изображения прочитанного.

- Составление тематического тезауруса - упорядоченного комплекса базовых понятий по разделу, теме.

- Составление матрицы идей - сравнительных характеристик однородных предметов, явлений в трудах разных авторов.

ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ

НАЧАЛЬНОМУ ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ.

Практические методы обученияв естествознании основаны на практической деятельности учащихся. Они способствуютформированию практические умения и навыки. В начальной школе в естествознании к практическим методам относится наблюдение, распознавание и определение признаков, моделирование и эксперимент илиопыт. Так же можно выделить разновидности практических работ, например с географической картой. Практические методы обучения охватывают весьма широкий диапазон различных видов деятельности учеников. Во время использования практических методов применяются приемы:

· постановки задания,

· планирования его выполнения,

· управления процессом выполнения,

· оперативного стимулирования, регулирования и контроля,

· анализа итогов практической работы,

· выявления причин недостатков,

· корригирования обучения для полного достижения цели.

На уроке необходимо принимать оптимальное решение при выборепрактических методов обучения, в прочем, как и любых других. Например:

· При решении каких задач этот метод применяется особенно успешно? Для развития практических умений и навыков.

· При каком содержании учебного материала особенно рационально применять этот метод? Когда содержание темы включает практические упражнения, проведение опытов.

· При каких особенностях учащихся рационально применять этот метод? Когда обучаемые готовы к выполнению практических заданий.

· Какие возможности должен иметь преподаватель для использования данного метода? Когда преподаватель располагает необходимым материалом для проведения опытов и упражнений.

Наблюдение.

Наблюдение, как метод обучения, представляет собой активную форму чувственного познания. Чаще этот метод используется при изучении учебных предметов естественного цикла. Наблюдения могут проводиться как под руководством учителя, так и самостоятельно учащимися по заданию учителя. При использовании данного метода требуется тщательная подготовка: необходимо предупредить учащихся о побочных явлениях, научить их фиксировать и обрабатывать данные наблюдений и пр. Этот метод способствует выработке навыков самостоятельной работы, имеет большое познавательное и воспитательное значение.

Виды наблюдений:

· в классе или на природе.

· за объектами неживой природы;

· за явлениями неживой природы;

· за объектами живой природы;

· фронтальный, групповые или индивидуальные.

Дети наблюдают самостоятельно или под непосредственным контролем учителя. Требования: 1) Конкретность 2) Систематичность Наблюдение – важный источник знаний об окружающем мире. Они дают основу, на которую в дальнейшем строятся мыслительные операции. Наблюдение является средством развития мышления. Любые наблюдения начинаются с постановки цели, определения объекта. Важным условием наблюдения является разумный отбор объектов. Этапы наблюдения: 1) Рассмотрение объекта в целом (чтобы сформировать целостное представление об объекте). 2) Работа по рассмотрению частей объекта. 3) Обобщение увиденного. Приемы закрепления наблюдения: 1) Рассмотреть объект, затем закрыть глаза и мысленно его представить. 2) Иммитация. 3) Сравнение. 4) Работа с иллюстрацией. 5) Самостоятельное проведение наблюдения.

Метод распознавания и определения признаков.

Основа метода – анализ внешних, морфологических и частично анатомических особенностей предметов. Применяется при работе с раздаточным материалом, когда возникает необходимость составить характеристику предметов, явлений, выделить их признаки, определить место данного предмета, явления. При использовании метода необходим инструктаж. Например: изучение особенностей растений, изучение термометра. Метод Моделирование. Виды: · материальные (глобус) · идеальные (умозрительные, мысленно построенные) · образные (строятся из · чувственно наглядных элементов) · знаковые (условные обозначения) То есть ребенок на основе созданного образа сам делает модель.

Познавательные (дидактические) игры.

Это специально соз данные ситуации, моделирующие реальность, из которых ученикам предлагается найти выход. Главное назначение данного метода - стимулировать познавательный процесс. Современные дидактические игры в начальной школе - это пре имущественно игры по правилам.

Игры имеют много функций: активизируют познавательные про цессы; воспитывают интерес и внимательность детей; развивают спо собности; вводят детей в жизненные ситуации; учат их действовать по правилам; развивают любознательность, внимательность; закрепляют знания, умения. Правильно построенная игра обогащает про цесс мышления индивидуальными чувствами, развивает саморегуляцию, укрепляет волю ребенка. Наиболее распространены сюжетно-ролевые игры, игры-упражне ния, игры-драматизации, игры-конструирования. В учебном процессе могут использоваться только элементы дидактической игры - игро вая ситуация, прием, упражнение. Основные требования, которые должны соблюдать учителя при планировании и проведении дидактических игр: игра должна орга нически вытекать из логики учебно-воспитательного процесса, а не быть к нему искусственно привязана; должна иметь интересное, при влекательное название; содержать действительно игровые элементы; иметь обязательные правила, которые нельзя нарушать; содержать считалки, рифмы, стихи.

Метод Эксперимент или опыты.

Применяя те или иные методы и приемы активизации, необходимо всегда учитывать имеющийся уровень развития познавательных способностей учащихся. Сложные познавательные задачи можно предъявлять лишь ученикам, обладающим высоким уровнем развития познавательных способностей. Задачи, не соотнесенные с уровнем развития познавательных сил учащегося, превышающие возможности ученика, предъявляющие к нему требования, значительно опережающие уровень имеющегося у него развития, не могут сыграть положительную роль в обучении. Они подрывают у учащихся веру в свои силы и способности.

Одним из важнейших практических методов обучения является эксперимент. Он играет особую роль в обучении.

Итак, что же такое эксперимент?

Слово "эксперимент" происходит от греческого слова и переводится как "проба, опыт".

"Современный словарь иностранных слов" (1994) содержит такое определение: эксперимент - это "1. научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в научно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и многократно воспроизводить его при повторении этих условий; 2. вообще опыт, попытка осуществить что-либо".

"Большая Советская энциклопедия" добавляет: "Отличаясь от наблюдения активным оперированием изучаемым объектом, эксперимент осуществляется на основе теории, определяет постановку задач и интерпретацию его результатов".

"Эксперимент... - планомерное проведение наблюдения. Тем самым человек создает возможность наблюдений, на основе которых складывается его знание о закономерностях в наблюдаемом явлении" ("Краткая философская энциклопедия", 1994).

"Эксперимент... чувственно - предметная деятельность в науке; в более узком смысле слова - опыт, воспроизведение объекта познания, проверка гипотез и т.п.". "Советский энциклопедический словарь" (1997);

Из приведенных выше определений видно, что в узком смысле слова термины "опыт" и "эксперимент" являются синонимами: "Понятие опыт по существу совпадает с категорией практики, в частности, эксперимента, наблюдения" (БСЭ, 1974). Однако в широком понимании "опыт выступает и как процесс воздействия человека на внешний мир, и как результат этого воздействия в виде знаний и умений" ("Советский энциклопедический словарь"). В науке эксперимент используется для получения знаний, неизвестных человечеству в целом. В процессе обучения он применяется для получения знаний, неизвестных данному конкретному человеку. Эксперимент знакомит учащихся с самими явлениями. Он помогает вызвать интерес к предмету, научить наблюдать процессы, освоить приемы работы, сформировать практические навыки и умения.

Эксперимент можно разделить на два вида: демонстрационный и ученический. Демонстрационным называют эксперимент, который проводится в классе учителем, лаборантом или иногда одним из учащихся. Демонстрационный эксперимент дает возможность учителю формировать интерес к предмету у школьников, научить их выполнять определенные операции; приемам лабораторной техники. Требования:

- Наглядность

- Простота

- Безопасность эксперимента

- Надежность

-

Следует помнить, что эксперимент - это метод исследования, поэтому лучше провести меньшее их количество, но каждый опыт должен быть объяснен. Эксперимент, как метод обучения, обладает большими учебными возможностями в развитии познавательной деятельности школьников. Каждый учащийся должен понимать, для чего он делает опыт и как надо решить поставленную перед ним задачу. Он изучает вещества органолептически или с помощью приборов и индикаторов, рассматривает детали прибора или весь прибор. Выполняя опыт, учащийся овладевает приемами и манипуляциями, наблюдает и замечает особенности хода процесса, отличает важные изменения. Проделав опыт, он должен составить отчет.

Опора на конкретныйобраз, формирование его - функция наглядности.

Побудительная функция обусловлена возможностью эксперимента усилить познавательную активность учащихся и на этой основе формировать устойчивый интерес к предмету.

Мировоззренческую функцию трудно переоценить. Научное видение мира не может сложиться без наблюдений за явлениями, окружающими нас, без опытов с ними.

Методологическая функция состоит в том, что он позволяет четко обозначить этапы познания. Здесь эксперимент в подавляющем большинстве случаев является источником противоречий, ответственен за выделение группы исходных фактов, изучение поведения материальной модели при выделении гипотезы, наконец, только эксперимент может дать заключение о достоверности логических следствий из гипотезы. Во-вторых, четко отражаются структура, средства и методы научного эксперимента.

Обучающее - контролирующая функция обусловлена тем, что эксперимент стал ведущим наглядным и практическим методом обучения. Изучить глубину понимания предмета школьниками учитель может объективно, если в качестве одного из заданий предложит провести кратковременный опыт и объяснить полученные результаты.

Нравственно - трудовая функция предполагает формирование у учащихся положительного отношения к труду, воспитание таких нравственных качеств как настойчивость, ответственность, целеустремленность, аккуратность, бережливость, инициативу и т.д.

Рационально - личностная функция направлена на развитие у учащихся мышления и связанных с этим таких индивидуальных качеств как творчество и самостоятельность.

Главное достоинство применения метода эксперимента заключается в том, что в его процессе:

Дети получают реальные представления о различных сторонах изучаемого объекта, о его взаимоотношениях с другими объектами и со средой обитания.

Идет обогащение памяти ребенка, активизируются его мыслительные процессы, так как постоянно возникает необходимость совершать операции анализа и синтеза, сравнения и классификации, обобщения.

Развивается речь ребенка, так как ему необходимо давать отчет об увиденном, формулировать обнаруженные закономерности и выводы.

Происходит накопление фонда умственных приемов и операций, которые рассматриваются как умственные умения.

Он важен и для формирования самостоятельности, целеполагания, способности преобразовывать какие-либо предметы и явления для достижения определенного результата.

В процессе экспериментальной деятельности развивается эмоциональная сфера ребенка, творческие способности, формируются трудовые навыки, укрепляется здоровье за счет повышения общего уровня двигательной активности.

Классификацияэкспериментов.

Экспериментыклассифицируются по разным принципам.

По характеру объектов, используемых в эксперименте: опыты: с растениями; с животными; с объектами неживой природы; объектом которых является человек.

По месту проведения опытов: в групповой комнате;на участке; в лесу, в поле и т.д.

По количеству детей: индивидуальные; групповые; коллективные.

По причине их проведения: случайные; запланированные; поставленные в ответ на вопрос ребенка.

По характеру включения в педагогический процесс: эпизодические (проводимые от случая к случаю); систематические.

По продолжительности: кратковременные (5 - 15 мин.); длительные (свыше 15 мин.).

По количеству наблюдений за одним и тем же объектом: однократные; многократные, или циклические.

По месту в цикле: первичные; повторные; заключительные и итоговые.

По характеру мыслительных операций: констатирующие (позволяющие увидеть какое-то одно состояние объекта или одно явление вне связи с другими объектами и явлениями); сравнительные (позволяющие увидеть динамику процесса или отметить изменения в состоянии объекта); обобщающие (эксперименты, в которых прослеживаются общие закономерности процесса, изучаемого ранее по отдельным этапам).

По характеру познавательной деятельности детей: иллюстративные (детям все известно, и эксперимент только подтверждает знакомые факты); поисковые (дети не знают заранее, каков будет результат); решение экспериментальных задач.

По способу применения в аудитории: демонстрационные; фронтальные.

Каждый из видов экспериментирования имеет свою методику проведения, свои плюсы и минусы.

Так же эксперимент можно разделить на два вида: демонстрационный и ученический. Демонстрационным называют эксперимент, который проводится в классе учителем, лаборантом или иногда одним из учащихся. Демонстрационный эксперимент дает возможность учителю формировать интерес к предмету у школьников, научить их выполнять определенные операции; приемам лабораторной техники. Требования:

- Наглядность . Эксперимент следует проводить так, чтобы явление можно было наблюдать с любой точки класса. Стол преподавателя не должен быть загроможден лишними предметами, чтобы были видны руки учителя. Можно использовать подъемный столик или кодоскоп.

- Простота . Прибор, в котором демонстрируют эксперимент, не должен содержать лишних деталей и нагромождений, чтобы внимание обучаемых не отвлекалось от процесса. Не следует увлекаться эффектными опытами, так как менее эффектные опыты не будут пользоваться вниманием.

- Безопасность эксперимента . Учитель несет ответственность за безопасность учащихся, поэтому в кабинете должны находиться средства пожарной безопасности, вытяжной шкаф для проведения работ с вредными и пахучими веществами, средства для оказания первой. При проведении опасных опытов следует использовать защитный экран.

- Надежность . Опыт всегда должен удаваться, и с этой целью техника эксперимента перед его проведением должна быть тщательно отработана, все операции должны быть четкими, уверенными; недопустима неряшливость в оформлении опыта. Учитель должен следить за своим внешним видом и поведением. В случае неудачи, необходимо выяснить ее причину, и опыт на следующем уроке повторить.

- Необходимость объяснения эксперимента . Любой опыт должен сопровождаться словом учителя. Возникающие паузы можно использовать для организации диалога со школьниками, выяснения условий проведения эксперимента.

Следует помнить, что эксперимент - это метод исследования, поэтому лучше провести меньшее их количество, но каждый опыт должен быть объяснен.

Ученический эксперимент - это вид самостоятельной работы. Он не только обогащает учащихся новыми знаниями, понятиями, учениями, но и доказывает истинность приобретенных ими знаний, что обеспечивает более глубокое понимание и усвоение материала. Он позволяет более полно осуществлять принцип связи теории с практикой. Ученический эксперимент разделяют на лабораторные опыты и практические занятия.

Заключительным этапом эксперимента является подведение итогов и формулирование выводов. При формулировании выводов необходимо стимулировать развитие речи детей путем постановки неповторяющихся по содержанию вопросов, требующих от детей развернутого ответа. При анализе и фиксировании полученных результатов необходимо помнить, что непредусмотренный результат не является неправильным.

Упражнения.

Под упражнениями понимают повторное (многократное) выполнение умственного или практического действия с целью овладения им или повышения его качества. Упражнения применяются при изучении всех предметов и на различных этапах учебного процесса. Характер и методика упражнений зависит от особенностей учебного предмета, конкретного материала, изучаемого вопроса и возраста учащихся. Упражнения по своему характеру подразделяются на устные, письменные, графические и учебно-трудовые. При выполнении каждого из них учащиеся совершают умственную и практическую работу. По степени самостоятельности учащихся при выполнении упражнений выделяют: · упражнения по воспроизведению известного с целью закрепления - воспроизводящие упражнения; · упражнения по применению знаний в новых условиях - тренировочные упражнения; Если при выполнении действий ученик про себя или вслух проговаривает, комментирует предстоящие операции, такие упражнения называют комментированными. Комментирование действий помогает учителю обнаруживать типичные ошибки, вносить коррективы в действия учеников. Рассмотрим особенности применения упражнений. Устные упражнения способствуют развитию логического мышления, памяти, речи и внимания учащихся. Они отличаются динамичностью, не требуют затрат времени на ведение записей. Письменные упражнения используются для закрепления знаний и выработки умений в их применении. Использование их способствует развитию логического мышления, культуры письменной речи, самостоятельности в работе. Письменные упражнения могут сочетаться с устными и графическими. К графическим упражнениям относятся: · работы учащихся по составлению схем, чертежей, графиков, технологических карт, · изготовление альбомов, плакатов, стендов, выполнение зарисовок при проведении · лабораторно-практических работ, экскурсий и т.д. Графические упражнения выполняются обычно одновременно с письменными и решают единые учебные задачи. Применение их помогает учащимся лучше воспринимать, осмысливать и запоминать учебный материал, способствует развитию пространственного воображения. Графические работы в зависимости от степени самостоятельности учащихся при их выполнении могут носить воспроизводящий, тренировочный или творческий характер. К учебно-трудовым упражнениям относятся · практические работы учащихся, имеющие производственно-трудовую направленность. Целью этих упражнений является применение теоретических знаний учащихся в трудовой деятельности. Такие упражнения способствуют трудовому воспитанию учащихся. Упражнения являются эффективными только при соблюдении ряда требований к ним: · сознательный подход учащихся к их выполнению; · соблюдение дидактической последовательности в выполнении упражнений - сначала упражнения по заучиванию и запоминанию учебного материала, затем – на воспроизведение – применение ранее усвоенного - на · самостоятельный перенос изученного в нестандартные ситуации - на творческое · применение, с помощью которого обеспечивается включение нового материала в систему уже усвоенных знаний, умений и навыков. Крайне необходимы и проблемно-поисковые упражнения, которые формируют у учащихся способность к догадке, интуицию. Практические работы проводятся после изучения крупных разделов, тем и носят обобщающий характер. Они могут проводиться не только в классе, но и за пределами школы (измерения на местности, работа на пришкольном участке). Лабораторные работы. Лабораторные работы - это проведение учащимися по заданию учителя опытов с использованием приборов, применением инструментов и других технических приспособлений, т.е. это изучение учащимися каких-либо явлений с помощью специального оборудования. Проводятся лабораторные работы в иллюстративном или исследовательском плане. Разновидностью исследовательских лабораторных работ могут быть длительные наблюдения учащихся за отдельными явлениями, как-то: над ростом растений и развитием животных, над погодой, ветром, облачностью, поведением рек и озер в зависимости от погоды и т.п. В некоторых школах практикуются в порядке лабораторной работы поручения школьникам сбора и пополнения экспонатами местных краеведческих музеев или школьных музеев, изучение фольклора своего края и др. В любом случае учитель составляет инструкцию, а ученики записывают результаты работы в виде отчетов, числовых показателей, графиков, схем, таблиц. Лабораторная работа может быть частью урока, занимать урок и более.

НАГЛЯДНЫЕ МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ.

К наглядным методам относится демонстрация натуральных объектов, демонстрация опытов, демонстрация изображений или объектов, или явлений. Наглядные методы применяются на всех этапах педагогического процесса. Их роль заключается в том, чтобы обеспечить всестороннее образное восприятие, дать опору для мышления. Демонстрация – это совокупность действий учителя, которая состоит в показе учащимся самих предметов, их моделей или изображений или соответствующее объяснение их признаков.

Основными средствами демонстрации являются: иссле­дуе­мые объ­екты(в нату­раль­ном виде), ис­кусст­вен­ные заме­нители на­ту­раль­ных объ­ектов.

Успешность данного метода является:

· активное уча­стие уче­ников;

· правиль­ный вы­бор объек­тов;

· умение педа­гога направить вни­мание учеников на су­щественныесто­роны явле­ний;

· со­четание с другими мето­дами.

При использовании наглядных методов обучения необходимо соблюдать ряд условий:

а) применяемая наглядность должна соответствовать возрасту учащихся;

б) наглядность должна использоваться в меру и показывать ее следует постепенно и только в соответствующий момент урока;

в) наблюдение должно быть организовано таким образом, чтобы все учащиеся могли хорошо видеть демонстрируемый предмет;

г) необходимо четко выделять главное, существенное при показе иллюстраций;

д) детально продумывать пояснения, даваемые в ходе демонстрации явлений;

е) демонстрируемая наглядность должна быть точно согласована с содержанием материала;

ж) привлекать самих учеников к нахождению желаемой информации в наглядном пособии или демонстрационном устройстве.

Наглядные методы обучения условно можно подразделить на две большие группы:

· методы иллюстраций;

· метод демонстраций.

Метод иллюстраций предполагает показ ученикам иллюстративных пособий: плакатов, карт, зарисовок на доске, картин, портретов ученых и пр.
Метод демонстраций обычно связан с демонстрацией приборов, опытов, технических установок, различного рода препаратов. К демонстрационным методам относят также показ кинофильмов и диафильмов. Такое подразделение средств наглядности на иллюстративные и демонстрационные исторически сложилось в практике преподавания. Оно не исключает возможности отнесения отдельных средств наглядности как к группе иллюстративных, так и демонстрационных методов. Это касается, например, показа иллюстраций через эпидиаскоп или кодоскоп.
В ходе применения наглядных методов используются приемы: показа, обеспечения лучшей видимости (экран, подкрашивание, подсвет, подъемные приспособления и др.), обсуждения результатов проведенных наблюдений, демонстраций и пр.
Условия эффективного применения наглядности.
Есть несколько методических условий, выполнение которых обеспечивает успешное использование наглядных средств обучения:

1) хорошее обозрение, которое достигается путем применения соответствующих красок при изготовлении подъемных столиков, экранов подсвечивания, рейтеров, указателей и пр.;

2) четкое выделение главного, основного при показе иллюстраций, так как они порой содержат и отвлекающие моменты;

3) детальное продумывание пояснений (вводных, по ходу показа и заключительных), необходимых для выяснения сущности демонстрационных явлений, а также для обобщения усвоенной учебной информации;

4) привлечение самих учеников к нахождению желаемой информации в наглядном пособии или демонстрационном устройстве, постановка перед ними проблемных заданий наглядного характера.
В условиях демонстрации химических, физических и других технических установок необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, которые четко определены соответствующими инструктивными документами.

Методы естествознания могут быть подразделены на следующие группы:

Общие методы, касающиеся любого предмета, любой науки. Это различные формы метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все его ступени, например, метод восхождения от абстрактного к конкретному, единства логического и исторического. Это, скорее, общефилософские методы познания.

Особенные методы касаются лишь одной стороны изучаемого предмета или же определенного приема исследования: анализ, синтез, индукция, дедукция. К числу особенных методов также относятся наблюдение, измерение, сравнение и эксперимент. В естествознании особенным методам науки придается чрезвычайно важное значение, поэтому в рамках нашего курса необходимо более подробно рассмотреть их сущность.

Наблюдение - это целенаправленный строгий процесс восприятия предметов действительности, которые не должны быть изменены. Исторически метод наблюдения развивается как составная часть трудовой операции, включающей в себя установление соответствия продукта труда его запланированному образцу. Наблюдение как метод познания действительности применяется либо там, где невозможен или очень затруднен эксперимент (в астрономии, вулканологии, гидрологии), либо там, где стоит задача изучить именно естественное функционирование или поведение объекта (в этологии, социальной психологии и т.п.). Наблюдение как метод предполагает наличие программы исследования, формирующейся на базе прошлых убеждений, установленных фактов, принятых концепций. Частными случаями метода наблюдения являются измерение и сравнение.

Эксперимент - метод познания, при помощи которого явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Он отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект, то есть активностью по отношению к нему. Проводя эксперимент, исследователь не ограничивается пассивным наблюдением явлений, а сознательно вмешивается в естественный ход их протекания путем непосредственного воздействия на изучаемый процесс или изменения условий, в которых проходит этот процесс. Специфика эксперимента состоит также в том, что в обычных условиях процессы в природе крайне сложны и запутанны, не поддаются полному контролю и управлению. Поэтому возникает задача организации такого исследования, при котором можно было бы проследить ход процесса в «чистом» виде. В этих целях в эксперименте отделяют существенные факторы от несущественных и тем самым значительно упрощают ситуацию. В итоге такое упрощение способствует более глубокому пониманию явлений и создает возможность контролировать немногие существенные для данного процесса факторы и величины. Развитие естествознания выдвигает проблему строгости наблюдения и эксперимента. Дело в том, что они нуждаются в специальных инструментах и приборах, которые последнее время становятся настолько сложными, что сами начинают оказывать влияние на объект наблюдения и эксперимента, чего по условиям быть не должно. Это прежде всего относится к исследованиям в области физики микромира (квантовой механике, квантовой электродинамике и т.д.).

Аналогия - метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного в ходе рассмотрения какого-либо одного объекта, на другой, менее изученный и в данный момент изучаемый. Метод аналогии основывается на сходстве предметов по ряду каких-либо признаков, что позволяет получить вполне достоверные знания об изучаемом предмете. Применение метода аналогии в научном познании требует определенной осторожности. Здесь чрезвычайно важно четко выявить условия, при которых он работает наиболее эффективно. Однако в тех случаях, когда можно разработать систему четко сформулированных правил переноса знаний с модели на прототип, результаты и выводы по методу аналогии приобретают доказательную силу.

Моделирование - метод научного познания, основанный на изучении каких- либо объектов посредством их моделей. Появление этого метода вызвано тем, что иногда изучаемый объект или явление оказываются недоступными для прямого вмешательства познающего субъекта или такое вмешательство по ряду причин является нецелесообразным. Моделирование предполагает перенос исследовательской деятельности на другой объект, выступающий в роли заместителя интересующего нас объекта или явления. Объект-заместитель называют моделью, а объект исследования - оригиналом, или прототипом. При этом модель выступает как такой заместитель прототипа, который позволяет получить о последнем определенное знание. Таким образом, сущность моделирования как метода познания заключается в замещении объекта исследования моделью, причем в качестве модели могут быть использованы объекты как естественного, так и искусственного происхождения. Возможность моделирования основана на том, что модель в определенном отношении отображает какие-либо стороны прототипа. При моделировании очень важно наличие соответствующей теории или гипотезы, которые строго указывают пределы и границы допустимых упрощений.

Современной науке известно несколько типов моделирования :

1) предметное моделирование, при котором исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта-оригинала;

2) знаковое моделирование, при котором в качестве моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Важнейшим видом такого моделирования является математическое моделирование, производимое средствами математики и логики;

3) мысленное моделирование, при котором вместо знаковых моделей используются мысленно-наглядные представления этих знаков и операций с ними. В последнее время широкое распространение получил модельный эксперимент с использованием компьютеров, которые являются одновременно и средством, и объектом экспериментального исследования, заменяющими оригинал. В таком случае в качестве модели выступает алгоритм (программа) функционирования объекта.

Анализ - метод научного познания, в основу которого положена процедура мысленного или реального расчленения предмета на составляющие его части. Расчленение имеет целью переход от изучения целого к изучению его частей и осуществляется путем абстрагирования от связи частей друг с другом. Анализ - органичная составная часть всякого научного исследования, являющаяся обычно его первой стадией, когда исследователь переходит от нерасчлененного описания изучаемого объекта к выявлению его строения, состава, а также его свойств и признаков.

Синтез - это метод научного познания, в основу которого положена процедура соединения различных элементов предмета в единое целое, систему, без чего невозможно действительно научное познание этого предмета. Синтез выступает не как метод конструирования целого, а как метод представления целого в форме единства знаний, полученных с помощью анализа. В синтезе происходит не просто объединение, а обобщение аналитически выделенных и изученных особенностей объекта. Положения, получаемые в результате синтеза, включаются в теорию объекта, которая, обогащаясь и уточняясь, определяет пути нового научного поиска.

Индукция - метод научного познания, представляющий собой формулирование логического умозаключения путем обобщения данных наблюдения и эксперимента. Непосредственной основой индуктивного умозаключения является повторяемость признаков в ряду предметов определенного класса. Заключение по индукции представляет собой вывод об общих свойствах всех предметов, относящихся к данному классу, на основании наблюдения достаточно широкого множества единичных фактов. Обычно индуктивные обобщения рассматриваются как опытные истины, или эмпирические законы. Различают полную и неполную индукцию. Полная индукция строит общий вывод на основании изучения всех предметов или явлений данного класса. В результате полной индукции полученное умозаключение имеет характер достоверного вывода. Суть неполной индукции состоит в том, что она строит общий вывод на основании наблюдения ограниченного числа фактов, если среди последних не встретились такие, которые противоречат индуктивному умозаключению. Поэтому естественно, что добытая таким путем истина неполна, здесь мы получаем вероятностное знание, требующее дополнительного подтверждения.

Дедукция - метод научного познания, который заключается в переходе от некоторых общих посылок к частным результатам-следствиям. Умозаключение по дедукции строится по следующей схеме; все предметы класса «А» обладают свойством «В»; предмет «а» относится к классу «А»; значит «а» обладает свойством «В». В целом дедукция как метод познания исходит из уже познанных законов и принципов. Поэтому метод дедукции не позволяет получить содержательно нового знания. Дедукция представляет собой лишь способ логического развертывания системы положений на базе исходного знания, способ выявления конкретного содержания общепринятых посылок. Решение любой научной проблемы включает выдвижение различных догадок, предположений, а чаще всего более или менее обоснованных гипотез, с помощью которых исследователь пытается объяснить факты, не укладывающиеся в старые теории. Гипотезы возникают в неопределенных ситуациях, объяснение которых становится актуальным для науки. Кроме того, на уровне эмпирических знаний (а также на уровне их объяснения) нередко имеются противоречивые суждения. Для разрешения этих проблем требуется выдвижение гипотез. Гипотеза представляет собой всякое предположение, догадку или предсказание, выдвигаемое для устранения ситуации неопределенности в научном исследовании. Поэтому гипотеза есть не достоверное знание, а вероятное, истинность или ложность которого еще не установлены. Любая гипотеза должна быть обязательно обоснована либо достигнутым знанием данной науки, либо новыми фактами (неопределенное знание для обоснования гипотезы не используется). Она должна обладать свойством объяснения всех фактов, которые относятся к данной области знания, систематизации их, а также фактов за пределами данной области, предсказывать появление новых фактов (например, квантовая гипотеза М. Планка, выдвинутая в начале XX в., привела к созданию квантовой механики, квантовой электродинамики и др. теорий). При этом гипотеза не должна противоречить уже имеющимся фактам. Гипотеза должна быть либо подтверждена, либо опровергнута. Для этого она должна обладать свойствами фальсифицируемости и верифицируемости. Фальсификация- процедура, устанавливающая ложность гипотезы в результате экспериментальной или теоретической проверки. Требование фальсифицируемости гипотез означает, что предметом науки может быть только принципиально опровергаемое знание. Неопровержимое знание (например, истины религии) к науке отношения не имеет. При этом сами по себе результаты эксперимента опровергнуть гипотезу не могут. Для этого нужна альтернативная гипотеза или теория, обеспечивающая дальнейшее развитие знаний. В противном случае отказа от первой гипотезы не происходит. Верификация - процесс установления истинности гипотезы или теории в результате их эмпирической проверки. Возможна также косвенная верифицируемость, основанная на логических выводах из прямо верифицированных фактов.

Частные методы - это специальные методы, действующие либо только в пределах отдельной отрасли науки, либо за пределами той отрасли, где они возникли. Таков метод кольцевания птиц, применяемый в зоологии. А методы физики, использованные в других отраслях естествознания, привели к созданию астрофизики, геофизики, кристаллофизики и др. Нередко применяется комплекс взаимосвязанных частных методов к изучению одного предмета. Например, молекулярная биология одновременно пользуется методами физики, математики, химии, кибернетики.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Методы научных исследований

Методы научных исследований.. содержание основные понятия научно исследовательской работы..

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

Что будем делать с полученным материалом:

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

Научное знание представляет собой систему, имеющую несколько уровней познания, различающихся по целому ряду параметров. В зависимости от предмета, характера, типа, метода и способа получаемого знания выделяют эмпирический и теоретический уровни познания. Каждый из них выполняет определенные функции и располагает специфическими методами исследования. Уровням соответствуют взаимосвязанные, но в то же время специфические виды познавательной деятельности: эмпирическое и теоретическое исследования. Выделяя эмпирический и теоретический уровни научного познания, современный исследователь отдает себе отчет в том, что если в обыденном познании правомерно различать чувственный и рациональный уровни, то в научном исследовании эмпирический уровень исследования никогда не ограничивается чисто чувственным знанием, теоретическое знание не представляет собой чистую рациональность. Даже первоначальные эмпирические знания, полученные путем наблюдения, фиксируются с использованием научных терминов. Теоретическое знание также не является чистой рациональностью. При построении теории используются наглядные представления, которые являются основой чувственного восприятия. Таким образом, можно сказать, что в начале эмпирического исследования преобладает чувственное, а в теоретическом – рациональное. На уровне эмпирического исследования не исключено выявление зависимостей и связей между явлениями, определенных закономерностей. Но если эмпирический уровень может уловить только внешнее проявление, то теоретический доходит до объяснения сущностных связей исследуемого объекта.

Эмпирические знания – результат непосредственного взаимодействия исследователя с реальностью в наблюдении или эксперименте. На эмпирическом уровне происходит не только накопление фактов, но и их первичная систематизация, классификация, что позволяет выявлять эмпирические правила, принципы и законы, которые преобразуются в наблюдаемые явления. На этом уровне исследуемый объект отражается преимущественно во внешних связях и проявлениях. Сложность научного знания определяется наличием в нем не только уровней и методов познания, но и форм, в которых оно фиксируется и развивается. Основными формами научного познания являются факты, проблемы, гипотезы и теории. Их значение – раскрывать динамику процесса познания в ходе исследования и изучения какого-либо объекта. Установление фактов является необходимым условием успешности естественнонаучных исследований. Для построения теории факты должны быть не только достоверно установлены, систематизированы и обобщены, но и рассмотрены во взаимосвязи. Гипотеза – это предположительное знание, которое носит вероятностный характер и требует проверки. Если в ходе проверки содержание гипотезы не согласуется с эмпирическими данными, то оно отвергается. Если же гипотеза подтверждается, то можно говорить о ней с той или иной степенью вероятности. В результате проверки и доказательства одни гипотезы становятся теориями, другие уточняются и конкретизируются, третьи отбрасываются, если их проверка дает отрицательный результат. Основным критерием истинности гипотезы является практика в разных формах.

Научная теория – обобщенная система знаний, дающая целостное отображение закономерных и существенных связей в определенной области объективной реальности. Основная задача теории заключается в том, чтобы описать, систематизировать и объяснить все множество эмпирических фактов. Теории классифицируют как описательные, научные и дедуктивные. В описательных теориях исследователи формулируют общие закономерности на основе эмпирических данных. Описательные теории не предполагают логического анализа и конкретности доказательств (физиологическая теория И. Павлова, эволюционная теория Ч. Дарвина и др.). В научных теориях конструируют модель, замещающую реальный объект. Следствия теории проверяются экспериментом (физические теории и др.). В дедуктивных теориях разработан специальный формализованнный язык, все термины которого подвергаются интерпретации. Первая из них – «Начала» Евклида (сформулирована основная аксиома, потом к ней добавлены положения, логически выведенные из нее, и все доказательства проводятся на этой основе).

Главными элементами научной теории являются принципы и законы. Принципы представляют общие и важные подтверждения теории. В теории принципы играют роль первичных предпосылок, образующих ее основу. В свою очередь, содержание каждого принципа раскрывается с помощью законов. Они конкретизируют принципы, раскрывают механизм их действия, логику взаимосвязи, вытекающих из них следствий. Законы представляют собой форму теоретических утверждений, раскрывающих общие связи изучаемых явлений, объектов и процессов. При формулировании принципов и законов исследователю достаточно непросто уметь увидеть за многочисленными, часто совершенно непохожими внешне фактами именно существенные свойства и характеристики исследуемых свойств объектов и явлений. Трудность заключается в том, что в непосредственном наблюдении зафиксировать сущностные характеристики исследуемого объекта сложно. Поэтому прямо перейти с эмпирического уровня познания на теоретический нельзя. Теория не строится путем непосредственного обобщения опыта, поэтому следующим шагом становится формулирование проблемы. Она определяется как форма знания, содержанием которой является осознанный вопрос, для ответа на который имеющихся знаний недостаточно. Поиск, формулирование и решение проблем – основные черты научной деятельности. В свою очередь, наличие проблемы при осмыслении необъяснимых фактов влечет за собой предварительный вывод, требующий экспериментального, теоретического и логического подтверждения. Процесс познания окружающего мира представляет собой решение разного рода задач, возникающих в ходе практической деятельности человека. Эти проблемы решаются путем использования особых приемов – методов.

– совокупность приемов и операций практического и теоретического познания действительности.

Методы исследований оптимизируют деятельность человека, вооружают его наиболее рациональными способами организации деятельности. А. П. Садохин кроме выделения уровней познания при классификации научных методов учитывает критерий применяемости метода и выделяет общие, особенные и частные методы научного познания. Выделенные методы часто сочетаются и комбинируются в процессе исследования.

Общие методы познания касаются любой дисциплины и дают возможность соединить все этапы процесса познания. Эти методы используются в любой области исследования и позволяют выявлять связи и признаки исследуемых объектов. В истории науки исследователи к таким методам относят метафизический и диалектический методы. Частные методы научного познания – это методы, применяющиеся только в отдельной отрасли науки. Различные методы естествознания (физики, химии, биологии, экологии и т. д.) являются частными по отношению к общему диалектическому методу познания. Иногда частные методы могут использоваться за пределами тех отраслей естествознания, в которых они возникли. Например, физические и химические методы используются в астрономии, биологии, экологии. Часто исследователи применяют комплекс взаимосвязанных частных методов к изучению одного предмета. Например, экология одновременно пользуется методами физики, математики, химии, биологии. Частные методы познания связаны с особенными методами. Особенные методы исследуют определенные признаки изучаемого объекта. Они могут проявляться на эмпирическом и на теоретическом уровнях познания и быть универсальными.

Среди особенных эмпирических методов познания выделяют наблюдение, измерение и эксперимент.

Наблюдение представляет собой целенаправленный процесс восприятия предметов действительности, чувственное отражение объектов и явлений, в ходе которого человек получает первичную информацию об окружающем мире. Поэтому исследование чаще всего начинается с наблюдения, и лишь потом исследователи переходят к другим методам. Наблюдения не связаны с какой-либо теорией, но цель наблюдения всегда связана с некой проблемной ситуацией. Наблюдение предполагает наличие определенного плана исследования, предположение, подвергаемое анализу и проверке. Наблюдения используются там, где нельзя поставить прямой эксперимент (в вулканологии, космологии). Результаты наблюдения фиксируются в описании, отмечающем те признаки и свойства изучаемого объекта, которые являются предметом изучения. Описание должно быть максимально полным, точным и объективным. Именно описания результатов наблюдения составляют эмпирический базис науки, на их основе создаются эмпирические обобщения, систематизация и классификация.

Измерение – это определение количественных значений (характеристик) изучаемых сторон или свойств объекта с помощью специальных технических устройств. Большую роль в исследовании играют единицы измерения, с которыми сравниваются полученные данные.

Эксперимент – более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он представляет собой целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на интересующий объект или явление для изучения его различных сторон, связей и отношений. В ходе экспериментального исследования ученый вмешивается в естественный ход процессов, преобразует объект исследования. Специфика эксперимента состоит также в том, что он позволяет увидеть объект или процесс в чистом виде. Это происходит за счет максимального исключения воздействия посторонних факторов. Экспериментатор отделяет существенные факты от несущественных и тем самым значительно упрощает ситуацию. Такое упрощение способствует глубокому пониманию сути явлений и процессов и создает возможность контролировать многие важные для данного эксперимента факторы и величины. Для современного эксперимента характерны особенности: увеличение роли теории на подготовительном этапе эксперимента; сложность технических средств; масштабность эксперимента. Основная задача эксперимента заключается в проверке гипотез и выводов теорий, имеющих фундаментальное и прикладное значение. В экспериментальной работе при активном воздействии на исследуемый объект искусственно выделяются те или иные его свойства, которые и являются предметом изучения в естественных либо специально созданных условиях. В процессе естественнонаучного эксперимента часто прибегают к физическому моделированию исследуемого объекта и создают для него различные управляемые условия. С. X. Карпенков подразделяет экспериментальные средства по содержанию на следующие системы:

С. Х. Карпенков указывает, что в зависимости от поставленной задачи данные системы играют разную роль. Например, при определении магнитных свойств вещества результаты эксперимента во многом зависят от чувствительности приборов. В то же время при исследовании свойств вещества, не встречающегося в природе в обычных условиях, да еще и при низкой температуре, важны все системы экспериментальных средств.

В любом естественнонаучном эксперименте выделяют такие этапы:

Подготовительный этап представляет собой теоретическое обоснование эксперимента, его планирование, изготовление образца исследуемого объекта, выбор условий и технических средств исследований. Результаты, полученные на хорошо подготовленной экспериментальной базе, как правило, легче поддаются сложной математической обработке. Анализ результатов эксперимента позволяет оценить те или иные признаки исследуемого объекта, сопоставить полученные результаты с гипотезой, что очень важно при определении правильности и степени достоверности окончательных результатов исследования.

Для повышения достоверности полученных результатов эксперимента необходимы:

Среди особенных теоретических методов научного познания выделяют процедуры абстрагирования и идеализации. В процессах абстрагирования и идеализации формируются понятия и термины, используемые во всех теориях. Понятия отражают существенную сторону явлений, появляющуюся при обобщении исследования. При этом из объекта или явления выделяется только некоторая его сторона. Так, понятию «температура» может быть дано операционное определение (показатель степени нагретости тела в определенной шкале термометра), а с позиций молекулярно-кинетической теории температура – это величина, пропорциональная средней кинетической энергии движения частиц, составляющих тело. Абстрагирование – мысленное отвлечение от всех свойств, связей и отношений изучаемого объекта, которые считают несущественными. Таковы модели точки, прямой линии, окружности, плоскости. Результат процесса абстрагирования называется абстракцией. Реальные объекты в каких-то задачах могут быть заменены этими абстракциями (Землю при движении вокруг Солнца можно считать материальной точкой, но нельзя при движении по ее поверхности).

Идеализация представляет операцию мысленного выделения какого-то одного важного для данной теории свойства или отношения, мысленного конструирования объекта, наделенного этим свойством (отношением). В результате идеальный объект обладает только этим свойством (отношением). Наука выделяет в реальной действительности общие закономерности, которые существенны и повторяются в различных предметах, поэтому приходится идти на отвлечения от реальных объектов. Так образуются такие понятия, как «атом», «множество», «абсолютно черное тело», «идеальный газ», «сплошная среда». Полученные таким образом идеальные объекты в действительности не существуют, так как в природе не может быть предметов и явлений, имеющих только одно свойство или качество. При применении теории необходимо вновь сопоставить полученные и использованные идеальные и абстрактные модели с реальностью. Поэтому важны выбор абстракций в соответствии с их адекватностью данной теории и последующее исключение их.

Среди особенных универсальных методов исследований выделяют анализ, синтез, сравнение, классификацию, аналогию, моделирование. Процесс естественнонаучного познания совершается так, что мы сначала наблюдаем общую картину изучаемого объекта, при которой частности остаются в тени. При таком наблюдении нельзя познать внутреннюю структуру объекта. Для ее изучения мы должны разделить изучаемые объекты.

Анализ – одна из начальных стадий исследования, когда от цельного описания объекта переходят к его строению, составу, признакам и свойствам. Анализ – метод научного познания, в основе которого лежит процедура мысленного или реального разделения объекта на составляющие его части и их отдельное изучение. Невозможно познать сущность объекта, только выделяя в нем элементы, из которых он состоит. Когда путем анализа частности исследуемого объекта изучены, он дополняется синтезом.

Синтез – метод научного познания, в основе которого лежит объединение выделенных анализом элементов. Синтез выступает не как метод конструирования целого, а как метод представления целого в форме единственных знаний, полученных с помощью анализа. Он показывает место и роль каждого элемента в системе, их связь с другими составными частями. Анализ фиксирует в основном то специфическое, что отличает части друг от друга, синтез – обобщает аналитически выделенные и изученные особенности объекта. Анализ и синтез берут свое начало в практической деятельности человека. Человек научился мысленно анализировать и синтезировать лишь на основе практического разделения, постепенно осмысливая то, что происходит с объектом при выполнении практических действий с ним. Анализ и синтез являются компонентами аналитико-синтетического метода познания.

При количественном сопоставлении исследуемых свойств, параметров объектов или явлений говорят о методе сравнения. Сравнение – метод научного познания, позволяющий установить сходство и различие изучаемых объектов. Сравнение лежит в основе многих естественнонаучных измерений, составляющих неотъемлемую часть любых экспериментов. Сравнивая объекты между собой, человек получает возможность правильно познавать их и тем самым правильно ориентироваться в окружающем мире, целенаправленно воздействовать на него. Сравнение имеет значение, когда сравниваются действительно однородные и близкие по своей сущности объекты. Метод сравнения выделяет отличия исследуемых объектов и составляет основу любых измерений, то есть основу экспериментальных исследований.

Классификация – метод научного познания, который объединяет в один класс объекты, максимально сходные друг с другом в существенных признаках. Классификация позволяет свести накопленный многообразный материал к сравнительно небольшому числу классов, типов и форм и выявить исходные единицы анализа, обнаружить устойчивые признаки и отношения. Как правило, классификации выражаются в виде текстов на естественных языках, схем и таблиц.

Аналогия – метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного при рассмотрении какого-либо объекта, на другой, менее изученный, но схожий с первым по каким-то существенным свойствам. Метод аналогии основывается на сходстве предметов по ряду каких-либо признаков, причем сходство устанавливается в результате сравнения предметов между собой. Таким образом, в основе метода аналогии лежит метод сравнения.

Метод аналогии тесно связан с методом моделирования, который представляет собой изучение каких-либо объектов с помощью моделей с дальнейшим переносом полученных данных на оригинал. В основе этого метода лежит существенное сходство объекта-оригинала и его модели. В современных исследованиях используют различные виды моделирования: предметное, мысленное, символическое, компьютерное. Предметное моделирование представляет собой использование моделей, воспроизводящих определенные характеристики объекта. Мысленное моделирование представляет собой использование различных мысленных представлений в форме воображаемых моделей. Символическое моделирование использует в качестве моделей чертежи, схемы, формулы. В них в символико-знаковой форме отражаются определенные свойства оригинала. Видом символического моделирования является математическое моделирование, производимое средствами математики и логики. Оно предполагает формирование систем уравнений, которые описывают исследуемое природное явление, и их решение при различных условиях. Компьютерное моделирование получило широкое распространение в последнее время (Садохин А. П., 2007).

Разнообразие методов научного познания создает трудности в их применении и понимании их роли. Эти проблемы решаются особой областью знания – методологией. Основной задачей методологии является изучение происхождения, сущности, эффективности, развития методов познания.

Вам могут быть интересны следующие материалы

Счетчики газа

Система отопления

Водоснабжение

Система вентиляции

Радиаторы

Водопровод

© 2024 Про уют в доме. Счетчики газа. Система отопления. Водоснабжение. Система вентиляции