Естественнонаучный вид познания и его структура. Методология естественнонаучного познания

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.

Лекция 1. Естествознание.

Основные науки о природе (физика, химия, биология), их сходство и отличия. Естественнонаучный метод познания и его составляющие: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, теория

С давних времен человек наблюдал за окружающим миром, от которого зависела его жизнь, пытался понять явления природы. Солнце давало людям тепло и приносило иссушающий зной, дожди поили живительной влагой поля и вызывали наводнения, неисчислимые бедствия несли ураганы и землетрясения. Не зная причин их возникновения, люди приписывали эти действия сверхъестественным силам, но постепенно они стали понимать действительные причины природных явлений и приводить их в определенную систему. Так зародились науки о природе.

Поскольку природа чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и многие другие. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и неживой природе. Важнейшими естественными науками о живой и неживой природе являются: физика, химия, биология.

Физика – наука, которая изучает наиболее общие свойства материи и формы ее движения (механическую, тепловую, электромагнитную, атомную, ядерную). Физика имеет много видов и разделов (общая физика, теоретическая физика, экспериментальная физика, механика, молекулярная физика, атомная физика, ядерная физика, физика электромагнитных явлений и т.д).

Химия – наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д.

Биология – наука о живой природе . Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Биология, по-видимому, является самой разветвленной наукой (зоология, ботаника, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, вирусология, эмбриология, экология, генетика и т.д.). На стыке наук возникают смежные науки, такие как физическая химия, физическая биология, химическая физика, биофизика, астрофизика и т.д.

Естествознание – наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятая как единое целое.

Физика – наука о природе.

С незапамятных времен люди начали проводить систематические наблюдения за явлениями природы, стремились подметить последовательность происходящих явлений и научились предвидеть ход многих событий в природе. например, смену времен года, время разливов рек и многое другое. Эти свои знания они использовали для определения времени посева, уборки урожая и т.п. Постепенно люди убедились в том, что изучение явлений природы приносит неоценимую пользу.

В русском языке слово “физика” появилось в XVIII веке, благодаря Михаилу Васильевичу Ломоносову, ученому-энциклопедисту, основоположнику отечественной науки, выдающемуся деятелю просвещения, который сделал перевод с первого немецкого учебника по физике. Именно тогда в России и стали серьезно заниматься этой наукой.

Физическое тело – это каждый окружающий нас предмет. Какие вы знаете физические тела? (ручка, книга, парта)

Вещество - это всё то, из чего состоят физические тела. (Показ физических тел, состоящих из разных веществ)

Материя – это всё то, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания (небесные тела, растения, животные и др.)

Физические явления – это изменения, происходящие с физическими телами.

Основные физические явления это:

Механические явления

Электрические явления

Магнитные явления

Световые явления

Тепловые явления

Методы научного познания:

Соотношение общенаучных методов

Анализ - мысленное или реальное разложение объекта на составляющие его части.

Синтез - объединение познанных в результате анализа элементов в единое целое.

Обобщение - процесс мысленного перехода от единичного к общему, от менее общего, к более общему, например: переход от суждения «этот металл проводит электричество» к суждению «все металлы проводят электричество», от суждения: «механическая форма энергии превращается в тепловую» к суждению «всякая форма энергии превращается в тепловую».

Абстрагирование (идеализация) - мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследования. В результате идеализации из рассмотрения могут быть исключены некоторые свойства, признаки объектов, которые не являются существенными для данного исследования. Пример такой идеализации в механике - материальная точка , т.е. точка, обладающая массой, но лишенная всяких размеров. Таким же абстрактным (идеальным) объектом является абсолютно твердое тело .

Индукция - процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов, т.е. познание от частного к общему. На практике чаще всего применяется неполная индукция, которая предполагает вывод о всех объектах множества на основании познания лишь части объектов. Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоретическое обоснование называется научной индукцией. Выводы такой индукции часто носят вероятностный характер. Это рискованный, но творческий метод. При строгой постановке эксперимента, логической последовательности и строгости выводов она способна давать достоверное заключение. По словам известного французского физика Луи де Бройля, научная индукция является истинным источником действительно научного прогресса.

Дедукци я - процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему. Она тесно связана с обобщением. Если исходные общие положения являются установленной научной истиной, то метом дедукции всегда будет получен истинный вывод. Особенно большое значение дедуктивный метод имеет в математике. Математики оперируют математическими абстракциями и строят свои рассуждения на общих положениях. Эти общие положения применяются к решению частных, конкретных задач.

Аналогия - вероятное, правдоподобное заключение о сходстве двух предметов или явлений в каком-либо признаке, на основании установленного их сходства в других признаках. Аналогия с простым позволяет понять более сложное. Так, по аналогии с искусственным отбором лучших пород домашних животных Ч.Дарвин открыл закон естественного отбора в животном и растительном мире.

Моделирование - воспроизведение свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге - модели. Модели могут быть реальными (материальными), например, модели самолетов, макеты зданий. фотографии, протезы, куклы и т.п. и идеальными (абстрактными), создаваемые средствами языка (как естественного человеческого языка, так и специальных языков, например, языком математики. В этом случае мы имеем математическую модель . Обычно это система уравнений, описывающая взаимосвязи в изучаемой системе.

Исторический метод подразумевает воспроизведение истории изучаемого объекта во всей своей многогранности, с учетом всех деталей и случайностей.

Логический метод - это, по сути, логическое воспроизведение истории изучаемого объекта. При этом история эта освобождается от всего случайного, несущественного, т.е. это как бы тот же исторический метод, но освобожденный от его исторической формы .

Классификация - распределение тех или иных объектов по классам (отделам, разрядам) в зависимости от их общих признаков, фиксирующее закономерные связи между классами объектов в единой системе конкретной отрасли знания. Становление каждой науки связано с созданием классификаций изучаемых объектов, явлений.

Методы эмпирического познания

Наблюдения (презентация): мы можем наблюдать за деревьями, узнавать что некоторые из них сбрасывают листву, что бревно плывет в воде, что стрелка компаса указывает на север. При наблюдения мы не вмешиваемся в тот процесс, которые наблюдаем.

Накопив за время наблюдений определенные данные о явлениях, мы пытаемся выяснить, как эти явления протекают и почему. В ходе таких размышлений рождаются различные предположения или гипотезы . Для проверки гипотезы ставят специальные опыты – эксперименты . Эксперимент предполагает активное взаимодействие человека с наблюдаемым явлением. Во время экспериментов обычно производят измерения. Эксперимент предполагает наличие определенной цели и заранее продуманный план действий. Выдвигая ту или иную гипотезу, мы с помощью эксперимента можем подтвердить или опровергнуть нашу гипотезу.

Наблюдение - организованное, целенаправленное, фиксируемое восприятие явлений с целью их изучения в определённых условиях.

Гипотеза - это слово греческого происхождения, дословно переводится как "основание", "предположение". В современном понимании не доказанная теория или предположение. Гипотеза выдвигается на основе наблюдений или опытов.

Опыт - метод исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом

Иногда во время опытов по изучению известных природных явлений обнаруживается новое физическое явление. Так делается научное открытие .

Физическая величина – это характеристика, которая является общей для нескольких материальных объектов или явлений в качественном отношении, но может принимать индивидуальные значения для каждого из них.

Измерить физическую величину – значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.

Примеры физических величин – путь, время, масса, плотность, сила, температура, давление, напряжение, освещённость и т.п.

Физические величины бывают скалярные и векторные. Скалярные физические величины характеризуются только численным значением, тогда как векторные определяются и числом (модулем), и направлением. Скалярными физическими величинами являются время, температура, масса, векторны­ми - скорость, ускорение, сила.

В своей обыденной и привычной жизни человек не всегда осознает, какие четкие и проработанные структуры стоят за теми данными и сведениями, который образуют информационное поле человеческого общества. Даже хаотическое течение повседневных бытовых сведений и данных имеет свои корни, пространство обработки и область применения.

А сфера и специфика получения знаний о природе того мира, в котором живет человек, просто обязана иметь жесткую регламентацию. Одним из таких регламентов является структура естественнонаучного познания.

Естественнонаучное познание возможно только в рамках естественных наук. Исследования, выходящие за рамки предметов и методов этих наук, могут быть положены в основу научных гипотез. Но статус самостоятельных разработок, признаваемых научным сообществом, им не получить.

Чтобы упорядочить добываемые знания, с начала 17-го века существует деление всех наук на естественные и гуманитарные. Эти уровни естественнонаучного познания различаются как предметом изучения, так и методами и областью применения добытых знаний. В основу разделения заложены отношения познающего (науки) к объекту (природе) и к субъекту (человеку).

Естественнонаучное знание изучает явления, объекты и вещи природы, а гуманитарные науки изучают события, связанные с субъектом (человеком).

Структура современной науки

Как известно, основная задача науки – наработка и систематизация для человека знаний о действительности. Эти познания проверяются на достоверность путем эмпирической проверки и математического доказательства.

Понятие систематизации предусматривает наличие определенной системы, структуры, на основе которой формируется весь массив человеческого познания.

Вся наука разделена на две основные категории:

• фундаментальные;
• прикладные.

Презентация: "Концепции современного естествознания"

Прикладные науки

Они занимаются тем, что внедряют знания, полученные в результате развития других направлений науки, в практическую деятельность человека. Основными направлениями прикладных наук являются медицинские, технологические и социальные.

Фундаментальные науки

Это направления науки, разрабатывающие теоретические концепции и осуществляющие поиск закономерностей. Эти закономерности ответственны за такие основные характеристики мироздания, как его структура, состав, форма и условия протекания в нем процессов. Фундаментальные науки очень многообразны. Для упрощения ориентировки человека в предметах изучения тех или иных исследований, фундаментальные науки поделены на три основные подкатегории:

• гуманитарные;
• естественные;
• математические.

Гуманитарные науки также делятся на два вида: об обществе и о человеке. Тогда как математические и естественные охватывают полностью каждая свой спектр предметов.

Одной из основных задач науки является разработка математических доказательств того или иного процесса, который входит в предмет научного исследования. В этом плане математические науки сами по себе не занимаются исследованиями окружающей действительности. Они разрабатывают математический инструментарий, который позволяет всем остальным наукам пользоваться наработками математиков для подтверждения научной достоверности гипотез и теорий.

Основные признаки естественнонаучного познания

Как человеку отличить науку от ненауки, в чем специфика естественнонаучного познания? Ответить на эти вопросы легко, если есть возможность проинспектировать имеющийся объем знаний на наличие основных признаков, которыми должно обладать естественнонаучное знание:

Наличие системы

Проверить имеющийся объем знаний на системность довольно сложно. Однако внутренняя структура всегда становится очевидной, как только пытаешься разобраться в основных положениях, на которых базируются сведения, презентуемые данными разработками. В основе всей структуры должна лежать система объектов изучения. То есть – наличие частей, которые являются составляющими чего-то целого. Биология изучает организмы как целое, химия изучает как целое процессы взаимодействия химических элементов и т.д.

Критичность

Проверка теорий на сомнение. Каждое, даже самое основополагающее понятие теории, может быть поставлено человеком под сомнение на соответствие другим положениям других теорий.

Преемственность

Независимо от того на какой бы уровень не выходили новые познания, в их структуре всегда должна сохраняться связь с теми знаниями, которые были получены человеком ранее. Да, новые познания могут отвергать, изменять или расширять старые, но находиться вне старых знаний новые не могут.

Способность делать прогнозы

Научные знания должны содержать в себе элемент предвидения. Каждое научное исследование имеет прогноз, как будут происходить события, связанные с научными разработками. Например, каждый ученый-химик может предвидеть, какие будут получены продукты в результате химической реакции окисления, физики знают, при каком давлении кипит вода, нагретая до 50 градусов Цельсия. И все эти предсказания сбываются с высокой достоверностью.

Если же человек не получает прогнозируемых результатов, тогда начинаются разговоры о выходе в неисследованные плоскости или о нарушении процедуры проведения опытов.

Детерминированность

Этот признак имеет ту подоплеку, что все проявления объективной реальности связаны причинами. Связь одних исследуемых объектов с другими может характеризоваться исключительно причинно-следственной связью (даже ее отсутствием, а не только наличием). Современная наука считает, что сейчас, когда она по многим вопросам зашла в тупик, требуется отказ от детерминированности. Хотя бы в том виде, в котором она сегодня существует в области научных исследований. Разработка новых подходов к причинно-следственным связям – основная проблема современной гносеологии.

Универсальность

Знания, получаемые человеком в рамках одной науки, могут быть использованы другой наукой в плане изучения ее предмета.

Никакое из положений разных наук не может внести сумятицу или дать непрогнозируемые последствия научных исследований фундаментальных или прикладных разработок.

Алгебраические приемы действуют по одним и тем же законам и в физике, и в математике, и в биологии, и в социологии. Так же и законы химического взаимодействия имеют одинаковые характеристики при применении как в химии, так и в физике, и в биологии, и в медицине, и в технологических разработках.

Есть еще ряд других признаков, таких как:

• чувственность (получение человеком знаний на основе информации, поступающей от органов чувств),
• обезличенность (независимо от личности ученого, ставшего первооткрывателем того или иного знания, выведенные законы работают одинаково прогнозируемо),
• незавершенность (ученые не предполагают, что где-то есть принципы, теории или законы, при успешном исследовании которых завершится познавательная деятельность, поскольку познавать больше будет нечего).

Структура и состав познания

Так в чем же заключается структура естественнонаучного познания? Получение человеком знаний в сфере естественных наук возможно по двум направлениям, которые тесно связаны между собой:

• теоретическое познание;
• эмпирическое познание.

Каждое из этих направлений естественнонаучного познания работает над получением научного факта. Отличие же между ними исключительно в методах, которыми эти научные факты добываются.

Метод естественнонаучного познания заключается в нескольких приемах. В зависимости от того, по какому направлению – теоретическому или эмпирическому – человек планирует получить научный факт, он использует принципиально разные методы естественнонаучного познания.

Методы познания человеком истины определяются как научные методы – инструменты для получения новых знаний и решения задач в любой из наук.

Со времен начала и развития научно-технической революции общество всегда критически относилось к научным методам. Такой интерес связан с той проблемой, что, по мнению некоторых популярных философов, именно скованность и консервативность методов познания тормозит развитие науки. Если проанализировать порядок использования человеком научного метода, то само его применение не гарантирует выработку новых научных познаний. Только сталкиваясь с аномалиями и необъяснимыми явлениям, ученые могут двигаться вперед.

Методы эмпирического познания

Методы эмпирического познания включают в себя способы получения человеком знаний от непосредственно наблюдаемых и обрабатываемых человеческими органами чувств явлений. Основных способов получения таких знаний всего два:

• наблюдение (получение информации путем восприятия объектов исследования через органы чувств, при этом объекты наблюдаются в естественных для них условиях, без каких-либо вмешательств естествоиспытателя);
• эксперимент (воспроизводство опытов в управляемых условиях).

В отдельные научные методы выведены также два способа обработки человеком информации, полученной во время подготовки, проведения и изучения наблюдений и экспериментов:

• исследование;
• измерение.

Построение научного эксперимента

Экспериментирование – одно из самых увлекательных занятий для человека. Проводить опыты, направленные на получение определенных результатов, – эта деятельность сама по себе несет прогрессивный познавательный заряд.

Чтобы эксперименты могли называться научными, человек должен строить их по определенному принципу:

• Для начала естествоиспытатель собирает информацию о том или ином явлении, изучение которого потребовалось для рассмотрения определенной научной проблемы.
• Получив имеющуюся в системе научных знаний информацию о явлении (его характеристики, условия протекания, возможные результаты и т.д.), человек должен организовать наблюдение интересующих явлений в их естественных условиях воспроизводства. Если ученый хочет вырастить в экспериментальных условиях модифицированное растение, он должен наблюдать, и не раз, как похожие растения растут и развиваются в обычных условиях.
• Анализ полученных сведений и данных. Получив эмпирический опыт через наблюдение и имея информацию о явлении, которая уже находится в базе научных знаний, человек способен проанализировать, какие суждения-посылки могут лечь в основу будущего эксперимента для получения необходимых заключений о тех или иных исследуемых явлениях.

• Построение гипотезы. В этой части плана эксперимента подключаются уже теоретические методы познания, поскольку построение гипотез гносеология относит именно к теоретическому методу. Разрабатываемая гипотеза строит предположения, которые объясняют необходимые аспекты исследуемого явления.
• Выработка теории. Еще один метод, применяемый при проведении экспериментальных исследований. Теории строятся после непосредственной реализации эксперимента, когда сопоставляются данные, полученные на всех предыдущих этапах, и объясняется феномен, который лежит в основе того или иного явления. Так, например, в основе явления потребления растениями углекислого газа лежит феномен фотосинтеза. И это человек может подтвердить экспериментально.

Теоретические методы

Теоретический научный метод лежит в основе всех научных исследований. Без него невозможно получить хоть какое-то знание из сведений, добытых эмпирическим путем.

Без теоретической обработки эмпирические данные – это только набор статистической информации о свойствах и процессах.

В теоретическом методе заключена рациональная составляющая естественнонаучного познания. Теоретический метод представляет собой способ построения рассуждений о предмете исследований.

Основными теоретическими методами научного познания, используемыми человеком, являются:

1. Формализация (передача размышлений, касающихся исследуемого явления, в терминах и понятиях, определенных и признанных научным сообществом). В результате формализации отображается не субъективный опыт человека, а строится определенная абстрактная модель исследуемого явления.
2. Аксиоматизация. Применение при построении гипотез и теорий утверждений, которые относятся к числу априорных истин. Тех, которые и не требуют дополнительных доказательств в рамках проводимых исследований. Например, при постановке научных опытов человек не доказывает, что температура кипения воды зависит от давления, даже если эти два явления используются в проводимых исследованиях.
3. Абстрагирование. Необходимость при исследованиях отбросить все те свойства объекта или явления, которые несущественны в данном исследовании и не могут повлиять на его результаты. Человек всегда очень осторожно подходит к этому научному методу, поскольку при современных исследованиях в очень тонких сферах каждое не воспринятое отклонение может стать причиной крупного научного упущения.
4. Анализ. Дробление предмета исследования на более мелкие составные части (признаки, формы, свойства, связи и т.д.). Изучая каждый отдельно взятый аспект одного явления, человек получает подробные сведения об исследуемом явлении и, совмещая полученные при изучении знания, прийти к полезным выводам. Такое совмещение фактически перетекает в следующий научный метод – синтез.
5. Индукция, дедукция, аналогия – три способа построения умозаключений, взятые наукой из логики. Каждый из этих методов характеризует соотношение между рассуждениями-посылками для получения необходимых выводов. Так, дедукция характеризуется тем, что из рассуждений-посылок, относящихся к общим научным знаниям, человек производит определенные выводы для частных случаев. Индукция, наоборот, из частных случаев выводит общие закономерности. Аналогия предусматривает получение выводов на исследовании сходств и различий тех или иных явлений. Так, если одни признаки изучаемого явления имеют определенные сходства, значит, можно эти явления проверять и на наличие других сходств.

Метод есть совокупность правил, приемов познавательной и практической деятельности, обусловленных природой и закономерностями исследуемого объекта.

Современная система методов познания отличается высокой сложностью и дифференцированностью. Наиболее простая классификация методов познания предполагает их разделение на всеобщие, общенаучные, конкретно-научные.

1. Всеобщие методы характеризуют приемы и способы иссле­дования на всех уровнях научного познания. К ним относятся методы анализа, синтеза, ин­дукции, дедукции, сравнения, идеализации и т.д. Эти методы настолько универсальны, что работают даже на уровне обыденного сознания.

Анализ представляет собой процедуру мысленного (или реального) расчленения, разложения объекта на составные элементы в целях выявления их сис­темных свойств и отношений.

Синтез - операция соединения выделенных в анализе элементов изучаемого объекта в единое целое.

Индукция - способ рассуждения или метод получения знания, при котором общий вывод делается на основе обобщения частных посылок. Индукция может быть полной и неполной. Пол­ная индукция возможна тогда, когда посылки охватывают все яв­ления того или иного класса. Однако такие случаи встречаются редко. Невозможность учесть все явления данного класса заставля­ет использовать неполную индукцию, конечные выводы которой, не имеют строго однозначного характера.

Дедукция - способ рассуждения или метод движения знания от общего к частному, т.е. процесс логического перехода от об­щих посылок к заключениям о частных случаях. Дедуктивный метод может давать строгое, досто­верное знание при условии истинности общих посылок и соблю­дении правил логического вывода.

Аналогия - прием познания, при котором наличие сходства признаков нетождественных объектов, позволяет предположить их сходство и в других признаках. Так, обнаруженные при изучении света явления интерференции и дифракции позво­лили сделать вывод о его волновой природе, поскольку раньше те же свойства были зафиксированы у звука, волновой характер которого был уже точно установлен. Аналогия - незаменимое средство наглядности, изобразительности мышления. Но еще Аристотель предупреждал, что «аналогия не есть доказательство»! Она может давать лишь предположительное знание.

Абстрагирование - прием мышления, заключающийся в от­влечении от несущественных, незначимых для субъекта познания свойств и отношений исследуемого объекта с одновременным выде­лением тех его свойств, которые представляются важными и суще­ственными в контексте исследования.

Идеализация – процесс мысленного создания понятий об идеализированных объектах, которые в реальном мире не существуют, но имеют прообраз. Примеры: идеальный газ, абсолютно черное тело.

2. Общенаучные методы – моделирование, наблюдение, эксперимент.

Исходным методом научного познания считается наблюдение , т.е. преднамеренное и целенаправленное изучение объектов, опи­рающееся на чувственные способности человека - ощущения и восприятия. В ходе наблюдения возможно получение информации лишь о внешних, поверхностных сторонах, качествах и признаках изучаемых объектов.

Итогом научных наблюдений всегда является описание иссле­дуемого объекта, фиксируемое в виде текстов, рисунков, схем, графиков, диаграмм и т.д. С развитием науки наблюдение стано­вится все более сложным и опосредованным путем использова­ния различных технических устройств, приборов, измерительных инструментов.

Еще одним важнейшим методом естественнонаучного позна­ния является эксперимент . Эксперимент - способ активного, целенаправленного исследования объектов в контро­лируемых и управляемых условиях. Эксперимент включает про­цедуры наблюдения и измерения, однако не сводится к ним. Ведь экспериментатор имеет возможность подбирать необходимые ус­ловия наблюдения, комбинировать и варьировать их, добиваясь «чистоты» проявления изучаемых свойств, а также вмешиваться в «естественное» течение исследуемых процессов и даже искусст­венно их воспроизводить.

Главной задачей эксперимента, как правило, является предсказание теории. Подобные эксперименты называют исследовательскими . Другой тип эксперимента - проверочный - предназначен для подтвержде­ния тех или иных теоретических предположений.

Моделирование - метод замещения изучаемого объекта по­добным ему по ряду интересующих исследователя свойств и ха­рактеристик. Данные, полученные при изучении модели, затем с некоторыми поправками переносятся на реальный объект. Моде­лирование применяется в основном тогда, когда прямое изучение объекта либо невозможно (очевидно, что феномен «ядерной зи­мы» в результате массированного применения ядерного оружия кроме как на модели лучше не испытывать), либо связано с не­померными усилиями и затратами. Последствия крупных вмеша­тельств в природные процессы (поворот рек, например) целесообразно сначала изучить на гидродинамических моделях, а потом уже экспериментировать с реальными природными объектами.

Моделирование - метод фактически универсальный. Он может использоваться в системах самых различных уровней. Обычно выделяют такие типы моделирования, как предметное, математическое, логическое, физическое, химическое и проч. Широчайшее распространение в современных условиях получи­ло компьютерное моделирование.

3. Конкретно-научные методы представляют собой системы сформулированных принципов конкретных научных теорий. Н: психоаналитический метод в психологии, метод морфофизиологических индикаторов в биологии и т.д.

Вопросы для самопроверки

1. Вопрос: Что такое познание?

а) Получение информации об избранном явлении природы.

б) Проведение экспериментальной работы.

в) Построение гипотез на основе экспериментальных данных, их теоретическое обобщение и формирование прогноза дальнейшего развития избранного направления исследования.

г) Создание совершенной теории и попытки ее экспериментального подтверждения.

2. Вопрос: Что такое системность, как один из принципов познания?

а) Четкость определений в экспериментальных исследованиях.

б) Взаимосвязь разносторонних подходов к изучению избранной проблемы.

в) Определенность решения проблемы избранным способом.

г) Взаимосвязанность положительных и отрицательных точек зрения.

3. Вопрос: Что такое «концепция»?

а) Точка зрения отдельного ученого на установленный научный факт.

б) Система теоретических положений характеризующих группу аналогичных явлений природы.

в) Научное исследование, опирающееся только на теоретическое обоснование.

г) Подробное описание отдельного объекта исследования.

4. Вопрос: Что представляет собой предмет «Концепции современного естествознания»?

а) Изучение принципов эволюции Вселенной.

б) Экспериментальное исследование возникновения человека.

в) Познание наиболее общих естественнонаучных концепций, принципов, законов организации Вселенной.

г) Изучение математических моделей процессов и явлений на Земле.

5. Вопрос: Что такое научные знания?

а) Универсальная экспериментальная база.

б) Группа гипотез посвященных глобальной проблеме мироздания.

в) Вся совокупность разнообразных экспериментально – теоретических научных дисциплин.

г) Футуристические представления о судьбе Вселенной.

6. Вопрос: Что означает «фундаментальность» научных знаний?

а) Теологическая обоснованность научных утверждений.

б) Универсальность научных знаний, основанная на системе базовых концепций.

в) Логичность в решении конкретной научной проблемы.

г) Последовательность в постановке задачи исследования.

7. Вопрос: Как Вы понимаете «проверяемость» научных знаний?

а) Возможность независимым методом исследования получить сходные результаты.

б) Выяснение механизмов течения процессов.

в) Участие в исследовании контрольной группы экспертов.

г) Субъективные представления исследователя.

8. Вопрос: Что такое «универсальность» научных знаний?

а) Результаты научных исследований, не зависящие от способа их получения.

б) Применимость результатов исследования в различных областях науки.

в) Совпадение результатов исследования в разные промежутки времени.

г) Высокая точность результатов исследования.

9. Вопрос: Что такое «опровержимость» научных данных?

а) Постоянная повторяемость результатов исследования.

б) Способность обосновать направление исследования.

в) Совершенствование системы управления исследованием.

г) Отрицание прежних результатов исследования за счет полученных новых данных.

10. Вопрос: Что такое «прикладные» исследования?

а) Исследования, позволяющие делать какие-либо предположения.

б) Исследования, позволяющие применять научные результаты для осуществления прикладных, технологических задач.

в) Исследования во вспомогательных направлениях развития технологий.

г) Изучение дополнительных свойств концепций, теорий.

11. Вопрос: Что представляют собой информационно-мониторинговая группа методов исследования?

а) Группа методов, позволяющая объективно обобщать литературные данные.

б) Группа методов, позволяющая систематизировать знания по избранному объекту.

в) Группа методов, позволяющая обобщать систематические, периодически проводимые наблюдения и эксперименты.

г) Группа методов объединения теоретических и теологических исследований одного и того же объекта.

12. Что представляет собой теоретико-аналитическая группа методов исследования?

а) Группа теоретических методов, позволяющих проанализировать данные исследования, теоретически обобщить их с ранее полученными или уже известными и сделать прогноз о свойствах еще не открытых подобных явлений.

б) Группа теоретических методов, позволяющая сделать частные выводы о состоянии избранного объекта исследования.

в) Группа экспериментальных методов для изучения наиболее общих явлений природы.

г) Группа методов для всестороннего изучения свойств избранного объекта.

13. Вопрос: Что обозначает термин «естественнонаучная культура»?

а) Система религиозных представлений о природе.

б) Исторический подход в изучении развития общества.

в) Система научных взглядов и базовых представлений, позволяющая глубже понять природные явления.

г) Социальные принципы развития науки.

14. Вопрос: Что представляет собой «гуманитарная культура»?

а) Система взглядов и концепций отражающих развитие общества, его гуманитарные ценности.

б) Уровень развития литературы.

в) Степень социальной активности человека.

г) Особенности психологической активности человека в определении его роли в социуме.

15. Назовите основные принципы объединения естественнонаучной и гуманитарной культуры.

а) Стремление индивида к совершенствованию гуманитарных знаний о свойствах того или иного природного объекта.

б) Формирование разностороннего представления об окружающем нас мире во всех его проявлениях: естественнонаучном и гуманитарном.

в) Стремление совершенствовать естественнонаучные представления о формировании Вселенной.

г) Возможность разностороннего описания поведения индивида в обществе.

Вопросы к зачету по теме

1. Какова цель изучения данной дисциплины?

Методология естественнонаучного познания

Лекция 1: «Основные положения методологии естественнонаучного познания.

Научное познание окружающего мира представляет собой систему теорий, получивших на определенном историческом этапе и экспериментальное подтверждение; современных методов теоретического и экспериментального исследования; гипотез, предполагающих перспективное развитие научных представлений.

Благодаря своей точности и объективности именно научное познание стало методологическим фундаментом естествознания в современном эволюционирующем мире.

Основа современного научного познания - естественнонаучный подход, основанный на последних достижениях науки. В нем объединены современные достижения физики, химии, биологии, медицины и смежных с ними дисциплин, прежде всего, в философском, концептуальном, понятийном плане.

Важнейшим инструментом естественнонаучного подхода является метод научного познания – многократно отработанная, постоянно совершенствующаяся, благодаря полученным новым знаниям, система действий, приводящая к новым, возможно теоретически предсказанным результатам.

Например, человек одевается, используя при этом навыки, полученные им еще в детстве, но новые формы одежды требуют от него использования этого опыта для освоения новых форм одежды. Применение телескопа, как метода исследования, позволяет изучать различные участки Вселенной, как уже известные, так и новые, с совершенно новыми свойствами. Микроскопия – метод, открывающий ученым двери в микромир: мир изученных и совершено новых микрочастиц и организмов.

Краеугольным камнем представления о методе научного познания являетсяметодология - наука о его структуре, оптимизации применения, учение о принципах, формах и способах (методах) организации научной деятельности: теоретических и экспериментальных исследований.

Впервые основные черты метода научного познания были сформулированы Рене Декартом (1596 - 1650).

В их основе представления об истине , как о предмете познания: обязательной достоверности научных знаний; научном факте, как объекте изучения и единстве теоретического, и эмпирического подхода в исследовании.

Мы должны понимать, что абсолютная истина недостижима . Ее поиск вечен и каждый раз, устанавливая какой-либо уровень истинности того или иного факта, цивилизация на шаг продвигается вперед по бесконечному пути познания природы. Поэтому, правильно говорить об истинности данного научного факта при существующем уровне познания : развитии науки, технологическом обеспечении.

Аналогично можно представить себе достоверность научных знаний . Достоверность, т.е. «полная» проверяемость научных фактов осуществляется с точностью до чувствительности исследовательских приборов, существующих методов изучения, признанных, на данном этапе, научных теорий.

Нужно ли, понимая все это, стремиться к максимальной достоверности научных данных? Конечно да. Ведь только максимальная достоверность сегодня, обеспечивает прочную теоретическую базу исследования завтра, с которой, в свою очередь, будет сделан рывок на очередной уровень достоверности.

Научный факт – событие, существующее независимо от наших ощущений и возможностей его изучения. Главной проблемой является его выявление, понимание, интерпретация в рамках существующей научной базы и, если последнее невозможно, доказательная корректировка научных знаний по данному вопросу.

Но есть действительно непреложная истина в научном познании. Это единство теоретического и эмпирического подхода в исследовании. Интересно, что эти подходы очень редко могут быть применены одновременно.

Экспериментально е обнаружение того или иного явления ведет за собой его теоретическое осмысление. Например, экспериментальное обнаружение сверхтекучести гелия дало толчок к созданию теории сверхтекучести. Наоборот, теоретическое предсказание существования неизвестных химических элементов с определенными свойствами Д.И. Менделеевым позволило, в результате направленных экспериментов получить их.

По признаку применения выделяют две группы методов: экспериментальные (эмпирические) и теоретические . Возможна и комбинация этих двух групп методов.

К экспериментальным методам относят непосредственное получение информации об объекте исследования, например наблюдение – восприятие событий окружающего нас мира: мы видим (наблюдаем) смену дня и ночи, появление снега зимой и зелени весной; эксперимент – целенаправленное изучение объектов или явлений окружающего нас мира, искусственно переводя их, с помощью произвольного внешнего воздействия, в необходимые для исследования условия. Например, получение электрокардиограммы человека, изучение структурных свойств минералов, металлов, строения вещества с применением современного экспериментального оборудования. Измерение – экспериментальное определение тех или иных количественных характеристик объекта или явления окружающего нас мира с помощью измерительных приборов. Простейшим измерительным прибором является деревянный метр для измерения ткани. В современной науке не существует инструментальных методов, не использующих количественных характеристик объекта исследования. Описание – метод, позволяющий фиксировать результаты наблюдения или эксперимента, как констатацию фактов с их подробным описанием.

Однако, этого не достаточно. Важность науки состоит в умении анализировать, планировать и предсказывать дальнейшее развитие событий. Поэтому экспериментальные методы тесно связаны с теоретическими.

К теоретическим методам относятся: формализация – отображение результатов экспериментов или наблюдений в виде системы обобщающих определений, утверждений или выводов;

аксиоматизация – формирование теоретических построений на основе аксиом – утверждений, не требующих доказательств. Например, изучаемая в средней школе, геометрия Евклида основана на нескольких аксиомах; гипотетико-дедуктивный подход, состоящий в выдвижении каких-либо гипотез и их последующей логической и эмпирической проверки. Например, гипотеза о том, что причины возникновения ветров кроются в большой разности температур на границах атмосферных фронтов и они тем сильнее, чем больше это различие находит свое подтверждение в многочисленных теоретических построениях и результатах эмпирических исследований.

В практической науке широко применяются и взаимно дополняют друг друга все эти методы.

Различают всеобщие, общедоступные и конкретно-научные методы . Наиболее распространены и универсальны всеобщие методы . На них мы остановимся:

анализ и синтез – процессы мысленного или фактического разложения целого на составные части и формирование целого из составных частей;

индукция и дедукция – движение от частного к общему и от общего к частному;

абстрагирование – пренебрежение рядом второстепенных, на взгляд исследователя, особенностей при разработке гипотезы, построении модели и т.д.;

обобщение – выявление наиболее общих признаков у объектов или явлений, позволяющих сопоставить их с чем-либо уже известным;

аналогия – метод позволяющий предсказывать новые свойства объекта или явления, сопоставляя их с уже известными образцами;

моделирование – формирование условного представления (модели) об объекте или явлении на основе знания ряда основных черт или признаков;

классификация – разделение изучаемых объектов или явлений по группам, в соответствии с характеристическими признаками.

Функционально,методы, применяемые для изучения данной дисциплины, делятся на две группы: экспериментально-мониторинговые и теоретико-аналитические .

Сущность первой группы методов состоит в мониторинге экспериментальных данных в различных областях естественных наук, их статистической обработке, систематизации и обобщении.

Вторая группа призвана анализировать полученные обобщенные результаты экспериментов, формировать единые теоретические представления на уровне гипотез, теорий, законов позволяющих не только описывать существующие факты, но и предсказывать новые процессы и явления природы.

Владение методологией науки позволяет правильно, в соответствии с существующей парадигмой или, наоборот, вопреки ней, грамотно, последовательно построить исследование.

Без знания методологии и использования ее принципов исследование приобретает характер запутанного, беспорядочного набора фактов и гипотез. При этом невозможно достичь главной цели научного исследования – формирования обобщенной теории, основанной на результатах системных экспериментов.

Лекция 2: «Классические методологические концепции теории познания»

Не менее важным является изучение методологических концепций научного познания , позволяющих планомерно сформировать научное исследование. Действительно, именно порядок применения научных методов, их структура и взаимосвязь определяет успех научного поиска.

Особенности выбора и применения той или иной методологической концепции научного познания определяются спецификой объекта (объектов) исследования, подходом исследователя к данной проблеме и условиями проведения изучения в зависимости от направления его научных интересов и возможностей оборудования.

Например, изучение какого-либо небесного тела может быть связано с исследованием самых различных проблем: траектории его движения, относительной светимости, поля тяготения и т.д. В каждом случае применяются специализированные методологические схемы и методы исследования.

Значит, важнейшей, первоначальной целью исследователя является выбор методологических подходов, методологических систем познания, позволяющих наиболее эффективно интерпретировать конкретные, научные результаты.

К наиболее известным концепциям методологии научного исследования относятся теория "научных революций" американского историка науки Т.Куна (1922-1996), научно-исследовательские программы И. Лакатоша (1922-1974), концепция "внешнего функционирования" Карла Поппера (1902 – 1994) и концепция физической исследовательской программы М.Д. Ахундова и С.В. Илларионова.

Вообще говоря, научная теория (по К. Попперу) представляет собой своеобразную научную машину, систему, созданную гениальным индивидом. Перед ней поставлены определенные задачи, она снабжена необходимыми (на взгляд автора) методами ее решения, принципами выбора объекта изучения. По сути, научная теория представляет собой рационально обсуждаемое и критически анализируемое изобретение. Внешнее функционирование теории состоит в постоянных столкновениях с другими теориями. Результат этих столкновений определяется критериями верификации (проверяемости) и фальсифицируемости (возможной опровергаемости) избранных теорий. Наиболее устойчивая по этим критериям теория признается наиболее верной на данном этапе исследования.

В основу теории "научных революций" Т. Куна положено учение о "парадигме" - системе концептуальных мировоззренческих представлений общепринятых в современной науке. Примерами таких парадигм могут быть гелиоцентрические представления Н. Коперника, механика И. Ньютона, принципы относительности А. Эйнштейна, системные представления И. Пригожина.

Структурно (по Т. Куну), выделяются два основных этапа в теории познания: период "нормальной" науки – относительно спокойный период накопления новых научных фактов, подтверждающих или опровергающих существующие представления (парадигму) . Например, геоцентрическая картина мира Клавдия Птолемея (90 – 160), господствовала почти полторы тысячи лет, вплоть до конца пятнадцатого века. Основное количество научных фактов не противоречило этой теории, но были такие, объяснить которые с этих позиций было сложно. Прежде всего, по Птолемею, орбиты небесных тел имели сложную петлеобразную конфигурацию, что не всегда соответствовало, например, очень точным, для своего времени, астрономическим наблюдениям датского астронома Тихо Браге (1546 – 1601).

Еще одним, хронологически более поздним примером накопления фактов периода "нормальной" науки являются результаты опыта Майкельсона – Морли по определению зависимости скорости света от направления движения "мирового эфира", основы Вселенной, заполняющей пространство между небесными телами. Содержание самого опыта будет описано ниже, но его результаты никак не вписывались в господствовавшую в то время парадигму мироустройства, основанную на механистических представлениях И. Ньютона. Ожидалось, что по ходу движения "мирового эфира" скорость света будет больше, чем против него.

Но Майкельсон и Морли экспериментального установили постоянство скорости света, не зависимо от направления движения "мирового эфира" или, что, то же самое, скорости источника излучения или приемника!

Новые научные факты, даже не совпадающие с общепринятыми представлениями, не могут сразу изменить общую картину мира, т.е. существующую на тот момент "парадигму", до тех пор, пока количество противоречий не становится критическим. Часто это сопровождается технологическим прорывом в определенных областях науки и техники, позволяющим получить новые научные данные.

Если количество противоречий велико, возникает необходимость смены парадигмы. Изменение содержания парадигмы по Т. Куну называется "научная революция" , сопровождается сменой основных научных приоритетов, конкуренцией гипотез, частных теорий. Ей сопутствует кардинальное изменение базовых концепций, представлений об окружающем нас мире. Формируется новая парадигма. После ее воцарения наступает очередной период "нормальной" науки.

Примером применения концепции Т. Куна в качестве методологической системы исследования может быть выявление механизма перехода от классических представлений И. Ньютона, парадигмы сформулированной им в 1687 г. в трехтомном труде "Математические начала натуральной философии" к релятивистским представлениям А.Эйнштейна об относительности пространственно - временного континуума.

Появлению "научной революции" и новой парадигмы Эйнштейна предшествовал период накопления фактов (период "нормальной" науки), Многие новые факты, например поведение элементарных частиц, искривление проходящего света в поле тяготения Солнца невозможно было объяснить с позиции прежней парадигмы классической науки.

Применение представлений Т. Куна позволяет, в процессе исследования, опереться на уже существующую парадигму, сопоставляя с ней установленные новые научные факты, определить степень их соответствия и возможность постановки вопроса о необходимости ее замены или наоборот, ее подтверждения. Устойчивая тенденция к росту противоречий между новыми научными фактами и прежней парадигмой ведет к постановке вопроса об изменении последней (научной революции).

После воцарения новой парадигмы, вновь наступает период "нормальной" науки, который закончился, в нашем примере, с появлением квантовой механики, рассмотревшей Вселенную и ее элементы как вероятностные волновые образования.

Методологические трудности применения концепции Т. Куна состоят в отсутствии описания механизмов изменения парадигмы под воздействием новых накопленных экспериментальных фактов.

Для решения этой проблемы была разработана концепция научно-исследовательских программ Имре Локатоша, представляющая собой структуированный метод познания. В ее основе "жесткое ядро" сформированное из фундаментальных достаточно обоснованных теоретических концепций, принципиальных подходов, формирующих общепризнанную систему мировоззрения в данной научной области. "Жесткое ядро" дополнено "защитным поясом" вспомогательных гипотез, изменение которых не ведет к изменению структуры важнейших концепций "жесткого ядра". Важными регулирующими элементами являются "негативная эвристика" , призванная исключать любые попытки объяснения новых явлений, не согласующиеся с "жестким ядром и "позитивная эвристика" позволяющая определить направления исследований, в рамках существующего "жесткого ядра". (Кстати, эвристика означает познание).

До тех пор, пока существующие фундаментальные концепции позволяют хоть немного продвигаться вперед, инструменты "позитивной и негативной эвристики будут защищать существующую теоретическую структуру. Однако при возникновении и последующем накоплении большого количества систематизированных аномальных фактов происходит смена прежней научно-исследовательской программы на новую, объясняющую эти явления. Применение исследовательской программы И. Локатоша рассмотрим на примере парадигмы квантовой механики, важнейшие положения которой: концепции Э. Шредингера, В. Гейзенберга и Луи де Бройля, вековые уравнения сформировали "жесткое ядро" исследования.

Квантово – механические методы расчетов структуры микрочастиц и течения процессов сформировали "защитный пояс" вспомогательных гипотез, основанный на негативной и позитивной эвристике.

Накопление большого количества противоречивых фактов ("негативной эвристики") привело к последовательному изменению "защитного пояса" (период "нормальной" науки по Т. Куну), а затем и "жесткого ядра" квантовой механики (научная революция по Т. Куну). Возникла новая парадигма: "концепция самоорганизации систем" Ильи Пригожина (1917 – 2003).

Сложностью концепции И. Локатоша является формирование "жесткого ядра", как совокупности неизменных фундаментальных теорий данного направления науки, что не позволяло динамично применять эту структуру для открытия новых научных областей.

Использование структурных построений методологии для динамичного создания новых концепций было дополнено концепцией физической исследовательской программы (М.Д. Ахундов и С.В. Илларионов). Она состоит в возможности изменения содержания "жесткого ядра": фундаментальные (важнейшие, основные) принципы по И. Локатошу, заменены на базисные – более обобщенные, универсальные, гибкие и изменяемые, позволяющие создавать новые научные дисциплины, направления исследования, планировать возможные открытия.

Важную роль в формировании базисных принципов "жесткого ядра" в рамках концепции физической исследовательской программы играют так называемые "затравочные образы" (С.Н. Жаров) – исходные модельные представления, формирующие первоначальную базисную структуру. В качестве "затравочных образов" (первоначальных мировоззренческих представлений) И. Ньютон использовал понятие корпускул, пустоты, абсолютного пространства и абсолютного времени, сформировавших базис его научно-исследовательской программы.

Дальнейшее развитие этих представлений привело к созданию механики материальной точки (Л. Эйлер), механики твердого тела, гидродинамики, теории машин. Эти преобразования прошли через предварительное постепенное изменение "защитного пояса" гипотез и вспомогательных теорий к новой парадигме (обновленному "жесткому ядру"), сформированному обновленными базисными теориями. Причем превращение фундаментальных представлений в базисные проходит постепенно, по мере их развития и универсализации.

При формировании методологической схемы исследования одновременно используются практически все указанные концепции. Прежде всего, определяется существующая парадигма в избранном направлении науки, формирующие ее фундаментальные принципы ("жесткое ядро"), теоретические представления, оказывающие влияние на фундаментальные теории составляющие "жесткое ядро". На основе новых научных данных, формируется его базисность, возникают новые направления исследований, новые научные методы, что, в конечном счете, приведет к очередной научной революции, изменению парадигмы, "жесткого ядра" фундаментальных и базисных теорий, "защитного пояса", оснащенного положительной и отрицательной эвристикой.

Классические представления о движении тел, основанные на трудах И. Ньютона, сформировали парадигму исследования: "жесткое ядро" фундаментальных теорий, состоящее из законов механики И. Ньютона и закона Всемирного тяготения. На этой базе формируется "защитный пояс" вспомогательных гипотез, теорий, методов, например исследования движения точки в пустоте, среде с сопротивлением (вода, воздух и т.д.). Решение этих задач обеспечило превращение фундаментальных принципов "жесткого ядра" в базисные через изменение структуры "защитного пояса". Базисность позволила применить общие принципы "жесткого ядра" к созданию механики небесных тел, гидродинамики, аэродинамики, механики твердых тел, теории упругости и т.д. Но в период "нормальной" науки произошло накопление данных, приведших к возникновению термодинамики и электродинамики, интерпретация которых в рамках механистической парадигмы оказалась невозможна.

Иначе говоря, возникли условия для новой научной революции.

Обобщая, отметим, что в научно-практической деятельности целесообразно сформировать "жесткое ядро" существующих по данной проблематике принципов, теорий, концепций; сформулировать его как парадигму, в виде обобщенного учения. Выявить более частные гипотезы, теории, принципы, сформировав "защитный пояс", применяя для уточнения методологической структуры "позитивную и негативную эвристику".

Выводы по разделу«Методология естественнонаучного познания»

Научный метод - основа естественнонаучного познания. Наука об его построении и применении называется методология. Знание основных методологических принципов позволяет всесторонне сформировать метод исследования той или иной научной проблемы.

Важную роль в создании метода исследования играет его логическое построение, основанное на классических концепциях Т. Куна, И. Локатоша, К. Поппера, М.Д. Ахундова и С.В. Илларионова.

Метод научного познания представляет собой стройную систему последовательного изучения и теоретического осмысления неизвестного явления природы.

Вопросы для самоконтроля

1. Что является основой современного научного познания?

а) естественнонаучный подход

б) эмпирические исследования

в) теологические исследования

г) научно – фантастические произведения

2. В чем состоит метод научного познания?

а) система действий, приводящая к неоднозначному результату

б) система действий, приводящая к общим теологическим выводам

в) система действий, приводящая к заданному, ожидаемому результату.

г) отдельные действия, несвязанные между собой общей системой

3. В чем сущность методологии научного познания?

а) в изучении отдельных явлений природы применяя микроскопию.

б) в изучении принципов, форм и способов (методов) организации научной деятельности: теоретических и экспериментальных исследований.

в) в изучении особенностей построения теории.

г) в исследовании древних литературных источников и обобщении полученных результатов.

4. Что есть истина, согласно учению Рене Декарта?

а) получения обязательно достоверных научных знаний, с научным фактом, как объектом изучения.

б) получение субъективных данных, основанных на современных методах научного исследования.

в) общие выводы, на основе обобщения исторических знаний

г) обобщенная информация, полученная наиболее авторитетными учеными.

5. Что, с точки зрения Декарта представляет собой достоверность?

а) максимально возможная, в данных условиях проверяемость научных фактов.

б) неопровержимость фактов на данной территории.

в) периодическая повторяемость результатов на избранном лабораторном оборудовании.

г) многократно подтвержденная истина в различных литературных источниках.

6. Что такое научный факт?

а) событие, существующее в нашем мире с точки зрения современных ученых.

б) событие, существующее независимо от наших ощущений и возможностей его изучения.

в) событие, о котором говорится в теологической литературе.

г) событие, которое не существует, но может произойти.

а) методы теоретического осмысления состояния объекта, его основных характеристик.

б) методы непосредственного получения информации об объекте исследования путем проведения с объектом практических действий.

в) методы получения информации путем обмена мнениями с ведущими специалистами в избранной отрасли.

г) методы теологического исследования проблемы.

8. В чем отличие наблюдения от эксперимента?

а) в предварительном определении результата наблюдения.

б) в разработке надежных теоретических представлений о результате эксперимента.

в) отличий наблюдения от эксперимента нет. Это синонимы.

г) в целенаправленном изучении объектов или явлений окружающего нас мира при проведении эксперимента.

9. Что представляют собой теоретические методы?

а) исследование объекта с применением самого современного оборудования.

б) теологическое направление обсуждения проблемы с ведущими учеными.

в) интеллектуальные методы обобщения научных знаний, создания гипотез и теорий.

г) наблюдение за явлением природы и последующее его описание.

10. Что такое формализация?

а) разработка системы формального представления того или иного природного исследования.

б) отображение результатов экспериментов или наблюдений в виде системы обобщающих определений, утверждений или выводов;

в) разработка формальных пределов применения того или иного метода исследования.

г) создание новых представлений в науке, новых методов исследования.

11. Что означает термин «аксиоматизация»?

а) формирование теоретических преставлений на основе предварительного обсуждения результатов экспериментов.

б) философская теория, означающая разностороннее изучение проблемы.

в) формирование теоретических построений на основе аксиом – утверждений, не требующих доказательств.

г) толкование того или иного природного явления на основе чисто теоретических представлений.

12. Что такое гипотетико – дедуктивный метод?

а) метод, состоящий в выдвижении каких-либо гипотез и их последующей логической и эмпирической проверки.

б) метод поведения анализа и синтеза.

в) метод верификации научных данных.

г) метод моделирования какого-либо процесса или явления.

13. Что составляет главную цель научного исследования?

а) создание основных положений методологии научного познания.

б) создание принципов построения научных исследований.

в) разработка гипотезы течения процесса или явления.

г) формирование обобщенной теории, основанной на результатах системных экспериментов.

14. В чем состоит теория американского историка Т. Куна?

а) в создании теоретического метода теории познания.

б) в разработке теории анализа и синтеза.

в) в создании единой системы научных взглядов, общей для ученых всего мира.

г) в чередовании периодов «научных революций» и периодов накопления научных фактов.

15. В чем состоит концепция И. Лакатоша?

а) в отрицании возможности систематизации научного исследования.

б) в создании новой наглядной модели построения эмпирического исследования.

в) в разработке научно – исследовательских программ по фундаментальным проблемам науки.

г) в формировании концепции изучения Вселенной.