Методы эмпирического исследования

Эмпирическое исследование направлено скорее на выявление связей в исследуемом объекте, при этом сущность таких связей не выявляется. Сущность этих связей как раз и составляют те объективные законы, которые дает теоретических подход.

Эмпирическое исследование базируется на наблюдении, сравнении, описании, эксперименте, измерении, моделировании.

4.3.1.Наблюдение

Наблюдение – это исследование, где эксперимент ставит сама природа. Наблюдатель здесь выступает в пассивной роли для фиксации наблюдаемого объекта. Полученная при наблюдении информация фиксируется в протоколе наблюдения. В процессе наблюдения астрономических и астрофизических объектов используются телескопы различных конструкций.

Наблюдением обычно называют целенаправленное, преднамеренное и специальным образом организованное восприятие, обусловленной задачей наблюдателя и не требующее от него «вмешательства» путем создания специальных условий в «жизнь» наблюдаемого процесса, явления, объекта.

Однако результаты наблюдения еще не являются научными фактами, так как они могут содержать субъективную информацию, определяемую состоянием самого субъекта (наблюдателя). Объективная информация может быть искажена из-за случайных и систематических ошибок измерительных приборов.

Переход от данных наблюдения к научным фактам происходит путем повторения наблюдений одним субъектом и разными наблюдателями. Далее данные наблюдения подвергаются анализу на основе известных теорий. Определяются методические, систематические и случайные ошибки, отбрасываются так называемые ошибки – «промахи». Наблюдения систематизируются по различным наблюдениям за одним и тем же объектом, проведенным в разное время, по наблюдениям за подобными другими объектами. Только после систематизации, классификации данные наблюдения становятся научными фактами и представляются для теоретической интерпретации – теоретического объяснения.

Можно назвать, по крайней мере, два гениальных результата, полученных эмпирическим путем в результате «наблюдений».

Идея расширяющейся вселенной является одним из важнейших завоеваний науки 20 века. В 1929 г., сопоставив измененные В.Слайфером (американский астроном) лучевые скорости галактик с расстоянием до них, американский астроном Эд.Хаббл нашел, что между этими величинами существует линейная зависимость (закон Хаббла). Открытие Хаббла явилось наблюдательной основой концепции расширяющейся Вселенной.

Русский ученый Д.И.Менделеев развил идеи периодичности, ввел понятие о месте элемента в периодической системе (таблице) как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов и на ее основе предсказал существование ряда элементов.

Наблюдение – активная форма чувственного познания, дающая возможность накапливать эмпирические данные, образовывать первоначальные представления об объектах наблюдения и проверять исходные предположения, связанные с ними. Именно потому, что наблюдение обеспечивает познание путем прямого контакта при помощи органов чувств с объектом изучения, оно стало исторически первым научным методом.

Каждый из нас ежедневно использует метод наблюдения в повседневной жизни: мы наблюдаем за детьми, за транспортом, перед тем как перейти дорогу, за животными и птицами и за другими объектами, чтобы или принимать правильные решения, или получать удовлетворение от результата наблюдения. Это повседневные, обыденные наблюдения, обеспечивающие человека необходимой информацией для осуществления каждодневной, как правило, текущей деятельности.

С профессиональным подходом к наблюдению мы встречаемся, когда комментатор информирует нас о событиях на футбольном поле, кинооператор снимает камерой участников демонстрации, учитель, апробируя новую методику преподавания, наблюдает за поведением класса на уроке и т.п. Таким образом, во многих сферах, в том числе и в науке, наблюдение успешно используется для изучения реальности.

Наблюдение – древнейший метод познания. Его примитивной формой – житейскими наблюдениями пользуется каждый человек в повседневной практике. Регистрируя факты окружающей социальной действительности и свое поведение, человек пытается выяснить причины тех или иных поступков и действий. Житейские наблюдения отличаются от наблюдений научных, прежде всего тем, что они случайны, неорганизованны и бесплановые.

Наблюдение, включенное в практическую деятельность, направлено на ее обслуживание, результаты наблюдения немедленно используются для достижения основной цели практической деятельности: врачом для постановки диагноза, оператором для управления распределением электроэнергии, фотографом для получения уникального снимка. В некоторых случаях тут же проверяется истинность, объективность результатов наблюдения.

Исторически наблюдение развивается как составная часть трудовой операции, включающей в себя установление соответствия продукта труда его запланированному идеальному образу.

С усложнением социальной действительности и трудовых операций наблюдение выделяется в относительно самостоятельный аспект деятельности (научное наблюдение, восприятие информации на приборах, наблюдение как часть процесса художественного творчества и т.д.).

С развитием науки наблюдение становится все более сложным и опосредованным, основные требования к научному наблюдению – однозначность замысла, наличие системы методов, объективность, т.е. возможность контроля путем либо повторного наблюдения, либо применения других методов исследования, например, эксперимента (в то же время наблюдение обычно включено в качестве составной части в процедуру эксперимента).

Научные исследования делятся с точки зрения предварительных знаний об изучаемой реальности на поисковые, цель которых состоит в первом знакомстве с предметом исследования и выдвижении гипотез, и исследовательские, направленные на проверку гипотез.

В первом случае проводится поисковое наблюдение, которое ведется так, чтобы наблюдать все, чем проявится объект, без отбора каких-либо определенных его проявлений, поскольку поисковое наблюдение имеет цель получить наиболее полное описание всех присущих объекту признаков и связей (фактов и явлений), охватить его целиком.

Совсем иначе строится наблюдение, если цель исследования конкретна и строго определена. Под управлением этой цели во время наблюдения производится отбор только нужных (заданных) фактов и явлений.

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

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

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

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

- объективностью (информация о наблюдаемом объекте должна точно отражать его поведение, конкретные признаки поведения с позиций их количества, последовательности и времени проявления);

- системностью методов, выбранных для реализации наблюдения.

Научные наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания-исследования. Эмпирическое описание – это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объекте, данных в наблюдении. С помощью описания чувственная информация переводится на язык понятий, знаков, схем, рисунков, графиков и цифр, принимая тем самым форму, удобную для дальнейшей рациональной обработки и использования. Последнее необходимо для фиксирования тех свойств, сторон изучаемого объекта, которые составляют предмет исследования. Описания результатов наблюдений образуют эмпирический базис науки, опираясь на который исследователи создают эмпирические обобщения, сравнивают изучаемые объекты по тем или иным параметрам, проводят классификацию их по каким-то признакам, свойствам, характеристикам, выясняют последовательность этапов их становления и развития.

Почти каждая наука проходит указанную первоначальную, «описательную» стадию развития, При этом, основные требования, которые предъявляются к научному описанию, направлены на то, чтобы оно было возможно более полным, точным и объективным. Описание должно давать достоверную и адекватную картину самого объекта, точно отображать изучаемые явления. Важно, чтобы понятия, используемые для описания, всегда имели четкий и однозначный смысл. При развитии науки, изменении ее основ преобразуются и средства описания, часто создается новая система понятий.

При наблюдении отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. Это обусловливается рядом обстоятельств:

1) недоступностью этих объектов для практического воздействия (например, наблюдение удаленных космических объектов),

2) нежелательностью, исходя из целей исследования, вмешательства в наблюдаемый процесс,

3) отсутствием технических, финансовых, энергетических и иных возможностей постановки экспериментальных исследований объектов познания.

По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными.

При непосредственных наблюдениях те или иные свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Такого рода наблюдения дали немало полезного в истории науки. Известно, например, что наблюдения положения планет и звезд на небе, проводившиеся в течение более двадцати лет Тихо Браге с непревзойденной для невооруженного глаза точностью, явились эмпирической основой для открытия Кеплером его знаменитых законов.

Хотя непосредственное наблюдение продолжает играть немаловажную роль в современной науке, однако чаще всего научное наблюдение бывает опосредованным, т.е. проводится с использование тех или иных технических средств. Появление и развитие таких средств во много определило то громадное расширение возможностей метода наблюдений, которое произошло за последние четыре столетия.

Если, например, до начала 17в. астрономы наблюдали за небесными телами невооруженным глазом, то изобретение Галилеем в 1607году 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 (рентгеновские телескопы могут работать только за пределами земной атмосферы) позволило проводить наблюдения за такими объектами Вселенной (пульсары, квазары), которые никаким другим путем изучать было бы невозможно.

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 помощь самых совершенных приборов. Например, при изучении свойств заряженных частиц с помощью камеры Вильсона эти частицы воспринимаются исследователем косвенно – по таким видимым их проявлениям, как образование треков, состоящих из множества капелек жидкости.

При этом любые научные наблюдения, хотя они опираются в первую очередь на работу органов чувств, требуют в то же время участия и теоретического мышления. Исследователь, опираясь на свои знания, опыт, должен осознать чувственные восприятия и выразить их (описать) либо в понятиях обычного языка, либо – более строго и сокращенно – в определенных научных терминах, в каких-то графиках, таблицах, рисунках и т.п. Например, подчеркивая роль теории в процессе косвенных наблюдений, А.Эйнштейн в разговоре с В. Гейзенбергом заметил: «Можно или наблюдать данное явление или нет – зависит от вашей теории. Именно теория должна установить, что можно наблюдать, а что нельзя».

Наблюдения могут нередко играть важную эвристическую роль в научном познании. В процессе наблюдений могут быть открыты совершенно новые явления, позволяющие обосновать ту или иную научную гипотезу.

Наблюдение используется, как правило, там, где вмешательство в исследуемый процесс нежелательно либо невозможно.

Наблюдение в современной науке связано с широким использованием приборов, которые, во-первых, усиливают органы чувств, а во-вторых, снимают налет субъективизма с оценки наблюдаемых явлений. Важное место в процессе наблюдения занимает операция измерения.

Наблюдательность как качество личности иногда является врожденной чертой характера, но для ее развития необходима определенная направленность, ее обязательно необходимо целенаправленно развивать у учащихся (студентов).

Следует знать, что научное наблюдение непосредственно соприкасается с обыкновенным житейским наблюдением. Необходимо поэтому, прежде всего, установить общие условия, которым должно удовлетворять наблюдение, чтобы быть научным методом.

Первое основное требование – наличие четкой целевой установки: ясно осознанная цель должна руководить наблюдателем. В соответствии с целью должен быть определен план наблюдения, зафиксированный в схеме. Плановость и систематичность наблюдения составляют самую существенную черту его как научного метода. Они должны исключить элемент случайности, свойственный житейскому наблюдению. Таким образом, объективность наблюдения зависит, прежде всего, от его плановости и систематичности. И, если наблюдение исходит из четко осознанной цели, то оно должно приобрести избирательный характер. Наблюдать все вообще в силу безграничного многообразия существующего совершенно невозможно. Всякое наблюдение, поэтому носит избирательный, или выборочный, частичный характер. Наблюдение становится методом научного познания лишь постольку, поскольку оно не ограничивается простой регистрацией фактов, а переходит к формулировке гипотез с тем, чтобы проверить их на новых наблюдениях. Отделение субъективного истолкования от объективного и выключение субъективного, производится в самом процессе наблюдения, соединенного с постановкой и проверкой гипотез.

Научное наблюдение опосредовано исследовательскими целями, определяющими предмет наблюдения и область фактов, которые включаются в изучаемую реальность. Оно опосредовано также теоретическими представлениями об изучаемой реальности и выдвигаемыми познавательными гипотезами. Для наблюдения как способа сбора данных характерна существенная особенность: теоретические представления исследователя включены не только в объяснения наблюдаемого, но и в сам процессе наблюдения, в само описание наблюдаемого.

В обыденной жизни мы отражаем окружающий нас мир в системе закрепленных в языке значений. При научном наблюдении субъект наблюдения использует специально выделенные категории и единицы, выступающие как средства качественного описания наблюдаемой им реальности. Выделение этих «единиц» позволяет:

а) ограничить процесс наблюдения определенными рамками: в каких свойствах, проявлениях и отношениях воспринимается наблюдателем изучаемая реальность;

б) выбрать определенный язык описания наблюдаемого, а также способ фиксации данных наблюдения, т.е. способ отчета наблюдателя о воспринимаемом явлении;

в) систематизировать и контролировать включение в процесс получения эмпирических данных теоретического «взгляда» на изучаемое явление.

Используются качественное и количественное описания результатов наблюдения.

Качественное описание составляет первую стадию отражения результатов наблюдения, протекающего как процесс квалификации наблюдаемых событий. Эмпирическим фактом наблюдавшееся явление становится только послед описания его наблюдателем.

Все многообразные подходы к описанию явлений можно свести к двум основным типам. Первый – описание объекта в словаре «естественного» языка.

Второй подход к описанию – это разработка систем условных названий, обозначений, искусственно созданных знаков, кодов. При этом выделение единиц наблюдения может строиться на основе теоретических представлений о наблюдаемом явлении (объекте).

Количественные оценки могут фиксировать непосредственно в ходе наблюдения, а могут выставляться после завершения наблюдений.

Существуют два основных способа получения количественных оценок в ходе наблюдений:

1) шкалирование, используемое в виде бальных оценок;

2) измерение при помощи соответствующих средств.

Достоинства и недостатки метода наблюдения.

Важнейшие достоинство метода наблюдения заключается в том, что оно осуществляется одновременно с развитием изучаемых явлений, процессов (объектов).

Наблюдение позволяет широко, многомерно охватить наблюдаемый объект, описать его поведение в зависимости от всех наблюдаемых факторов.

Объективное наблюдение, сохраняя свое значение, по большей части должно дополняться другими методами исследования.

К процедуре наблюдения предъявляются следующие требования:

а) определение задачи и цели (для чего? с какой целью?);

б) выбор объекта, предмета и ситуации (что наблюдать?);

в) выбор способа наблюдения, наименее влияющего на исследуемый объект и наиболее обеспечивающего сбор необходимой информации (как наблюдать?);

г) выбор способов регистрации наблюдаемого объекта (как вести записи, как фиксировать информацию?);

д) обработка и интерпретация полученной информации (каков результат?).

Недостатки метода наблюдения делятся на две группы: объективные – это те, недостатки, которые не зависят от наблюдателя и субъективные – это те, которые непосредственное зависят от наблюдателя, так как они связаны с личностными, профессиональными его особенностями.

К объективным недостаткам относят:

- ограниченность, принципиально частный характер каждой наблюдаемой ситуации. Поэтому, каким бы всесторонним и глубоким ни был проведенный анализ, получаемые выводы могут быть обобщены и распространены на более широкие ситуации только с величайшей осторожностью и при соблюдении многих требований.

- сложность, а часто и просто невозможность повторения наблюдений, или конкретной ситуации;

- высокая трудоемкость метода (значительные временные и финансовые затраты).

К субъективным недостаткам относятся, не соответствующие требованиям:

1) профессиональные качества наблюдателя; 2) отношение наблюдателя к процессу наблюдения; 3) настроение и состояние наблюдателя.

Из всего вышесказанного следует, что наблюдение является весьма важным методом эмпирического познания, обеспечивающем сбор обширной информации об окружающем мире. Как показывает история науки, при правильном использовании этого метода он оказывается весьма плодотворным. Наблюдение невозможно выбросить из познавательного – исследовательского процесса, наоборот, его необходимо всеми имеющимися способами совершенствовать, исключая (вернее сводя к минимуму) его недостатки.

Наблюдение может проводиться как самостоятельно в условиях изучаемой действительности, так и в тесной связи с экспериментом.

4.3.2. Экспериментальное исследование

Эксперимент – метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности.

В эксперименте исследовать активно вмешивается в протекание изучаемого явления или процесса. Исследуемое явление воссоздается в специально создаваемых и контролируемых условиях. Эти условия могут создаваться в натуральном виде и в лаборатории. Обычно эксперимент ставится с целью проверки теории, хотя может иметь и цель получения новых знаний фундаментального характера. Разновидностью эксперимента является мысленный эксперимент, который не требует оборудования.

При постановке эксперимента заранее выбираются параметры явления, которые можно изменять, а также выбираются способы и приборы для измерения задаваемых (входных) и получаемых (выходных) параметров явления. Зачастую прямое изменение некоторых величин невозможно, и пользуются косвенным измерением, где нужные параметры получаются пересчетом по определенной методике. Естественно, при этом возникают методические ошибки измерения и случайные ошибки различной природы.

Отличаясь от наблюдения активным оперированием изучаемым объектом, эксперимент осуществляется на основе теории, определяющей постановку и интерпретацию его результатов. Нередко главной задачей эксперимента служит проверка гипотез и предсказаний теории, имеющих принципиальное значение (так называемый решающий эксперимент). В связи с этим эксперимент, как один из форм практики, выполняет функцию критерия истинности научного познания в целом.

Эксперимент как метод науки стоит в центре пересечения практических и познавательных деятельностей, включает признаки чувственного и рационального, эмпирического и теоретического, объективного и субъективного. Другими словами, эксперимент интегрально включает в себя признаки различных сторон познавательной деятельности и, именно этим, определяется сложность его природы. Хотя эксперимент и имеет общие черты с практикой, но к ней совсем не сводится, так как служит все-таки методом познания, обладает гносеологическим признаками; имея общие черты с наблюдением, он не исключает и операций логического характера, что сближает его с формами теоретической деятельности, но не настолько, чтобы потерять свою эмпирическую основу.

По форме эксперимент сближается с деятельностью, в которой принимают участие субъект и объект, средства их взаимного воздействия и сама деятельность, в результате которой реализуется субъективная цель, видоизменяется объект, принимающий удобную форму для обеспечения потребностей человека. В эксперимент выделяются также субъект и объект познавательного действия, практические средства познания (приборы и инструменты), и само действие, направленное на изменение объекта.

И так, эксперимент с самого начала выделяется в особый вид практики, предпринимаемой с целью получения нового знания и проверки старого.

Любая экспериментальная установка представляет собой практическое воплощение анализа и синтеза, так как, с одной стороны, она как бы вырезает из общих природных связей явление, подлежащее изучению, с другой - включает его в новую систему элементов, из которых установка складывается. Многократное варьирование опытом также представляет собой практическое воспроизведение анализа и синтеза, выделение свойств предмета и их воссоединение руг с другом в целостное образование

Современная наука использует разнообразные виды эксперимента.

В сфере фундаментальных исследований простейший тип эксперимента - качественный эксперимент, имеющий целью установить наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления.

Более сложен измерительный эксперимент, выявляющий количественную определенность какого-либо свойства объекта.

Еще один тип эксперимента, находящий широкое применение в фундаментальных исследованиях, так называемый мысленный эксперимент. Относясь к области теоретического знания. Он представляет собой систему мысленных, практически не осуществимых процедур, проводимых над идеальными объектами. Будучи теоретическими моделями реальных экспериментальных ситуаций. Мысленные эксперименты проводятся в целях выяснения согласованности основных принципов теории. Сходство мысленного эксперимент с реальным в значительной мере определяется тем, что всякий реальный эксперимент, прежде чем быть осуществленным на практике, сначала проводится человеком мысленно в процессе обдумывания и планирования. Поэтом мысленный эксперимент нередко выступает в роли идеального плана реального эксперимента, в известном смысле предваряя его. Мысленный эксперимент имеет более широкую сферу применения, чем реальный эксперимент, так как применяется не только при подготовке и планирования последнего, но и в тех случаях, когда проведение реальных опытов представляется невозможным. Так Галилей в мысленном эксперименте пришел к выводу о существовании движения по инерции, опрокинувшему аристотелевскую точку зрения, согласно которой движущееся тело останавливается, если сила, его толкающая прекращает свое действие. Мысленный эксперимент, заменяя собой реальный, расширяет границы познания, ибо обеспечивает получение такой информации, которую иными средствами добыть невозможно. Мысленный эксперимент позволяет преодолеть ограниченность реального опыта путем абстрагировании от действия нежелательных, затемняющих причин, полное устранение которых в реальном эксперимент практически недостижимо. Мысленное экспериментирование ярко проявляется в мышлении шахматистов. Огромная роль мысленного эксперимента в техническом конструировании и изобретательстве. Результаты мысленного эксперимента находя отражение в формулах, чертежах, графиках и т.п.