что относится к основным теоретическим методам естествознания
Методы естествознания
Вы будете перенаправлены на Автор24
Процесс познания окружающего мира подразумевает сбор данных, анализ и выводы, на основе полученной информации. Решение возникающих при этом вопросов требует особых приемов или методов, формирующихся в ходе практической деятельности. Именно такая система приемов и получила название метод.
Эмпирическое и теоретическое познание
Основу методов естествознания составляют теоретические и эмпирические (опытные) методы. Причём обе стороны тесно взаимосвязаны и не могут дать верный результат в отрыве друг от друга. Так теоретическое познание, не подтвержденное практикой, не является истинной. В свою очередь и полагаться только на опыт, не подкреплённый теорией, будет ошибочно.
Теоретическое познание есть выдвижение новых гипотез, с последующим обобщением, открытием новых законов. Теория лежит в основе научной картины мира и выполняет мировоззренческую функцию в познании
Эмпирическое (опытное) познание предполагает сбор и изложение фактов, их анализ, систематизацию, описание, накопление информации.
Основные методы естествознания
К основным методам естествознания относятся:
Общие методы касаются всего естествознания в целом как науки. Они относятся к общефилософским методам познания. Это методы, связывающие все аспекты процесса познания, показывающие единство познания. Самым распространённым примером является движение от абстрактного к конкретному. Общие методы показывают, в каком направлении идёт размышление, но не акцентируют внимание на отдельных составляющих процесса.
Особенные методы, в отличие от общих, рассматривают не весь предмет естествознания, а представляют собой один из способов его исследования – наблюдение, сравнение (аналогия), измерение, эксперимент. Сюда также можно отнести: анализ, синтез, индукцию и дедукцию. Остановимся подробнее на первых четырёх способах.
Готовые работы на аналогичную тему
В свою очередь это предполагает наличие программы исследования, которая формируется либо на базе ожиданий, предположений, либо на основе прошлых фактов, установок или как проверка ранее существовавших гипотез. Частными методами наблюдения являются сравнение (аналогия) и измерение.
Аналогия – это такой метода познания, при котором происходит перенос сведений, полученных от одного объекта, на другой, менее изученный и находящийся в процессе исследования. Данный метод основан на сходстве предметов, явлений, процессов по ряду признаков, что позволяет получить достаточно точные сведения об изучаемом объекте. Однако метод аналогии следует применять с осторожностью, поскольку необходимо тщательно подобрать параметры переноса данных с модели на прототип, только в этом случае аналогия будет иметь доказательную силу.
В ходе своего развития естествознание столкнулось с необходимостью проведения научного эксперимента. То есть такого метода познания, при котором явления действительности исследуются в строго рассчитанных и контролируемых условиях. В отличие от наблюдения, эксперимент активно влияет на объект, усиливая или ослабляя те или иные стороны, воздействуя на изучаемый процесс, путём изменения условий протекания процесса. С течением времени инструментарий для проведения экспериментов стал усложняться и сам стал влиять на объект наблюдения, в основном это коснулось наук, изучающих микромир (физика и нанотехнологии).
Анализ – это метод разбиения объекта изучения на составные части, с выделением основных и второстепенных, так называемая дефрагментация объекта. Это изучение от целого к частному, с установлением связей между частями, с последующим их исследованием в отрыве от объекта или друг от друга. Чем тщательнее проводится разбиение, тем больше особенностей объекта или явления будет выяснено, тем глубже будет процесс познания.
После получения информации от частей объекта необходимо собрать полученные данные воедино, то есть провести синтез научного познания. Именно эта процедура дополнит, имеющуюся картину знаний о предмете, выделит его особенности и определит пути дальнейшего исследования.
При решении любой научной проблемы происходит выдвижение предположений или гипотез, которые являются попытками объяснить факты, не укладывающиеся в существующие теории. Кроме того в ходе проведения экспериментов можно получить противоречивые данные, требующие выдвижения гипотез. Таким образом, гипотеза не является истинной или ложной сама по себе, это лишь предположение, точность которого еще необходимо подтвердить. Однако научная гипотеза должна обладать рядом новых фактов, своей системой и иметь область знания, на которые она опирается.
Моделирование – это метод научного исследования, в котором изучают не реальный объект, а его доступную версию, проецируя на неё требуемые свойства объекта. Модель не должна полностью повторять объект, в ней присутствуют допущения, замещения или отсутствовать ряд свойств реального объекта. Могут воспроизводится геометрические, физические характеристики объекта. В качестве модели могут выступать чертежи, алгоритмы, схемы, программы.
Частные методы – это методы, действующие в рамках отдельного направления естествознания, либо за пределами науки, в которой возникли. Так, например, биомедицинская инженерия пользуется методами физики, медицины, биологии, кибернетики.
Естествознание. 10 класс
Конспект урока
Естествознание, 10 класс
Урок 6 Теоретические методы исследования
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
Метод — способ построения знания, форма практического и теоретического освоения действительности.
Анализ – разделение целостного предмета на составные части (стороны, признаки, свойства или отношения) с целью их всестороннего изучения;
Аналогия – прием познания, при котором на основе сходных объектов в одних признаках заключают об их сходстве и в других признаках;
Дедукция – логическое умозаключение от общего к частному.
Индукция – это логическое умозаключение от частных, единичных случаев к общему выводу, от отдельных фактов к обобщению.
Классификация – это разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии с каким – либо важным для исследователя признаком
Моделирование – изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя;
Обобщение – прием мышления, в результате которого устанавливаются общие свойства и признаки объектов;
Синтез – соединение ранее выделенных частей предмета в единое целое;
Сравнение – методы измерений, в которых измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Развитие научных представлений о мире шло сложным путем накопления фактов, наблюдений, открытий законов природы. Представление о мире, степень воздействия науки на жизнь человеческого общества время от времени резко менялись. Менялись и методы познания природных явлений. Роль методов как составной части науки сложно переоценить. Зачастую именно появление нового метода исследования определяет дальнейшее развитие науки. Метод в переводе с греческого языка означает «путь исследования, способ познания».
Немецкий ученый Готлиб Лейбниц (1646 — 1716) говорил: «На свете есть вещи поважнее самых прекрасных открытий – это знание метода, которым они были сделаны», а английский философ и ученый Фрэнсис Бэкон (1561 — 1626) сравнивал метод со светильником, освещающим путнику дорогу в темноте: «Даже хромой, идущий по дороге, опережает того, кто идет без дороги». Правильно подобранный метод ведет к определенной цели, дает достоверные результаты, обеспечивает получение объективных знаний.
Любая отрасль естествознания развивалась и развивается в два этапа. Сначала научные исследования имеют описательный характер. Происходит накопление фактических данных, составляющих основу конкретной науки. Особую ценность представляют те результаты, которые связывают воедино, приводят в систему ранее известные, но разрозненные факты. Такой период развития науки называют эмпирическим.
Эмпиризм (греч. empeiria – опыт) – учение, признающее опыт, основанный на ощущениях, единственным источником знаний. На данном этапе развития исследований естествоиспытатели ставят вопрос «как»: как протекает реакция, какое вещество получается, какие вещества необходимы и т. д.
На втором этапе развития исследования направляются на выяснение причинной связи, например, установления связи между строением вещества и его свойствами. Этот период развития науки называют рациональным. Рационализм (лат. rationalis – разумный, обоснованный, целесообразный) – направление в теории познания, признающее разум решающим источником знания. На данном этапе исследователи пытаются ответить на вопрос «почему».
Развитие в два этапа – эмпирический и теоретический (рациональный) – касается как науки в целом, так и отдельных ее разделов. Таким образом, выделяются эмпирические и теоретические методы.
Эмпирические методы: наблюдение, измерение эксперимент. Теоретические методы: анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, индукция, дедукция, моделирование, классификация и др.
Рассмотрим особенности некоторых теоретических методов
Классификация и систематизация – это важнейшие функции любой науки.
Классификация – это разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии с каким – либо важным для исследователя признаком (особенно часто используется в описательных науках – многих разделах биологии, геологии, географии, кристаллографии и. т. п.). Примерами классификаций могут служить: 1) планеты Солнечной системы; 2) растения; 3) химических элементов.
К основным принципам классификации можно отнести следующие положения:
1. Все члены деления в совокупности должны составлять исходное понятие;
2. Разбиение на группы (классы) проводят по одному или небольшому числу признаков (основанию классификации), которое имеет существенное значение.
3. Члены деления не должны пересекаться, т.е. взаимно исключать друг друга.
4. Распределение на классы должно быть непрерывным, без скачков
Систематизация упорядочивает знания, т.е. приводит в систему наблюдения и экспериментальные факты. Для узкого круга фактов, например для веществ, она обычно сводится к классификации, то есть к распределению на классы. Таким образом, классификация – это тоже упорядочение, но более узкое и менее глубокое, чем систематизация.
Классификацию проводят по одному или небольшому числу признаков. Например, все химические элементы делят на металлы и неметаллы. Систематизация – это более глубокое, чем классификация, обобщение. Она отражает внутреннюю сущность объектов исследования. Например, Д. И. Менделеев систематизировал все химические элементы. В данном случае не имеет значения то, что внутренняя сущность химических элементов в то время не была ясной (электронное строение). Важно то, что суждение о внутренней связи химических элементов являлось в данной ситуации почти неизбежным следствием. Систематизация – столь широкое обобщение, что часто позволяет делать предсказания (для Периодической системы – свойства еще не открытых химических элементов), а это уже характерная черта научной теории. Таким образом, систематизация часто бывает первым шагом к научной теории.
Научные теории создаются, в основном индуктивным путем, т.е. на основе систематизации накопленной информации от частного к общему, от отдельных фактов к выводу об общей закономерности. Такой теоретический метод познания называют индукцией. Индукция как метод широко используется в науке. Можно сказать, что она является основным методом научного познания природы. Им пользуются ученые для создания и развития науки.
Например, изучение свойств отдельных химических элементов, в конце концов, привело Менделеева к созданию Периодической системы и открытию Периодического закона.
Способ рассуждения от общего к частному, то есть при котором из общих посылок с необходимостью следует заключение частного характера, называется дедукцией. Например, зная, что все селитры (нитраты щелочных и щелочноземельных металлов и нитрат аммония) хорошо растворимы в воде, мы можем сделать умозаключение, что нитрат калия KNO3 хорошо растворим в воде.
Теоретическая физика, современная математика основываются на системе аксиом, основополагающих утверждениях. Аксиомы являются фундаментом на котором строиться научного знание путем выведения умозаключений от общего к частному. Этот метод называют дедукцией. Его развивал французский философ и ученый Рене Декарт (1596-1650).
Примерам получения знания об одном предмете разными путями является открытие законов движения небесных тел. В начале XVII на основе большого количества данных наблюдений за движением планеты Марс методом индукции И. Кеплер открыл эмпирические законы движения планет в Солнечной системе. В конце этого же века на основе закона всемирного тяготения дедуктивным путем Ньютон вывел обобщенные законы движения небесных тел.
Большое значение в современной науке приобрели статистические методы, позволяющие определять средние значения, характеризующие всю совокупность изучаемых предметов. «Применяя статистический метод, мы не можем предсказать поведение отдельного индивидуума совокупности. Мы можем только предсказать вероятность того, что он будет вести себя некоторым определенным образом…
Статистические законы можно применять только к большим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам, образующим эти совокупности» (А. Эйнштейн, Л. Инфельд).
Важную роль при переходе от эмпирических исследований к созданию теории играет интуиция. Интуитивное прозрение обычно является результатом напряженной и обширной предшествующей работой мысли. Интуиция – это предчувствие, постижение истины без логического обоснования. Можно сказать, что интуиция – это высшая степень познания, когда подсознательно используется знание законов, правил, теорий, хотя между ними и есть логические пробелы. Высокое мастерство исследователя проявляется в умении заставить мозг работать на уровне интуиции.
Эйнштейн писал: “В моей жизни взгляд на мир глазами художника играл большую роль. В конце концов работа научного исследователя развивается на почве воображения. Как артист создает свои образы отчасти интуитивно, так и ученый должен обладать большой долей интуиции”.
Эту позицию разделяет и выдающейся физик XX века Макс Борна (1882-1970): “…мы, ученые, всегда должны помнить, что весь опыт базируется на чувствах. Теоретик, погрязший в своих формулах, забывший о явлениях, которые он собирался объяснить, – это уже не настоящий ученый – физик или химик; а если своими книгами он загораживается от красоты и разнообразия природы, то для меня он жалкий глупец. Ныне мы достигли разумного равновесия между экспериментом и теорией, между чувственной и интеллектуальной реальностью. И мы должны следить за тем, чтобы такое равновесие сохранилось”.
Методы – неотъемлемая составная часть науки, они развиваются вместе с наукой и во многом определяют ее развитие.
В реальной исследовательской деятельности методы научных исследований взаимосвязаны
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
Задание 1. Метод, связанный с целенаправленным созданием ситуации, которая помогает изучить свойства и явления живой природы:
Задание 2. Начинающий исследователь целый месяц кормил одну группу из 10 крыс йогуртом, и все они прибавили в весе. Выделите цветом выводы, которые НЕ требуют дальнейшего экспериментального подтверждения?
Концепции современного естествознания. Шпаргалки
В книге кратко изложены ответы на основные вопросы темы «Концепции современного естествознания». Издание поможет систематизировать знания, полученные на лекциях и семинарах, подготовиться к сдаче экзамена или зачета. Пособие адресовано студентам высших и средних образовательных учреждений, а также всем интересующимся данной тематикой.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Концепции современного естествознания. Шпаргалки предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
10. Общенаучные методы познания: анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, индукция, дедукция
К общенаучным методам познания относятся анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, индукция, дедукция, аналогия, моделирование, исторический метод, классификация.
Анализ — мысленное или реальное разложение объекта на составляющие его мельчайшие части. Синтез — объединение изученных в результате анализа элементов в единое целое. Анализ и синтез применяются как взаимодополняющие друг друга методы. В основе такого способа познания лежит желание разобрать нечто, чтобы понять, почему и как оно работает, и собрать снова, чтобы убедиться, что работает именно потому, что имеет изученное строение.
Обобщение — процесс мышления, заключающийся в переходе от единичного к целому, от частного к общему (в принципах формальной логики: Кай — человек, все люди — смертны, Кай — смертен).
Абстрагирование — процесс мышления, заключающийся в добавлении определенных изменений в изучаемый объект или исключении из рассмотрения некоторых свойств объектов, которые не считаются существенными. Абстракциями являются такие понятия, как
(в физике) материальная точка, обладающая массой, но лишенная остальных качеств, бесконечная прямая (в математике) и т. п. Индукция — процесс мышления, заключающийся в выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов. Индукция может быть полной и неполной. Полная индукция предусматривает наблюдение всей совокупности объектов, из которого следуют общие выводы, но в экспериментах используется неполная индукция, делающая вывод о совокупности объектов, исходя из изучения части объектов. Неполная индукция предполагает, что вынесенные за скобки эксперимента аналогичные объекты обладают теми же свойствами, что и изученные, и это позволяет использовать экспериментальные данные для теоретического обоснования. Неполную индукцию принято называть научной. Дедукция — процесс мышления, заключающийся в проведении аналитического рассуждения от общего к частному. Дедукция базируется на обобщении, но проводимом от неких исходных общих положений, считающихся неоспоримыми, к частному случаю для получения истинно верного вывода. Наибольшее распространение дедуктивный метод получил в математике.
Методология естествознания
Естествознание опирается на рациональные методы познания. Эти методы реализуются на двух основных уровнях познания: эмпирическом и теоретическом.
На эмпирическом уровне используются следующие формы. Исходная форма знания – факты. Пути накопления фактов: наблюдение и эксперимент. Наблюдение –метод эмпирического познания, представляющий собой чувственное отражение предметов и явлений, не вносящее изменение в наблюдаемую реальность. Эксперимент –метод познания, при помощи которого явление исследуется в контролируемых и управляемых условиях для выявления факторов, на него влияющих. В ходе наблюдения и эксперимента осуществляется измерение– процесс определения количественных значений тех или иных свойств, сторон объекта с помощью специальных устройств, приборов. При измерении определяется та или иная физическая величина. Основное требование к результатам измерения – достоверность. Она непосредственно связана с воспроизводимостью эффекта или параметров, его описывающих. Последнее оценивается вычислением точности измерения. Закономерности и экспериментальные зависимости – взаимосвязи факторов, величин, выявленные в ходе наблюдения и экспериментов.
На теоретическом уровне осуществляется осмысление экспериментальных материалов на основе методов логического мышления:
анализа (разделение объекта на составляющие части с целью их отдельного изучения) и синтеза(соединение составных частей в целое);
индукции (умозаключение от частного к общему, от фактов к гипотезе) и дедукции (вывод по правилам логики частного из общего);
абстрагирования (мысленное отвлечение от тех или иных менее существенных свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением более существенных) и конкретизации (учет особенностей предмета);
идеализации (мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований) и моделирования(изучение объекта, базирующееся на соответствии некоторой части его свойств построенной копии);
формализации (использование специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов и оперировать вместо этого множеством символов).
Теоретический уровень включает в себя следующие формы знаний.
Закон – выражение объективной связи явлений и величин, их описывающих. Законы классифицируются:
-по области применения – фундаментальные (закон сохранения энергии) и частные (закон Ома);
-по конструкции – количественные (первый закон Ньютона) и качественные(законы эволюции биосферы, второй закон термодинамики);
-по характеру объекта – динамические, в которых превалирует необходимость и с помощью которых по известным начальным параметрам состояния конкретного объекта можно точно определить его состояние в любой момент времени (например, второй закон Ньютона), и статистические, в которых случайность является формой проявления необходимости и которые позволяют по заданным с некоторой вероятностью начальным параметрам состояния конкретного объекта определить его состояние в любой момент времени с некоторой вероятностью (например, закон радиоактивного распада).
Постулаты и аксиомы – недоказываемые утверждения, которые, как правило, лежат в основе теории.
Принципы – положения, также лежащие в основе теории.
Гипотезы – предположительные, недостаточно обоснованные положения и утверждения.
Модель – упрощенный образ (копия) реального объекта; исходные положения для создания моделей нередко формируются в виде постулатов. На основе рассмотрения поведения моделей выводятся эмпирически проверяемые следствия; часто используются мысленные эксперименты, в которых проигрываются возможные варианты поведения моделей; развитие этого метода – математическое и компьютерное моделирование. Модели бывают вербальные – на основе понятий и символов, и невербальные – на основе ассоциаций и образов.
Теория –система знаний, описывающая определенную область взаимосвязанных явлений. Теория может строиться на основе эмпирических зависимостей, постулатов и принципов. Она не появляется как прямое обобщение опытных фактов, а возникает в сложном взаимоотношении теоретического мышления и эмпирического знания. Теория должна удовлетворять следующим требованиям: непротиворечивость, соответствие эмпирическим данным, возможность описать известные явления, возможность предсказать новые явления. Как и законы, которые она объединяет, теория имеет область применения, границы которой должны быть оговорены. В ходе развития науки может возникнуть новая теория, описывающая тот же круг явлений, что и прежняя, причем такая, что обе удовлетворяют приведенным выше требованиям. Тогда согласно принципу соответствия новая теория является обобщением предшествующей, имеет более широкую область применения и включает прежнюю как частный случай.
Концепция(conceptio – понимание) – система взаимосвязанных и вытекающих один из другого взглядов на те или иные явления, процессы; способ понимания, трактовки событий, явлений; основополагающая идея, лежащая в основе теории или из нее вытекающая.
Парадигма(paradeigma – пример, образец) – концептуальная схема, совокупность концепций, господствующая в научном сообществе в течение определенного времени, дающая модель постановки проблем и их решения. Схема парадигм представляет собой научную революцию.
Научная картина мира –обобщенное представление обо всех явлениях природы, сформированное в рамках существующей парадигмы. В формировании научной картины мира существенную роль играет принцип историзма –подход к действительности как закономерно развивающейся во времени.