Наблюдение и измерение

Наблюдение – это систематическое, целенаправленное восприятие каких-либо отдельных сторон объекта, либо объекта в целом.

По способу проведения различают наблюдения непосредственные и опосредованные. При непосредственных наблюдениях те или иные свойства, стороны объекта воспринимаются органами чувств человека. Опосредованные наблюдения проводятся с использованием технических средств.

В наблюдениях отсутствуют деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. Это обуславливается рядом обстоятельств:

- недоступностью этих объектов для практического воздействия;

- нежелательностью, исходя из целей исследования, вмешательства в наблюдаемый процесс;

- отсутствием технических, энергетических, финансовых и иных возможностей для воздействия.

В биологии непосредственные наблюдения подразделяют на:

1) полевые или экспедиционные;

2) лабораторные или стационарные.

При полевом обследовании различают методы:

- маршрутные;

- ключевые;

- площадные;

- комбинированные (для изучения площади выделяют маршруты, эти маршруты обследуются с помощью систем ключевых точек).

Лабораторные наблюдения отличаются от полевых большей повторяемостью наблюдений и тем, что аппаратура обычно закреплена на точке наблюдения. В лабораторных условиях возможность использования измерительной техники несравненно выше, чем в полевых условиях.

Результаты наблюдения могут фиксироваться в протоколах, дневниках, карточках, фотографироваться и другими способами.

Описание – это фиксация средствами естественного или искусственного языка признаков исследуемого объекта, которые устанавливаются путем наблюдения или измерения.

Описание бывает:

1) непосредственным, когда исследователь непосредственно воспринимает и указывает признаки объекта;

2) опосредованным, когда исследователь отмечает признаки объекта, которые воспринимались другими лицами.

Счет – это определение количественных соотношений объектов исследования или параметров, характеризующих их свойства. Метод широко применяется в статистике для определения степени и типа изменчивости явления, процесса, достоверности полученных средних величин и теоретических выводов.

Большинство научных наблюдений включают в себя проведение разнообразных измерений.

Измерение – процедура определения численного значения некоторой величины посредством единицы измерения и сравнения ее с эталоном. Ценность этой процедуры в том, что она дает точные, количественные определенные сведения об окружающей действительности.

Важнейшим показателем качества измерения, его научной ценности является точность, которая зависит от исследователя и от имеющихся измерительных приборов.

Выделяют следующие виды измерений:

1) по характеру зависимости измеряемой величины от времени:

- статические (измеряемая величина остается постоянной во времени);

- динамические (измеряемая величина в процессе измерения меняется во времени).

2) по способу получения результатов:

- прямые измерения (значение измеряемой величины получается путем непосредственного сравнения ее с эталоном или выдается измерительным прибором);

- косвенные измерения (величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими величинами, получаемых путем прямых измерений).

Сравнение – это сопоставление признаков, присущим двум или нескольким объектам, установление различия между ними или нахождение в них общего, осуществляемое как органами чувств, так и с помощью специальных устройств.

2. Эксперимент и планирование эксперимента

Эксперимент – это искусственное воспроизведение явления, процесса в заданных условиях, в ходе которого проверяется выдвигаемая гипотеза.

Эксперимент более сложный метод эмпирического познания. Он включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдение, измерение, описание) и предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект. Проводя эксперимент, есть возможность создавать искусственные условия его изучения и воспроизводить условия эксперимента столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

Экспериментальное изучение объектов по сравнению с наблюдением имеет преимущества:

1. в процессе эксперимента становится возможным изучение того или иного явления в «чистом виде»;

2. эксперимент позволяет исследовать свойства объектов действительности в экстремальных условиях.

Эксперименты могут быть классифицированы по различным основаниям:

- по отраслям научных исследований: физиологические, экологические, зоологические, ботанические, анатомические, микробиологические, цитологические и т.д.

- по характеру взаимодействия средства исследования с объектом: обычные и модельные.

При обычных экспериментах экспериментальные средства непосредственно взаимодействуют с исследуемым объектом. При модельных экспериментах модель замещает объект исследования. При этом модельные эксперименты делятся на мысленные (умственные, воображаемые) и материальные (реальные).

В зависимости от характера решаемых проблем эксперименты подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства.

Проверочные эксперименты служат для проверки, подтверждения теоретических построений. Причем, они ставятся таким образом, чтобы не столько подтвердить, сколько опровергнуть данную гипотезу.

Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты можно разделить на качественные и количественные.

Качественные эксперименты не приводят к получению каких-либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемый объект.

Количественные эксперименты направлены на установление точных количественных зависимостей в исследуемом явлении.

Для успешного проведения исследования объекта необходимо разработать специальную программу в виде вопросов и методических предписаний.

Планирование эксперимента состоит из следующих разделов:

1) определение цели опыта и формы конечных результатов, выявление нерешенных вопросов;

2) выбор теоретической модели;

3) установление очередности этапов решения задания;

4) определение пространственного и временного объема исследования, а также объема выборки в тех случаях, когда применяется статистический анализ;

5) разработка программ наблюдений и планирование отдельных этапов выполнения задачи, расходования средств.

Условия проведения опыта должны находиться под строгим контролем экспериментатора.

План проведения эксперимента показывает, что этапы познания не представляют собой линейной системы. Наблюдению в процессе исследования почти всегда предшествует выдвижение гипотезы, которая формулируется на базе уже сложившихся теоретических представлений и накопленных фактов об исследуемом объекте. Начав с выдвижения гипотезы, экспериментатор в дальнейшем собирает и обрабатывает свои измерения ради доказательства или опровержения этой гипотезы.

Хорошо поставленный эксперимент должен отвечать следующим требованиям:

1) при измерениях не должно быть допущено систематических ошибок;

2) случайные ошибки должны быть уменьшены путем увеличения числа наблюдений (случайные ошибки часто связаны с недостатком квалификации экспериментатора или с точностью приборов);

3) выводы должны иметь высокую степень пригодности, они не должны объяснять только данный эксперимент;

4) эксперимент должен быть прост для проведения и для анализа результатов;

5) результаты опыта должны быть пригодны для применения статистического анализа, включая и вычисление степени неопределенности полученных результатов.