Методы научных исследований

Для получения результатов в науке применяют различные методы исследований.

Метод – это способ достижения цели, это инструмент для решения главной задачи науки – открытия объективных законов действительности. Метод объединяет субъективные и объективные моменты познания. С одной стороны, метод объективен, так как в разрабатываемой теории позволяет отражать действительность и ее взаимосвязи, обеспечивает последующее практическое применение теории. Одновременно метод и субъективен, так как отражает индивидуальные особенности исследователя, в том числе его мировоззрение и образ мышления.

Методы можно разделить на всеобщие (действующие во всех областях науки и на всех этапах исследования); общенаучные (справедливые для большинства наук); частные (для отдельных наук); специальные или специфические (только для одной науки).

Рассмотрим общенаучные методы познания, которые наиболее часто применяются в практике исследования:

– наблюдение – это способ познания объективного мира, основанный на непосредственном восприятии предметов и явлений при помощи органов чувств без вмешательства в процесс со стороны исследователя;

– сравнение – установление различия между объектами материального мира или нахождение в них общего, осуществляемое как при помощи органов чувств, так и при помощи специальных устройств;

– счет – нахождение числа, определяющего количественное соотношение однотипных объектов или их параметров, характеризующих те или иные свойства;

– измерение – физический процесс определения численного значения некоторой величины путем сравнения ее с эталоном;

– эксперимент – процесс человеческой деятельности, при которой исследователь вмешивается в изучаемый процесс с целью проверки истинности выдвигаемых гипотез или выявления закономерности объективного мира; в процессе эксперимента исследователь вмешивается в изучаемый процесс, варьируя условия опыта, что позволяет изучать явления в «чистом виде» при помощи устранения побочных факторов, усиления или ослабления отдельных параметров объекта, использования внешнего воздействия той или иной силы;

– обобщение – определение общего понятия, в котором находит отражение главное, основное, характеризующее объекты данного класса. Это средство для образования новых научных понятий, формирования законов, теорий;

– абстрагирование – мысленное отвлечение от несущественных свойств, связей, отношений предметов и выделение нескольких сторон, интересующих исследователя; выделение существенного способствует углублению познания;

– формализация – отображение объекта или явления с помощью символов какого-либо искусственного языка (математики, химии и т. д.) и исследование реального объекта и его характеристик посредством формальных преобразований соответствующих символов;

– анализ – метод познания при помощи расчленения или разложения предметов исследования на составные элементы (части объекта или его признаки, свойства, отношения) и дальнейшего исследования каждого элемента; анализ позволяет проникнуть в сущность элементов объекта, выявить в них главное и найти связи, взаимодействие между ними;

– синтез – соединение отдельных элементов (частей) объекта в единое целое, определение связей между ними и изучение объекта исследования как единое целое;

– индукция – умозаключение от фактов к некоторой гипотезе (общему утверждению); это такой метод познания, при котором по частным факторам и явлениям выводятся общие принципы и законы; общий вывод о признаках объекта исследования делается на основе исследования части элементов этого объекта;

– дедукция – умозаключение, в котором вывод о некотором элементе множества делается на основании знания общих свойств всего множества, частные положения выводятся из общих;

– аналогия – метод познания, посредством которого достигается знание о предметах и явлениях на основании того, что они имеют сходство с другими; умозаключение по аналогии – это когда знание о каком-либо объекте переносится на другой менее изученный объект, но сходный с первым по существенным свойствам, качествам; такие умозаключения являются одним из основных источников научных гипотез, а метод аналогий получил широкое распространение в науке;

– моделирование – метод исследования, при котором эксперимент проводится не с самим объектом, а с его заменителем, специально созданным аналогом или моделью, по которым определяются или уточняются характеристики объекта;

– идеализация – мысленное конструирование объектов, которые практически неосуществимы. Реальные объекты лишаются некоторых присущих им свойств и наделяются гипотетическими свойствами;

– ранжирование – метод познания, при котором исключают все второстепенное, не влияющее существенно на исследуемое явление, при этом из многих фактов определяют главные;

– аксиоматический метод – способ построения научной теории, при котором некоторые утверждения (аксиомы) принимаются без доказательства, а затем используются для получения последующих выводов и закономерностей по определенным логическим правилам;

– гипотетический метод познания предполагает разработку научной гипотезы на основе изучения сущности исследуемого явления с помощью отмеченных выше способов познания и затем формирование гипотезы, составление расчетной схемы алгоритма (модели), ее изучение, анализ, разработка теоретических положений;

– исторический метод познания предполагает исследование возникновения, формирования и развития объектов в хронологической последовательности, в результате чего исследователь получает дополнительные знания об изучаемом объекте (явлении) в процессе их развития;

– системный метод используют для изучения сложных проблем. В его основе лежит понятие системы, под которой понимают множество объектов, обладающих заранее определенными свойствами с ориентированными между ними отношениями.

Методы научного познания условно подразделяются на ряд уровней:

– эмпирический;

– экспериментально-теоретический;

– теоретический;

– метатеоретический.

Методы эмпирического уровня конкретно связаны с изучаемыми явлениями и используются на этапе формирования научной гипотезы. К этим методам относятся: наблюдение, сравнение, счет, измерение, анкетный опрос, собеседование, тестирование, метод проб и ошибок и т. д.

Методы экспериментально-теоретического уровня помогают исследователю обнаружить достоверные факты в протекании исследуемых процессов. Производится также перекрестная проверка фактов после их накопления, их систематизация и теоретическая обработка. К методам этого уровня относятся: эксперимент, анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование, гипотетический метод, исторический и логический методы.

Методы теоретического уровня позволяют провести логическое исследование собранных фактов, выработку понятий, суждений, сделать умозаключение. На этом уровне создаются теоретические обобщения. Методы уровня: абстрагирование, идеализация, формализация, анализ и синтез, индукция и дедукция, аксиоматика, обобщение и т. д.

К методам метатеоретического уровня относят диалектический метод и метод систематического анализа. С помощью этих методов исследуются сами теории и разрабатываются пути их построения, устанавливаются границы их применения. Центральной задачей уровня является выработка формализованных языков, именуемых метаязыками.

При изучении сложных, взаимосвязанных друг с другом проблем используется системный анализ, получивший широкое применение в различных областях научной деятельности, в частности в логике, математике, общей теории систем. В его основе лежит понятие системы, под которой понимается множество объектов, обладающих заранее определенными свойствами с фиксированными между ними отношениями.

Исходя из этого понятия исследуются количественные сравнения всех возможных вариантов, чтобы обосновать выбор наилучшего решения, которое оценивают каким-либо критерием, например надежностью, износостойкостью, прочностью и т. д.

Системный анализ складывается из следующих основных этапов:

1. Постановка задачи. Определяют объект, цели и задачи исследования, критерии для изучения и управления объектом.

2. Определение границ изучаемой системы, ее структуры. При этом объекты и процессы разбиваются на собственно изучаемую систему и внешнюю среду. Определяют, замкнута система или открыта. Выделяют отдельные составные части системы, устанавливают взаимодействие между ними и внешней средой.

3. Составление математической модели исследуемой системы. При исследовании сложных систем их расчленяют на подсистемы для упрощения математического описания. Результатом третьего этапа является формирование законченных математических моделей системы, описанных на формальном, например, алгоритмическом языке.

4. Анализ полученной математической модели, определение ее экстремальных условий с целью оптимизации и формирование выводов. Оптимизация заключается в нахождении оптимальных условий поведения данной системы или протекания данного процесса. Оценку оптимизации производят по критериям, принимающим экстремальные значения (выражающие, например, максимальную прочность сварного соединения при высокой производительности с учетом сварочного тока, скорости сварки, скорости подачи проволоки и т. д.).