Методы сбора данных и исследования объекта

В данном разделе будут рассмотрены методы, соответствующие первой стадии эмпирических исследований. Эти методы также называются методами исследования и вычленения эмпирического объекта.

Описание

Как уже говорилось ранее, описание – это метод получения и представления эмпирических данных в качественных терминах.

Описание может быть атрибутивным (когда учитываются уникальные признаки объекта), а также предикатным (когда рассматриваются свойства объекта).

В современной науке главное требование к описанию – строгость и точность.

Описание представлено не только в его стандартных формах, но также сравнением данных из независимых источников, уточнением данных для их оценки.

Описание выражает любую информацию об объекте в языковой форме (может быть и математический язык).

Наблюдение

Наблюдение – это исследовательская процедура специального целенаправленного слежения за объектами и явлениями.

Как метод эмпирического исследования, наблюдение выполняет множество функций, даёт ученому информацию, необходимую для постановки проблем, выдвижения гипотез, обоснования теорий. Именно поэтому наблюдение является одним из базовых методов эмпирического исследования.

В сочетании с другими методами может быть началом эмпирического исследования, предшествуя постановке эксперимента, а также может следовать за экспериментом.

Пример второго случая возьмём из медицины: сначала проводится операция, затем наблюдения за состоянием здоровья пациента.

Наблюдение является первичным и элементарным познавательным процессом на эмпирическом уровне научного познания. Как научное наблюдение оно состоит в целенаправленном, организованном, систематическом восприятии предметов и явлений внешнего мира. Особенности научного наблюдения:

· опирается на развитую теорию или отдельные теоретические положения;

· служит решению определенной теоретической задачи, постановке новых проблем, выдвижению новых или проверке существующих гипотез;

· имеет обоснованный планомерный и организованный характер;

· является систематичным, исключающим ошибки случайного происхождения;

· использует специальные средства наблюдения – микроскопы, телескопы, фотоаппараты и т. п., существенно расширяя тем самым область и возможности наблюдения.

Одно из важных условий научного наблюдения состоит в том, что собранные данные не носят только личный, субъективный характер, но при тех же условиях могут быть получены другим исследователем. Все это говорит о необходимой точности и тщательности применения этого метода, где роль конкретного ученого особенно значима. Это общеизвестно и, само собой разумеется.

Однако в науке известны случаи, когда открытия совершались благодаря неточностям и даже ошибкам в результатах наблюдения.

В наблюдении активность субъекта еще не направлена на преобразование предмета изучения. Объект остается недоступным целенаправленному изменению и изучению или сознательно ограждается от возможных воздействий с целью сохранения его – естественного состояния, и это главное преимущество метода наблюдения. Наблюдение, особенно с включением измерения, может натолкнуть исследователя на предположение о необходимой и закономерной связи, однако само по себе оно совершенно недостаточно для утверждения и доказательства такой связи. Привлечение приборов и инструментов неограниченно расширяет возможности наблюдения, но не преодолевает некоторых других недостатков. В наблюдении сохраняется зависимость наблюдателя от изучаемого процесса или явления. Наблюдатель не может, оставаясь в границах наблюдения, изменять объект, управлять им и осуществлять строгий контроль над ним, и в этом смысле его активность в наблюдении носит относительный характер. Вместе с тем в процессе подготовки наблюдения и в ходе его осуществления ученый, как правило, прибегает к организационным и практическим операциям с объектом, что сближает наблюдение с экспериментом. Очевидно и другое – наблюдение представляет собой необходимую составляющую всякого эксперимента, и тогда его задачи и функции определяются в этом контексте.

Структура наблюдения:

· Объект наблюдения

· Наблюдатель

· Условия и обстоятельства наблюдения (пространственные и временные особенности, технические средства, теоретическое обеспечение и т.д.)

Наблюдения можно классифицировать:

· по воспроизводимому объекту: прямые (исследуется непосредственно объект наблюдения) и косвенные (исследуется не сам объект наблюдения, а его влияние, которое косвенно проявляется на другом объекте);

· по исследовательским средствами: непосредственные (органы чувств) и опосредованные (аппаратура);

· по воздействию на объект: нейтральные (учёный не изменяет условий протекания процессов) и преобразующие (вносятся изменения в наблюдаемый объект);

· по отношению к общей совокупности наблюдаемых явлений: сплошные (все компоненты наблюдения) и выборочные (выделяются отдельные отношения в наблюдаемом объекте);

· по временным параметрам: прерывные и непрерывные. Прерывные бывают периодическими и непериодическими.

Основные характеристики научных наблюдений: организованность, целеустремлённость, наличие специального языка, техническая оснащённость.

Задача наблюдения – получить совокупность первичных данных об исследуемом объекте.

К наблюдению также относится такое более обширное понятие, как принцип наблюдаемости. Например, эксперимент невозможен без наблюдения.

Измерение и счёт

Приемы получения количественной информации представлены двумя видами операций – счетом и измерением в соответствии с объективными различиями между дискретным и непрерывным. Как метод получения точной количественной информации в операции счета определяются числовые параметры, состоящие из дискретных элементов, при этом устанавливается однозначное соответствие между элементами множества, составляющего группу, и числовыми знаками, с помощью которых ведется счет. Сами числа отражают объективно существующие количественные отношения.

Следует осознавать, что числовые формы и знаки выполняют как в научном, так и обыденном знании самые различные функции, из которых не все связаны с измерением:

• являются средствами наименования, своеобразными ярлыками или удобными идентифицирующими метками;
• являются орудием счета;
• выступают в качестве знака для обозначения определенного места в упорядоченной системе степеней некоторого свойства;
• являются средством установления равенства интервалов или разностей;
• являются знаками, выражающими количественные отношения между качествами, т. е. средствами выражения величин.

Рассматривая различные шкалы, основанные на использовании чисел, необходимо различать эти функции, которые попеременно выполняются то особой знаковой формой чисел, то числами, выступающими в качестве смысловых значений соответствующих числовых форм. С этой точки зрения, очевидно, что шкалы наименований, примерами которых является нумерация спортсменов в командах, автомобилей в Госавтоинспекции, автобусных и трамвайных маршрутов и т. п., не являются ни измерением, ни даже инвентаризацией, поскольку здесь числовые формы выполняют функцию наименования, а не счета.

Серьезной проблемой остается метод измерения в социальных и гуманитарных науках. Это прежде всего трудности сбора количественной информации о многих социальных, социально-психологических явлениях, для которых во многих случаях отсутствуют объективные, инструментальные средства измерения. Затруднительны также способы выделения дискретных элементов и сам объективный анализ не только в силу особенностей объекта, но и из-за вмешательства в ненаучных ценностных факторов – предрассудков обыденного сознания, религиозного мировоззрения, идеологических или корпоративных запретов и др.. Известно, что многие так называемые оценки, например знаний учащихся, выступлений участников соревнований и конкурсов даже самого высокого уровня, часто зависят от квалификации, честности, корпоративности и иных субъективных качеств педагогов, судей, членов жюри. По-видимому, такого рода оценивание не может быть названо измерением в точном смысле слова, которое предполагает, как определяет наука об измерениях – метрология, сравнение путем физической (технической) процедуры данной величины с тем или иным значением принятого эталона – единицы измерения и получение точного количественного результата.

Структура измерения:

· объект измерения

· субъект измерения

· измерительная методика (включает измерительную шкалу с фиксированной единицей измерения и процедурой измерения)

· инструмент измерения

· полученный результат, который подлежит дальнейшей интерпретации

Измерения могут быть двух видов: аддитивные (когда при объединении 2 исследуемых объектов результат не изменяется) и интенсивные.

Измерения также делятся на прямые (непосредственное измерение) и косвенные(параметры объекта нельзя измерить непосредственно, поэтому используем математический аппарат и интерпретируем результаты).

Ещё измерения делятся: по стабильности показателей, по пределам измерения, с учетом отклонений, с учётом погрешностей.

После осуществления измерения необходимо интерпретировать его результаты. Измерение должно быть независимым.

Применительно к измерению существует несколько принципов эмпирических исследований:

- принцип неопределённости (точность измерения повышается по мере измерения, но есть и другие области, где есть проблемы в измерении некоторых параметров, то есть, увеличивая один параметр, мы не можем измерить второй и т.д.

пример – неопределённость Гейзенберга, когда увеличивая скорость частицы, мы «теряем» её пространственную координату)

- принцип относительности к средствам измерения и наблюдения

Эксперимент

И наблюдение, и измерение включены в такой сложный базовый метод науки, как эксперимент. В отличие от наблюдения эксперимент характеризуется вмешательством исследователя в положение изучаемых объектов, активным воздействием на предмет исследования различных приборов и экспериментальных средств. Эксперимент представляет собой одну из форм практики, где сочетается взаимодействие объектов по естественным законам и искусственно организованное человеком действие. Как метод эмпирического исследования этот метод предполагает и позволяет осуществлять в соответствии с решаемой проблемой следующие операции:

• конструктивизацию объекта;
• вычленение объекта или предмета исследования, его изоляцию от влияния побочных и затемняющих сущность явлений, изучение в относительно чистом виде;
• эмпирическую интерпретацию исходных теоретических понятий и положений, выбор или создание экспериментальных средств;
• целенаправленное воздействие на объект: планомерное изменение, варьирование, комбинирование различных условий в целях получения искомого результата;
• многократное воспроизведение хода процесса, фиксацию данных в протоколах наблюдений, их обработку и перенос на другие объекты класса, не подвергнутые исследованию.

Эксперимент проводится не стихийно, не наудачу, а для решения определенных научных проблем и познавательных задач, продиктованных состоянием теории.

Он необходим как основное средство накопления в изучении фактов, составляющих эмпирический базис всякой теории, является, как и вся практика в целом, объективным критерием относительной истинности теоретических положений и гипотез.

Предметная структура эксперимента:

· объект

· экспериментатор

· условия и обстоятельства (теоретическое обеспечение и инструменты эксперимента, средства измерения и т.д.)

В зависимости от качественного различия объектов исследования можно различать физический, технический, биологический, психологический, социологический и др. Характер и разнообразие средств и условий эксперимента позволяют вычленить прямой (натуральный) и модельный, полевой и лабораторный эксперименты. Если принять во внимание цели экспериментатора, то различаются поисковые, измерительные и проверочные виды экспериментов. Наконец, в зависимости от характера стратегии можно различать эксперименты, осуществляемые методом проб и ошибок, эксперименты на основе замкнутого алгоритма (например, исследование Галилеем падения тел), эксперимент с помощью метода «черного ящика», «шаговой стратегии» и др.

Основная задача эксперимента – изолировать исследователя явления от всех побочных факторов (т.е. получить результат в максимально чистом виде).

Достоинства эксперимента:

· воспроизводимость явления, когда требуется

· контролируемая вариабельность исследовательских средств

· высокая надёжность получаемых результатов

· возможность создания таких условий, которых нет в природе

Логическая структура эксперимента состоит в том, что в нём выделяется две группы переменных, зависимые и независимые.

Каждой переменной соответствует какое-либо число.

Эта область – область значений переменных.

Среди переменных есть те, которыми исследователь может управлять. Они называются независимыми переменными.

Переменные, которые изменяют свои значения под их воздействием, называются зависимыми.

Отношения между зависимыми и независимыми переменными представляет собой модель функции (прямой аналог функции в математике).

Структура идеального эксперимента:

· условия эксперимента стабильны

· эксперимент может быть многократно воспроизведён

· модель, использующаяся в эксперименте может адекватно экстраполироваться на определённый класс реальных ситуаций

Помимо ранее указанных классификаций эксперимент можно классифицировать:

· по условию проведения: естественный и искусственный

· по цели исследования: контролирующие, констатирующие, преобразующие

· по количеству факторов: многофакторные, однофакторные

Существует три стадии процедуры эксперимента:

1. Разработка программы эксперимента, которая чётко формулируется задачами и планом эксперимента

2. Проведение экспериментального исследования

3. Анализ и обобщение результатов эксперимента

Носит циклический характер:

Схема - > Программа ->Проведение->Анализ результатов->Дальнейшая доработка программы.

 

Сравнение

Сравнение — процесс количественного или качественного сопоставления разных свойств (сходств, отличий, преимуществ и недостатков) двух объектов.

При сравнении данные выражаются в терминах сравнения.

Сравнение как исследовательская процедура и форма распределения данных является важным концептуальным средством, позволяющим добиваться значительной упорядоченности предметной области. Сравнение может приобретать и более важное значение, то есть превращаться из метода (процедуры) в сравнительный подход.

Здесь также существуют различные шкалы.

Шкалирование является процедурой, обеспечивающей точность при описании явлений.

Например, используется критерий по шкале Мосса (для сравнительной твёрдости минералов).

Стивенсом была предложена строгая классификация шкал:

· номинальная (характеризует упорядоченное множество объектов)

· ранговая (свойства больше-меньше)

· пропозициональная (детальное изменение свойств)

 

Экстраполяция и моделирование

Экстраполяция как процедура переноса знаний с одной предметной области на другую – не наблюдаемую и неизученную – на основании некоторого выявленного отношения между ними относится к числу операций, обладающих функцией оптимизации процесса познания.

В научном исследовании используются индуктивные экстраполяции, в которых закономерность, установленная для одного вида объектов, переносится с определенными уточнениями на другие объекты. Так, установив, например, для какого-то газа свойство сжатия и выразив его в виде количественного закона, можно экстраполировать это на другие, неисследованные газы с учетом их коэффициента сжатия. В точном естествознании также применяется экстраполяция, например при распространении уравнения, описывающего некоторый закон, на неизученную область (математическая гипотеза), при этом предполагается возможное изменение формы этого уравнения. В целом в опытных науках под экстраполяцией понимается распространение:

- качественных характеристик с одной предметной области на другую, с прошлого и настоящего на будущее;

- количественных характеристик одной области предметов на другую, одного агрегата на другой на основе специально разрабатываемых для этой цели методов;

- некоторого уравнения на иные предметные области в пределах одной науки или даже на иные области знания, что связано с их некоторой модификацией и (или) с переистолкованием смысла входящих в них компонентов.

Процедура переноса знаний, будучи лишь относительно самостоятельной, органически входит в такие методы, как индукция, аналогия, моделирование, математическая гипотеза, статистические методы и многие другие. В случае моделирования экстраполяция входит в операционную структуру этого вида эксперимента, состоящего из следующих операций и процедур:

- теоретическое обоснование будущей модели, ее сходства с объектом, т. е. операции, обеспечивающей переход от объекта к модели;

- построение модели на основе критериев подобия и цели исследования;

- экспериментальное исследование модели;

- операция перехода от модели к объекту, т. е. экстраполяция результатов, полученных при исследовании модели, на объект.

Как правило, в научном моделировании используется выясненная аналогия, конкретными случаями которой являются, например, физическое подобие и физическая аналогия. Следует отметить, что условия правомерности аналогии были разработаны не столько в логике и методологии, сколько в специальной инженерно-математической теории подобия, лежащей в основе современного научного моделирования.

Теория подобия формулирует условия, при которых обеспечивается правомерность перехода от высказываний о модели к высказываниям об объекте как в том случае, когда модель и объект принадлежат к одной и той же форме движения (физическое подобие), так и в том случае, когда они принадлежат к различным формам движения материи (физическая аналогия). Такими условиями являются выясненные и соблюдаемые при моделировании критерии подобия. Так, например, при гидравлическом моделировании, в основе которого лежат механические законы подобия, обязательно соблюдаются геометрическое, кинематическое и динамическое подобия. Геометрическое подобие предполагает постоянное соотношение между соответствующими линейными размерами объекта и модели, их площадями и объемами; кинематическое подобие основано на постоянном соотношении скоростей, ускорений и промежутков времени, в течение которых сходные частицы описывают геометрически подобные траектории; наконец, модель и объект будут динамически подобны, если отношения масс и сил будут постоянны. Можно предположить, что соблюдение указанных соотношений обусловливает получение достоверных знаний при экстраполяции данных модели на объект.

Рассмотренные эмпирические методы познания дают фактуальное знание о мире или факты, в которых фиксируются конкретные, непосредственные проявления действительности. Термин факт неоднозначен. Он может употребляться как в значении некоторого события, фрагмента действительности, так и в значении особого рода эмпирических высказываний – фактофиксирующих предложений, содержанием которых он является. В отличие от фактов действительности, которые существуют независимо от того, что о них думают люди, и поэтому не являются ни истинными, ни ложными, факты в форме предложений допускают истинностную оценку. Они должны быть эмпирически истинными, т. е. их истинность устанавливается опытным, практическим путем.

Не всякое эмпирическое высказывание получает статус научного факта, а точнее, предложения, фиксирующего научный факт. Если высказывания описывают лишь единичные наблюдения, случайную эмпирическую ситуацию, то они образуют некоторый набор данных, которые не обладают необходимой степенью общности. В естественных науках и в ряде социальных, например: экономике, демографии, социологии, как правило, имеет место статистическая обработка некоторого множества данных, позволяющая снять содержащиеся в них случайные элементы и вместо множества высказываний о данных получить высказывание-резюме об этих данных, которое и приобретает статус научного факта.

После сбора необходимых данных перечисленными методами необходимо как-то систематизировать полученные результаты, а также соответствующим образом интерпретировать, поэтому в следующем разделе представлены методы стадии эмпирических закономерностей из полученных данных первой стадии.