 |
|
Методи теоретичних досліджень
Наукові дослідження (випробування) ділять на фундаментальні та прикладні, а з урахуванням особливостей їх виконання – на теоретичні, експериментальні, науково-виробничі, науково-пошукові та виробничі.
Теоретичні дослідження звичайно базуються на аксіомах, законах, принципах, постулатах і теоремах, тобто на тих логічних побудовах, які стали наслідком узагальнення багатовікового досвіду людського суспільства. Вони вже підтверджені життям і не вимагають повторення, перевірок, підтверджень. Метою теоретичних досліджень є отримання нової цінної інформації, спростування наявних гіпотез і розробка нових, науково обґрунтованих експериментальних досліджень. Теоретичне дослідження включає наступні етапи:
· вибір напрямку, проблеми, теми, завдання;
· вивчення відомих науці вирішень (аналіз літератури), відмов від них, спростувань;
· розробка своїх варіантів вирішення проблеми, їх випробування;
· прийняття рішення.
Важливим етапом будь-якого наукового пошуку є теоретичний. Нехтування цим етапом досліджень дуже часто призводить до дублювання, повторення вже давно з’ясованого. Проте повного дублювання ніколи не буває. «Те, що носиться в повітрі і чого потребує час, може одночасно виникнути в головах ста осіб без будь-якого запозичення»(І. Гете). Звичайно, оригінальність дубльованих робіт набагато нижча. Кожний вчений повинен постійно працювати, тому що наука не «стоїть на місці», і, зупинившись, відстанеш безнадійно. Іноді оригінальні рішення виникають несподівано, після тривалих безрезультатних пошуків.
Люди по-різному докопуються до істини. Одні йдуть шляхом стихійного емпіризму, тобто пробують все, в надії натрапити на щось нове, таке, що підійде. Цей метод (метод спроб та помилок) був характерним в більшості для науковців у давні часи. Проте вже Ньютон пропонував спочатку старанно вивчити об’єкт, а тоді висувати гіпотезу і будувати математичну і логічну теорію досліджуваного явища
Кожною науковою роботою мають вирішуватись ті чи інші пізнавальні завдання (емпіричні або теоретичні). Емпіричні дослідження скеровані на виявлення, точний опис та старанне вивчення дії різних чинників на перебіг певних процесів. Їх вирішують або спостереженням (описують, вивчають певні ознаки, не втручаючись в них), або експериментом (постановкою досліду) по впливу тих чи інших чинників на об’єкт спостереження. Метою теоретичних досліджень є узагальнення, осмислення, прогнозування. Як в емпіричних, так і в теоретичних дослідженнях значну роль відіграє метод логічного пізнання. З його допомогою можна пояснити явища, процеси, висувати припущення, ідеї тощо.
Важливою вимогою до наукових знань є можливість їх перевірити та відтворити. Знання, які не можна перевірити та відтворити, не є науковими. Експерименти, метою яких є вивчення закономірностей життєдіяльності живої матерії, докорінно відрізняються від експериментів у галузі точних наук. На результати фізіологічних досліджень впливає цілий ряд додаткових чинників, починаючи з вихідного, функціонального стану організму і закінчуючи впливом на нього екзогенних та ендогенних чинників. Тут ступінь достовірності наслідків експерименту можна довести лише за допомогою методів 222 біометрії.
Наукове дослідження – це активний і творчий процес, у якому виняткову роль передусім відіграє допитливість людини. Бажано, щоб кожна наукова робота відзначалася новизною, оригінальністю, унікальністю та доказовістю. Тому науковець повинен мислити оригінально, нестандартно, творчо, з натхненням. Усі ці якості притаманні лише працьовитим і підготовленим до творчої діяльності людям.
Діяльність людини, яка присвятила себе науці – це багатогранний цілеспрямований творчий процес постійного пошуку істини, якому підпорядковується весь час і усе життя дослідника. Особлива роль у процесі наукового пошуку належить таким видам психічної активності, як творча уява, думка, емоції, уподобання, воля, світогляд особи. Психічна функція як один з найскладніших фізіологічних процесів Homo sapіens відіграє головну роль у роботі вченого. Її складовими компонентами є і пізнавальний процес, і відчуття, і вольова активність, і, звичайно, логічне мислення.
Обов’язковим компонентом творчої праці дослідника є наявність у роботі новизни. Разом з тим наукова діяльність, як творчий процес, повинна завжди містити в собі і елементи несподіванки. Адже мало кого цікавить старе, давно відоме та відкинуте. Тому творчий процес є тривалим втіленням ідеї дослідника в життя. Умовно його можна розділити на три етапи: народження ідеї, її логічне осмислення шляхом узагальнення та абстрагування (виділення) і практичне виконання творчого задуму.
У творчому процесі обов’язковою є розумова діяльність, логічне та інтуїтивне мислення. На початкових етапах творчої праці людини переважає підсвідоме, інтуїтивне мислення, далі – логічне мислення, поєднане з мобілізацією. Тут відбувається перевірка зроблених на попередніх етапах висновків за допомогою спостережень та експериментів.
Інтуїтивне мислення (відчуття) включає уяву, творчу фантазію, догадку, проникливість. Уява – як активний елемент творчого процесу – полягає у здатності викликати у своїй свідомості з чисельних спогадів складові частини і створювати з них нові психічні образи. Без уяви дослідник перетворюється на механічного виконавця (дублера) чужого задуму. Замінником уяви може бути лише досвід і, звичайно, глибокі знання та працелюбність.
Відгадування істини, зародження думки, створення нової ідеї є, звичайно, підсвідомим актом. Багато відкриттів було зроблено, на перший погляд, випадково (відкриття І. Ньютоном закону земного тяжіння, Ч. Дарвіном – еволюційної теорії, Л. Пастером – можливості ослаблення вірусу і отримання штучного імунітету тощо). Для того, щоб зробити згадані відкриття, І. Ньютон, Ч. Дарвін та Л. Пастер довго і наполегливо працювали в означених напрямках, мали великий досвід, ерудицію і були готові зробити висновок із проведених спостережень. Ось чому, спостерігаючи падіння яблука, І. Ньютон зміг вивести з цього випадку закон всесвітнього тяжіння, а викопавши уламок скам’янілого гігантського броненосця, подібного на живого, Ч. Дарвін довів спорідненість між тваринами, що давно зникли, і тими, що живуть нині.
Досить повчальним було відкриття, зроблене Л. Пастером. Бажаючи прищепити курці холеру і не маючи під руками свіжої культури, вчений взяв ту, що простояла деякий час в закритій пробірці. Прищеплення виявилося не смертельним (тварина перехворіла і одужала). Дослідник зробив висновок, що ослаблений вірус може викликати лише легку форму хвороби, яка закінчується не смертю, а виробленням імунітету.
Необхідним елементом науки є наслідування, використання досвіду та знань попередніх поколінь. Адже кожна наукова праця, навіть найголовніша, є продовженням діяльності попередників. Важливо не перервати цей ланцюг творчого пошуку. Не менш цінними в роботі вченого є такі риси, як зосередження уваги на певній темі, накопичення і систематизація спостережень, узагальнення зробленого та висновки з нього.
Наука розвивається разом з розвитком суспільства, все глибше і точніше пізнаючи його: вчені досліджують суспільство, а суспільство, утримуючи науку, контролює діяльність вчених і дає їх діяльності відповідну оцінку. На жаль, ця оцінка інколи буває не достатньо об’єктивною, адже не просто передбачити практичне значення окремих робіт. Тому багато відкриттів мали спочатку лише теоретичне значення і лише згодом – практичне. Так, компоненти крові, що визначають її групову приналежність, були відкриті П. Ерліхом і К. Ландштейнером на рубежі ХХ-го століття. Практичне ж використання наслідків цього відкриття (успішне переливання крові) відбулося пізніше – в 20-30 роках ХХ ст.
Наука може не лише пояснювати ті чи інші явища та факти, вона здатна передбачати майбутні події. Науковий прогноз – це не вгадування, не міркування, – це науковий висновок з об’єктивного аналізу наслідків вивчення даної проблеми.
Аналізуючи ту чи іншу ситуацію та чинники, що можуть так або інакше вплинути на неї, вчені виводять певні закономірності і прогнозують розвиток подій. Ось чому наукова робота вимагає від учених високої ерудиції, чітких знань і відповідальності. Висновки та рекомендації, зроблені вченим, повинні опиратися лише на достовірні дані.
Знання можуть бути емпіричними або ж теоретичними. Емпіричні знання отримують в результаті застосування емпіричних методів пізнання — спостереження, вимірювання, експерименту. Це знання про видимі взаємозв'язки між окремими подіями і фактами в наочній області. Вони, як правило, констатують якісні і кількісні характеристики об'єктів і явищ. Емпіричні закони часто носять ймовірнісний характер і не є строгими.
Теоретичні уявлення виникають на основі узагальнення емпіричних даних. В той же час вони впливають на збагачення і зміну емпіричних знань. Теоретичний рівень наукового знання припускає встановлення законів, що дають можливість сприйняття, що ідеалізується, описи і пояснення емпіричних ситуацій, тобто пізнання сутності явищ. Теоретичні закони мають суворіший, формальніший характер, в порівнянні з емпіричними.
Для експертних оцінок процесу появи нових знань використовують об'єм знання, накопиченого в бібліотеках. Експериментальним шляхом вивчають здатність людини витягувати інформацію в процесі самонавчання на нормованих за інформацією середовищах. Поки не представляється можливим у повному об'ємі зміряти темпи виробництва знання, оскільки немає адекватних універсальних моделей.
Розумова діяльність дозволяє об’єднувати добуті знання в певну конструктивну систему. Хаотичні, розпорошені знання – це перші кроки набуття знань. Лише з часом, при нагромадженні їх певної «критичної маси», достатньої для відповідної систематизації, об’єднання в певну логічну послідовність, формування особистої думки та переконань, хаотичні, розпорошені знання набувають вагомої значимості і можуть бути основою для аналізу явищ. Звичайно, об’єктивні, систематизовані знання добуваються лише шляхом свідомого вольового зусилля, а не простого запам’ятовування. Чим більше людина знає, тим вище її цінить суспільство.
Важливим кроком у науковій творчості є формування гіпотези – свого погляду на ті чи інші явища, процеси. Гіпотеза є елементом системи знань – відображенням стану наукового пізнання. Вона не виникає ні з чого і завжди взаємопов’язана з наявними знаннями. Ось чому жодна з проблем не вирішується лише постановкою дослідів. Спочатку відбувається (здійснюється) аналіз наукових ідей та гіпотез.
Гіпотеза – це науково-обґрунтоване припущення про факт, що не доступний для звичайного спостереження, – це закономірний зв’язок та закономірний порядок неперевірених в дослідах явищ. Гіпотезу потрібно перевірити, з’ясувати її внутрішні протиріччя, її фактичний зміст, її сумісність з раніше прийнятими теоріями.
Поряд з науковими (коректними) гіпотезами, часто висуваються й псевдонаукові гіпотези, які не базуються на наявних наукових знаннях і не можуть бути перевірені експериментально (легенди про «снігову людину», про чудовисько «Нессі», про НЛО тощо). Характерними рисами псевдонауковості є некомпетентність, прагнення до співавторства, схильність до компіляції і безпосереднього плагіату. Одним з прикладів псевдонауки є уфологія (від англ. Ufology) — наукова діяльність зі збору кількісних і якісних даних про спостереження невідомих атмосферних явищ НАЯ, із метою ототожнення їх із відомими техногенними, природними і атмосферними явищами. До категорій псевдонаук відносять астрологію, нумерологію, телекінез, парапсихологію (телепатія, яснобачення, лозошукання, парадіагностика). Недопустимими в науці, зокрема в медичній, належить вважати впровадження в практику незавершених наукових розробок.
Намагаючись покращити умови існування людства, борючись з епідеміями і з великим різноманіттям захворювань, науковці розробили найрізноманітніші синтетичні препарати і речовини, які не зустрічаються в природі. Поряд з позитивним впливом на здоров’я деякі медичні препарати і синтетичні харчові продукти виявили шкідливий вплив на організм людини. Так, прийняття певного типу заспокійливих препаратів вагітними жінками, в минулому столітті призвело до істотного зростання кількості новонароджених з морфологічними і функціональними порушеннями. Можливо, цього можна було б уникнути, якби винахідники нових медикаментів витримували термін їх перевірки щодо можливості побічних наслідків. Належить також враховувати і той факт, що, крім негайних і відставлених ефектів дії, синтетичні речовини можуть негативно впливати на генетичний фонд людини. Таким чином, кожний дослідник повинен керуватися лише фактами, що встановлені експериментально, з врахуванням можливої часової післядії.
У науці, в творчому процесі постійно відбувається боротьба старого і нового, наслідування і новаторство. Старі погляди «міцно тримаються за свої позиції», а нові – вимагають їх перегляду. Виникає конфлікт, який потребує логічного розв’язання. В науці не варто чогось (щось) обожнювати і фетишизувати, як і не варто жорстоко засуджувати те, з чим ти не згодний. Підтвердженням цього є чимало прикладів з часів радянської дійсності, коли окремі теорії не просто фетишизували, а робили знаряддям державної політики (Т. Лисенко, І. Павлов), а інші свідомо відкидали, заперечували, забороняли, а їх авторів робили ворогами народу (М. Вавілов, М. Бернштейн).
Життєвий досвід показує, що немає нічого вічного. Одні факти поступово втрачають своє домінуюче значення, спростовуються і заміщаються іншими. На руїнах старого народжується нове. Таким чином, кожна гіпотеза є лише тимчасовим поясненням відмічених фактів та явищ, і як тільки вона вступає в протиріччя з новими даними, вона відкидається. Г. Гете з цього приводу говорив: «Гіпотеза – це риштування, яке зводять перед будинком і розбирають, коли будинок готовий».
Невід’ємною умовою наукової творчості є вміння обдумувати свою роботу, бачити її перспективи, передбачати результати. Кожен дослідник прагне знайти вірний шлях розв’язання своєї проблеми. Французький філософ, математик і фізик, яскравий представник раціоналізму нового часу Рене Декарт (1596-1650) критерієм достовірності знань вважав зрозумілість і чіткість їх викладу. В своїх «Правилах для керівництва розуму» він сформулював методологічні установки для дослідників, які не втратили цінності й нині. Зокрема філософ відзначав:
· слід вважати справжнім (істинним) лише те, що видається розуму настільки зрозумілим і чітким, що не дає підстав для сумніву;
· при виникненні утруднень для розуміння матеріалу, його слід ділити на стільки частин, на скільки можна і потрібно для кращого розуміння;
· завжди слід починати з найпростіших речей і поступово підійматися до пізнання складного, передбачаючи порядок навіть там, де обдумуванні об’єкти не подані в їх природному зв’язку;
· слід складати якомога повніші переліки та огляди досліджуваних предметів, щоб бути впевненим, що ніщо не пропущене;
· дослідник повинен володіти простотою думки та рішення тих чи інших питань.
Справжній розум не прокрадається темними кривими провулками, а відкрито йде рівним і прямим шляхом.
Таким чином, наука як сфера діяльності людини має свої принципи пізнання істини, свої правила розвитку, свою методологію та систему формування понять та знань.
На теоретичному рівні дослідження використовують наступні загальнонаукові методи:
· індукція;
· дедукція;
· аналіз;
· синтез;
· абстрагування;
· конкретизація;
· гіпотетичний метод;
· аксіоматичний;
· історичний;
· моделювання.
Індукція – це перехід від окремих фактів до узагальнень, виведення з окремих фактів та явищ загальних принципів та законів (метод індукції Ф. Бекона). Наприклад, Д.І. Менделєєв на підставі окремих характеристик хімічних елементів сформулював періодичний закон.
Спосіб дослідження, що базується на переході від загального до конкретного, називаютьдедукцією. Наприклад, коли із загальних законів механіки виводять рівняння руху автомобіля. Методом дедукції широко користувались Р. Декарт, Б. Спіноза, Г. Лейбніц.
Процес формування понять і утворення на їх основі суджень та умовисновків проходить через такі обов’язкові етапи, як аналіз, синтез, порівняння, абстрагування, конкретизація і узагальнення.
Аналіз – це розумове розчленування предмета чи явища на частини, виділення його окремих рис, особливостей, ознак з метою їх детального вивчення. Взявши до уваги певний факт та ізолювавши від інших деталей, дослідник вивчає його первинні риси. При синтезі, навпаки, вивчаючи окремі риси, деталі, узагальнюючи їх, людина будує єдине ціле.
Таким чином, залежно від переваги аналітичного чи синтетичного мислення в науковому пошуку йдуть від загального до конкретного (дедукція), чи від конкретного до загального (індукція).
На перших порах творчий процес завжди є синтетичним, згодом, після вироблення ідеї, для її логічної обробки вдаються до аналізу. За допомогою аналізу і синтезу встановлюють подібності та відмінності між предметами, ознаками (порівняння).
Вичленення окремих об’єктів чи явищ для детального вивчення проводять за допомогою абстрагування. Абстрагування – це розумове виділення ознак, що цікавлять дослідника, з багатьох інших, що можуть заважати аналізу. В наукових дослідженнях звичайно користуються декількома видами абстракції: тотожна, ізолююча, ідеалізуюча. Абстрагування, як правило, завершується конкретизацією, з уточненням встановлених раніше даних, йдучи від узагальненого до окремого.
Найбільш популярним (перспективним) сьогодні є дедуктивний метод (принцип) теоретичного пізнання наукової істини. Спочатку на підставі літературних даних будують гіпотезу про досліджуване явище та його математичну модель, тоді, за допомогою ЕОМ, вирішують математичні рівняння, знаходять граничні умови, нарешті отримані дані перевіряють в експерименті.
Для успішного вирішення будь-якої проблеми потрібно мати не лише певний кругозір, бути наполегливим, цілеспрямованим, а й володіти відповідними методами наукового дослідження та аналізу отриманих результатів. Найчастіше з цією метою використовують логічний та історичний методи (логічний метод, в свою чергу, включає гіпотетичний та аксіоматичний методи).
Гіпотетичний метод передбачає, перш за все, розробку гіпотези досліджуваного явища чи процесу, яка стає методологічною основою дослідження. Вона обов’язково повинна підтверджуватися експериментально. Від вірності формулювання гіпотези залежить складність, тривалість і результативність дослідження.
Аксіоматичний метод найчастіше застосовується в математиці. Він базується на аксіомах, які приймаються без доказів. При цьому, як правило, користуються дедуктивним принципом.
Історичний метод дозволяє досліджувати формування та розвиток процесів і подій в хронологічному порядку. Цей метод звичайно використовується в історичних науках.
Основним теоретичним методом у прикладних дослідженнях є гіпотетичний. За його допомогою вивчають фізичну, хімічну та іншу природу явища, формулюють розрахункову модель, аналізують теоретичні дослідження, розробляють нові теоретичні положення. Проте метод і методика нетотожні поняття. Метод – це загальний спосіб досягнення тотожного і всебічного відображення предмета, явища, властивості, закономірності, а методика – це спосіб цілеспрямованого проведення окремих робіт в процесі самого вивчення явища, процесу, властивості, – це система прийомів чи способів, що застосовуються при виконанні теми. Для опису суті явищ потрібно володіти законами природничих наук івміти їх застосовувати.
Моделювання досліджень – непрямий, опосередкований метод наукового дослідження, який передбачає вивчення об’єкту (оригіналу) шляхом створення і дослідження його копії (моделі), яка замінює оригінал з певних сторін, які цікавлять пізнання і підлягають вивченню. Для полегшення процесу пізнання світу використовують різні моделі. На першому місці в пізнанні суті речей і явищ виступає спостереження, яке може вловлювати лише частину цих речей. Проте для об’єктивної оцінки явища потрібно багато спостережень і вимірювань. Адже виділити головне з несистематизованої інформації і глибоко її дослідити важко. Тому дослідник намагається сконцентрувати («згустити») цю інформацію в модель – штучну систему, що відтворює головні риси досліджуваного об’єкта. Моделювання може бути фізичним, математичним, натуральним.
Фізичні моделі дозволяють наочно уявити процеси, що відбуваються в натурі, вивчити вплив на них окремих параметрів. Математичні моделідозволяють досліджувати (характеризувати) явища. Кількісно такими масштабно зміненими об’єктами є натурні об’єкти. Вони дозволяють найповніше досліджувати процеси, що проходять в природних умовах. Щодо побудови моделей немає стандартних рекомендацій. Модель повинна бути оптимальною за складністю, наочною і, головне, адекватною щодо досліджуваних закономірностей.
У фізіології можуть застосовуватися різноманітні моделі, дивлячись, який орган, тканину, систему чи процес хочуть відтворити і вивчати на моделі. Наприклад, моделями рідин можуть служити фізіологічні розчини, моделямитканин – м’язовий препарат, культура тканин, модель серця – присмоктувально-нагнітальна помпа тощо. Своєрідними «живими моделями» є лабораторні тварини, що використовуються в біологічних дослідженнях. Моделювання широко використовується в біотехнології (досліди Петруччі по заплідненню яйцеклітини іn vіtro і спостереження за розвитком ембріона з використанням кінокамери).
У випадку математичного моделювання вдаються до застосування аналітичних методів дослідження, методів математичного аналізу з використанням експерименту, ймовірнісно-статистичних методів дослідження, методів системного аналізу тощо. Значний вплив на розвиток математичних методів дослідження,особливо в прикладній математиці, справили ЕОМ, які багаторазово прискорюють математичні розрахунки.