Загальні поняття наукового пізнання

Знання – це ідеальне відтворення в мовній формі узагальнених представлень про закономірності об’єктивного світу.

Процес руху думки від незнання до знання називають пізнанням. Вимоги практики виступають рушійною силою пізнання, бо людина пізнає закони природи з метою оволодіння нею. Тобто пізнання виростає з практики, а потім само направлене на оволодіння дійсністю. Від практики до теорії і від теорії до практики, від дії до мислі і від мислі до дії – така загальна закономірність ставлення людини до оточуючої її дійсності. Поняття пізнання завжди є відносним, бо в процесі пізнання завжди виникають нові задачі і проблеми, які приходиться розв’язувати.

Пізнання включає в себе два рівні: чуттєвий, який формує емпіричні знання, і раціональний – теоретичні знання.

Елементами чуттєвого пізнання є:

· відчуття;

· сприйняття;

· представлення;

· уява.

Раціональне пізнання випереджає чуттєве і доповнює його, відкриває закономірності розвитку. Формою його є абстрактне мислення.

Мислення – це опосередковане і узагальнене відображення в мозку людини суттєвих властивостей, причинних і закономірних зв’язків між об’єктами і явищами. Мислення нерозривно зв’язане з мовою і не може здійснюватись поза нею. Отже мова, рідна мова, є суттєвим фактором мислення. Основним інструментом мислення є логічні роздуми, структурними елементами яких є:

· поняття;

· судження;

· умозаключення.

Розвиток науки йде від зібрання фактів, їх вивчення, систематизації, узагальнення і розкриття окремих закономірностей до зв’язаної логічно стрункої системи наукових знань, яка дозволяє пояснити вже відомі факти і передбачити нові. Факти стають складовою частиною наукових знань, якщо вони виступають в систематизованому, узагальненому вигляді. Факти систематизуються і узагальнюються за допомогою найпростіших абстракцій – понять (визначень). В кінцевому результаті це предмети чи явища, які отримали назви (тепло, електрика та ін.). Найбільш широкі поняття – категорії. В філософії існує широка класифікація понять (загальні, одиничні, абстрактні, протилежні та ін.).

Розкриття змісту поняття називається його визначенням, яке повинно відповідати двом важливим ознакам:

· містити вказівку на найближче родове поняття;

· містити відмінності від других понять.

Наприклад, квадрат – прямокутник, в якого всі сторони рівні; фізична величина – властивість, спільна в якісному відношенні багатьом фізичним об’єктам, але індивідуальна для кожного з них.

Визначення поняття не повинно бути ні надто широким, ні надто вузьким і не визначатись самим собою, як, наприклад, „військовий парад – військовий парад”. Визначення понять уточнюється в часі з розвитком наукових знань і це закономірно. Без визначення понять можливе невірне тлумачення думок і висновків автора.

Судження – це думки, в яких внаслідок зв’язку понять стверджується чи заперечується щось. Судити про явище чи предмет людина може на основі спостереження чи умозаключення.

Умозаключення – процес мислення, коли на основі деяких суджень виводиться нове судження. Часто умозаключення називають висновками, внаслідок чого можливий перехід від мислення до дії. Умозаключення поділяють на дві категорії: дедуктивні та індуктивні. Дедуктивні умозаключення полягають у виведенні окремого випадку із загального положення, а індуктивні – на основі окремих випадків приходять до загальних положень. Поняття, судження, умозаключення є такими, якщо вони викладені в словесній формі (усно чи зафіксовані на носії інформації).

В процесі пізнання можна відмітити такі етапи :

· виникнення ідеї;

· формування понять, суджень;

· висунення гіпотези;

· узагальнення фактів;

· доведення гіпотез і суджень.

Наукова ідея – інтуїтивне пояснення явища без аргументації, без осмислення сукупності зв’язків, на основі яких робиться висновок. Вона базується на знанні і відкриває раніше не помічені закономірності.

Гіпотеза – науково обґрунтоване представлення про причину, яка викликає даний наслідок. Після перевірки гіпотеза може бути істинною або фальшивою. Якщо гіпотеза узгоджується з фактами, то її називають законом.

Закон – внутрішній, стійкий зв’язок між явищами чи властивостями об’єктів. Закон може бути знайдений шляхом здогаду (наприклад, закон Планка), але лише після доказу він признається як закон. Для доказу можна використовувати судження, які раніше були визнані істинними і з яких слідує доказуване судження.

Парадокс науки – коли доказуються протилежні судження (це свідчення про помилки в логіці, або в неспроможності вихідних суджень в даній системі знань). Логіка доказу повинна підпорядковуватись законам формальної логіки:

· закону тотожності – об’єм і зміст суджень про предмет повинні бути чітко визначені і залишатися постійними в процесі суджень про нього;

· закону протилежностей – не можна одночасно стверджувати і заперечувати що-небудь в одному і тому ж відношенні (так як обидва судження не можуть одночасно бути істинними);

· закон виключення третього – в процесі судження необхідно доходити до певного ствердження чи заперечення (істинне лише одне з двох);

· закон достатнього обґрунтування – в процесі судження достовірними є лише ті судження, на користь істинності яких приведені достатні основи.

Гіпотеза може перейти в теорію.

Теорія – вчення про узагальнений досвід, що формулює наукові принципи і методи, які дозволяють узагальнити, пізнати існуючі процеси і явища, проаналізувати дію на них різних факторів і запропонувати рекомендації з їх використання.

Структура теорії:

· принципи;

· аксіоми;

· судження;

· положення;

· поняття;

· категорії;

· факти.

Принцип – початкова форма систематизації знань, абстрактне визначення ідеї.

Вихідними положеннями теорії є постулати (аксіоми). Аксіома – положення, що береться як вихідне (не доводиться в даній теорії). Вони очевидні без будь-яких доведень. Теорія дозволяє відкривати нові закони і передбачати майбутнє.

Формою розвитку науки є наукове дослідження – вивчення за допомогою наукових методів явищ і процесів, аналіз впливу на них різних факторів, а також вивчення взаємозв’язку між явищами з метою отримання корисних для науки і практики рішень.

Основою наукових досліджень є методологія – філософське вчення про методи пізнання і перетворення дійсності, це сукупність методів, способів і прийомів і їх певна послідовність, яка прийнята при науковому дослідженні, в кінцевому результаті це – схема, план вирішення задачі.

Методи досліджень

Метод – це спосіб теоретичного чи експериментального дослідження явища чи процесу, спосіб досягнення мети. Метод – це інструмент для вирішення головної задачі науки – відкриття об’єктивних законів дійсності.

Методи умовно поділяються на:

· всезагальні (методи діалектики);

· загальнонаукові (для всіх наук);

· окремі (для окремих наук);

· спеціальні чи специфічні (для даної науки).

Всезагальні методи викладені у філософії і базуються на законах діалектики.

Загальнонаукові методи :

· спостереження;

· порівняння;

· рахунок;

· вимірювання;

· експеримент;

· узагальнення;

· абстрагування;

· формалізація;

· аксіоматичний метод;

· аналіз;

· синтез;

· індукція;

· дедукція;

· аналогія моделювання;

· гіпотетичний;

· історичний;

· системні (дослідження операцій, теорія масового обслуговування, теорія управління, теорія множин та ін.).

Методи емпіричного рівня (спостереження, порівняння, рахунок, вимірювання, метод проб та ін.) використовуються на етапі формування наукової гіпотези.

Методи експериментально-теоретичного рівня (експеримент, аналіз, синтез, індукція, дедукція, моделювання, гіпотетичний, логічний) дають можливість накопичувати факти і здійснювати їх перевірку.

Методи теоретичного рівня (абстрагування, ідеалізація, формалізація, аналіз і синтез, індукція і дедукція, узагальнення та ін.) дозволяють провести логічне дослідження зібраних фактів, вибрати поняття, судження і зробити умозаключення, створити теоретичні узагальнення.

2.2.1. Теоретичні дослідження

Метою теоретичних досліджень є вивчення суттєвих зв’язків між досліджуваним об’єктом і оточуючим середовищем, пояснення і узагальнення результатів експериментальних досліджень, виявлення загальних закономірностей і їх формалізація. Задачами теоретичних досліджень є: узагальнення результатів досліджень, знаходження загальних закономірностей шляхом обробки та інтерпретації експериментальних даних, розширення результатів досліджень на ряд подібних об’єктів, які недоступні для експерименту та ін.

Успішне виконання теоретичних досліджень залежить не лише від кругозору, настирливості і цілеспрямованості дослідника, але й від того, наскільки він володіє методами наукових досліджень. Зупинимось детальніше на основних методах.

Дедукція – спосіб дослідження, при якому початкові положення виводяться із загальних (умозаключення про початкове на основі знання загальних властивостей множини). Наприклад, на основі законів електродинаміки отримують закон руху стрілки приладу.

Індукція – спосіб дослідження, при якому на основі початкових часткових фактів і явищ встановлюють загальні принципи і закони (умозаключення від фактів до гіпотези). Наприклад, таблиця Мендєлєєва.

В науковому дослідженні гіпотеза формується на основі індукції (часткових фактів), а обґрунтовується на основі дедукції.

Аналіз – метод пізнання, при якому явище розчленовується на складові частини.

Синтез полягає в дослідженні явища в цілому, на об’єднання з’єднаних між собою елементів в одне ціле.

Абстрагування полягає в знехтуванні другорядними факторами з метою зосередження на найважливіших особливостях явища.

Формалізація – відображення об’єкту чи явища у формі знаків, формул, спеціальної символіки (математичної, хімічної та ін.).

В теоретичних дослідженнях можливий логічний або історичний шлях (метод).

Логічний шлях може бути гіпотетичним або аксіоматичним. Гіпотетичний метод базується на розробці гіпотези, передбачення, що містить елементи новизни та оригінальності. Цей метод дослідження є основним і найбільш розповсюдженим в прикладних дослідженнях. Гіпотеза є керівною ідеєю всього напрямку і об’єму теоретичних розробок. Від якості формування гіпотези залежить трудність і термін розробки. Усі дослідження залежать від повноти і глибини аналізу та якості його результатів, чітко сформульованих мети і задач досягнення, ерудиції і досвіду науковця.

Методологія цього методу включає:

· визначення суті явища за допомогою викладених способів пізнання;

· формування гіпотези і розробка моделі (схеми) дослідження;

· вибір математичного методу дослідження моделі і її вивчення;

· аналіз теоретичних досліджень і розробка теоретичних положень (формування висновків).

Опис суті явища складає основу теоретичних розробок і повинен базуватись на законах фізики, а також всесторонньо висвітлювати суть процесу.

Аксіоматичний метод базується на аксіомах, що сприймаються без доказів. Згідно цього методу теорія розробляється на основі принципу дедукції. Цей метод широко використовується в теоретичних пошуках (математика, теоретична фізика та ін.).

Історичний метод дозволяє досліджувати розвиток процесу в хронологічній послідовності. Має застосування в історичних науках, а в прикладних застосовується для дослідження розвитку і формування тих чи інших галузей науки і техніки.

Метод аналогій полягає у вивченні явища на основі того, що дане явище аналогічне іншому, яке легше чи зручніше вивчити. Аналогія тісно пов’язана з моделюванням, коли об’єкт замінюється моделлю. На сьогодні це виключно комп’ютерне моделювання.

2.2.2. Методологія і різновиди експериментів

Експеримент є важливою частиною наукового дослідження, в основі якого є науково поставлений дослід з точно вирахуваними і керованими умовами. Від спостереження експеримент відрізняється активним впливом дослідника на досліджуване явище.

Основною метою експерименту є перевірка теоретичних положень, виявлення властивостей об’єктів. Вимогою до експерименту є як можливо малі терміни і затрати ресурсів при максимально високій якості отриманих результатів.

Розрізняють експерименти природні і штучні. Природні експерименти використовують для дослідження соціальних явищ (соціологічні дослідження).

Штучні експерименти поділяють на лабораторні і виробничі (полігонні).

Для ефективного проведення експериментальних досліджень необхідно розробити методологію експерименту – проект експерименту, тобто постановка і послідовність виконання експериментальних досліджень. Без цього експериментатор отримує величезну невиправдану кількість спостережень, діаграм, на обробку яких витрачається час. При цьому виявляється, що потрібно затратити масу зайвого часу, а це спричиняє потребу проведення повторного експерименту.

Методологія експерименту включає в себе такі етапи:

· розробка плану-програми;

· оцінка вимірювань і вибір засобів вимірювань;

· виконання експерименту;

· обробка і аналіз даних.

Розробка плану-програми експерименту вимагає чіткого визначення теми дослідження, перелік необхідних матеріалів, установки, список виконавців, календарний план робіт. Іноді приходиться розробляти і виготовляти необхідні засоби вимірювань чи інше обладнання.

Методика експерименту-система приладів чи способів для послідовного ефективного здійснення досліджень і вміщає в себе:

· мету і задачі експерименту;

· вибір вимірювальних факторів;

· обґрунтування засобів, необхідної кількості вимірювань;

· опис проведення експерименту;

· обґрунтування елементів обробки і аналізу результатів експерименту.

Мету і задачі обґрунтовують на основі аналізу інформації, гіпотези і теоретичних розробок.

Кількість задач не повинно бути великим (3-4 задачі) і лише для комплексного експерименту – (8-10 задач). Чітке обґрунтування задачі – основа успішного її розв’язання.

Вибір факторів – це встановлення основних і другорядних характеристик, що впливають на досліджуваний процес. Правильний вибір їх важливості (градації) – основа успіху.