Способ получения новых научных данных это

Научный метод

Из Википедии — свободной энциклопедии

Нау́чный ме́тод — система категорий, ценностей, регулятивных принципов, методов обоснования, образцов и т. д., которыми руководствуется в своей деятельности научное сообщество [1] .

Метод включает в себя способы исследования феноменов, систематизацию, корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаются с помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических (наблюдаемых и измеряемых) данных об объекте [2] . Базой получения данных являются наблюдения и эксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятся теории, на основании которых в свою очередь строится модель изучаемого объекта.

Важной стороной научного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требование объективности, исключающее субъективное толкование результатов. Не должны приниматься на веру какие-либо утверждения, даже если они исходят от авторитетных учёных. Для обеспечения независимой проверки проводится документирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всех исходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не только получить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но и критически оценить степень адекватности (валидности) экспериментов и результатов по отношению к проверяемой теории.

Философской основой современного научного метода служат логический позитивизм (неопозитивизм) и постпозитивизм. Оба эти направления критерием истины считают наблюдение (опыт, эксперимент), но расходятся в трактовках, какую гипотезу допустимо считать научной. [ источник не указан 202 дня ]

Источник

Научный метод – определение, этапы и эксперименты

Определение научного метода

Научный метод представляет собой серию процессов, которые люди могут использовать для сбора знаний об окружающем их мире, улучшения этих знаний и, получая знания, пытаются объяснить, почему и / или как все происходит. Этот метод включает в себя наблюдение, формирование вопросов, выдвижение гипотез, проведение эксперимента, анализ данных и формирование заключения. Каждый выполненный научный эксперимент является примером научного метода в действии, но он также используется не учеными в повседневных ситуациях.

Научный метод Шаги

Точные шаги научного метода варьируются от источника к источнику, но общая процедура одна и та же: получение знаний путем наблюдения и тестирования.

Наблюдение

Первым шагом научного метода является наблюдение за окружающим миром. Прежде чем выдвигать гипотезы или проводить эксперименты, нужно сначала заметить и подумать о происходящих явлениях. Научный метод используется, когда кто-то не знает, почему / как что-то происходит, и хочет раскрыть ответ, но прежде чем кто-то может даже поставить под сомнение происшествие, они должны заметить что-то удивительное в первую очередь.

Задавать вопрос

Далее необходимо задать вопрос, основанный на их наблюдениях, например: почему / как это происходит? Почему / как это происходит таким образом? Иногда этот шаг указывается первым в научном методе, а наблюдение (и исследование рассматриваемых явлений) указывается вторым. В действительности, как наблюдение, так и задание вопросов, как правило, происходят в одно и то же время, так как можно увидеть запутанное событие и сразу подумать: «Почему это происходит?» Когда проводятся наблюдения и формируются вопросы, важно провести исследование, чтобы выяснить, ответили ли другие уже на вопрос, или обнаружили информацию, которая может помочь вам сформулировать свой вопрос. Например, если вы найдете ответ на вопрос, почему что-то происходит, вы можете пойти дальше и выяснить, как это происходит.

Формирование гипотезы

Гипотеза – это обоснованное предположение, объясняющее происходящие явления на основе предыдущих наблюдений. Он отвечает на вопрос, поставленный на предыдущем шаге. Гипотезы могут быть конкретными или более общими в зависимости от задаваемого вопроса, но все гипотезы должны быть проверены путем сбора доказательств, которые можно измерить. Если гипотеза не проверяется, то невозможно провести эксперимент, чтобы определить, подтверждается ли гипотеза доказательствами.

Выполнение эксперимента

После формирования гипотезы необходимо провести эксперимент и провести проверку гипотезы. Эксперимент должен иметь независимую переменную, которой управляет человек, проводящий эксперимент, и зависимую переменную, которая измеряется (и на которую может влиять независимая переменная). Все остальные переменные должны контролироваться, чтобы они не влияли на результат. Во время эксперимента данные собираются. Данные – это набор значений; он может быть количественным (например, измеренным в цифрах) или качественным (описание или ответ да / нет).

Например, если вы должны были проверить влияние солнечного света на растение рост, количество света будет независимой переменной (вещь, которой вы манипулируете), а высота растений будет зависимой переменной (вещь, на которую влияет независимая переменная). Другие факторы, такие как температура воздуха, количество воды в почве и вид растения должны быть одинаковыми между всеми растениями, использованными в эксперименте, чтобы вы могли действительно собрать данные о том, влияет ли солнечный свет на рост растения. Данные, которые вы собираете, будут количественными, поскольку вы будете измерять высоту растения в цифрах.

Анализ данных

После проведения эксперимента и сбора данных необходимо проанализировать данные. Исследовательские эксперименты обычно анализируются с помощью статистического программного обеспечения для определения взаимосвязи между данными. В случае более простого эксперимента можно было бы посмотреть на данные и увидеть, как они соотносятся с изменением независимой переменной.

Формирование заключения

Последний шаг научного метода заключается в формировании заключения. Если данные подтверждают гипотезу, то гипотеза может быть объяснением явлений. Однако для подтверждения результатов необходимо провести несколько испытаний, а также важно убедиться, что размер выборки – количество проведенных наблюдений – достаточно велик, чтобы данные не были искажены всего лишь несколькими наблюдениями. Если данные не подтверждают гипотезу, то необходимо сделать больше наблюдений, сформировать новую гипотезу и снова использовать научный метод. Когда делается вывод, исследование может быть представлено другим, чтобы проинформировать их о результатах и ​​получить информацию о достоверности вывода, сделанного в результате исследования.

Примеры научного метода

Ученые используют научный метод в своих исследованиях, но он также используется людьми, которые не являются учеными в повседневной жизни. Даже если вы не осознавали этого, вы много раз использовали научный метод при решении проблем вокруг вас. Например, скажем, вы дома, и лампочка гаснет. Заметить, что лампочка выключена – это наблюдение. Тогда вы, естественно, спросите: «Почему лампочка выключена?» и придумать возможные догадки или гипотезы. Например, вы можете предположить, что лампа перегорела. Затем вы проведете очень маленький эксперимент, чтобы проверить свою гипотезу; а именно, вы бы заменили лампочку и проанализировали данные («Снова включился свет?»). Если бы свет снова включился, вы бы пришли к выводу, что лампочка фактически сгорела. Но если свет все еще не работал, вы бы выдвинули другие гипотезы («Не работает розетка», «Часть лампы сломана», «Предохранитель погас» и т. Д.) И проверите их.

• гипотеза – Образованное предположение, которое объясняет, почему или как что-то происходит.
• явление – Любой наблюдаемый факт или событие, которое происходит.
• эксперимент – Процедура, проводимая для проверки гипотезы.
• Данные – Набор измерений, записанных при проведении эксперимента.

викторина

1. Какой этап научного метода наступает сразу после наблюдения и постановки вопроса?A. Формирование заключенияB. Выполнение экспериментаC. Анализ данныхD. Формирование гипотезы

Ответ на вопрос № 1

D верно. Сделав замечания и задав вопрос, нужно сформировать гипотезу. Затем гипотеза проверяется экспериментом, а данные собираются и анализируются. Из данных можно сделать вывод.

2. Ученый проводит эксперимент, чтобы определить, влияет ли количество света, которому подвергаются грызуны, на их цикл сна. Некоторые грызуны помещают в комнату с 12 часами света и 12 часами темноты, некоторые в комнату с 24-часовым освещением, а некоторые в 24-часовую темноту. Какова независимая переменная в этом эксперименте?A. Цикл сна грызуновB. Количество светаC. Температура в комнатеD. Количество пищи, данное

Ответ на вопрос № 2

В верно. Количество света является независимой переменной; это то, чем манипулирует экспериментатор. Вариант А, цикл сна грызунов, является зависимой переменной; на него влияет независимая переменная. Варианты C и D являются переменными, которые должны быть постоянными в экспериментальных группах.

3. Каков последний шаг научного метода?A. Выполнение экспериментаB. Анализ данныхC. Формирование заключенияD. Делать наблюдения

Ответ на вопрос № 3

С верно. Последний шаг – сформировать заключение. Это может быть сделано только после того, как были выполнены все другие шаги и собраны доказательства, которые поддерживают или не поддерживают заключение. Если данные неубедительны, могут быть проведены дополнительные эксперименты и / или может быть сформирована новая гипотеза.

Источник

Научные методы

Нау́чный ме́тод — совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки.

Метод включает в себя способы исследования феноменов, систематизацию, корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаются с помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических (наблюдаемых и измеряемых) данных об объекте [1] . Базой получения данных являются наблюдения и эксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятся теории, на основании которых формулируются выводы и предположения. Полученные прогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов. [2] .

Важной стороной научного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требование объективности, исключающее субъективное толкование результатов. Не должны приниматься на веру какие-либо утверждения, даже если они исходят от авторитетных учёных. Для обеспечения независимой проверки проводится документирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всех исходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не только получить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но и критически оценить степень адекватности (валидности) экспериментов и результатов по отношению к проверяемой теории.

Содержание

История

Отдельные части научного метода применялись ещё философами древней Греции. Ими были разработаны правила логики и принципы ведения спора, вершиной которых стала софистика. Сократу приписывают высказывание о том, что в споре рождается истина. Однако целью софистов была не столько научная истина, сколько победа в судебных процессах, где формализм превышал любой другой подход. При этом выводам, полученным в результате рассуждений, отдавалось предпочтение по сравнению с наблюдаемой практикой. Знаменитым примером является утверждение, что быстроногий Ахиллес никогда не догонит черепаху.

В XX веке была сформулирована гипотетически-дедуктивная модель научного метода [3] (более подробно это рассмотрено ниже), состоящая в последовательном применении следующих шагов:

1. Используйте опыт: Рассмотрите проблему и попытайтесь осмыслить её. Найдите известные ранее объяснения. Если это новая для вас проблема, переходите к шагу 2.
2. Сформулируйте предположение: Если ничего из известного не подходит, попробуйте сформулировать объяснение, изложите его кому-то другому или в своих записях.
3. Сделайте выводы из предположения: Если предположение (шаг 2) истинно, какие из него следствия, выводы, прогнозы можно сделать по правилам логики?
4. Проверка: Найдите факты, противоречащие каждому из этих выводов, с тем чтобы опровергнуть гипотезу (шаг 2) . Использование выводов (шаг 3) в качестве доказательств гипотезы (шаг 2) является логической ошибкой. Эта ошибка называется «подтверждение следствием» (англ.Affirming the consequent , греч. Επιβεβαίωση του επομένου )

Около тысячи лет назад Ибн аль-Хайсам продемонстрировал важность 1-го и 4-го шагов. Галилей в трактате «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения» (1638) также показал важность 4-го шага (называемого также эксперимент) [4] . Шаги метода можно выполнять по порядку — 1, 2, 3, 4. Если по итогам шага 4 выводы из шага 3 выдержали проверку, можно продолжить и перейти снова к 3-му, затем 4-му, 1-му и так далее шагам. Но если итоги проверки из шага 4 показали ложность прогнозов из шага 3, следует вернуться к шагу 2 и попытаться сформулировать новую гипотезу («новый шаг 2»), на шаге 3 обосновать на основе гипотезы новые предположения («новый шаг 3»), проверить их на шаге 4 и так далее.

Следует заметить, что научный метод никогда не сможет абсолютно верифицировать (доказать истинность) гипотезы (шаг 2). Он может лишь опровергнуть гипотезу — доказать её ложность.

Виды научного метода

Теоретический научный метод

Теории

Тео́рия (греч. θεωρία, «рассмотрение, исследование») — система знаний, обладающая предсказательной силой в отношении какого-либо явления. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.

Стандартный метод проверки теорий — прямая экспериментальная проверка («эксперимент — критерий истины»). Однако часто теорию нельзя проверить прямым экспериментом (например, теорию о возникновении жизни на Земле), либо такая проверка слишком сложна или затратна (макроэкономические и социальные теории), и поэтому теории часто проверяются не прямым экспериментом, а по наличию предсказательной силы — то есть если из неё следуют неизвестные/незамеченные ранее события, и при пристальном наблюдении эти события обнаруживаются, то предсказательная сила присутствует.

Гипотезы

Гипо́теза (от др.-греч. ὑπόθεσις — «основание», «предположение») — недоказанное утверждение, предположение или догадка.

Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт (см. теорема, теория), или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений.

Недоказанная и неопровергнутая гипотеза называется открытой проблемой.

Научные законы

Зако́н — вербальное и/или математически сформулированное утверждение, которое описывает соотношения, связи между различными научными понятиями, предложенное в качестве объяснения фактов и признанное на данном этапе научным сообществом согласующимся с данными. Непроверенное научное утверждение называют гипотезой.

Научное моделирование

Практический научный метод

Эксперименты

Экспериме́нт (от лат. experimentum — проба, опыт) в научном методе — набор действий и наблюдений, выполняемых для проверки (истинности или ложности) гипотезы или научного исследования причинных связей между феноменами. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает возможность постановки эксперимента в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной.

Эксперимент делится на следующие этапы:

• Сбор информации;
• Наблюдение явления;
• Анализ;
• Выработка гипотезы, чтобы объяснить явление;
• Разработка теории, объясняющей феномен, основанный на предположениях, в более широком плане.

Научные исследования

Научное исследование — процесс изучения, эксперимента, концептуализации и проверки теории, связанный с получением научных знаний.

Виды научных исследований: Фундаментальное исследование, предпринятое главным образом, чтобы производить новые знания независимо от перспектив применения. Прикладное исследование.

Наблюдения

Измерения

Истина и предубеждение

В XX веке некоторые исследователи, в частности Людвик Флек (1896—1961), отметили необходимость более тщательной оценки результатов проверки опытом, поскольку полученный результат может оказаться под влиянием наших предубеждений. Следовательно, необходимо быть более точным при описании условий и результатов проведения эксперимента.

Выдающийся российский учёный, М.В. Ломоносов, придерживался мнения, что вера и наука дополняют друг друга: [5]

«Правда и вера суть две сестры родные, дочери одного всевышнего родителя, никогда в распрю между собой прийти не могут, разве кто из некоторого тщеславия и показания собственного мудрствования восклеплет.»

Сейчас предположение о божественном вмешательстве автоматически выводит теорию, использовавшую такое предположение, за пределы науки, потому что такое предположение является в принципе непроверяемым и неопровергаемым (нарушение критерия Поппера). В то же время, связанные с религией личные убеждения учёных являются наиболее сложными для преодоления. В своей научной работе они вынуждены искать причины явлений исключительно в естественной области, без опоры на сверхъестественное. Как заметил академик Виталий Лазаревич Гинзбург, [6]

«Во всех известных мне случаях верующие физики и астрономы в своих научных работах ни словом не упоминают о Боге. Занимаясь конкретной научной деятельностью, верующий, по сути дела, забывает о Боге. »

Не менее антинаучной может быть и предубеждённость атеиста. Примером несовместимости подобной предубеждённости и научного метода является сессия ВАСХНИЛ 1948 года, в результате которой генетика в СССР была почти уничтожена и биологическая наука отброшена назад на десятки лет. Один из основных тезисов «мичуринских» биологов во главе с T.Д. Лысенко против генетики состоял в том, что основоположники классической теории наследственности Мендель, Вайсман и Морган якобы вследствие своего религиозного идеализма создали неправильную идеалистическую теорию вместо правильной материалистической: [7]

Как мы отмечали ранее, столкновение материалистического и идеалистического мировоззрений в биологической науке имело место на протяжении всей ее истории… Для нас совершенно ясно, что основные положения менделизма-морганизма ложны. Они не отражают действительности живой природы и являют собой образец метафизики и идеализма… Истинную идеологическую подоплеку морганистской генетики хорошо (невзначай для наших морганистов) вскрыл физик Э. Шредингер. В своей книге «Что такое жизнь с точки зрения физики?», одобрительно излагая хромосомную вейсманистскую теорию, он пришел к ряду философских выводов. Вот основной из них: «…личная индивидуальная душа равна вездесущей, всепостигающей, вечной душе». Это свое главное заключение Шредингер считает «…наибольшим из того, что может дать биолог, пытающийся одним ударом доказать и существование бога и бессмертие души».

Даже без религии простая убеждённость в чём-либо на основе предыдущего опыта или знаний может изменять интерпретацию результатов наблюдения. Человек, имеющий определённое убеждение касательно некоего явления, часто склонен воспринимать факты в качестве доказательств своей веры уже только потому, что они ей прямо не противоречат. При анализе может оказаться, что предмет веры является лишь частным случаем более общих явлений (например, Корпускулярно-волновая теория считает частными случаями предшествовавшие представления о свете в форме частиц или волн) или вообще не связан с предметом наблюдения (например, концепция Теплорода в отношении температуры).

Критика научного метода

Ряд постпозитивистов в своих трудах во 2-й половине XX века сделали попытку применить критерии научного метода к самой модели науки на историческом материале реальных открытий. В результате появилась критика этого метода, которая, по мнению постпозитивистов, указывает на расхождение между методологией научного метода и реальным развитием научных идей.

Томас Кун считает, что научное знание развивается скачкообразно. Научная революция происходит тогда, когда учёные обнаруживают аномалии, которые невозможно объяснить при помощи старой парадигмы, в рамках которой до этого момента происходил научный прогресс. Развитие науки соответствует смене «психологических парадигм», взглядов на научную проблему, порождающих новые гипотезы и теории. Кун относит методы, которые влияют на переход от одной парадигмы к другой, в область психологии. [8]

Имре Лакатос считал, что сформулированный Поппером принцип фальсификации имеет некоторые недостатки:

Догматический фальсификационист, в соответствии со своими правилами, должен отнести даже самые значительные научные теории к метафизике, где нет места рациональной дискуссии — если исходить из критериев рациональности, сводящихся к доказательствам и опровержениям, — поскольку метафизические теории не являются ни доказуемыми, ни опровержимыми. Таким образом, критерий демаркации догматического фальсификациониста оказывается в высшей степени антитеоретическим. [9]

Также одним из существенных недостатков, который мешает рассмотреть развитие науки как систему, опирающуюся на какие-то единые методы, — является существование гипотез ad hoc. Это один из защитных механизмов, к помощи которого прибегают научные и ненаучные теории. С помощью этих гипотез становится невозможным опровержение ни одной теории. Возможно говорить только о временном сдвиге проблем: либо прогрессивном, либо регрессивном.

Майкл Полани считает, что научное знание можно передать через формальные языки только частично, а оставшаяся часть научного знания будет составлять личностное знание учёного, которое принципиально непередаваемо. Ученый, постепенно погружаясь в науку, принимает некоторые правила науки некритично. Эти некритично принятые и формально непередаваемые правила и составляют личностное знание. Ввиду того, что формализировать и передать личностное знание невозможно, невозможно и сравнение этого знания. Возможно только сравнение формализованной части одной теории с формализированной частью другой теории.

Пауль Фейерабенд считает, что единственным принципом, не создающим препятствий прогрессу, является принцип «допустимо всё». Ни одна теория никогда не согласуется со всеми известными в своей области фактами. Любой факт теоретически нагружен, то есть зависит от теории, в рамках которой он рассматривается. Поэтому теорию нельзя сравнивать с фактами. Также теории нельзя сравнивать и друг с другом из-за того, что понятия в разных теориях имеют разное содержание.

В истории науки есть многочисленные случаи того, как важные открытия были сделаны без педантичного следования научному методу: так, гелиоцентрическая система сменила геоцентрическую, [10] теория кислородного горения сменила теорию теплорода, [11] классическая механика Ньютона сменила аристотелевскую механику [9] . Обоснование Коперником гелиоцентрической системы является одним из наиболее ярких примеров: первоначально новая теория, в которой планеты обращались вокруг Солнца, давала значительно худшие астрономические предсказания, чем господствовавшая до неё теория эпициклов. Поэтому Коперник был вынужден апеллировать к простоте и внутренней красоте новой теории:

В центре всего, в покое, находится Солнце. В этом прекраснейшем храме кто может найти этому светильнику лучшее место, чем то, из которого которого он может освещать всё одновременно? [12]

Критика существования научного метода как полностью формализированного и достоверного метода, приводящего к более достоверному знанию, отражает огромный пласт современной философской литературы: Кун Т., Лакатос И., Фейерабенд П., Полани М., Лекторский В. А., Никифоров А. Л., Степин В. С., Порус В. Н. и т. д.

Источник