Роль эксперимента в научной деятельности. Роль эксперимента в науке, его отличие от наблюдения. Определение влажности воздуха в разных помещениях школы в период отопительного сезона

Теоретически эксперимент был обоснован впервые в работах Ф. Бэкона, последующая разработка идей которого связана с именем Милля.

Монопольное положение эксперимента было поставлено под сомнение только в 20 в., прежде всего в социогуманитарном знании, а также в связи с феноменологическим, а затем и герменевтическим поворотом в философии и науке, с одной стороны, и тенденцией к предельной формализации (математизации) естествознания - с другой (появление и рост удельного веса математических модельных экспериментов).

Эксперимент предполагает создание искусственных систем (или "обискусствливание" естественных), позволяющих влиять на них путем перегруппировки их элементов, их элиминирования или замены другими. Отслеживая при этом изменения в системе (которые квалифицируются как следствия предпринятых действий), можно раскрыть определенные реальные взаимосвязи между элементами и тем самым выявить новые свойства и закономерности изучаемых явлений.

В естествознании изменение условий и контроль за ними осуществляются за счет использования приборов разного уровня сложности (от звонка в опытах Павлова по условным рефлексам вплоть до синхрофазотронов и т.п. устройств).

3. Роль эксперимента

Эксперимент проводится для решения определенных познавательных задач, продиктованных состоянием теории, но и сам порождает новые проблемы, требующие своего разрешения в последующих экспериментах, т.е. является и мощным генератором нового знания.

Эксперимент позволяет:

1) изучать явление в "чистом" виде, когда искусственно устраняются побочные (фоновые) факторы;

2) исследовать свойства предмета в искусственно создаваемых экстремальных условиях или вызывать явления, в естественных режимах слабо или вообще не проявляющиеся;

3) планомерно изменять и варьировать различные условия для получения искомого результата;

4) многократно воспроизводить ход процесса в строго фиксируемых и повторяющихся условиях.

К эксперименту обычно обращаются:

1) когда пытаются обнаружить у объекта не известные ранее свойства для продуцирования знания, не вытекающего из наличного (исследовательские эксперименты);

2) когда необходимо проверить правильность гипотез или каких-либо теоретических построений (проверочные эксперименты);

3) когда в учебных целях "показывают" какое-либо явление (демонстрационные эксперименты).

Особый тип экспериментов составляют социальные эксперименты (в частности эксперименты в социологии). По сути, каждое человеческое действие, предпринятое для достижения определенного результата, может быть рассмотрено как своего рода эксперимент.

4 Логическая структура эксперимента

По логической структуре эксперименты делятся на параллельные (когда процедура экспериментирования основана на сравнении двух групп объектов или явлений, одна из которых испытала воздействие экспериментального фактора - экспериментальная группа, а другая нет - контрольная группа) и последовательные (в которых нет контрольной группы, а замеры делаются на одной и той же группе до и после введения экспериментального фактора).

Эмпирическая форма научного познания включает также данные систематические и случайные наблюдения. Различие между данными наблюдения и эмпирическими фактами как особыми типами эмпирического знания было зафиксировано еще в позитивистской философии науки 30-х годов. В это время шла довольно напряженная дискуссия относительно того, что может служить эмпирическим базисом науки. Вначале предполагалось, что ими являются непосредственные результаты опыта - данные наблюдения. В языке науки они выражаются в форме особых высказываний - записей в протоколах наблюдения, которые были названы протокольными предложениями.

В протоколе наблюдения указывается, кто наблюдал, время наблюдения, описываются приборы, если они применялись в наблюдении, а протокольные предложения формулируются как высказывания типа: "NN наблюдал, что после включения тока стрелка на приборе показывает цифру 5", "NN наблюдал в телескоп на участке неба (с координатами x, y) яркое световое пятнышко" и т.п.

Если, например, проводился социологический опрос, то в роли протокола наблюдения выступает анкета с ответом опрашиваемого. Если же в процессе наблюдения осуществлялись измерения, то каждая фиксация результата измерения эквивалентна протокольному предложению.

Анализ смысла протокольных предложений показал, что они содержат не только информацию об изучаемых явлениях, но и, как правило, включают ошибки наблюдателя, наслоения внешних возмущающих воздействий, систематические и случайные ошибки приборов и т.п. Но тогда стало очевидным, что данные наблюдения, в силу того, что они отягощены субъективными наслоениями, не могут служить основанием для теоретических построений.

В результате была поставлена проблема выявления таких форм эмпирического знания, которые бы имели интерсубъективный статус, содержали бы объективную и достоверную информацию об изучаемых явлениях.

В ходе дискуссий было установлено, что такими знаниями выступают эмпирические факты. Именно они образуют эмпирический базис, на который опираются научные теории.

Факты фиксируются в языке науки в высказываниях типа: "сила тока в цепи зависит от сопротивления проводника"; "в созвездии Девы вспыхнула сверхновая звезда"; "более половины опрошенных в городе недовольны экологией городской среды" и т.п.

Уже сам характер фактофиксирующих высказываний подчеркивает их особый объективный статус, по сравнению с протокольными предложениями. Но тогда возникает новая проблема: как осуществляется переход от данных наблюдения к эмпирическим фактам и что гарантирует объективный статус научного факта?

Постановка этой проблемы была важным шагом на пути к выяснению структуры эмпирического познания. Эта проблема активно разрабатывалась в методологии науки XX столетия. В конкуренции различных подходов и концепций она выявила многие важные характеристики научной эмпирии, хотя и на сегодняшний день проблема далека от окончательного решения.

Определенный вклад в ее разработку был внесен и позитивизмом, хотя нелишне подчеркнуть, что его стремление ограничиться только изучением внутренних связей научного знания и абстрагироваться от взаимоотношения науки и практики резко суживали возможности адекватного описания исследовательских процедур и приемов формирования эмпирического базиса науки.

Деятельностная природа эмпирического исследования на уровне наблюдений наиболее отчетливо проявляется в ситуациях, когда наблюдение осуществляется в ходе реального эксперимента. По традиции эксперимент противопоставляется наблюдению вне эксперимента. Не отрицая специфики этих двух видов познавательной деятельности, мы хотели бы тем не менее обратить внимание на их общие родовые признаки.

Предметная структура экспериментальной практики может быть рассмотрена в двух аспектах: во-первых, как взаимодействие объектов, протекающее по естественным законам, и, во-вторых, как искусственное, человеком организованное действие. В первом аспекте мы можем рассматривать взаимодействие объектов как некоторую совокупность связей и отношений действительности, где ни одна из этих связей актуально не выделена в качестве исследуемой. В принципе, объектом познания может служить любая из них. Лишь учет второго аспекта позволяет выделить ту или иную связь по отношению к целям познания и тем самым зафиксировать ее в качестве предмета исследования. Но тогда явно или неявно совокупность взаимодействующих в опыте объектов как бы организуется в системе определенной цепочки отношений: целый ряд их реальных связей оказывается несущественным, и функционально выделяется лишь некоторая группа отношений, характеризующих изучаемый "срез" действительности.

Проиллюстрируем это на простом примере. Допустим, что в рамках классической механики изучается движение относительно поверхности земли массивного тела небольших размеров, подвешенного на длинной нерастягивающейся нити. Если рассматривать такое движение только как взаимодействие природных объектов, то оно предстает в виде суммарного итога проявления самых различных законов. Здесь как бы "накладываются" друг на друга такие связи природы, как законы колебания, свободного падения, трения, аэродинамики (обтекание газом движущегося тела), законы движения в неинерциальной системе отсчета (наличие сил Кориолиса вследствие вращения Земли) и т.д. Но как только описанное взаимодействие природных объектов начинает рассматриваться в качестве эксперимента по изучению, например, законов колебательного движения, то тем самым из природы вычленяется определенная группа свойств и отношений этих объектов.

Прежде всего, взаимодействующие объекты - Земля, движущееся массивное тело и нить подвеса - рассматриваются как носители только определенных свойств, которые функционально, самим способом "включения" их в "экспериментальное взаимодействие", выделяются из всех других свойств. Нить и подвешенное на ней тело предстают как единый предмет - маятник. Земля фиксируется в данной экспериментальной ситуации 1) как тело отсчета (для этого выделяется направление силы тяжести, которое задает линию равновесия маятника) и 2) как источник силы, приводящий в движение маятник. Последнее в свою очередь предполагает, что сила тяжести Земли должна рассматриваться лишь в определенном аспекте. А именно, поскольку, согласно цели эксперимента, движение маятника представляется как частный случай гармонического колебания, то тем самым учитывается лишь одна составляющая силы тяжести, которая возвращает маятник к положению равновесия. Другая же составляющая не принимается во внимание, поскольку она компенсируется силой натяжения нити.

Описанные свойства взаимодействующих объектов, выступая в акте экспериментальной деятельности на передний план, тем самым вводят строго определенную группу отношений, которая функционально вычленяется из всех других отношений и связей природного взаимодействия. По существу описанное движение подвешенного на нити массивного тела в поле тяжести Земли предстает как процесс периодического движения центра массы этого тела под действием квазиупругой силы, в качестве которой фигурирует одна из составляющих силы тяготения Земли. Эта "сетка отношений", выступающая на передний план в рассматриваемом взаимодействии природы, и есть та объектная структура практики, в рамках которой изучаются законы колебательного движения.

Допустим, однако, что то же самое движение в поле тяжести Земли тела, подвешенного на нити, выступает как эксперимент с маятником Фуко. В этом случае предметом изучения становится иная связь природы - законы движения в инерциальной системе. Но тогда требуется выделить совершенно иные свойства взаимодействующих фрагментов природы.

Фактически закрепленное на нити тело функционирует теперь только как движущаяся масса с фиксированным относительно Земли направлением движения. Строго говоря, при этом система "тело плюс нить в поле тяжести" уже не рассматривается как маятник (поскольку здесь оказывается несущественной с точки зрения изучаемой связи основная характеристика маятника - период его колебания). Далее, Земля, относительно которой рассматривается движение тела, теперь фиксируется по иным признакам. Из всего многообразия ее свойств в рамках данного эксперимента оказываются существенными направление оси вращения Земли и величина угловой скорости вращения, задание которых позволяет определить кориолисовы силы. Силы же тяготения в принципе уже не играют существенной роли для целей экспериментального исследования кориолисовых сил. В результате выделяется новая "сетка отношений", которая характеризует изучаемый в рамках данного эксперимента срез действительности. На передний план выступает теперь движение тела с заданной скоростью вдоль радиуса равномерно вращающегося диска, роль которого играет плоскость, перпендикулярная оси вращения Земли и проходящая через ту точку, где в момент наблюдения находится рассматриваемое тело. Это и есть структура эксперимента с маятником Фуко, позволяющего изучать законы движения в неинерциальной (равномерно вращающейся) системе отсчета.

Аналогичным образом в рамках анализируемого взаимодействия природы можно было бы выделить объектные структуры иного типа, если данное взаимодействие представить как разновидность экспериментальной практики по изучению, например, законов свободного падения или, допустим, законов аэродинамики (разумеется, отвлекаясь при этом от того, что в реальной экспериментальной деятельности такого рода опыты для данной цели не используются). Анализ таких абстрактных ситуаций хорошо иллюстрирует то обстоятельство, что реальное взаимодействие природы может быть представлено как своего рода "суперпозиция" различного типа "практических структур", число которых в принципе может быть неограниченным.

В системе научного эксперимента каждая из таких структур выделяется благодаря фиксации взаимодействующих объектов по строго определенным свойствам. Эта фиксация, конечно, не означает, что у объектов природы исчезают все другие свойства, кроме интересующих исследователя. В реальной практике необходимые свойства объектов выделяются самим характером оперирования с ними. Для этого объекты, приведенные во взаимодействие в ходе эксперимента, должны быть предварительно выверены практическим употреблением на предмет существования у них свойств, стабильно воспроизводящихся в условиях будущей экспериментальной ситуации. Так, нетрудно видеть, что эксперимент с колебанием маятника мог быть осуществлен лишь постольку, поскольку предшествующим развитием практики было строго выявлено, что, например, сила тяжести Земли в данном месте постоянна, что любое тело, имеющее точку подвеса, будет совершать колебания относительно положения равновесия и т.п. Важно подчеркнуть, что вычленение этих свойств стало возможным лишь благодаря соответствующему практическому функционированию рассматриваемых объектов. В частности, свойство Земли быть источником постоянной силы тяготения многократно использовалось в человеческой практике, например, при перемещении различных предметов, забивании свай с помощью падающего груза и т.п. Подобные операции позволили функционально выделить характеристическое свойство Земли "быть источником постоянной силы тяжести".

В этом смысле в экспериментах по изучению законов колебания маятника Земля выступает не просто как природное тело, а как своеобразный "искусственно изготовленный" объект человеческой практики, ибо для природного объекта "Земля" данное свойство не имеет никаких "особых привилегий" по сравнению с другими свойствами. Оно существует реально, но на передний план как особое, выделенное свойство выступает только в системе определенной человеческой практики. Экспериментальная деятельность представляет собой специфическую форму природного взаимодействия, и важнейшей чертой, определяющей эту специфику, является именно то, что взаимодействующие в эксперименте фрагменты природы всегда предстают как объекты с функционально выделенными свойствами.

В развитых формах эксперимента такого рода объекты изготовляются искусственно. К ним относятся в первую очередь приборные установки, с помощью которых проводится экспериментальное исследование. Например, в современной ядерной физике это могут быть установки, приготовляющие пучки частиц, стабилизированные по определенным параметрам (энергия, пульс, поляризация); мишени, бомбардируемые этими пучками; приборы, регистрирующие результаты взаимодействия пучка с мишенью. Для наших целей важно уяснить, что само изготовление, выверка и использование таких установок аналогичны операциям функционального выделения свойств у объектов природы, которыми оперирует исследователь в описанных выше экспериментах с маятником. В обоих случаях из всего набора свойств, которыми обладают материальные объекты, выделяются лишь некоторые свойства, и данные объекты функционируют в эксперименте только как их носители.

С таких позиций вполне правомерно рассматривать объекты природы, включенные в экспериментальную ситуацию, как "квазиприборные" устройства независимо от того, получены они искусственным путем или естественно возникли в природе независимо от деятельности человека. Так, в экспериментальной ситуации по изучению законов колебания Земля "функционирует" как особая приборная подсистема, которая как бы "приготовляет" постоянную силу тяготения (аналогично тому, как созданный человеком ускоритель при жестко фиксированном режиме работы будет генерировать импульсы заряженных частиц с заданными параметрами). Сам маятник играет здесь роль рабочего устройства, функционирование которого дает возможность зафиксировать характеристики колебания. В целом же система "Земля плюс маятник" может быть рассмотрена как своеобразная квазиэкспериментальная установка, "работа" которой позволяет исследовать законы простого колебательного движения.

В свете сказанного специфика эксперимента, отличающая его от взаимодействий в природе "самой по себе", может быть охарактеризована так, что в эксперименте взаимодействующие фрагменты природы всегда выступают в функции приборных подсистем. Деятельность по "наделению" объектов природы функциями приборов будем в дальнейшем называть созданием приборной ситуации. Причем саму приборную ситуацию будем понимать как функционирование квазиприборных устройств, в системе которых испытывается некоторый фрагмент природы. И поскольку характер взаимоотношений испытуемого фрагмента с квазиприборными устройствами функционально выделяет у него некоторую совокупность характеристических свойств, наличие которых в свою очередь определяет специфику взаимодействий в рабочей части квазиприборной установки, то испытуемый фрагмент включается как элемент в приборную ситуацию.

В рассматриваемых выше экспериментах с колебанием маятника мы имели дело с существенно различными приборными ситуациями в зависимости от того, являлось ли целью исследования изучение законов колебания или законов движения в равномерно вращающейся системе. В первом случае маятник включен в приборную ситуацию в качестве испытуемого фрагмента, во втором он выполняет совершенно иные функции. Здесь он выступает как бы в трех отношениях:

1) Само движение массивного тела (испытуемый фрагмент) включено в функционирование рабочей подсистемы в качестве ее существенного элемента (наряду с вращением Земли);

2) Периодичность же движения маятника, которая в предыдущем опыте играла роль изучаемого свойства, теперь используется только для того, чтобы обеспечить стабильные условия наблюдения. В этом смысле колеблющийся маятник функционирует уже как приготовляющая приборная подсистема;

3) Свойство маятника сохранять плоскость колебания позволяет использовать его и в качестве части регистрирующего устройства. Сама плоскость колебания здесь выступает в роли своеобразной стрелки, поворот которой относительно плоскости вращения Земли фиксирует наличие кориолисовой силы.

Такого рода функционирование взаимодействующих в опыте природных фрагментов в роли приборных подсистем или их элементов и выделяет актуально, как бы "выталкивает" на передний план, отдельные свойства этих фрагментов. Все это приводит к функциональному вычленению из множества потенциально возможных объектных структур практики именно той, которая репрезентирует изучаемую связь природы.

Такого рода связь выступает как объект исследования, который изучается и на эмпирическом, и на теоретическом уровнях познавательной деятельности. Выделение объекта исследования из совокупности всех возможных связей природы определяется целями познания и на разных уровнях последнего находит свое выражение в формулировке различных познавательных задач. На уровне экспериментального исследования такие задачи выступают как требование зафиксировать (измерить) наличие какого-либо характеристического свойства у испытуемого фрагмента природы. Однако важно сразу же уяснить, что объект исследования всегда представлен не отдельным элементом (вещью) внутри приборной ситуации, а всей ее структурой.

На примерах, разобранных выше, по существу было показано, что соответствующий объект исследования - будь то процесс гармонического колебания или движение в неинерциальной системе отсчета - может быть выявлен только через структуру отношений, участвующих в эксперименте природных фрагментов.

Аналогичным образом обстоит дело и в более сложных случаях, относящихся, например, к экспериментам в атомной физике. Так, в известных опытах по обнаружению комптон-эффекта предмет исследования - "корпускулярные свойства рентгеновского излучения, рассеянного на свободных электронах" - определялся через взаимодействие потока рентгеновского излучения и рассеивающей его графитной мишени при условии регистрации излучения особым прибором. И только структура отношений всех этих объектов (включая прибор для регистрации) репрезентирует исследуемый срез действительности. Такого рода фрагменты реальных экспериментальных ситуаций, использование которых задает объект исследования, будем называть в дальнейшем объектами оперирования. Данное различение позволит избежать двусмысленности при использовании термина "объект" в процессе описания познавательных операций науки. В этом различии фиксируется тот существенный факт, что объект исследования не совпадает ни с одним из отдельно взятых объектов оперирования любой экспериментальной ситуации. Подчеркнем также, что объекты оперирования по определению не тождественны "естественным" фрагментам природы, поскольку выступают в системе эксперимента как своеобразные "носители" некоторых функционально выделенных свойств. Как было показано выше, объекты оперирования обычно наделяются приборными функциями и в этом смысле, будучи реальными фрагментами природы, вместе с тем выступают и как продукты "искусственной" (практической) деятельности человека.

Эксперимент опирается на широкий спектр логических средств. Для их анализа определим критерий выбора наиболее характерных средств. В качестве такого критерия может быть взято положение о практической базе логических операций, непосредственно связанных с реальными предметами, процессами их видоизменения и чувственного отражения. К таким методам можно отнести операции анализа и синтеза, дедукции и индукции, обобщения и абстрагирования, аналогии и моделирования. Кроме того, следует учитывать, что эксперимент тесно связан с проблемой, имеющей свои теоретические и эмпирические основания, так и с гипотезой, для проверки которой он предпринимается.

Министерство образования Российской Федерации

Томский политехнический университет

Кафедра Философии

Эксперимент как метод научного познания

Выполнил: Жуков В.В.,

аспирант НИИ ЯФ, лаб. 23

«______»________________________2001

______________________

Томск 2001
Содержание

1 Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 Практический базис эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 Общее строение научного эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 Логические средства экспериментального исследования. . . . . . . . . . . . .12 5 Экспериментальный факт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 6 Экспериментальные методы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 7 Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Список использованных источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

1 Введение

Объектом изучения в настоящей работе является эксперимент как научный метод. Очевидно, эксперимент можно изучать с различных точек зрения: истории возникновения, развитие, классификации, описание особенностей и так далее. В данной работе остановимся на таких важных элементах рассмотрения как практический базис экспериментального исследования, его общее строение, логические средства и методы.

Дело в том, что среди многих методов, которыми пользуется современная наука, особое значение имеет эксперимент, ставший в руках ученых наиболее действенным средством познания. А поскольку наука представляет собой одну из наиболее динамических частей человеческой культуры, то вместе с ней меняются и средства познания. Методология как своего рода разведочная наука должна отслеживать эти изменения и в определенной мере предсказывать их. Особое значение в этом плане имеет изучение эксперимента, роль которого в научном познании несомненно очень велика и постоянно возрастает.

2 Практический базис эксперимента

Прежде чем говорить о том, как осуществляется экспериментальное исследование необходимо, необходимо иметь ясное представление о том, что такое эксперимент, каковы его отличительные особенности, как он соотносится с другими методами познания. Учитывая то, что существует далеко не один десяток определений эксперимента, хотелось бы не вдаваться в спор о их приемлемости, а сделать попытку указать на признаки, наиболее характерные для данного метода, помогающие раскрыть его сущность.

Сложность заключается в том, что эксперимент как метод науки стоит в центре пересечения практических и познавательных деятельностей, включает признаки чувственного и рационального, эмпирического и теоретического, объективного и субъективного. Другими словами, эксперимент интегрально заключает в себе признаки различных сторон познавательной деятельности и, именно этим, определяется сложность его природы, трудности определения. Хотя он и имеет общие черты с практикой, но к ней совсем не сводится, так как служит все же методом познания, обладает гносеологическими признаками; имея общие черты с наблюдением, он не исключает и операций логического характера, что сближает его с формами теоретической деятельности, но не настолько, что бы полностью в них раствориться и потерять свою эмпирическую основу. Таким образом, сущность эксперимента заключается в том, что в нем сочетаются приемы практического, чувственного и рационального познания. Стало быть, в познавательном цикле осуществляется сложная система взаимодействий. При этом элементы процесса познания испытывают воздействия окружающей среды, а исследователь – также и различных компонентов общества. Анализ этих сторон и позволяет раскрыть природу эксперимента – научного метода.

По форме эксперимент сближается с деятельностью, в которой принимают участие субъект и объект, средства их взаимного воздействия и сама деятельность, в результате которой реализуется субъективная цель, видоизменяется объект, принимающий удобную форму для обеспечения потребностей человека. В эксперименте выделяются также субъект и объект познавательного действия, практические средства познания (приборы и инструменты), и само действие, направленное на изменение объекта.

Итак, эксперимент с самого начала выделяется в особый вид практики, предпринимаемой с целью получения нового знания и проверки старого.

В контексте выше сказанного следует отметить, что особенность эксперимента проявляется не просто в наличии практического действия, а в создании особой приборной ситуации, экспериментальной установки. Она состоит из элементов естественной и искусственной природы, а ее целостное функционирование и выступает в качестве объекта исследования. Создав такую установку, исследователь изучает ее функционирование, влияет на нее путем перегруппировки элементов, их элиминирования, заменой новыми и так далее, то есть активно изменяет объект изучения, его структуру. Наблюдая за возникающими следствиями, ученый выявляет скрытые от непосредственного наблюдения, но объективные свойства предметов и явлений.

При этом, в процессе эмпирического исследования на изучаемый объект действительно влияет прибор, а иногда полностью его моделирует, но это не искажает реальных свойств изучаемых явлений, наоборот, служит единственным средством практического их выявления. Дело в том, что прибор (экспериментальная установка), хотя и сделан руками человека, представляет собой часть реального мира, функционирует в полном соответствие с законами природы. Конструируя сложные технические системы в качестве средств познания, человек не удаляется от мира, а приближается к нему. Как известно в природе предметы и явления существуют не изолированно друг от друга, а находятся во взаимодействии, образуя тем самым целостную систему материального мира. Каждый уровень структурной организации материи связан с другим уровнем. Микропроцессы так или иначе дают о себе знать через макроявления, в противном случае они никогда бы не были открыты и познаны. Приводя микрообъекты во взаимодействие с приборами (то есть макрообъектами), мы поступаем в полном соответствии с законами природы. Приборы становятся единственным и наиболее надежным средством практического познания.

Таким образом, прибор – важнейшее средство познания, а его использование – отличительная особенность эмпирического, в том числе и экспериментального, исследования. Специфика прибора в той или иной мере обусловливает и специфику разновидностей эмпирического познания. Поэтому большое значение имеет классификация приборов. Их можно подразделить на пять основных групп:

1) приборы, увеличивающие силу и диапазон чувственного восприятия (микроскопы, телескопы, приборы ночного видения, рентгеновские установки);

2) измерительные приборы (линейки, часы, барометры, термометры, счетчики Гейгера);

3) технические устройства, позволяющие расчленить предметы, проникнуть в их внутреннюю структуру (ускорители, центрифуги, перегонные кубы, фильтры, призмы);

4) технические системы, обеспечивающие необходимые для эксперимента условия (барокамеры, аэродинамические трубы, вибросистемы);

5) фиксирующие приборы (кино-, фото-, телеаппаратура, электроскопы, осциллографы, различные индикаторы, флюоресцирующие экраны и т.д.).

В современном научном познании, как правило, применяются не отдельные приборы, а их комплекс.

Эксперимент как деятельность, имеющая внешние и внутренние, объективные и субъективные признаки, распадается на ряд этапов, сочетание которых раскрывает его логическую структуру. До некоторого (недавнего) момента времени его специфика ограничивалась лишь сбором опытных данных, то есть непосредственным экспериментированием, из которого выпадали подготовительная и заключительная стадии. Считалось, например, что логическая обработка данных выходит за рамки чисто экспериментального исследования и относится к разряду теоретического познания.

В настоящее время, стало ясно, что простые логико-математические операции входят в структуру эмпирического исследования, частью которого является эксперимент. И, без некоторой, хотя бы минимальной обработки данных опыта, то есть без особой теоретической части, эмпирическое исследование не существует.

Исходя из этого, можно утверждать, что эксперимент вовсе не ограничивается лишь проведением опыта и получением исходной информации, а складывается из этапов, на каждом из которых по-своему сочетаются элементы чувственного, практического и теоретического познания. К ним можно отнести следующие: 1) подготовительный, 2) этап проведения эксперимента и получение опытных данных; 3)этап обработки опытных данных, или заключительный. Анализ структурных особенностей экспериментального исследования помогает раскрыть его природу с гносеологической точки зрения, то есть с позиции соотношения объекта и субъекта познавательной деятельности. В следующем разделе более подробно рассматривается строение эксперимента, которое имеет не менее важное значение для достижения этой цели.

3 Общее строение научного эксперимента

В состав эксперимента входят два элемента: средства познания и предмет познания.

Обычно в познавательный цикл приходится вводить конкретный предмет природы, видоизмененный человеком. При этом такие изменения обусловлены необходимостью создания внешней по отношению к человеку подсистемы «средство познания ® предмет познания », обеспечивающий решение определенной познавательной задачи.

Результатом такого взаимодействия является изменение подсистемы «средство познания ® предмет познания » и ее элементов. В процессе познания изменение объекта должно быть фиксировано человеком. Состояние объекта – это характеристика компонентов строения объекта в такой промежуток времени, в течение которого объект не претерпевает изменений на определенном уровне его строения. Другими словами, для любого объекта, имеющего конкретный для определенного уровня строения состав, взаимодействия и структуру, должен быть и такой промежуток времени, в течение которого сохраняются его состав, взаимодействия и структура. Нулевых промежутков времени не существует, поэтому всегда можно выбрать такой интервал, в течение которого те или иные компоненты строения объекта не изменяются. Это, однако, не означает, что его строение будет сохраняться на всех уровнях. Постоянству в определенные промежутки времени состава, взаимодействий и структуры на одном уровне строения, как правило, сопутствуют изменения на других.

Если промежуток времени, в течение которого отмечается постоянство строения объекта познания, меньше того времени, в течение которого это строение может фиксировать экспериментатор, или специально разработанные для этих целей средства фиксации, тогда научный эксперимент невозможен.

Для исследователя состояние объекта выступает как постоянство известных ему компонентов строения этого объекта. Следовательно, для того чтобы фиксировать изменение состояния объекта познания, необходимо располагать определенными средствами познания, изменяющими предмет познания, и определенными знаниями о строении этого объекта. Однако, количество экспериментов по отношению к каждому объекту познания ограничено; что касается тех знаний, которые сформировались относительно каждого отдельного объекта познания в процессе труда, то они тем более ограничены. Трудности, возникающие в процессе выявления значений сложных научных терминов, имеют в своей основе неправильную постановку познавательной задачи: предполагается, что такая задача разрешима только в пределах языка науки. Однако действительным базисом ее решения является эксперимент. Изменения средств познания можно разбить на два класса: подготовительные и преобразующие. Преобразующие изменения средства познания – R(i) – состоят из таких однородных и фиксируемых изменений конкретных компонентов строения, которые непосредственно вызывают планируемые изменения предмета познания – n(i). В соответствии с этим и конструкция средств познания представляет систему, состоящую из подготовительных и преобразующих элементов. Преобразующие элементы непосредственно вступают во взаимодействие с телом, введенным в элементарный акт; изменяют предмет познания, определяют однородность изменения предмета познания. Следует отметить, что накопление экспериментальных результатов в науке обусловливает усложнение средств познания. Для осуществления изменений преобразующего элемента требуется разработка конструкций подготовительных элементов средств познания. Изменения последних в течение эксперимента представляют собой подготовительные изменения средств познания. Функция подготовительных изменений сводится к созданию условий для преобразующего изменения.

Кроме того, в каждом эксперименте вводимый в элементарный акт объект познания претерпевает конкретные изменения. Эти изменения должны обладать следующими свойствами: 1) фиксироваться исследователями, 2) быть однородными, 3) относиться к изменениям объекта познания. Если такие изменения окажутся изменениями другого объекта познания, тогда возникает необходимость либо расширить объект познания, либо эксперимент нельзя считать научным, либо n(i) будет относиться к новым объектам исследования, что потребует постановки новой познавательной задачи и введения соответствующего элементарного акта.

Взаимодействие «средство познания ® предмет познания » должно конструироваться и осуществляться как непосредственно фиксируемое в эксперименте. Другими словами, экспериментатор должен обеспечить проверку рассматриваемых взаимодействий для того, чтобы установить тот факт, что изменение предмета познания – n(i) – возникают именно вследствие преобразующих изменений средства познания. Фиксируемость связи между изменениями R(i) и n(i) является необходимым признаком или свойством научного эксперимента.

Рассматриваемое свойство обеспечивает изоляцию или, точнее, выделение предмета познания. Для решения этой задачи исследователь не имеет никаких других возможностей кроме конструирования и осуществления фиксируемого взаимодействия подсистемы « ® изменение предмета познания » (R(i) ® n(i)). Следует подчеркнуть, что такая ситуация неизбежна и носит универсальный характер. Она означает лишь констатацию того факта, что и средства и предмет познания всегда находятся во взаимодействии со средой. Следовательно, любой компонент строения объекта познания нельзя выделить из окружающей среды в том смысле, что он будет полностью изолирован от нее.

Как правило, в каждом элементарном акте экспериментатор осуществляет какое-то однородное изменение предмета познания – n(i). Его планирование, как мы отмечали выше, обусловлено строением познавательного цикла и уровнем развития науки. Рассматривая все возможные в научном исследовании ситуации только сточки зрения изменений предмета познания, можно констатировать, что такие изменения могут относиться к различным компонентам строения объекта познания: к его составу, к взаимодействиям между элементами состава, к складывающимся при этом структурам. В зависимости от этого планируемый эксперимент будет: 1) экспериментом, в котором устанавливается состав объекта познания; 2) экспериментом, в котором фиксируются взаимодействия между известными или неизвестными элементами состава объекта познания; 3) экспериментом, в котором выявляются структуры, характерные для взаимодействий элементов состава объекта познания.

Кроме этого, в науке ставятся и сложные эксперименты. Они представляют собой различные комбинации экспериментов всех трех типов: эксперименты, фиксирующие состав и взаимодействия элементов состава; состав и его структуру; взаимодействия и его структуру.

В тех случаях, когда ученый имеет дело с исследованием такого объекта, целостность которого не может быть нарушена при решении определенных познавательных задач, тогда сложный эксперимент представляет собой совокупность всех трех типов.

Следовательно под сложными экспериментами мы понимаем не только такие, которые требуют больших затрат труда для своего осуществления, и не эксперименты, в которых используются конструкции средств познания с большим числом элементов, а совокупность элементарных экспериментов, в каждом из которых фиксируются определенные однородные изменения отдельного предмета познания.

4 Логические средства экспериментального исследования

Эксперимент опирается на широкий спектр логических средств. Для их анализа определим критерий выбора наиболее характерных средств. В качестве такого критерия может быть взято положение о практической базе логических операций, непосредственно связанных с реальными предметами, процессами их видоизменения и чувственного отражения. К таким методам можно отнести операции анализа и синтеза, дедукции и индукции, обобщения и абстрагирования, аналогии и моделирования. Кроме того, следует учитывать, что эксперимент тесно связан с проблемой, имеющей свои теоретические и эмпирические основания, так и с гипотезой, для проверки которой он предпринимается.

В методологической литературе анализ определяется как метод научного познания, состоящий из расчленения объекта на составляющие части и изучения их в отдельности. Синтез же представляет собой обратную операцию – соединение частей в целое и изучение целостного функционирования объекта.

Объективной платформой данных методов служит структурная организация материальных объектов, способность объединяться в сложные комплексы, взаимодействовать друг с другом и распадаться на части. Особый смысл в таком плане имеет сама человеческая деятельность, благодаря которой разъединяются или объединяются предметы реальности.

Любая экспериментальная установка представляет собой практическое воплощение анализ и синтеза, так как, с одной стороны, она как бы вырезает из общих природных связей явление, подлежащее изучению, с другой – включает его в новую систему элементов, из которых установка складывается.

Многократное варьирование опытом также представляет собой практическое воплощение анализа и синтеза, выделение свойств предмета и их воссоединение друг с другом в целостное образование.

Аналитико-синтетическая деятельность в экспериментальном исследовании отличается тем, что практические операции анализа и синтеза дополняются рациональными формами проявления (логическими заключениями рациональной формы сознания).

Процесс формирования разрозненных предметов и приборов в экспериментальную установку представляет собой практический синтез, благодаря которому анализируется изучаемое явление, выявляются его отдельные свойства и признаки. Затем они синтезируются с помощью рациональных приемов в целостной картине явления. Толчком к практическому синтезу, к созданию приборной установки всегда выступает гипотеза, нуждающаяся в опытной проверке.

Соединение элементов экспериментальной установки представляет собой практический синтез, предпринимаемый специально для анализа испытываемых веществ. Причем одного эксперимента, как правило, не достаточно. Глубина анализа прямо зависит от количества испытаний. Широта охвата исследуемых предметов и заключается в творчестве ученого. Углубленный анализ позволяет сделать важные открытия, отодвигая на задний план счастливую случайность.

Таким образом, анализ и синтез играют важную роль в экспериментальном исследовании, служат наиболее действенными средствами познания, используются не изолированно, а в тесном единстве с другими методами, среди которых выделяются, как уже отмечалось, сравнение, абстрагирование, аналогия, индукция и дедукция.

Любой анализ и синтез представляет собой такие логические операции, которые не могут обойтись без сравнения, индукции и дедукции, включают элементы обобщения и абстрагирования. Совокупность этих методов составляет основу научного анализа и синтеза. Рассмотрим их подробнее.

Роль индукции и дедукции в научном познании хорошо известна. Остановимся на ее характеристике в структуре эмпирического познания. Названные методы представляют собой связь единичного и общего в человеческом знании, их взаимную обусловленность, широко применяются как на теоретическом, так и на эмпирических уровнях. Индукция выступает как синтез частных суждений, на основе которых вырабатываются общие положения. Дедукция же представляет собой объединение общих и частных высказываний, что дает логическим путем поучить новое частное высказывание.

Особая роль дедукции заключается в том, что с ее помощью формулируются проблемы и гипотезы, предваряющие экспериментальный поиск на его начальной стадии, и выводятся эмпирические следствия из них. Наконец, само фиксирование эмпирических данных, развертывающееся на фоне накопленного знания о соответствующем понимании экспериментальных действий, также предполагает применение дедуктивных операций.

В ряде случаев из анализируемой гипотезы не удается сразу вывести проверяемое следствие. Возникает необходимость в промежуточных выводах, предшествующих заключительное следствие. Цепочка таких выводов – ни что иное, как гипотетико-дедуктивное развертывание теории. В силу сложности системы доказательство или опровержение конечных следствий не всегда может служить доказательством истинности или ложности самой теории, так как в процессе введения теории могут вкрасться ошибки, требующие устранения. Поэтому опытная проверка теории предполагает не одно, а серию многоступенчатых экспериментальных испытаний. Неподтверждаемость следствий может быть объяснена следующими обстоятельствами: 1) неверна гипотеза; 2) допущена ошибка при выведении из гипотезы следствия; 3) имеются неточности в самом эксперименте, в полученных данных. В дел вновь включаются анализ и синтез, дедукция и индукция, призванные согласовать теоретические и практические средства познания.

По-своему действует дедукция и при снятии показаний приборов. Сами по себе показания не отражают свойств объекта исследования. Только в свете теоретических предпосылок и дедуктивных композиций они приобретают определенный физический смысл.

Итак, дедукция и индукция – такие методы познания, благодаря которым осуществляется связь между теорией и эмпирией, развертывается система высказываний, допускающих опытную проверку. Эксперимент здесь выступает и как конечный, и как начальный этап научного поиска.

К рассмотренным методам тесно примыкают операции обобщения и абстрагирования. На эмпирическом уровне обобщение реализуется через систему индуктивного вывода, сравнение изучаемых явлений. Оно помогает глубже познать явление, выявить его связи и отношения. При рациональном анализе экспериментальных данных обобщение способствует формированию фактов науки и эмпирических зависимостей.

Дедукция, позволяющая сформулировать частное высказывание, тесно связывается с операцией абстрагирования, так как выделение частного явления предполагает отвлечение от целого ряда других признаков, объективно присущих предмету изучения. Специфика абстрагирования в экспериментальном исследовании проявляется в том, что этот, казалось бы, сугубо рациональный прием познания приобретает здесь ярко выраженную практическую направленность. Изучаемое свойство может быть выделено из объективной совокупности свойств не только теоретически, но и с помощью экспериментальных средств. Начавшись с практических операций, абстрагирование через логические операции отвлечения, в конце концов, воплощается в мысленные действия с идеальными объектами, то есть и данный метод познания олицетворяет собой переход от теоретического к практическому и наоборот. Абстрагирование используется и как метод выдвижения гипотез, формирования эмпирического базиса – продумывания схемы опыта, подбора элементов приборной ситуации, обработки полученных данных и т.д.

В эксперименте широко применяется аналогия – прием познания, с помощью которого осуществляется переход от более исследованного объекта к менее изученному при наличии у них общих признаков.

Особое значение аналогии в эксперименте заключается в том, что на основе изучения экспериментального объекта получаются выводы, распространяемые на естественные объекты природы. С помощью аналогии переходят от частного знания к общему, от конкретного к абстрактному. При эксперименте могут иметь место и переходы однозначного характера – от частного к частному.

Из сказанного следует, что логические операции в эксперименте приобретают особую рационально-практическую окраску, придают практическим действиям целесообразный смысл, стягивают комплекс действий в целостную структуру опытного исследования, обеспечивая его связь с теоретическими предпосылками.

5 Экспериментальный факт

Система заданных изменений предмета познания и средств познания обеспечивает: фиксацию конкретных взаимодействий подсистемы «преобразующее изменение средства познания ® изменение предмета познания »; выделение этих взаимодействий из всех других возможных связей; создание познавательных изменений предмета познания.

Изменение предмета познания являются базисом, на основе которого «воздвигается» теория, исходным пунктом для каждого познавательного цикла и объективным элементом научного процесса познания.

Экспериментальный факт рождается во взаимодействии ученого с изменением предмета познания, так как любое познавательное изменение предмета познания становится фактом лишь в том случае, когда оно фиксировано исследователем. Следовательно, экспериментальным фактом является познавательное изменение предмета познания, фиксированное исследователем. Имеющийся же арсенал научных фактов в каждый данный момент развития отрасли науки образует совокупность фиксированных изменений (предметов познания), полученных в определенной исторической последовательности.

Экспериментальные факты оказываются исходными при построении теории, создании гипотез и конструирования экспериментальных установок. Другой причиной повышения интереса к проблеме факта явилось развитие наук, изучающих сложные биологические и социальные объекты познания. Большое количество элементов и связей в этих объектах, их системный характер, а также ограниченные возможности для изучения отдельных элементов без нарушения всей системы вынуждали ученых с особой тщательностью подходить к отбору фактов. При этом решающую роль играли эмпирические навыки. Однако, осмысливая экспериментальную практику, ученые шли по пути дальнейшей конкретизации определения факта в терминах отдельных наук или в понятиях естественного языка. Подчеркнем, что любая математическая обработка естественнонаучного материала в своем основании должна иметь наблюдаемые объекты.

Не может не возникнуть вопрос: все ли наблюдаемые объекты исследователь должен вводить в качестве фактов в процесс познания?

Если ответить положительно, тогда количество фактов будет зависеть только от трех параметров: порога чувствительности наших органов чувств; времени, в течение которого фиксируется каждый отдельный объект; и емкости фиксирующей системы человека. Однако, психологические исследования показывают, что наблюдение является сложным процессом, оно не носит созерцательного характера. Следовательно, человек вообще не способен «просто» наблюдать. Таким образом, есть основания утверждать, что объекты познания фиксируются человеком и становятся для него фактами лишь в том случае, когда они включаются в какую-либо форму процесса познания.

Для того, чтобы фиксировать изменения предмета познания, необходимо обладать знаниями, следить за взаимодействием «преобразующее изменение средства познания ® ».

Фиксация познавательного изменения предмета познания совершается в элементарном акте. Следовательно, ее нельзя рассматривать в системе «чувство – мышление». Мышление исследователя выделяет познавательное изменение предмета познания и фиксирует его в модели, состоящей из системы образов. Изменения предмета познания фиксируются с помощью мышления. Также очевидно, что если бы в экспериментальном факте существовало то или иное истолкование, то он не мог бы служить средством ни подтверждения теории ни ее опровержения. Экспериментальный факт возникает лишь в процессе взаимодействия «преобразующее изменение средства познания ® познавательное изменение предмета познания ». Переход от экспериментальных фактов к теории предполагает несколько промежуточных ступеней. Первой такой ступенью является описание экспериментального факта.

Экспериментальный факт, будучи изменением предмета познания, не определяется ни знаниями исследователя, ни его органами чувств, ни какими-либо другими особенностями ученого как отдельной личности – субъекта. Объективность экспериментального факта связана со спецификой изменения предмета познания в эксперименте. Важные в этом отношении свойства изменения предмета познания сводятся к следующему: изменение предмета познания возникают во взаимодействии «преобразующее изменение средства познания ® изменение предмета познания », то есть во внешней по отношению к исследователю подсистеме тел. Такое изменение предмета познания, будучи однородным, либо фиксируется органами чувств, либо остается незамеченным.

После окончания элементарного акта экспериментальный факт сохраняется в виде образа познавательного изменения предмета познания. Он, как правило, перерабатывается в мысленную модель. Модель познавательного изменения предмета познания должна быть описана в естественном или искусственном языке.

6 Экспериментальные методы

Экспериментальные методы – это схемы последовательностей операций исследователя, определяемые строением научного эксперимента.

Строение эксперимента можно изучать на различных уровнях. В зависимости от этого фиксируемые нами методы будут характеризоваться той ил иной степенью детализации. Поскольку мы рассмотрели общее строение эксперимента, это поможет нам установить схему последовательностей операций исследователя, характерную для любого эксперимента. Это – наиболее общая и универсальная схема. Последующая детализация экспериментальных методов приведет лишь к выделению экспериментальных процедур, характерных для определенных областей исследования.

В познавательном цикле наряду с экспериментом в каждом элементарном акте осуществляются процессы счета и измерения. В связи с этим возникают специфические методы счета и измерения. Хотя счет и измерения являются необходимыми процессами в развитии науки, мы вынуждены абстрагироваться от них. Процедуры счета и измерения дополняют процедуры эксперимента. Тот факт, что на основе установленных количественных характеристик в науке часто удается сделать выводы относительно строения объекта познания и законов его функционирования, не меняет дела. Действительно читаются и измеряются лишь конкретные элементы строения объекта познания. Следовательно, в процессе счета и измерения всегда присутствует считаемый и измеряемый объект. Кроме этого, методологические модели изучаемого объекта, созданные на основе счета и измерений, должны быть подтверждены или опровергнуты экспериментом.

Особое место в экспериментальных исследованиях занимают математическая обработка результатов счета и измерений, а также построение математических моделей предмета познания, которые играют важную роль в научных исследованиях. Однако, чтобы говорить об этих методах корректно, необходимо подвергнуть специальному анализу процесс познания в математике. В этих условиях математические методы можно описывать в терминах математики, что для целей методологического анализ совершенно недостаточно. Конечно, абстрагируясь от математических методов, упрощается решаемая проблема. Однако такое допущение допустимо и даже необходимо. Эксперимент надлежит исследовать независимо от математической обработки результатов счета и измерения. Изучение относительно самостоятельной процедуры исследования в методологии – предпосылка для изучения функционирующего комплекса методов в том или ином познавательном цикле.

Экспериментальные методы определяются не только объектом познания, но и строением процесса познания. Такая схема, определяемая строением эксперимента, является правильно построенной схемой операций ученого в эксперименте или экспериментальным методом. Став фиксированным исследователем, такой метод становится алгоритмом его действий.

Если установленное общее строение эксперимента рассмотреть с методологической точки зрения, то экспериментальный метод может быть описан следующей цепочкой последовательных операций:

1 – Постановка задачи на конструирование эксперимента как такой подсистемы, взаимодействия которой не определяются человеком;

2 – Гипотетическое изменение предмета познания соотносится с имеющимися знаниями о природных или общественных объектах, выбирается элемент, преобразующий средство познания, а также соответствующее ему изменение. Результаты выбора проверяются исследователем и корректируются в зависимости от контекста поставленной задачи;

3 – Разрабатывается конструкция средств познания для реализации взаимодействия преобразующего элемента средства познания с предметом познания, при этом решаются следующие задачи:

а) разработка системы подготовительных изменений средства познания и его конструкции,

б) включение преобразующего элемента в средство познания,

в) исключение влияния подготовительных изменений на преобразующие изменения.

Если, осуществляя эти (а, б, в) операции, ученый сталкивается с принципиальной, технической или экономической неосуществимостью, тогда выбирается новый преобразующий элемент, либо начинается новая познавательная задача;

4 – Создается конструкция средств познания, но с таким расчетом, чтобы во взаимодействии «преобразующее изменение средства познания ® изменение предмета познания » на долю ученого оставалась лишь операция пуска и остановки. Благодаря этому создается подсистема тел, взаимодействия и изменения которой определяются ее строением и не зависят от деятельности ученого в эксперименте. Что же касается функций последнего в эксперименте, то они образуют сложную систему познавательной деятельности. Ученый должен контролировать течение процесса, фиксировать изменение предмета познания, устанавливать соответствие взаимодействия мысленной модели, в соответствие с которой такое взаимодействие конструировалось;

5 – Производятся средства познания;

6 – Соотносится гипотетическая модель изменения предмета познания с имеющимися знаниями об объекте и выбирают систему, которая имеет в своем составе предмет познания;

7 – В выбранной системе выделяется объект и предмет познания. Для этого имеющиеся знания об объекте познания используют для конструирования изменений выбранной системы, которые в эксперименте приняли бы заданную форму. Совокупность заданных изменений объекта познания осуществляется, прежде всего, с помощью средств познания;

8 – Конструктивно выделяются познавательные изменения предмета познания (с помощью преобразующих изменений средства познания и заданных изменений объекта познания). Поскольку такие изменения заданы, всякое новое изменение предмета познания будет соответствовать или не соответствовать гипотетической модели познавательного изменения и, следовательно, подтвердит или опровергнет гипотетическое предположение;

9 – На стадии подготовки эксперимента производятся заданные изменения предмета познания. По мере надобности конструируются необходимые средства познания. Если заданные изменения должны иметь место в ходе эксперимента, тогда средства производства включаются в конструкцию средства познания;

10 – Конструктивно обеспечивается взаимодействие преобразующего изменения средства познания и познавательного изменения предмета познания;

11 – Конструктивно обеспечивается связь между заданными изменениями объекта познания и познавательными изменениями предмета познания.

12 – В тех случаях, когда можно задать различные и контролируемые исследователем состояния системы, разрабатываются необходимые для этого конструкции средств познания;

13 – Разрабатывается подсистема фиксации результатов эксперимента;

14 – Разрабатывается подсистема счета и измерения;

15 – Устанавливается необходимая, конструктивно оформленная связь между взаимодействием подсистем фиксации результатов эксперимента и счета и измерения;

16 – Отлаживается взаимодействие «преобразующее изменение средства познания ® изменение предмета познания ». При этом особое внимание обращается на соответствие этого взаимодействия тем моделям, которые были созданы исследователем;

17 – Осуществляется элементарный акт процесса познания. При этом исследователь выполняет пуск, контроль за протеканием и выключение взаимодействия, упомянутого в п. 16;

18 – Фиксируются результаты эксперимента в образах познавательных изменения предмета познания;

19 – Образы познавательных изменений предмета познания переводятся в протокольные записи (описываются предложениями).

Приведенная схема последовательностей операций в эксперименте является весьма общей. Каждый ее пункт, в свою очередь, состоит из определенной последовательности операций.

Схема последовательности операций в эксперименте образует систему и поэтому порядок ее элементов фиксирован. Экспериментатор не может начать работу, пока не будет построена гипотетическая модель. Без соотнесения гипотетического изменения предмета познания с имеющимися знаниями об объекте познания нельзя выбрать преобразующее изменение средства познания. Это делает невозможной процедуру разработки подготовительных изменений и соответствующих им конструкций элементов средства познания.

В заключение следует еще раз отметить, что системный характер экспериментальных процедур состоит в определенности состава образующих эти процедуры операций и их порядке в каждой последовательности операций.

7 Заключение

В работе проведено исследование научного метода познания – эксперимента. Мы стремились составить ясное представление о том, что такое эксперимент (его состав, свойства, структуру), отличительные особенности. Анализ экспериментального исследования связан с трудностями, обусловленными его тесным переплетением со многими видами практической и познавательной деятельностей.

Анализ строения и практических основ экспериментального исследования позволяют сделать вывод, что здесь мы сталкиваемся далеко не с чисто эмпирическим методом. Учитывая структурную организацию эксперимента, можно заметить, что теория дает о себе знать на всех этапах его выявления. В обобщенном виде роль теории в эксперименте реализуется в формировании целей и задач, в разработке плана, в проектировании и изготовлении приборов, в процессе проведения самого эксперимента, в получении и фиксировании исходных данных, а также в логико-математической обработке данных. Кроме того, строение познавательного цикла позволило выделить экспериментальные методы.

Рассмотрение же логических средств экспериментального исследования позволило выявить и охарактеризовать такие методы научного познания, как операции анализа и синтеза, дедукции и индукции, обобщения и абстрагирования, аналогии и моделирования.

Более того, выделение взаимосвязей системы «средства познания ® предмет познания» дало возможность определить экспериментальный факт, как познавательное изменение предмета познания, фиксированное исследователем.

Хотя эксперимент и основывается на практической деятельности исследователя, но его специфика не исчерпывается только этим признаком. Представляя собой именно метод познания, эксперимент включает чувственные, логические и теоретические средства познания, гармоничное сочетание которых и позволяет раскрыть все особенности его природы.

Список использованных источников

1 Канке В.А. Основные философские направления и концепции науки. Итоги 20 столетия. – М.: Логос, 2000.

2 Кохановский В. П. философия и методология науки. – Ростов/Донц, 1999.

3 Рузавин Г.И. Методология научного исследования. Учебное пособие. - М.: ЮНИТИ, 1999.

4 Подкорытов Г.А. О природе научного метода. – Л. Изд-во ЛГУ, 1988

5 Ярцевич А.В. Философия науки. Критическое введение. – Л.: 1989.

6 Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.

7 Воробьев В.Я. Елсуков А.Н. Теория и эксперимент. – Мн.: Высш. шк., 1989.

8 Пуанкаре А. О науке /пер. с фрн./. – М.: 1983.

9 В.Г.Блохин, О.П.Глудкин, А.И.Гуров, и др. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов. Учебник. - М.: Радио и связь, 1997.

10 Быков В.В. Методы науки. – М.: Наука, 1974.

11 Современная философия науки. Хрестоматия. - М.: Наука, 1994.

12 Философия и методология науки. Под редакцией В.И. Купцова.- М., 1996.

13 Соколов А.Н. Предмет философии и обоснование науки. - С.П., 1993.

14 Никифоров А.Л. Философия науки: история и методология.- М., 1998.

15 Чкалова О.Н. Основы научных исследований. - Киев: Вища школа, 1978.

16 Броиль Л. По тропам науки. – М., 1988.

17 Голованов В.Н. Законы в системе научного знания. – М., 1970.

18 Колесников А.Ф. Основы математической обработки результатов измерений. - Томск: ТГУ, 1963.

19 Вальт Л.О. Мысленный эксперимент. – Тарту, 1962.

20 Философия и методология науки. Ч. 2. – М., 1994.

Роль наблюдения и эксперимента в научном познании

Наблюдение - это преднамеренное, направленное восприятие, имеющее целью выявление сущности, свойств и отношений объекта познания. Оно может быть непосредственным и опосредованным приборами. Наблюдение приобретает научное значение, когда оно в соответствии с исследовательской программой позволяет отобразить объекты с наибольшей точностью и может быть многократно повторено при варьировании условий. Но человек не может ограничиться ролью только наблюдателя: наблюдение только фиксирует то, что дает сама жизнь, а исследование требует эксперимента

Эксперимент - метод эмпирического познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях (зачастую специально конструируемых) получают знание относительно связей (чаще всего причинных) между явлениями и объектами или обнаруживают новые свойства объектов или явлений.

Эксперименты могут быть натурными и мысленными.

Натурный эксперимент проводится с объектами и в ситуациях самой изучаемой действительности и предполагает, как правило, вмешательство экспериментатора в естественный ход событий.

Мысленный эксперимент (Галилей) предполагает задание условной ситуации, проявляющей интересующие исследователя свойства, и оперирование идеализированными объектами (последние зачастую специально конструируются для этих целей).

В мысленном эксперименте ученый в уме оперирует определенными образами, мысленно ставит идеализированный объект в определенные условия.

Промежуточный статус носят модельные эксперименты , проводимые с искусственно созданными моделями (которым могут соответствовать, а могут и не соответствовать какие-либо реальные объекты и ситуации), но которые предполагают реальное изменение этих моделей

Структура эксперимента:

· теоретические основы эксперимента - научные теории , гипотезы;

· математическая основа - приборы ;

· непосредственное осуществление эксперимента ;

· экспериментальное наблюдение ;

· количественный и качественный анализ результатов эксперимента,

· их теоретическое обобщение .

Эксперименты бывают:

1. исследовательские - когда пытаются обнаружить у объекта не известные ранее свойства для продуцирования знания, не вытекающего из наличного

2. проверочные - когда необходимо проверить правильность гипотез или каких-либо теоретических построений

3. демонстрационные - когда в учебных целях "показывают" какое-либо явление.

Эксперимент позволяет:

1)изучать явление в "чистом" виде, когда искусственно устраняются побочные (фоновые) факторы;

2)исследовать свойства предмета в искусственно создаваемых экстремальных условиях или вызывать явления, в естественных режимах слабо или вообще не проявляющиеся;

3)планомерно изменять и варьировать различные условия для получения искомого результата;

4)многократно воспроизводить ход процесса в строго фиксируемых и повторяющихся условиях.

По логической структуре эксперименты делятся на: параллельные (когда процедура экспериментирования основана на сравнении двух групп объектов или явлений, одна из которых испытала воздействие экспериментального фактора - экспериментальная группа, а другая нет - контрольная группа); последовательные (в которых нет контрольной группы, а замеры делаются на одной и той же группе до и после введения экспериментального фактора).

Эксперимент проводится для решения определенных познавательных задач, продиктованных состоянием теории, но и сам порождает новые проблемы, требующие своего разрешения в последующих экспериментах, т.е. является и мощным генератором нового знания.

Он ведет свое начало от исследований Галилея и основанной после его смерти Флорентийской академии опыта. Теоретически Э. был обоснован впервые в работах Ф. Бэкона, последующая разработка идей которого связана с именем Милля. Монопольное положение Э. было поставлено под сомнение только в 20 в. прежде всего в социогуманитарном знании , а также в связи с феноменологическим, а затем и герменевтическим поворотом в философии и науке, с одной стороны, и тенденцией к предельной формализации (математизации) естествознания - с другой (появление и рост удельного веса математических модельных экспериментов).

Необходимым условием научного исследования является установление фактов.

Факт - это явление материального или духовного мира, ставшее удостоверенным достоянием нашего сознания, зафиксированность какого-либо предмета, явления, свойства или отношения. Самое характерное для научного факта - его достоверность. Факт должен быть осмыслен, обоснован. Из соответственного подбора фактов можно построить любую теорию.

Эмпирическое знание: данные наблюдения, эмпирические факты, эмпирические законы. Методы научно-эмпирического исследования.

В структуре научного знания выделяют прежде всего два уровня знания – эмпирический и теоретический. Им соответствуют два взаимосвязанных, но в то же время специфических вида познавательной деятельности: эмпирическое и теоретическое исследование. Эмпирическое знание имеет сложную структуру и можно выделить по меньшей мере два подуровня: наблюдений и эмпирических фактов.

Данные наблюдения содержат первичную информацию, которую мы получаем непосредственно в процессе наблюдения за объектом. Эта информация дана в особой форме – в форме непосредственных чувственных данных субъекта наблюдения, которые фиксируются в форме протоколов наблюдения. Протоколы наблюдения выражают информацию, получаемую наблюдателем, в языковой форме. В протоколах указывается кто осуществляет наблюдение, с помощью каких приборов, даются характеристики прибора.

Это не случайно, поскольку в данных наблюдений наряду с объективной информацией о явлениях содержится некоторый пласт субъективной информации, зависящий от условий наблюдения, приборов и т.д. Приборы могут давать ошибки, поэтому данные наблюдения еще не являются достоверным знанием, и на них на может опираться теория. Базисом теории являются эмпирические факты. В отличии от данных наблюдения – это всегда достоверная, объективная информация; это такое описание явлений и связей м/у ними, где сняты субъективные наслоения. Поэтому переход от наблюдений к фактам сложный процесс. Этот процесс предполагает следующие познавательные операции. (1) рациональную обработку данных наблюдения и поиск в них устойчивого, инвариантного содержания. Для формирования факта необходимо сравнить наблюдения выделить повторяющиеся, устранить случайные и с погрешностью. (2) для установления факта необходимо истолкование выявляемого в наблюдениях инвариантного содержания.

В процессе такого истолкования широко используются ранее полученные теоретические знания. В формировании факта участвуют знания, которые проверены независимо от теории, а факты дают стимул для образования новых теоретических знаний, которые в свою очередь, если они достоверны, могут снова участвовать в формировании новейших фактов, и т.п. Избр Библ асп МГУ.

При обработке результатов, описывающих массовые явления, часто используют статистический метод. Изучая таким образом расположение звезд в галактике, выявили, что многие из них – двойные, тройные и более «кратные». Теоретико-вероятностные соображения подсказали, что простой гравитационный захват может лишь частично описать эту картину. Значит, скорее всего, между кратными звездами – генетическое родство. Так, эмпирические данные, в которых обнаружилась определенная тенденция, дали богатую пищу для размышлений и создания более глубокой теории звездной эволюции.

Выражение выдающегося математика и физика Анри Пуанкаре.

Капица Петр Леонидович (1894-1984), российский физик и инженер, член Лондонского Королевского общества (1929), академик АН СССР (1939), Герой Социалистического Труда (1945, 1974). Труды по физике магнитных явлений, физике и технике низких температур, квантовой физике конденсированного состояния, электронике и физике плазмы. В 1922-1924 разработал импульсный метод создания сверхсильных магнитных полей. В 1937 открыл сверхтекучесть жидкого гелия. Нобелевская премия (1978). Государственная премия СССР (1941, 1943). Золотая медаль им. Ломоносова АН СССР (1959). Медали Фарадея (Англия, 1943), Франклина (США, 1944), Нильса Бора (Дания, 1965), Резерфорда (Англия, 1966), Камерлинг-Оннеса (Нидерланды, 1968).

Эксперимент – это метод исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом. Обычно эксперимент проводится в рамках научного исследования и служит для проверки гипотезы, установления причинных связей между феноменами.

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 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.

Важные условия эффективности проведения эксперимента в научном исследовании:

Предварительный тщательный анализ явления, его исторический обзор, изучение массовой практики с целью максимального изучения поля эксперимента и его задач;

Конкретизация гипотезы. В этом смысле гипотеза не просто постулирует, что данное средство улучшит результаты процесса, а высказывает предположение о том, что это средство из ряда возможных окажется наилучшим для определенных условий;

Четкое формулирование задач эксперимента; определение признаков, критерий, по которым будут изучаться явления, средства, оцениваться результат.

Этап проведения эксперимента. В осуществлении данного этапа четко прослеживаются три стадии.

На первой стадии основной целью является определение (констатация) начального уровня всех параметров и факторов, которые подлежат отслеживанию в эксперименте.

При проведении констатирующего эксперимента устанавливается реальное состояние дел, изучается начальное состояние исследуемого объекта, констатируется наличие или отсутствие исследуемых ка­честв и т. п. Для этого раз­рабатывается программа изучения, продумываются признаки, по которым можно определить степень сформированности качеств объекта, описываются критерии их оценки.

Только после подробного описания начального уровня можно приступать ко второй стадии эксперимента – формирующему (созидательному, преобразующему) эксперименту - непосредственной реализации раз­работанной системы мер по формированию качеств личности, повы­шению уровня воспитанности школьников, развития у них познава­тельных интересов и др.

В течение формирующего эксперимента педагог следит за изменением интересующих его параметров, может делать промежуточные срезы тех или иных характеристик и вносить коррективы в эксперимент. По ходу формирующего эксперимента педагог-исследователь фиксирует полученные результаты в дневнике эксперимента, в карте наблюдений, на магнитофонной записи, в фотографиях.

Третьей стадией практического этапа является тщательный сбор и регистрация (измерения, описание, оценки) всех показателей.

Контрольный этап эксперимента подтверждает или опровергает предположения относительно эффективности экспериментальных мер. На этом этапе сравниваются результаты, полученные на этапе констатации с результатами формирующего эксперимента. Для получения действительно достоверных результатов исследования необходимо привлечение большого числа исследуемых. Поэтому результаты нужно интерпретировать очень корректно.

Система экспериментальных мер осущест­вляется в экспериментальном классе, в котором проводятся все необходимые изменения в соответствии с программой эксперимента. Очень важно, чтобы экспериментальный класс был типичным по успеваемости, наполняемости, по составу мальчиков и девочек и т.п. Полученные данные сопоставляются с результатами контрольного класса, где условия обучения и воспитания остаются прежними. Такой вид эксперимента называется параллельный. В практике может быть использован и последовательный эксперимент, когда сопоставляются данные, полученные в одном и том же классе (группе учащихся) до и после эксперимента.

Обобщающий этап. Завершается эксперимент анализом его итогов:

Описанием результатов осуществления экспериментальных мер (конечное состояние исследуемого объекта);

Характеристикой условий, при которых эксперимент дал благоприятные результаты;

Описанием особенностей субъектов эксперимента (характеристики на учащихся);

Данными о затратах времени, средств.

Из сказанного ясно, что педагогический эксперимент - довольно сложная для проведения комплексный исследовательский метод.

Эксперимент вовсе не ограничивается лишь проведением опыта и получением исходной информации, а складывается из этапов, на каждом из которых по-своему сочетаются элементы чувственного, практического и теоретического познания. К ним можно отнести следующие: 1) подготовительный, 2) этап проведения эксперимента и получение опытных данных; 3)этап обработки опытных данных, или заключительный. Анализ структурных особенностей экспериментального исследования помогает раскрыть его природу с гносеологической точки зрения, то есть с позиции соотношения объекта и субъекта познавательной деятельности.

Похожая информация.

эмпирический энергия атом электрон

Как доказать состоятельность свой идеи? Как проверить формулу? Без чего не примут на вооружение теорию? Ответ очевиден. Без старого доброго эксперимента. Именно эксперимент заставляет нас поверить в утверждение.

Эксперимент разрушает устоявшиеся мифы и открывает глаза на новые грани науки. Эксперимент обладает захватывающим азартом, дает надежду на открытие неизведанного, придает дух первооткрывателя, стимулирует выброс эндорфинов в мозгу и создает мандраж в испытателе.

Пастер, испытавший вакцины на самом себе, Галилей, вступивший в конфликт с католической церковью, Архимед, погибший от рук римлян ни на секунду не колебались в своих исследованиях и экспериментах.

Некоторые эксперименты в мировой науке остались в ряде «безумных». Например, французский врач Николаус Миновици, чтобы исследовать асфикцию (удушение), вешался в буквальном смысле сам! Максимальное время в петле 26 секунд. Вот что описывал экспериментатор после эксперимента: «Как только ноги оторвались от опоры, веки мои судорожно сжались. Дыхательные пути были перекрыты настолько плотно, что я не мог сделать ни вдоха, ни выдоха. В ушах раздался какой-то свист, я уже не слышал голоса ассистента, натягивавшего шнур и отмечавшего по секундомеру время. В конце концов, боль и недостаток воздуха заставили меня остановить опыт. Когда эксперимент был закончен, и я спустился вниз, из глаз моих брызнули слезы».

Легендарный океанолог Жак Ив Кусто также вошел в этот список погружаясь в воду в самодельных экипировках, сделанных из мотоциклетной камеры и противогаза.

Мария Склодовская-Кюри проводила эксперименты с радиоактивными элементами, сама не зная насколько это опасно для жизни и умерла от их воздействия.

Продожать список можно еще долго и долго. Но не обязательно, чтобы эксперимент был опасным, большее число экспериментов безопасны для здоровья и жизни человека. Стать знаменитым можно и не совершая опасных опытов, либо соблюдая все меры безопасности.

Определений эксперимента и разделений на виды много. Попробую дать свою интерпретацию научного эксперимента.

Эксперимент - это метод познания, с участием человека, как наблюдателя или составляющей этого процесса, для получения получения информации в целях исследования. Эксперимент ставит последнюю точку. Он может подтвердить или опровергнуть теорию. Эксперимент также может породить новые идеи и теории. Такова роль эксперимента в науке. Эту роль нельзя переоценить. Вот почему строят супердорогие адронные коллайдеры с бюджетом миллиарды долларов и временем постройки несколько лет, строят огромные научно-исследовательские лаборатории, требующие колоссальных затрат.

Эксперимент и наблюдение. Есть ли существенное различие между этими двумя фазами исследования? Вслед за Клодом Бернаром мы скажем нет, уточняя, однако, при этом, что же их все-таки различает.

Уже в XIII веке Роджер Бэкон отличал пассивное, обычное наблюдение от активного, научного наблюдения. При всяком наблюдении, как и во всяком эксперименте, исследователь констатирует какой-то факт. Последний всегда является в какой-то степени ответом на вопрос. Мы находим лишь то, что ищем. Эта прописная истина, однако, многими забывается. В консультациях и лабораториях ломятся шкафы от протоколов наблюдений, ни на что не пригодных ни в настоящем, ни в будущем только потому, что они были собраны без ясно поставленных вопросов. Исходя из этого, понятно, что различие между наблюдением и экспериментом зависит от природы вопроса. В наблюдении вопрос остается, так сказать, открытым. Исследователь не знает ответа или имеет о нем весьма смутное представление. Напротив, в эксперименте вопрос становится гипотезой, то есть предполагает существование какой-то зависимости между фактами, и эксперимент ставит своей целью проверить ее.

Но существуют также так называемые «эксперименты для разведки», когда экспериментатор не имеет ответа па свой вопрос и ставит перед собой цель наблюдать действия испытуемого в ответ на ситуации, созданные экспериментатором. В этом случае отличия, которые можно установить между наблюдением и экспериментом, являются лишь различием в степени между двумя этими процедурами. В наблюдении ситуации определяются менее строго, чем в эксперименте, но, как мы вскоре увидим, с этой точки зрения, существуют разные переходные ступени между естественным наблюдением и спровоцированным наблюдением.

Третье отличие, также в степени, между наблюдением и экспериментом зависит не от контроля ситуаций, а от точности, с которой можно регистрировать действия испытуемого. Наблюдение часто вынуждено довольствоваться менее строгой процедурой. чем эксперимент, и наши методологические соображения о наблюдении будут посвящены главным образом тому, как обеспечить точность наблюдения, не прибегая к стандартизованным ситуациям эксперимента, где число предвиденных ответов ограничено.

Однако совершенно очевидно, что все, что мы говорим о наблюдении, применимо и к эксперименту, особенно если он характеризуется какой-то степенью сложности.