Вам известны?
3. Какие методы исследования, применяемые в биологии, вы знаете?
Мы обычно говорим «научное знание», «научный факт», «научная картина мира». А в чем отличие научного знания от ненаучного? Какой факт можно считать научным?
Наука - один из способов изучения и познания окружающего мира. Биология помогает понять мир живой природы.
Мы уже знаем, что люди с древнейших времен изучают живую природу. Сначала они изучали отдельные организмы, собирали их, составляли списки растений и животных, населяющих разные места. Обычно этот период изучения живых организмов называют описательным, а саму дисциплину - естественной историей. Естественная история является предшественницей биологии.
Каждая наука имеет свои методы исследования.
Однако независимо от того, какие методы используются, для каждого ученого важнейшим должен оставаться принцип «Ничего не принимай па веру». Это принцип отказа от слепого доверия к авторитету.
Научный метод - это совокупность приемов и операций, используемых при построении системы научных знаний.
В биологии применяются различные методы, к наиболее важным из них можно отнести наблюдение, эксперимент и сравнение.
Первоисточником всех научных данных являются точное, внимательное, непредвзятое наблюдение и эксперимент.
Результаты, полученные в ходе наблюдений и экспериментов, должны быть проверены и перепроверены новыми наблюдениями и экспериментами. Только после этого их можно считать научными фактами.
Например, в средствах массовой информации неоднократно сообщалось о так называемом «снежном человеке», приводились рассказы очевидцев о встречах с ним, зарисовки и фотографии якобы его следов и даже самого «снежного человека». Было организовано несколько экспедиций для поиска «снежного человека”. Но до сих пор никто не смог представить ни живого «снежного человека», ни его останков, ни каких-то других неопровержимых доказательств его существования. Поэтому, несмотря на многочисленные свидетельства «очевидцев«, существование «снежного человека» не может быть признано научным фактом.
Обычно научное исследование начинается с наблюдения над объектом или явлением. После обобщения полученных результате данных выдвигаются гипотезы (предположения), которые могут объяснить наблюдения.
На следующем этапе исследования разрабатываются и проводятся эксперименты для проверки выдвинутых гипотез. Научный эксперимент должен непременно сопровождаться контрольным опытом, условия которого отличаются. от условий эксперимента одним (и только одним) фактором. Анализ результатов эксперимента позволит решить, какая из гипотез верна.
Гипотеза, которая была проверена и оказалась соответствующей фактам и способной служить основой для верных предсказаний, может быть названа теорией или законом. Называя какое-либо положение законом, ученые как бы подчеркивают его универсальность, неоспоримость, большую достоверность. Однако часто термины «закон» и «теория» употребляются как равнозначные.
Рассмотрим этапы научного исследования на примере изучения условий, необходимых для прорастания семян.
Наблюдения за семенами показали, что они далеко не всегда прорастают. Очевидно, для их прорастания необходимы определенные условия.
Итак, мы можем сформулировать проблему исследования: Какие условия необходимы для прорастания семян?
Следующий этап выдвижение гипотез. Мы можем предположить, что для прорастания семян необходимы свет, темнота, вода, определенная температура, воздух, почва.
Теперь, для того чтобы проверить, какие условия действительно необходимы для прорастания семян, разработаем и проведем эксперимент.
Возьмем шесть проб по 100 семян одного вида, например кукурузы, и поместим в условия, различающиеся только по одному признаку.
Сосуд с первой пробой поместим в светлое, теплое место. В сосуд нальем воды так, чтобы она до половины покрывала семена. В этом случае воздух будет свободно проникать к семенам.
Вторую пробу семян поместим в такие же условия, что и первую, но сосуд заполним кипяченой водой доверху, лишив таким образом семена воздуха.
Сосуд с третьей пробой поместим в такие же условия, что и первый, но в темпом месте.
В четвертом сосуде оставим семена сухими.
Пятую пробу будем держать при температуре +1 СС.
Шестой сосуд заполним влажной почвой и поставим в теплое место.
Проанализировав результаты эксперимента, мы придем к выводу, что свет и почва не являются обязательными условиями для прорастания семян. Семена кукурузы прорастают при наличии воды, воздуха и определенной температуры. Однако если мы внимательно рассмотрим наши пробы, то увидим, что и при благоприятных условиях пе вое семена проросли. Изучив эти семена, мы выясним, что их зародыш мертв. Следовательно, прорасти могут только семена с живым зародышем.
Если вы будете сравнивать условия, необходимые для прорастания семян растений разных видов, то убедитесь, что они сильно различаются. Например, для прорастания зерновок кукурузы воды потребуется в два раза меньше их собственной массы, а для прорастания клевера воды должно быть в полтора раза больше массы семян. В то же время семена клевера прорастают уже при температуре +1 °С, кукурузы - при температуре выше +8 йС, а для семян дыни температура прорастания будет составлять +15 "С. Вы установите, кроме того, что большинство семян прорастает как на свету, так и в темноте, но есть растения (например, табак, череда), для прорастания семян которых свет необходим. Напротив, семена рыжика мелкоплодного прорастают только в темноте.
Итак, даже самое простое научное исследование требует четко продуманного и тщательно проведенного эксперимента, на основании которого можно сделать научно достоверные выводы. При проведении наблюдений и экспериментов применяют самые современные приборы, аппаратуру, инструменты - электронные микроскопы, радиолокаторы, хроматографы и др.
Жизнь удивительно многообразна.
Чтобы разобраться в том многообразии, необходимо выявить и упорядочить кодство и различия у живых организмов. Для решения.этих задач применяется сравнительный метод. Он позволяет сопоставить результаты наблюдений для выявления общих закономерностей.
Биологи используют и другие методы исследования. Например, описательный метод широко применялся еще учеными древности, но не потерял своего значения и сегодня.
Исторический метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставив их с ранее известными результатами.
В науке любые новые открытия способствуют устранению прежних неправильных представлений и указывают на взаимосвязи между явлениями. В биологии новые отрытая создают базу для множества практических достижений в медицине, сельском хозяйстве, промышленности и других областях человеческой деятельности.
Многие считают, что следует заниматься только теми биологическими исследованиями, которые помогут решить нкретныс практические проблемы сегодняшнего дня. Безусловно, развитие прикладных наук имеет очень важное значение, но нельзя забывать о важности исследований в “чистой” науке. Знания, полученные в фундаментальных ледованиях, могут показаться бесполезными для повседневной жизни человека, но они помогают понять законы, которым развивается окружающий нас мир, и почти наверняка рано или поздно найдут практическое применение.
Научное исследование. Научный факт. Наблюдение. Гипотеза. Эксперимент. Закон. Теория.
1. Какова основная цель науки?
2. Что такое научный метод? В чем его основной принцип?
3. Что такое научный эксперимент?
4. Какой факт может считаться научным?
5. Чем гипотеза отличается от закона или теории?
6. Какова роль прикладных и фундаментальных исследований в науке?
Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 9 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта
Вопрос 1. Какова основная цель науки?
Основная цель науки - изучить и познать окружающий мир.
Вопрос 2. Что такое научный метод? В чем его основной принцип?
Научный метод
- совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки. Основной принцип научного метода - ничего не воспринимать на веру. Любое утверждение либо опровержение чего-либо следует проверить.
Вопрос 3. Что такое научный эксперимент?
Научный эксперимент
(лат. experimentum
- проба, опыт) - метод исследования некоторого явления в управляемых условиях, при помощи которого в специально создаваемых и контролируемых условиях исследуются явления. Непременным условием эксперимента является то, что он должен сопровождаться контрольным опытом, условия которого отличаются от условий эксперимента только одним фактором. 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.
Отличительной особенностью научного эксперимента служит возможность его повторения другими исследователями.
Вопрос 4. Какой факт может считаться научным?
Научный факт
- это результат, полученный в ходе неоднократных наблюдений и экспериментов. Научный факт является отправной точкой научного исследования. На основании научных фактов определяются свойства и закономерности явлений, выводятся теории и законы.
Вопрос 5. Чем гипотеза отличается от закона или теории?
Гипотеза
(hypotesis) - Требующее научного доказательства предположение, предварительное объяснение проблемы, основанное на имеющихся знаниях и опыте. Проверка и подтверждение гипотезы означают переход от предположения к новому знанию об изучаемом явлении. Если гипотеза выдерживает проверку эмпирическими методами, она приобретает статус закона. Закон (естественный закон, или закон природы) описывает неизменные регулярности, которые происходят в природе. Таким образом, закон - это фактологически доказанное утверждение (в рамках теории, концепции, гипотезы), объясняющее объективные факты; либо некое явление, обладающее общностью и повторяемостью и зафиксированное и описанное. Свойствами закона являются периодичность и всеобщность какого-либо класса явлений, т.е. необходимость их возникновения при определенных, точно формулируемых условиях.
Вопрос 6. Какова роль прикладных и фундаментальных исследований в науке?
Фундаментальные и прикладные исследования различаются, прежде всего, по своим целям и задачам. Фундаментальные научные исследования позволяют понять законы, которые лежат в основе развития природы.
При рассмотрении прикладных исследований и наук нередко делается акцент на вопросах приложения научных результатов к решению вполне определенных технических и технологических проблем. Основная задача этих исследований рассматривается как непосредственная разработка тех или иных технических систем и процессов. Разработка прикладных наук связана с решением практических задач, имеет в виду потребности практики. Так, биологические знания являются базой для практических достижений в медицине, сельском хозяйстве, промышленности, решении экологических проблем.
Говоря о важнейшей роли фактов в развитии науки, В.И. Вернадский писал: "Научные факты составляют главное содержание научного знания и научной работы. Они, если правильно установлены, бесспорны и общеобязательны. Наряду с ними могут быть выделены системы определенных научных фактов, основной формой которых являются эмпирические обобщения.
Факт - "это действие, происшествие, событие, относящееся к прошлому или еще длящемуся настоящему, но никогда к будущему времени; это - нечто реальное, невымышленное в противоположность фантазии, выдумке; это - нечто конкретное и единичное в противоположность абстрактному и общему; наконец, понятие "факт" было перенесено от однократных явлений или событий на процессы, отношения, совокупности тесно между собой связанных явлений..."
Факты - это тот основной фонд науки, который отличает науку от философии и религии. Ни философия, ни религия таких фактов и обобщений не создают.
Факт (лат. Factum - свершившееся) - знание в форме утверждения, достоверность которого строго установлена.
Факт - это то, чему случается (случилось) быть.
Факт представляет собой зафиксированное эмпирическое знание и выступает как синоним (т.е. тождествен или близок по значению) понятий "событие", "результат".
Факт - это достоверно установленное, невымышленное событие, происшествие. Факт - это явление, становящееся знаемым, незнаемое явление не есть научный факт.
Факты в науке выполняют не только роль информационного источника и эмпирической основы теоретических рассуждений, но и служат критерием их достоверности, истинности. В свою очередь, теория формирует концептуальную основу факта: выделяет изучаемый аспект действительности, задает язык, на котором описываются факты, детерминирует средства и методы экспериментального исследования. Трудность здесь заключается в отделении достоверных фактов от недостоверных, кажущихся.
Научный факт - это не только описание события или измеренная величина, но и многие другие сведения: когда, каким образом, кем был зафиксирован факт, с какими другими событиями, фактами, исследованиями он связан и так далее.
Научный факт - это удостоверенный наукой и общественной практикой фрагмент знания, отражающий свойства материального и духовного мира.
Понятие "научный факт" значительно шире и многограннее чем понятие "факт", применяемое в обыденной жизни. Когда говорят о научных фактах, то понимают их как элементы, составляющие основу научного знания, отражающие объективные свойства вещей и процессов. На основании научных фактов определяются закономерности явлений, строятся теории и выводятся законы.
Научный факт - событие или явление, которое является основанием для заключения или подтверждения. Является элементом, составляющим основу научного знания. Наблюдательный факт - это утверждение, состоящее из двух частей. Описание факта - описание того, что можно наблюдать при некоторых условиях и условия проведения наблюдения - описание того, при каких условиях можно наблюдать описанное в первой части утверждения.
Научные факты характеризуются такими свойствами, как новизна, точность и объективность и достоверность
Рассмотрим характеристические особенности этих свойств.
Новизна научного факта говорит о принципиально новом, неизвестном до сих пор предмете, явлении или процессе. Это не обязательно научное открытие, но это новое знание о том, чего мы до сих пор не знали.
Большое познавательное значение новых научных фактов требует учета и критической оценки их действенности. В одних случаях знание новых фактов расширяет наши представления о реальной действительности; в других - обогащает наши возможности для ее изменения; в третьих - настораживает и заставляет людей быть бдительными, чтобы новые знания о природе вещей не послужили во вред человеку.
Точность научного факта определяется объективными методами и характеризует совокупность наиболее существенных признаков предметов, явлений, событий, их количественных и качественных определений.
При отборе фактов надо быть научно объективным. Нельзя отбрасывать факты в сторону только потому, что их трудно объяснить или найти им практическое применение. В самом деле, сущность нового в науке не всегда отчетливо видна самому исследователю. Новые научные факты, иногда довольно крупные, из-за того, что их значение плохо раскрыто, могут долгое время оставаться в резерве науки и не использоваться на практике.
Достоверность научного факта характеризует его безусловное реальное существование, подтверждаемое при построении аналогичных ситуаций. Если такого подтверждения нет, то нет и достоверности научного факта. Достоверность научных (фактов в значительной степени зависит от достоверности первоисточников, от их целевого назначения и характера их информации. Очевидно, что официальное издание, публикуемое от имени государственных или общественных организаций, учреждений и ведомств, содержит материалы, точность которых не должна вызывать сомнений.
18. Научная теория как форма научного знания.
Научная теория - это высшая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях исследуемой области действительности.
Научная теория представляет собой систему логически взаимосвязанных утверждений, содержит доказательный механизм построения знания, воплощает конкретную программу исследования, что и обеспечивает целостность теории как единой системы знаний.
С методологической точки зрения научная теория должна стремиться к максимальной полноте и адекватности описания, целостности и выводимости положений друг из друга, внутренней непротиворечивости.
Компонентами научной теории являются эмпирическая основа (факты, полученные в ходе эксперимента), теоретическая основа (постулаты, законы, в которых описываются идеализированные объекты), логика теории (правила логического вывода и доказательства), совокупность полученных утверждений и результатов.
Научные теории различаются по характеру решаемых ими задач, а также по способам построения и типам реализуемых процедур. В этой связи научные теории подразделяются на описательные, математизированные, дедуктивные.
Примерами первого типа описательных (эмпирических) теорий являются эволюционная теория Ч. Дарвина, физиологическая теория И. Павлова, большинство современных психологических теорий, традиционные лингвистические теории и т. п.
Второй тип составляют научные теории, активно использующие аппарат и модели математики. К этому типу теорий относятся теоретическая физика, генетика, математическая лингвистика и др.
Третий тип - дедуктивные теоретические системы. К необходимости их построения привела задача обоснования математики.
К научной теории предъявляется ряд требований: адекватность описываемому объекту, полнота описания изучаемой стороны действительности, взаимосвязь различных элементов теории и их внутренняя непротиворечивость и, конечно, соответствие опытным данным.
Функциями научной теории являются: описательная, объяснительная, предсказательная и синтезирующая:
Описательная функция связана с установлением эмпирических и экспериментальных законов, так как любая теория дает описание изучаемой области знания, напр., теория относительности описывает движение объектов с большими скоростями, а теория элементарных частиц -строение микромира. Помимо описания объектов соответствующей предметной области теория объясняет их генезис, состав, структуру, функции. Например, теория естественного отбора Ч. Дарвина объясняет причины и механизмы приспособления живых организмов к условиям среды.
Благодаря предсказательной функции теория становится практически значимой, она способствует предвидению новых явлений, еще не открытых или не описанных наукой (напр., геологические теории приводят к открытию месторождений полезных ископаемых, новых космических объектов и др.).
Синтезирующая функция теории заключается в упорядочении огромной массы эмпирического материала, всевозможных теоретических конструкций, гипотез и пр. Синтезирующая функция способствует тому, что теория одной научной области может оказывать влияние на другие, смежные области знания и в целом на стиль научного мышления конкретной эпохи.
Факт - это достоверно установленное, невымышленное событие, происшествие. Факт - это явление, становящееся знаемым, незнаемое явление не есть научный факт.
Факты в науке выполняют не только роль информационного источника и эмпирической основы теоретических рассуждений, но и служат критерием их достоверности, истинности. В свою очередь, теория формирует концептуальную основу факта: выделяет изучаемый аспект действительности, задает язык, на котором описываются факты, детерминирует средства и методы экспериментального исследования. Трудность здесь заключается в отделении достоверных фактов от недостоверных, кажущихся.
Научный факт - это не только описание события или измеренная величина, но и многие другие сведения: когда, каким образом, кем был зафиксирован факт, с какими другими событиями, фактами, исследованиями он связан и так далее.
Научный факт - это удостоверенный наукой и общественной практикой фрагмент знания, отражающий свойства материального и духовного мира.
Понятие "научный факт" значительно шире и многограннее чем понятие "факт", применяемое в обыденной жизни. Когда говорят о научных фактах, то понимают их как элементы, составляющие основу научного знания, отражающие объективные свойства вещей и процессов. На основании научных фактов определяются закономерности явлений, строятся теории и выводятся законы.
Научный факт - событие или явление, которое является основанием для заключения или подтверждения. Является элементом, составляющим основу научного знания. Наблюдательный факт - это утверждение, состоящее из двух частей. Описание факта - описание того, что можно наблюдать при некоторых условиях и условия проведения наблюдения - описание того, при каких условиях можно наблюдать описанное в первой части утверждения.
Научные факты характеризуются такими свойствами, как новизна, точность и объективность и достоверность.
Новизна научного факта говорит о принципиально новом, неизвестном до сих пор предмете, явлении или процессе. Это не обязательно научное открытие, но это новое знание о том, чего мы до сих пор не знали.
Точность научного факта определяется объективными методами и характеризует совокупность наиболее существенных признаков предметов, явлений, событий, их количественных и качественных определений.
При отборе фактов надо быть научно объективным. Нельзя отбрасывать факты в сторону только потому, что их трудно объяснить или найти им практическое применение. В самом деле, сущность нового в науке не всегда отчетливо видна самому исследователю. Новые научные факты, иногда довольно крупные, из-за того, что их значение плохо раскрыто, могут долгое время оставаться в резерве науки и не использоваться на практике.
Достоверность научного факта характеризует его безусловное реальное существование, подтверждаемое при построении аналогичных ситуаций. Если такого подтверждения нет, то нет и достоверности научного факта. Достоверность научных (фактов в значительной степени зависит от достоверности первоисточников, от их целевого назначения и характера их информации. Очевидно, что официальное издание, публикуемое от имени государственных или общественных организаций, учреждений и ведомств, содержит материалы, точность которых не должна вызывать сомнений.
Научный факт включает в себя три компонента - лингвистический, перцептивный и материально-практический, каждый из которых в равной степени необходим для существования факта.
К методам установления научных фактов относятся: наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент.
9. Специфика научного факта.
Процесс познания начинается с получения знания о фактах – достоверном знании о действительности. Именно факты составляют фундамент научного знания.
Не всякий полученный результат признается фактом, т.к. объективному знанию о явлении предшествует длительная и сложная исследовательская работа. Следует проанализировать особенности изучаемого объекта, внешние обстоятельства, состояние приборов, влияние исследователя и т.д. Таким образом, факт формируется как результат синтеза особого рода, в результате которого возникают понятия.
Научный факт – это элементарная форма научного знания, которая может рассматриваться как элемент достоверного знания. Научные факты напрямую связаны с практической деятельностью человека, его жизненным опытом
10. Методы стимуляции творческого мышления.
Способы преодоления привычных когнитивных стереотипов ученых, шаблонного мышления, активизации воображения, фантазии, латентного опыта субъекта познания, раскрепощение индивида, формирование веры в самого себя и свои возможности как личности, чувства неограниченной свободы и ощущения собственной силы. На сегодняшний день существует в общей сложности более тридцати таких методов и методик.
Остановимся более подробно на четырех методах:
- мозговой штурм:
Наиболее известным из них, получившим широкое распространение во всем мире, является созданный А. Осборном (США) в конце 30-х годов мозговой штурм. Известен ряд модификаций этого метода: групповое решение задач, конференция идей, массовая мозговая атака и т. д.
В основе мозгового штурма лежит простая мысль: процесс генерирования идей необходимо отделить от процесса их оценки.
- синектика
Более эффективен метод синектики, разработанный У. Гордоном (США) в %0-ые годы прошлого века. Синектика основана на мозговой атаке, которую ведут профессионалы, имеющие значительный опыт такой работы. При этом используют приемы, основанные на различных видах аналогии. При синекторной атаке допустима конструктивная критика.
- метод фокальных объектов
Мозговой штурм позволяет «растормозить» людей, избежать привычных и потому бесплодных ассоциаций. Усилить этот процесс можно, используя методы, подсказывающие неожиданные сравнения, позволяющие взглянуть на объект под необычным углом. К ним относится метод фокальных объектов, предложенный в 1926 году профессором Берлинского университета Э. Кунце и усовершенствованный в 1953 году американским специалистом Ч. Вайтингом.
Суть метода состоит в том, что совершенствуемую техническую систему держат как бы в фокусе внимания (отсюда название) и переносят на нее свойства других, не имеющих к ней никакого отношения, объектов. При этом возникают необычные сочетания, которые стараются развивать дальше путем свободных ассоциаций.
Данный метод применяется следующим образом: выбирается совершенствуемый объект; формируется цель его совершенствования; выбираются из книг, каталогов, журналов несколько случайных объектов, записываются их признаки; эти признаки переносятся на совершенствуемый объект. Как правило, получаются интересные сочетания, из которых иногда рождаются новые идеи.
Применяется он и для тренировки, развития творческого воображения слушателей, проходящих обучение изобретательству.
- морфологический анализ
К методам систематизации перебора относятся в первую очередь морфологический анализ и его различные модификации, а также многочисленные списки контрольных вопросов.
Морфологический анализ создан швейцарским астрофизиком Ф. Цвикки, который применил этот подход в 30–е годы прошлого века к решению астрофизических проблем и предсказал благодаря этому существование нейтронных звезд.
Сущность морфологического анализа заключается в стремлении систематически охватить все (или хотя бы главнейшие) варианты структуры совершенствуемого объекта, исключив влияние случайности.
Метод включает следующие шаги: выбирается объект; составляется список основных характеристик или частей объекта; для каждой характеристики или части перечисляются ее возможные исполнения; выбираются наиболее интересные сочетания возможных исполнений всех частей объекта. Анализ удобно вести с помощью многомерной таблицы, получившей название морфологического ящика, в которой выбранные характеристики или части объекта играют роль основных осей.