7

Лабораторная работа №1 Оценка научной информации

(Продолжительность лабораторной работы – 4 часа)

Целью данной работы является ознакомление с методами получения научной информации и средствами, используемыми для ее оценки.

Теоретическое введение

Наука означает как особый путь получения знаний, так и сами знания полученные этим путем. Студенты в аудитории получают информацию в основном таким способом. Преподаватели и учебники ее дают, а они ее запоминают в меру своих способностей. Но откуда и как эта информация получена? Сопоставив естественные науки, такие как биология, химия, почвоведение и др. с унитарными областями человеческой деятельности – религией, философией, литературой и музыкой, можно видеть, что их истоки во многом идентичны.

В случае гуманитарных дисциплин видно, что их объекты созданы челове­ком, его вдохновением и/или талантом, подарившими нам учение или сочинение, настолько сильно воздействующие на наши эмоции или разум, что мы собираем эти сокровища духа и перелаем их в поко­лениях. Мы можем постараться превзойти знаменитого философа, артиста, писателя или композитора, но, как они творят свои произведения, остается тайной.

В случае науки история тоже приводит к конкретым личностям - ученым, сде­лавшим открытия. Но здесь мы можем понять, как им это удалось. Они основы­ваются на проведенных наблюдениях и логических выводах из наблюдаемого. Каждый мог бы выполнить такие же опе­рации и прийти к сходным умозаключе­ниям. Таким образом, в науке гораздо важнее самого ученого (хотя мы отдаем должное его вкладу) то, что вся информа­ция основана на наблюдениях и логических выводах, из них вытекающих. Отсюда сле­дует возможность ее проверки и уточне­ния. Наука прямо противоположна при­нятию чего-либо на веру. Ключевое пра­вило науки –

проверять!

С течением времени искусство сбора науч­ной информации подразделилось на ряд последовательных этапов, появился науч­ный метод.

Научный метод

Научный метод начинается с наблюде­ния объектов и событий и ведет к пост­роению теорий и их проверке. Мы рас­смотрим зги этапы последовательно.

Наблюдения и факты

Как уже отмечалось, вся научная ин­формация основана на наблюдениях и подвергается объективной проверке. В науке наблюдения ограничиваются только ощущениями, получаемыми от пяти (нормальных) органов чувств: зрения, слуха, осязания, обоняния и вкуса. Это ограничение делается потому, что только такие данные можно измерить и, главное, про­верить. Наши органы чувств, даже если они используются с самыми благими намерениями, могут обманываться. На такого рода иллюзиях и основаны представления фокусников.

Вот почему, до того как наблюдение будет признано фактом, оно должно быть подтверждено, или проверено. Это озна­чает, что другие исследователи могут его повторить, возможно, используя другие операции, и независимо подтвердить, что первооткрыватель был прав. Наблюде­ния, не выдерживающие такой проверки, не признаются научными фактами. На­пример, кто-то утверждает, что видел космический корабль с неземными су­ществами, но токая информация не приз­нается всеми, ибо наблюдения здесь не поддаются проверке. С другой стороны, наблюдения, выдержавшие ее, становятся научным фактом. Но даже после этого не исключена их дальнейшая проверка. Именно опора на проверяемые наблюдения определила за научной информацией репутацию «точной», «фактической» «объективной».

Важно подчеркнуть, что научные знания объективны не благодаря особому могуществу, присущему самой науке или ученым, а лишь из-за ограничения ее кругозора вещами и событиями, поддающимися наблюдению и исключению из него любой информации, которую нельзя проверить. Такие понятия, как любовь, красота и духовность, для нас реальны и важны, но, так как их нельзя объективно наблюдать и измерять, они остаются в субъективном мире, т.е. вне науки.

Правило проверки справедливо не только на первом, но и на всех остальных этапах использования научного метода. Это важнейший инструмент, позволяющий отличить точную информацию от неточной. Прежде чем признать достоверность каких-либо сведений, нелишне попросить: предъявите мне доказательства!

Гипотезы и их проверка

Рабочая гипотеза формулируется по результатам изучения накопленной информации о предмете исследования. Гипотеза – это научное предложение о возможных механизмах, причинах и факторах, обуславливающих развитие изучаемых явлений, которые еще не доказаны, но являются вероятными. Одно из главных требований к гипотезе – это возможность ее последующей экспериментальной проверки. Рабочая гипотеза – важный элемент исследования, она синтезирует априорное представление о предмете исследования и определяет круг решаемых задач для достижения поставленной цели. Это как бы изучение вопроса, для решения которого предлагается несколько вариантов, которые последовательно проверяются, при этом неверные отсеиваются. Может случиться, что неверными окажутся все варианты, ученый просто не додумался до правильного предположения. Во многих областях научных исследований прогресс отсутствует по этой причине. Ученый, предложивший гипотезу, оказавшуюся после проверки верной, удостаивается большого уважения и доверия.

Эксперименты с контролем

Эксперимент по проверке не должен быть тщательно спланирован, чтобы можно было уверенно ответить на вопрос, определяются ли наблюдаемые результаты предполагаемым Вами автором или другими неизвестными авторами. Для этого в эксперименте мы вводим контроль. Под контролем подразумевается изучение двух групп – экспериментальной и контрольной. Эти две группы должны быть в совершенно одинаковых условиях, за исключением фактора, который и проверяется. Положительный или отрицательный результат можно связать именно с ним.

Заслуживают внимания два дополнительных замечания относительно экспериментов с контролем. Во-первых, в них должны использоваться не отдельные особи, а группы. Всегда существуют некоторые естественные различия между особями, и можно спутать их с результатами экспериментального воздействия. Чем больше группа, тем лучше. Во-вторых, результаты единственного эксперимента, особенно полученные на относительно мелких группах, нельзя считать убедительными. Они должны пройти проверку на воспроизводимость.

В некоторых случаях постановке экспериментов с контролем может препятствовать долговременность, высокая стоимость или практическая неосуществимость. Например можно сравнить достаточное количество курящих и некурящих, чтобы проверить гипотезы о влиянии курения на различные аспекты здоровья, не прибегая к лабораторным экспериментам. Такого рода исследования называются эпидемиологическими.

Можно воспользоваться этими представлениями, чтобы отличить достоверную информацию от недостоверной.

Если информация основана на эксперименте с контролем, следует задать вопрос, каков был размер сравниваемых групп и подтвердились ли результаты? Например, несколько лет назад препарат лэтрил приобрел репутацию эффективного лекарства от рака. Управление по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США подвергалось резкой критике за то, что не разрешало его использование. Оказывается, по данным исследований с контролем, рак у людей развивался одинаково быстро как при употреблении лэтрила, так и без всякого лечения.

Построение теорий

Отдельные наблюдения и эксперименты отвечают только на строго конкретные вопросы. Однако из малых кирпичиков информации складывается целое здание, теория. Теория, следовательно, это обобщение, логически объясняющее набор фактов. Построение ее представляет собой процесс, сходный с дедективным расследованием, когда по фактам (наблюдениям) выясняют общую картину преступления и отвечают на вопрос «Кто виноват?». Теория сама по себе не факт, так как недоступна для непосредственного наблюдения. Тем не менее ее можно проверить и в зависимости от результатов признать или отклонить.

Проверка теорий в основном идет так же, как и в случае гипотез. Теория предсказывает некоторое событие, которое можно наблюдать либо непосредственно, либо в ходе эксперимента используя рассуждения типа «Если…, то….». Если полученные результаты противоречат теории. ее либо изменяют, чтобы охватить дополнительные новые данные, либо отклоняют в пользу другой теории. способной дать им разумное объяснение. В любом случае она развивается в соответствии с полученными экспериментальными фактами. Например мы никогда не видели атомы как таковые. но многочисленные наблюдения и экспериментальные результаты вполне объясняются этой концепцией, согласно которой все газы, жидкости и твердые тела состоят из различных сочетаний не многим более ста видов атомов. Поэтому общепризнанна атомистическая теория строения вещества.

Принципы и законы природы

В ходе анализа экспериментальных результатов могут обнаружится определенные тенденции или взаимосвязи между полученными данными. Например, если ронять прдметы и измерять их скорость в различных точках полета. во всех случаях без исключения окажется. что все они падают с одинаковым ускорением (если пренебречь сопротивлением воздуха). Таким образом, речь идет об основном принципе свободного падения. Такой принцип поведения объектов называют законом природы. В данном случае имеется в виду закон тяготения.

Так как законы природы не имеют исключений, их прогностическая ценность огромна. Можно с полной уверенностью предсказать, что любые попытки игнорировать их закончатся неудачей. Она не обязательно будет заметна сразу же, обычно между действием и конечным результатом существует, как в примере с человеком, прыгнувшим со скалы, определенный период «жизни взаймы».

В конце 1980-х годов один человек предложил новый тип двигателя, который якобы производит больше энергии, чем потребляет (нарушение второго закона термодинамики). Он получил мощную поддержку в широкой прессе и несколько миллионов долларов на совершенствование своего изобретения, в то же время, избегая любой его критической проверки. В конце концов даже его спонсоры стали настаивать на демонстрации чудо-машины. Тут и выяснилось, что все это – мистификация, а сам он скрылся с полученной суммой. Мораль: знай фундаментальные законы природы и, встретившись с противоречивыми им заявлениями. относись к ним крайне настороженно.

Глупость, невежество и обман гораздо более вероятны, чем исключения из законов природы.

Научное исследование

Научное исследование – это процесс познания нового явления и раскрытия закономерностей изменения изучаемого объекта в зависимости от влияния различных факторов для последующего практического использования этих закономерностей. Научные исследования классифицируются по различным признакам: методам решения поставленных задач, сфере применения результатов исследования, видам исследуемого объекта и другим факторам

Исследования могут быть теоретические, теоретико-экспериментальные и экспериментальные. Отнесение исследования к одному из видов зависит от применяемых методов и средств научного исследования.

Теоретические исследования базируются на применении математических и логических методов познания объекта. Результатом теоретического исследования является установление новых зависимостей, свойств и закономерностей происходящих явлений. Результаты теоретических исследований должны быть подтверждены практикой.

Теоретико-экспериментальные исследования предусматривают последнюю экспериментальную проверку результатов теоретических исследований на натурных образцах или моделях.

Экспериментальные исследования осуществляются на натурных образцах или моделях в лабораторных условиях, при которых устанавливаются новые свойства, зависимости и закономерности, а также служат для подтверждения выдвинутых теоретических предположений.

Научные исследования по сфере использования результатов подразделяются на фундаментальные и прикладные.

Фундаментальные ставят целью решение принципиально новых теоретических проблем, открытие новых законов, создание новых теорий. На их основе решаются многие прикладные задачи применительно к потребностям конкретных отраслей науки, техники и производства.

Прикладные исследования представляют собой поиск и решение практических задач развития отдельных отраслей производства на основе результатов фундаментальных исследований.

По составу исследуемых свойств объекта исследования подразделяются на комплексные и дифференцированные.

Комплексные представляют собой изучение разнородных свойств одного объекта, каждое из которых может предусматривать применение различных методов и средств исследования. Выполняются они в различное время и в различных местах. Примером комплексного исследования может служить оценка надежности нового автомобиля. Надежность автомобиля является интегральным свойством и обусловливается такими его отдельными свойствами, как безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность деталей.

Дифференцированным называется такое исследование, в котором познается одно из свойств или группа однородных свойств. В рассмотренном примере каждое в отдельности исследуемое свойство надежности автомобиля является дифференцированным.

Исследования подразделяются и по признаку места их проведения, так как это предопределяет применение различных методов и средств научного исследования. В этом смысле экспериментальные исследования, проведенные в лабораторных или в производственных условиях, именуются лабораторными или производственными. Исследуемый объект может быть натурным или представлять его модель. В каждом случае выбор вида исследуемого объекта подлежит обоснованию. В технике многие исследования и испытания проводятся на моделях и образцах, так как это значительно упрощает создание лабораторной базы для проведения исследований (нередко натурные испытания являются принципиально невозможными). Наиболее достоверными являются результаты натурных испытаний.

По стадиям выполнения исследования подразделяются на поисковые, научно-исследовательские и опытно-промышленные разработки. При разработке крупной научно-технической проблемы первой стадией является поисковое исследование, в результате которого устанавливаются принципиальные основы, пути и методы решения поставленной задачи. Вторая стадия представляет собой научно-исследовательские разработки, целью которых является установление необходимых зависимостей, свойств и закономерностей, создающих предпосылки для дальнейших инженерных решений. Третья стадия – опытно-промышленная разработка, главная задача которой состоит в доведении исследования до практической реализации, т.е. его апробации в условиях производства. На основе результатов опытно-производственной проверки вносятся коррективы в техническую документацию для широкого внедрения разработки в производство.

Каждую научно-исследовательскую работу можно отнести к определенному направлению. Под научным направлением понимается наука или комплекс наук, в области которых ведутся исследования. В связи с этим различают техническое, биологическое, физико-техническое, историческое и другие направления с возможной их последующей детализацией.

Структурными единицами научного направления являются: комплексные проблемы, проблемы, темы и научные вопросы. Комплексная проблема представляет собой совокупность проблем, объединенных единой целью. Проблема – это совокупность сложных теоретических и практических задач, требующих разрешения в обществе. С социально-психологической точки зрения проблема отражает противоречие между общественной потребностью в знании и известными путями его получения, противоречие между знанием и незнанием. Проблема возникает тогда, когда человеческая практика встречает затруднения или даже наталкивается на «невозможность» в достижении цели. Проблема может быть глобальной, национальной, региональной, отраслевой, межотраслевой, что зависит от масштаба возникающих задач. Так, например, проблема охраны природы является глобальной, поскольку ее решение направлено на удовлетворение общечеловеческих потребностей. Кроме перечисленных, различают проблемы общие и специфические. К общим относят проблемы общенаучные, общенародные и т.д. Общенародная проблема нашей страны – внедрение малоотходных и безотходных, энерго- и материалосберегающих технологических процессов и систем машин.