Методы исследования. 
Методология научных исследований

В соответствии философским определением под методом познания понимают совокупность требований или принципов, которые должен соблюдать человек в процессе исследований той или иной области действительности.

В науке можно выделить эмпирический и теоретический методы (уровни) исследования.

Рис. Этапы выполнения прикладной научно-исследовательской работы (диссертации)

Эмпирический — основанный на опыте. На эмпирическом уровне познания широко используются методы: сравнения, измерения, индукция, анализ и синтез.

Для теоретического уровня характерны такие познавательные приемы, как гипотеза, моделирование, идеализация, абстракция, дедукция, обобщение и мысленный эксперимент.

Необходимо обратить внимание на сравнительно малоразвитый и малоиспользуемый в наших исследованиях метод, основанный на разработке гипотезы.

Научные гипотезы В обыденном представлении под гипотезой понимают догадку, предположение, прогноз событий или явлений. С точки зрения теории познания под научной гипотезой понимается предположение, основанное на реальных данных о причине, обусловливающей определенные следствия. Гипотеза потому и включает определенный термин «научная», что является научно обоснованным предположением о наличии существенных функциональных связей между следствием и причиной.

На первой стадии поисков исследователь выдвигает рабочую гипотезу, имеющую вспомогательное значение для направления исследования.

Результаты опытного исследования и простейшего их обобщения составляют лишь начало научного познания. Эти результаты нуждаются в интерпретации и объяснении, что невозможно сделать без гипотезы. Важнейшая функция гипотез в опытных науках состоит в расширении и обобщении эмпирического материала.

Результаты наблюдений и экспериментов всегда относятся к небольшому числу явлений или событий, а утверждения науки претендуют на универсальность или весьма большую общность. С помощью гипотез мы стремимся расширить наши знания. В сравнительно простых ситуациях такое расширение знания достигается с помощью индукции и логики, при этом немаловажное значение имеют интуиция и опыт ученого. Как правило, гипотезы здесь используются в качестве посылок дальнейших умозаключений. Именно по проверяемым следствиям таких умозаключений делают вывод о правдоподобности самой гипотезы.

В формировании гипотезы выделяют несколько этапов, которые нередко рассматривают в качестве самостоятельных типов гипотез.

Первоначально всякое предположение выступает в форме догадки, которая обычно связывается с конкретными фактами, опытом или эмпирическими данными. Как правило, для догадки не хватает достаточного количества данных или даже имеющиеся данные вызывают сомнения и требуют дальнейшего анализа. В большей степени догадка требует обоснования теоретическими знаниями. Поскольку всякая гипотеза зависит от количества факторов и степени обоснования ее теоретическими знаниям, то различают гипотезы эмпирически правдоподобные или теоретически правдоподобные.

Эмпирические гипотезы обычно подтверждаются фактами в какой-либо сравнительно небольшой области исследования. Этим гипотезам не хватает теоретического обоснования, а самое главное, они представляют отдельные, изолированные предложения.

Обычно эмпирическая стадия исследования начинается именно с такого рода обособленных гипотез, в которых ученые пытаются осмыслить быстрорастущую информацию об опытных данных.

Теоретически правдоподобные гипотезы в отличие от эмпирических основываются на тех или иных теоретических принципах, идеях и законах. Нередко они являются логическим следствием известных принципов и законов. Однако они недостаточно обосновываются опытными данными, поэтому и остаются теоретическими предположениями. Ярким примером такой теоретической гипотезы было предсказание радиоволн, сделанное английским физиком Максвеллом. Существование таких волн впоследствии было экспериментально доказано немецким физиком Герцем.

На теоретической стадии исследования обычно имеют дело не только с эмпирически хорошо подтвержденными, но и теоретически обоснованными гипотезами. Доказательство справедливости гипотезы производится путем сопоставления и связи с законами и принципами, ранее установленными в науке.

Если гипотеза верна, то она безошибочно может предсказать некоторые следствия по определенной причине. Гипотеза, многократно подтвержденная опытом, постепенно превращается в научную теорию, достоверное знание, закономерность.

Из всего сказанного выше важно подчеркнуть направление процесса познания: из первоначальных, довольно разрозненных и изолированных догадок, эмпирических обобщений и гипотез при постепенном обосновании и опытной проверке возникает систематическое и надежное знание — законы и научные теории.

Наибольший интерес для технических наук представляет математическая гипотеза. Академик С. И. Вавилов впервые в нашей литературе поставил вопрос о математической гипотезе и так характеризовал ее сущность: «Положим, что из опыта известно, что изученное явление зависит от ряда переменных и постоянных величин, связанных между собой некоторым уравнением, то, видоизменяя это уравнение, можно получить другие соотношения между переменными. В этом и состоит математическая гипотеза, или экстраполяция. Она приводит к выражениям, которые совпадают или расходятся с опытом, и соответственно применяется или отбрасывается» .

Наиболее вероятные, правдоподобные гипотезы проверяются в эксперименте.

Проверка гипотез Эксперимент — это активные воздействия исследователя на изучаемый объект и его процессы в искусственных условиях в соответствии с целями опыта. Исследователь ставит изучаемый объект в различные, заранее запланированные условия, и в этом заключается преимущество эксперимента. Преимуществом эксперимента является также и то, что изучать явления можно в любое время, не ожидая, пока они возникнут в природе (провести полив, внести удобрения, обрезать деревья и др.). Одним из преимуществ эксперимента является и то, что в одном опыте можно изучать несколько явлений, расчленяя их в процессе проведения опыта и анализа результатов.

В эксперименте могут сравниваться не только отдельные элементы агротехники, но и технологии полностью. Например, сравнение интенсивной технологии выращивания плодовых или овощных культур с обычной, которая применялась раньше. Синонимом слова эксперимент является слово опыт. Эксперимент является ведущим методом агрономических исследований.

Метод наблюдения Для того, чтобы в опыте выявить лучшие агроприемы или технологии возделывания культуры, используют такой метод исследований, как наблюдение. Наблюдение— сосредоточение внимания исследователя на явлениях эксперимента или природы, их количественная и качественная регистрация с целью выявления лучших приемов повышения урожая и его качества у плодовых и овощных культур.

Примеры наблюдений: определение даты распускания почек, цветения, завязывания плодов, роста, листьев, созревания плодов, листопада и др. Наблюдают также за повреждением растений вредителями и поражением болезнями, морозозасухоустойчивостью, за динамикой пищевого и водного режимов почвы, ростом растений. Разновидностью наблюдений является учет урожая и определение его качества, и это наблюдение является одним из главных во всех экспериментах.

Все учеты и наблюдения необходимо проводить по специальным методикам в соответствии с государственными стандартами. Для наблюдений необходимо использовать приборы (весы, термометры, колориметры и др.), которые раз в году проверяются и контролируются госинспекцией. Результаты проверки оформляются соответствующим актом.

Наблюдения проводят не только в эксперименте, но и вне его. Например, наблюдают за явлениями природы (атмосферные осадки, температура воздуха и почвы, влажность воздуха, количество солнечных дней, первые заморозки осенью, последние заморозки весной, начало вегетации и цветения, конец цветения, конец вегетации и др.). В результате таких наблюдений вне эксперимента можно сделать ценные выводы об агроклиматическом районировании плодовых и овощных культур.

Анализ Анализ — метод исследования, с помощью которого изучаемый предмет мысленно или практически расчленяется на составные части для более детального изучения. Так, весь опыт расчленяется на повторения, каждое повторение — на опытные делянки. При изучении особенностей растений их расчленяют на отдельные органы, которые и анализируют отдельно — корни, побеги, листья, цветы, плоды. Например, в плодах определяют содержание сахара, кислот, витаминов и др. Анализ как метод исследования используется только в связи с синтезом.

Синтез Синтез — это объединение расчлененных и проанализированных частей в единое целое с целью получения более полных выводов и обобщений. Проанализировав данные по каждой повторности, исследователи выводят средние значения по каждому варианту, т. е. объединяют данные по делянкам с одинаковыми вариантами. Анализируя каждый вариант, они объединяют их в единый опыт, по которому делают выводы, обобщения и как конечный синтез дают рекомендации производству. Таким образом, анализ и синтез как диалектическое единство и противоположность способствуют более полному изучению эффективности агроприемов и явлений.

Индукция Индукция—это метод, с помощью которого рассуждения ведутся от фактов к конкретным выводам. Так, если листья на растениях увядают, то на основании этого факта делают вывод о недостатке влаги, при пожелтении листьев делают вывод о нарушении минерального питания, а если в одном из вариантов опыта получена наиболее высокая урожайность и качество плодов, то делают выводы и предложения о внедрении этого варианта в производство. Это и есть использование метода индукции в исследованиях.

Дедукция.

Дедукция — метод, с помощью которого рассуждения ведутся от общих положений к выводам. Например, используют альбом цветных изображений листьев плодовых и ягодных культур, свидетельствующих о недостатке определенных элементов питания. Сравнение фактической окраски листьев с определенными изображениями в альбоме позволяет путем дедуктивного мышления прийти к выводу о недостатке определенных элементов питания у растений. Метод дедукции лежит в основе определения сортов плодовых культур.

наука идея гипотеза знание.

Абстрагирование

Абстрагирование—это теоретическое обобщение опыта или мысленное выделение главного, наиболее существенных связей при отвлечении от всех остальных. Используются два типа абстракций: отождествление — для образования понятий о системе, классах; изолирование — для выделения главного. Так, среди десятков вариантов опыта исследователь выделяет наиболее главные, где получена существенная прибавка урожая и улучшено его качество. Когда изучается образование растением органического вещества (как результат самых сложных химических, биохимических, микробиологических, физиологических и других процессов с участием солнечной энергии), употребляют понятие «фотосинтез». Исследователь абстрагируется от второстепенных процессов и выделяет в мыслях наиболее существенное в первичном создании органического вещества на Земле.

Идеализация Идеализация— это мысленное представление вещей или процессов, не существующих в реальном мире. При этом свойства мысленно изучаемого предмета или явления доводятся до оптимальных значений. Например, идеальным является сорт яблони, комплексно устойчивый против всех болезней, вредителей, морозостойкий, засухоустойчивый, солевыносливый, высокопродуктивный с отличным качеством плодов. Идеализации используется сначала для создания научной теории, а затем для применения ее в практике.

Конкретизация Конкретизация — метод исследования, с помощью которого от абстрактного переходят к конкретному. Например, выделив в создании растением органического вещества самый главный процесс—фотосинтез и познав его сущность, исследователь в мышлении снова возвращается ко всему растению, среде, рассматривает взаимодействие растения со всеми факторами его жизни. Выделив путем абстрагирования минеральное питание, как агрохимический процесс, исследователь мысленно возвращается ко всем остальным процессам, в результате которых создается урожай. Таким образом, методы абстрагирования и конкретизации весьма тесно взаимосвязаны, взаимно дополняют друг друга и должны использоваться исследователем аналогично таким методам, как анализ и синтез, индукция и дедукция.

Моделирование Сущность моделирования заключается в замене трудно изучаемого предмета или явления специально созданным аналогом, удобной моделью, которую потом исследуют. Для эффективности этих исследований каждая модель должна содержать существенные черты оригинала. Если модель сохраняет физическую природу оригинала, например, модель почвы, растительной клетки, органа, то она является физической. Если модель физически не создается, а ее оригинал лишь описывается соответственными уравнениями, то модель является математической. Например, применяют математическое описание урожайности конкретного сорта плодовых или ягодных культур в зависимости от факторов жизни. Моделированием является также составление схемы опыта, вычерчивание размера и формы делянки, изображение на плане метода размещения вариантов и др.

Формализация Формализация — это метод изучения объектов при помощи отдельных элементов их форм, отражающих содержание объекта. Это может быть формула, описывающая объект. Например, изучается окружность штамба молодого плодового дерева. Для этого штангенциркулем измеряется диаметр штамба. Полученное значение используется для вычисления окружности штамба по формуле С=D2. Использование этой и других формул составляет сущность метода формализации.

Теория Теория— метод, с помощью которого мысленно отражается и воспроизводится реальная действительность на основе данных практики и эксперимента. Это система взаимосвязанных знаний, позволяющая раскрывать основные закономерности развития изучаемого объекта с целью его преобразования в интересах человечества.

Примером теории как метода исследований являются теории цикличности развития плодовых растений, старения и омоложения деревьев, обработки почвы, минерального питания растений и многие другие.

Математические методы исследования В настоящее время все большее значение приобретают математические методы исследований — корреляционный анализ (корреляционные функции и спектральные плотности, корреляционные связи), кибернетика с использованием ЭВМ, математическое моделирование и т. д.

Методы, математической статистики используются для объективного планирования опытов, подготовки экспериментальных данных к обработке, определения достоверности опыта и его точности, а также для выявления зависимости между учитываемыми в опыте показателями. Как правило, результаты исследований всегда обрабатывают соответствующими методами математической статистики. Особое внимание уделяется использованию математических методов при планировании опытов и математическом моделировании. Для операций с огромной массой чисел и для решения сложных уравнений рекомендуется шире использовать компьютеры.

Аспиранты и соискатели овладевают методами работы над диссертацией на основе консультаций научного руководителя, изучения курса философии, научных семинаров, при рассмотрении отдельных фрагментов диссертации.

Лекция 3