У сучасних умовах особливою формою експерименту є дослідження складних процесів або систем (наприклад, технічних) за їх фізичними моделями. Воно доповнюється теоретичним моделюванням за допомогою електронно-обчислювальної техніки.
Абстрагування (від латинського терміну abstrahere, що означає відволікання) - це уявне відвернення від неістотних, другорядних ознак предметів і явищ, зв'язків і відношень між ними та виділення декількох сторін, які цікавлять дослідника. Абстракція являє собою одну із сторін, форм пізнання, коли відбувається перехід від почуттєвого сприймання до уявного образу. Іноді абстраговані властивості і відношення пов'язуються з відомими класами об'єктів ("метал", "натуральне число", "рослина"). У інших випадках вони уявляються ізольовано від тих предметів, з якими вони дійсно нерозривно пов'язані ("корисність", "краса", "моральність").
Абстракція виділяє із явища одну певну сторону у "чистому вигляді", тобто у такому вигляді, в якому вона дійсно не існує. Наприклад, не буває "явища" чи "закону" взагалі, існують конкретні закони і явища. Але без уведення абстрактного поняття "явище" дослідник не здатний глибоко зрозуміти будь-яке конкретне явище. Процес абстрагування проходить два етапи.
Перший етап: виділення найбільш важливого в явищах і встановлення незалежності або дещо слабкої залежності досліджуваних явищ від певних факторів (якщо об'єкт А не залежить безпосередньо від фактора Б, то можна відволіктися від останнього як несуттєвого).
Другий етап: реалізація можливостей абстрагування. Він полягає у тому, що один об'єкт замінюється іншим, більш простим, котрий виступає "моделлю" першого.
Абстрагування може застосовуватись до реальних і абстрактних об'єктів (таких, що вже раніше пройшли абстрагування). Багатоступінчасте абстрагування приводить до абстракцій зростаючого ступеня узагальнення.
Існують деякі види абстракції:
- ототожнення - утворення понять шляхом об'єднання предметів, пов'язаних відношеннями типу рівності в особливий клас (відволікання від деяких індивідуальних властивостей предметів);
- ізолювання - виділення властивостей і відношень, нерозривно пов'язаних з предметами, і позначення їх певними назвами, що надає абстракціям статус самостійних предметів - "надійність", "технологічність" (відмінність між двома першими абстракціями полягає у тому, що в першому випадку ізолюється комплекс властивостей об'єкта, а у другому - єдина його властивість);
- конструктивізації - відволікання від невизначеності меж реальних об'єктів (зупиняється безперервний рух і т.ін.);
- актуальної нескінченності - відволікання від незавершеності (і завершеності) процесу утворення нескінченої множини, від неможливості задати її повним переліком всіх елементів (така множина розглядається як існуюча);
- потенційної здійсненності - відволікання від реальних меж людських можливостей, зумовлених обмеженістю тривалості життя за часом та у просторі нескінченність виступає вже як потенційно здійсненна).
У процесі абстрагування доводиться відволікатись і від деяких суб'єктивних можливостей людини. Наприклад, неможливо "перерахувати" весь натуральний ряд чисел, але у відволіканні від такої можливості створюється абстракція актуальної (тобто "перерахованої", "закінченої") нескінченності.
Процес абстрагування є необхідною умовою утворення найрізноманітніших понять. Більше того, будь-яке пізнання взагалі пов'язане з абстрагуванням. Без них неможливе розкриття сутності досліджуваного об'єкта. Розчленування об'єкта і виділення у ньому сутнісних сторін, всебічний аналіз їх у "чистому" вигляді - все це результат абстрагуючої діяльності мислення.
Аналіз і синтез - у самому загальному значенні являють собою два взаємопов'язаних процеси уявного чи фактичного розкладання цілого на складові частини і об'єднання окремих частин у ціле. Аналіз і синтез - взаємозумовлені логічні методи наукового дослідження, що виникли на основі практичної діяльності людей, їхнього досвіду. Аналіз і синтез тісно пов'язані у будь-якому науковому дослідженні. Єдність аналізу і синтезу забезпечує об'єктивне, адекватне пізнання дійсності і разом з тим відображає єдність протилежностей у відношенні до взаємозв'язку одиничного (окремого) і загального. Загальне, яке для полегшення пізнання розчленяють аналізом на окремі складові, не існує поза одиничним, а воно у свою чергу не існує поза загальним. У цьому і полягає їхня нерозривна єдність, хоч одиничне і загальне протилежні одне одному.
Аналіз (від грецького analysis - розкладання) - метод пізнання, який дозволяє розчленовувати предмети дослідження на складові частини (звичайні елементи об'єкта або його властивості і відношення).
Синтез (від грецького syntesis - об'єднання), на противагу аналізу, дає можливість з'єднувати окремі частини чи сторони об'єкта в єдине ціле.
Розчленування цілого на складові частини дає можливість виявити будову досліджуваного об'єкта, його структуру; розчленування складного явища на більш прості елементи дозволяє відокремити суттєве від несуттєвого, складне звести до простого. Однією з форм аналізу вважається класифікація предметів і явищ (поділ на класи, групи, типи і т.ін.). Аналіз процесу, що розвивається, дозволяє виділити у ньому різні етапи і суперечливі тенденції тощо. Мета будь-якого аналізу - пізнання частин як елементів складного цілого. Але аналіз приводить до виділення сутності, котра ще не пов'язана з певними формами її прояву: єдність, що продовжує залишатись абстрактною, ще не розкрита як єдність у різноманітності. На противагу цьому синтез об'єднує у єдине ціле частини, властивості, відношення, виділені на основі аналізу. їдучи від тотожного, суттєвого до відмінностей і різноманітності, він поєднує загальне і одиничне, єдність і різноманітність у живе конкретне ціле. Причому, синтез - це не просте сумування, а смислове поєднання. Якщо просто об'єднати явища, між ними не виникає система зв'язків, а лише утворюється хаотичне накопичення окремих зв'язків.
Аналіз і синтез бувають:
- прямий або емпіричний (застосовуються для виділення окремих частин об'єкта, знаходження його властивостей, найпростіших вимірювань);
- зворотний або елементарно-теоретичний (базується на деяких теоретичних міркуваннях причинно-наслідкового зв'язку різних явищ або дії якої-небудь закономірності; при цьому виділяються і з'єднуються явища, які можна вважати суттєвими, а другорядними знехтувати);
- структурно-генетичний (вимагає виділення в складному явищі таких елементів, котрі чинять вирішальний вплив на всі інші сторони об'єкта).
Індукція і дедукція. Справжня наука можлива лише на основі абстрактного мислення, послідовних міркувань дослідника у вигляді суджень і висновків. У наукових судженнях встановлюються зв'язки між предметами чи явищами або між їхніми певними ознаками. Шлях до судження проходить через безпосереднє сприйняття предметів чи явищ, а також їхніх зв'язків. У наукових висновках одне судження змінюється іншим: на основі вже існуючих висновків робляться нові. Існує два основних види висновків: індуктивні (індукція) і дедуктивні (дедукція).
Індукція (від латинського inductio - наведення) являє собою умови від часткового до загального, від окремих фактів до узагальнень, коли на основі знань про частини предметів класу робиться висновок про клас в цілому. Як метод дослідження індукція - це процес дослідного вивчення явищ, під час якого здійснюється перехід від окремих фактів до загальних положень, окремі факти неначе виводять до загального положення.
Звичайно виділяють три основних види індуктивних умовиводів:
- повну індукцію;
- через просте перерахування (популярну індукцію);
- наукову індукцію.
Два останніх види утворюють неповну індукцію.
Повна індукція являє собою вивід загального положення про клас в цілому на основі розгляду всіх його елементів: вона дає достовірний вивід, але сфера її застосування обмежена класами, число членів яких легко просліджується.
У випадку популярної індукції наявність якої-небудь ознаки у частини елементів класу стає основою для висновку про те, що і всі елементи даного класу мають цю ознаку. Популярна індукція має необмежене застосування, але її висновки утворюють лише імовірні положення, які потребують наступного доведення.
Наукова індукція також являє вивід від частини елементів даного класу до всього класу. Але тут основою для висновку стає розкриття у досліджуваних елементів класу суттєвих зв'язків, які необхідно зумовлюють належність даної ознаки всьому класу. Через це основне місце у науковій індукції займають прийоми розкриття суттєвих зв'язків, що у свою чергу потребує складного аналізу. Існує кілька способів встановлення таких зв'язків:
1. Спосіб єдиної подібності. Якщо два або більше випадків досліджуваного явища мають спільною лише одну обставину, а решта обставин відмінні, то ця єдина подібна обставина і є причиною явища, що розглядається.
2. Спосіб єдиної відмінності. Якщо випадок, в якому досліджуване явище наступає, і випадок, в якому воно не наступає, у всьому подібні і різняться тільки в одній обставині, то ця обставина, присутня тільки в одному випадку і відсутня в другому, є причиною досліджуваного явища.
3. Спільний спосіб подібності і відмінності - комбінація перших двох способів.
4. Спосіб супутніх змін. Якщо поява або зміна одного явища викликає певну зміну другого, то обидва ці явища знаходяться в причинному зв'язку один з одним.
5. Спосіб залишків. Якщо складне явище викликається складною причиною, яка складається із сукупності певних обставин, і відомо, що деякі з цих обставин є причиною частини явищ, то залишок цього явища викликається рештою обставин.
У реальному пізнанні індукція завжди виступає в єдності з дедукцією, це взаємозворотні методи пізнання.
Дедукція (від латинського deductio - виведення) - це такий умовивід, у якому висновок про деякий елемент множини робиться на основі знання про загальні властивості всієї множини. Дедуктивним у широкому розумінні вважається будь-який вивід взагалі, у більш специфічному і найбільш поширеному розумінні - доведення або виведення твердження (наслідку) з одного або кількох інших тверджень (посилань) на основі законів логіки, що мають достовірний характер. У випадку дедуктивного висновку наслідок міститься у посиланнях приховано, тому вони повинні бути одержані з них на основі застосування методів логічного аналізу.
Змістом дедукції як методу пізнання є застосування загальних наукових положень при дослідженні конкретних явищ. Важливою передумовою дедукції у практиці пізнання є зведення конкретних задач до загальних і перехід від розв'язання задачі у загальному вигляді до окремих її варіантів.
Індуктивні умовиводи дають лише вірогідні знання, тому що вони ґрунтуються на емпіричних спостереженнях кінцевого числа об'єктів. Дедуктивні умовиводи приводять до нового, достовірного знання, тому що їх вихідні посилання дійсні.
Моделювання - непрямий, опосередкований метод наукового дослідження об'єктів пізнання (безпосереднє вивчення яких не можливе, ускладнене чи недоцільне), який ґрунтується на застосуванні моделі як засобу дослідження. Суть моделювання полягає в заміщенні досліджуваного об'єкта іншим, спеціально для цього створеним. Під моделлю розуміють уявну або матеріально реалізовану систему, котра відображаючи чи відтворюючи об'єкт дослідження, здатна замістити його так, що вона сама стає джерелом інформації про об'єкт пізнання.
У сучасних дослідженнях поняття моделі набуло загальнонаукового характеру. Моделювання - характерна риса теоретичного мислення при вирішенні багатьох пізнавальних задач. Моделюються біологічні процеси, хімічні реакції, живі організми, суспільні системи, економічні регіональні зв'язки, соціальні структури, технологічні процеси, інженерні конструкції, екологічні ситуації та ін. При цьому моделі можуть бути матеріальними (макети, механізми), ідеальними або образними (рисунки, схеми, креслення), знаковими (формули математичні, фізичні, хімічні та інші) і мати форму просторового аналогу, образу, математичного чи особливим чином побудованого словесного опису. Образні і знакові моделі називають уявними.
Метод моделювання передбачає постановку мети, вибір або створення моделі, дослідження на моделі об'єкта пізнання, перенесення знань з моделі на оригінал завдяки суттєвій подібності і несуттєвій відмінності між ними.
Ідеалізація (від французького idealisetion) - мислительний акт, пов'язаний з утворенням понять про об'єкти, принципово не здійсненні у досліді і дійсності . Ідеалізовані об'єкти вважаються граничними випадками тих або інших реальних об'єктів і обираються як засіб їх наукового аналізу, як основа для побудови теорії цих реальних об'єктів. Таким чином вони у кінцевому результаті виступають як відображення об'єктивних предметів, процесів і явищ. Прикладами ідеалізованих об'єктів можуть бути поняття: "точка", "пряма лінія", "абсолютно тверде тіло", "абсолютно чорне тіло", "ідеальний газ", "ідеальний розчин" тощо.
Мета ідеалізації як методу пізнання - позбавити реальні об'єкти деяких притаманних їм властивостей і надати їм (уявно) певних нереальних і гіпотетичних властивостей. Досягнення такої мети здійснюється:
- багатоступінчастим абстрагуванням (наприклад, абстрагування від товщини приводить до поняття "товщини");
- уявним переходом до граничного випадку у розвитку якої-небудь властивості (як це має місце з уявою "абсолютно твердого тіла");
- простим абстрагуванням (наприклад, нестискуваність рідини).
Будь-яка ідеалізація правомірна лише у певних межах.
Формалізація (від латинського formatis - що означає складений за формою) - метод пізнання різноманітних об'єктів шляхом відображення їхньої структури у знаковій формі за допомогою штучних мов (наприклад, мовами математики, хімії, програмування). У процесі формалізації всі змістові терміни замінюють символами, а змістові твердження - відповідними їм послідовностями символів або формулами. Здійснюється формалізація шляхом виявлення й перебудови структури теорії, внаслідок чого теорія набуває вигляду ланцюга формул, де колена наступна логічно випливає з однієї або кількох попередніх.
Завдяки своїй специфічності, формалізація забезпечує узагальненість підходу до розв'язання пізнавальних проблем. Крім того, символіка штучної мови надає стислості і чіткості фіксації значень формалізованих об'єктів пізнання, надає однозначності розуміння їх структури (на відміну від двозначності при застосуванні звичайної мови).
Формалізація, як правило, пов'язана із застосуванням математичного апарату. Як метод формалізація зводить дослідження реальних змістових сторін об'єктів, властивостей і відношень до формального дослідження відповідних їм знаків (абстрактних об'єктів); широко застосовується при математичному моделюванні у багатьох галузях науки.
Серед великої різноманітності загальнонаукових методів окремо виділяють історичний і логічний методи дослідження, які дозволяють подумки відтворити досліджуваний об'єкт у всій його об'єктивній конкретності, уявити і зрозуміти його в розвитку. За допомогою логічного методу дослідник на основі опрацювання, критичного аналізу і формулювання своїх пропозицій розвиває існуючі теоретичні уявлення або висуває нові теоретичні припущення. Історичний метод надає можливість для всебічного дослідження явищ і подій у хронологічній послідовності, щоб відкрити їх внутрішні зв'язки та закономірності розвитку.
Загальнонауковий статус мають математичні (тобто методи кількісного вивчення процесів і явищ) і, зокрема, статистичні, а також системно-структурні, кібернетичні, теоретико-інформаційні методи досліджень. Математичні методи набувають значного поширення - це зумовлено стрімким розвитком кібернетики, обчислювальної математики і комп'ютерної техніки. Наука досягла такого розквіту, коли якісні методи дослідження починають все більше і більше замінюватись кількісним вивченням явищ і процесів.
Часткові (спеціальні) методи мають застосування тільки у одній певній науці або застосовуються тільки при дослідженні деяких конкретних явищ. Тому їх узагальнено і називають назвами відповідних наук: психологічні методи, педагогічні методи, соціологічні методи тощо. Наприклад, у психологічних дослідженнях знаходить застосування біографічний метод (у дослівному перекладі з грецької означає опис життя). Він використовується головним чином при вивченні психологічних особливостей тієї чи іншої людини. Суть його полягає в збиранні й аналізі матеріалів, які характеризують життєвий шлях і розвиток психічних властивостей досліджуваної особи.
У практиці проведення наукових досліджень кожний науковий метод (як загальний, так і частковий) знаходить застосовування не відокремлено від інших методів. Успішність наукової роботи у значній мірі залежить від умілого поєднання методів дослідження, від ефективного доповнення одного методу іншим.
В.К.Сидоренко, П.В.Дмитренко
Основи наукових досліджень
Навчальний посібник для вищих педагогічних закладів освіти