Уровни методов научного познания
Разнообразные методы научного познания условно подразделяются на ряд уровней: эмпирический, экспериментально - теоретический, теоретический и метатеоретический уровни.
-Методы эмпирического уровня: наблюдение, сравнение, счёт, измерение, анкетный опрос, собеседование, тесты, метод проб и ошибок и т.д. Методы этой группы конкретно связаны с изучаемыми явлениями и используются на этапе формирования научной гипотезы.
-Методы экспериментально - теоретического уровня: эксперимент, анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование, гипотетический, исторический и логические методы. Эти методы помогают исследователю обнаружить те или иные достоверные факты, объективные проявления в протекании исследуемых процессов.
С помощью этих методов производится накопление фактов, их перекрёстная проверка. Следует при этом подчеркнуть, что факты имеют научно - познавательную ценность только в тех случаях, когда они систематизированы, когда между ними вскрыты неслучайные зависимости, определены причины следствия. Таким образом, задача выявления истины требует не только сбора фактов, но и правильной их теоретической обработки. Первоначальная систематизация фактов и их анализ проводится уже в процессе наблюдений, бесед, экспериментов, ибо эти методы включают в себя не только акты чувственного восприятия предметов и явлений, но и их отбор, классификацию, осмысливание воспринятого материала, его фиксирование.
-Методы теоретического уровня: абстрагирование, идеализация, формализация, анализ и синтез, индукция и дедукция, аксиоматика, обобщение и т.д. На теоретическом уровне производится логическое исследование собранных факторов, выработка понятий, суждений, делаются умозаключения. В процессе этой работы соотносятся ранние научные представления с возникающими новыми. На теоретическом уровне научное мышление освобождается от эмпирической описательности, создаёт теоретические обобщения. Таким образом, новое теоретическое содержание знаний надстраивается над эмпирическими знаниями.
На теоретическом уровне познания широко используется логические методы сходства, различия, сопутствующих изменений, разрабатываются новые системы знаний, решаются задачи дальнейшего согласования теоретически разработанных систем с накопленным новым экспериментальным материалом.
-К методам метатеоретического уровня относят диалектический метод и метод системного анализа. С помощью этих методов исследуется сами теории и разрабатываются пути их построения, изучается система положений и понятий данной теории, устанавливаются границы её применения, способы введения новых понятий, обосновываются пути синтезирования нескольких теорий. Центральной задачей данного уровня исследований является познание условий формализации научных теорий и выработка формализованных языков, именуемых метаязыками.
При изучение сложных, взаимосвязанных друг с другом проблем используется системный анализ, получивший широкое применение в различных сферах научной деятельности человека, и в частности в логике, математике, общей теории систем, в результате чего сформировались такие науки, как металогика и математика. Металогика исследует системы положений и понятий формальной логики, разрабатывает вопросы теории доказательств, определимости понятий, истины в формализованных языках.
Системный анализ используется для исследования таких сложных систем, как экономика отдельной отрасли, промышленного предприятия, объединения, при планировании и организации технологии комплексных строительных процессов, выполняемых несколькими строительными организациями, и др.
Системный анализ складывается из основных четырёх этапов:
первый заключается в постановке задачи - определяют объект, цели и задачи исследования, а также критерии для изучения и управления объектом. Неправильная или неполная постановка целей может свести на нет результаты всего последующего анализа.
Во время второго этапа очерчиваются границы изучаемой системы и определяются её структура: объекты и процессы, имеющие отношение к поставленной цели, разбиваются на собственную изучаемую систему и внешнюю среду. При исследовании замкнутых систем влиянием внешней среды на их поведение пренебрегают. Затем выделяют отдельные составные части системы - её элементы, устанавливают взаимодействие между ними и внешней средой. Именно так строится, например, такая фундаментальная наука, как термодинамика.
Третий важнейший этап системного анализа заключается в составление математической модели исследуемой системы. Вначале производят параметризацию системы, описает выделенные элементы системы и их взаимодействие. В зависимости от особенностей процессов используют тот или иной математический аппарат для анализа системы в целом.
Следует при этом отметить, что аналитические методы используются для описания лишь небольших систем вследствие их громоздкости или невозможности составления и решения сложной системы управлений. Для описания больших систем, их характеристик не только качественных, но и количественных используются дискретные параметры (баллы), применяющие целые значения. Например, твёрдость материалов оценивают баллами по шкале Мооса, энергию сейсмических волн при землетрясениях - баллами по И. Рихтеру и др. Методы операций с дискретными параметрами излагается в теории множеств и прежде всего в таких её разделах, как в алгебре множеств и в алгебре высказываний (математической логике), составляющих основу математического обеспечения современных ЭВМ.
Если исследуются сложные системы, именуемые как обобщённые динамические системы, характеризуемые большим количеством параметров различной природы, то в целях упрощения математического описания их расчленяют на подсистемы, выделяют типовые подсистемы, производят стандартизацию связей для различных уровней иерархии однотипных систем. Примерами такого подхода к изучению сложных систем, например управления являются типовые возмущения, типовые звенья системы с определёнными статическими и динамическими свойствами. В результате третьего этапа системного анализа формируются законченные математические модели системы, описанные на формальном, например алгоритмическом, языке.
Важным этапом системного анализа является четвёртый. Это анализ полученной математической модели, определение её экспериментальных условий с целью оптимизации и формулировании выводов.
Оптимизация заключается в нахождение оптимума рассматриваемой функции и соответственно нахождение оптимальных условий поведения данной системы или протекания данного процесса. Оценку оптимизации производят по критериям, принимающих в таких случаях экспериментальные значения. На практике выбрать надлежащий критерий достаточно сложно, так как в задачах оптимизации может выявляться необходимость во многих критериях, которые иногда оказываются взаимно противоречивыми. Поэтому наиболее часто выбирают какой - либо один основной критерий, а для других устанавливают пороговые предельно допустимые значения. На основании выбора составляется зависимость критерия оптимизации от параметров модели исследуемого объекта (процесса). Такой результат исследования чрезвычайно важен для практических целей, даёт определённую последующую опытно - конструкторскую проработку задачи.