Теория и методика профессионального образования
Архангельская М.В., старший преподаватель Московского государственного индустриального университета
ЭКСПЕРИМЕНТ В СИСТЕМЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ СТУДЕНТА
Эксперимент - это всегда средство получения некоторой искомой информации, установления фактов, проверки гипотезы, иными словами - средство для решения определенной познавательной задачи или проблемы.
С методологической точки зрения структура эксперимента включает три основные составляющие: 1) познающий субъект (экспериментатор) и его деятельность; 2) средство познания (инструменты, приборы, экспериментальные установки), с помощью которых проводится эксперимент; 3) объект экспериментального исследования. С этих же позиций можно говорить о субъективной и объективной сторонах эксперимента.
Эксперимент как процесс познания осуществляется субъектом познания, экспериментатором, обладающим своими собственными характерными особенностями, определенным уровнем знания, квалификации, способностями к подобного рода деятельности. Поэтому к субъективной стороне эксперимента В.А. Штофф относит: 1) особенности органов чувств человека, воспринимающих информацию, полученную в процессе наблюдения; 2) теоретические способности и вообще деятельность логического мышления; 3) уровень научных знаний и духовной культуры, квалификацию и способности экспериментатора; 4) поставленные и сформулированные цели и задачи эксперимента; 5) саму деятельность экспериментатора. Следует при этом понимать, что понятие субъективного в данном случае относительно (черты объективного присущи всем названным компонентам). Понятием «субъективная сторона эксперимента» подчеркивается лишь тот факт, что процесс познания в эксперименте осуществляется субъектом.
К объективной стороне эксперимента относится как предмет исследования, так и экспериментальные средства. Они представляют собой материальные объекты, существующие объективно и действующие по объективным законам природы, независимо от того, созданы они человеком или существуют естественным образом. Объединение объекта исследования и экспериментальных средств в единое гносеологическое образование целесообразно потому, что в исследованиях на уровне микромира влияние прибора на результаты эксперимента очень существенно и может привести к утверждению о принадлежности средства исследования к субъективной стороне эксперимента. Взаимодействия между объектом познания и средством - объективные с точки зрения гносеологии процессы. Критерием для включения экспериментальных средств в гносеологический объект является объективный характер всех процессов, происходящих в приборах, и закономерностей, ими управляющих, в отличие от деятельности экспериментатора, поведение которого определяется более сложной совокупностью факторов.
Вопрос о влиянии используемых в процессе экспериментирования приборов на полученную в результате этого информацию решался по-разному в процессе развития и становления естественнонаучного знания. В классической физике считалось, что эксперимент (как наблюдение) не оказывает никакого влияния на объект, либо это влияние настолько мало и несущественно, что им можно пренебречь, а если оно все же значительно, то можно его учесть и «отделить» от общей картины явления. В любом случае предполагалось, что всегда можно представить свойства и состояние объекта исследования независимо от приборов и экспериментатора - субъекта познания.
Квантовая физика кардинально изменила отношение к данной проблеме, поскольку объекты и закономерности микромира принципиально отличаются от объектов познания микромира.
Необходимость учета в процессе исследования явлений микромира экспериментальных средств, их свойств, характера взаимодействия с объектом, способов фиксации полученной информации стала очевидной для современной физики. В книге «Атомная физика и человеческое познание» Н. Бор писал: «В то время как в классической физике взаимодействием между объектом и прибором можно пренебречь, или, если надо, можно его компенсировать, - в квантовой физике это взаимодействие составляет нераздельную часть явления. Сообразно этому, однозначное описание собственного квантового явления должно в принципе включать описание всех существенных частей экспериментальной установки».
Объектами естественнонаучного экспериментального исследования могут быть предметы, явления, процессы, существующие в природе или же созданные человеком. В том числе вместо самого предмета может использоваться его модель (например, уменьшенная копия, макет и пр.). Результаты, полученные при изучении моделей (например, испытание машин, самолетов, турбин и т.д.), в дальнейшем экстраполируются на сами предметы.
Экспериментальные средства исследования чрезвычайно разнообразны, и по мере развития научно-технического прогресса их число и возможности очень быстро растут. Среди многообразных средств эксперимента принято выделять следующие основные виды: 1) приготовляющие устройства (источники света или электрического тока, генераторы элементарных частиц или волн и т.д.); 2) изолирующие устройства (вакуумные насосы и приборы, защитные экраны и т.п.); 3) устройства, непосредственно воздействующие на объект (преломляющие среды, призмы для света, дифракционные решетки, электрические и магнитные поля и т.д.); 4) средства усиления и преобразования (микроскопы, трансформаторы, усилители частиц и т.д.) 5) регистрирующие и измеряющие устройства (измерительные приборы, счетчики, спектрометры и т.д.), фиксирующие конечный результат эксперимента в форме, непосредственно доступной нашим органам чувств.
Трудно назвать единую, предпочтительную классификацию экспериментов, поскольку в научной литературе выделено и описано достаточно большое число классификаций и их оснований.
Прежде всего, в зависимости от характера исследуемого объекта принято различать эксперименты физические, химические, биологические и т.д. По основной цели эксперименты делят на проверочные (эмпирическая проверка некоторой гипотезы) и поисковые (сбор необходимой эмпирической информации для построения или уточнения выдвинутой догадки, идеи). В зависимости от характера и разнообразия средств и условий эксперимента и способов использования этих средств можно различить прямой (если средства используются непосредственно для исследования объекта), модельный (если используется модель, замещающая объект), полевой (в естественных условиях, например в космосе), лабораторный (в искусственных условиях) эксперимент. Можно, наконец, говорить об экспериментах качественных и количественных, основываясь на различии результатов эксперимента. Качественные эксперименты, как правило, предпринимаются для выявления воздействия тех или иных фактов на исследуемый процесс без установления точной количественной зависимости между характерными величинами. Для обеспечения точного значения существенных параметров, влияющих на поведение изучаемого объекта, необходим количественных эксперимент.
В зависимости от характера стратегии экспериментального исследования различают: 1) эксперименты, осуществляемые методом «проб и ошибок»; 2) эксперименты на основе замкнутого алгоритма; 3) эксперименты с помощью метода «черного ящика», приводящие к заключениям от знания функции к познанию структуры объекта; 4) эксперименты с помощью «открытого ящика», позволяющие на основе знания структуры создать образ с заданными свойствами и функциями.
В последние годы широкое распространение получили эксперименты, в которых средством познания выступает ЭВМ. Они особенно важны тогда, когда реальные системы не допускают ни прямого экспериментирования, ни экспериментирования с помощью материальных моделей. В ряде случаев эксперименты с помощью ЭВМ резко упрощают процесс исследования. С помощью средств вычислительной техники «проигрываются» ситуации путем построения логико-математической модели изучаемой системы.
Особого анализа в рамках данного исследования заслуживает измерительный эксперимент как один из видов эксперимента, в основе которого лежит процедура измерения - это обусловлено тем, что речь идет о естественнонаучном образовании в технических вузах.
Прежде всего, следует отметить, что понятие «измерение» по-разному определяется исследователями: и как познавательный процесс, и как форма научного эксперимента, и как особая процедура, и как метод эмпирического познания.
В качестве исходного в понимании термина «измерение» мы воспользуемся определением, принятым в методологической литературе: «Измерение - это познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной величины с некоторым ее значением, принятым за эталон сравнения».
Можно выделить определенную структуру измерения, включающую следующие элементы: 1) познающий субъект, т.е. экспериментатор, осуществляющий измерение с определенными познавательными целями; 2) средства измерения, среди которых могут быть как приборы и инструменты, сконструированные человеком, так и предметы и процессы, данные природой; 3) объект измерения, т.е. измеряемая величина или свойство, к которому применима процедура сравнения; 4) способ или метод измерения, который представляет собой совокупность практических действий, операций, выполняемых с помощью измерительных приборов, и включает в себя также определенные логические и вычислительные процедуры; 5) результаты измерения, которые представляют собой именованные числа, выражаемые с помощью соответствующих наименований или знаков [1, с. 77].
Как видно из анализа структуры измерения, последнее представляет собой вид научного эксперимента. Познающий субъект, объект познания и средства - составные элементы эксперимента как метода научного познания, являются также основными структурными элементами измерения. Иначе говоря, измерение может быть представлено как метод эмпирического познания, являющийся частью более общего метода - научного экспериментирования.
Методологическое обоснование метода измерения неразрывно связано с научным пониманием соотношения качественных и количественных характеристик изучаемого объекта (явления). Хотя при
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.