Методология научно-иследовательской деятельности учащихся по физике


Одна из основных задач работы — оказать
помощь начинающим исследователям в подготовке к
научно-творческой деятельности, приобретении
некоторого опыта этой сложной и многообразной
работы, в создании условий для
совершенствования общих и специальных
способностей.

Какими же качествами должен обладать
исследователь? Ученые различных специальностей
и, в частности, психологи в течение длительного
времени изучают эту проблему, однако
однозначного ответа не могут дать, и по сей, день.
По-видимому, некоторые очевидные качества
назвать можно: эрудиция, оригинальность
мышления, умственная продуктивность, готовность
к принятию рискованных решений, богатое
воображение, развитая интуиция и пр. В то же
время, к необходимым качествам относят
добросовестность, терпение, трудолюбие и др.
Вероятно, правильным будет сказать, что
исследователю необходимы обычные человеческие
качества. Только интенсивно развитые.

Вместе с тем, как показывают признания крупных
учёных, человек, намеревающийся заниматься
наукой, должен развивать в себе некоторые особые
качества: интерес и (в последствии) любовь к
науке, терпение и усердие, изобретательность и
здравый смысл (Ч.Дарвин), готовность к упорному,
тяжелому труду (К.Якоби), прилежание (Ф.Гаусс),
твёрдую память и большую силу внимания
(А.Пуанкаре). Один из крупнейших советских
естествоиспытателей К.А.Тимирязев считал, что от
самостоятельного исследователя требуется
следующее:

  • способность выбрать и поставить вопрос;
  • умение пользоваться средствами исследования,
    которыми располагает наука (если уж не находить
    свои, новые);
  • навыки критического анализа полученных
    результатов, то есть понимания того, что дало
    исследование и дало ли оно что-нибудь.

Овладеть методами научных исследований,
сформировать качества исследователя школьникам
можно в ходе специальных занятий, закрепить их в
процессе практической исследовательской работы.

Существует специальный раздел науки,
посвященный изучению основных методов получения
нового знания. Его называют научной методологией
или методологией научных исследований (МНИ). Для
того чтобы понять необходимость разработки,
освоения и использования специальных (и, добавлю
надёжных) методов научного поиска необходимо
знать:
особенности научного познания или критерии
научности
:

-объективность получаемых результатов (их
независимость от личности конкретного
исследователя);

-возможность прогнозирования поведения и
свойств исследуемых объектов;

  • системность;
  • постоянную методологическую самооценку;
  • воспроизводство развивающейся системы знаний;
  • разработку и использование специальных
    материальных средств экспериментального
    исследования;
  • разработку и использование специальных
    интеллектуальных средств (методов мышления) при
    проведении теоретических и экспериментальных
    исследований;

-строгую обоснованность и доказательность
принятых решений и действий на всех этапах
исследования.

Методология науки

дает характеристику
компонентов научного исследования — его объекта,
предмета анализа, задача исследования,
совокупности исследовательских средств,
необходимых для решения поставленных задач,
формирует представления о последовательности
действий исследователя в процессе решения
задачи.

Структурно научная методология включает
следующие уровни:

-философский (общие принципы и методы познания);

-общенаучный (совокупность принципов и методов
исследований в широкой совокупности наук:
системность экспериментальный и теоретический
методы, способы обработки результатов
измерений);

-конкретно-научный (методы, принципы и
процедуры исследований, применяемые в той или
иной науке: измерение скорости, температуры,
периода колебаний, длины волны в физике);

-конкретно-исследовательский (набор процедур,
обеспечивающих получение надежных результатов
при решении научно-исследовательской проблемы).

Для осознанного и эффективного применения
методологического аппарата науки необходимо
понимать смысл понятий, категорий, которыми
характеризуют научное исследование, научный
метод.

Тема

исследования: название того, чем
собираются заниматься, какой новый
познавательный и исследовательский материал
предполагается освоить.

Пример



: “Исследование распространения
звуковых волн в новых материалах”.

Актуальность

исследования: наличие
расхождений (противоречий) между известными,
исследованными проблемами в соответствующей
области науки и практики и современными задачами
науки, техники, технологии и пр.

Пример

: создается множество новых
материалов, свойства которых изучаются, как
правило, в узкой области физических
закономерностей — прочность, твердость,
электропроводность и т.д., процесс
распространения звука в этих материалах
остается не исследованным; для того чтобы
убедится в этом, следует изучить научные
публикации.

Проблема

исследования: постановка проблемы
вытекает из расхождения между известным и
неизвестным в интересующей области и
производится в форме вопроса, на который должно
ответить исследование.

Пример.

Как распространяются звуковые волны
в новом материале? Какова их скорость? Как велико
поглощение? Изотропны или анизотропны свойства
материала? и т.д.

Цель

исследования. Определение цели
исследования — это ответ на вопрос, что должно
быль достигнуто в ходе исследования, какие
результаты должны быть получены.

(Пример.

Выяснить механизм распространения
звуковых волн в исследуемом материале:
поперечные они или продольные. Определить
скорость распространения волн разной длины и
интенсивности. Определить зависимость
коэффициента поглощения от длины волны,
амплитуды, температуры и пр.)

Объект

исследования: та часть научного
знания, с которой имеет дело исследователь при
выполнении работы, ответ на вопрос, что
рассматривается.

Пример

. Объектом исследования являются
физические свойства нового материала.

Предмет

исследования: та сторона (часть)
физических свойств нового материала, которая
исследуется.

Пример.

Исследуются физические свойства
нового материала, связанные с распространением в
нем звуковых волн: скорость как функция длины
волны, поглощающая способность, изотропность,
зависимость свойств от температуры, амплитуды
волн и пр.

Гипотеза

исследования: научное
предположение, которое следует доказать в ходе
исследования; гипотеза формулируется в
окончательном виде не сразу, обычно сначала
выдвигаются рабочие гипотезы, которые сменяют
друг друга в ходе исследования и после
подтверждения переходят из рабочих в актуальные.

Пример.

По химическому составу исследуемый
материал является полимером, и поэтому его
свойства должны быть изотропны; учитывая высокую
упругость материала, скорость звуковых волн
должна быть большой, а поглощение — малым. Эти
рабочие гипотезы проходят проверку в
экспериментах.

Задачи

исследования определяются целью и
гипотезами исследования и выступают как частные
подцели по отношению общей цели.

Пример.

Разработать структуру и собрать
экспериментальную установку для измерения
скорости звука исследуемом материале;
определить методики проведения экспериментов;
обосновать методику обработки и представления
результатов измерений, способы оценки
погрешностей.

Научная новизна, теоретическая и
практическая значимостьисследования.

Оцениваются результаты, полученные при
проведении исследования, использование новых
методик, изучение новых объектов, создание новых
и достоверных теоретических моделей и пр.
Новизна результатов обосновывается через
сравнение с уже известной информацией.

Пример

. Научная новизна в нашем исследовании
определяется новизной объекта- нового материала,
который ранее не изучался в плане
распространения звуковых волн; теоретическая
значимость может состоять в подтверждении
предложенной и обоснованной в математической
модели зависимости, к примеру, коэффициента
поглощения звука в материале от частоты;
практически результат работы может быть
использован, например, при конструировании
звукоизолирующих покрытий.

Уважаемые коллеги – наставники юных
исследователей! Надеюсь, что предложенный в
настоящей статье материал будет полезным в
постановке и проведения физических
исследований.




Следующий: