§ 5. Экспериментальные методы в естественных науках
— . Сколько же там ступенек?
— Сколько? Не обратил внимания.
— Вот-вот. Не обратили внимания
А между тем вы видели!
В этом вся суть. Ну, а я знаю, что ступенек —
семнадцать, потому что я и видел,
и наблюдал.
А. Конан Дойл
Что значит уметь наблюдать? Наблюдение и эксперимент в учебном и научном познании. Чем отличается наблюдение от эксперимента? Что означает измерить? Можно ли измерить неизмеримое?
Урок-лекция
Наблюдение и эксперимент Экспериментальные методы — основа естествознания. Наблюдательность, несомненно, помогает нам в повседневной жизни, учебе. Это важное качество определяет число и характер увиденных и отмеченных нами деталей при знакомстве с различными явлениями и в конечном счете обьем материала, почерпнутый нами из практики, который затем мы будем анализировать. От этого зависит, насколько всесторонне мы рассмотрим предмет исследования или изучения и насколько глубоки и прочны будут наши знания. Процесс наблюдения тесно связан с умением внимательно следить за происходящим, сосредоточивать зрение, слух на чем-либо.
Научное наблюдение отличается от обычного созерцания тем, что позволяет приходить к ответам на поставленный исследователем вопрос. Оно всегда целенаправленно, сознательно организовано, методически обдумано, его результаты можно каким-либо образом оценить, записать, измерить. Существенным моментом научного наблюдения являются условия, в которых оно проходит. Важная особенность состоит в том, что сам наблюдатель не вмешивается в ход наблюдаемого процесса.
Исследователь знает, ради чего проводится наблюдение, какая поставлена цель. Наблюдателя интересуют все детали исследуемого процесса.
Чем больше деталей он заметит, тем больше получит материала для обдумывания, обработки, размышлений. Поэтому обязательно ведется журнал наблюдений, где записывают все особенности происходящих процессов и их условия. Впоследствии часто приходится снова и снова возвращаться к этим описаниям. Журналы наблюдений должны долго храниться, они становятся материалом для сравнения результатов разных исследователей. Наблюдение дает материал для дальнейших исследований, позволяет сформулировать вопросы, на которые надо ответить, обозначить проблемы, которые следует решить.
Примеры научных наблюдений:
- наблюдения астронома за движением планет:
- наблюдения биолога за ростом растений в естественных условиях;
- наблюдения метеоролога за погодой в данной местности.
В отличие от наблюдения эксперимент — это исследование каких-либо явлений путем создания новых условий, соответствующих целям исследования, или же изменения течения процесса в нужном направлении. Как правило, под экспериментом понимают практический, лабораторный метод исследования. Иногда используют так называемый мысленный эксперимент, когда исследователь мысленно моделирует процессы или системы, прогнозирует и описывает их поведение. Экспериментатор должен четко представлять себе, какие параметры процесса он изменяет, чтобы определить, что влияет на результат, установить причину и следствие. При этом в эксперименте обязательно сравнивают поведение системы в обычных и специально измененных условиях. Результаты и условия эксперимента строго фиксируют и описывают.
Примеры научных экспериментов:
- эксперимент Резерфорда «Бомбардировка а-частицами тонкой золотой фольги с целью установления строения атома»;
- эксперименты И. П. Павлова по исследованию механизмов образования условных рефлексов.
В естествознании между наблюдением и экспериментом в цепочке исследования лежит важное звено — гипотеза (от греч. hipotesis — основание, предположение). Перед тем как организовать эксперимент, продумать его условия, выдвигают предположение, которое нужно проверить (подтвердить или опровергнуть) экспериментально.
Примером последовательности гипотез, ускоривших экспериментальное решение вопроса о строении атома, являются выдвинутые в начале XX в. модели атома:
- планетарная;
- томсоновская («пирог с изюмом», где положительный разлитый по объему атома заряд — это «пирог», а электроны — вкрапленный в него «изюм»);
- атом Бора с переходами электронов с одного дискретного энергетического уровня на другой.
ИЗМЕРЕНИЕ. Естественно-научное экспериментальное исследование всегда опирается на точные измерения. Каждый из вас измерял длину линейкой в сантиметрах и миллиметрах; температуру с помощью градусника или термометра в градусах. Характеристики объектов, получаемые в результате измерений, называют параметрами.
Для измерения параметров служат специальные приборы, например манометр для измерения давления, вольтметр для измерения напряжения в электрической цепи. Результаты измерений могут позволить рассчитать параметры объектов или характеристики процессов. Например, объем куба можно рассчитать, измерив его ребро, а скорость равномерно движущегося автомобиля можно оценить, зная путь и время, за которое он пройден.
При обработке результатов измерений всегда нужно оценивать:
- с какой точностью вы измеряете, какую ошибку дает ваш прибор;
- как влияет сам процесс измерения на объект, который вы измеряете.
Можно ли измерить неизмеримое? Например, с помощью обыкновенной линейки определить размер клетки растения или атома? Вы скажете: «Вряд ли». Тем не менее данные о параметрах этих объектов микромира вы можете найти в справочниках. Как же они были измерены? Клетку размером в 10 -3 мм можно рассмотреть и измерить с помощью оптического микроскопа; молекулы белков и ДНК, размеры которых имеют порядок 10 -5 , — с помощью электронного микроскопа. Здесь важно, чтобы длина волны излучения, которое используют в измерении, была сравнима с исследуемым объектом или меньше его. А размеры атома, ядра атома или элементарных частиц определяют по косвенным данным, например с помощью электронного микроскопа.
Измерить величину — это значит сравнить ее с эталоном, с единицей измерения.
- Каковы особенности научного наблюдения?
- Чем эксперимент отличается от наблюдения?
- Что значит измерить величину?
Литература для дополнительного чтения
- Капица П. Л. Эксперимент. Теория Практика / П. Л. Капица. — М.: Наука, 1991.
- Возникновение и развитие химии с древнейших времен до XVIII века. (Всеобщая история химии) / отв. ред. Ю. И. Соловьев. — М.: Наука, 1980.
- Сухотин А Превратности научных идей/А. Сухотин. — М., 1991.
Источник
Что такое наблюдательность и как ее развивать?
Зачем развивать наблюдательность?
Людмила Регуш доктор психологических наук, профессор кафедры психологии ЛГПИ им. А. И. Герцена
Благодаря наблюдательности человек различает признаки и объекты, имеющие незначительные отличия, замечает различия в сходном, может сократить до минимума время восприятия признака, объекта, процесса. Профессиональные знания, а также мыслительные процессы, обеспечивающие оперирование ими, позволяют осознавать и понимать наблюдаемые явления. Понимание наблюдаемого есть определенный вид мыслительных задач, в которых решается вопрос: что это значит или к чему это относится?
Наблюдательность — это психическое свойство сенсорной организации, базирующееся на ощущении и восприятии. Оно является профессионально важным для большой группы профессий.
Благодаря наблюдательности человек различает признаки и объекты, имеющие незначительные отличия, замечает различия в сходном, видит их при быстром движении, при изменившемся ракурсе, имеет возможность сократить до минимума время восприятия признака, объекта, процесса.
Наблюдательность прежде всего опосредована процессом и свойствами ощущения и восприятия, а также условиями их протекания. Наблюдательность предполагает хорошо развитый зрительный анализатор, высокую абсолютную и относительную чувствительность.
Здесь уместно вспомнить слова замечательного наблюдателя К. Паустовского, который считал развитие чувствительности зрительного анализатора важнейшим условием наблюдательности. Он писал:
Хороший глаз — дело наживное. Поработайте, не ленитесь, над зрением. Попробуйте месяц или два смотреть на все с мыслью, что вам это надо обязательно написать красками. В трамвае, в автобусе, всюду смотрите на людей именно так. И через два-три дня вы убедитесь, что до этого вы не видели на лицах и сотой доли того, что заметили теперь. А через два месяца вы научитесь видеть, и вам уже не надо будет понуждать себя к этому.
Благодаря высокой чувствительности появляется возможность тонкой дифференцировки, видения малозаметного.
Уже в развитии чувствительности начинает сказываться влияние личностных предпочтений и установок. Наблюдательность приобретает избирательный характер. Поэтому можно встретить людей, имеющих высокий уровень чувствительности к восприятию природы и процессов, происходящих в ней, но слабо различающих состояния и процессы, возникающие в их взаимодействиях или в работе техники.
Еще в большей мере личностные особенности проявляются при осознании и понимании того, что человек видит, за чем он наблюдает. Осмысленность наблюдаемого зависит прежде всего от объема имеющихся у человека представлений и понятий о соответствующих явлениях и процессах. Осмыслить увиденное удается благодаря включению его в уже сложившиеся познавательные структуры, которые и составляют познавательный опыт человека. Этот процесс опосредован и мыслительной деятельностью, в которой происходят не только систематизация и классификация воспринимаемого, но и перевод его на вербальный уровень, а значит — обобщение.
Н. В. Тимофеев-Ресовский — биолог, ставивший в своих исследованиях наблюдение так же высоко, как эксперимент, подчеркивал, что при наблюдении можно что-либо увидеть только в том случае, если знаешь, что нужно искать, что нужно видеть. Иногда несколько людей, имеющих различный профессиональный уровень или интересы в различных областях, смотрели на одно и то же, а при обмене впечатлениями выяснялось, что тот, кто не имел необходимых знаний или не знал, что именно нужно увидеть, ничего и не увидел.
Значит, профессиональные знания, а также мыслительные процессы, обеспечивающие оперирование ими, позволяют осознавать и понимать наблюдаемые явления. Результаты понимания и осознания воспринимаемого будут опосредованы особенностями памяти, поскольку именно благодаря ей обеспечивается полнота представлений и понятий, составляющих структуру знаний человека, его профессиональный опыт. Можно говорить о том, что понимание наблюдаемого есть определенный вид мыслительных задач, в которых решается вопрос: что это значит или к чему это относится?
Третья предпосылка развития наблюдательности — связь наблюдательности и прогнозирования. Условия прогнозирования в процессе взаимодействия людей особые:
- ограниченность во времени;
- многогранность объекта прогноза (человек);
- почти всегда — дефицит информации, необходимой для прогноза;
- невозможность учесть все многообразие причин, которые воздействуют на объект прогноза.
Поэтому чаще всего для прогнозирования используется метод экстраполяции. Он заключается в том, что закономерности и типичные проявления человека в прошлом и настоящем переносятся на будущее. Ошибка экстраполяции состоит в том, что каждый наблюдаемый случай считается типичным даже тогда, когда он таковым не является. «Почему вы доверились этому малознакомому человеку?» — спрашивают обманутую пожилую женщину. «Он произвел очень хорошее впечатление: вежливый, хорошо держится, прекрасно одет».
В психологии сложилось целое направление по изучению возможности раскрыть психологическую сущность человека через его наблюдение и восприятие. При сохранении некоторых устойчивых внешних форм выражения психических состояний были найдены их многообразные, динамические характеристики и формы проявления. Более того, учитывалось и многообразие индивидуальных проявлений психических состояний. Поскольку объектом наблюдения только и могут быть внешние проявления человека, для развития наблюдательности важно знать, о каких психических явлениях говорят те или иные наблюдаемые признаки.
Таким образом, наблюдательность, связана с особенностями субъекта и объекта наблюдения. Ее развитие способствует совершенствованию способности не только видеть и чувствовать другого, но и предвидеть его поведение.
Источник
Что такое наблюдение и зачем оно нужно?
Наблюдение — это одно из важнейших умений для человека. Человек, хорошо умеющий наблюдать, способен стать очень эффективным, успешным и счастливым человеком. Но для этого надо вначале понять — что такое наблюдение и какие эффекты оно дает?
Итак, что такое наблюдение? Как ни странно, сходу ответить на этот вопрос нельзя, уж больно очевидным кажется это понятие. На мой взгляд, наблюдение характеризуется двумя свойствами:
1. Бездействие.
2. Направление внимания на максимальное количество событий.
С первым пунктом всё более-менее понятно: когда мы наблюдаем, мы должны не вмешиваться в наблюдаемые процессы, иначе «чистота эксперимента» будет нарушена. Да и наблюдать одновременно с деятельностью практически невозможно.
Второй пункт немного сложнее. Он заключается в том, что мы не фиксируем наше внимание на чем-то определенном, а скорее позволяем ему максимально широко и разнообразно «гулять» по всему, что происходит. То есть мы стараемся охватить своим вниманием максимально возможное количество событий. Либо одновременно, либо по очереди.
Зачем всё это нужно? А затем, что только наблюдая, мы можем вообще хоть что-то узнать.
Как мы узнаем что-либо? Через наблюдение! Например, мы должны наблюдать за светофором, чтобы узнать, какой на нем горит свет. Мы должны наблюдать за небом, чтобы узнать, какая сейчас погода. Мы должны наблюдать за людьми, чтобы узнать, что это за люди.
Причем наблюдать можно и нужно не только за внешним миром, но и за внутренним. За своими мыслями, эмоциями, действиями, ощущениями. Можно наблюдать даже за вниманием — по крайней мере, за траекторией, по которой оно движется. И, таким образом, познавать себя.
Здесь можно спросить: а зачем вообще что-либо узнавать? Ответ прост: только когда мы что-то узнаем, мы получаем возможность это улучшить.
Только когда мы наблюдаем за вещами, мы можем улучшить эти вещи. Только когда мы наблюдаем за своим поведением, мы можем улучшить свое поведение. Только когда мы наблюдаем за своими ощущениями, мы можем улучшить свои ощущения. Только когда мы наблюдаем за другими людьми, мы можем улучшить наши отношения с другими людьми. И так далее, и тому подобное.
То есть любые изменения — это следствия наблюдения. Нельзя что-то изменить, не наблюдая. И наоборот — некоторые вещи изменяются просто из-за того, что мы наблюдаем за ними. По крайней мере, это касается наблюдения за самими собой. Например, наши ощущения, эмоции и действия начинают меняться сразу, как только мы начинаем за ними наблюдать.
Что еще важно знать о наблюдении: когда мы наблюдаем, мы никогда не знаем, какую информацию получим. То есть мы наблюдаем не для того, чтобы узнать что-то определенное, а наоборот — чтобы получить какую-либо новую, неизвестную нам до сих пор информацию. Наблюдение — это получение любой информации, которую удастся получить.
Наблюдающий человек подобен видеокамере. Он не реагирует на события и не создает мнений о них. Он просто воспринимает и запоминает их — и всё. Его цель — не сделать что-то, а узнать что-то. И только потом, на базе того, что он узнал — сделать.
Наблюдение учит нас спокойствию и беспристрастности. Мы не оцениваем события — мы просто наблюдаем за ними. Наша цель — исследование, а не шаблонная реакция. Мы сначала получаем информацию и только потом, по ее итогам, принимаем решение, что именно сделать.
Если никогда не наблюдать, то наше поведение становится крайне однообразным. Потому что мы не получаем новой информации, а значит нам неоткуда придумать новые действия. Потому что для любого изобретения нужны исходные данные — а если не получать никаких данных, то и изобрести ничего не получится. Именно наблюдение ведет человека к творчеству.
Таким образом, наблюдение — важнейшее из умений человека. Учитесь наблюдать, и вы удивитесь, как много нового вы сможете узнать. А когда вы узнаете много нового — вы немедленно сможете все это применить.
Источник
