Методика опытно-исследовательского дела в агрономии

Системные исследования и планирование сельскохозяйственного эксперимента

Цель занятия: Ознакомление с основными понятиями системных научных исследований, принципами и этапами планирования сельскохозяйственного эксперимента.

! Остановимся более подробно на представленных в разделе 1.1. этапах научного исследования (полевого опыта, эксперимента).

Формулировка основных элементов подготовительного этапа

Выбор объекта

Объект исследования - явление, предмет, на который направлена чья-либо деятельность или внимание; представляет собой знание, порождающее проблемную ситуацию, объединенное в конкретном понятии. Например, основные объекты сельскохозяйственных исследований: почва, растение, агротехнические приемы.

Выделение предмета

Предмет исследования – это определенная сторона объекта, обусловленная целями и задачами исследования и выраженная в знаковых формах данной науки. В отличие от объекта, предмет изучения выделяется и формируется исследователем. Именно предмет определяет тему эксперимента.

Выбор и формулировка темы

Тема исследований – должна быть четко сформулирована, отражать сущность исследования и во многом определяться целью. Выбор темы должен определяется интересами ученого, и отвечать потребностям производства.

Основные правила формулировки темы:

Найдите тему достаточно конкретную, позволяющую вам освоить разумный объем информации по ней: не «Удобрения в почве», а, например, «Влияние доз удобрений на урожайность озимой ржи». Как правило, тема слишком широка, если ее можно сформулировать в трех-пяти словах (первый пример).

Ее необходимо сузить, добавив слова и словосочетания особого рода: описание, влияние, столкновение, разработка, формирование (второй пример)

Постановка вопросов и выявление проблемной ситуации

Проблемная ситуация в широком смысле – это совокупность отношений между необходимостью и возможностью возникновения нового научного знания. Ее особенность – указанные отношения приобретают форму противоречия. С одной стороны, достигнутый объем и уровень научного знания, с другой, необходимость и невозможность на его основе описать и объяснить вновь открытые явления.

«Увидеть» проблемную ситуацию непросто. Для этого нужно убедиться в ее расхождении с предшествующими знаниями и ощутить возможности снятия этого противоречия. Лучший способ выяснить, что вы знаете о той или иной теме – «обстрелять» ее вопросами. Если вопрос, который вызывает интерес, найден, тогда вы обязаны задать более серьезный вопрос: Почему этот вопрос должен захватить также моих читателей/слушателей? Что делает его достойным того, чтобы его задать?

Анализ литературных источников

Во избежание дублирования необходимы сбор и критический анализ информации о состоянии изученности исследуемой проблемы, имеющейся в научной литературе. В этот период исследователь «вчерне» прикидывает соотношение известных и неизвестных сведений. На основании литературных данных у экспериментатора вырабатывается четкое отношение к ранее известным фактам, окончательно формируется отношение к идеям и гипотезам авторов информации.

Изложение научной проблемы

Научная проблема

– вид научной задачи, которая должна решить противоречие между необходимостью в новых знаниях и невозможностью их получения на базе существующих.

Как ставить и формулировать научные проблемы?

Практические и исследовательские проблемы имеют одну и ту же фундаментальную структуру и состоят из двух частей:

1. Ситуация, или условие

2. Ущерб, нежелательные следствия, который вы не хотите нести.

Отличает их - природа условий и ущерба.

Для того чтобы сформулировать практическую проблему, вы должны очертить обе ее части:

ее условие: Я не успел на автобус.

ущерб от этого условия, который делает вас несчастным:

- Я опоздаю на работу и могу потерять место.!!! Ваши читатели/слушатели будут судить о значимости проблемы по связанному с ней ущербу не для вас, а для них. Поэтому вы обязаны очертить проблему с их точки зрения. Чтобы сделать это, вообразите: когда вы ставите условие вашей проблемы, ваши читатели/слушатели отвечают: Ну и что?

Условие исследовательской проблемы – это всегда тот или иной вариант вашего незнания или непонимания чего-то. Здесь подчеркивается ценность вопросов. Они заставляют вас задуматься о том, чего вы не знаете или не понимаете, но хотите узнать или понять.

Ущерб от исследовательской проблемы – это что-то еще, чего мы, или, что важнее, наши читатели, не знаем или не понимаем, но что является более значимым, более существенным, чем неведение или заблуждение, определяемое условием. Это тоже можно выразить в виде вопроса.

Под проблемой также понимают сложную перспективную научную задачу, которая охватывает значительную область исследования. Экономический эффект от решения задачи иногда можно определить только ориентировочно, так цель работы более общая – сделать открытие, научные выводы, обеспечивающие ускорение процесса общественного производства.

Проблема может состоять из ряда тем. Тема это научная задача в определенной области исследования. Результаты решения имеют не только теоретическое, но и, главным образом, практическое значение, поскольку можно сравнительно точно установить ожидаемый экономический эффект.

Постановка (выбор) проблем включает в себя ряд этапов:

1) формулирование проблем. На основе анализа и с учетом направления исследования формулируют основную проблему и определяют в общих чертах ожидаемый результат.

2) разработка структуры проблемы. Выделяют темы, подтемы, вопросы. Композиция этих компонентов должна составлять «древо» проблемы. По каждой теме выделяют ориентировочную область исследования.

3) обоснование актуальности проблемы. На основе анализа методом последовательного приближения отстаивают реальность, перспективность и своевременность изучения данной темы.

Проблемная ситуация – это прежде всего познавательная ситуация, выражающаяся в невозможности объяснить имеющиеся факты в рамках существующего знания. Путь к научному открытию начинается с обнаружения проблемной ситуации, проходит через ее формулировку, завершается разрешением этой ситуации. Результаты предшествующей деятельности зафиксированы в «знании о незнании» в виде определенных гносеологических рецептах, методах, теоретически наработанных приемах познания. Поэтому ученые подходят к проблемной ситуации критически: прежде, чем возникает возможность разрешить ее, они тратят значительные усилия на пересмотр основания самой возникшей проблемы. Не носит ли она надуманный характер, не является ли просто результатом неполноты знаний данного исследователя. Здесь ведется поиск объективных оснований проблемной ситуации. Именно через разрешение проблемной ситуации, на которое направлена исследовательская деятельность, ученый постигает сущность объективно реальных процессов бытия и мышления. В объективной природе проблемной ситуации следует искать первооснову, «толчок» к появлению новых идей и представлений. Увидеть проблемную ситуацию не просто. Для этого нужно убедиться в ее расхождении с предшествующими знаниями и ощутить возможности снятия этого противоречия, что требует от исследователя высокого интеллектуального взлета. Таким образом, начиная разрешать проблемную ситуацию, ученый высказывает некоторые предположения о способах и результате разрешения, которые формулируются в гипотезах.

Проблемная ситуация – это фундамент формирования научной гипотезы.

Выдвижение рабочей гипотезы

При решении научных проблем часто не хватает эмпирических фактов, поэтому исследователь, опираясь на свои знания, делает предположения, догадки. Это можно выразить в виде следующей схемы:

Решая научную проблему, гипотеза выполняет две основные функции:

формы специфического научного знания;

особого приема, или метода научного познания

Научная гипотеза – это форма вероятностного научного знания в виде предположений, догадок или предсказаний о существовании неизвестных ранее явлений, скрытых причинах их возникновения, закономерных связях и отношениях.

Гипотеза (греч. – основание, предположение), то что лежит в основе, причина или сущность. Первоначальный смысл термина гипотеза вошел в содержание понятия научная гипотеза, выражающего предположительное суждение о закономерной связи явлений. По выражению Канта, гипотеза это не мечта, а мнение о действительном положении вещей, выработанное под строгим надзором разума. Являясь одним из способов объяснения фактов и наблюдений, гипотеза чаще всего создается по правилу: то что мы хотим объяснить, аналогично тому, что мы уже знаем. Любая научная гипотеза начинается с познавательного вопроса. Вопрос выражает потребность познания – перейти от незнания к знанию, и возникает тогда когда для ответа на него уже имеются некоторые данные – факты, вспомогательные теории или гипотезы. В этом смысле, научная гипотеза по своей гносеологической роли является связующим звеном между знанием и незнанием.

Гипотеза входит самым непосредственным образом в структуру каждого метода биологического исследования (прежде всего экспериментального). Она является, следовательно, необходимой составной частью биологического познания, как и всякого научного познания вообще. Гипотеза выступает в качестве формы развития естествознания, поскольку оно мыслит, т.е. не только накапливает и классифицирует факты, но и стремится дать им научное объяснение. Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающаяся только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одну из них, исправляет другие, пока не будет установлен в чистом виде закон.

Гипотеза означает мысленное предположение, логическое развитие системы суждений и умозаключений, в совокупности дающих объяснение сущности явлений, достоверность которого остается проблематичной, недоказанной. Последним помимо всего прочего научная гипотеза отличается от теории, достоверного знания. Поскольку гипотеза имеет проблематичный характер и опирается на ограниченный ряд фактов, возможно до поры до времени существование нескольких научных гипотез относительно одного и того же явления. Эти гипотезы, если они не исключают друг друга, могут стать моментами более общей теории, объяснять разные стороны явления и тем самым дополнять друг друга.

Прежде всего научная гипотеза характеризуется принципиальной близостью к теории в том смысле, что оказывается во всех отношениях идентичной теории, за исключением одного – доказанности ряда посылок, на которых она строится. Отсюда следует весьма важное заключение: гипотеза должна рассматриваться в тесной связи с научно достоверной теорией, с точки зрения тех черт, которые присущи последней. Это означает, что разрыва, создаваемого между гипотезой и и теорией не существует. Лишь в этом случае научное познание предстает как процесс движения мышления от явления к сущности, от системы суждений, понятий и умозаключений, пока еще не устанавливающих закона «в чистом виде» (гипотеза), к обнаружению такого рода связей, к построению и дальнейшему развитию научной теории. Это особенно относится к биологическому познанию, так как в области которой оно касается, «царит» такое многообразие взаимоотношений и причинных связей, что не только каждый решенный вопрос поднимает огромное множество новых вопросов, но и каждый отдельный вопрос может решаться в большинстве случаев только по частям, путем ряда исследований; при этом потребность в систематизации изучаемых постоянно вынуждает к тому, чтобы окружать окончательные истины в последней инстанции густым лесом гипотез.

Научная состоятельность гипотезы определяется ее соответствием тому количеству фактов и наблюдений, на основе которых она строится. Научное познание движется путем накопления фактов и выдвижения гипотез, причем оба этих процесса выступают не в отрыве друг от друга; они диалектически взаимодействуют: накопление фактов, наблюдение порождает гипотезу, последняя в свою очередь требует новых наблюдений, новых фактов.

Если гипотеза соответствует имеющимся фактам, то следовательно, она считается доказанной простым наблюдением или в эксперименте. Это означает одновременно, что научно состоятельная гипотеза должна получать какую-то другую форму проверки. Ее состоятельность проверяется сопоставлением логически выведенных следствий данными простого наблюдения и эксперимента, заранее предсказываемыми в качестве «частного случая» того или иного заключения из общей гипотезы. Гипотеза, следствия из которой не могут быть проверены в принципе, не является научной.

Научная состоятельная гипотеза обладает рядом других признаков, имеющих «корректирующее» значение по отношению к тем, которые были отмечены. Это касается, в частности, логической простоты, соответствия основным теоретическим принципам науки.

Тенденция развития современной биологии такова, что в ней в расширяющихся масштабах идет применение математических методов описания, систематизации и исследования. Это приводит к возрастанию роли математических гипотез в изучении живых систем. Разумеется, их роль в биологии остается зачастую лишь вспомогательной, однако эвристическая ценность подобных гипотез от этого не снижается.

Особую группу гипотез порождает метод моделирования биологических систем и процессов. Модельные гипотезы, развиваемые, например, в связи с применением кибернетики в современной биологии, отличаются наглядностью, связаны с опытом, поддаются экспериментальному исследованию и одновременно широкой математической обработке. Модельные гипотезы, создаваемые на основе теории информации, хотя и не имеют наглядного характера, но тем не менее доступны для опытной проверки; они позволяют исследовать процессы, механизмы функционирования системного целого. Недостатки модельных гипотез определяются теми ограниченностями, которые вообще присущи методу моделирования в его применении к исследованию живых систем.

Биологические гипотезы самого разнообразного вида – описательные и систематизационные, объяснительные гипотезы, создаваемые на основе сравнительного и сравнительно-исторического изучения данных простого наблюдения, вырабатываемые в ходе экспериментальных исследований и соединенным способом, математические и модельные гипотезы – подчинены задаче адекватного отражения специфики живых систем, закономерностей их строения и функционирования. Учет этой специфики и соответственно выработка наиболее научно состоятельных гипотез полагают правильное формулирование исследовательских задач, постановку проблемы в такой форме, которая делала бы развиваемое в связи с этим гипотетическое знание исключительно целенаправленным, находящимся в строго научных рамках.

Существенной особенностью биологического исследования является его подчеркнуто опытный характер. Зависимость нового знания от серии новых наблюдений, экспериментов в биологии имеет исключительно явный характер. Поэтому следует с самого начала подчеркнуть, что в этой области науки речь идет не об аксиоматизации знания вообще, а о развитии лишь некоторых его специальных направлений. Поскольку решающими в биологии являются наблюдения, экспериментальные исследования, чисто логическое развитие теоретических предсказаний играет здесь подчиненную, вспомогательную, хотя и расширяющуюся, усиливающуюся роль.

В этой характеристике существенным является то, что биологическое познание становится все более зрелым теоретически; оно глубже и точнее выражает сущность жизни, ее законы, образующие некоторое единство, запечатлеваемое в общей теории жизни.