Методологія природознавства. Методи наукового пізнання

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

МЕТОДОЛОГІЯ НАУКОВОГО ДОСЛІДЖЕННЯ В ПРИРОДНІ

• Розділ 1. Роль діалектичного методу у науковій творчості 3
• Розділ 2. Психологія наукової творчості 8
• Глава 3. Загальнонаукові методи дослідження 12
• Глава 4. Основні етапи виконання та прогнозування наукових досліджень 20
• Глава 5. Застосування математичних методів дослідження 23
• у природознавстві 23
• Історія математики 23
• Математика - мова науки 26
• Використання математичного методу та математичного результату 28
• Математика та навколишнє середовище 30
• Список Бібліографів 35

Глава 1. Роль діалектичного методу у науковій творчості

Поняття "метод" (від грецьк. "методос" - шлях до чогось) означає сукупність прийомів та операцій практичного та теоретичного освоєння дійсності. Метод озброює людину системою принципів, вимог, правил, керуючись якими може досягти наміченої мети. Володіння методом означає для людини знання того, яким чином, в якій послідовності вчиняти ті чи інші дії для вирішення тих чи інших завдань, та вміння застосовувати це знання на практиці. Вчення про спосіб почало розвиватися ще науці Нового часу. Її представники вважали правильний метод орієнтиром у русі до надійного, справжнього знання. Так, видатний філософ XVII ст. Ф. Бекон порівнював метод пізнання з ліхтарем, що висвітлює дорогу подорожньому, що йде в темряві. А інший відомий вчений і філософ того ж періоду Р. Декарт виклав своє розуміння методу наступним чином: "Під методом я розумію точні та прості правила, суворе дотримання яких без зайвої витрати розумових сил, але поступово і безперервно збільшуючи знання, сприяє тому, що розум досягає істинного пізнання всього, що йому доступно. Існує ціла сфера знання, яка спеціально займається вивченням методів і яку прийнято називати методологією. Методологія дослівно означає "вчення про методи" (цей термін від двох грецьких слів: "методос" - метод і "логос" - вчення). Вивчаючи закономірності людської пізнавальної діяльності, методологія виробляє цій основі методи її здійснення. Найважливішим завданням методології вивчення походження, сутності, ефективності та інших характеристик методів пізнання.

Розвиток науки на етапі є революційний процес. Відбувається ламання старих наукових уявлень, формуються нові поняття, які найповніше відбивають властивості та зв'язку явищ. Підвищується роль синтезу, системного підходу.

Поняття наука охоплює всі галузі наукового знання, взяті в їх органічній єдності. Технічна творчість відрізняється від наукової. Особливість технічного знання – практичне застосування об'єктивних законів природи, винахід штучних систем. Технічними рішеннями є: корабель і літак, парова машина та атомний реактор, сучасні кібернетичні пристрої та космічні кораблі. В основі таких рішень лежать закони гідро-, аеро- та термодинаміки, ядерної фізики та багато інших, відкриті в результаті наукових досліджень.

Наука у своїй теоретичній частині – сфера духовної (ідеальної) діяльності, що виникає з матеріальних умов, із виробництва. Але наука надає і зворотний вплив виробництва - пізнані закони природи втілюються у різних технічних рішеннях.

На всіх етапах наукової роботи використовується метод діалектичного матеріалізму, що дає основний напрямок дослідження. Всі інші методи поділяються на загальні методи наукового пізнання (спостереження та експеримент, аналогія та гіпотеза, аналіз та синтез та ін.) та приватно – наукові (специфічні) методи, що застосовуються у вузькій галузі знань або в окремій науці. Діалектичний і частково - наукові методи взаємопов'язані у різних прийомах, логічних операціях.

Закони діалектики розкривають процес розвитку, його характер та напрямок. У науковій творчості методологічна функція законів діалектики проявляється в обґрунтуванні та інтерпретації наукового дослідження. Вона забезпечує всебічність, послідовність і чіткість аналізу всієї ситуації. Закони діалектики дозволяють досліднику розробляти нові методи та засоби пізнання, полегшують орієнтування у раніше невідомому явище.

Категорії діалектики (сутність та явище, форма та зміст, причина та наслідок, необхідність та випадковість, можливість та дійсність) фіксують важливі сторони реального світу. Вони показують, що з пізнання характерне вираз загального, постійного, стійкого, закономірного. Через філософські категорії у конкретних науках світ виступає єдиним, усі явища взаємопов'язані. Наприклад, взаємозв'язок категорій причини та наслідки допомагає досліднику правильно орієнтуватися у завданнях побудови математичних моделей за заданими описами вхідного та вихідного процесів, а взаємозв'язок категорій необхідності та випадковості – у масі подій та фактів за допомогою статистичних методів. У науковій творчості категорії діалектики ніколи не виступають ізольовано. Вони взаємопов'язані, взаємозумовлені. Так, категорія сутності важлива для виявлення закономірностей в обмеженій кількості спостережень, отриманих при дорогому експерименті. При обробці результатів експерименту особливий інтерес представляє з'ясування причин закономірностей, що діють, встановлення необхідних зв'язків.

Знання причинно-наслідкових зв'язків дозволяє зменшити кошти та трудові витрати під час проведення експериментів.

Проектуючи експериментальну установку, дослідник передбачає дію різноманітних випадковостей.

Роль діалектики у науковому пізнанні розкривається як через закони та категорії, а й через методологічні принципи (об'єктивності, пізнаваності, детермінізму). Ці принципи, орієнтуючи дослідників на найбільш повне і всебічне відображення в наукових проблемах, що розробляються, об'єктивних властивостей, зв'язків, тенденцій і законів пізнання, мають виняткове значення для формування світогляду дослідників.

Прояв діалектичного методу у розвитку науки і наукової творчості можна простежити на зв'язку нових статистичних методів з принципом детермінізму. Виникнувши як один із суттєвих аспектів матеріалістичної філософії, детермінізм отримав подальший розвиток у концепціях І. Ньютона та П. Лапласа. На основі нових досягнень науки ця система вдосконалювалася, і замість однозначного зв'язку між об'єктами та явищами встановлено статистичну детермінованість, що допускає випадковий характер зв'язків. Ідея статистичного детермінізму широко використовується в різних сферах наукового знання, знаменуючи собою новий етап розвитку науки. Саме завдяки принципу детермінізму наукова думка має, за словами І. П. Павлова, "передбаченням та владністю", пояснюючи багато подій у логіці наукового дослідження.

p align="justify"> Важливий аспект діалектики наукової творчості - передбачення, що є творчим розвитком теорії відображення. Внаслідок передбачення створюється нова система дій або відкриваються невідомі раніше закономірності. Передбачення дозволяє сформувати з урахуванням накопиченої інформації модель нової ситуації, якої ще немає у реальності. Правильність передбачення перевіряється практикою. На даному етапі розвитку науки уявити строгу схему, що моделює можливі шляхи мислення при науковому передбаченні, неможливо. Тим не менш, при виконанні наукових робіт треба прагнути до того, щоб побудувати модель хоча б окремих, найбільш трудомістких фрагментів дослідження, щоб передати частину функцій машині.

Вибір конкретної форми теоретичного опису фізичних явищ науковому дослідженні визначається деякими вихідними положеннями. Так, за зміни одиниць виміру змінюються і чисельні значення визначених величин. Зміна одиниць вимірювання, що використовуються, призводить до появи інших чисельних коефіцієнтів

у виразах фізичних законів, що пов'язують різні величини. Інваріантність (незалежність) цих форм опису очевидна. Математичні співвідношення, що описують явище, що спостерігаються, незалежні від конкретної системи відліку. Використовуючи властивість інваріантності, дослідник може проводити експеримент не тільки з реально існуючими об'єктами, але і з системами, яких ще немає в натурі і які створені уявою конструктора.

Особливу увагу діалектичний метод приділяє принципу єдності теорії та практики. Будучи спонукачем і джерелом пізнання, практика є одночасно і критерієм достовірності істини.

Вимоги критерію практики слід розуміти буквально. Це не тільки прямий експеримент, що дозволяє перевірити гіпотезу, що висувається, модель явища. Результати дослідження мають відповідати вимогам практики, тобто. допомагати досягненню цілей, яких прагне людина.

Відкриваючи свій перший закон, І. Ньютон розумів труднощі, з якими пов'язане тлумачення цього закону: у Всесвіті немає умов, щоб матеріальне тіло не діяли сили. Багаторічна практична перевірка закону підтвердила його бездоганність.

Отже, покладений основою методології наукового дослідження діалектичний метод проявляється у взаємодії коїться з іншими приватно - науковими методами, а й у процесі пізнання. Висвітлюючи шлях наукового дослідження, діалектичний метод показує напрямок експерименту, визначає стратегію науки, способст-вуя в теоретичному аспекті формулюванні гіпотез, теорії, а практичному - способів реалізації цілей пізнання. Спрямовуючи науку використання всього багатства пізнавальних прийомів, діалектичний метод дозволяє здійснювати аналіз і синтез розв'язуваних проблем, і робити обгрунтовані прогнози у майбутнє.

На закінчення наведемо слова П. Л. Капіци, у яких чудово виражено поєднання діалектичного методу та характеру наукового дослідження: "... застосування діалектики у сфері природничих наук вимагає виключно глибокого знання експериментальних фактів та його теоретичного узагальнення. Без цього діалектика як така не може дати вирішення питання. Вона як би є скрипкою Страдіварі, найдосконалішою зі скрипок, але щоб на ній грати, треба бути музикантом і знати музику. Без цього вона так само фальшивить, як і звичайна скрипка". Розділ 2. Психологія наукової творчості

Розглядаючи науку як складну систему, діалектика не обмежується вивченням взаємодії її елементів, а виявляє основи цієї взаємодії. Наукова діяльність як галузь духовного виробництва включає три основні структурні елементи: праця, об'єкт пізнання і пізнавальні засоби. У своїй взаємній обумовленості дані компоненти утворюють єдину систему і немає поза цієї системи. Аналіз зв'язків між компонентами дозволяє розкрити структуру наукової діяльності, центральним пунктом якої дослідник, тобто. суб'єкт наукового пізнання.

Безсумнівний інтерес щодо процесу дослідження представляє питання психології наукової творчості. Пізнавальний процес здійснюється конкретними людьми, і між цими людьми існують певні соціальні зв'язки, які проявляються по-різному. Праця наукового працівника невіддільна від праці попередників та сучасників. У працях окремого вченого, як і краплі води, переломлюються особливості науки його часу. Специфіка наукової творчості потребує певних якостей вченого, властивих саме цьому виду пізнавальної діяльності.

Силою, що спонукає до знання, має бути безкорислива жага до знань, насолода процесом дослідження, прагнення бути корисним суспільству. Головне в науковій роботі не прагнути відкриття, а глибоко і всебічно дослідити обрану галузь пізнання. Відкриття виникає як побічний елемент дослідження.

План дій вченого, своєрідність прийнятих ним рішень, причини успіхів і невдач залежить багато в чому від таких чинників, як спостережливість, інтуїція, працьовитість, творчу уяву тощо. Але головне - це мати мужність повірити у свої результати, хоч би як вони розходилися із загальноприйнятими. Яскравий приклад вченого, що вмів ламати будь-які "психологічні бар'єри", - творець першої космічної техніки С. П. Корольов.

Рушійною силою наукової творчості має бути не прагнення здійснити переворот, а допитливість, здатність дивуватися. Відомо багато випадків, коли здивування, сформульоване у вигляді феномена, призводило до відкриттів. Так, наприклад, було при створенні теорії тяжіння А. Ейнштейном. Цікаво також висловлювання А. Ейнштейна про те, як робляться відкриття: всі знають, що чогось робити не можна, а одна людина випадково не знає цього, ось він і робить відкриття.

Виняткове значення для наукової творчості має здатність радіти кожній малій удачі, а також відчуття краси науки, що полягає в логічній стрункості та багатстві зв'язків у явищі, що вивчається. Поняття краси відіграє важливу роль для перевірки правильності результатів, для відшукання нових законів. Воно є відображенням у нашій свідомості гармонії, що існує в природі.

Науковий процес є проявом всієї сукупності перерахованих факторів, функцією особистості дослідника.

Завдання науки - знайти об'єктивні закони природи, і тому остаточний результат залежить від особистих якостей вченого. Однак способи пізнання можуть бути різними, кожен вчений приходить до вирішення своїм шляхом. Відомо, що М.В. Ломоносов, не користуючись математичним апаратом, без єдиної формули, зміг відкрити фундаментальний закон збереження речовини, а його сучасник Л. Ейлер мислив математичними категоріями. А. Ейнштейн віддавав перевагу гармонії логічних побудов, а Н. Бор користувався точним розрахунком.

Сучасному вченому необхідні такі якості, як здатність переходити від одного типу завдань до іншого, здатність передбачати майбутній стан об'єкта, що досліджується, або значимість будь-яких методів, а головне - здатність діалектично заперечувати (зі збереженням всього позитивного) старі системи, що заважають якісній зміні знання, бо без ломки застарілих уявлень не можна створити досконаліші. У пізнанні сумнів виконує дві прямо протилежні функції: з одного боку, воно – об'єктивна основа для агностицизму, з іншого – потужний стимул пізнання.

Успіх у науковому дослідженні часто супроводжує того, хто дивиться на старе знання як умову руху вперед. Як свідчить розвиток науки останніх років, кожне нове покоління вчених творить велику частину знань, накопичених людством. Наукове суперництво з учителями, а не сліпе наслідування ним, сприяє прогресу науки. Для учня має бути ідеалом не стільки зміст знань, здобутих від наукового керівника, скільки його якості як особистості, якої хочеться наслідувати.

До наукового працівника пред'являють особливі вимоги, тому він повинен прагнути якомога швидше зробити отримане ним знання доступним для колег, але не допускати поспішних публікацій; бути чуйним, сприйнятливим до нового і захищати свої ідеї, хоч би якою була велика опозиція. Він повинен використовувати праці своїх попередників та сучасників, приділяючи скрупульозну увагу деталям; сприймати як свій перший обов'язок виховання нового покоління науковців. Молоді вчені вважають щастям, якщо їм вдається пройти школу учнівства у майстрів науки, але в той же час вони повинні стати самостійними, домогтися незалежності і не залишитися в тіні своїх вчителів.

Прогрес науки, властивий нашому часу, спричинив новий стиль роботи. Виникла романтика колективної праці, а головний принцип організації сучасних наукових досліджень полягає у їхній комплексності. Новий тип вченого – це вчений-організатор, керівник великого наукового колективу, здатний керувати процесом вирішення складних наукових проблем.

Показниками чистоти морального вигляду видатних вчених завжди були: виняткова сумлінність, принципове ставлення до вибору напряму досліджень та отриманих результатів. Тому остаточний авторитет у науці це громадська практика, результати якої вищі за думки найбільших авторитетів.

Глава 3. Загальнонаукові методи дослідження

Процес пізнання як основа будь-якого наукового дослідження є складним діалектичним процесом поступового відтворення у свідомості людини сутності процесів і явищ навколишньої дійсності. У процесі пізнання людина освоює світ, перетворює його поліпшення свого життя. Рушійною силою та кінцевою метою пізнання є практика, що перетворює світ на основі його власних законів.

Теорія пізнання являє собою вчення про закономірність процесу пізнання навколишнього світу, методи і форми цього процесу, про істину, критерії та умови її достовірності. Теорія пізнання є філософсько-методологічною основою будь-якого наукового дослідження і тому основи цієї теорії повинен знати кожен дослідник-початківець. Методологія наукового дослідження являє собою вчення про принципи побудови, форми та способи наукового пізнання.

Безпосереднє споглядання є першим етапом процесу пізнання, його чуттєвим (живим) щаблем і спрямовано встановлення фактів, досвідчених даних. За допомогою відчуттів, сприйняттів та уявлень створюється поняття про явища та об'єкти, яке проявляється як форма знання про нього.

На етапі абстрактного мислення широко використовуються математичний апарат, логічні висновки. Цей етап дозволяє науці заглядати вперед, до області незвіданого, робити важливі наукові відкриття, отримувати корисні практичні результати.

Практика, виробнича діяльність людини є найвищою функцією науки, критерієм достовірності висновків, отриманих на етапі абстрактно-теоретичного мислення, важливим ступенем процесу пізнання. Вона дозволяє встановити сферу застосування отриманих результатів, скоригувати їх. На її основі створюється більш правильне уявлення. Розглянуті етапи процесу наукового пізнання характеризують загальні діалектичні засади підходи до вивчення законів розвитку природи та суспільства. У окремих випадках цей процес здійснюється з допомогою певних методів наукового дослідження. Метод дослідження - це сукупність прийомів або операцій, що сприяють вивченню навколишньої дійсності або практичному здійсненню будь-якого явища чи процесу. Метод, що застосовується в наукових дослідженнях, залежить від характеру досліджуваного об'єкта, наприклад, метод спектрального аналізу використовується для вивчення випромінюючих тіл.

Метод дослідження визначається наявними на цей період засобами дослідження. Методи та засоби дослідження тісно пов'язані між собою, стимулюють розвиток один одного.

У кожному науковому дослідженні можна виділити два основні рівні: 1) емпіричний, на якому відбувається процес чуттєвого сприйняття, встановлення та накопичення фактів; 2) теоретичний, у якому досягається синтез знання, проявляється найчастіше як створення наукової теорії. У зв'язку з цим загальнонаукові методи дослідження поділяються на три групи:

1) методи емпіричного рівня дослідження;

2) методи теоретичного рівня дослідження;

3)методи емпіричного та теоретичного рівнів дослідження - загальні наукові методи.

Емпіричний рівень дослідження пов'язані з виконанням експериментів, спостережень, і тому тут велика роль чуттєвих форм відображення навколишнього світу. До основних методів емпіричного рівня дослідження належать спостереження, вимір та експеримент.

Спостереження - це цілеспрямоване та організоване сприйняття об'єкта дослідження, що дозволяє отримати первинний матеріал для його вивчення. Цей метод використовується як самостійно, і у поєднані із іншими методами. У процесі спостереження безпосереднього впливу спостерігача об'єкт дослідження немає. При спостереженнях широко використовуються різні прилади та інструменти.

Щоб спостереження було плідним, воно має задовольняти низку вимог.

1.Воно має вестися для певної чітко поставленої задачі.

2.В першу чергу повинні розглядатися сторони явища, що цікавлять дослідника.

3. Спостереження має бути активним.

4. Треба шукати певні риси явища, необхідні об'єкти.

5. Спостереження необхідно проводити за розробленим планом (схемою).

Вимір - це процедура визначення чисельного значення характеристик досліджуваних матеріальних об'єктів (маси, довжини, швидкості, сили тощо). Вимірювання виконуються за допомогою відповідних вимірювальних приладів та зводяться до порівняння вимірюваної величини з еталонною величиною. Вимірювання дають досить точні кількісні визначення опису властивостей об'єктів, суттєво розширюючи знання про довкілля.

Вимірювання за допомогою приладів та інструментів не може бути абсолютно точним. У зв'язку з цим при вимірах велике значення приділяється оцінці похибки вимірів.

Експеримент - система операцій, впливів та спостережень, спрямованих на отримання інформації про об'єкт при дослідницьких випробуваннях, які можуть здійснюватися у природних та штучних умовах при зміні характеру перебігу процесу.

Експеримент використовується на заключній стадії дослідження та є критерієм істинності теорій та гіпотез. З іншого боку, експеримент у багатьох випадках є джерелом нових теоретичних уявлень, що розвиваються на основі даних проведеного досвіду.

Експерименти можуть бути натурними, модельними та комп'ютерними. Натурний експеримент вивчає явища та об'єкти у їхньому природному стані. Модельний – моделює ці процеси, дозволяє вивчати ширший діапазон зміни визначальних факторів.

У машинобудуванні широко застосовують як натурні, і комп'ютерні експерименти. Комп'ютерний експеримент ґрунтується на дослідженні математичних моделей, що описують реальний процес чи об'єкт.

Теоретично дослідження використовуються такі загальнонаукові методи, як ідеалізація, формалізація, прийняття гіпотези, створення теорії.

Ідеалізація - це уявне створення об'єктів та умов, які не існують насправді і не можуть бути створені практично. Вона дає можливість позбавити реальні об'єкти деяких властивих їм властивостей або подумки наділити їх нереальними властивостями, дозволяючи отримати рішення в остаточному вигляді. Наприклад, технології машинобудування широко застосовують поняття абсолютно жорсткої системи, ідеальний процес різання тощо. Звичайно, будь-яка ідеалізація правомірна лише в певних межах.

Формалізація - це метод вивчення різних об'єктів, у якому основні закономірності явищ та процесів відображаються у знаковій формі за допомогою формул або спеціальних символів. Формалізація забезпечує узагальненість підходи до вирішення різних завдань, дозволяє формувати знакові моделі предметів та явищ, встановлювати закономірні зв'язки між фактами, що вивчаються. Символіка штучних мов надає стислість і чіткість фіксації значень і допускає двозначних тлумачень, що у звичайній мові.

Гіпотеза - науково обгрунтована система висновків, з якої на основі ряду факторів робиться висновок про існування об'єкта, зв'язку або причини явища. Гіпотеза є формою переходу від фактів до законів, переплетенням всього достовірного, що принципово перевіряється. Зважаючи на свій імовірнісний характер гіпотеза вимагає перевірки, після якої вона видозмінюється, відкидається або стає науковою теорією.

У розвитку гіпотеза проходить три основні стадії. На етапі емпіричного пізнання відбувається накопичення фактичного матеріалу і висловлювання на його основі деяких припущень. Далі з урахуванням зроблених припущень розгортається ймовірна теорія - формується гіпотеза. На завершальному етапі здійснюється перевірка гіпотези, її уточнення. Отже, основу перетворення гіпотези на наукову теорію становить практика.

Теорія являє собою найбільш високу форму узагальнення та системизації знань. Вона описує, пояснює і передбачає сукупність явищ у певній галузі дійсності. Створення теорії ґрунтується на результатах, отриманих на емпіричному рівні досліджень. Потім ці результати теоретично рівні дослідження впорядковуються, наводяться в струнку систему, об'єднану загальною ідеєю. Надалі з використанням цих результатів висувається гіпотеза, яка після успішної перевірки практикою стає науковою теорією. Отже, на відміну гіпотези теорія має об'єктивне обгрунтування.

До нових теорій пред'являється кілька основних вимог. Наукова теорія має бути адекватною описуваному об'єкту чи явищу, тобто. має правильно їх відтворювати. Теорія повинна задовольняти вимогу повноти опису певної сфери дійсності. Теорія має відповідати емпіричним даним. В іншому випадку вона має бути вдосконалена або відкинута.

У розвитку теорії можуть бути два самостійні етапи: еволюційний, коли теорія зберігає свою якісну визначеність, і революційний, коли здійснюється зміна її основних вихідних почав, компонент математичного апарату та методології. Фактично, цей стрибок є створення нової теорії, він відбувається тоді, коли можливості старої теорії вичерпані.

Як вихідна думка, що об'єднує в цілісну систему входять у теорію поняття і судження, виступає ідея. У ній відбивається фундаментальна закономірність, що лежить в основі теорії, тоді як в інших поняттях відображені ті чи інші суттєві сторони та аспекти цієї закономірності. Ідеї ​​можуть лише служити основою теорії, а й пов'язувати ряд теорій у науку, окрему галузь знань.

Законом називається теорія, що має велику надійність і підтверджена численними експериментами. Закон виражає спільні відносини та зв'язки, які характерні для всіх явищ цього ряду, класу. Він існує незалежно від свідомості людей.

На теоретичному та емпіричному рівнях дослідження використовується аналіз, синтез, індукція, дедукція, аналогія, моделювання та абстрагування.

Аналіз - метод пізнання, що полягає в уявному розчленуванні предмета дослідження або явища на складові, простіші, частини та виділення його окремих властивостей та зв'язків. Аналіз не кінцева мета дослідження.

Синтез - спосіб пізнання, що полягає у подумковому поєднанні зв'язків окремих частин складного явища та пізнання цілого у його єдності. Розуміння внутрішньої структури об'єкта досягається з допомогою синтезу явища. Синтез доповнює аналіз та перебуває з ним у нерозривній єдності. Без вивчення елементів не можна пізнати ціле, без вивчення цілого з допомогою синтезу не можна пізнати остаточно функції елементів у складі цілого.

У природничих науках аналіз і синтез можуть здійснюватися як теоретично, а й практично: досліджувані предмети фактично розчленовуються і з'єднуються, встановлюються їх склад, зв'язку тощо.

Перехід від аналізу фактів до теоретичного синтезу здійснюється за допомогою особливих методів, серед яких найважливіше значення має індукція та дедукція.

Індукція є методом переходу від знання окремих фактів до знання загального, емпіричного узагальнення та встановлення загального становища, що відображає закон або інший суттєвий зв'язок.

Індуктивний метод широко застосовується при виведенні теоретичних та емпіричних формул у теорії металообробки.

Індуктивний метод руху від частки до загального можна успішно застосовувати тільки за умови можливостей перевірки отриманих результатів або проведення спеціального контрольного експерименту.

Дедукція - метод переходу від загальних положень до приватних, отримання відомих істин нових істин з використанням законів та правил логіки. Важливим правилом дедукції є таке: "Якщо з висловлювання А випливає вислів і висловлювання А істинно, то вислів також істинно".

Індуктивні методи мають значення у науках, де переважають експеримент, його узагальнення, розробка гіпотез. Дедуктивні методи насамперед застосовують у теоретичних науках. Але наукові показання можуть бути отримані лише за наявності тісного зв'язку між індукцією та дедукцією. Ф. Енгельс, у зв'язку з цим вказував: " Індукція і дедукція пов'язані між собою так само необхідним чином, як синтез і аналіз ... Треба намагатися застосовувати кожну на своєму місці, не упускати з уваги їх зв'язок між собою, їх взаємне доповнення друг друга".

Аналогія - метод наукового дослідження, коли знання про невідомі предмети та явища досягаються на основі порівняння із загальними ознаками предметів та явищ, які досліднику відомі.

Сутність висновку за аналогією полягає в наступному: нехай явище А має ознаки X1, Х2, Х3, ..., Хn, Xn +1, а явище ознаки X1, Х2, ХЗ, ..., Хn. Отже, можна припустити, що явище теж має ознаку Xn+1. Такий висновок вносить імовірнісний характер. Збільшити ймовірність отримання справжнього висновку можна за великої кількості подібних ознак у порівнюваних об'єктів та наявності глибокого взаємозв'язку цих ознак.

Моделювання - метод наукового пізнання, що полягає в заміні при дослідженні предмета, що вивчається, або явища спеціальною моделлю, що відтворює головні особливості оригіналу, і її подальшим дослідженням. Таким чином, під час моделювання експеримент проводять на моделі, а результати дослідження за допомогою спеціальних методів поширюють на оригінал.

Моделі можуть бути фізичними та математичними. У зв'язку з цим розрізняють фізичне та математичне моделювання.

При фізичному моделюванні модель та оригінал мають однакову фізичну природу. Будь-яка експериментальна установка є фізичною моделлю будь-якого процесу. Створення експериментальних установок та узагальнення результатів фізичного експерименту здійснюються на основі теорії подібності.

При математичному моделюванні модель та оригінал можуть мати однакову та різну фізичну природу. У першому випадку якесь явище або процес досліджується на основі їх математичної моделі, що є системою рівнянь з відповідними умовами однозначності, у другому - використовують факт однакового за зовнішньою формою математичного опису явищ різної фізичної природи.

Абстрагування - метод наукового пізнання, що полягає в уявному відволіканні від ряду властивостей, зв'язків, відносин предметів і виділенні кількох дослідників, що цікавлять властивостей або ознак.

Абстрагування дозволяє замінити у свідомості людини складний процес, який характеризує, тим не менш, найбільш суттєві ознаки предмета або явища, що особливо важливо для утворення багатьох понять. Глава 4. Основні етапи виконання та прогнозування наукових досліджень

Розглядаючи науково-дослідну роботу, можна виділити фундаментальні та прикладні дослідження, а також дослідно-конструкторські розробки.

Першим етапом наукового дослідження є докладний аналіз сучасного стану аналізованої проблеми. Він виконується з урахуванням інформаційного пошуку з широким застосуванням ЕОМ. За результатами аналізу складаються огляди, реферати, проводиться класифікація основних напрямів, і ставляться конкретні завдання дослідження.

Другий етап наукового дослідження зводиться до вирішення поставлених на першому етапі завдань за допомогою математичного або фізичного моделювання, а також поєднання цих методів.

Третім етапом наукового дослідження є аналіз отриманих результатів та їх оформлення. Проводиться порівняння теорії та експерименту, дається аналіз ефективності виконання дослідження, можливість розбіжностей.

На сучасному етапі розвитку науки особливої ​​важливості набуває прогнозування наукових відкриттів та технічних рішень.

У науково-технічному прогнозуванні виділяють три інтервали: прогнози першого, другого та третього ешелону. Прогнози першого ешелону розраховані на 15-20 років і складаються виходячи з тенденцій розвитку науки і техніки, що визначилися. За цей період відбувається різке збільшення кількості науковців та обсягу науково-технічної інформації, завершується цикл наука – виробництво, на передові рубежі вийде нове покоління вчених. Прогнози другого ешелону охоплюють період 40-50 років на основі якісних оцінок, оскільки за ці роки відбудеться практично подвоєння обсягу прийнятих у сучасній науці концепцій, теорій та методів. Мета цього прогнозу, заснованого на широкій системі наукових уявлень, – не економічні можливості, а фундаментальні закони та принципи природознавства. Для прогнозів третього ешелону, які мають гіпотетичний характер, визначаються терміни тривалістю 100 років і більше. За такий період може відбутися докорінне перетворення науки, і з'являться наукові уявлення, багато аспектів яких ще не відомі. В основі цих прогнозів – творча фантазія великих учених, яка враховує найбільш загальні закони природознавства. Історія донесла до нас достатньо прикладів, коли могли передбачити виникнення важливих подій.

Передбачення М.В. Ломоносова, Д.І. Менделєєва, К.Е. Ціолковського та інших найбільших учених ґрунтувалися на глибокому науковому аналізі.

Вирізняють три частини прогнозу: поширення вже впроваджених нововведень; використання досягнень, що вийшли за стіни лабораторій; напрямок фундаментальних досліджень. Прогноз науки та техніки доповнюється оцінкою соціальних та економічних наслідків від їх розвитку. При прогнозуванні використовуються статистичні та евристичні методи прогнозу експертних оцінок. Статистичні методи полягають у побудові на базі наявного матеріалу моделі прогнозу, що дозволяє екстраполювати на майбутнє тенденції, що спостерігалися у минулому. Отримані у своїй динамічні ряди застосовують у практиці завдяки своїй простоті і достатньої надійності прогнозу невеликі періоди часу. Тобто статистичні методи, що дозволяють визначати середні значення, що характеризують всю сукупність предметів, що вивчаються. " Застосовуючи статистичний метод, ми можемо передбачити поведінка окремого індивідуума сукупності. Ми можемо передбачити лише ймовірність те, що він поводитися певним чином. А. Ейнштейн, Л. Інфельд).

Евристичні методи ґрунтуються на прогнозі шляхом опитування висококваліфікованих фахівців (експертів) у вузькій галузі науки, техніки, виробництва.

Характерною особливістю сучасного природознавства є також те, що методи дослідження все більшою мірою впливають на його результат.

Глава 5. Застосування математичних методів дослідження

у природознавстві

Математика є науку, розташовану хіба що кордонах природознавства. Внаслідок цього її іноді розглядають у рамках концепцій сучасного природознавства, але більшість авторів виносить її за ці межі. Математику слід розглядати разом з іншими природно-науковими концепціями, оскільки вона вже багато століть відіграє об'єднувальну роль окремих наук. У своїй ролі математика сприяє утворенню стійких зв'язків також між природознавством і філософією.

Історія математики

За тисячоліття свого існування математика пройшла великий і складний шлях, протягом якого неодноразово змінювався її характер, зміст та стиль викладу. З примітивного мистецтва рахунки математика сформувалася у велику наукову дисципліну з власним предметом вивчення та специфічним методом дослідження. Вона виробила власну мову, дуже економну і точну, яка виявилася винятково ефективною не тільки всередині математики, а й у численних галузях її застосувань.

Примітивний математичний апарат тих далеких часів виявився недостатнім, коли почала розвиватися астрономія та далекі подорожі зажадали методів орієнтації у просторі. Життєва практика, зокрема і практика природничих наук, стимулювала подальший розвиток математики.

У Стародавню Грецію існували школи, у яких математика вивчалася, як розвинена у логічному відношенні наука. Вона, як писав Платон у своїх працях, має бути спрямована на пізнання не "бутнього", а "сущого". Людство усвідомило важливість математичного пізнання як такого, безвідносного до завдань конкретної практики.

Передумови до нового бурхливого сплеску і подальшому все зростаючому прогресу математичних знань створила епоха морських подорожей та розвитку мануфактурного виробництва. Епоха Відродження, що дала світові дивовижний розквіт мистецтва, викликала також розвиток точних наук, у тому числі математики, з'явилося вчення Коперника. Церква люто боролася з прогресом природознавства.

Останні три століття внесли в математику багато ідей і результатів, а також можливість більш повного і глибокого вивчення явищ природи. Зміст математики постійно змінюється. Це природний процес, оскільки в міру вивчення природи, розвитку техніки, економіки та інших галузей знань виникають нові завдання, для вирішення яких недостатньо колишніх математичних понять та методів дослідження. Виникає потреба у подальшому вдосконаленні математичної науки, розширення арсеналу її засобів дослідження.

прикладна математика

Астрономи і фізики раніше за інших зрозуміли, що математичні методи для них не тільки способи обчислення, а й один з основних шляхів проникнення в істоту закономірностей, що ними вивчаються. У наш час багато наук і галузей природознавства, що до останнього часу знаходилися далеко від використання математичних засобів, тепер посилено

Прагнуть надолужити втрачене. Причина такої уваги до математики тому, що якісне вивчення явищ природи, техніки, економіки найчастіше виявляється недостатнім. Як можна створити машину, що автоматично працює, якщо є тільки загальні уявлення про тривалість післядії переданих імпульсів на елементи? Як можна автоматизувати процес виплавки сталі або крекінгу нафти без знання точних кількісних закономірностей цих процесів? Ось чому автоматизація викликає подальший розвиток математики, відточування її методів для вирішення величезної кількості нових і важких проблем.

Роль математики у розвитку інших наук та в практичних сферах діяльності людини неможливо встановити на всі часи. Змінюються як ті питання, які вимагають якнайшвидшого вирішення, а й характер вирішуваних завдань. Створюючи математичну модель реального процесу, ми неминуче спрощуємо його та вивчаємо лише наближену його схему. У міру уточнення наших знань та з'ясування ролі раніше неуточнених факторів вдається зробити більш повним математичний опис процесу. Процедуру уточнення не можна обмежити, як не можна обмежити розвиток самого знання. Математизація науки полягає не в тому, щоб виключити з процесу пізнання спостереження та експеримент. Вони є неодмінними складовими частинами повноцінного вивчення явищ навколишнього нас світу. Сенс математизації знань полягає в тому, щоб з точно сформульованих вихідних передумов виводити слідства, недоступні безпосередньому спостереженню; з допомогою математичного апарату як описувати встановлені факти, а й передбачати нові закономірності, прогнозувати перебіг явищ, а цим отримувати можливість управління ними.

Математизація наших знань полягає не тільки в тому, щоб використовувати готові математичні методи і результати, а в тому, щоб почати пошуки того специфічного математичного апарату, який дозволив би найбільш повно описувати коло явищ, що цікавить нас, виводити з цього опису нові наслідки, щоб впевнено використовувати особливості цих явищ практично. Так сталося в період, коли вивчення руху стало нагальною необхідністю, а Ньютон і Лейбніц завершили створення початків математичного аналізу. Цей математичний апарат досі є одним з основних знарядь прикладної математики. У наші дні розробка теорії управління привела до ряду видатних математичних досліджень, в яких закладено основи оптимального управління детермінованими та випадковими процесами.

Двадцяте століття різко змінило уявлення про прикладну математику. Якщо раніше в арсенал засобів прикладної математики входили арифметика та елементи геометрії, то вісімнадцяте та дев'ятнадцяте століття додали до них потужні методи математичного аналізу. У наш час важко назвати хоча б одну значну галузь сучасної математики, яка в тій чи іншій мірі не знаходила застосувань у великому океані прикладних проблем. Математика є знаряддя пізнання природи, її законів.

При вирішенні практичних завдань розробляють загальні прийоми, що дозволяють висвітлювати широке коло різних питань. Такий підхід є особливо важливим для прогресу науки. Від цього виграє як дана область додатків, а й інші, а насамперед сама теоретична математика. Саме такий підхід до математики змушує шукати нові методи, нові поняття, здатні охопити нове коло проблем, він розширює область математичних досліджень. Останні десятиліття дають нам безліч прикладів такого роду. Щоб переконатися в цьому, досить згадати появу в математиці таких, тепер центральних, її гілок, як теорія випадкових процесів, теорія інформації, теорія оптимального управління процесами, теорія масового обслуговування, ряд областей, пов'язаних з електронними обчислювальними машинами.

Математика - мова науки

Вперше чітко і яскраво про математику, як мові науки сказав чотириста років тому великий Галілео Галілей: "Філософія написана в грандіозній книзі, яка відкрита завжди для всіх і кожного, - я говорю про природу. Але зрозуміти її може лише той, хто навчився розуміти її мова і знаки, якими вона написана. Написана ж вона математичною мовою, а знаки - її математичні формули. Безперечно, що з того часу наука досягла величезних успіхів і математика була її вірною помічницею. Без математики багато успіхів науки і техніки були б просто неможливі. Недаром один з найбільших фізиків В. Гейзенберг так охарактеризував місце математики в теоретичній фізиці: "Первинною мовою, яку виробляють у процесі наукового засвоєння фактів, є в теоретичній фізиці зазвичай мова математики, а саме математична схема, що дозволяє фізикам передбачати результати майбутніх експериментів".

Для спілкування і висловлювання своїх думок люди створили найбільший розмовний засіб - живу розмовну мову і письмову його запис. Мова не залишається незмінною, вона пристосовується до умов життя, збагачується словниковим запасом, виробляє нові засоби для вираження найтонших відтінків думки.

У науці особливо важливою є ясність і точність вираження думок. Науковий виклад має бути коротким, але цілком певним. Саме тому наука має розробляти власну мову, здатний максимально точно передавати властиві їй особливості. Прекрасно сказав відомий французький фізик Луї де Бройль: "... де можна застосувати математичний підхід до проблем, наука змушена користуватися особливою мовою, символічною мовою, свого роду стенографією абстрактної думки, формули якої, коли вони правильно записані, мабуть, не залиши- ляють місця ні для якої невизначеності, ні для якого неточного тлумачення. Але до цього потрібно додати, що математична символіка не тільки не залишає місця для неточності висловлювання і розпливчастого тлумачення, - математична символіка дозволяє також автоматизувати проведення тих дій, які необхідні для отримання висновків.

Математична символіка дозволяє знижувати запис інформації, робити її доступною для подальшої обробки.

В останні роки з'явилася нова лінія у розвитку формалізованих мов, пов'язана з обчислювальною технікою та використанням електронних обчислювальних машин для управління виробничими процесами. Необхідно спілкування з машиною, треба уявити їй можливість у кожний момент самостійно вибирати правильну в цих умовах дію. Але машина не розуміє звичайну людську мову, з нею потрібно "розмовляти" доступною їй мовою. Ця мова не повинна допускати різночитань, невизначеності, недостатності або надмірної надмірності інформації, що повідомляється. В даний час розроблено кілька систем мов, за допомогою яких машина однозначно сприймає інформацію, що повідомляється, і діє з урахуванням обстановки, що склалася. Саме це і робить електронні обчислювальні машини настільки гнучкими при виконанні найскладніших обчислювальних та логічних операцій.

Використання математичного методу та математичного результату

Не існує таких явищ природи, технічних чи соціальних процесів, які були б предметом вивчення математики, але при цьому не належали б до явищ фізичних, біологічних, хімічних, інженерних чи соціальних. Кожна природно - наукова дисципліна: біологія та фізика, хімія та психологія - визначається матеріальною особливістю свого предмета, специфічними рисами тієї галузі реального світу, яку вона вивчає. Сам предмет чи явище може вивчатися різними методами, зокрема і математичними, але, змінюючи методи, ми все ж таки залишаємося в межах даної дисципліни, оскільки змістом цієї науки є реальний предмет, а не метод дослідження. Для математики ж матеріальний предмет дослідження немає вирішального значення, важливий застосовуваний метод. Наприклад, тригонометричні функції можна використовувати і для дослідження коливального руху і для визначення висоти недоступного предмета. А які явища реального світу можна вивчити за допомогою математичного методу? Ці явища визначаються не їхньою матеріальною природою, а виключно формальними структурними властивостями і насамперед тими кількісними співвідношеннями та просторовими формами, в яких вони існують.

Математичний результат має тим властивістю, що його можна не тільки застосовувати при вивченні якогось одного певного явища або процесу, але і використовувати для дослідження інших явищ, фізична природа яких принципово відрізняється від раніше розглянутих. Так, правила арифметики застосовні і в завданнях економіки, і в технологічних процесах, і при вирішенні завдань сільського господарства, і в наукових дослідженнях.

Математика як творча сила має на меті розробку загальних правил, якими слід користуватися у численних окремих випадках. Той, хто творить ці правила, створює нове, творить. Той, хто застосовує вже готові правила у самій математиці, не творить, але створює з допомогою математичних правил нові цінності у інших галузях знання. У наші дні дані дешифрування космічних знімків, а також відомості про склад і вік гірських порід, геохімічні, географічні та геофізичні аномалії обробляються за допомогою ЕОМ. Безсумнівно, що застосування ЕОМ у геологічних дослідженнях залишає ці дослідження геологічними. Принципи роботи ЕОМ та його математичне забезпечення розроблялися не враховуючи можливості їх використання у сфері геологічної науки. Сама ця можливість визначається тим, що структурні властивості геологічних даних перебувають у відповідності до логіки певних програм роботи ЕОМ.

Математичні поняття беруться із реального світу і з ним пов'язані. По суті, цим і пояснюється вражаюча застосовність результатів математики до явищ навколишнього світу.

Математика, як вивчати своїми методами якесь явище, створює його математичну модель, тобто. перераховує всі ті особливості явища, які братимуть до уваги. Модель змушує дослідника вибирати ті математичні засоби, які дозволять цілком адекватно передати особливості досліджуваного явища та його еволюції.

Як приклад візьмемо модель планетної системи. Сонце і планети розглядаються як матеріальні точки з відповідними масами. Взаємодія кожних двох точок визначається силою тяжіння між ними. Модель проста, але вона протягом ось уже більше трьохсот років з величезною точністю передає особливості руху планет Сонячної системи.

Математичні моделі використовуються для дослідження біологічних і фізичних явищ природи.

Математика та навколишнє середовище

Скрізь нас оточують рух, змінні величини та їх взаємозв'язки. Різні види руху та його закономірності становлять основний об'єкт вивчення конкретних наук: фізики, геології, біології, соціології та інших. Тому точна мова і відповідні методи опису та вивчення змінних величин виявилися необхідними у всіх областях знання приблизно в тій же мірі, в якій числа та арифметика необхідні при описі кількісних співвідношень. Математичний аналіз становить основу мови та математичних методів опису змінних величин та їх взаємозв'язків. У наші дні без математичного аналізу неможливо не тільки розрахувати космічні траєкторії, роботу ядерних реакторів, біг океанської хвилі та закономірності розвитку циклону, але й економічно управляти виробництвом, розподілом ресурсів, організацією технологічних процесів, прогнозувати перебіг хімічних реакцій або зміну чисельності різних взаємопов'язаних у природі видів тварин та рослин, тому що все це – динамічні процеси.

Одне з найцікавіших застосувань сучасної математики називається теорією катастроф. Її творець - один із видатних математиків світу Рене Том. Теорія Тома - по суті математична теорія процесів зі "стрибками". У ній показано, що виникнення "стрибків" у безперервних системах можна описати математично і зміни виду можна передбачити якісно. Моделі, що будуються на основі теорії катастроф, вже привели до корисного проникнення в суть багатьох випадків з реального життя: у фізику (прикладом може бути руйнація хвиль на воді), фізіологію (дія серцевих скорочень або нервових імпульсів) та соціальні науки. Перспективи застосування цієї теорії, найімовірніше у біології, величезні.

Математика дала можливість займатися й іншими практичними питаннями, які вимагали як застосування вже наявних математичних засобів, а й розвитку самої математичної науки.

Подібні документи

Емпірична, теоретична та виробничо-технічна форми наукового пізнання. Застосування особливих методів (спостереження, вимірювання, порівняння, експеримент, аналіз, синтез, індукція, дедукція, гіпотеза) та приватних наукових методів у природознавстві.

реферат, доданий 13.03.2011


Сутність принципу системності у природознавстві. Опис екосистеми прісного водоймища, листяного лісу та його ссавців, тундри, океану, пустелі, степу, ярустих земель. Наукові революції у природознавстві. Загальні методи наукового пізнання.

контрольна робота , доданий 20.10.2009


Вивчення поняття наукової революції, глобальної зміни процесу та змісту системи наукового пізнання. Геоцентрична система світу Арістотеля. Дослідження Миколи Коперника. Закони руху планет Йоганна Кеплера. Основні здобутки І. Ньютона.

презентація , доданий 26.03.2015


Основні методи вичленування та дослідження емпіричного об'єкта. Спостереження емпіричного наукового пізнання. Прийоми одержання кількісної інформації. Методи, що передбачають роботу з отриманою інформацією. Наукові факти емпіричного дослідження.

реферат, доданий 12.03.2011


Методологія природознавства як система пізнавальної діяльності. Основні методи наукового вивчення. Загальнонаукові підходи як методологічні засади пізнання цілісних об'єктів. Сучасні тенденції розвитку природничо-наукового вивчення.

реферат, доданий 05.06.2008


Синергетика як теорія самоорганізованих систем у сучасному науковому світі. Історія та логіка виникнення синергетичного підходу в природознавстві. Вплив цього підходу в розвитку науки. Методологічна значущість синергетики у сучасній науці.

реферат, доданий 27.12.2016


Порівняння, аналіз та синтез. Основні здобутки НТР. Ноосфера Вернадського концепції. Походження життя землі, основні тези. Екологічні проблеми Курганської області. Значення природознавства для соціально-економічного розвитку суспільства.

контрольна робота , доданий 26.11.2009


Сутність процесу природничо пізнання. Особливі форми (сторони) наукового пізнання: емпірична, теоретична та виробничо-технічна. Роль наукового експерименту та математичного апарату дослідження у системі сучасного природознавства.

доповідь, доданий 11.02.2011


Застосування математичних методів у природознавстві. Періодичний закон Д.І. Менделєєва, його сучасне формулювання. p align="justify"> Періодичні властивості хімічних елементів. Теорія будови атомів. Основні типи екосистем за їх походженням та джерелом енергії.

реферат, доданий 11.03.2016


Розвиток науки ХХ ст. під впливом революції у природознавстві межі ХIХ–ХХ ст.: відкриття, їх практичне застосування - телефон, радіо, кінематограф, зміни у фізиці, хімії, розвиток міждисциплінарних наук; Психіка, інтелект у філософських теоріях.

Саме там, с. 152-53). 1) Емпірична сторона передбачає функції: збірну ( , їх , їх накопичення), описову ( фактів, їх первинну систематизацію); 2) теоретична - функції: пояснення, що (генералізує), (створення нових теорій, висування нових понять, накопичення нових законів), передбачення (прогностичну), що дає привід називати теорії природознавства «компасом» у науковому дослідженні.

З теоретичними функціями природознавства нерозривно пов'язана світоглядна функція природознавства; вона спрямована на вироблення природничо-наукової картини світу, що виключає можливість реакційно-ідеалістичних та релігійних поглядів на природу; 3) виробничо-практична сторона Природознавство поводиться як безпосередня продуктивна сила. Сучасна показує, що природознавство прокладає шляхи для розвитку техніки.

Засоби Природознавство відповідають усім ступеням, які проходять природничо-наукове знання і в яких знаходять своє вираження функції Природознавство: емпіричне, експериментальне дослідження передбачає цілу систему експериментальної та спостережної техніки (пристроїв, у тому числі обчислювальних приладів, особливо вимірювальних установок, ), за допомогою якою встановлюються нові факти. Теоретичне дослідження передбачає абстрактну роботу вчених, спрямовану пояснення фактів (імовірне - з допомогою перевірене і доведене - з допомогою теорій і законів науки); на понять, що узагальнюють дослідні дані. Те й інше разом (нерідко з виходом в область дослідних напівзаводських та експериментальних установок, конструкторських бюро) здійснюють перевірку пізнаного на .

В основі методів природознавства лежить єдність емпіричних і теоретичних сторін. Вони й обумовлюють одне одного. Їх розрив чи хоча б переважне розвиток однієї рахунок інший закриває шлях до правильного пізнання природи: теорія стає безпредметною, досвід - сліпим.

Методи природознавства можуть бути поділені на групи: а) загальні методи стосуються всього природознавства, будь-якого предмета природи, будь-якої науки. Це - різні форми діалектичного методу, що дає можливість пов'язувати воєдино всі процеси пізнання, всі його щаблі, наприклад метод та ін. Діалектика виступає і в тому, що «... спосіб не може з формальною не відрізнятись від способу дослідження. Дослідження має детально освоїтися з матеріалом, проаналізувати різні форми його розвитку, простежити їхній внутрішній зв'язок. Лише після того, як ця робота закінчена, може бути належним чином зображено дійсний рух. Раз це вдалося і життя матеріалу отримала своє, то може здатися, що перед нами апріорна конструкція »( , див. Маркс К. і , Соч., 2 видавництва, т. 23, с. 21). Таке особливо часто виникає у формальних, математизованих галузях Природознавство, наприклад, .

У природознавстві діалектичний метод конкретизується як порівняльний (в , хімії), за допомогою якого розкривається загальний зв'язок явищ. Звідси - порівняльні,. У зоо-, фіто фізичної географії він давно успішно застосовується. У природознавстві діалектичний метод виступає і як історичний - в (на нього спираються всі прогресивні космогонічні - зоряні і планетарні), (як основа історичної геології, будучи неповно виражений у методі актуалізму), в біології цей метод лежить в основі. Іноді обидва методи поєднуються в єдиний порівняльно-історичний метод, який глибший і змістовніший за кожного з них у . Той самий метод у його застосуванні до процесу пізнання природи, фізики пов'язаний з принципом відповідності і сприяє побудові сучасних фізичних теорій.

б) Особливі методи також застосовуються в Природознавство, але стосуються не його предмета в цілому, а лише однієї з його сторін (явлень, сутності, кількісної, структурних зв'язків) або певного прийому досліджень: аналіз, синтез, індукція, . Особливими методами служать: спостереження, порівняння та як його окремий випадок. Винятково важливі математичні прийоми та методи як особливі способи дослідження та вираження кількісних та структурних сторін та відносин предметів та природи, а також методи та теорії. Роль математичних методів в Природознавство неухильно зростає в міру дедалі ширшого застосування лічильно-обчислювальних машин. Загалом відбувається математизація сучасного природознавства. З нею пов'язані методи аналогії, промислового експерименту.

в) Приватні методи - це спеціальні методи, що діють або лише в межах галузі Природознавство, або за межами тієї галузі Природознавство, де вони виникли. Так, методи фізики, використані в ін. галузях природознавства, привели до створення

СЛОВІСНІ МЕТОДИ НАВЧАННЯ.

Словесні методи посідають чільне місце у системі методів навчання. Існували періоди, коли вони були майже єдиним способом передачі знань. Прогресивні педагоги – Я.А. Коменський, К.Д. Ушинський та інших. - виступали проти абсолютизації їх значення, доводили необхідність доповнення їх наочними та практичними методами. Нині часто називають їх застарілими, “неактивними”. До оцінки цієї групи методів треба підходити об'єктивно. Словесні методи дозволяють у найкоротший термін передати велику за обсягом інформацію, поставити перед учнями проблеми та вказати шляхи їх вирішення. За допомогою слова вчитель може викликати у свідомості дітей яскраві картини минулого, сьогодення та майбутнього людства. Слово активізує уяву, пам'ять, почуття учнів.

Словесні методи поділяються такі види: розповідь, пояснення, розмова, дискусія, лекція, робота з книгою.

Розповідь – це монологічний виклад навчального матеріалу, що застосовується для послідовного, систематизованого, дохідливого та емоційного піднесення знань. Цей метод найчастіше застосовується у початковій школі. До розповіді вчитель звертається, коли дітям необхідно повідомити яскраві, нові факти, події, те, чого діти що неспроможні спостерігати безпосередньо. Розповідь – потужне джерело впливу на розумову діяльність, уяву, емоції молодших школярів, розширення їхнього кругозору. Основними засобами навчання є: мова, ілюстрації, методичні та мнемонічні прийоми, логічні прийоми порівняння, зіставлення, резюмування.

Основними умовами успішності цього методу є:

· успішне поєднання поєднання з іншими методами:

· позитивно-емоційне сприйняття;

· умови (час, місце);

· неперевантаженість фактами;

· вміння вчителя розповідати.

До розповіді як методу викладу нових знань зазвичай пред'являється ряд педагогічних вимог:

Розповідь має забезпечувати ідейно-моральну спрямованість викладання;

Утримувати лише достовірні та науково перевірені факти;

Включати достатню кількість яскравих і переконливих прикладів, фактів, що доводять правильність положень, що висуваються;

мати чітку логіку викладу;

бути емоційним;

Викладатися простою та доступною мовою;

Відбивати елементи особистої оцінки та ставлення вчителя до фактів, подій, що викладаються.

Бесіда - діалогічний метод навчання, у якому вчитель шляхом постановки ретельно продуманої системи питань підводить учнів до розуміння нового матеріалу чи перевіряє засвоєння ними вже вивченого. Розмова належить до найстаріших методів дидактичної роботи. Її майстерно використовував Сократ, від імені якого й відбулося поняття “сократична бесіда”. Залежно від конкретних завдань, зміст навчального матеріалу, рівня творчої, пізнавальної діяльності учнів, місця розмови у дидактичному процесі виділяють різні види розмов. Широке поширення має евристична розмова (від слова "еврика" - знаходжу, відкриваю). У ході евристичної бесіди вчитель, спираючись на наявні в учнів знання та практичний досвід, підводить їх до розуміння та засвоєння нових знань, формулювання правил і висновків. Якщо розмова передує вивченню нового матеріалу, її називають вступною або вступною. Мета такої розмови у тому, щоб викликати в учнів стан готовності до пізнання нового. Закріплювальні розмови використовуються після вивчення нового матеріалу.

Під час розмови питання можуть бути адресовані одному учневі (індивідуальна розмова) чи учнями всього класу (фронтальна розмова). Однією з різновидів розмови є співбесіда. Воно можна проводити як із класом загалом, і з окремими групами учнів. Особливо корисно організовувати співбесіду у старших класах, коли учні виявляють більше самостійності у судженнях, можуть ставити проблемні питання, висловлювати свою думку щодо тих чи інших тем, поставлених учителем на обговорення.

Успіх проведення розмов багато в чому залежить від правильності постановки питань. Запитання задаються вчителем всьому класу, щоб учні готувалися до відповіді. Питання мають бути короткими, чіткими, змістовними, сформульованими так, щоб будили думку учня. Не слід ставити подвійних питань, що підказують або наштовхують на вгадування відповіді. Не слід формулювати альтернативних питань, які потребують однозначних відповідей типу “так” чи “ні”.

Загалом метод бесіди має таку перевагу:

Активізує учнів;

Розвиває їхню пам'ять і мовлення;

Робить відкритими знання учнів;

Має велику виховну силу;

Є гарним діагностичним засобом.

Недоліки методу розмови:

Потребує багато часу;

Містить елемент ризику (школяр може дати неправильну відповідь, яка сприймається іншими учнями та фіксується у їх пам'яті);

Необхідний запас знань

Пояснення – словесне тлумачення предметів, явищ, закономірностей, зв'язків, найчастіше монологічний виклад. Пояснення буває як і «чистому» вигляді, тобто вчитель використовує лише цей метод, і частиною розмови, оповідання, чи, навпаки, до структури пояснення входять елементи розмови, оповідання тощо. Використання методу пояснення вимагає:

Точного та чіткого формулювання завдання, суті проблеми, питання;

Послідовного розкриття причинно-наслідкових зв'язків, аргументації та доказів;

використання порівняння, зіставлення, аналогії;

Залучення яскравих прикладів;

Бездоганної логіки викладу.

Пояснення як спосіб навчання широко використовується у роботі з дітьми різних вікових груп. Однак у середньому та старшому шкільному віці, у зв'язку з ускладненням навчального матеріалу та зростаючими інтелектуальними можливостями учнів, використання цього стає більш необхідним, ніж у роботі з молодшими школярами. Як самостійний метод пояснення найчастіше виступає у ролі інструктування: як писати виклад, як зробити лабораторну роботу і т.д.

Робота з підручником та книгою- найважливіший спосіб навчання. У початкових класах робота з книгою здійснюється головним чином під час уроків під керівництвом вчителя. Надалі школярі дедалі більше вчаться працювати із книгою самостійно. Існує низка прийомів самостійної роботи з друкованими джерелами. Основні з них:

- Конспектування- короткий виклад, короткий запис змісту прочитаного. Конспектування ведеться від першої (від себе) чи від третьої особи. Конспектування від першої особи краще розвиває самостійність мислення.

- Складання плану тексту . План може бути простим і складним. Для складання плану необхідно після прочитання тексту розбити його на частини та озаглавити кожну частину.

- Тезування- короткий виклад основних думок прочитаного.

- Цитування- Дослівна витримка з тексту. Обов'язково зазначаються вихідні дані (автор, назва роботи, місце видання, видавництво, рік видання, сторінка).

- Анотування- короткий згорнутий виклад змісту прочитаного без втрати суттєвого сенсу.

- рецензування - Написання короткого відгуку з вираженням свого відношення про прочитане.

- Складання довідки - відомостей про щось, отримані після пошуків. Довідки бувають статичні, біографічні, термінологічні, географічні тощо.

- Складання формально-логічної моделі - словесно-схематичного зображення прочитаного.

- Складання тематичного тезаурусу - упорядкованого комплексу базових понять із розділу, теми.

- Складання матриці ідей - Порівняльних характеристик однорідних предметів, явищ у працях різних авторів.

ПРАКТИЧНІ МЕТОДИ НАВЧАННЯ

ПОЧАТКОВОГО ПРИРОДНИКУ.

Практичні методи навчання у природознавстві засновані на практичній діяльності учнів. Вони сприяють формуванню практичні вміння та навички. У початковій школі в природознавстві до практичних методів відноситься спостереження, розпізнавання та визначення ознак, моделювання та експеримент чи досвід. Також можна виділити різновиди практичних робіт, наприклад з географічною картою. Практичні методи навчання охоплюють широкий діапазон різних видів діяльності учнів. Під час використання практичних методів застосовуються прийоми:

· постановки завдання,

· планування його виконання,

· управління процесом виконання,

· оперативного стимулювання, регулювання та контролю,

· аналізу підсумків практичної роботи,

· виявлення причин недоліків,

· коригування навчання для повного досягнення мети.

На уроці необхідно приймати оптимальне рішення при виборі практичних методів навчання, як і будь-яких інших. Наприклад:

· За розв'язання яких завдань цей метод застосовується особливо успішно? Для розвитку практичних умінь та навичок.

· За якого змісту навчального матеріалу особливо раціонально застосовувати цей метод? Коли зміст теми включає практичні вправи, проведення дослідів.

· За яких особливостях учнів раціонально застосовувати цей метод? Коли учні готові до виконання практичних завдань.

· Які можливості повинен мати викладач для використання цього методу? Коли викладач має необхідний матеріал для проведення дослідів та вправ.

Спостереження.

Спостереження, як спосіб навчання, є активну форму чуттєвого пізнання. Найчастіше цей метод використовується щодо навчальних предметів природного циклу. Спостереження можуть проводитися як під керівництвом вчителя, і самостійно учнями за завданням вчителя.При використанні даного методу потрібна ретельна підготовка: необхідно попередити учнів про побічні явища, навчити їх фіксувати та обробляти дані спостережень тощо. Цей метод сприяє виробленню навичок самостійної роботи, має велике пізнавальне та виховне значення.

Види спостережень:

· у класі чи на природі.

· за об'єктами неживої природи;

· за явищами неживої природи;

· за об'єктами живої природи;

· фронтальні, групові або індивідуальні.

Метод розпізнавання та визначення ознак.

Пізнавальні (дидактичні) ігри.

Це спеціально створенодані ситуації, що моделюють реальність, з яких учням пропонується знайти вихід. Головне призначення даного методу -стимулювати пізнавальний процес. Сучасні дидактичні ігри в початковій школі - це премайнові ігри за правилами .

Ігри мають багато функцій: активізують пізнавальні процеси; виховують інтерес та уважність дітей; розвивають способності; вводять дітей у життєві ситуації; навчають їх діяти за правилами; розвивають допитливість, уважність; закріплюють знання, вміння.Правильно побудована гра збагачує процес мислення індивідуальними почуттями, розвиває саморегу ляцію, зміцнює волю дитини.Найбільш поширені сюжетно-рольові ігри, ігри-вправиня, ігри-драматизації, ігри-конструювання. У навчальному процесіможуть використовуватися лише елементи дидактичної гри - граня ситуація, прийом, вправа.Основні вимоги, які повинні дотримуватись вчителі при плануванні та проведенні дидактичних ігор: гра повинна органічно випливати з логіки навчально-виховного процесу, а не бути до нього штучно прив'язана;повинна мати цікаве, приприваблива назва; містити справді ігрові елементи;мати обов'язкові правила, які не можна порушувати; утримувати лічилки, рими, вірші.

Застосовуючи ті чи інші методи та прийоми активізації, необхідно завжди враховувати існуючий рівень розвитку пізнавальних здібностей учнів. Складні пізнавальні завдання можна пред'являти лише учням, які мають високий рівень розвитку пізнавальних здібностей. Завдання, не співвіднесені з рівнем розвитку пізнавальних сил учня, перевищують можливості учня, що висувають щодо нього вимоги, значно випереджають рівень наявного в нього розвитку, що неспроможні зіграти позитивну роль навчанні. Вони підривають у учнів віру у свої сили та здібності.

Одним із найважливіших практичних методів навчання є експеримент. Він відіграє особливу роль у навчанні.

Отже, що таке експеримент?

Слово " експеримент"походить від грецького слова і перекладається як "проба, досвід".

"Сучасний словник іншомовних слів" (1994) містить таке визначення: експеримент -це "1. науково поставлений досвід, спостереження досліджуваного явища в умовах, що науково враховуються, що дозволяють стежити за перебігом явища і багаторазово відтворювати його при повторенні цих умов; 2. взагалі досвід, спроба здійснити щось".

"Велика Радянська енциклопедія" додає: "Відрізняючись від спостереження активним оперуванням об'єктом, що вивчається, експеримент здійснюється на основі теорії, визначає постановку завдань і інтерпретацію його результатів".

"Експеримент... - планомірне проведення спостереження. Тим самим людина створює можливість спостережень, на основі яких складається його знання про закономірності в явищі, що спостерігається" ("Коротка філософська енциклопедія", 1994).

"Експеримент... чуттєво - предметна діяльність у науці; у вужчому значенні слова - досвід, відтворення об'єкта пізнання, перевірка гіпотез тощо.". "Радянський енциклопедичний словник" (1997);

З наведених вище визначень видно, що у вузькому значенні слова терміни " досвід " і " експеримент " є синонімами: " Поняття досвід сутнісно збігається з категорією практики, зокрема, експерименту, спостереження " (БСЕ, 1974). Однак у широкому розумінні "досвід виступає і як процес впливу людини на зовнішній світ, і як результат цього впливу у вигляді знань та умінь" ("Радянський енциклопедичний словник"). У науці експеримент використовується отримання знань, невідомих людству загалом. У процесі навчання він застосовується для здобуття знань, невідомих даній конкретній людині.Експеримент знайомить учнів із самими явищами. Він допомагає викликати інтерес до предмета, навчити спостерігати процеси, освоїти прийоми роботи, сформувати практичні навички та вміння.

Експеримент можна розділити на два види: демонстраційний та учнівський. Демонстраційним називають експеримент, який проводиться у класі вчителем, лаборантом чи іноді одним із учнів. Демонстраційний експеримент дає можливість вчителю формувати інтерес до предмета у школярів, навчити їх виконувати певні операції; прийомів лабораторної техніки Вимоги:

- Наочність

- Простота

- Безпека експерименту

- Надійність

-

Слід пам'ятати, що експеримент - це метод дослідження, тому краще провести меншу кількість, але кожен досвід повинен бути пояснений. Експеримент, як метод навчання, має великі навчальні можливості у розвитку пізнавальної діяльності школярів. Кожен учень повинен розуміти, для чого він робить досвід і як треба вирішити поставлене перед ним завдання. Він вивчає речовини органолептично або за допомогою приладів та індикаторів, розглядає деталі приладу або весь прилад. Виконуючи досвід, учень оволодіває прийомами та маніпуляціями, спостерігає та помічає особливості ходу процесу, відрізняє важливі зміни. Зробивши досвід, він повинен скласти звіт.

Опора на конкретний образ, формування його - функція наочності.

спонукальна функція обумовлена ​​можливістю експерименту посилити пізнавальну активність учнів і основі формувати стійкий інтерес до предмета.

Світоглядну функцію важко переоцінити. Наукове бачення світу не може скластися без спостережень за явищами, що оточують нас, без дослідів із ними.

Методологічна функція у тому, що дозволяє чітко позначити етапи пізнання. Тут експеримент у переважній більшості випадків є джерелом протиріч, відповідальний за виділення групи вихідних фактів, вивчення поведінки матеріальної моделі при виділенні гіпотези, нарешті, лише експеримент може дати висновок про достовірність логічних наслідків із гіпотези. По-друге, чітко відображаються структура, засоби та методи наукового експерименту.

Навчальне - контролююча функція обумовлена ​​тим, що експеримент став провідним наочним та практичним методом навчання. Вивчити глибину розуміння предмета школярами вчитель може об'єктивно, якщо одним із завдань запропонує провести короткочасний досвід і пояснити отримані результати.

Морально – трудова функція передбачає формування в учнів позитивного ставлення до праці, виховання таких моральних якостей наполегливість, відповідальність, цілеспрямованість, акуратність, ощадливість, ініціативу тощо.

Раціонально – особистісна функція спрямована на розвиток у учнів мислення та пов'язаних з цим таких індивідуальних якостей як творчість та самостійність.

Головна перевага застосування методу експерименту полягає в тому, що в його процесі:

Діти отримують реальні уявлення про різні сторони об'єкта, що вивчається, про його взаємини з іншими об'єктами і з середовищем проживання.

Йде збагачення пам'яті дитини, активізуються її розумові процеси, оскільки постійно виникає необхідність здійснювати операції аналізу та синтезу, порівняння та класифікації, узагальнення.

Розвивається мова дитини, оскільки їй необхідно давати звіт про побачене, формулювати виявлені закономірності та висновки.

Відбувається накопичення фонду розумових прийомів та операцій, що розглядаються як розумові вміння.

Він важливий і для формування самостійності, цілепокладання, здатності перетворювати будь-які предмети та явища для досягнення певного результату.

У процесі експериментальної діяльності розвивається емоційна сфера дитини, творчі здібності, формуються трудові навички, зміцнюється здоров'я з допомогою підвищення рівня рухової активності.

Класифікація експериментів.

Експерименти класифікуються за різними принципами.

За характером об'єктів, що використовуються в експерименті: досліди: з рослинами; з тваринами; з об'єктами неживої природи; об'єктом яких є людина.

За місцем проведення дослідів: у груповій кімнаті; на ділянці; у лісі, у полі тощо.

За кількістю дітей: індивідуальні; групові; колективні.

Внаслідок їх проведення: випадкові; заплановані; поставлені у відповідь питання дитини.

За характером включення до педагогічного процесу: епізодичні (що проводяться час від часу); систематичні.

За тривалістю: короткочасні (5 – 15 хв.); тривалі (понад 15 хв.).

За кількістю спостережень за одним і тим самим об'єктом: одноразові; багаторазові, чи циклічні.

За місцем у циклі: первинні; повторні; заключні та підсумкові.

За характером розумових операцій: констатуючі (що дозволяють побачити якийсь один стан об'єкта або одне явище поза зв'язком з іншими об'єктами та явищами); порівняльні (що дозволяють побачити динаміку процесу чи відзначити зміни у стані об'єкта); узагальнюючі (експерименти, у яких простежуються загальні закономірності процесу, досліджуваного раніше окремих етапах).

За характером пізнавальної діяльності дітей: ілюстративні (дітям все відомо, і експеримент лише підтверджує знайомі факти); пошукові (діти не знають заздалегідь, яким буде результат); розв'язання експериментальних завдань.

За способом застосування в аудиторії: демонстраційні; фронтальні.

Кожен із видів експериментування має свою методику проведення, свої плюси та мінуси.

Так само експеримент можна поділити на два види: демонстраційний та учнівський. Демонстраційним називаютьексперимент, який проводиться у класі вчителем, лаборантом чи іноді одним із учнів. Демонстраційний експеримент дає можливість вчителю формувати інтерес до предмета у школярів, навчити їх виконувати певні операції; прийомів лабораторної техніки Вимоги:

- Наочність. Експеримент слід проводити так, щоб явище можна було спостерігати з будь-якої точки класу. Стіл викладача не повинен бути захаращений зайвими предметами, щоб було видно руки вчителя. Ви можете використовувати підйомний столик або кодоскоп.

- Простота. Прилад, у якому демонструють експеримент, повинен містити зайвих деталей і нагромаджень, щоб увага учнів не відволікалося від процесу. Не слід захоплюватися ефектними дослідами, тому що менш ефектні досліди не матимуть уваги.

- Безпека експерименту . Вчитель несе відповідальність за безпеку учнів, тому в кабінеті повинні знаходитись засоби пожежної безпеки, витяжна шафа для проведення робіт із шкідливими та пахучими речовинами, засоби для надання першої. Під час небезпечних дослідів слід використовувати захисний екран.

- Надійність. Досвід завжди повинен вдаватися, і з цією метою техніка експерименту перед його проведенням має бути ретельно відпрацьована, всі операції мають бути чіткими, впевненими; неприпустима неохайність у оформленні досвіду. Вчитель повинен стежити за своїм зовнішнім виглядом та поведінкою. У разі невдачі необхідно з'ясувати її причину, і досвід на наступному уроці повторити.

- Необхідність пояснення експерименту . Будь-який досвід має супроводжуватися словом вчителя. Паузи, що виникають, можна використовувати для організації діалогу зі школярами, з'ясування умов проведення експерименту.

Слід пам'ятати, що експеримент - це метод дослідження, тому краще провести меншу кількість, але кожен досвід повинен бути пояснений.

Учнівський експеримент- Це вид самостійної роботи. Він не лише збагачує учнів новими знаннями, поняттями, навчаннями, а й доводить істинність набутих ними знань, що забезпечує глибше розуміння та засвоєння матеріалу. Він дозволяє повніше здійснювати принцип зв'язку теорії з практикою. Учнівський експеримент поділяють на лабораторні досліди та практичні заняття.

Заключним етапом експерименту є підбиття підсумків та формулювання висновків. При формулюванні висновків необхідно стимулювати розвиток промови дітей шляхом постановки неповторних за змістом питань, які вимагають від дітей розгорнутої відповіді. При аналізі та фіксуванні отриманих результатів необхідно пам'ятати, що непередбачений результат не є неправильним.

Вправи.

НАГЛЯДНІ МЕТОДИ НАВЧАННЯ.

До наочних методів належить демонстрація натуральних об'єктів, демонстрація дослідів, демонстрація зображень чи об'єктів, чи явищ. Наочні методи застосовуються всіх етапах педагогічного процесу. Їхня роль полягає в тому, щоб забезпечити всебічне образне сприйняття, дати опору для мислення. Демонстрація– це сукупність дій вчителя, що полягає у показі учням самих предметів, їх моделей чи зображень чи відповідне пояснення їх ознак.

Основними засобами демонстрації є: досліджувані об'єкти (в натуральному вигляді), штучні замінники натуральних об'єктів.

Успішність цього методу є:

· активну участь учнів;

· правильний вибір об'єктів;

· вміння педагога звернути увагу учнів на суттєвісторони явищ;

· поєднання коїться з іншими методами.

При використанні наочних методів навчання необхідно дотримуватися низки умов:

а) наочність, що застосовується, повинна відповідати віку учнів;

б) наочність повинна використовуватися в міру і показувати її слід поступово і лише у відповідний момент уроку;

в) спостереження має бути організоване таким чином, щоб усі учні могли добре бачити предмет, що демонструється;

г) необхідно чітко виділяти головне, суттєве під час показу ілюстрацій;

д) детально продумувати пояснення, що даються під час демонстрації явищ;

е) демонстрована наочність має бути точно узгоджена зі змістом матеріалу;

ж) залучати самих учнів до знаходження бажаної інформації у наочному посібнику чи демонстраційному устрої.

Наочні методи навчання умовно можна поділити на великі групи:

· методи ілюстрацій;

· метод демонстрацій.

Метод ілюстрацій передбачає показ учням ілюстративних посібників: плакатів, карт, замальовок на дошці, картин, портретів вчених та ін.
Метод демонстрацій зазвичай пов'язані з демонстрацією приладів, дослідів, технічних установок, різноманітних препаратів. До демонстраційних методів відносять також показ кінофільмів та діафільмів. Такий підрозділ засобів наочності на ілюстративні та демонстраційні історично склався на практиці викладання. Воно не виключає можливості віднесення окремих засобів наочності як до групи ілюстративних, і демонстраційних методів. Це стосується, наприклад, показу ілюстрацій через епідіаскоп чи кодоскоп.
У ході застосування наочних методів використовуються прийоми: показу, забезпечення кращої видимості (екран, підфарбовування, підсвічування, підйомні пристрої та ін.), обговорення результатів проведених спостережень, демонстрацій та ін.
Умови ефективного застосування наочності.
Є кілька методичних умов, виконання яких забезпечує успішне використання наочних засобів навчання:

1) гарний огляд, який досягається шляхом застосування відповідних фарб при виготовленні підйомних столиків, екранів підсвічування, рейтерів, покажчиків та ін.;

2) чітке виділення головного, основного при показі ілюстрацій, оскільки вони часом містять і відволікаючі моменти;

3) детальне продумування пояснень (вступних, під час показу та заключних), необхідні з'ясування сутності демонстраційних явищ, і навіть узагальнення засвоєної навчальної інформації;

4) залучення самих учнів до знаходження бажаної інформації у наочному посібнику чи демонстраційному устрої, постановка їх проблемних завдань наочного характеру.
В умовах демонстрації хімічних, фізичних та інших технічних установок необхідно суворо дотримуватись правил техніки безпеки, які чітко визначені відповідними інструктивними документами.

Методи природознавства

Методи природознавства можуть бути поділені на наступні групи

Загальні методищо стосуються будь-якого предмета, будь-якої науки. Це різні форми методу, що дає можливість пов'язувати воєдино всі сторони процесу пізнання, всі щаблі, наприклад, метод сходження від абстрактного до конкретного, єдності логічного та історичного. Це, швидше, філософські методи пізнання.

Особливі методистосуються лише однієї сторони предмета, що вивчається, або певного прийому дослідження - аналіз, синтез, індукція, дедукція. До особливих методів також відносяться спостереження, вимірювання, порівняння та експеримент. У природознавстві особливим методам науки надається надзвичайно важливе значення, тому в рамках нашого курсу необхідно докладніше розглянути їхню сутність.

Спостереження- це цілеспрямований суворий процес сприйняття предметів дійсності, які мають бути змінені. Історично спосіб спостереження розвивається як складова частина трудовий операції, що включає у собі встановлення відповідності продукту праці запланованому зразком. Спостереження як спосіб пізнання дійсності застосовується або там, де неможливий або дуже утруднений експеримент (в астрономії, вулканології, гідрології), або там, де стоїть завдання вивчити саме природне функціонування або поведінку об'єкта (в етології, соціальній психології тощо). Спостереження як засіб передбачає наявність програми дослідження, що формується з урахуванням попередніх переконань, встановлених фактів, прийнятих концепцій. Окремими випадками методу спостереження є вимірювання та порівняння.

Експеримент- метод пізнання, з якого явища дійсності досліджуються в контрольованих і керованих умовах. Він відрізняється від спостереження втручанням у досліджуваний об'єкт, тобто активністю щодо нього. Проводячи експеримент, дослідник не обмежується пасивним спостереженням явищ, а свідомо втручається у природний перебіг їх протікання шляхом безпосереднього на досліджуваний процес чи зміни умов, у яких проходить цей процес. Специфіка експерименту полягає також у тому, що у звичайних умовах процеси в природі вкрай складні та заплутані, не піддаються повному контролю та управлінню. Тому виникає завдання організації такого дослідження, при якому можна було б простежити хід процесу в «чистому» вигляді. З цією метою в експерименті відокремлюють суттєві фактори від несуттєвих і тим самим значно спрощують ситуацію. У результаті таке спрощення сприяє більш глибокого розуміння явищ і створює можливість контролювати небагато суттєвих для цього процесу факторів і величин. Розвиток природознавства висуває проблему суворості спостереження та експерименту. Справа в тому, що вони потребують спеціальних інструментів і приладів, які останнім часом стають настільки складними, що самі починають впливати на об'єкт спостереження та експерименту, чого за умов не повинно бути. Це насамперед відноситься до досліджень у сфері фізики мікросвіту (квантової механіки, квантової електродинаміки тощо).

Природознавство спирається раціональні методи пізнання. Ці методи реалізуються на двох основних рівнях пізнання: емпіричному та теоретичному.

на емпіричному рівнівикористовуються такі форми. Вихідна форма знання – факти. Шляхи накопичення фактів: спостереження та експеримент. Спостереження –метод емпіричного пізнання, що є чуттєве відображення предметів і явищ, що не вносить зміну в реальність, що спостерігається. Експеримент –спосіб пізнання, з якого явище досліджується в контрольованих і керованих умовах виявлення чинників, нею впливають. У ході спостереження та експерименту здійснюється вимір- Процес визначення кількісних значень тих чи інших властивостей, сторін об'єкта за допомогою спеціальних пристроїв, приладів. При вимірі визначається та чи інша фізична величина. Основна вимога до результатів виміру – достовірність. Вона безпосередньо пов'язана із відтворюваністю ефекту або параметрів, що його описують. Останнє оцінюється обчисленням точності виміру. Закономірності та експериментальні залежності- Взаємозв'язки факторів, величин, виявлені в ході спостереження та експериментів.

Теоретично здійснюється осмислення експериментальних матеріалів на основі методів логічного мислення:

аналізу(Поділ об'єкта на складові з метою їх окремого вивчення) та синтезу(з'єднання складових частин у ціле);

індукції(розум від приватного до загального, від фактів до гіпотези) і дедукції(Висновок за правилами логіки приватного із загального);

абстрагування(думкове відволікання від тих чи інших менш істотних властивостей, сторін, ознак об'єкта, що вивчається, з одночасним виділенням більш істотних) і конкретизації(Облік особливостей предмета);

ідеалізації(думкове внесення певних змін до об'єкта, що вивчається відповідно до цілей досліджень) і моделювання(Вивчення об'єкта, що базується на відповідності деякої частини його властивостей побудованої копії);

формалізації(Використання спеціальної символіки, що дозволяє відволіктися від вивчення реальних об'єктів і оперувати натомість безліччю символів).

Теоретичний рівень включає такі форми знань.

Закон- Вираз об'єктивного зв'язку явищ і величин, що їх описують. Закони класифікуються:

По галузі застосування – фундаментальні(закон збереження енергії) та приватні(закон Ома);

За конструкцією – кількісні(перший закон Ньютона) та якісні(Закони еволюції біосфери, другий закон термодинаміки);

За характером об'єкту – динамічні, в яких превалює необхідність і за допомогою яких за відомими початковими параметрами стану конкретного об'єкта можна точно визначити його стан у будь-який момент часу (наприклад, другий закон Ньютона), та статистичні, В яких випадковість є формою прояву необхідності і які дозволяють за заданими з деякою ймовірністю початковими параметрами стану конкретного об'єкта визначити його стан у будь-який момент часу з деякою ймовірністю (наприклад, закон радіоактивного розпаду).

Постулати та аксіоми– недоказні твердження, які, зазвичай, лежать основу теорії.

Принципи- Положення, що також лежать в основі теорії.

Гіпотези- Імовірні, недостатньо обґрунтовані положення та затвердження.

Модель- Спрощений образ (копія) реального об'єкта; вихідні положення до створення моделей нерідко формуються як постулатів. На основі розгляду поведінки моделей виводяться слідства, що емпірично перевіряються; часто використовуються уявні експерименти, у яких програються можливі варіанти поведінки моделей; розвиток цього методу - математичне та комп'ютерне моделювання. Моделі бувають вербальні– на основі понять та символів, та невербальні– на основі асоціацій та образів.

Теорія –система знань, що описує певну область взаємозалежних явищ. Теорія може будуватися на основі емпіричних залежностей, постулатів та принципів. Вона не з'являється як пряме узагальнення досвідчених фактів, а виникає у складному взаємовідношенні теоретичного мислення та емпіричного знання. Теорія повинна задовольняти такі вимоги: несуперечність, відповідність емпіричним даним, можливість описати відомі явища, можливість передбачити нові явища. Як і закони, які вона об'єднує, теорія має сферу застосування, межі якої мають бути обумовлені. У розвитку науки може виникнути нова теорія, що описує той самий коло явищ, як і колишня, причому така, що обидві задовольняють наведеним вище вимогам. Тоді згідно з принципом відповідності нова теорія є узагальненням попередньої, має більш широку сферу застосування і включає колишню як окремий випадок.

Концепція(conceptio - розуміння) - система взаємопов'язаних і випливають один з одного поглядів на ті чи інші явища, процеси; спосіб розуміння, трактування подій, явищ; основна ідея, що лежить в основі теорії або з неї випливає.

Парадигма(Paradeigma – приклад, зразок) – концептуальна схема, сукупність концепцій, що панує в науковій спільноті протягом певного часу, дає модель постановки проблем та їх вирішення. Схема парадигм є науковою революцією.

Наукова картина світуузагальнене уявлення про всі явища природи, сформоване в рамках існуючої парадигми. У формуванні наукової картини світу важливу роль відіграє принцип історизмупідхід до дійсності як закономірно розвивається у часі.