Применение эксперимента в экологических исследованиях

Применение эксперимента в экологических исследованиях

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования «Курский государственный  университет»

 

Кафедра общей биологии и  экологии

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Методы экологических исследований»  на тему:

Применение эксперимента в экологических исследованиях

 

Выполнила: студентка 3 курса

ЕГФ (второе высшее)

Федотова Наталья

 

Проверил: кандидат

биологических наук

Миронов С. Ю.

 

Курск – 2011

План

 

Введение

Глава 1. Особенности эмпирических исследований

§ 1.1. Понятие эмпирического  исследования в науке

§ 1.2. Структура эмпирического  уровня научного знания

§ 1.3. Эксперимент - метод  эмпирического исследования

Глава 2. Эксперимент в  экологии

§ 2.1. Понятие экологического эксперимента

§ 2.2. Стадии экологического эксперимента

Глава 3. Виды экспериментов  в экологии

§ 3.1. Измерительные эксперименты

§ 3.2. Управляемые эксперименты

Заключение

Литература

Приложение. Примеры экологических  экспериментов

Экологический эксперимент Эко-Виикки

Экологический эксперимент  на Белоярском водохранилище

Экологический эксперимент  в Перу

Введение

 

Мы обратились к данной теме по совету научного руководителя. В процессе написания реферата мы пришли к выводу, что тема является актуальной, глубокой и многогранной.

Проблема: Эффективность, достоверность  эмпирической базы экологических исследований.

Актуальность темы: Учитывая нарастание экологических проблем  и даже переход некоторых из них  в стадию экологического кризиса, необходима интенсификация исследований в области  экологии. Одним из важнейших методов  эмпирического исследования является эксперимент. От правильно проведенного эксперимента зависит эмпирический базис исследования и дальнейшее построение теоретической конструкции, необходимой для решения конкретных экологических проблем.

Объект исследования: Экологическое  исследование.

Предмет исследования: Применение эксперимента в экологических исследованиях.

Цель: Выявление различных  видов эксперимента в экологических  исследованиях. В соответствии с  целью исследования мы обратились к  решению следующих задач.

Задачи: Определить особенности  экологических исследований. Рассмотреть  эмпирический уровень экологических  исследований. Уяснить зависимость  видов экспериментов от специфики  конкретных экологических исследований.

Для реализации задуманного  в первой главе планируем рассмотреть  специфику эмпирических исследований. Во второй главе мы ставим задачу проанализировать понятие «эксперимент в экологии». В третьей главе следует подчеркнуть  многообразие экспериментов в экологии.

Глава 1. Особенности  эмпирических исследований

 

§ 1.1 Понятие эмпирического  исследования в науке

 

Научное познание есть процесс, иными словами, развивающаяся система  знания, которая включает в себя два уровня – эмпирический и теоретический. Они связаны, но каждый из них имеет  свою специфику.

Нас интересуют эмпирические исследования. Исследуемый объект отражается со стороны внешних связей и проявлений. Характерные признаки эмпирического  познания – сбор фактов, их первичное  обобщение, описание наблюдаемых и  экспериментальных данных, их систематизация, классификация и иная фактофиксирующая деятельность.

Научное исследование начинается со сбора, систематизации и обобщения  фактов. Понятие «факт» имеет несколько  значений:

1. Фрагмент действительности.

2. Знание о явлении,  достоверность которого доказана.

3. Предложение, фиксирующее  эмпирическое знание, то есть  полученное в ходе наблюдений  и экспериментов.

Необходимо помнить, что  сами по себе факты не могут подвести к формулировкам законов, всегда необходима теоретическая обработка  фактов. Но главным итогом эмпирического  уровня являются именно факты. Без них  невозможно продвижение в исследовании. В научном исследовании факты  играют двоякую роль: совокупность фактов образует эмпирическую основу для выдвижения гипотез и построения теорий; факты имеют решающее значение в подтверждении теорий или их опровержении.

Но в тоже время не следует  гнаться за бесконечным количеством  фактов. Полученные факты должны быть вписаны в ту или иную теоретическую  систему. Ученый не вслепую ищет факты, а всегда руководствуется при  этом определенными целями.

Таким образом, эмпирический опыт никогда – тем более в  современной науке – не бывает слепым: он планируется, конструируется теорией, факты всегда теоретически нагружены. Поэтому исходный пункт науки – это не сами по себе предметы, не голые факты, а теоретические схемы.

 

§ 1.2 Структура  эмпирического уровня научного знания

 

При всей близости содержания чувственного и эмпирического знания, (в одном случае - множество чувственных  образов, а в другом - множество  эмпирических высказываний), между  ними нет, и не может быть отношения  логической выводимости одного из другого. Это означает, во-первых, что эмпирическое знание неверно понимать как логическое обобщение данных наблюдения и эксперимента, а, во-вторых, что данные наблюдения и эксперимента логически не выводимы из эмпирических высказываний. Между  ними существуют другие типы отношений: моделирование (репрезентация) и интерпретация (реконструкция). Эмпирическое знание является репрезентацией чувственного знания, а последнее - одной из форм интерпретации эмпирического знания.

Отношение логической выводимости  имеет место внутри эмпирического  знания. При этом последнее имеет  довольно сложную структуру. Однако, исходным, первичным элементом эмпирического  уровня знания являются единичные высказывания. Это так называемые протокольные предложения. Они представляют собой  оформление результатов единичных  наблюдений. При составлении протоколов обычно фиксируется точное время  и место наблюдения.

Наука - в высшей степени  целенаправленная деятельность. Наблюдения и эксперименты осуществляются в  ней не случайно или бессистемно, а, как правило, целенаправленно: для  подтверждения или опровержения какой-то идеи или гипотезы. Поэтому  говорить о «чистых», незаинтересованных, немотивированных какой-либо теорией  наблюдениях (и, соответственно, протоколах наблюдения) в развитой науке не приходится. Вторым элементом эмпирического  уровня знания являются факты. Научные  факты представляют собой индуктивные  обобщения протоколов. Факты это  общие утверждения статистического  или универсального характера. Они  фиксируют наличие некоторых  свойств и отношений исследуемой  предметной области и часто их количественную определенность. Символическими представлениями этих свойств и  отношений являются графики, диаграммы, таблицы, классификации, математические модели и т.д.

Третьим элементом эмпирического  уровня знания являются эмпирические законы различных видов (функциональные, причинные, структурные, динамические, статистические и т.д.). Научные законы есть фиксации особого вида отношений  между событиями, состояниями или  свойствами. Научные эмпирические законы (как и факты) являются результатом  обобщений. Индуктивное восхождение  от частного к общему, как правило, является неоднозначным выводом  и способно дать в заключении только предположительное, вероятное знание, постольку эмпирическое знание само по себе является гипотетическим. Наиболее общим видом эмпирического научного знания являются так называемые феноменологические теории, которые представляют собой  логически организованное множество, систему эмпирических законов (феноменологическая термодинамика, небесная механика Кеплера  и др.). Являясь высшей формой организации  эмпирического знания, феноменологические теории, тем не менее, и по характеру  своего происхождения, и по возможностям обоснования остаются гипотетическим, предположительным знанием. И это  связано с тем, что индукция, т.е. обоснование общего знания с помощью частного (данных наблюдения и эксперимента) не имеет доказательной логической силы, а в лучшем случае - только подтверждающую.

Эмпирическое знание является категориальной структуризацией чувственной  реальности, представляя ее в том  или ином аспекте и с различной  степенью полноты. С точки зрения полноты эмпирическое знание беднее чувственного знания, представляя только часть его содержания. Эмпирический объект суть сторона, аспект чувственного объекта, а последний, в свою очередь, есть аспект, сторона «вещи в себе». Таким образом, эмпирическое знание представляет собой абстракцию третьей  ступени по отношению к миру «вещей в себе».

Различие между разными  единицами эмпирического знания имеет скорее количественный характер, нежели качественный. Они отличаются лишь степенью общности представления  одного и того же содержания (знания о чувственно наблюдаемом). Отличие же эмпирического знания от теоретического уже является качественным, так как эти уровни знания относятся к существенно различным типам реальности.

 

§ 1.3 Эксперимент - метод эмпирического исследования

 

В эмпирическом исследовании используются специфические методы: наблюдение, эксперимент, в том числе  мысленный, описание с элементами объяснения, измерение, сравнение. В данном параграфе  мы рассмотрим эксперимент.

Обратимся к определению  эксперимента. «Эксперимент – активное и целенаправленное вмешательство  в протекание изучаемого процесса, соответствующее изменение объекта  или его воспроизведение в  специально созданных и контролируемых условиях». (3, С. 342) В эксперименте объект или воспроизводится искусственно, или ставится в заданные условия, которые отвечают целям исследования. В ходе эксперимента изучаемый объект изолируется от побочных влияний, затемняющих  его сущность, и представляется в  «чистом виде». Конкретные условия  эксперимента не только задаются, но и  контролируются, модернизируются, многократно  воспроизводятся и изменяются.

Эксперимент осуществляется, как взаимодействие объектов, протекающее  по естественным законам; как искусственное, человеком организованное действие. Любой научный эксперимент всегда направляется какой-либо идей.

Рассмотрим особенности  эксперимента.

1)Сравнивая эксперимент  с наблюдением, следует отметить, что эксперимент является более  активным по отношению к объекту.  В ходе опытного исследования  объект может быть преобразован.

2) Эксперимент может быть  многократно повторен в целях  дальнейшего исследования.

3)Именно опытным путем  ученый может обнаружить такие  свойства объекта, которые никак  не проявляются в естественных  условиях.

4)Важной чертой эксперимента  является возможность варьирования  условий его проведения. (3, С. 343)

Каковы стадии эксперимента?

В методологии науки принято  выделять 4 стадии опытных исследований.

Планирование эксперимента.

Построение эксперимента, включающее цель, тип, средства, методы и т.д.).

Контроль эксперимента.

Теоретическое обобщение  результатов эксперимента.

Рассмотрим структуру  эксперимента.

Субъект исследования, тот, кто проводит опыт.

Объект исследования, то на что направлен опыт.

Научное оборудование. Сюда же относятся приборы, которые являются своеобразными усилителями органов  чувств. Они позволяют исследовать  то, что недоступно наблюдению. Совокупность научных приборов объединяются в  сложные экспериментальные установки. При всей значимости приборов они  могут оказывать негативное воздействие  на проведение эксперимента, поэтому  исследователь должен свести к минимуму эти воздействия.

История науки показала, что научное открытие приводит к  совершенствованию экспериментальной  техники.

Методика проведения эксперимента, зависящая от области и предмета исследования.

Теоретическая гипотеза, которую  требуется подтвердить или опровергнуть в ходе опыта.

Эксперимент имеет две  возможные функции: опытная проверка гипотез и теорий, а также формирование новых концепций. В зависимости  от функций выделяют виды научных  опытов: поисковые, контрольные (проверочные), воспроизводящие, изолирующие и  т. д.

Различные виды экспериментов  можно выделить и в зависимости  от характера исследуемых объектов. Выделяют физические, химические, биологические, социальные и другие эксперименты.

Также различают качественные и количественные эксперименты. Качественный эксперимент имеет целью установить наличие или отсутствие предполагаемого  теорией явления. Количественный эксперимент  выявляет количественную определенность какого-либо свойства изучаемого явления. Этот опыт более сложен, чем качественный.

Глава 2. Эксперимент  в экологии

 

§ 2.1 Понятие экологического эксперимента

 

В экологии часто используются методы, применяемые в других науках, как в биологических (биогеохимия, анатомия, физиология, и др.), так  и небиологических (физика, химия, геодезия, метеорология и др.). Но для выявления специфики экологических закономерностей существуют исключительно собственные – экологические методы. Они делятся на полевые, лабораторные, экспериментальные, количественные (математическое моделирование) методы.

Экология имеет свою специфику: объектом её исследования служат не единичные  особи, а группы особей, популяции (в  целом или частично) и их сообщества, т.е. биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биологических  макросистем, обусловливает разнообразие методов экологических исследований. Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, т.е. изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. При  этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и  других биологических, да и не только биологических наук. Наиболее тесно  экологические исследования связаны  с физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология изучает функции организма и процессы, протекающие в нём, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же, используя физиологические методы, рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, т.е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учёте сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности.