Средства и методы научного исследования

Учебный проект и его составляющие
Учебный проект или исследование с точки зрения обучающегося — это возможность максимального раскрытия своего творческого потенциала.
Это деятельность, позволит проявить себя индивидуально или в группе, попробовать свои силы, приложить свои знания, принести пользу, показать публично достигнутый результат.
Это деятельность, направленная на решение интересной проблемы, сформулированной самими учащимися в виде задачи, когда результат этой деятельности — найденный способ решения проблемы — носит практический характер, имеет важное прикладное значение и, что весьма важно, интересен и значим для самих открывателей.

Учебный проект
Проблема проекта «Почему?» Актуальность проблемы –
(это важно для меня лично) мотивация
Цель проекта «Зачем?» Целеполагание
(мы делаем проект)
Задачи проекта «Что?» Постановка задач
(для этого мы делаем)
Методы и способы «Как?» Выбор способов и методов
(мы это можем делать) планирование
Результат «Что получится?» Ожидаемый результат
(как решение проблемы)

Этапы работы над проектом
6 этапов: проблемная ситуация - проблема, заключенная в ней и осознанная человеком - поиск способов решения проблемы - решение.
1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ
определение руководителей проектов;
поиск проблемного поля;
выбор темы и её конкретизация;
формирование проектной группы.
2. ПОИСКОВЫЙ
определение и анализ проблемы;
уточнение тематического поля и темы проекта, её конкретизация;
постановка цели проекта.
3. АНАЛИТИЧЕСКИЙ
анализ имеющейся информации;
сбор и изучение информации;
поиск оптимального способа достижения цели проекта (анализ альтернативных решений), построение алгоритма деятельности;
составление плана реализации проекта: пошаговое планирование работ; анализ ресурсов.

Этапы работы над проектом
4. ПРАКТИЧЕСКИЙ
выполнение запланированных технологических операций;
текущий контроль качества;
внесение (при необходимости) изменений в конструкцию и технологию.
5. ПРЕЗЕНТАЦИОННЫЙ
Подготовка презентационных материалов;
Презентация проекта;
Изучение возможностей использования результатов проекта (выставка, продажа, включение в банк проектов, публикация).
6. КОНТРОЛЬНЫЙ
анализ результатов выполнения проекта;
оценка качества выполнения проекта.

ПОИСКОВЫЙ ЭТАП
При определении темы проекта можно опираться, например, на потребности человека в различных областях жизнедеятельности:
школа,
дом,
досуг,
отдых,
общественно полезная деятельность,
производство и предпринимательство,
общение.
При этом основополагающим принципом должна стать самостоятельность выбора ученика – основа для формирования его ответственности за процесс и результат работы.

Как выбрать тему?
Проблема проекта
Для того чтобы начать проект, надо найти проблему, которую можно исследовать и которую хотелось бы разрешить. Она-то и подскажет, как сформулировать тему исследования. А что значит - найти проблему?
Как выявлять проблемы
Древнегреческое слово «problema» переводится как «задача», «преграда», «трудность». Умение увидеть проблему подчас ценится выше, чем способность ее решить.
Главная задача любого исследователя - найти что-то необычное в обычном, увидеть сложности и противоречия там, где другим все кажется привычным, ясным и простым.
Самый простой способ развить у себя умение видеть проблемы - учиться смотреть на одни и те же предметы с разных точек зрения.
Подумай и запиши проблемы, которые тебя интересуют.

Вопросы в помощь при выборе темы
Выбрать тему оказывается несложно, если точно знаешь, что тебя интересует в данный момент, какая проблема волнует тебя больше других. Если не можешь сразу понять, о чем хотелось бы узнать, попробуй задать себе следующие вопросы:
1. Что мне интересно больше всего?
2. Чем я хочу заниматься в первую очередь (например, математикой или поэзией, астрономией или историей)?
3. Чем я чаще всего занимаюсь в свободное время?
4. Что позволяет мне получать лучшие отметки в школе?
5. Что из изученного в школе хотелось бы узнать глубже?
6. Есть ли что-то такое, чем я особенно горжусь?
Если эти вопросы не помогли, обратитесь к учителям, спросите своих родителей, поговорите об этом с одноклассниками. Может быть, кто-то подскажет интересную идею.
Тему проекта надо записать.

Какими могут быть темы исследования? Все темы можно условно объединить в три группы
фантастические - темы о несуществующих, фантастических объектах и явлениях;
экспериментальные - темы предполагающие проведение собственных наблюдений и экспериментов;
теоретические - темы по изучению и обобщению сведений, фактов, материалов, содержащихся в разных теоретических источниках: книгах, кинофильмах и др.

Требования к теме:
актуальность, отражение злободневных проблем современной науки и практики, соответствие насущным запросам общества;
содержательность, информативность и разработанность в науке;
возможность поиска достаточного количества литературы, наличие элемента новизны (работа в какой-то степени должна выходить за рамки изученного, ибо только тогда она сможет вызвать интерес;
формулировка темы должна содержать какой-то спорный момент, подразумевать столкновение различных точек зрения на одну проблему. Подобная «проблемность» может быть отражена уже в самом заглавии работы или в его подзаголовках;
название работы может и не включать в себя слово проблема, но, тем не менее, проблемность должна подразумеваться;
тема должна быть конкретной.

Возможными источниками проблемы могут выступать противоречия:
между известным и неизвестным;
между знаниями и умениями;
между сложностью задачи и наличием способа ее решения;
между потребностями и возможностями их реализации

Проблемные ситуации возникают там, где имеется несоответствие между имеющимися знаниями и новыми требованиями.
Примером такого противоречия может служить открытие новых фактов, которые не вписываются в известные теории, еще более типичный случай этого противоречия — расхождение между житейскими представлениями и научными знаниями.

ситуация может приобрести проблемный характер если:
имеются те или иные противоречия, которые необходимо разрешить,
требуется установить сходства и различия,
важно установить причинно-следственные связи,
необходимо обосновать выбор,
требуется подтверждение закономерностей примерами из собственного опыта и примеров из опыта — теоретическими закономерностями,
стоит задача выявления достоинств и недостатков того или иного решения.
Проблема обязательно должна быть взята из реальной жизни, знакомая и значимая для ученика, ее решение должно быть важно для учащегося.

Действия ученика:
- Обсуждает тему.
- Определяет свои потребности.
- Принимает в составе группы (или самостоятельно) решение по поводу темы проекта и аргументирует свой выбор.
- Ищет противоречия, формулирует (возможно, с помощью учителя) проблему.
- Формулирует (индивидуально или в результате обсуждения в группе) цель проекта.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ЭТАП
Цель
Определить цель исследования - значит, ответить себе и другим на вопрос о том, зачем мы его проводим.
На основе выявленной учащимся проблемы, он ставит цель своего проекта. Цель отвечает на вопрос: «ЧТО должно быть изменено в реальной ситуации (чтобы она совпала с идеальной, с точки зрения ученика)?» Определив цель, учащийся предлагает один или несколько способов ее достижения (отвечает на вопрос: «КАКИМ ОБРАЗОМ?»).

Задачи
Задачи - уточняют цель.
Если цель указывает общее направление исследовательской деятельности, то задачи описывают основные шаги исследователя.
Затем каждая задача дробится на шаги (отдельные действия, которые ученик выполняет полностью за ограниченный промежуток времени).
Затем ученик составляет план работы, расставляя шаги в необходимой последовательности, учитывая то, что некоторые действия он не сможет выполнить без предварительного завершения других шагов.
На основании полученного списка шагов учащийся может спланировать необходимые для их реализации ресурсы (в том числе информационные).
Как правило, учащиеся сообщают о соблюдении или нарушении сроков работ, своих успехах или неудачах.

Любой проект должен заканчиваться созданием продукта, который обязательно должен планироваться.
планируют использования продукта потенциальными потребителями
дают рекомендации по использованию полученного продукта другими, указывают границы использования продукта, планируют продвижение продукта.
Следует заметить, что нельзя сводить цель деятельности по проекту к получению продукта.
Продукт всегда нужен для чего-то, он является средством.
Цель может не содержать указания на продукт, а если она содержит такое указание, должно быть понятно, как это средство позволит ученику в достижении его цели.

Действия ученика:
Проводит поиск, сбор, систематизацию и анализ информации.
Вступает в коммуникативные отношения с целью получить информацию.
Осуществляет выбор.
Осуществляет процесс планирования.
Оценивает ресурсы.
Определяет свое место (роль) в проекте.
Представляет продукт своей (групповой) деятельности на данном этапе.
Проводит оценку (самооценку) результатов данного этапа работы.

Гипотеза
Гипотеза - это предположение, еще не доказанная логически и не подтвержденная опытом догадка. Слово «гипотеза» происходит от древнегреческого «hypothesis» - основание, предположение, суждение о закономерной связи явлений. Обычно гипотезы начинаются со слов «предположим», «допустим», «возможно», «если …, то …».
Вам для решения проблемы потребуется гипотеза или несколько гипотез - предположений о том, как проблема может быть решена.
В результате исследования гипотеза подтверждается или опровергается. В случае своего подтверждения она становится теорией, а если ее опровергнуть, то гипотеза превращается в ложное предположение.
Запишите свою гипотезу. Если гипотез несколько, то их надо пронумеровать, поставив самую важную на первое место, менее важную на второе и так далее.

Рекомендации по оформлению творческого проекта.
Тема проекта: ______________________________________________
___________________________________________________________
Руководитель проекта:______________________________________
_______________________ ______________________ _____________
(ФИО учащегося) (базов школа) (класс)
_______________________ ____________________ _____________
_______________________ ____________________ _____________
_______________________ ____________________ ____________
Учебный год 20 __ - 20 __ .
Способ подготовки и защиты проекта:
Проблема проекта _________________________________________
___________________________________________________
Задача проекта __________________________________________
________________________________________________________
Перечень литературы и других учебных материалов, использованных при подготовки проекта ______________________ ______________________________ _____________________________________________ ___________________

Распределение функций между участниками разработки проекта (для группового способа).

Средства научного исследования
Материальные средства
Информационные средства
Математические средства
Логические средства
Языковые средства

Теоретические
Эмпирические
Методы-действия
Методы-операции
Методы научного исследования
Способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи
Совокупность приёмов или операций практического или теоретического освоения действительности

Методы научного исследования

Методы научного исследования

Теоретические методы-операции
Анализ – разложение исследуемого целого на части, выделение отдельных признаков и качеств явления, процесса или отношений явлений, процессов.
Синтез – соединение различных элементов, сторон предмета в единое целое (систему), выявление системы связей.
Сравнение – познавательная операция, выявляющая сходства и различия объектов, их количественные и качественные характеристики, основания классификации, упорядочения и оценки.

Теоретические методы-операции
Абстрагирование – мыслительная операция, позволяющая мысленно вычленить и превратить в самостоятельный объект рассмотрения отдельные стороны, свойства или состояния объекта в чистом виде.
Конкретизация – процесс нахождения целостного, взаимосвязанного, многостороннего и сложного.
Обобщение – выделение и фиксация относительно устойчивых, инвариантных свойств объектов и их отношений независимо от частных и случайных условий их наблюдения.

Теоретические методы-операции
Формализация – отображение результатов мышления в точных понятиях или утверждениях.
Индукция – это умозаключение от частных объектов, явлений к общему выводу, от отдельных фактов к обобщениям.
Дедукция – это умозаключение от общего к частному, от общих суждений к частным выводам.
Идеализация – мысленное конструирование представлений об объектах, не существующих или неосуществимых в действительности, но таких, для которых существуют прообразы в реальном мире.

Теоретические методы-операции
Аналогия – мыслительная операция, когда знание, полученное из рассмотрения какого-либо одного объекта, переносится на другой, менее изученный или менее доступный для изучения, менее наглядный объект, именуемый прототипом-оригиналом.
Моделирование – перенос информации от модели к прототипу. Способ конструирования нового, ранее не существующего в практике.
Модель – вспомогательный объект, выбранный или преобразованный в познавательных целях, дающий новую информацию об основном объекте.

Теоретические методы-операции
Предметное моделирование - воспроизведение модели, имеющей определенные геометрические, физические, динамические либо функциональные характеристики объекта моделирования – оригинала.
Физическое моделирование – модель и моделируемый объект имеют одну и ту же физическую природу.
Знаковое моделирование – моделями служат схемы, чертежи, формулы и т.п. (математическое моделирование).

Теоретические методы-операции
Модельный эксперимент – особый вид эксперимента, в процессе которого происходит изучение какого-либо явления на его модели.
Мысленный эксперимент – мысленное создание идеальных объектов, их соотношения в рамках определенной динамической модели, имитация движений и ситуаций, которые могли бы иметь место в реальном эксперименте.
Воображение – мыслительный процесс по созданию новых представлений и образов с его специфическими формами фантазии.

Теоретические методы-действия
Диалектика – восхождение от абстрактного к конкретному, от общих и бедных содержанием форм к расчленённым и более богатым содержанием, к системе понятий, позволяющих постичь предмет в его сущностных характеристиках.
Научные теории, проверенные практикой – метод, определяющий содержание и последовательность экспериментальной деятельности исследователя.

Теоретические методы-действия
Доказательство – метод, теоретическое (логическое) действие, в процессе которого истинность какой-либо мысли обосновывается с помощью других мыслей.
Состоит из 3х частей: тезиса, доводов (аргументов) и демонстрации.
Доказательства: прямые и косвенные, индуктивные и дедуктивные.
Правила доказательств: 1) тезис и аргументы должны быть ясными и точно определенными; 2) тезис должен оставаться тождественным на протяжении всего доказательства; 3) тезис не должен содержать в себе логическое противоречие; 4) доводы, приводимые в подтверждение тезиса, должны быть истинными, не подлежащими сомнению, не противоречивыми; 5) доказательство должно быть полным.

Теоретические методы-действия
Метод анализа систем знаний – разложение исследуемой системы знаний на её составляющие.
Дедуктивный метод – способ построения научной теории, при котором в её основу кладут некоторые исходные положения аксиомы, из которых все остальные положения теории (теоремы) выводятся чисто логическим путем доказательства.
Индуктивно-дедуктивный метод – сначала накапливается эмпирический базис, на основе которого строятся теоретические обобщения (индукция), которые могут выстраиваться в несколько уровней, а затем эти обобщения могут быть распространены на все объекты и явления, охватываемые данной теорией (дедукция).

Эмпирические методы-операции
Изучение литературы, документов и результатов деятельности – обязательный процессуальный компонент любой научной работы. Источник фактического материала для исследования – документация.
Наблюдение – информативный метод, позволяющий увидеть все стороны изучаемых явлений и процессов, доступные восприятию наблюдателя как непосредственно, так и с помощью различных приборов.
Научное наблюдение – целенаправленное и организованное восприятие объектов и явлений внешнего мира, связанное с решением определенной научной проблемы или задачи.

Эмпирические методы-операции
Этапы научного наблюдения:
Определение цели наблюдения;
Выбор объекта, процесса, ситуации;
Выбор способа и частоты наблюдений;
Выбор способа регистрации наблюдаемого объекта, явления;
Обработка и интерпретация полученной информации.

Эмпирические методы-операции
Наблюдаемые ситуации:
Естественные и искусственные;
Управляемые и не управляемые субъектом наблюдения;
Спонтанные и организованные;
Стандартные и нестандартные;
Нормальные и экспериментальные.

Эмпирические методы-операции
Наблюдение классифицируется:

Эмпирические методы-операции
Измерение – познавательные процесс, заключающийся в сравнении данной величины с некоторым ее значением, принятым за эталон сравнения.
Структура измерения: познающий объект, средства измерения, объект измерения или измеряемая величина, способ измерения, результат измерения.
Косвенное измерение – искомая величина определяется на основании прямых измерений других величин, связанных с первой функциональной зависимостью.

Эмпирические методы-операции
Опрос – эмпирический метод, применяемый только в общественных и гуманитарных науках.
Устный опрос (беседа, интервью) дают конкретные результаты (исчерпывающие ответы на сложные вопросы, интересующие исследователя).
Письменный опрос – анкетирование. В основе лежит заранее подготовленный вопросник (анкета), а ответы опрашиваемых составляют искомую эмпирическую информацию.

Эмпирические методы-операции
Метод экспертных оценок – разновидность опроса, связанная с привлечением к оценке изучаемых явлений, процессов наиболее компетентных людей, мнения которых позволяют достаточно объективно оценить исследуемое.
Разновидности: метод комиссий, метод мозгового штурма, метод Делфи, метод эвристического прогнозирования и др.

Эмпирические методы-операции
Тестирование – эмпирический метод, диагностическая процедура, заключающаяся в применении перечня вопросов, требующих кратких однозначных ответов, либо в виде задач, решение которых не занимает много времени и также требует однозначного решения.
Виды тестов: бланочные, аппаратные, практические, для индивидуального применения и группового.

Эмпирические методы-действия
Методы отслеживания объекта - методы изучения объекта без его преобразования, когда исследователь не вносит каких-либо изменений, преобразований в объект исследования.
Отслеживание – метод, при котором происходит изучение тех или иных особенностей объекта исследования; метод-действие, при котором состояние изучаемых объектов отслеживается посредством методов-операций (наблюдения и измерения).

Эмпирические методы-действия
Обследование – изучение исследуемого объекта с той или иной мерой глубины и детализации в зависимости от поставленных задач исследования; первоначальное изучение объекта, проводимое для ознакомления с его состоянием, функциями, структурой и т.д. (внешнее и внутреннее).
Обследование проводится с помощью методов-операций: наблюдения, изучения и анализа документации, устного или письменного опроса, привлечения экспертов и т.д.

Эмпирические методы-действия
Программа и этапы обследования:
План работы;
Инструментарий (анкеты, тесты, вопросники, документы для изучения и т.д.);
Критерии оценки;
Сбор информации;
Обобщение материалов;
Подведение итогов;
Оформление отчетных материалов.

Эмпирические методы-действия
Виды обследований:
Пилотажные (разведывательные) – предварительная, относительно поверхностная ориентировка в изучаемом объекте.
Специализированные (частичные) – изучение отдельных аспектов, сторон изучаемого объекта.
Модульные (комплексные) – изучение целых блоков, комплексов вопросов, программируемых исследователем на основании достаточно подробного предварительного изучения объекта, его структуры, функций и т.д.
Системные – полноценные самостоятельные исследования на основе вычленения и формулирования их предмета, цели, гипотезы и т.д., предполагающие целостное рассмотрение объекта.

Эмпирические методы-действия
Мониторинг – регулярное отслеживание состояния объекта, значений отдельных его параметров с целью изучения динамики происходящих процессов, прогнозирования тех или иных событий, а также предотвращения нежелательных явлений.
Изучение и обобщение опыта - массовый опыт (выявление основных тенденций развития той или иной отрасли); отрицательны опыт (выявление типичных недостатков и узких мест); передовой опыт (выявление, обобщение и внедрение в практику новых позитивных находок).

Эмпирические методы-действия
Методы преобразующие объект исследования – активное преобразование изучаемого объекта (опытная работа и эксперимент).
Опытная работа – метод внесения преднамеренных изменений в изучаемый объект с известной степенью произвольности.
Эксперимент – общий эмпирический метод исследования (метод-действие), суть которого заключается в том, что явления и процессы изучаются в строго контролируемых и управляемых условиях. Основной принцип любого эксперимента – изменение в каждой исследовательской процедуре только одного какого-либо фактора при неизменности и контролируемости остальных.

Эмпирические методы-действия
Классификация экспериментов:

Эмпирические методы-действия
Классификация экспериментов: