Cấu trúc của quá trình tri thức khoa học được đưa ra bởi phương pháp luận của nó. Nhưng điều này được hiểu là gì? Nhận thức là một phương pháp thực nghiệm để thu thập kiến thức đã đặc trưng cho sự phát triển của khoa học ít nhất là từ thế kỷ 17. Nó liên quan đến việc quan sát cẩn thận, ngụ ý sự hoài nghi nghiêm ngặt về những gì đang được quan sát, cho rằng các giả định nhận thức về cách thế giới hoạt động ảnh hưởng đến cách một người giải thích nhận thức.
Nó liên quan đến việc hình thành các giả thuyết thông qua quy nạp dựa trên những quan sát như vậy; kiểm tra dựa trên thực nghiệm và đo lường các suy luận rút ra từ các giả thuyết; và sàng lọc (hoặc loại bỏ) các giả thuyết dựa trên kết quả thực nghiệm. Đây là các nguyên tắc của phương pháp khoa học, trái ngược với một loạt các bước áp dụng cho tất cả các nỗ lực khoa học.
Khía cạnh lý thuyết
Mặc dù có nhiều loại và cấu trúc kiến thức khoa học khác nhau, nhưng nhìn chung, có một quá trình liên tục bao gồm các quan sát về thế giới tự nhiên. Mọi người tự nhiênham học hỏi, vì vậy họ thường đặt câu hỏi về những gì họ nhìn thấy hoặc nghe thấy và thường đưa ra ý tưởng hoặc giả thuyết về lý do tại sao mọi thứ lại như vậy. Các giả thuyết tốt nhất dẫn đến các dự đoán có thể được kiểm tra theo nhiều cách khác nhau.
Thử nghiệm giả thuyết thuyết phục nhất đến từ suy luận dựa trên dữ liệu thực nghiệm được kiểm soát cẩn thận. Tùy thuộc vào cách các thử nghiệm bổ sung khớp với các dự đoán, giả thuyết ban đầu có thể cần được tinh chỉnh, sửa đổi, mở rộng hoặc thậm chí bị bác bỏ. Nếu một giả định cụ thể được xác nhận rất rõ ràng, một lý thuyết chung có thể được phát triển, cũng như một khuôn khổ cho kiến thức khoa học lý thuyết.
Khía cạnh thủ tục (thực tế)
Mặc dù các thủ tục khác nhau giữa các lĩnh vực nghiên cứu, chúng thường giống nhau đối với các lĩnh vực khác nhau. Quy trình của phương pháp khoa học bao gồm việc đưa ra các giả thuyết (phỏng đoán), suy ra các dự đoán từ chúng như các hệ quả logic, sau đó thực hiện các thí nghiệm hoặc quan sát thực nghiệm dựa trên các dự đoán đó. Giả thuyết là một lý thuyết dựa trên kiến thức thu được trong khi tìm kiếm câu trả lời cho một câu hỏi.
Nó có thể cụ thể hoặc rộng. Sau đó, các nhà khoa học kiểm tra các giả định bằng cách tiến hành các thí nghiệm hoặc nghiên cứu. Một giả thuyết khoa học phải có thể làm giả được, nghĩa là có thể xác định một kết quả có thể xảy ra của một thí nghiệm hoặc quan sát mâu thuẫn với những dự đoán rút ra từ nó. Nếu không, giả thuyết không thể được kiểm tra một cách có ý nghĩa.
Thử nghiệm
Mục đích của thí nghiệm là để xác định xem liệu các quan sát có phù hợp hay trái ngược với các dự đoán rút ra từ giả thuyết hay không. Thí nghiệm có thể được thực hiện ở bất cứ đâu, từ nhà để xe đến Máy va chạm Hadron Lớn của CERN. Tuy nhiên, có những khó khăn trong việc xây dựng phương pháp. Mặc dù phương pháp khoa học thường được trình bày dưới dạng một chuỗi các bước cố định, nhưng nó là một tập hợp các nguyên tắc chung hơn.
Không phải tất cả các bước đều diễn ra trong mọi nghiên cứu khoa học (không ở mức độ giống nhau), và chúng không phải lúc nào cũng theo thứ tự. Một số triết gia và nhà khoa học cho rằng không có phương pháp khoa học. Đây là ý kiến của nhà vật lý Lee Smolina và nhà triết học Paul Feyerabend (trong cuốn sách Chống lại phương pháp của ông ấy).
Vấn đề
Cấu trúc của kiến thức khoa học và nhận thức phần lớn được xác định bởi các vấn đề của nó. Tranh chấp lâu năm trong lịch sử khoa học được quan tâm:
- Chủ nghĩa duy lý, đặc biệt là liên quan đến René Descartes.
- Chủ nghĩa duy cảm và / hoặc chủ nghĩa kinh nghiệm, như Francis Bacon đã nói. Cuộc tranh luận trở nên đặc biệt phổ biến với Isaac Newton và những người theo dõi ông;
- Thuyết suy luận-giả thuyết, xuất hiện hàng đầu vào đầu thế kỷ 19.
Lịch sử
Thuật ngữ "phương pháp khoa học" hay "kiến thức khoa học" xuất hiện vào thế kỷ 19, khi có sự phát triển thể chế đáng kể của khoa học và một thuật ngữ xuất hiện xác lập ranh giới rõ ràng giữa khoa học và phi khoa học, chẳng hạn như " nhà khoa học "và" khoa học giả ". Trong những năm 1830 và 1850Trong những năm chủ nghĩa Baco phổ biến, các nhà tự nhiên học như William Whewell, John Herschel, John Stuart Mill đã tham gia vào các cuộc thảo luận về "quy nạp" và "dữ kiện" và tập trung vào cách tạo ra kiến thức. Vào cuối thế kỷ 19, các cuộc tranh luận về chủ nghĩa hiện thực và chủ nghĩa phản hiện thực được tổ chức như một lý thuyết khoa học mạnh mẽ vượt qua khả năng quan sát cũng như cấu trúc của tri thức và nhận thức khoa học.
Thuật ngữ "phương pháp khoa học" trở nên phổ biến trong thế kỷ XX, xuất hiện trong từ điển và sách giáo khoa khoa học, mặc dù ý nghĩa của nó chưa đạt được sự đồng thuận về mặt khoa học. Bất chấp sự phát triển lớn mạnh vào giữa thế kỷ 20, vào cuối thế kỷ đó, nhiều triết gia khoa học có ảnh hưởng như Thomas Kuhn và Paul Feyerabend đã đặt câu hỏi về tính phổ quát của "phương pháp khoa học" và làm như vậy phần lớn đã thay thế khái niệm khoa học như một thể đồng nhất. và phương pháp phổ quát sử dụng thực hành không đồng nhất và cục bộ. Đặc biệt, Paul Feyerabend lập luận rằng có một số quy tắc phổ quát nhất định của khoa học, những quy tắc này xác định các chi tiết và cấu trúc cụ thể của kiến thức khoa học.
Toàn bộ quá trình bao gồm việc đưa ra các giả thuyết (lý thuyết, phỏng đoán), suy ra các dự đoán từ chúng dưới dạng hệ quả logic, và sau đó chạy các thí nghiệm dựa trên những dự đoán đó để xác định xem giả thuyết ban đầu có đúng hay không. Tuy nhiên, có những khó khăn trong việc xây dựng phương pháp này. Mặc dù phương pháp khoa học thường được trình bày dưới dạng một chuỗi các bước cố định, nhưng tốt nhất nên xem những hoạt động này như những nguyên tắc chung.
Không phải tất cả các bước đều diễn ra khoa họcnghiên cứu (không ở cùng một mức độ), và chúng không phải lúc nào cũng được thực hiện theo cùng một thứ tự. Như nhà khoa học và triết học William Whewell (1794–1866) đã lưu ý, "sự khéo léo, sáng suốt, thiên tài" là cần thiết ở mọi giai đoạn. Cấu trúc và mức độ kiến thức khoa học được hình thành chính xác vào thế kỷ 19.
Tầm quan trọng của câu hỏi
Câu hỏi có thể đề cập đến việc giải thích một quan sát cụ thể - "Tại sao bầu trời lại có màu xanh" - nhưng cũng có thể là câu hỏi mở - "Làm thế nào tôi có thể phát triển một loại thuốc để điều trị căn bệnh đặc biệt này." Giai đoạn này thường bao gồm việc tìm kiếm và đánh giá bằng chứng từ các thí nghiệm trước đó, các quan sát hoặc tuyên bố khoa học cá nhân và công việc của các nhà khoa học khác. Nếu câu trả lời đã được biết, có thể đưa ra một câu hỏi khác dựa trên bằng chứng. Khi áp dụng phương pháp khoa học để nghiên cứu, việc xác định một câu hỏi hay có thể rất khó và sẽ ảnh hưởng đến kết quả của nghiên cứu.
Giả thuyết
Giả định là một lý thuyết dựa trên kiến thức thu được từ việc xây dựng một câu hỏi có thể giải thích bất kỳ hành vi nhất định nào. Giả thuyết có thể rất cụ thể, chẳng hạn như nguyên lý tương đương của Einstein hoặc "DNA tạo ra RNA tạo ra protein" của Francis Crick, hoặc nó có thể rộng hơn, chẳng hạn như các loài sinh vật chưa được biết đến sống ở độ sâu chưa được khám phá của đại dương.
Giả thuyết thống kê là một giả định về một tập hợp thống kê nhất định. Ví dụ, dân số có thể là những người mắc một căn bệnh cụ thể. Lý thuyết có thể là loại thuốc mới sẽ chữa khỏi bệnh ở một số người trong số này. Các điều khoản thường làkết hợp với các giả thuyết thống kê là giả thuyết rỗng và giả thuyết thay thế.
Không - giả định rằng giả thuyết thống kê là sai. Ví dụ, một loại thuốc mới không có tác dụng gì và bất kỳ loại thuốc nào là do tai nạn. Các nhà nghiên cứu thường muốn chứng minh rằng dự đoán rỗng là sai.
Giả thuyết thay thế là kết quả mong muốn rằng thuốc hoạt động tốt hơn là tình cờ. Một điểm cuối cùng: một lý thuyết khoa học phải có thể ngụy tạo được, có nghĩa là có thể xác định một kết quả có thể xảy ra của một thí nghiệm mâu thuẫn với những dự đoán rút ra từ giả thuyết; nếu không, nó không thể được xác minh một cách có ý nghĩa.
Hình thành lý thuyết
Bước này liên quan đến việc xác định hàm ý hợp lý của giả thuyết. Một hoặc nhiều dự đoán sau đó được chọn để thử nghiệm thêm. Một dự đoán càng ít có khả năng trở thành sự thật bởi sự trùng hợp ngẫu nhiên, thì nó sẽ càng thuyết phục nếu nó trở thành sự thật. Bằng chứng cũng mạnh mẽ hơn nếu câu trả lời cho dự đoán vẫn chưa được biết, do ảnh hưởng của sự thiên vị (xem thêm thông báo).
Tốt nhất, dự báo cũng nên phân biệt giả thuyết với các lựa chọn thay thế có thể xảy ra. Nếu hai giả thiết đưa ra cùng một dự đoán, thì việc đáp ứng dự đoán không phải là bằng chứng của cái này hay cái kia. (Những tuyên bố về độ mạnh tương đối của bằng chứng có thể được rút ra về mặt toán học bằng cách sử dụng định lý Bayes.)
Kiểm tra giả thuyết
Đây là một nghiên cứu về việc liệu thế giới thực có hoạt động như dự đoán hay khônggiả thuyết. Các nhà khoa học (và những người khác) kiểm tra các giả định bằng cách thực hiện các thí nghiệm. Mục đích là để xác định xem liệu những quan sát trong thế giới thực có phù hợp hay mâu thuẫn với những dự đoán xuất phát từ giả thuyết hay không. Nếu họ đồng ý, niềm tin vào lý thuyết sẽ tăng lên. Nếu không, nó giảm. Quy ước không đảm bảo rằng giả thuyết là đúng; các thí nghiệm trong tương lai có thể tiết lộ các vấn đề.
Karl Popper khuyên các nhà khoa học cố gắng làm sai lệch các giả định, nghĩa là tìm và kiểm tra những thí nghiệm có vẻ khó hiểu nhất. Một số lượng lớn các xác nhận thành công không được kết luận nếu chúng phát sinh từ các thử nghiệm tránh rủi ro.
Thử nghiệm
Thử nghiệm nên được thiết kế để giảm thiểu các sai sót có thể xảy ra, đặc biệt là thông qua việc sử dụng các biện pháp kiểm soát khoa học thích hợp. Ví dụ, các xét nghiệm điều trị bằng thuốc thường được tiến hành dưới dạng xét nghiệm mù đôi. Đối tượng, người có thể vô tình cho người khác xem mẫu nào là thuốc thử mong muốn và mẫu nào là giả dược, không biết mẫu nào. Những dấu hiệu như vậy có thể ảnh hưởng đến phản ứng của các đối tượng, điều này thiết lập cấu trúc trong một thí nghiệm cụ thể. Các hình thức nghiên cứu này là phần quan trọng nhất của quá trình học tập. Chúng cũng thú vị từ quan điểm nghiên cứu cấu trúc, cấp độ và hình thức (kiến thức khoa học) của nó.
Ngoài ra, sự thất bại của một thử nghiệm không nhất thiết có nghĩa là giả thuyết đó là sai. Nghiên cứu luôn phụ thuộc vào một số lý thuyết. Ví dụ: thiết bị thử nghiệm hoạt động bình thường vàsự thất bại có thể là sự thất bại của một trong những giả thuyết hỗ trợ. Phỏng đoán và thực nghiệm là phần không thể thiếu đối với cấu trúc (và hình thức) của kiến thức khoa học.
Điều thứ hai có thể được thực hiện trong phòng thí nghiệm của trường đại học, trên bàn bếp, dưới đáy đại dương, trên sao Hỏa (sử dụng một trong những chiếc rover đang hoạt động) và ở những nơi khác. Các nhà thiên văn đang tiến hành các thử nghiệm tìm kiếm các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi. Cuối cùng, hầu hết các thí nghiệm riêng lẻ giải quyết các chủ đề rất cụ thể vì lý do thiết thực. Do đó, bằng chứng về các chủ đề rộng hơn thường tích lũy dần dần, theo yêu cầu của cấu trúc phương pháp luận của kiến thức khoa học.
Sưu tầm và kết quả học tập
Quá trình này liên quan đến việc xác định kết quả của thử nghiệm cho thấy gì và quyết định cách tiến hành. Các dự đoán của lý thuyết được so sánh với các dự đoán của giả thuyết rỗng để xác định ai là người có khả năng giải thích dữ liệu tốt nhất. Trong trường hợp thử nghiệm được lặp lại nhiều lần, có thể yêu cầu phân tích thống kê như thử nghiệm chi-bình phương.
Nếu bằng chứng bác bỏ giả định, thì cần phải có bằng chứng mới; Nếu thực nghiệm xác nhận giả thuyết, nhưng dữ liệu không đủ mạnh để có độ tin cậy cao, thì cần phải kiểm tra các dự đoán khác. Một khi lý thuyết được hỗ trợ mạnh mẽ bởi bằng chứng, một câu hỏi mới có thể được đặt ra để hiểu sâu hơn về cùng một chủ đề. Điều này cũng xác định cấu trúc của kiến thức khoa học, phương pháp và hình thức của nó.
Bằng chứng từ các nhà khoa học khác và kinh nghiệm thườngđược đưa vào bất kỳ giai đoạn nào của quy trình. Tùy thuộc vào mức độ phức tạp của thử nghiệm, có thể mất nhiều lần lặp lại để thu thập đủ bằng chứng và sau đó trả lời một câu hỏi một cách tự tin hoặc tạo ra nhiều câu trả lời cho các câu hỏi rất cụ thể và sau đó trả lời một câu hỏi rộng hơn. Phương pháp đặt câu hỏi này xác định cấu trúc và hình thức của kiến thức khoa học.
Nếu một thử nghiệm không thể được lặp lại để tạo ra kết quả giống nhau, điều đó có nghĩa là dữ liệu ban đầu có thể đã bị sai. Kết quả là, một thử nghiệm thường được thực hiện nhiều lần, đặc biệt khi có các biến không kiểm soát được hoặc các dấu hiệu khác của lỗi thử nghiệm. Đối với các kết quả quan trọng hoặc bất ngờ, các nhà khoa học khác cũng có thể cố gắng tái tạo chúng cho chính họ, đặc biệt nếu nó sẽ quan trọng đối với công việc của họ.
Đánh giá khoa học bên ngoài, kiểm toán, chuyên môn và các thủ tục khác
Cơ quan của cấu trúc tri thức khoa học, các phương pháp và hình thức của nó dựa trên cơ sở nào? Trước hết, theo ý kiến của các chuyên gia. Nó được hình thành thông qua đánh giá thử nghiệm của các chuyên gia, những người thường đưa ra đánh giá của họ một cách ẩn danh. Một số tạp chí yêu cầu người thử nghiệm cung cấp danh sách những người có thể đánh giá, đặc biệt nếu lĩnh vực này có tính chuyên môn cao.
Đánh giá ngang hàng không xác nhận tính đúng đắn của kết quả, chỉ có điều, theo ý kiến của người đánh giá, bản thân các thí nghiệm đã có giá trị (dựa trên mô tả do người thí nghiệm cung cấp). Nếu công việc được đánh giá ngang hàng, đôi khi có thể yêu cầu các thử nghiệm mới được yêu cầunhững người phản biện, nó sẽ được xuất bản trên tạp chí khoa học thích hợp. Tạp chí cụ thể công bố kết quả cho biết chất lượng cảm nhận của tác phẩm.
Ghi và chia sẻ dữ liệu
Các nhà khoa học có xu hướng cẩn thận trong việc ghi lại dữ liệu của họ, một yêu cầu được đưa ra bởi Ludwik Fleck (1896–1961) và những người khác. Mặc dù thông thường không được yêu cầu nhưng họ có thể được yêu cầu cung cấp báo cáo cho các nhà khoa học khác, những người muốn tái tạo kết quả ban đầu của họ (hoặc các phần của kết quả ban đầu của họ), mở rộng đến việc trao đổi bất kỳ mẫu thử nghiệm nào có thể khó lấy.
Cổ điển
Mô hình cổ điển của kiến thức khoa học đến từ Aristotle, người đã phân biệt giữa các hình thức tư duy gần đúng và chính xác, đã vạch ra sơ đồ ba bên của lý luận suy diễn và quy nạp, và cũng được coi là những lựa chọn phức tạp, chẳng hạn như lý luận về cấu trúc của kiến thức khoa học, các phương pháp và hình thức của nó.
Mô hình suy luận-giả thuyết
Mô hình hoặc phương pháp này là một mô tả được đề xuất của phương pháp khoa học. Ở đây, các dự đoán từ giả thuyết là trọng tâm: nếu bạn giả sử lý thuyết là đúng, thì hệ quả là gì?
Nếu nghiên cứu thực nghiệm sâu hơn không chứng minh rằng những dự đoán này phù hợp với thế giới quan sát, chúng tôi có thể kết luận rằng giả định là sai.
Mô hình thực dụng
Đã đến lúc nói về triết lý của cấu trúc và phương pháp của kiến thức khoa học. Charles Sanders Pierce (1839–1914) đặc trưngnghiên cứu (nghiên cứu) không phải là một cuộc theo đuổi sự thật, mà là một cuộc đấu tranh để thoát khỏi phiền phức, kiềm chế những nghi ngờ do bất ngờ, bất đồng, v.v. Kết luận của ông vẫn còn phù hợp cho đến ngày nay. Về bản chất, ông đã hình thành cấu trúc và logic của kiến thức khoa học.
Pearce tin rằng cách tiếp cận thí nghiệm chậm chạp, do dự có thể nguy hiểm trong các vấn đề thực tế và rằng phương pháp khoa học phù hợp nhất với nghiên cứu lý thuyết. Mà, ngược lại, không nên được hấp thụ bởi các phương pháp và mục đích thực tế khác. “Quy tắc đầu tiên” của lý do là để học, người ta phải cố gắng học hỏi và kết quả là hiểu được cấu trúc của kiến thức khoa học, các phương pháp và hình thức của nó.
Lợi ích
Với việc tập trung vào việc tạo ra lời giải thích, Peirce mô tả thuật ngữ mà anh ấy đang học là phối hợp ba loại suy luận trong một chu trình có mục đích tập trung vào việc giải quyết nghi ngờ:
- Diễn đạt. Một phân tích sơ bộ nhưng mang tính suy luận mù mờ về một giả thuyết để làm cho các phần của nó rõ ràng nhất có thể, theo yêu cầu của khái niệm và cấu trúc của phương pháp kiến thức khoa học.
- Trình diễn. Suy luận quy nạp, thủ tục Ơclit. Suy luận một cách rõ ràng hậu quả của một giả thuyết như là những dự đoán, để quy nạp để kiểm tra, về bằng chứng được tìm thấy. Điều tra hoặc, nếu cần, mang tính lý thuyết.
- Cảm ứng. Khả năng áp dụng lâu dài của quy tắc quy nạp được suy ra từ nguyên lý (giả sử rằng lý luận nói chung) làrằng sự thật chỉ là đối tượng của ý kiến cuối cùng mà cuộc điều tra đầy đủ có thể dẫn đến; bất cứ điều gì một quá trình như vậy sẽ không bao giờ trở thành hiện thực. Cảm ứng liên quan đến thử nghiệm hoặc quan sát đang diễn ra tuân theo một phương pháp, với mức độ bảo tồn đầy đủ, sẽ giảm sai số của nó xuống dưới bất kỳ mức độ định trước nào.
Phương pháp khoa học vượt trội hơn ở chỗ nó được thiết kế đặc biệt để đạt được (cuối cùng) niềm tin an toàn nhất mà dựa vào đó các phương pháp thành công nhất.
Bắt đầu từ ý tưởng rằng mọi người không tìm kiếm sự thật, nhưng thay vì làm dịu đi sự khó chịu, kìm hãm sự nghi ngờ, Pierce đã chỉ ra cách, thông qua đấu tranh, một số người có thể tuân theo sự thật nhân danh sự trung thực của đức tin, để tìm kiếm như một hướng dẫn chân lý cho việc thực hành tiềm năng. Ông đã xây dựng cấu trúc phân tích của kiến thức khoa học, các phương pháp và hình thức của nó.
