Šta je to što istraživanje čini naučnim?

Ovaj papir je nastao iz praktične potrebe za pan-disciplinarnom definicijom naučnog istraživanja. Problem definisanja u opštem slučaju se, začudo, ne pojavljuje previše često u literaturi. Pre svega zato što postoje posebne konsenzus definicije za različite oblasti nauke. Specifičnost obrazovnog rada u Petnici, međutim, zahteva opštu definiciju. Autori, svakako, ne pretenduju da ovim papirom definišu ono što i celoj naučnoj zajednici predstavlja problem. Njihova namera je da dole navedene definicije sugerišu kao smernice za rad na istraživačkim projektima u okviru programa ISP.

Naučno-istraživački rad je definisan u dokumentima svih institucija koje se bave finansiranjem takve delatnosti. Nama, međutim, takva birokratska odrednica ne bi bila od naročite koristi.

Najbitniji zadatak naučno-istraživackog rada je da proizvede novu naučno relevantnu informaciju.

Iako su domeni i ciljevi istraživanja specifični za različite oblasti nauke, u svim oblastima se nužno koristi isti naučni metod.

Naučno relevantna informacija može biti bilo koji skup podataka koji su prošli rigoroznu proveru naučnog metoda. Ta informacija može biti korektan i koncizan opis pojava, procesa i sistema interesantnih nauci ili karakteristika modela koji ih objašnjava.

Svako istraživanje mora sadržavati prepostavljeni teorijski model . To ne mora nužno da bude teorija. Naš je zadatak da proverimo kako se novi empirijski podaci uklapaju u postojeći model i da na taj način i sam model podvrgnemo naučnom sudu. Rušenje teorijskih modela, tj. ustanovljavanje njihovih praktičnih ograničenja, zapravo je pravi put ka saznanju i konstruisanju boljih modela i teorija.

Postojanje proveriljivih hipoteza je osnova istraživačkog rada. Koristeći logiku i empirijske podatke u stanju smo da proveravamo hipoteze ispitujući uspešnost njihovih predikcija, odnosno kako se predikcije slažu sa novim podacima i modelima. Mogućnost testiranja hipoteze je najbitnija karakteristika istraživačkog rada. Hipoteze koje se ne mogu testirati nisu predmet bavljenja nauke.

U ovom tekstu se pominje eksperiment kao neizostavni deo naučnog metoda. Pojam eksperimenta bi ovde trebalo uzeti u najširem smislu, tj. kao bilo kakvo kontrolisano empirijsko prikupljanje podataka (uzorkovanje, posmatranje, klasični eksperiment, anketa, virtuelni i misaoni eksperiment itd.). Sa mnogim objektima se ne može direktno eksperimentisati, npr. sa dalekim galaksijama i ranom evolucijom hominida. Ipak, to nas ne sprečava da te objekte, tj. procese izučavamo eksperimentom nad svetlošću koja nam dolazi iz tih galaksija ili nad fragmentima DNK iz fosila naših predaka.

Specifičnosti istraživačkog rada u Petnici

Od autora se očekuje da razume sve polazne premise, da na osnovu sopstvenog predznanja postavi hipotezu, da vlada većim delom matematičko-logičkog aparata upotrebljenog u istraživanju i da razume interepretaciju i moguće implikacije sopstvenih rezultata.

Pisani rad mora da bude rezultat samostalnog istraživačkog rada polaznika. Od mentora se svakako očekuje da pomognu idejama i savetima, ali ne i da svoje rezultate i zaključke objavljuje u publikaciji namenjenoj srednjoškolcima.

Rad mora biti napisan korektno i prema sebi i prema drugima . Svi (netrivijalni) detalji u vezi sa samim istraživanjem, neophodni da bi se ono ponovilo moraju naći svoje mesto u tekstu rada. Takođe, neobično je važno da rezultati budu što korektnije prikazani uz obavezno navođenje zašto su interpretirani baš na taj način.

Da bi se objavio naučni rad on mora sadržavati elemente koji nije ranije nisu objavljivani u radovima u vezi sa istim problemom. U Petnici ovo načelo ne igra značajnu ulogu. U našem slučaju su sposobnost za kontrolu eksperimenta i veština u interpretaciji rezultata bitnije od originalnosti.

Petnički radovi, takođe, ne moraju imati rezultate koji su od naročitog značaja za savremenu nauku. Ovladavanje naučnim metodom je mnogo bitnije od navodnog naučnog doprinosa.

U tekstu rada moraju biti naglašene logičnost, jasnoća i preciznost izlaganja . Rad mora biti napisan tako da ga razumeju i drugi polaznici. Insistiranje na specifičnoj terminologiji i žargonu same discipline obično je znak da autor nije u stanju da razjasni značaj i metode rada ni sebi ni drugima.

Što više pažnje bi trebalo posvetiti mogućnostima predikcije na osnovu korišćenog modela i dobijenih rezultata. Podaci koje dobijamo istraživanjem su retko kad sami po sebi bitni. Mnogo je bitnije šta iz toga možemo da zaključimo.

Osnovni segmenti naučnog metoda

1. Posmatranje i uočavanje fenomena

Za početak, trebalo bi u svetu koji nas okružuje uočiti nešto što ne izgleda baš sasvim obično, što se ne da tako lako opisati ili objasniti, nešto što nas čini znatiželjnim i što nas tera na istraživanje. Dakle, zapišimo prvo šta nam je to privuklo pažnju i šta nas to zbunjuje.

2. Postavljanje pravih pitanja i traženje bilo kakvih odgovora

To što nas nešto intrigira i zbunjuje nam još uvek ne otvara mogućnost za njegovo istraživanje. Za tako nešto je neophodno da sami sa sobom raščistimo sledeća pitanja:

1. Šta je tačno to što želimo da objasnimo?
2. Koji sve faktori utiču na naš fenomen?
3. Šta nam je polazna pretpostavka o načinu na koji ti faktori na njega utiču?
4. Kako izvojiti uticaj samo jednog od tih faktora, odnosno kako da se tom idealu što više približimo?
5. Da li je još nekoga zbunila ista stvar?
6. Da li je neko već rešio problem?

U ovoj fazi bi trebalo što više “istraživati” u biblioteci i bez ustezanja postavljati pitanja onima koji o tome (za sada) više znaju.

3. Postavljanje hipoteze

Hipoteza je pitanje koje je postavljeno u formi takvoj da je na njega moguće odgovoriti eksperimentom. U suštini, to je naše pretpostavljeno rešenje problema. Naše je da na osnovu predznanja i zdravog razuma pretpostavimo šta bi trebalo dobiti kao rezultat. Naše istraživanje će biti uspešno u oba slučaja: i ako potvrdimo, i ako opovrgnemo hipotezu; neuspešno će biti ako na kraju i dalje ostaje nedoumica da li hipoteza važi ili ne. Složenim problemima je nemoguće doskočiti proveravanjem jedne hipoteze. Često je za rešavanje jednog problema potreban ceo niz hipoteza koje proveravamo odgovarajućim nizom eksperimenata. Postavljanje pravih hipoteza je često stvar intuicije i iskustva. Pokušajte više puta.

4. Ispitivanje različitih metoda za testiranje hipoteze

Sigurno je da svaku hipotezu možemo testirati na više načina. Na nama je da odaberemo najpouzdanije među onima koje smo u stanju da primenimo. Ne zaboravite na napravite probu, tj. kontrolni eksperiment. Ponekad je neobično teško napraviti probu, ali bez toga se zaista na može. Kako nema metoda koji bi nam sa sigurnošću testirali hipotezu, ne bi bilo loše da imate dva ili više metoda i da uporedite rezultate koje oni daju. Neobično važna karakteristika bilo kog eksperimentalnog metoda je pretpostavljeni nivo greške. Ukoliko nemamo procenu greške, onda su nam svi metodi podjednako verodostojni i istraživanje tako gubi smisao.

5. Eksperiment

Izuzetno je važno da postavka eksperimenta omogućava da se eksperiment ponovi i da se tako dobijeni podaci provere. Rezultat eksperimenta su “sirovi podaci” koje bi trebalo obraditi da bi zaključili je li polazna hipoteza potvrđena ili opovrgnuta. Često nismo u stanju da procenimo da li su podaci dovoljno pouzdani da bi uz pomoć njih testirali hipotezu. Stoga je potrebno da strogo kontrolišemo uslove eksperimenta da bi kasnije bili u stanju da ponovimo eksperiment u istim ili malo izmenjenim uslovima.

6. Obrada i interpretacija rezultata

U ovom segmentu naučnog metoda uz pomoć pretpostavljenih modela i odgovarajućeg matematičko-logičkog aparata od “sirovih” dobijamo konačne rezultate. Ovi podaci se najčešće prezentuju tabelama i graficima. U opštem slučaju ne postoji recept za varijantu obrade rezultata koja bi nam omogućila da iz eksperimenta “izvučemo” maksimum informacija, tako da i u ovom delu istraživanja često moramo da se oslonimo na intuiciju i iskustvo. U nekim slučajevima, obrada rezultata je toliko složena da je sama po sebi istraživački rad.

7. Izvođenje zaključaka

Korektna interpretacija rezultata bi osim same potvrde ili opovrgavanja hipoteze trebalo i da kvantifikuje neke od polaznih pretpostavki, npr. o nezavisnosti varijabli, o uticaju šuma, tj. spoljašnjih uslova koje ne možemo da kontrolišemo, o pouzdanosti eksperimentalnog metoda, o adekvatnosti teorijskog modela itd.

Dopunska literatura

1. “Osnovi naučno istraživačkog rada”, Nikola Milosavljević, 1989, Naučna knjiga, Beograd
2. “Kako napisati i publikovati naučno delo”, Zoran Popović, 1999, Akademska misao, Beograd
3. “The Science of Scientific Writing”, George D. Gopen and Judith A. Swan, American Scientist, Nov-Dec 1990, Volume 78, 550-558
4. “What is the Scientific Method”, 1998
5. “An Introduction to Science, Scientific Thinking and the Scientific Method”, Steven D. Schafersman, 1997

Autori: S. Verbić, B. Savić