Ingeniør- og naturvidenskabelig metodelære

1. Ingeniør- og naturvidenskabeligmetodelære Jesper H. Larsen Institut for Produktion Aalborg Universitet e-mail: i9jhl@iprod.auc.dk

2. Praktiske oplysninger • Link til ML-hjemmeside fra storgruppens side • Ellers kan I bruge http://www.iprod.auc.dk/~i9jhl/ml/ML_home.htm På denne side finder I: • Kursusbeskrivelsen med link til de enkelte lektioner og deres indhold • Under de enkelte lektioner finder I: • Link til web-noter og slides • Litteraturliste = det der forventes læst til lektionen • Supplerende litteratur

3. Opgave • Efter forelæsningen (ca. 2 timer) bruger vi de resterende 2 timer på at koble lektionens indhold til jeres projekter ved at jeg kommer rundt til grupperne efterfølgende. Jeg forestiller mig at der i grupperne bliver arbejdet med følgende emner: • definition og strukturering af centrale begreber i jeres projekter. • strukturering af problemanalysen • strukturering af projektet og projektrapporten • Ovennævnte bliver selvfølgelig afhængigt af det overblik I har ifht. jeres projekter på det tidspunkt lektionen afholdes. • For at få optimalt udbytte af opgaveløsningen henstiller jeg til grupperne om på forhånd at have taget stilling til ovennævnte punkter udfra den viden I har tilegnet jer ved at læse den til lektionen angivne litteratur.

4. Formål: At støtte de studerende til, gennem ingeniør- og naturvidenskabelige metoder, at arbejde begyndende videnskabeligt. Mål: At give de studerende kendskab til og forståelse af ingeniør- og naturvidenskabelige metoder. At sætte den studerende i stand til at kunne anvende ingeniør- og naturvidenskabelige metoder. Formål & Mål

5. Kursusindhold • Lektion 1: Metodelære, erkendelse og strukturering (P1). • Lektion 2: Modelbegrebet, modelopstilling og anvendelse (P1). • Lektion 3: Systemteori og ingeniør faglige metoder (P2). • Lektion 4: Den naturvidenskabelige metode (P2). • Lektion 5: Dataindsamling og databearbejdning (P2).

6. Kursusgang 1Målsætning At sætte jer i stand til: • Bevidst og systematisk at identificere, definere, præcisere og anvende centrale begreber i projektarbejdet. • At forstå betydningen af en systematisk og struktureret tilgang til problemstillinger. • At skabe overblik over forskellige metoder for systematisk og struktureret løsning af problemstillinger.

7. Indhold Kursusgang 1 • Introduktion til metodelære • Viden og erkendelse • Måling • Strukturering

8. Introduktion til Metodelære Hvad er metodelære?

9. Dette er genstand for videnskabsteorien Dette er genstand for metodelæren Filosofiske antagelser: spørgsmål om hvordan virkeligehed opfattes Paradigme: beskriver relationerne mellem virkeligheds- opfattelse og metodesyn Metodesyn: Antagelser om hvordan virkeligheden ser ud For overhovedet at kunne udtale os om virkeligheden er vi nødt til at gøre os nogle antagelser om hvordan den ser ud Arbejdsparadigme: brugen af formulerede redskaber, der gør det muligt at forbinde et metodesyn med et undersøgelsesområde eller undersøgelses objekt.

10. Naturvidenskabelige Virkeligheds-opfattelse

11. Det naturvidenskabelige paradigme Virkelighedsopfattelse • virkeligheden kan inddeles i en objektiv og subjektiv sfære Videnskabsideal • Testning af hypoteser • Empirisk iagttagelse • Objektiverende • Værdineutral Videnskabsopfattelse • Data er hjørnestenen • Induktion og verifikation af lovmæssigheder Etik • Kendskab til lovmæssig-heder som grundlag for styring

12. Et paradigme består af fire elementer: En virkelighedsopfattelse En videnskabsopfattelse Et videnskabsideal En etisk/æstetisk del Paradigme

13. Arbejdsparadigme Metodik Metodisk Procedure Logiske opbygning af projektet der muliggør en sammenhængende argumen-tation Valg af videnskabelige/me- todiske redskaber samt tilpasning af disse Tilpasningen og valget sikre at de videnskabelige/meto- diske redskaber bliver til metoder der kan anvendes i projektet Denne logiske opbygning udmønter sig i en sammen- hængende struktur af arbejdsopgaver/faser i projektarbejdet

14. Det naturvidenskabelige Arbejdsparadigme • Man iagtager den objektive sfære for at indsamle empirisk viden i form af kvalitative eller kvantitative data • Man opbygger derpå en model, der kan fortolke og forklare hvorfor en afgrænset del af den objektive sfære fremtræder som den gør. Modellen er en formodning om en forklaring og bruges som arbejdsgrundlag (hypotese) • Man tester hypotesen. En hypotese der viser sig at have et generelt gyldighedsområde kaldes for en teori • Man formulerer, d.v.s. at man nøje beskriver alle metoder og resultater fra de 3 foregående faser.

15. Metodelære: Metodelære er læren om anvendelse af metodik og metodisk procedure. Det vil sige læren om arbejdsparadigmer. Arbejdsparadigme: Formuleret brug af hjælpemidler som forbinder et metodesyn med et konkret undersøgelsesområde eller undersøgelses genstand Metodelære

16. Spørgsmålet om ”tro” eller ”viden” Det grundlæggende spørgsmål for videnskab er spørgsmålet om: Hvor grænsen ligger mellem det vi VED og det vi blot TROR eller FORMODER Det vi tror eller formoder kan være forkert Det kan være udtryk for fordomme og fejltagelser Viden derimod kan ikke være forkert Videnskab skal give os viden Derfor skal den først og fremmest sikre os mod at blive forført af: • vor tro • vore fordomme og forudfattede meninger

17. Spørgsmålet om ”tro” eller ”viden” Måden hvorpå videnskaben gør dette er ved: • Anvendelse af videnskabelig metode Det vil sige: • Metoder der systematisk sikre: • at vi undgår fordomme • at det vi siger er fuldstændig pålideligt Det der IKKE er metodisk begrundet er TVIVLSOMT og derfor ikke VIDEN

20. Kvalitativemetoder Kvantitative metoder Metoder Metodelæren sondre ofte mellem Udgangspunktet er: • ethvert fænomen er unikt • man kan derfor ikke måle • Undersøgelsesgenstanden betragtes som et subjekt Udgangspunktet er: • alt bliver gjort måleligt • resultater præsenteres numerisk • iagttagelser klassificeres, tælles og måles

21. Viden Hvad er viden?

22. Tilegnelse af ny viden Tilegnelse af ny viden er en proces. Elementerne i processen er bestemt af det videnskabelige paradigme og det tilhørende arbejdsparadigme • Processen kan vi kalde for: • Erkendelsesprocessen • Læreprocessen

23. Erkendelsescirklen

24. Læreprocessen består i en stadig vekselvirkning mellem opbygning af empirisk viden, begrebs viden, og praktisk viden Planlægge indsamling af empirisk viden Forsøgsopstillinger brug af instrumenter Ny empirisk viden Forøger sansernes rækkevidde og dermed muligheden for indsamling af empirisk viden Viden i projektarbejdet Begrebsviden Praktisk viden

25. Empirisk viden Empirisk viden defineres som: • bevidst og systematisk indsamlede iagttagelser • disse iagttagelser kalder vi data Empirisk viden opbygges ved: • iagttagelser og målinger • enten i marken eller i laboratoriet

26. Begrebs viden Observationer og iagtagelser forudsætter begreber: • Man ser kun det man har begreb for De begreber man har er bestemmende for hvad man ser: • Har man uklare begreber ser man uklart • Har man klare begreber ser man klart • Har man begrænsede begreber ser og forstår man begrænset • Har man rige og mangfoldige begreber ser og forstår man rigt og mangfoldigt

28. Problem! Ka’ vi flyve Begrebsviden Praktisk viden Empirisk viden Praktisk viden

29. Praktisk viden Ingeniøren • fremskaffer nye tekniske indretninger Ingeniøren anvender den nødevendige: • Empirisk viden • begrebsviden • praktisk viden der muliggør etableringen af den tekniske indretning Derudover opbygger ingeniøren: • manglende empirisk viden • manglende praktisk viden • manglende begrebsviden der er nødvendig for etableringen af en teknisk indretning.

30. Praktisk viden Ideer baseret på Intuitiv viden forudsætter Begrebsviden Empirisk viden Intuitiv viden Uden intuition (evnen til at se sammenhænge) og kreativitet • Ingen vidensopbygning

31. PAUSE

32. Måling Hvad er måling?

33. Måling Måling er: • en struktureret måde til indsamling af empirisk viden • En måling planlægges sådan: • at iagtagelserne fremskaffer data • som er så præcise som muligt • Dette opnås ved at: • benytte en måleskala • og en målemetode

34. Måling betyder: At man sammenligner noget med noget andet Dette noget andet består af: veldefinerede data opstillet i en struktur som vi kalder en måleskala Målemetode: Når vi bruger måleskalaen må vi nødvendigvis formulere en fremgangsmåde Målemetode Måling og Målemetode

35. Måleskala og Målemetode Etablering af en måleskala Vi må derfor skelne skarpt mellem følgende to processer Og anvendelse af en måleskala Det vil sige målemetoden

36. Måleskalaer Der skelnes mlm. 4 typer af måleskalaer: • Nominalskala • Ordinalskala • Intervalskala • Ratioskala

37. Hvad er strukturering? Er der behov for strukturering?

38. Strukturering Struktur: ”Ordnet mængde” ”Måden hvorpå noget er ordnet, hænger sammen” Strukturering: At ordne en mængde efter et ordningsprincip eller et sæt af flere ordningsprincipper.

39. Er der behov for strukturering? Ja, fordi: • Vi har forskellige opfattelser • Vores subjektive sfærer er forskellige, • vi bruger forskellige filtre når vi iagttager, • og har forskellige forudsætninger når vi fortolker • Strukturering er en måde at undgå misforståelser afledt af vore forskellige opfattelser • Strukturering er en måde at opnå konsensus på • Samarbejdet i gruppen er afhængigt af dette • Samarbejdet med vejleder er afhængigt af dette

40. Strukturering i tre faser • Fastlæggelse af mængde, definition af elementer • Definition af strukturerende princip • Opstilling af strukturen

41. VIGTIGT • Ingen sikkerhed for at strukturen er ”rigtig” • En struktur opbygges udfra den viden man har i øjeblikket • Når struktureringen er gennemført, kan andre gennemskue, hvordan den er opbygget og overveje sagen selv.

42. Strukturerende princip • Stigende talværdier • Alfabetisk rækkefølge • Tabeller og skemaer • Kronologisk rækkefølge • Funktionel sammenhæng

43. Buttom Up Eksempel 9.33 Transportteknik Top Down Eksempel 9.22 Bilistaktiviteter Hierarkiske strukturer Strukturerende princip der giver oversigt over en vis mængde elementer ved: • opdeling i grupper, undergrupper, undergruppers grupper etc. Hver opdeling sker på grundlag af et fast strukturerende princip. Hierarkier opstilles enten: • TOP DOWN • BOTTOM UP

44. Karakteristika ved strukturer • Opsplitning i flere delstrukturer • Tvivl om placering af et element => skærpe definitionen af begreber og nye synsvinkler • Umuligt at afgøre strukturens fuldstændighed • Man kan være hæmmet af utilstrækkelig viden => præcisere hvor viden mangler

46. Eksempel: Problemanalyse Initierende Problem: Når den første frost sætter ind ved vi at vejen bliver glat og at vi derfor skal køre mere forsigtigt. Alligevel, kan vi i aviserne og i nyhederne konstatere at "vinteren" kommer bag på mange bilister.

47. Skulle vi alligevel have en skepsis over for medierne kunne det sidste udsagn evt. bekræftes af Falcks assistance statistik i vinterperiodens første dage.