Bakgrund. Vetenskapsmetodik M Föreläsning 1. Upplägg. Applikationsområden. Kompetensprofil Lars-Ola Bligård

Transkript

1 Bakgrund Vetenskapsmetodik M Föreläsning 1 Lars-Ola Bligård Design & Human Factors Produkt- och produktionsutveckling Alla kandidatarbeten på M-programmet ska innehålla någon form av vetenskaplig kunskapsproduktion Omfattningen beror på det specifika projektet Lärandemål: Kunna beskriva vad kunskap är och olika syn på kunskap Kunna beskriva det vetenskapliga sättet att nå kunskap Kunna tillämpa vetenskaplig metodik i ett ingenjörsprojekt Kunna reflektera över sin egen kunskapsproduktion i ett ingenjörsprojekt Upplägg Föreläsning 1 Vetenskap och kunskap Föreläsning 2 Forskningsmetoder Muntlig presentation (gruppvis, tre grupper ) 5 min om vetenskaplig kunskapsproduktion Föreläsning 3 Argumentation och presentation Lars-Ola Bligård Elektroingenjörsprogrammet Chalmers Forskare/lärare Chalmers sedan 2002 Avdelning Design & Human Factors Usability Engineer Breas Medical halvtid Undervisning Masternivå: Human Factors and Ergonomics for Engineers Cognitive Ergonomics Doktorandnivå Research Methodology Systems Theory Kompetensprofil Forskningsområden Integrering av ergonomi och human factors i utvecklingsprocessen Analytiska utvärderingsmetoder (inom ergonomi och human factors) Empiriska utvärderingsmetoder (inom ergonomi och human factors) Specialistområden Forskningsmetodik Metod- och processutveckling Systemteori Applikationsområden Medicinsk teknik, fordon/trafikmiljö och kontrollrum Hemventilationer Intensivvårdventilatorer SpO2-sensor Dialysmaskiner Strålknivar Insulinpumpar Infusionspumpar Patientlarm Truckar olika storlekar Tunnelbana Förarplats bil Kontrollrom kraftverk Kommandobrygga fartyg Industrimaskiner Cockpit flygplan Betongkapar Kontorsstolar Spårvägssignaler Stallredskap Kitesurfing Datormöss Barnbilstolar Konsumentprodukter 1

2 Agenda Forskning och vetenskap Kunskap och kunskapsbyggande Forskning och vetenskap Forskningsprocessen Vad är forskning och vetenskap? Vetenskap relaterar främst till kunskap som inhämtas på ett strukturerat och systematiskt sätt kunskap som inte beror på den enskilde individen, utan som envar skulle kunna återfinna eller kontrollera Forskning relaterar till det strukturerade och systematiska genomförande, dvs. själva processen Systematiskt och metodiskt sökande efter ny kunskap och nya idéer (med eller utan någon specifik tillämpning i åtanke) Ej direkt över förbart till engelska science har en mer begränsad innebörd än svenskans vetenskap research har mer vid innebörd än svenskans forskning Vetenskaplighet Det är långtifrån all kunskap som brukar betecknas som vetenskaplig En gissning blir inte vetenskap för att den råkar visa sig vara sann Vetenskap handlar om att ge tillräckligt goda /rimliga skäl för att något skall kunna påstås vara sant/rimligt Kännetecken vetenskaplighet Kritiskt förhållningssätt till tidigare föreställningar och kunskap Målet att öka det totala mänskliga vetandet Relevans med meningsfulla problem och rimliga resultat Genomförs systematiskt och strukturerat Öppen redovisning av metoder och resultat (dokumenterat) Mål med forskning Utforska (Explorativt) Problemet eller fenomenet är relativt okänt och oförstått Beskriva (Deskriptivt) Specificera när och hur ett fenomen/problem uppstår. Förklara (Explanatoriskt) Varför uppstår ett fenomen/probem? Vilka är bakomliggande logik och dynamik? Förutsäga (Prediktivt) Under vilka förhållanden kan fenomenet/problemet uppstå? Föreslå (Preskriptivt/Normativt) Hur bör saker vara? Ge förslag till människor och organisationer, rekommendera åtgärder eller val. 2

3 Psykologi Hur kan forskningen bedrivas? Inom forsknings finns många sätt att beskriva den forskning som pågår Både föra visa tillhörighet och för ta avstånd Uppdelning i ämnesområde och/eller forskningsparadigm Varje del brukar innehålla Viss forskarutbildning Allmän avgränsning av studieobjekt Bakgrundskunskaper om studieobjektet Erkända klassiska, banbrytande verk Accepterade metoder och sätt att resonera Förebilder och ideal Social och ekonomisk organisation för fortlevnad Organiserade former för kommunikation: konferenser, tidskrifter, mm Naturvetenskap & Samhällsvetenskap Naturvetenskap Ämnen fysik, kemi, biologi, osv Studerar Händelse och objekt Grundinställning Objektifierande och neutral Kunskapstyp Förklaringar Förklaringar/samband Händelser som konsekvens av mekaniska lagar Karakteristiska begrepp Orsak, verkan, lagbundenhet Samhällsvetenskap Ämnen sociologi, statskunskap, antropologi, nationalekonomi, historia, osv Studerar Handlingar och Subjekt Grundinställning Subjektifierande och värderande Kunskapstyp Tolkningar Förklaringar/samband Handlingar uppfattade som uttryck för subjektiva faktorer Karakteristiska begrepp Språk, avsikter, vilja Traditionella (1900-tal) synsätt på vetenskap Positivism Kunskap genom empiriska studier Hermeneutik Kunskap genom tolkande och förståelse Kritisk rationalism Kunskap kan inte verifieras, bara falsifieras Kritisk teori kunskap aldrig är neutral utan värdeladdad och ideologisk Aktuella (2000-tal) synsätt på vetenskap Postpositivism Bakgrund, kunskaper och värderingar hos forskaren kan påverka vad som observerats Konstruktivism Konstrueras och således inte är någon avbild av verkligheten Transformatism Verkligheten formas av sociala, politiska, kulturella, ekonomiska, etniska, köns-värden Pragmatism Forskare kan fritt välja de metoder, verktyg och processer för forskningen som bäst motsvarar behov och syfte Olika typer av forskning Grundforskning ett systematiskt och metodiskt sökande efter ny kunskap utan någon bestämd tillämpning i sikte Tillämpad forskning ett systematiskt och metodiskt sökande efter ny kunskap med en bestämd tillämpning i sikte Behovsmotiverad forskning utgår från ett problem eller en frågeställning som är möjlig att besvara vetenskapligt. Kan innehålla element av såväl grundforskning som tillämpad forskning Utredning och utveckling Utvecklingsarbete: Systematiskt utnyttjande av ny kunskap och nya idéer för att åstadkomma nya produkter, nya processer, nya system eller väsentliga förbättringar av redan existerande sådana Mål specifik kunskap, ej generell Ej behov av teoriförankring (men bra om det är så) Utredningsarbete (utvärdering, undersökning) Systematiskt utnyttjande av forskningsmetoder och vetenskaplig kunskap för att lösa bestämda problem eller att förändra en viss situation Mål specifik kunskap, ej generell Ej behov av teoriförankring (men bra om det är så) Utvecklingsarbete och utredningsarbete är ofta en del av forskningsarbetet 3

4 Vetenskap vs ingenjörskonst Vetenskap vs ingenjörskonst Om kunskap Kunskap och kunskapsbyggande Vi har alla (individuellt och kollektivt) kunskaper av olika karaktär: Vardagskunskap (hur jag tar mig fram i min värld; matlagning, städning osv.) Yrkeskunskap (det man behöver i sitt professionella liv) Konstnärlig kunskap (lyfter ofta helhetsbilder, ger plats för emotionell grund livet, döden och kärleken osv.) Vetenskaplig kunskap (specialiserad och systematisk; försöker bygga vidare pa tidigare vetenskaplig kunskap, utveckla denna) Vad är kunskap? Kunskap är en förtrogenhet med någon eller något, som kan innefatta information, fakta, beskrivningar, eller färdigheter som förvärvats genom erfarenhet eller utbildning Teoretisk och praktisk förståelse av ett ämne Explicit kunskap (som teoretiska förståelsen av ett ämne) Implicit kunskap (som praktiska färdigheter och kompetens) Tyst kunskap (tacit knowledge) svårt att verbalisera och överföra Kunskap är enligt den klassiska kunskapsanalysen sanna trosföreställningar som man har goda skäl för att tro på (Platon) Vad är sanning? Pontius Pilatus m fl. Läran om kunskap benämns epistemologi 4

5 Sanning Typer, nivåer och karaktär Sanning som korrespondens Ett påstående är sant om det stämmer överens med verkligheten Sanning som koherens Ett påstående är sant om det stämmer överens och hänger samman med andra påståenden, som vi redan betraktar som sanna Sannings som konsensus Ett påstående är sant om vi är överens om att det är sant Sanning som pragmatisk konsekvens Ett påstående är sant om dess praktiska följder är nyttiga Sanning som. Data: fakta, bilder, ljud, begrepp eller instruktioner, Lämpade för överföring, bearbetning och tolkning av personer eller datorer Information: uppsta r när data tolkas Formaterad, filtrerad och summerad data Information = data + tolkning + mening Kunskap: komplex sammansättning av olika informationer Ide er, regler och procedurer som vägleder handling och beslut Kunskap = information + handling + applicering Typer, nivåer och karaktär (Exempel) Kontext: Ett flertal personer använder sig av en pågående videokonferens för att hålla koll på varandra och kommunicera Data: Deltagarna lägger märke till varandras kläder Information: Deltagarna gör tolkningar av vad andra sysslar med baserat på vad de har för kläder Kunskap: Kläderna ger deltagarna vägledning hur de ska agera under mötet Kunskap inom vetenskap/forskning Generell och speciell kunskap Fysik: Samband mellan generella fenomen Historia: Enstaka händelser Kemi: egenskaper hos enskilda ämnen och generella samband Reell kunskap eller konstruerad kunskap Fysik: Baserat på en verklig värld Filosofi: Tankemönster skapade av människan Upptäcks eller utvecklas: Matematiken? Tekniken? Metoder eller processer? Var finns kunskapen? Upptäcks kunskapen av människan eller skapas den av människan? Idealism Den kunskap vi har om världen är beroende och konstituerat av vårat medvetande Kunskapen skapas Kunskapen finns i människan Realism Det finns en verkligheten oberoende av vårt medvetande som vi kan få kunskap om Kunskapen upptäcks Kunskapen finns i världen Hur får vi säker kunskap? Empirism vs rationalism Empirism Kunskap kommer från våra sinnen. Erfarenheten central. Rationalism Kunskap kommer från vårt tänkande. Förnuftet är centralt. Atomism vs holism Atomism Kunskaps nås genom att studera delar av verkligheten som sedan ger helhet. (Helheten är summan av delarna. Holism Kunskap kan ej nås genom att studera avgränsade delar av verkligheten. (Helheten är mer än summan av delarna.) 5

6 Verktygslåda Avsett om vi tror om kunskap: Idealism vs Realism Empirism vs Rationalism Atomism vs Holism så behöver en verktygslåda för skapa och/eller upptäcka kunskap Verktyg som är generella och passar många olika syner på vetenskap och kunskap Vi börjar med centrala begrepp Metodik och metod Metodik Olika vetenskapers tillvägaga ngssätt för att vinna kunskap eller lösa problem (NE) Handlar om hur man samlar in, organiserar, bearbetar och analyserar data på ett så systematiskt sätt att andra kan syna ens kort Baseras på uppfattningar om hur kunskap byggs upp Metod Planmässigt tillvägaga ngssätt (för att uppna visst resultat). (NE) Sättet att lösa forskningsuppgiften, hantverket Medveten beslut och process Problemformulering Anger målet med forskningen Tar sin utgångspunkt i tidigare forskning och pekar fram mot kommande forskning Ma ste vara viktigt, relevant och intressant ur en teoretisk eller vetenskaplig synvinkel Avgränsar de förhållanden som studeras Klarar ut de fenomen som studien skall omfatta och vilka drag hos dessa som skall undersökas Problemställningar kan formuleras genom: frågor hypoteser Frågeställning (Forskningsfråga) Frågor som behöver besvaras för lösa problemet Styr det praktiska forskningsarbetet - Fastställa destinationen innan resan påbörjas Är det möjligt att få svar? Är omfattningen lagom? Finns kompetens för att besvara frågan? Finns det etiska hinder? Finns det tillräckliga resurser? Styr frågan process och metod? Ofta ett omfattande arbete att få till bra forskningsfrågor Fenomen En centralt begrepp är fenomen Beskrivs som observerbart skeende Forskning bygger på att studera, förklara, förutsäga, etc olika fenomen Viktigt att i forskningen identifiera och beskriva de fenomen som används för att bygga kunskapen Hur mäts dem? 6

7 Fakta och konstrukt Modeller Fakta: De händelser som kan vara direkt och empiriskt observera upprepade gånger Konstrukt idéer konstruerade av forskaren att förklara händelser som observerades i en viss situation Många av de begrepp vi använder är konstrukt Månen är ett konstrukt, medan fakta är att en stor klump av materia cirkulerar runt jorden Modeller är representationer av verkligheten, där vissa bestämda egenskaper eller förhållanden framhävs. Modeller är en förenkling av verkligheten och används som en hjälp för att förstå verkligheten och/eller representera verkligheten Modeller finns två typer Fysisk modell materiell beskrivning av verkligheten Teoretisk modell språklig beskrivning av verkligheten Teorier (vetenskapliga) En teori är ett system av inbördes relaterade begrepp som tillsammans ger en bild av ett eller flera fenomen Försöker upprätta ett samband mellan det som vi observerar (fakta) och vår förståelse för varför vissa fenomen är relaterade till varandra på ett visst sätt Exempel gravitation och evolution Teorier forts Upptäcks teorier eller uppfinns de? Realistisk syn Teorier existerar i verkligheten och speglar verkligheten Antirealistisk syn Teorier är konstruktioner som vi uppfinner. Kriterier på en god teori Korrespondens överensstämmelse finns mellan teori och verklighet Koherens logiskt sammanhängande och fri från motsägelser Pragmatik fungerar och verkar praktiskt Men, en teori brukar oftast bedömas på sitt förklaringsvärde Hypotes Ett kvalificerat antagande om verkligheten. Alltså, ett antagande om vissa samband mellan egenskaper som varierar Exempel, äpplet faller till marken Används som preliminära svar på forskningsfrågor för att möjliggöra empirisk utvärdering Är en brygga mellan teori och empiri Hypotesen ska tillhandahålla ett fokus för studien Ange vilka specifika aspekter av forskningsproblemet som ska undersökas Ange vilken data som ska samlas in och inte samlas in Om hypoteser kan eller bör användas, beror på forskningsproblemet Förförståelse Är forskningen helt oberoende av forskaren? Ingen forskare är ett helt oskrivet blad och det finns ingen ickekontaminerad plats att starta ett forskningsprojekt (Dahlberg 2001) Forskaren som instrument i forskningen måste medvetandegöra och redogöra för sin förförståelse. Undvika för bias/skevhet och förenkla granskning Går det att medvetandegöra sin förförståelse Går det att används sin förförståelse till att föra forskningen ett steg till? 7

8 Deduktion förnuftsbaserad bevisföring Härledning av slutsatser från givna premisser Process i vilken man med hjälp av logiska slutledningsmetoder går från ett begreppssamband till ett annat Exempel Alla människor är dödliga. P Aristoteles är en människa. P Aristoteles är dödlig. S Från teori dra slutsatser om enskilda fall Kunskap bygger på logisk slutledning Induktion erfarenhetsbaserad bevisföring Härleda slutsatser från empiriska erfarenheter "Solen har gått upp varje morgon hittills, alltså kommer den att ga upp nästa morgon ocksa Från enskilda fall formulera en teori Kunskap bygger på erfarenhet Induktivt angreppssätt Gå från enskilda iakttagelser till mer generella omdömen. Vag och oprecis problemställning. Empiriska data används för att generera nya teorier Induktion och deduktion Allmängiltiga lagar plus initiala betingelser Hypotetisk-deduktivt falsifierande bevisföring Kombination av induktion och deduktion Induktion Deduktion Fakta uppnådda via observationer Förklaringar och förutsägelser Forskningsprocessen 8

9 Finns ingen generell vetenskaplig metodik Inte heller någon specifik process som passar alla Generella aktiviteter i forskningsprocessen Det finns många olika sätt att beskriva forskningsprocessen beroende på vilken domän/paradigm som forskningen sker inom Men följande generella aktiviteter återkommer Planering Teoriskt arbete Empiriskt arbete Analys -> Slutsats Reflektion Planering Identifiera forskningsfront och klargöra kunskapsluckor Identifiera och formulera syfte, problem och forskningsfrågor Specificera vilka fenomen som är centrala i forskningen Planera forskningsprocessen När behöver aktiviteterna utföras? Vilka aktiviteter beror på varandra? Teoriskt arbete Fördjupad litteraturgenomgång Vilken kunskap finns/saknas inom området? Hur har forskningsproblemet studerats tidigare? Vilka teorier används och vilka metoder tillämpas? Vad kommer jag att tillföra forskningen med mitt arbete? Teoriutveckling Vilket eller vilka ramverk är relevanta för forskningen? Utvecklande av hypoteser (ifall relevant) Utvecklande av modeller (ifall relevant) Har genomfört empiriskt arbete förändrat modellerna? Empirisk arbete Avser att fånga fenomenet (rätt data) hos rätt kunskapskällor (urval) i rätt kontext (omgivning) Detaljplanera empiriska studier Urval, kontext, datainsamlingsmetod och analysförfarande utifrån syfte och problemformulering Genomföra empiriska studier Samla in avsett data på kvalificerat sätt Analys -> Slutsats Behandla insamlad data utifrån syftet med empiriska arbetet Tolka data med hjälp av passande verktyg Vad för slutsatser kan dras om ny kunskap? Vad har datan visat? Kan hypoteser bekräftas? Finns det belägg för antagna modeller stämmer? Är forskningsfrågor besvarade? etc 9

10 Reflektion Nästa föreläsning 11/2 Granska resultat och slutsatser mot problem och frågeställning Har teoretisk ansats fungerat som avsett? Har empiriskt arbete fungerat som avsett? Har förförståelse påverkat studie och analys? Forskningsmetoder Hur samlas data in och hur analyseras data För varje grupp att fundera på till dess Vilket vetenskapligt kunskapsbyggande är relevant för ens projekt? Vad är forskningsproblemet? Vad är fenomenet eller fenomenen? Vetenskapsmetodik M Föreläsning 1 Lars-Ola Bligård Design & Human Factors Produkt- och produktionsutveckling 10