Методология научных исследований

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция 1

Обсуждая диссертационные работы соискателей, аспирантов и докторов, мы пришли к следующим выводам. Наука и методы научных исследований представляют специфический труд, к которому соискатели чаще всего слабо подготовлены.

Такое положение обусловлено тем, что в вузах готовят специалистов и совершенно не уделяют внимания подготовке исследователей, будущих ученых, хотя бы в психологическом плане.

Приступая к научному исследованию, молодой работник очень долго не видит научной стороны изучаемого вопроса, хотя прекрасно видит конструкцию или технологический процесс, его организацию и даже экономическую сторону. В чем причина?

Многие крупные ученые отвечают так: чтобы дать что-то действительно существенное для практики, наука должна уметь, как только возможно, больше оторваться от практики, подняться над ней, возвыситься в абстракции.

Абстрактное мышление у молодых ученых развито недостаточно. Суть диалектического познания заключается в том, чтобы пройти путь "...от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике...". Не пройдя этот путь, не овладев наукой познания, очень трудно подняться к вершинам науки.

Наука дается легче тем, кто имеет особый склад ума, при котором абстрактные схемы и понятия имеют сильную эмоциональную окраску.

Академик В. А. Амбарцумян, указывая на трудности, связанные с овладением наукой и научным творчеством, говорит, что молодой ученый, работающий в день менее 10 ч, как правило, обрекает себя на неудачу в избранной им области. Если он не затрачивает ежедневно 3-4 ч сверх рабочего времени на чтение научной литературы, слушание лекций, докладов, то постоянно отстает от уровня научных знаний.

Известный английский физик Резерфорд говорил своему ученику, будущему академику Петру Леонидовичу Капице: "Совершенно достаточно работать до шести часов, остальное время надо думать. Плохи те научные работники, которые много работают и слишком мало думают".

В наше время, когда наука становится непосредственно производительной силой, а научно-технический прогресс приобретает все более широкий размах, разработка проблем методологии научного исследования становится одной из важных задач. Возникает необходимость анализа и разработки методов исследования, используемых в современной науке.

МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В разных отраслях науки существуют свои специфические методы и средства исследования, но это не исключает возможности и необходимости изучения и оценки таких средств и методов исследования, которые являются общими для весьма широкого класса как эмпирических, так и абстрактных наук.

В методологии научных исследований рассматриваются общие закономерности познания и, в частности, специфические средства и методы, с помощью которых и происходит научное исследование.

В упрощенном представлении методология - это логически обоснованный план решения поставленной научно-исследовательской задачи.

Общей методологической основой научных исследований является диалектический метод и законы диалектики: переход количества в качество, отрицание отрицания, единство и борьба противоположностей.

Определение науки

Прежде чем рассматривать вопросы методологии научных исследований, рассмотрим определение науки как особого явления общественной жизни.

Долгое время наука рассматривалась только как система знаний. В настоящее время стало очевидно, что наука - это не только совокупность систематизированных знаний, но и специфическая целостная система и особая форма деятельности человека, подчиняющаяся в своем развитии особым закономерностям.

Изучение общих закономерностей развития науки и техники, зависимости темпов и направлений их развития от других социальных явлений, разработка теоретических основ организации, планирования и управления наукой, опирающихся на объективную логику развития науки, - все эти проблемы не могут быть решены в рамках ни одной из существующих наук.

В связи с этим сейчас быстро формируется специальная комплексная отрасль знания, предметом которой является наука как специфическая система и особая форма деятельности человека. Ее называют наукой о науке или науковедением.

Один из основателей науковедения Джон Бернал полагает, что дать исчерпывающее определение науке в принципе невозможно и любая попытка такого рода "…может выразить более или менее точно лишь один из ее аспектов".

Наука - сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о реальном мире. Науку мы понимаем как сферу деятельности человека по установлению объективных связей, внутренних закономерностей объективного реального мира.

Понятие "наука" включает в себя как деятельность по получению нового знания, так и результат этой деятельности - сумму полученных знаний, образующих в совокупности научную картину мира.

Непосредственная цель науки - описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности, составляющих предмет ее изучения, на основе открываемых законов, а в широком смысле - теоретическое отражение действительности.

Будучи неотделимой от практического способа освоения мира, наука как производство знаний представляет собой весьма специфическую форму деятельности человека, существенно отличную как от деятельности в сфере материального производства, так и от других видов духовной деятельности.

Если в материальном производстве знания используются лишь в качестве идеальных средств, то в науке их получение образует главную и непосредственную цель независимо от того, в каком виде воплощается эта цель: теоретического описания, схемы технологического процесса, формул и т.д.

В отличие от видов деятельности человека, результат которых в принципе бывает известен заранее и задан до начала деятельности человека, научная деятельность правомерно называется такой лишь постольку, поскольку она дает приращение нового знания, то есть ее результат принципиально нов и не традиционен. Именно поэтому наука выступает как сила, постоянно революционизирующая другие виды деятельности человека.

История развития науки

История науки уходит своими корнями в практику ранних человеческих обществ, в которой были неразрывно сплавлены познавательные и производственные моменты.

Первоначальные знания носили практический характер, выполняя роль методических указаний, в конкретных видах человеческой деятельности. Эти знания, полученные лишь на основе простого наблюдения, не были научными.

Они не раскрывали сущности явлений и взаимосвязи между ними, которая позволила бы объяснить, почему данное явление протекает так или иначе, и предсказать дальнейшее его развитие. В странах Древнего Востока была накоплена значительная информация - важная предпосылка будущей науки.

Факты, - говорил И. П. Павлов, - это воздух ученого. Но сами по себе факты - еще не наука. Они становятся составной частью научных знаний, если выступают в систематизированном обобщенном виде.

Для развития науки были необходимы определенные социальные условия: достаточно высокий уровень развития производства и общественных отношений, в частности, разделение труда на умственный и физический.

Аристотель и другие греческие ученые дали первое описание закономерностей природы, общества и мышления. Они ввели систему абстрактных понятий, создали традицию поиска объективных естественных законов, заложили основы доказательного способа изложения материала.

Этот период знаменателен созданием первых теоретических систем в области геометрии (Евклид), механики (Архимед) и астрономии (Птоломей).

В эпоху Средневековья огромный вклад в науку внесли ученые Арабского Востока и Средней Азии: Ибн-Сина (Авиценна), Бируни и другие.

Созданию базы для современной науки способствовало развитие алхимии и астрологии. Первая предшествовала развитию химии, а вторая - астрономии и космонавтики.

С ХVI-ХVII веков наука начала превращаться в самостоятельный фактор духовной жизни, в реальную базу мировоззрения (Леонардо да Винчи, Коперник).

Наряду с наблюдением наука берет на вооружение эксперимент, который становится ведущим методом исследования и значительно расширяет сферу познания, тесно соединяя теоретические рассуждения с практическими испытаниями.

В результате усилилась познавательная мощь науки, и современные энциклопедисты считают, что этот период (годы жизни Галилея, Коперника, Ньютона и других) был первой научной революцией.

Успехи механики к концу ХУП века (Эйлер, Ломоносов, Даллас) сыграли решающую роль в формировании механистической картины мира.

Эволюционное учение в биологии Дарвина, периодическая система Менделеева показали наличие развития и внутренней связи между всеми известными видами животных и веществ.

В середине XIX века создаются социально-экономические, философские и общенаучные предпосылки для построения научной теории общественного развития (К. Маркс, Ф. Энгельс).

На рубеже ХIХ-ХХ веков новые открытия в физике привели к кризису классической науки нового времени и прежде всего к краху "механистической" концепции теории познания, логики и исторического материализма.

Кризис разрешился новой революцией в науке, которая началась в физике (Планк, Эйнштейн) и охватила все основные отрасли науки.

К середине XX века сделан ряд, фундаментальных открытий: открыт генетический код, созданы новые источники энергии и материалов, методы управления большими системами, космические исследования и т.д.

Закономерности развития науки

В настоящее время, когда обобщен опыт более чем двух тысячелетий истории науки, отчетливо обнаруживается ряд общих закономерностей и тенденций ее развития.

Наука движется вперед пропорционально объему знаний, унаследованных ею от предшествующего поколения, которое описывается экспоненциальным законом. Так, объем научной деятельности удваивается (начиная с XYII века) примерно каждые 10-15 лет, что находит выражение в количестве ученых, научных открытий и информации.

Всю историю науки пронизывает сложное диалектическое сочетание процессов дифференциации и интеграции. Освоение все новых областей реальности и углубление познания приводит к дифференциации науки, к ее дроблению на все более специализированные области знания.

Классификация отрасли науки

Научные дисциплины, образующие в своей совокупности систему науки в целом, весьма условно делят на 3 подсистемы (группы): естественные, общественные и технические.

По своей направленности науку принято подразделять на фундаментальную и прикладную.

Задачей фундаментальных наук является познание законов, управляющих поведением и взаимодействием базисных структур природы, общества, мышления. Эти законы и структуры изучаются в "чистом виде" как таковые, безотносительно к их возможному использованию.

Непосредственной целью прикладных наук является применение результатов фундаментальных наук для решения не только познавательных, но и социально-практических проблем. Поэтому критерием успеха служит не только достижение истины, но и мера удовлетворения социального заказа - эффективности внедрения.

На стыке прикладных наук и практики развивается особая область исследования - разработки, в которых результаты прикладных наук используются в технологических процессах, новых конструкциях, материалах и т.д.

Прикладные науки могут развиваться с преобладанием как теоретической, так и практической проблематики.

Все технические науки являются прикладными.

В современной науке на долю прикладных наук приходится до 80-90% всех исследований и ассигнований.

Основная задача в настоящее время заключается в сокращении длительности цикла: фундаментальные исследования - прикладные исследования - разработки - внедрение.

Очень часто молодой научный работник, аспирант или соискатель не видят различия между прикладной научно-исследовательской работой (диссертацией) и разработкой в области опытно-конструкторских работ (ОКР). Это заблуждение носит принципиальный характер и в значительной мере отражается на продолжительности выполнения диссертационной работы и ее качестве.

Лекция 2

Методы исследования

В соответствии философским определением под методом познания понимают совокупность требований или принципов, которые должен соблюдать человек в процессе исследований той или иной области действительности.

В науке можно выделить эмпирический и теоретический методы (уровни) исследования.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. Этапы выполнения прикладной научно-исследовательской работы (диссертации)

Эмпирический - основанный на опыте. На эмпирическом уровне познания широко используются методы: сравнения, измерения, индукция, анализ и синтез.

Для теоретического уровня характерны такие познавательные приемы, как гипотеза, моделирование, идеализация, абстракция, дедукция, обобщение и мысленный эксперимент.

Необходимо обратить внимание на сравнительно малоразвитый и малоиспользуемый в наших исследованиях метод, основанный на разработке гипотезы.

Научные гипотезы

В обыденном представлении под гипотезой понимают догадку, предположение, прогноз событий или явлений. С точки зрения теории познания под научной гипотезой понимается предположение, основанное на реальных данных о причине, обусловливающей определенные следствия. Гипотеза потому и включает определенный термин "научная", что является научно обоснованным предположением о наличии существенных функциональных связей между следствием и причиной.

На первой стадии поисков исследователь выдвигает рабочую гипотезу, имеющую вспомогательное значение для направления исследования.

Результаты опытного исследования и простейшего их обобщения составляют лишь начало научного познания. Эти результаты нуждаются в интерпретации и объяснении, что невозможно сделать без гипотезы. Важнейшая функция гипотез в опытных науках состоит в расширении и обобщении эмпирического материала.

Результаты наблюдений и экспериментов всегда относятся к небольшому числу явлений или событий, а утверждения науки претендуют на универсальность или весьма большую общность. С помощью гипотез мы стремимся расширить наши знания. В сравнительно простых ситуациях такое расширение знания достигается с помощью индукции и логики, при этом немаловажное значение имеют интуиция и опыт ученого. Как правило, гипотезы здесь используются в качестве посылок дальнейших умозаключений. Именно по проверяемым следствиям таких умозаключений делают вывод о правдоподобности самой гипотезы.

В формировании гипотезы выделяют несколько этапов, которые нередко рассматривают в качестве самостоятельных типов гипотез.

Первоначально всякое предположение выступает в форме догадки, которая обычно связывается с конкретными фактами, опытом или эмпирическими данными. Как правило, для догадки не хватает достаточного количества данных или даже имеющиеся данные вызывают сомнения и требуют дальнейшего анализа. В большей степени догадка требует обоснования теоретическими знаниями. Поскольку всякая гипотеза зависит от количества факторов и степени обоснования ее теоретическими знаниям, то различают гипотезы эмпирически правдоподобные или теоретически правдоподобные.

Эмпирические гипотезы обычно подтверждаются фактами в какой-либо сравнительно небольшой области исследования. Этим гипотезам не хватает теоретического обоснования, а самое главное, они представляют отдельные, изолированные предложения.

Обычно эмпирическая стадия исследования начинается именно с такого рода обособленных гипотез, в которых ученые пытаются осмыслить быстрорастущую информацию об опытных данных.

Теоретически правдоподобные гипотезы в отличие от эмпирических основываются на тех или иных теоретических принципах, идеях и законах. Нередко они являются логическим следствием известных принципов и законов. Однако они недостаточно обосновываются опытными данными, поэтому и остаются теоретическими предположениями. Ярким примером такой теоретической гипотезы было предсказание радиоволн, сделанное английским физиком Максвеллом. Существование таких волн впоследствии было экспериментально доказано немецким физиком Герцем.

На теоретической стадии исследования обычно имеют дело не только с эмпирически хорошо подтвержденными, но и теоретически обоснованными гипотезами. Доказательство справедливости гипотезы производится путем сопоставления и связи с законами и принципами, ранее установленными в науке.

Если гипотеза верна, то она безошибочно может предсказать некоторые следствия по определенной причине. Гипотеза, многократно подтвержденная опытом, постепенно превращается в научную теорию, достоверное знание, закономерность.

Из всего сказанного выше важно подчеркнуть направление процесса познания: из первоначальных, довольно разрозненных и изолированных догадок, эмпирических обобщений и гипотез при постепенном обосновании и опытной проверке возникает систематическое и надежное знание - законы и научные теории.

Наибольший интерес для технических наук представляет математическая гипотеза. Академик С. И. Вавилов впервые в нашей литературе поставил вопрос о математической гипотезе и так характеризовал ее сущность: "Положим, что из опыта известно, что изученное явление зависит от ряда переменных и постоянных величин, связанных между собой некоторым уравнением, то, видоизменяя это уравнение, можно получить другие соотношения между переменными. В этом и состоит математическая гипотеза, или экстраполяция. Она приводит к выражениям, которые совпадают или расходятся с опытом, и соответственно применяется или отбрасывается".

Наиболее вероятные, правдоподобные гипотезы проверяются в эксперименте.

Проверка гипотез

Эксперимент -- это активные воздействия исследователя на изучаемый объект и его процессы в искусственных условиях в соответствии с целями опыта. Исследователь ставит изучаемый объект в различные, заранее запланированные условия, и в этом заключается преимущество эксперимента. Преимуществом эксперимента является также и то, что изучать явления можно в любое время, не ожидая, пока они возникнут в природе (провести полив, внести удобрения, обрезать деревья и др.). Одним из преимуществ эксперимента является и то, что в одном опыте можно изучать несколько явлений, расчленяя их в процессе проведения опыта и анализа результатов.

В эксперименте могут сравниваться не только отдельные элементы агротехники, но и технологии полностью. Например, сравнение интенсивной технологии выращивания плодовых или овощных культур с обычной, которая применялась раньше. Синонимом слова эксперимент является слово опыт. Эксперимент является ведущим методом агрономических исследований.

Метод наблюдения

Для того, чтобы в опыте выявить лучшие агроприемы или технологии возделывания культуры, используют такой метод исследований, как наблюдение. Наблюдение-- сосредоточение внимания исследователя на явлениях эксперимента или природы, их количественная и качественная регистрация с целью выявления лучших приемов повышения урожая и его качества у плодовых и овощных культур.

Примеры наблюдений: определение даты распускания почек, цветения, завязывания плодов, роста , листьев, созревания плодов, листопада и др. Наблюдают также за повреждением растений вредителями и поражением болезнями, морозо- засухоустойчивостью, за динамикой пищевого и водного режимов почвы, ростом растений. Разновидностью наблюдений является учет урожая и определение его качества, и это наблюдение является одним из главных во всех экспериментах.

Все учеты и наблюдения необходимо проводить по специальным методикам в соответствии с государственными стандартами. Для наблюдений необходимо использовать приборы (весы, термометры, колориметры и др.), которые раз в году проверяются и контролируются госинспекцией. Результаты проверки оформляются соответствующим актом.

Наблюдения проводят не только в эксперименте, но и вне его. Например, наблюдают за явлениями природы (атмосферные осадки, температура воздуха и почвы, влажность воздуха, количество солнечных дней, первые заморозки осенью, последние заморозки весной, начало вегетации и цветения, конец цветения, конец вегетации и др.). В результате таких наблюдений вне эксперимента можно сделать ценные выводы об агроклиматическом районировании плодовых и овощных культур.

Анализ

Анализ -- метод исследования, с помощью которого изучаемый предмет мысленно или практически расчленяется на составные части для более детального изучения. Так, весь опыт расчленяется на повторения, каждое повторение -- на опытные делянки. При изучении особенностей растений их расчленяют на отдельные органы, которые и анализируют отдельно -- корни, побеги, листья, цветы, плоды. Например, в плодах определяют содержание сахара, кислот, витаминов и др. Анализ как метод исследования используется только в связи с синтезом.

Синтез

Синтез -- это объединение расчлененных и проанализированных частей в единое целое с целью получения более полных выводов и обобщений. Проанализировав данные по каждой повторности, исследователи выводят средние значения по каждому варианту, т. е. объединяют данные по делянкам с одинаковыми вариантами. Анализируя каждый вариант, они объединяют их в единый опыт, по которому делают выводы, обобщения и как конечный синтез дают рекомендации производству. Таким образом, анализ и синтез как диалектическое единство и противоположность способствуют более полному изучению эффективности агроприемов и явлений.

Индукция

Индукция--это метод, с помощью которого рассуждения ведутся от фактов к конкретным выводам. Так, если листья на растениях увядают, то на основании этого факта делают вывод о недостатке влаги, при пожелтении листьев делают вывод о нарушении минерального питания, а если в одном из вариантов опыта получена наиболее высокая урожайность и качество плодов, то делают выводы и предложения о внедрении этого варианта в производство. Это и есть использование метода индукции в исследованиях.

Дедукция

Дедукция -- метод, с помощью которого рассуждения ведутся от общих положений к выводам. Например, используют альбом цветных изображений листьев плодовых и ягодных культур, свидетельствующих о недостатке определенных элементов питания. Сравнение фактической окраски листьев с определенными изображениями в альбоме позволяет путем дедуктивного мышления прийти к выводу о недостатке определенных элементов питания у растений. Метод дедукции лежит в основе определения сортов плодовых культур.

наука идея гипотеза знание

Абстрагирование

Абстрагирование--это теоретическое обобщение опыта или мысленное выделение главного, наиболее существенных связей при отвлечении от всех остальных. Используются два типа абстракций: отождествление -- для образования понятий о системе, классах; изолирование -- для выделения главного. Так, среди десятков вариантов опыта исследователь выделяет наиболее главные, где получена существенная прибавка урожая и улучшено его качество. Когда изучается образование растением органического вещества (как результат самых сложных химических, биохимических, микробиологических, физиологических и других процессов с участием солнечной энергии), употребляют понятие «фотосинтез». Исследователь абстрагируется от второстепенных процессов и выделяет в мыслях наиболее существенное в первичном создании органического вещества на Земле.

Идеализация

Идеализация-- это мысленное представление вещей или процессов, не существующих в реальном мире. При этом свойства мысленно изучаемого предмета или явления доводятся до оптимальных значений. Например, идеальным является сорт яблони, комплексно устойчивый против всех болезней, вредителей, морозостойкий, засухоустойчивый, солевыносливый, высокопродуктивный с отличным качеством плодов. Идеализации используется сначала для создания научной теории, а затем для применения ее в практике.

Конкретизация

Конкретизация -- метод исследования, с помощью которого от абстрактного переходят к конкретному. Например, выделив в создании растением органического вещества самый главный процесс--фотосинтез и познав его сущность, исследователь в мышлении снова возвращается ко всему растению, среде, рассматривает взаимодействие растения со всеми факторами его жизни. Выделив путем абстрагирования минеральное питание, как агрохимический процесс, исследователь мысленно возвращается ко всем остальным процессам, в результате которых создается урожай. Таким образом, методы абстрагирования и конкретизации весьма тесно взаимосвязаны, взаимно дополняют друг друга и должны использоваться исследователем аналогично таким методам, как анализ и синтез, индукция и дедукция.

Моделирование

Сущность моделирования заключается в замене трудно изучаемого предмета или явления специально созданным аналогом, удобной моделью, которую потом исследуют. Для эффективности этих исследований каждая модель должна содержать существенные черты оригинала. Если модель сохраняет физическую природу оригинала, например, модель почвы, растительной клетки, органа, то она является физической. Если модель физически не создается, а ее оригинал лишь описывается соответственными уравнениями, то модель является математической. Например, применяют математическое описание урожайности конкретного сорта плодовых или ягодных культур в зависимости от факторов жизни. Моделированием является также составление схемы опыта, вычерчивание размера и формы делянки, изображение на плане метода размещения вариантов и др.

Формализация

Формализация -- это метод изучения объектов при помощи отдельных элементов их форм, отражающих содержание объекта. Это может быть формула, описывающая объект. Например, изучается окружность штамба молодого плодового дерева. Для этого штангенциркулем измеряется диаметр штамба. Полученное значение используется для вычисления окружности штамба по формуле С=D2. Использование этой и других формул составляет сущность метода формализации.

Теория

Теория-- метод, с помощью которого мысленно отражается и воспроизводится реальная действительность на основе данных практики и эксперимента. Это система взаимосвязанных знаний, позволяющая раскрывать основные закономерности развития изучаемого объекта с целью его преобразования в интересах человечества.

Примером теории как метода исследований являются теории цикличности развития плодовых растений, старения и омоложения деревьев, обработки почвы, минерального питания растений и многие другие.

Математические методы исследования

В настоящее время все большее значение приобретают математические методы исследований - корреляционный анализ (корреляционные функции и спектральные плотности, корреляционные связи), кибернетика с использованием ЭВМ, математическое моделирование и т.д.

Методы, математической статистики используются для объективного планирования опытов, подготовки экспериментальных данных к обработке, определения достоверности опыта и его точности, а также для выявления зависимости между учитываемыми в опыте показателями. Как правило, результаты исследований всегда обрабатывают соответствующими методами математической статистики. Особое внимание уделяется использованию математических методов при планировании опытов и математическом моделировании. Для операций с огромной массой чисел и для решения сложных уравнений рекомендуется шире использовать компьютеры.

Аспиранты и соискатели овладевают методами работы над диссертацией на основе консультаций научного руководителя, изучения курса философии, научных семинаров, при рассмотрении отдельных фрагментов диссертации

Лекция 3

Выбор научного направления исследования, проблемы и темы

Научное направление - это исследование, в процессе которого решаются крупные задачи в определенной отрасли науки. Составной частью научного направления являются комплексные проблемы, проблемы, темы, вопросы.

Под проблемой понимают сложную научную задачу, которая охватывает значительную область исследования и имеет перспективное значение. Проблема состоит из ряда тем.

Комплексная проблема включает в себя несколько проблем. Полезность исследований в рамках комплексной проблемы или проблемы на первых порах можно определить только ориентировочно.

Тема - это научная задача, охватывающая определенную область научного исследования. Она базируется на отдельных научных вопросах.

Под научными вопросами понимают мелкие научные задачи, являющиеся составной частью темы.

Если проблема - крупная задача, связанная с открытием или с решением комплекса научных задач, ускоряющих технический прогресс, то при разработке темы; диссертации выдвигается конкретная цель исследования. Например, разработать новую методику, с помощью которой можно совершенствовать технологические процессы, агрегаты и машины.

С первых шагов соискатель встречается с рядом вопросов, которые требуют глубокого обоснования и доказательства. Это - выбор темы исследования, доказательство ее актуальности на сегодняшний день, определение цели исследования и разработка задач диссертации, являющихся шагами (этапами) к достижению намеченной цели. При этом соискатель должен четко представлять, что проводимая им работа своевременна, соответствует современным требованиям науки и техники, с точки зрения требований народного хозяйства имеет своих заказчиков, которые нуждаются в результатах исследований соискателя и готовы внедрить результаты исследований в производство.

Выбор темы для диссертации - серьезное и ответственное дело не только самого исполнителя, но и того коллектива, в котором он работает.

При выборе темы возможны различные варианты, когда инициатива в предварительном выборе диссертационной темы принадлежит то диссертанту, то научному руководителю.

Но, в конечном счете, конкретная формулировка ее достигается обязательно при их обоюдном согласии. При этом большую ответственность несет научный руководитель как человек, более эрудированный и знакомый с состоянием изученности рассматриваемой проблемы.

Выбор темы диссертации во многом предопределяется наличием планов работы кафедр или лабораторий института, наличием тематики.

При выборе темы важно уметь отличать реальные научные темы от мнимых.

Мнимые темы - это в первую очередь такие, которые повторяют уже решенные задачи. Если аспирант, соискатель недостаточно глубоко изучил объект исследования и по информационным источникам не обнаружил, что тема уже решена ранее, то вследствие слабой эрудиции он может выбрать мнимую тему.

По данным ВНИИГПЭ, более 50 направляемых заявок на изобретения в той или иной степени дублируют уже решенные вопросы.

К мнимым научно-исследовательским темам следует также отнести такие, новизна которых носит не научный, а инженерный характер. Например, дается новое инженерное решение (даже с выдачей авторского свидетельства) конструкции (масса, конструкция узла, кинематика), но не изучен теоретически объект исследования (процесс). С позиций требований к диссертации такая проблема мнимая. Мнимой проблемой в прикладных научно-исследовательских работах (диссертациях) может быть и такая, решение которой не дает экономического эффекта.

Это положение не относится к теоретическим, фундаментальным исследованиям, где экономический эффект не имеет первостепенного значения. Там важно открытие новых законов природы. Экономический эффект появится в дальнейшем при использовании этих законов в прикладных исследованиях.

Например, исследования К. Э. Циолковского начали приносить экономический эффект через 40 лет при освоении космоса.

При выборе темы диссертации соискатель должен определить ее соответствие той или иной научной специальности по паспорту специальности. Инженер-механик руководствуется паспортами: 05.20.01 (прил.1), 05.20.03 (прил.2).

Может оказаться, что выбранная тема находится за пределами указанных специальностей. Тогда соискатель должен принимать новое решение по выбору темы.

При постановке и утверждении темы диссертации, которая должна иметь научную новизну, особенно важно коллективное обсуждение для избежания ошибок на первой стадии работы.

По мнению некоторых ученых, выбрать тему зачастую более сложно, чем провести само исследование.

Если разрабатывается пусть даже новая задача, но на основе уже открытого закона, - это область инженерных, а не научных разработок.

Цель и задачи исследования

Нередко мы встречаемся с таким положением, когда диссертант путает понятия цели и задачи диссертации. Соискателю следует четко определить конечную цель исследования, носящую, как правило, практическое значение для производства, и указать промежуточные этапы - задачи исследования.

Характеризуя цель исследования, следует отметить, в какие этапы исследования предмета предполагается сделать свой основной научный вклад:

· в постановку проблемы;

· в разработку или развитие теории познания предмета исследования;

· в методологию решения проблемы;

· в совершенствование технических средств исследования;

· в анализ существующей практики.

Предмет и объект исследования

Строгому разграничению должны подвергнуться такие понятия, как "предмет" и "объект" исследования. Соискатели зачастую становятся в тупик, пытаясь объяснить эти понятия. Между тем существует четкое разделение их. Под объектом исследования понимают технологические или динамические процессы, которые изучаются в работе. Предметом исследования в научной работе является установление закономерностей изучаемых процессов, например, взаимодействия рабочих органов машин со средой (почвой или растениями).

ЭТАПЫ НИР

Выбрав тему диссертации, соискатель должен дать глубокую оценку ее актуальности, новизне, научного и практического значения, определить научные направления, в границах которых укладывается данное исследование. Следует четко показать рамки проводимого исследования и наиболее существенные ограничения.

Актуальность исследований

Показывая актуальность научных исследований, соискатель должен отметить своевременность для народного хозяйства данных исследований соответствующей области науки и техники. Необходимо доказать целесообразность, предпочтительность или желательность исследований, которые собирается выполнить автор. Желательно иметь прогноз по экономической эффективности предполагаемых результатов исследований.

Актуальность исследований должна обосновываться ссылками на директивные документы, планы развития отраслей, планы развития науки и общеупотребительные прогнозы.

Научная новизна

Новизна может быть присуща различным этапам исследования:

· новая постановка проблемы исследования. Например, анализируя сложившуюся систему использования и обслуживания сельскохозяйственной техники, соискатели приходят к выводу, что условия резко изменились (миграция населения из села в город, нехватка рабочих рук, сложность современных машин и наличие большой мощности в одиночной мобильной машине, развитие новых технологических приемов, появление новых средств связи, автоматизированных процессов, АСУ и т.д.), что требует новой постановки основных задач сельскохозяйственного производства;

· развитие теории изучаемого объекта исследования;

· развитие методов и методологии решения проблемы;

· совершенствование технологии и машин, выполняющих производственные процессы;

· развитие и совершенствование технических средств и методов экспериментальных исследований, позволяющих подучить новые важные данные об объекте исследования, на основании которых могут быть изменены теория и практика рассматриваемой проблемы;

· научное обобщение всех исследований по проблеме, позволяющее по-новому оценить ее развитие, современное состояние и перспективы на будущее, в результате чего соискатель делает новые научные выводы.

Каждый соискатель, аспирант, докторант должен ясно представлять и четко сформулировать научную новизну своей диссертационной работы.

При работе над докторской диссертацией возникает необходимость в выборе и постановке научной проблемы. Понятие "научная проблема" нельзя отождествлять с понятием "вопрос", как это иногда делается. Осознание противоречия между ограниченностью имеющегося научного знания и потребностями его дальнейшего развития и приводит к постановке новых научных проблем. Любая научная проблема тем и отличается от простого вопроса, что ответ на нее нельзя найти путем преобразования имеющейся информации.

Возникновение проблемы свидетельствует о недостаточности или даже об отсутствии необходимых знаний, методов и средств для решения новых задач, постоянно выдвигаемых в процессе практического и теоретического освоения мира.

Правильная постановка и ясная формулировка новых научных проблем нередко имеет не меньшее значение, чем решение самих проблем. Чтобы правильно поставить проблему, необходимо не только видеть проблемную ситуацию, но и указать возможные способы и средства ее решения.

Возникновение проблемной ситуации в науке свидетельствует либо о противоречии между старыми теориями и вновь обнаруженными фактами, либо о недостаточной корректности и разработанности самой теории, либо о том и другом одновременно.

Из теории познания известно, что исходной позицией научного исследования является постановка проблемы, которая, в свою очередь, обосновывается проблемной ситуацией.

Проблемная ситуация - это возникающее в процессе развития объективного мира противоречие между знанием о потребностях общества в каких-либо практических или теоретических действиях и незнанием путей, средств, методов и способов для их овладения, чему, в свою очередь, препятствует отсутствие знаний законов тех объектов, которыми приходится оперировать.

На основании проблемной ситуации возникает проблема, в которой фиксируется противоречие между знанием о потребности человеческого общества в определенных теоретических и практических действиях и незнанием путей и средств их достижения.

Постановка проблемы - большая задача для каждого исследователя, это осуществляемый выход за пределы познанного. В сферу того, что должно быть познано.

Не всякая проблемная ситуация влечет за собой постановку научной проблемы. Если возникшее противоречие может быть разрешено уже известными средствами, то речь идет о практической проблеме. Разрешение же научной проблемы должно привести к получению нового знания.

Узловым пунктом любой проблемы является центральный вопрос, который связан с предположением о возможности открытия новой закономерности (закона) или нового способа практического применения теории и прямо нацелен на их выявление. Вокруг этого вопроса группируются другие вопросы, ответы на которые обеспечивают исследователя данными, необходимыми для поиска ответа на центральный вопрос проблемы. Формирование основного вопроса по сути дела и означает постановку проблемы.

В качестве примера проблемной ситуации в сельском хозяйстве можно привести следующее. Недостаток механизаторских кадров на селе особо остро поставил вопрос о повышении производительности машинно-тракторных агрегатов и сокращении сроков полевых работ.

Решение этого вопроса предложено осуществить за счет повышения мощности единичных агрегатов путем внедрения тяжелых тракторов Т-150К, К-701, К-710 или комбайнов "Дон-1500" и других тяжелых машин. Повышение мощности ведет к увеличению массы тракторов и комбайнов, а это, в свою очередь, вызывает значительное уплотнение почвы ходовым аппаратом. Кроме того, стремление полнее использовать мощность двигателя вызывает повышение скоростей МТА, а это ведет к дополнительному распылению почвы, ее уплотнению и снижению плодородия. По этим причинам в США ежегодно недобирают урожай, оцениваемый в 1,18 млрд. долларов.

Проблемная ситуация, описанная выше, может быть сформулирована так. Стремление увеличить производительность МТА требует повышения мощности двигателей мобильных машин и их массы, что приводит к уплотнению и распылению почвы и снижению ее плодородия.

Решение этой важной научной и хозяйственной проблемной ситуации связано с проблемой эффективного использования мощных мобильных энергетических средств (ММЭС), не уплотняющих почву ходовым аппаратом. К таким ММЭС следует отнести будущие мостовые агрегаты с программным автоматизированным управлением, агрегаты канатной тяги, средства для уборки зерновых культур с обмолотом на стационаре и др. Решение возникшей проблемной ситуации возможно также путем развития и внедрения технологии с минимальной обработкой почвы, когда агрегаты выходят на поле только для посева и уборки.

Чтобы сформулировать проблему, надо не только оценить ее значение в развитии науки, но и располагать методами и техническими средствами для ее решения. Это означает, что не всякая проблема может быть поставлена перед наукой. Любой ученый, приступая к исследованию, должен считаться с объективными факторами, определяющими успех дела. К их числу относится степень зрелости или развитости предмета исследования. Познание ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия ее решения уже имеются налицо, или, по крайней мере, находятся в процессе становления.

Выбор и постановка научных проблем во многом зависят от уровня знаний в конкретной отрасли науки. Это такой же объективный фактор, как и степень зрелости исследуемого объекта, и ученый вынужден с ним считаться.

Очень часто, рассматривая докторскую диссертацию, решающую крупную научную проблему, применяют оценку ее значимости по критерию находится ли она на переднем крае науки. Можно ли говорить, что докторант разрабатывает новое перспективное направление в соответствующей отрасли науки или им осуществлено теоретическое обобщение и дано решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное, политическое или социально-культурное значение? При положительном ответе на поставленные вопросы высшая аттестационная комиссия считает, что соискатель заслуживает присвоения ученой степени доктора наук.

Состояние вопроса

Приступая к выполнению диссертационной работы, соискатель должен четко определить исходные позиции исследования. Кратко, но достаточно глубоко показать исходный уровень изученности данного предмета исследования. Следует описать достигнутый к моменту начала исследований автора теоретический и экспериментальный уровень знаний предмета исследования и дать оценку этих результатов. Указать наиболее существенные недостатки в работах предшествующих авторов, если данное исследование предполагает другой способ достижения цели, или наметить пути продолжения проведенных ранее исследований, если при этом открываются новые положительные качества или перспективы использования предмета исследования.

В заключении первой главы диссертации следует указать, какие перспективы открываются в результате исследования, сформулировать научную проблему и основные идеи, лежащие в основе ее решения, если это возможно - сформулировать рабочую гипотезу и основные задачи диссертации. Среди научных задач могут быть следующие:

· разработка или уточнение общей или частных методик и средств проведения исследования;

· изучение физико-механических свойств материалов или среды;

· установление стабильных связей изучаемого процесса;

· составление иди разработка математической модели, целевой экономической функции;

· установление оптимальных параметров и оптимальных режимов изучаемого процесса;

· способы внедрения результатов исследований, оценка экономического эффекта и др.

Теоретические исследования

Решение выдвинутых задач следует начинать с выбора общей и частных методик исследования. На этой стадии работы во многом может помочь научное предвидение, состоящее из глубокого знания изучаемого предмета исследования, известных закономерностей и теорий. Чем больше здравого смысла и учета прошлого опыта, тем значительней результаты предвидения.

Научное предвидение нельзя относить к области голых абстракций, это сплав новых точных данных, полученных в результате экспериментов и наблюдений на границе познанного и познаваемого, строгого логического заключения, теоретического объяснения факторов и мастерства исследователя.

Предвидение новых научных факторов основано на точном знании объективных законов действительности и смелом, уверенном научном поиске.

Здесь уместно напомнить высказывание академика Л. Д. Ландау о том, что наше сознание оставило далеко позади возможности фантазии, ум физика сегодня работает там, где воображение человека уже бессильно.

Соискатель, используя уровень накопленных данных, должен принять решение: какие известные ему общие методы и частные методики могут быть использованы в его работе. Здесь в первую очередь потребуются знания форм и методов научного познания.

На предварительной стадии обоснования научной гипотезы необходимо предъявить ряд требований к гипотезе, чтобы отклонить неприемлемую, маловероятную гипотезу. Такими требованиями являются:

· эмпирическая проверяемость гипотезы,

· теоретические обоснования гипотезы;

· логическое обоснование гипотезы;

· наличие в гипотезе информативности (способность объяснять явления);

· предсказательная сила гипотезы;

· наличие принципа простоты построения.

Степень вероятности гипотезы существенным образом зависит от тех посылок, которые служат для ее подтверждения. С изменением посылок, получением новой информации меняется и вероятность гипотезы.

Трудоемкость выполнения научно-исследовательской работы на разных этапах неодинакова. Теоретическая часть требует больших умственных затрат. Это наиболее сложный творческий этап. От его результатов зависит успех всей диссертации.

При работе над диссертацией особенно важно логически определить, какой математический аппарат будет использоваться при исследовании (теория вероятностей, транспортная задача, распределительная задача, корреляционный анализ, статистическая динамика и др.).

Определившись в методологическом плане, следует заняться подробным изучением математического аппарата. Если этого не сделать, время работы над теоретическим разделом диссертации увеличится. А без теоретического осмысления исследования не рекомендуется приступать к экспериментам.

С продолжительностью исследований тесно связана проблема старения информации.

Ценность информации, полученной в результате выполнения опытно-конструкторских работ, прикладных и фундаментальных исследований, уменьшается со временем, информация "стареет".

Сроки старения научной информации: листки технической информации - I год, экспресс-информация - 4, прикладные журнальные статьи - 6 лет, кандидатские диссертации - от 8 до 10, теоретические журнальные статьи - 10, монографии - от10 до 12, изобретения, докторские диссертации - от14 до 18 лет.

В связи с обесцениванием информации во времени, в том числе и полученной при выполнении диссертационных работ, с особой остротой встает вопрос о сроках работы над кандидатскими и докторскими диссертациями.

Если кандидатская диссертационная работа в области прикладных наук затянулась на 8 - 10 лет, то к моменту окончания она может быть полностью обесценена.

Если над докторской соискатель трудился 14 - 18 лет, то можно с уверенностью сказать, что к моменту защиты основные положения работы широко известны и, более того, уже модернизированы и развиты другими исследователями.

Защита таких "устаревших" диссертаций становится трудной и малоэффективной. Вот почему Министерство образования РФ, ВАК требуют от аспирантов выполнять диссертационные работы за 3 года.

Требования к докторским диссертациям таковы, что они должны представлять собой крупный вклад в отрасль или раскрывать новое научное направление.

Необходимыми условиями для работы над диссертацией являются:

· готовность аспиранта-соискателя к проведению самостоятельной научно-исследовательской работы (знание научных методов исследования, современной аппаратуры, теории вероятности, умение составить алгоритмы решения научных задач и работы на ПЭВМ);

· умение работать с литературой и знание всех современных источников информации.

С целью ускорения поиска информации издаются реферативные журналы (тематические), периодические тематические обзорные выпуски и экспресс-информация. Интернет технологии.

В зависимости от темы НИР количество источников информации может достигать в диссертации 100-400 и более наименований. Однако основное внимание в обзоре литературы должно быть уделено анализу изданий за последние 10-15 лет.

Лекция 4

Проблема, как объективная необходимость нового знания

Человечеством накоплено огромное количество информации, которая служит основой технического прогресса. Однако часто бывает, что ответа на поставленный производством вопрос или ряд вопросов может и не быть по объективным причинам. Они кроются в отсутствии человеческих знаний, необходимых для решения тех или иных задач. В этом случае возникает проблема.

Возникновение проблем и их решение естественный процесс поступательного развития производительных сил. Он связан с необходимостью постоянного получения новых знаний, требующихся для решения конкретных вопросов материального производства.

Таким образом, проблема - это форма выражения необходимого развития научного познания. Она является отражением объективного противоречия между знанием и незнанием.

Проблемы возникают не сами по себе, а как следствие практики, как результат насущной необходимости и обусловливаются определенными условиями развития техники и уровня знаний.

В качестве примера можно назвать проблему надежности машин. Так, в отечественной промышленности в сферу ремонта в конце восьмидесятых годов было отвлечено около восьми миллионов человек. При этом численность ремонтников растет темпами, опережающими рост основного производственного персонала (в 2,2 раза против общего роста численности рабочих в 1,6 раза). На ремонт оборудования направлены огромные материальные ресурсы. Ныне, затраты средств на техническое обслуживание и ремонт превосходят первоначальную стоимость машин и аппаратов в 8-10 раз. Возможным решением этой проблемы было бы повышение надежности оборудования или создание безремонтных машин (т.е. таких машин, которые свой ресурс отрабатывают без единой поломки), что возможно за счет внедрений уже широко известных конструктивных решений: автоматической компенсации износа, резервирования износостойкости, применения износостойких материалов и т.п.

Проблема надежности машин обусловлена проблемой высокого износа их деталей вследствие трения в кинематических парах механизмов. Известно, что в машиностроении потери из-за износа деталей, образующегося в результате повышенного трения равны почти 10% национального дохода. Поэтому в большинстве промышленно развитых стран проблема повышения износостойкости деталей машин стала государственной задачей. Основой для ее решения может служить качественное повышения уровня знаний, в частности в такой области науки, как трибология (от греческого слова "трибо" - трение). В свою очередь она опирается на фундаментальные достижения механики, физики, химии, материаловедения и многих других дисциплин.

Таким образом, решение поставленной жизнью задачи (именно так переводится с греческого слово "проблема") требует, в конечном итоге, нового образа мышления, основанного на интеллектуальном подходе и системном анализе явлений.

...