Методологические основы научных исследований.

Методологические основы научных исследований.

Научные исследования – это форма существования и развития науки; это деятельность, направленная на всестороннее изучение объекта, процесса, а также получение и внедрение в практику полезных для человека результатов.

Метод научного исследования – способ познания объективной действительности, который представляет собой определённую последовательность действий, приёмов, операций.

В зависимости от содержания объектов изучения, бывают методы естественные и социально-гуманитарного исследования. Также методы классифицируют по отраслям науки: математические, биологические, медицинские и т. д. В зависимости от уровня познания также выделяют методы эмпирического и теоретического уровней.

Техника научных исследований – совокупность специальных приёмов для использования того или иного метода.

Процедура исследований – определённая последовательность действий, способ организации исследований.

Результат исследования – отчёт и промышленный образец.

Методика – совокупность способов и приёмов познания.

Виды научных исследований:

По целевому назначению научные исследования делятся на:

1. Фундаментальное исследование – эксперимент или теоретическая деятельность, направленная на получение новых знаний об основных закономерностях строения, функционирования, развития.

2. Прикладные научные исследования – исследования, направленные преимущественно на применение новых знаний для достижения практических целей и решения конкретных задач.

3. Поисковые исследования – исследования, направленные на определение путей решения научных задач.

4. Разработка – исследования, которые направлены на внедрение в практику конкретных фундаментальных и прикладных исследований.

По своей длительности научные исследования делятся на:

1. Долгосрочные (несколько лет).

2. Краткосрочные (несколько месяцев).

3. Экспресс – исследования (не более 1.5 – 2 месяцев).

По источнику финансирования научные исследования делятся на:

1. Бюджетные (заказчик – государство; финансируется из бюджета).

2. Хоздоговорные (конкретное лицо, физическое или юридическое, на свои деньги заказывает исследования).

3. Инициативные (исследователь на свои собственные деньги проводит исследования).

Ход научных исследований:

1. Постановка проблемы.

2. Гипотеза (предполагаемое решение проблемы).

3. Теория (модель).

4. Эксперимент (либо решает проблему, либо нет) – при необходимости – возвращение на гипотезу или теорию.

Особенности научного труда:

1. Творческий характер.

2. Научный труд не поддаётся прямому регулированию.

3. Преемственность (существуют научные школы, работающие над решением конкретной научной проблемы долгое время).

4. Работа в коллективе.

5. Динамичность работы, мобильность кадров и организационных форм (человек изучает всё время не одно и то же).

Особенности научных исследований с точки зрения научного труда:

1. Вероятностный характер результата (исследование может получиться, а может и не получиться).

2. Уникальность (каждый человек или коллектив идёт по своему пути).

3. Сложность и комплексность (совокупность исследований, исторических данных и др.).

4. Масштабность и трудоёмкость (+ смежные области знаний).

5. Тесная связь науки и техники.

Личные свойства научных работников:

1. Организованность (соблюдение режима в работе).

2. Соблюдение системы исследований (последовательное выполнение системы).

3. Дисциплина научного труда (определённое чередование труда и отдыха).

4. Самостоятельность.

Приёмы организации научного труда.

Классификация научных исследований и их организация.

Все научные исследования проводятся по плану. В общем состоит из:

1. Наименование работы.

2. Срок исполнения.

3. Объём затрат.

Ответственные исполнители.

Типичный план научных исследований.

(подходит для всех научных исследований).

1. Изучение литературы по теме исследований (составление литературного обзора).

2. Закупка материалов и реактивов.

3. Аренда оборудования:

3.1. Для изготовления образцов.

3.2. Для проведения исследований.

4. Наём персонала.

5. Приготовление образцов.

6. Проведение исследования.

7. Обработка результатов.

8. Составление отчёта – оформление, представление отчёта вместе с результатами научных исследований.

План научных исследований очень важен; в нём должны быть учтены все мелочи, так как по нему производится выплата средств на исследования (деньги выдаются предприятию, а не самим учёным). Если что-то изначально не учтено, то очень сложно получить у заказчика дополнительные средства.

Правила ведения индивидуальной рабочей документации.

Все исследования ведутся по программе, которую правительство утверждает на высшем уровне. Из правительства программа отправляется в Министерство, которое определяет, кого направить на исследования. Министерство распределяет программу по различным предприятиям. Составляется план. Работа приходит на предприятие, каждому отделу даётся свой подплан. Начальник отдела направляет план на лабораторию. Самый квалифицированный человек руководит, т. е. думает, куда направить исследование, как проводить его, как решать возникающие проблемы. Начальник работы распределяет работу по начальникам групп и уже они непосредственно каждому учёному ставят конкретную задачу.

У каждого учёного есть индивидуальный план и рабочий журнал (дневник). Индивидуальный план: в него записывается рабочая программа. Индивидуальный план – журнал с 4 графами (может быть и больше):

1. Дата получения задания.

2. Формула задания.

3. Срок, к которому надо предоставить результат.

4. Форма отчёта (подробно оговаривается, в каком виде представлять отчёт – кривые, таблицы, зависимости, чертежи, статья, макет образца).

Формулировка задания – рабочая программа.

Рабочая программа – изложение общей концепции исследования в соответствии с её целями и гипотезами (предполагает, что надо сделать).

Рабочая программа состоит из 2-х разделов:

1. Методологический:

- формулировка проблемы или темы

- определение объекта и предмета исследования

- формулировка рабочих гипотез

2. Процедурный:

- принципиальный план исследования (часть плана для каждого человека)

- определение цели и постановка задач исследования

- интерпретация основных понятий

- изложение основных процедур сбора и анализа эмпирического материала

Рабочий журнал (дневник) – в него заносят все данные и результаты исследования, выписки из литературы, свои идеи, мысли. Рабочий журнал необходим для последующего составления отчёта.

Рабочий журнал отличается от дневника тем, что в последнем всё фиксируется более кратко (ход работы и этапы выполнения).

Теория планирования эксперимента.

Необходима для того, чтобы проводить многофакторные эксперименты с минимальными затратами времени и средств. Как правило, эту теорию применяют в 2-х случаях:

1. Когда исследуют что-либо не исследуемое ранее

2. Когда исследуется явление, зависящее от многих факторов

Теория планирования эксперимента собирает все известные факторы, влияющие на ход эксперимента и все входные и выходные параметры и делит их на:

- основные (важные) параметры;

- второстепенные (несущественные).

По результатам исследования строят специальную таблицу, где записана последовательность действий, фактор и влияние его на результаты опыта.

Деление на существенные и несущественные проводится по величине влияния фактора на результат данного эксперимента. Существуют различные формулы:

у – результат эксперимента – для него существуют воздействия

у=а₁x₁+a₂x₂+…+a_nx_n

х – фактор, воздействующий на эксперимент

а – весовые коэффициенты, показывающие насколько данный фактор значим

Теория планирования эксперимента позволяет не проводить большое количество опытов (они могут быть дорогостоящими или их невозможно провести).

Подготовка к исследованию.

Сбор и получение информации.

Изучение литературы.

1. Изучение литературы начинается с подбора и составления списка

2. 3 вида каталогов:

a) алфавитный (по названию, автору)

b) систематический (по отдельным отраслям знаний в порядке, определяемом библиографической классификацией)

c) предметный (названия размещены по определённым предметам, темам исследований)

3. Изучение целесообразно начинать с реферативных изданий, сборников научных трудов по данной теме.

4. После определения и взятия нужной литературы необходимо бегло ознакомиться с книгами в общих чертах.

В обязательном порядке записываются выходные сведения книги (потом в своей работе делаются ссылки на книги и статьи, использованные ранее).

Существует два способа работы с книгой:

1. Быстрый просмотр.

2. Тщательная проработка текста.

Очень полезно после работы с книгой составить карточку реферата/аннотацию работы по данной статье. Также краткие рефераты используются для написания собственного обзора: они удобнее самой книги.

Патентный поиск.

Это разновидность информационного поиска, осуществляемого преимущественно в фондах патентной документации, с целью установления:

1. Уровня технического решения.

2. Границ прав владельца патентного документа.

3. Условий реализации этих прав (для получения лицензии на изделие).

Международная классификация изобретений (МКИ).

Необходима для быстрого нахождения изобретений.

Международная патентная классификация (МПК).

Индексы МПК:

А 61 К 35/00

А – раздел

61 – класс

К – подкласс

35/00 – основная группа

Существует 8 разделов:

A – удовлетворение жизненных потребностей человека.

B – различные технологические процессы.

C – химия и металлургия.

D – текстиль и бумага.

E – строительство.

F – военная продукция.

G – техническая физика.

H – электричество.

Существует очень большое число классов.

Каждому изобретению присваивается код.

Регламент патентного поиска:

1. Составление задания, в котором чётко формулируется предмет поиска в соответствии с применяемой в технике терминологией.

2. Определяется организация, по фондам которой будет проводиться этот поиск и глубина предметного поиска.

3. Определение классификационных рубрик – по каким кодам МПК надо проводить поиск: для определённых кодов МПК необходимо использовать специальные программы.

4. Проведение патентного поиска

Можно искать в фондах библиотек и в Интернете.

Сайты в Интернете:

1. Патенты США и Японии: www.freepatentsonline.com

2. Все патенты Евросоюза: http: //ep.espacenet.com

Для российских патентов: http: //ru.espacenet.com

3. Российское федеральное агентство по защите авторских прав и интеллектуальной собственности: www.fips.ru

В конце поиска составляется отчёт о патентных исследованиях.

Виды патентного поиска:

1. Тематический (предметный).

2. Именной – по имени изобретателя, по названию фирмы, по дате приоритета и т. д.

3. Нумерационный – по номеру, по датам, по названию классификации.

4. По виду документов – патент, авторское свидетельство и т. д.

Разработка гипотез.

Гипотеза – требующее проверки и доказательства предположение о причине, которая вызывает определённые следствия по структуре последующих объектов и характеру внутренних и внешних связей структурных элементов.

Гипотеза – это научно обоснованное предположение о причинах или закономерностях связей каких-либо явлений или событий природы, общества, мышления.

Новое знание всегда возникает первоначально в форме гипотезы.

Научная гипотеза должна отвечать следующим требованиям:

1. Относимость к фактам, на которых она построена.

2. Проверяемость опытным путём, сопоставимость с данными наблюдений, экспериментов.

3. Совместимость с существующим научным знанием.

Пример: существует гипотеза о торсионных полях, но с современными представлениями она не совместна.

4. Обладание объяснительной силой.

5. Простота.

Гипотезы:

1. Описательная – предположение о существующих свойствах объектов, характере связей между отдельными элементами изучаемых объектов (например, строение атома: он состоит из протонов, нейтронов, электронов, между ними существуют взаимодействия).

2. Объяснительная – предположение о причинно-следственных зависимостях.

3. Прогнозная – предположение о тенденциях и закономерностях развития объекта исследования.

Конкурирующие гипотезы – когда одно и то же явление описывают несколько гипотез (несколько гипотез свечения солнца).

Общая гипотеза – описывает большую совокупность фактов или закономерностей, как правило, при подтверждении превращается в теорию.

Частная гипотеза – в общей гипотезе – часть объекта, общей совокупности.

Единичная гипотеза – объединение каких-либо единичных фактов.

Рабочая гипотеза – предположение, выдвигаемое на первых этапах исследования (обычно выдвигают ряд рабочих гипотез – версий, по-разному объясняющих одно и то же событие).

Этапы развития гипотез:

1. Выделение группы фактов, которые не укладываются в прежние теории или гипотезы и должны быть объяснены.

2. Формулировка гипотезы, т.е. положений, которые объясняют данные факты (такие гипотезы называют рабочими).

3. Выделение из данной гипотезы всех вытекающих следствий.

4. Сопоставление выведенных следствий с имеющимися наблюдениями и результатами экспериментов, с научными законами.

5. Превращение гипотезы в достоверное знание или научную теорию, если подтверждаются все выведенные из гипотезы следствия и не возникает противоречия с ранее известными фактами.

Требования к гипотезе:

Гипотеза считается состоятельной, если она удовлетворяет следующим требованиям:

1. Гипотеза должна быть непротиворечивой, т. е. предположение не должно противоречить исходному экспериментальному базису.

2. Гипотеза должна быть принципиально проверяемой.

Пример: иногда гипотезы бывают принципиально непроверяемыми – например, гипотеза о происхождении Вселенной.

3. Гипотеза считается состоятельной, если она эмпирически и теоретически обоснована, т. е. её можно доказать теорией или экспериментом.

Способы подтверждения гипотез:

1. Обнаружение предполагаемого объекта или явления (самый действенный).

2. Выведение следствий и их верификация (основной способ).

3. Опровергаются все ложные гипотезы, и остаётся только одна, которая не опровергается, она правильная (косвенный способ).

Гипотеза окончательно опровергается, если обнаруживаются какие-то факты или явления, обстоятельства, которые противоречат вытекающим из данной гипотезы следствий.

Рабочее планирование - подробное описание операций, экспериментов с указанием сроков исполнения, объёмов предполагаемых затрат и ответственных исполнителей. Этот рабочий план обязательно согласуется с заказчиком, потом подписывается официальный договор. Оговариваются затраты, премии за досрочное выполнение и штрафы за задержку.