Научный метод технических исследований

МЕТОДИКА

Методика - совокупность приемов, методов обучения чему-либо, методов целесообразного проведения некоей работы, процесса, или же практического выполнения чего-либо.

Методика – это технические приемы реализации метода с целью уточнения или верификации знаний об изучаемом объекте.

Методика - конкретное воплощение метода - выработанный способ организации взаимодействия субъекта и объекта исследования на базе конкретного материала и конкретной процедуры.

Методика - наука о методах обучения.

Методика - совокупность, система конкретных методических приемов, используемых для решения теоретических и практических задач; совокупность приемов, способов, средств целесообразного проведения какой-либо работы. Методика олицетворяет не стратегию, а тактику научного познания.

Метод

Метод – путь исследования, способ достижения цели, совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

Метод - способ исследования, обучения, изложения, совокупность приемов и операций познания и практической деятельности; способ достижения определенных результатов в познании и практике.

 

Научный метод технических исследований

На предварительном этапе решения технических задач по разработке того или иного технического объекта, проводится анализ явлений или процессов, лежащих в основе конструируемого объекта. Методы проведения анализа технического объекта основываются на принципах системного подхода.

Под системой понимается взаимосвязь основных элементов. Структура технической системы определяется составом ее элементов и способами их связей.

Множество всех возможных состояний системы зависит от числа элементов, степеней их свободы, определяется уровнями связей между ними, а также функциями технической системы.

Метод декомпозиции - применяется для решения сложной технической задачи и сводится к расчленению системы на подсистемы или даже на элементы с целью их детального исследования с последующим их синтезом. Например, ракета-носитель как сложная техническая система расчленяется на блоки, которые в свою очередь делятся на отсеки, имеющие законченное конструктивное и функциональное назначение. Каждый отсек (топливный, переходный, отсек двигательной установки) подвергается аналитической проработке, а для каждого его элемента проводятся тепловые, прочностные и другие расчеты.

В техническом, как и в научном исследовании, используются анализ и синтез, индукция и дедукция и ряд других общих методов.

Метод моделирования имеет наибольшее значение в силу специфики конструирования технического объекта.

Моделирование - это исследование объектов познания посредством построения их моделей, когда реальный объект заменяется его моделью, а знания, полученные на основе исследования модели, переносятся на реальный объект.

В техническом познании, как уже отмечалось, зачастую отсутствует реальный объект. В этом случае моделирование можно рассматривать не только как процесс познания объекта, но и как процесс его создания.

В целом цикл моделирования включает в себя следующие этапы:

-  процедуру создания модели технического объекта,

- исследование модели,

- преобразование модели,

- переход от модели к техническому объекту.

Для моделирования структуры технического объекта необходимо предварительно описать его состав и выявить характер взаимосвязей между его элементами, представив их в виде математических выражений. На этом этапе моделирования должны быть установлены правила соответствия, которые выражают соотношения между свойствами реального технического объекта и свойствами математических объектов. Для описания структуры и свойств технического объекта используется логико-математический аппарат, включающий теорию множеств, математические операции с матрицами и теорию графов.

 

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОСНОВЫ ПОДГОТОВКИ  МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИЙ

 ( https://ppt-online.org/241255 )

 

Тема – это намечаемый результат диссертационного исследования, направленный на решение конкретной проблемы

Формулировка проблемы

Научная проблема – это противоречие между знаниями о потребностях общества и незнанием путей и средств их удовлетворения. Это совокупность новых, сложных теоретических или практических вопросов, противоречащих существующим знаниям и требующая решения путем научных исследований.

Формулировка научной проблемы строится на стремлении преодолеть установленные противоречия.

Решить научную проблему – значит создать условия, при которых противоречия будут устранены. Таким образом, на основе анализа противоречий исследуемого направления:

-  формулируется сама проблема,

- определяются в общих чертах ожидаемые результаты,

- выделяется тема,

- устанавливается ее актуальность и актуальность диссертации.

Тема - часть научной проблемы, охватывающая один или несколько вопросов исследования.

Примеры проблем: Экономия энергоресурсов, например, в ЖКХ, нефтегазовом комплексе, АПК, экономия топлива в автомобилестроении. Снижение энергоемкости технологий. Низкая точность и производительность оборудования в ряде областей техники. Низкое быстродействие и надежность некоторых видов продукции электроники. Недолговечность электрооборудования и с.-х. техники в АПК. Низкая степень автоматизации производственных процессов. Низкое качество электроэнергии в сельских сетях.

Д.З. – Сформулировать проблемы по своим направлениям.

Тема исследования

Тема исследования - это научная задача, охватывающая определенную область научного исследования.

Тема исследования базируется на комплексе исследовательских вопросов, состоящим из более мелких научных задач, относящихся к конкретной области научного исследования.

Тема диссертации должна идти от научной проблемы.

Найти проблему значительно сложнее, чем её решить (английский физик и общественный деятель Джон  Десмонд Бернал). Именно в выбранной для изучения проблеме должна содержаться та идея исследования, которую и будет осуществлять соискатель ученой (академической) степени. Качественный выбор темы является одним из основных условий дальнейшего успешного получения полезных научных и практических результатов.

Выбор темы научного исследования

К теме предъявляются ряд требований:

- актуальность исследования, т.е. ее реализация необходима в данный момент, поставленные в научной работе по данной теме задачи, требуют скорейшего решения для практики или соответствующей отраслей науки. Если две темы актуальны, то выбирается тема, которая дает больший экономический эффект;

- новизна исследования, т.е. такая тема, которая должна вносить вклад в науку (данной постановке такая тема еще не разрабатывалась);

- экономически эффективная и значимая, т.е. любая тема должна давать экономический эффект для народного хозяйства. Экономичность, например для теоретических тем, иногда заменяется требованием значимости для Республики Казахстан...

- реальность внедрения исследования результатов исследования и к тому же планируемый срок, т.к. может измениться актуальность и снизиться экономическая эффективность, если долго внедрять;

- перспективность исследования - определяется на основе экспертных оценок.

Актуальность исследования

Обосновывается актуальность исследований не целой области а конкретной выбранной темы. Для этого необходимо проанализировать в самом общем конспективном изложении, что сделано Вашим предшественниками, то есть провести критический обзор научно-технической информации.

Тема должна быть актуальна в двух отношениях:

• во-первых, её изучение отвечает насущной потребности общества, практики и производства

• во-вторых, полученные результаты заполнят пробел в науке, которая в настоящее время не располагает средствами для решения этой актуальной научной задачи.

Объект исследования

Объект противостоит (в данном случае диссертанту) в его познавательной деятельности.

То есть объект исследования - это та часть практики или научного знания, с которой исследователь имеет дело.

Объект исследования – это то явление (процесс) и др., которое содержит противоречие и порождает проблемную ситуацию.

Объект отвечает на вопрос «Что рассматривается? »

Объектом могут быть:

• предмет материального мира (например, автомобиль, с.-х. машина, электроустановка, установка по облучению семян растений),

• явление (например, процесс сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя, процесс сжигания газа в топке котла, процессы кормоприготовления, обработки семян, деталей какой-либо установки),

• связь между явлениями (например, между боковым уводом и заносом автомобиля, между параметрами облучения семян с помощью лазера и получаемым урожаем),

• свойство (например, маневренность автомобиля, сохранность картофеля после облучения лазером, надежность электрооборудования).

Предмет исследования

Предмет исследования – это та сторона, тот аспект, та точка зрения, «проекция», с которой исследователь познает объект исследования, выделяя при этом главные, наиболее существенные (с точки зрения исследователя) признаки объекта исследования.

Предмет исследования – наиболее значимые, с точки зрения практики и теории свойства, стороны, особенности объекта, которые подлежат изучению.

Предмет исследования – это новое научное знание об объекте исследования, полученное в результате исследований.

Примеры формулировок объекта и предмета исследования

Технологические отрасли науки:  

- Объект: Проходимость гусеничных машин.  Предмет: методы повышения проходимости особо легких гусеничных машин.

- Объект: Энергосберегающие технологии. Предмет: Энергосберегающие технологии в условиях крайнего севера.

Рекомендации по выбору наименования темы

Наименование работы должно быть кратким и точно соответствовать ее содержанию - предмету исследования диссертации, то есть той научно-исследовательской работе, которую выполнил диссертант над объектом исследования диссертации.

В наименовании темы обычно присутствуют:

1. «Угол исследования», другими словами, направленность работы: решение задачи, разработка, обоснование, повышение эффективности, совершенствование, оптимизация, снижение затрат и т.п.;

2.  Объект исследования;

3. Предмет исследования.

Примеры наименований диссертаций

 

• Повышение качества и надежности быстрорежущего инструмента за счет нанесения покрытия на основе наночастиц и применения эффективных смазывающеохлаждающих жидкостей.

• Повышение качества обрабатываемых деталей при точении и фрезеровании с использованием инструментов с износостойким покрытием.

• Рациональный выбор параметров конструкции подшипникового узла как средство повышения долговечности радиальных подшипников качения.

• Разработка и реализация диагностической системы для автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.

• Обеспечение технологичности конструкций агрегатов авиационных двигателей в условиях технического перевооружения производства

Наименование темы диссертации. Рекомендации

• Нельзя начинать наименование словами: « вопросы», «проблемы», «анализ » и т.п. из-за неопределенности конечного результата. Неизвестно, в какой степени будут разрешены проблемы или чем закончилось изучение, исследование.

• Последовательность слов, как правило, не должна нарушать первичность объекта и предмета исследования: «Улучшение агроклиматических свойств почв на основе разработки специальных отвесных плугов».

«Совершенствование управления персоналом образовательного учреждения на основе современных методов менеджмента».

• Не перегружена специальными терминами.

• Количество слов 7-16 вместе с предлогами.

Цель исследования

Цель исследования - что нужно достигнуть в итоге всей работы, то есть желаемый конечный результат конкретной диссертационной деятельности.

Это то, к чему мысленно стремится исследователь, и что ожидается в итоге после проведенного эксперимента и внедрения результатов исследования.

Примеры
   • выявление, обоснование и экспериментальная проверка условий формирования (развития)...

• Обоснование методов и средств...

• Разработка методики (модели, комплекса, системы)

• Разработка методики применения …

• Разработка технических средств (системы средств)...

•Разработка теоретической модели чего-либо

• Разработка требований, критериев

Целью не может быть практический результат НИР. Например такой как: «совершенствование процесса изготовления деталей...»

Примеры

• Тема: «Обоснование и выбор рациональных параметров эксплуатации экскаваторов цикличного действия»

Объект исследования: «Экскаваторы цикличного действия, эксплуатируемые на горнодобывающих предприятиях»

Предмет исследования: «Влияние условий эксплуатации на нагруженность узлов рабочего оборудования и эффективность эксплуатации экскаваторов».

Цель работы – повышение эффективности эксплуатации экскаваторов, на основе применения разработанной методики обоснования и выбора рациональных параметров эксплуатации в зависимости от нагруженности узлов рабочего оборудования.

Домашнее задание: Сформулировать тему, цель, ОИ и ПИ магистерской диссертации.

 Задачи

Научная задача предполагает получение научного результата, т.е. неизвестного ранее знания, расширяющего существующие границы знаний в данной отрасли науки, а инженерная разработка – это техническое решение, полученное на основе или в рамках установленных ранее знаний или закономерностей. Инженерная задача не может быть предметом диссертационного исследования.

Результатом работы – является перечень теоретических, методических и экспериментальных задач, последовательное решение которых приводит к результатам.

Это обычно делается в форме перечисления: изучить..., описать..., установить..., выявить..., разработать...

Количество, содержание и глубина задач выбирается индивидуально, но среди них можно выделить: экспериментальные задачи подтверждения правильности теории, практические задачи выявления эффективности решений.

Количество задач должно быть равно количеству результатов.

Примеры формулировок задач

 

Предложить новые технологические разработки по модернизации (оптимизации…), позволяющие достичь повышения эффективности (качества, производительности) при эксплуатационных ограничениях (экологических, антропометрических, массогабаритных, энергетических, безопасности …)

Задачи должны быть ориентированы на результат: выявить существующее состояние..., установить зависимость..., разработать методику (модель)..., сформулировать рекомендации.., а не на процесс: «проанализировать на основе исследуемого материала...», провести исследование...».

  Примеры (шаблоны) формулировок задач:

 1. Выполнить системный анализ проблемной ситуации … (по предмету исследования).

 2. Предложить новые технологические разработки по модернизации (оптимизации…), позволяющие достичь повышения эффективности (качества, производительности) при эксплуатационных ограничениях (экологических, массогабаритных, энергетических, безопасности …)

3. Разработать методику (модель) описания (расчета) основных показателей эффективности (производительности, быстродействия, информативности …) предмета исследования …

4. Выполнить обоснование полученных результатов, например, путем сопоставления (сравнения) данных с … (известными решениями, фундаментальными, эмпирическими данными …). Выполнить статистический анализ расчетных и экспериментальных результатов. Сделать выводы об адекватности теоретической и эмпирической интерпретаций.

5. Сформулировать рекомендации по практическому использованию научных выводов.

 

Гипотеза исследования

ГИПОТЕЗА является одним из главных методов развития научного знания, который заключается в выдвижении гипотезы и последующей ее экспериментальной или теоретической проверкой, которая либо подтверждает гипотезу и она становится фактом, концепцией, теорией, либо опровергает, и тогда строится новая гипотеза и т.д.

Гипотеза имеет вид: если А, то В, где А – совокупность формируемых исследователем условий, основанных на ведущей идее исследования, В – совокупность результатов, приводящих к цели (или отождествляемых с целью).

Вначале гипотеза формулируется в общих чертах, затем уточняется после теоретического изучения проблемы.

Формулировать гипотезу можно как утверждение:

А) Повысить … можно за счет …, (применить…), что объясняется …

Б) Наблюдаемое … объясняется ….

  Требование к гипотезе

При выдвижении гипотез необходимо соблюдать ряд требований. Гипотеза должна:

- быть построена по образу научного объяснения (указаны - причины, факты, зависимости);

- выходить за пределы тех факторов, на основании анализа которых она выдвинута. Другими словами, экспериментальные данные дают отдельные точки. Гипотеза должна обосновывать кривую, включающую в себя эти отдельные точки и выходящую за их пределы (предсказательная способность гипотезы).

- учитывать известные законы;

- объяснять все факты, характеризующие проблему (задачу);

- быть принципиально проверяемой и максимально простой;

-не должна быть очевидной (если хорошо учить, воспитывать, то и результаты обучения, воспитания будут хорошими; внедрение автоматизации … повышает производительность ).

ПРИМЕР ВЫБОРА ТЕМЫ

 

Тема: Влияние школьной подготовки на качество учебно-познавательной деятельности студентов 1 курса факультета «АКТ».

Цель: Изучить влияние школьной подготовки на качество учебно-познавательной деятельности студентов 1 курса.

Объект: Учебно-познавательная деятельность первокурсников «АКТ».

. Предмет: Готовность первокурсников факультета «АКТ» к обучению в вузе.

Гипотеза: Учебно-познавательная деятельность студентов «АКТ» будет успешной, если своевременно будут выявляться пробелы в школьной подготовке первокурсников и приниматься индивидуальные меры по их устранению.

Задачи:
   1) выявить и описать основные факторы, определяющие готовность первокурсников к обучению на факультете «АКТ»;

2) разработать инструментарий измерения выявленных факторов;

3) пользуясь инструментарием, провести необходимые измерения;

4) проанализировать собранный материал, сформулировать некоторые рекомендации.

 

(НАУЧНАЯ) НОВИЗНА

Новизна – одно из главных требований к диссертации.

Три варианта новизны для магистерской диссертации:

1) поставлена новая задача, которая решена новыми методами (или: новый объект и новый предмет исследований). Это работа скорее «вширь». Надо показать возможности решения нового класса задач этим методом;

2) предложен новый метод решения известной задачи, который лучше предыдущего (или: известный объект, но новый предмет – исследование новой изоляции для известного водонагревателя);

3) известным методом решена новая задача (известные методы применены в новой предметной области, или: известный предмет, но новый объект (разработанная новая изоляция, но применена для холодильника).

Работы по 2 и 3 вариантам скорее «вглубь». Здесь требуется углубленная проработка конкретных задач.

 

№	Задача	Метод
1	Новая	Новый	Работа «вширь»
2	Известная	Новый

Работа

«вглубь»