Міністерство освіти І науки, молоді та спорту України
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Кафедра видобування нафти і газу та геотехніки
МЕТОДОЛОГІЯ
НАУКОВо-ДОСЛІДНих робіт
Конспект лекцій для студентів галузь знань 0503 Розробка корисних копалин,
спеціальність 8.05030401 Видобування нафти і газу, освітньо-кваліфікаційний рівень “магістр”
Полтава 2013
З М І С Т
Вступ. Мета й завдання дисципліни . . . . . . . 2
1. Класифікація наукових досліджень і галузей науки . . . . 2
2. Організація і фінансування наукових розроблень . . . . 4
3. Етика наукової роботи та законодавство про інтелектуальну власність 5
4. Наукові кадри, їх підготовка й атестація . . . . . . 7
5. Етапи наукових досліджень . . . . . . . . . 10
6. Система науково-технічної інформації та вивчення стану проблеми . 11
7. Формулювання мети, завдань і кваліфікаційних ознак дослідження . 12
8. Теоретичні методи досліджень . . . . . . . . 13
9. Експериментальні методи досліджень . . . . . . . 14
10. Оформлення результатів наукової роботи . . . . . . 15
11. Підготовка наукових публікацій . . . . . . . . 18
12. Психологічні особливості творчого процесу та організація роботи творчого колективу . . . . . . 19
13. Евристичні методи пошуку науково-технічних рішень . . . 20
14. Основні поняття математичної статистики . . . . . . 22
15. Числові характеристики випадкової величини . . . . . 23
16. Закон розподілу випадкової величини . . . . . . . 25
17. Поширені закони розподілу випадкових величин . . . . . 28
18. Перевірка узгодженості закону розподілу з дослідними даними . 29
19. Імовірнісне оцінювання та нормування розрахункових параметрів . 31
20. Кореляція та лінійна регресія випадкових величин . . . . 33
21. Нелінійні емпіричні залежності . . . . . . . . 35
22. Загальна схема математичного планування експерименту . . . 36
Рекомендована література . . . . . . . . . 39
Вступ. Мета й завдання дисципліни
Метою вивчення дисципліни “Методологія наукових досліджень” є ознайомлення студентів з організацією і загальними методами наукових досліджень; формування магістра як майбутнього наукового працівника. Студенти вивчають питання організації наукових досліджень та оформлення їх результатів, методи активізації мислення, засвоюють основні методи планування експерименту й статистичного аналізу результатів, знайомляться з прикладами реальних наукових розроблень у вибраній галузі досліджень.
У результаті вивчення дисципліни студенти повинні :
· знати класифікацію, порядок організації і виконання наукових розроблень, порядок атестації наукових кадрів, способи пошуку й узагальнення наукової інформації, загальновживані методи наукових досліджень, специфіку досліджень у галузі технології будівельних матеріалів, виробів та конструкцій;
· уміти виконувати бібліографічний пошук необхідної науково-технічної інформації, обґрунтовувати тему і завдання досліджень, виконувати планування активного експерименту та статистичну обробку даних, підготувати звіт, публікацію чи доповідь про результати наукової роботи.
1 Класифікація наукових досліджень і галузей науки
Наука – сфера людської діяльності, головною функцією якої є виявлення та вивчення об'єктивних законів з метою їх практичного застосування.
Наукове пізнання світу розпочалося ще в стародавніх цивілізаціях. У Вавилоні, Єгипті та Китаї за сотні років до нашої ери відбувалося накопичення емпіричних знань і їх початкова систематизація. Як правило, науково-технічні рішення (передбачення розливів Нілу, будівництво храмів тощо) основувалися на практичному досвіді та копіюванні вдалих споруд. В кодексі законів царя Вавилону Хамурапі вказано: „Якщо будівельник збудує дім, який зруйнується і вб'є господаря, то будівельник має бути страчений”.
Суто науковий підхід до суспільства, природи й техніки, у тому числі до будівництва, започатковано у стародавній Греції та в Римі. Це підтверджують праці філософів, трактати Вітрувія про архітектуру, нові типи споруд, рішення щодо вибору будівельних матеріалів і принципів конструювання будівель. Прикладом наукового підходу може служити широке запровадження аркових систем у Римі, конструктивна схема яких вдало відповідає наявним матеріалам, що добре працювали лише на стиск.
Будівельна наука в сучасному вигляді започаткована в 18 сторіччі роботами Галілея, Маріотта, Гука, Ейлера, які заклали основу науки про методи розрахунків та проектування будівельних конструкцій.
У процесі розвитку науки відбуваються наступні перетворення:
математизація наук;
диференціація внаслідок невичерпності об'єктів пізнання;
інтеграція, дослідження на стиках наук, взаємне запозичення результатів;
зв'язок з технікою і виробництвом, прискорене впровадження нових наукових результатів.
Класифікація наукових досліджень та їх зв’язків із технікою відображені на рисунку 1. Наукові дослідження можна розділити на такі рівні:
Фундаментальні, присвячені вивченню основних законів природи (математика, ядерна фізика, хімія, генетика тощо). Фундаментальні дослідження можуть бути пошуковими (пізнання законів природи без певної практичної мети) і цільовими (визначений об'єкт та кінцева мета досліджень). Завдання фундаментальних досліджень ставляться на межі пізнання, імовірність отримання бажаного результату може бути меншою від 10%.
Прикладні виконуються з метою вирішення конкретних практичних задач і проблем. Як правило, вони базуються на застосуванні результатів фундаментальних досліджень для розв’язання конкретних проблем із конкретними об'єктами. Прикладні дослідження завжди є цільовими.
Технічні розроблення доводять результати прикладних досліджень до інженерного рівня та впровадження у виробництво.
Як правило, фундаментальні науки випереджають прикладні дослідження, але часто буває навпаки: у процесі виконання прикладних наукових розроблень формулюється тема фундаментального дослідження.
ВИРОБНИЦТВО
ПРОЕКТУВАННЯ
ТЕХНІЧНІ РІШЕННЯ
ВИНАХІДНИЦЬКА ДІЯЛЬНІСТЬ
ПРИКЛАДНІ НАУКОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ
ФУНДАМЕНТАЛЬНІ НАУКОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ
Рис. 1. Структура науково-технічної творчості
Сфера інтересів інженера та вченого в галузі техніки – прикладні наукові дослідження і технічні розроблення, а також проектування і впровадження у виробництво. Прикладні й фундаментальні наукові дослідження можуть бути теоретичними (здобуття нових знань із відомих шляхом логічно обґрунтованих операцій) або експериментальними (здобуття нових знань шляхом узагальнення дослідних даних). Часто теоретичні та експериментальні методи досліджень застосовуються комплексно. Окремі завдання теоретичного дослідження можуть потребувати експериментальних даних, або простіше розв’язуються експериментальним шляхом. Експеримент може дати поштовх до теоретичного розроблення, а може слугувати для перевірки теорії.
Досить важливою є класифікація наук за галузями знання (медичні, біологічні, хімічні, фізико-математичні, економічні, технічні тощо), яка відображається в назвах наукових ступенів (наприклад, кандидат економічних наук, доктор технічних наук). Існує також державна класифікація наукових спеціальностей (05.23.01 – Будівельні конструкції, будівлі і споруди; 05.23.05 – Будівельні матеріали і вироби; 05.23.20 – Містобудування та територіальне планування й т. д.). Така класифікація дозволяє розмежувати фахівців, об'єкти досліджень та систематизувати наукову інформацію, але наукові дослідження можуть також виконуватися на стику наук.