Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Кафедра безопасности жизнедеятельности

А.В. Александрова, А.А. Левчук

Конспект лекций по дисциплине «Методология научных исследований в техносферной безопасности»

для студентов всех форм обучения

направления 20.04.01Техносферная безопасность

Краснодар

2015

Содержание

Раздел 1. Методологические основы научно-исследовательской деятельности. 3

Лекция 1. Общие положения научно-исследовательской работы. Общие сведения о науке и научном познании. Научные организации. Актуальность и новизна научных исследований. Выбор темы НИР и этапы исследований. 3

Лекция 2. Классификация и методы оценки научно-исследовательской работы. Методы теоретических и экспериментальных исследований. Содержание, цели и задачи теоретических исследований. Формулировка и корректировка общего направления исследования. 10

Раздел 2. Организационные основы научно-исследовательской деятельности. 18

Лекция 1. Типы и задачи экспериментальных исследований. Виды экспериментальных исследований в техносферной безопасности. Этапы проведения эксперимента. План программа эксперимента. Математические методы анализа моделей. Статистические методы оценки результатов измерений. Графическое представление результатов экспериментов. Обработка результатов экспериментальных исследований. 18

Лекция 2. Информационный поиск. Научно-техническая информация. Научные и научно-технические информационные базы. Базы научных цитирований. РИНЦ. Изучение и анализ литературных источников. Эффективные способы сбора первичных данных. Приемы работы с источниками научно-технической информации 28

Лекция 3. Анализ и результаты НИР. Рефлексия в научном исследовании. Публикация результатов исследований. Защита авторских прав научных работников. Оформление и защита результатов НИР. 35

Раздел 1. Методологические основы научно-исследовательской деятельности.

Лекция 1. Общие положения научно-исследовательской работы. Общие сведения о науке и научном познании. Научные организации. Актуальность и новизна научных исследований. Выбор темы НИР и этапы исследований.

Общие положения научно-исследовательской работы.

Область исследовательской деятельности человека, направленная на получение новых знаний о природе, обществе и мышлении, является наукой. Справедливо и другое определение: наукой называется непрерыв­но развивающаяся область знаний объективных законов природы, обще­ства и мышления, получаемых в результате специальной деятельности лю­дей и превращаемых в непосредственную производительную силу обще­ства. Наука является следствием разделения общественного труда. Она возникает вслед за отделением умственного труда от физического и пре­вращением познавательной деятельности в специфический род занятий особой группы людей. Основу науки составляют: система знаний; опреде­ленный вид общественного разделения труда; процесс познания законо­мерностей объективного мира; процесс производства знаний и их исполь­зование.

Основными функциями науки являются:

• сбор, изучение, систематизация и обобщение фактов;

• анализ и объяснение сущности процессов и явлений;

• выявление закономерностей развития природы, общества и мыш­ления;

• предсказание процессов, явлений и событий;

• разработка направлений и методов практического применения по­лученных знаний.

Идеальное воспроизведение в языковой форме обобщенных пред­ставлений о закономерных связях объективного мира является знанием.

Знание является продуктом общественной деятельности людей, ко­торая направлена на преобразование действительности. Однако нельзя признать знания научными, если они получены человеком на основе про­стого наблюдения. Хотя эти знания играют важную роль в жизни людей, но они не раскрывают сущности явлений, а также взаимосвязи между ни­ми, которые позволили бы объяснить, почему данное явление протекает так или иначе, а следовательно, и предсказать его дальнейшее развитие.

Опосредованное и обобщенное отражение в мозгу человека суще­ственных свойств, причинных отношений и закономерных связей между явлениями или объектами называется мышлением. Основным инструмен­том мышления являются логические рассуждения человека, к структурным элементам которых относятся понятия, суждения и умозаключения.

Мысль, отражающая необходимые и существенные признаки явле­ния или предмета, называется понятием.

Самые общие абстракции или наиболее широкие понятия называют­ся категориями. К ним относятся философские понятия о форме и содер­жании явлений.

Мысль, в которой что-либо утверждается или отрицается посред­ством связи, сопоставления понятий, называется суждением.

Умозаключение – это процесс мышления, посредством которого из одного или нескольких суждений выводится новое суждение.

Принципы, аксиомы и постулаты являются важнейшими формами знаний. Они составляют исходные положения какой-либо отрасли науки, например аксиомы Евклидовой геометрии, в квантовой механике – посту­латы Бора и т.д. Иначе говоря, они являются начальной формой системати­зации знаний.

Научные законы, отражающие устойчивые, наиболее существенные, повторяющиеся объективные внутренние связи в природе, обществе и мышлении, являются важнейшим составным звеном в системе научных знаний.

Научное исследование – форма существования и развития науки. Это деятельность человека, направленная на получение и применение но­вых знаний путем всестороннего изучения объекта, процесса или явления на основе разработанных в науке принципов и методов познания. Целью научного исследования является получение и внедрение в практику полез­ных для человека результатов. Каждое научное исследование должно иметь тему, обоснование которой является важным этапом проведения ра­бот.

Научное исследование состоит из следующих этапов: возникновение идей; формирование понятий; выдвижение гипотез; обобщение научных фактов; доказательство правдивости гипотез и суждений.

Научной идеей называется новое интуитивное объяснение событий или явлений без осознания всех совокупностей связей, без промежуточной аргументации. Она базируется на имеющемся знании, однако вскрывает незамеченные ранее закономерности. Идея находит свою специфическую материализацию в гипотезе.

Предположение о причине, вызывающей следствие, называется гипотезой. Правильность каждой гипотезы должна быть подтверждена и доказана в процессе познания. Когда гипотеза не противоречит фактам, а согласуется с ними, тогда в науке ее принято называть теорией или зако­ном.

Теория является наиболее высокой формой систематизации и обоб­щения научных знаний. Она позволяет открывать новые законы и прогно­зировать будущее.

Таким образом, система обобщенного знания, объясняющая те или иные стороны действительности, называется теорией (греч. рассмотрение, исследование).

Общие сведения о науке и научном познании.

В настоящее время выделяются три основных подхода к исследованию развития науки - кумулятивный, анти кумулятивный и «кейс‐стадис» (ситуационные исследования). Первый подход основан на таком представлении о научном познании, когда оно выступает в качестве поступательного движения, процесса постепенного пополнения знаний приближающегося к идеалу абсолютной истины. Идеал истины при этом моделируется логически связной, непротиворечивой системой определенных знаний. Кумулятивный подход к науке рассматривает её развитие лишь как уточнение, детализацию, совершенствование уже имеющихся знаний, без каких‐либо разрывов непрерывности и качественных скачков. Развитие кумулятивной модели способствовало утверждению важного методологического подхода (названного впоследствии конвенционализмом), согласно которому непосредственным источником научного знания является не природа сама по себе, а её модель (модели), созданные исследователями предшествующих поколений ученых.

Как кумулятивный подход объясняет возникновение нового знания? Э. Мах, например, решал эту проблему, опираясь на принцип непрерывности: ученый должен видеть в явлениях единообразие, представить новые факты так, чтобы подвести их под уже известные законы. П. Дюгем признавал наличие в науке крупных сдвигов, переворотов, но усматривал задачу науки именно в том, чтобы включить их в такую историко‐научную реконструкцию, которая обеспечит кумулятивность научного познания - постепенность и непрерывность, появление каждого нового этапа на основе предшествующего развития знания. Согласно Дюгему, в генезисе «научной доктрины нет абсолютного начала; как бы далеко в прошлое ни прослеживали цепочку мыслей, которые подготовляли, подсказывали, предвещали эту доктрину, всегда в конечном итоге приходят к мнениям, которые, в свою очередь, были подготовлены, подсказаны, предвещены; и если прекращают это прослеживание следующих друг за другом идей, то не потому, что нашли начальное звено, а потому, что цепочка исчезает и погружается в глубину бездонного прошлого».

Однако, данная модель имеет и уязвимый момент: ведь несостоятельность хотя бы одного элемента научного знания в силу системности последнего неизбежно должна была бы повлечь за собой разрушение всей его конструкции и, таким образом, поставить под сомнение саму идею научного прогресса. Но что же представляет собой процесс развития научного знания как не исправление прежних ошибок, избавление от иллюзий и заблуждений, доставшихся в наследство от предыдущих поколений учёных?

Вторая, антикумулятивная, модель развития науки, пытаясь преодолеть отмеченный выше недостаток, предлагает рассматривать развитие науки как революционную смену норм, канонов, стандартов, полную смену систем знаний, как прерывный процесс. В рамках данной модели вводится принцип несоизмеримости теорий (принцип научных революций) и, таким образом, преодолевается недостаток кумулятивизма. Научные революции в рамках антикумулятивного подхода понимаются различными исследователями по‐ разному: придерживающиеся эволюционистских взглядов понимают научные революции как убыстрения эволюционного процесса. Представители постпозитивизма второй половины XX века рассматривают их как фундаментальную ломку старой парадигмы, научно‐исследовательской программы в целом, причём вновь возникающие парадигмы, по их мнению, принципиально несводимы к предшествующим теориям, парадигмам, исследовательским программам. Так, Т. Кун утверждает, что в ходе научной революции возникает новая теория, уже вполне завершенная и оформленная, в то время как И. Лакатос полагает, что победившая в результате научной революции научно‐ исследовательская программа должна ещё развиваться, совершенствоваться до некоего «пункта насыщения», после чего начинается её неизбежный регресс.

Как известно, антикумулятивный подход оказал большое влияние на развитие науки второй половины XX века, хотя описание науки при этом было сведено только к противопоставлению т.н. нормальной науки (когда идет постепенное накопление знаний в рамках существующей парадигмы) и научных революций (периодов коренной ломки господствующих парадигм, замены их на новые). Надо отметить, что при всей своей новизне и эффективности, антикумулятивный подход к развитию науки, тем не менее, неразрывно связан с предыдущей, кумулятивной, моделью, поскольку и здесь развитие науки видится поступательным, а его непрерывность нарушается только в периоды научных революций. Антикумулятивная модель оказывается всего лишь неким фрагментом, отличным от кумулятивной модели как целого в той её части, которая относится к научным революциям.

Третий методологический подход к исследованию развития науки -использование ситуационных исследований («кейс‐стадис»): «Кейс‐стадис -это как бы перекресток всех возможных анализов науки, сформулированных в одной точке с целью обрисовать, реконструировать одно событие из истории науки в его цельности, уникальности и невоспроизводимости». Согласно этому подходу, научное открытие понимается как новое знание, как нарушение непрерывности, как уникальное историческое событие, описываемое как единство идеи, содержания, цели предшествующей науки и культуры, условий жизни научного сообщества этого конкретного периода. Новое научное знание, открытие берется не изолированно, а рассматривается в контексте с имеющимися научными гипотезами, теориями, социокультурными, историческими, психологическими обстоятельствами, при которых данный новый научный результат был получен.

В качестве недостатка данного методологического подхода следует отметить то, что относительно полное и всестороннее рассмотрение развития научного знания осуществляется только в локальных точках получения нового знания, только в фокусах, в узлах; но может ли знание в только точечных элементах развития науки дать возможность выявить закономерности всего процесса развития науки в целом? Не является ли подобный подход лишь мозаично‐фрагментарным, «очаговым» описанием? Отмечаются и другие недостатки данной модели. Так, в исследовании Л.А. Марковой отмечается что «кейс‐стадис»:

1) сосредоточены не на итоге научного открытия, а на самом историческом событии в целом; следовательно, это больше историческое, чем содержательно - научное, теоретико‐методологическое ииследование;

2. кейс‐стадис смешивает предшествующие, настоящие и последующие события, и отделить одно от другого представляется затруднительным;

3. в качестве целостного и уникального берется событие достаточно ограниченное, без должного разбега, без должного масштаба, без его предистории;

4) внутри ситуационных исследований деформируются общие и универсальные научные понятия, критерии, нормы, поскольку с их помощью стараются описать частное (индивидуальное) и уникальное (событие, историческую эпоху, исследователя), слишком жестко погрузить науку в контекст культуры.

Мы рассмотрели основные методологические подходы к проблеме развития науки, имеющие как несомненные достоинства, так и принципиально неустранимые недостатки. Вряд ли можно считать задачу разработки такого рода методологических подходов вполне завершенной. Большинство ученых склоняются к идее о том, что дальнейшие исследования развития научного познания возможны на пути взаимодополняемости существующих методологических подходов.

Научные организации.

Научной организацией признается юридическое лицо независимо от организационно-правовой формы и формы собственности, а также общественное объединение научных работников, осуществляющие в качестве основной научную и(или) научно-техническую деятельность, подготовку научных работников и действующие в соответствии с учре­дительными документами научной организации.

Научные организации подразделяются на научно-исследователь­ские организации (институты), научные организации образовательных учреждений высшего профессионального образования, опытно-кон­структорские, проектно-конструкторские, проектно-технологические и иные организации, осуществляющие научную и(или) научно-техни­ческую деятельность. Они функционируют в системе Российской ака­демии наук, органов исполнительной власти, вузов.

В ведении Правительства РФ находятся Российский фонд фундаментальных исследований и Российский гуманитарный научный фонд. В уставах этих фондов указано, что они являются некоммерческими организациями в форме федеральных учреждений. Они проводят отбор на конкурсной основе проектов научных исследований, поддерживаемых этими фондами, по изданию научных трудов, организации научных мероприятий конференций, семинаров и т.п.), развитию экспериментальной базы научных исследований. Фонды финансируют отобранные проекты и мероприятия, контролируют использование выделенных средств, поддерживают международное сотрудничество в области научных исследований.

Федеральным органом исполнительной власти, проводящим государственную политику и осуществляющим управление в сфере науки и технологий гражданского назначения, а также координирующим деятельность в этой сфере иных федеральных органов исполнительной власти, является Министерство промышленности, науки и технологий РФ.

Министерство формирует и обеспечивает единую государственную научно-техническую политику, определяет приоритетные направления развития науки и техники, организует работу по решению важнейших межотраслевых научно-технических проблем, разрабатывает федеральные научно-технические программы и содействует в их реализации, координирует деятельность федеральных органов исполнительной власти в сфере научно-технической информации, разрабатывает и осуществляет меры по сохранению и развитию научно-технического потенциала России.

Другим федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим исполнительные, контрольные, разрешительные, регулирующие и организационные функции в области охраны промышленной собственности (изобретения, промышленные образцы и др.), правовой охраны для ЭВМ, баз данных и топологий интегральных микросхем, является Российское агентство по патентам и товарным знакам. Агентство принимает к рассмотрению заявки на выдачу патентов, свидетельств на объекты промышленной собственности, проводит экспертизу этих заявок, осуществляет государственную регистрацию объектов промышленной собственности, выдает охранные документы и выполняет другие функции.

Важные управленческие функции в сфере вузовской науки выполняет Министерство образования РФ. Оно является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим управление не только в сфере образования, но и в сфере научной и научно-технической деятельности образовательных учреждений, научных и других организаций в сфере образования. В число основных задач Министерства образования РФ входит разработка и реализация системы управления сферой научной деятельности, координация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в учреждениях и организациях сферы образования, реализация кадровой политики в сферах образования и научной деятельности.

Приказом Минобразования России от 6 июня 2000 г. № 1705 утверждена «Концепция научной, научно-технической и инновационной политики в системе образования Российской Федерации на 2001 – 2005 годы» (далее – Концепция). В ней определена главная цель научной, научно-технической и инновационной политики системы образования: обеспечение подготовки специалистов, научных и научно-педагогических кадров на уровне мировых квалификационных требований, эффективное использование ее образовательного, научно-технического и инновационного потенциала для развития экономики и решения социальных задач страны. Для достижения поставленной цели в Концепции сформулированы следующие основные задачи: развитие научных исследований как основы фундаментализации образования, базы подготовки специалиста; органическое сочетание фундаментальных поисковых и прикладных исследований с конкурентноспособными разработками коммерческого характера; приоритетное развитие научных исследований, направленных на совершенствование системы образования всех его уровней; совершенствование системы планирования и финансирования научной, научно-технической и инновационной деятельности организаций.

В Концепции намечены направления работы с молодежью: развивать систему научных олимпиад, конкурсов на лучшую научную работу студентов и учащейся молодежи, научных молодежных школ и конференций; обеспечить академическую мобильность студентов, аспирантов, докторантов, разработать систему поддержки и поощрения одаренной молодежи; совершенствовать организацию учебно- и научно-исследовательской работы молодежи в системе: школа – вуз – аспирантура – докторантура.

Структурным подразделением Министерства образования РФ выступает Высшая аттестационная комиссия (ВАК), главными задачами которой являются:

- обеспечение единой государственной политики, осуществление контроля и координация деятельности в области аттестации научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации;

- содействие улучшению количественного состава научных и научно-педагогических кадров, повышению эффективности их подготовки и использования с учетом потребностей общества и государства, перспектив развития науки, образования, техники и культуры.

Высшим научным учреждением страны является Российская академия наук (РАН). РАН проводит фундаментальные и прикладные научные исследования по важнейшим проблемам естественных, гуманитарных и технических наук, принимает участие в координации фундаментальных научно-исследовательских работ, выполняемых научными организациями и высшими учебными заведениями, финансируемыми из федерального бюджета.

Академии наук подчинен ряд научно-исследовательских институтов, в том числе Институт государства и права. В составе академии – 9 отделений по областям и направлениям науки. В настоящее время существует три региональных отделения: Сибирское, Дальневосточное и Уральское. Последнее включает Архангельский, Коми, Оренбургский, Пермский, Челябинский и Удмуртский научные центры. Кроме того, Уральское отделение имеет Институт философии и права (г. Екатеринбург). Высшим органом управления РАН является общее собрание, которое избирает ее руководство – президента, вице-президентов, членов Президиума.

Всей деятельностью академии в период между сессиями общего собрания руководит президент РАН.

Актуальность и новизна научных исследований. Выбор темы НИР и этапы исследований.

Определение научной новизны исследования проводится на основе оригинальности исследования и его отличия от известных исследований, которые проведены по сходной проблеме ранее. Этой новизной может быть:

• эмпирическое подтверждение или опровержение ранее выдвинутой теоретической идеи;

• предмет исследования, никогда ранее не изучавшийся;

• методы исследования, никогда ранее не применявшиеся при изучении подобных явлений;

• впервые выявленные связи и отношения между фактами, процессами и системами, никем ранее не описанные, и т. д.

Таким образом, элементы новизны исследования могут заключаться в самых простых формах: впервые поставленная задача или новая постановка известной задачи; новый метод или новое применение известного метода; новые результаты, критерии оценки, конкретные зависимости; усовершенствование имеющихся или разработка новых методик; разработка математических моделей процессов; разработка нового инструментария; создание на основе известных положений нового обобщения с разработками прикладного характера.

Научная новизна результатов исследования может заключаться, на-пример, во введении в научный оборот нового цифрового и фактического материала, полученного в результате проведения эксперимента или опроса. Кроме того, новой может оказаться детализация известного процесса, явления.

Определение научной новизны происходит следующим образом.

Во-первых, анализируется цель исследования. Новизна может содержаться в поставленной цели. Какой смысл исследовать то, что уже сделано в науке и решено на практике? Если поставленная (оригинальная) цель достигнута, то и результат исследования представляет собой новизну.

Во-вторых, анализируется гипотеза. В ней определены пути и способы достижения цели. Гипотетически выбранные пути и способы достижения цели всегда имеют известную долю новизны, если только исследование не дублирует уже кем-то проведенное.

В-третьих, выделяется та часть выводов по главам и заключению, которая не повторяет ранее сказанное другими авторами и не описана в литературе.

В-четвертых, все новые положения исследования выстраиваются в систему и ранжируются.

Подробный анализ практически любого интересного в научном от-ношении объекта приводит к новым полезным результатам, выводам, обобщениям.

Практическая значимость исследования – это возможность его использования в практике учреждения, организации, а также для продолжения исследования. При этом определяется практическая значимость прежде всего того нового, что внес исследователь.

Определение практической значимости происходит следующим образом:

• во-первых, анализируется база исследования, т. е. то учреждение, где проводилась эмпирическая (экспериментальная) часть исследования или где обобщался опыт работы;

• во-вторых, определяется, где могут быть использованы данные рекомендации;

• в-третьих, выделяются новые проблемы и выдвигаются новые идеи, которые не исследовались, но возникли в ходе исследования.

Так, определяется, при работе с какими материалами и в каких технологических процессах могут быть использованы новые идеи, положения, рекомендации исследования, а также какие проблемы могут быть темой и предметом последующих изысканий.

Обычно научно-исследовательскую работу выполняют в определен­ной последовательности. Весь процесс выполнения теоретических и при­кладных НИР состоит из шести этапов.

К первому этапу относится формулирование темы. На этом этапе прежде всего нужно ознакомиться с проблемой, по которой будет выпол­няться НИР. Сюда входят: предварительное ознакомление с литературой и классификация важнейших направлений; окончательное уточнение и фор­мулирование темы исследования; составление краткого плана исследова­ния и разработка технического задания; составление календарного плана исследований и определение примерного ожидаемого экономического эф­фекта.

На втором этапе формулируются цель и задачи исследования. Вна­чале осуществляются подбор и составление библиографических источни­ков (монографий, учебников, статей и т.п.), изучение научно-технических отчетов по теме исследования и написание аннотаций источников. По теме исследования также составляются рефераты. Затем анализируются, сопо­ставляются и рассматриваются с критических позиций проработанные ис­точники. Выдвигается собственное суждение по каждому источнику, про­работанному автором. На основе обобщения проработанной информации излагается состояние вопроса по теме НИР. Формулируются цель и задачи исследования на основе сформулированных методических выводов по об­зору информации.

Третий этап посвящается теоретическим исследованиям. На этом этапе изучается физическая сущность явления и формулируются гипотезы; выбирается и обосновывается физическая модель; делается ее формализа­ция (математическое описание) и получают аналитические модели. Затем выполняется теоретический анализ полученных аналитических зависимо­стей.

Экспериментальным исследованиям посвящается четвертый этап. Прежде всего устанавливаются цель и задачи экспериментальных исследо­ваний. Затем выполняется планирование эксперимента, разрабатываются методика и программа исследований, а также выбираются средства изме­рений. При необходимости конструируются макеты, модели стендов, уста­новок, аппаратов и приборов, а также других средств, необходимых для эксперимента. Обосновываются способы измерений. Ставят эксперимент в лабораторных условиях, на опытных участках, а также на действующих предприятиях.

На пятом этапе проводят анализ и оформление результатов науч­ных исследований. На этом этапе выполняется общий анализ теоретических и экспериментальных исследований. Сопоставляют результаты экспери­мента с теорией и анализируют имеющиеся расхождения. Затем уточняют теоретические модели, результаты исследований и выводы. При необхо­димости ставятся дополнительные эксперименты. На основании выпол­ненных теоретических и экспериментальных исследований сформулиро­ванная гипотеза превращается в теорию. Затем формулируются научные и производственные выводы, составляется научно-технический отчет, кото­рый рецензируется, составляется доклад и исправляется рукопись.

Шестой этап посвящается внедрению результатов исследования и определению экономической эффективности. Результаты исследования внедряются на производстве, и там же рассчитывается фактическая эконо­мическая эффективность.

Как уже отмечалось выше, четвертый вид научно-исследовательских работ заключается в разработке. К этому виду НИР относятся опытно-конструкторские работы (ОКР), включающие в себя следующие семь эта­пов.

Первый этап включает формулирование темы, цели и задач иссле­дования.

На втором этапе проводят изучение литературных источников, а также, при необходимости, постановку эксперимента и подготовку к тех­ническому проектированию экспериментального образца.

Техническому проектированию посвящен третий этап. Сюда вхо­дят следующие работы: разработка вариантов технического проекта; рас­четы основных параметров; выполнение чертежей; изготовление отдель­ных блоков и узлов, а также анализ их работы. Осуществляются разработ­ка и согласование технического проекта и его технико-экономическое обоснование.

Четвертый этап заключается в рабочем проектировании, т.е. в разработке проекта со всеми деталями.

Изготовлению опытного образца посвящен пятый этап. На этом этапе выполняют следующее: анализ и контроль технической документа­ции; проектирование технологических процессов; составление проекта ор­ганизации работ; разработку технологических карт; составление докумен­тации по организации работ, а также изготовление деталей, узлов и блоков опытного образца и их сборку; опробование, доводку и регулирование опытного образца; стендовые и производственные испытания.

Доработку опытного образца проводят на шестом этапе. В этот этап входят анализ работы всех узлов образца после его производственных испытаний, а также замена отдельных узлов, не выдержавших нагрузки.

Седьмой этап посвящен государственным испытаниям опытного образца, передаче его специальной комиссии на государственные испыта­ния.

Лекция 2. Классификация и методы оценки научно-исследовательской работы. Методы теоретических и экспериментальных исследований. Содержание, цели и задачи теоретических исследований. Формулировка и корректировка общего направления исследования.

Классификация и методы оценки научно-исследовательской работы.

Существуют различные признаки классификации научно- исследовательских работ.

1. По видам связи научно-исследовательских работ (НИР) с обще­ственным производством они разделяются следующим образом: исследо­вания, направленные на создание новых машин, конструкций или процес­сов, которые используются для повышения эффективности производства, и НИР, повышающие уровень производственных отношений. К последним можно отнести работы, повышающие уровень организации производства без создания новых средств труда, а также теоретические работы в области гуманитарных, общественных и других наук. Они могут использоваться при совершенствовании общественных отношений, а также для повыше­ния уровня духовной жизни людей.

2. НИР классифицируются по степени важности исследований для народного хозяйства. Они делятся на выполняемые по государственному плану, по плану отдельных министерств и ведомств и по инициативе науч­но-исследовательских институтов или частных фирм.

3. В зависимости от источников финансирования НИР также делят­ся на госбюджетные, которые финансируются из средств государственного бюджета, и хоздоговорные работы, которые финансируются по договорам с частными фирмами и предприятиями.

4. По длительности НИР делятся на долгосрочные и краткосрочные. Долгосрочные НИР выполняются в течение нескольких лет, а краткосроч­ные – обычно в течение одного года.

5. НИР классифицируются по целевому назначению на четыре вида: фундаментальные, прикладные, поисковые и разработки.

Фундаментальные исследования – это научная деятельность, направленная на получение новых знаний, на создание новых принципов. Их целью является более глубокое познание законов природы и расшире­ние знаний общества.

Прикладные исследования выполняются с целью создания новых ме­тодов, на базе которых ведутся разработки по созданию новых машин, оборудования и материалов, а также способов производства и организации работ и т.д. Прикладные исследования должны удовлетворять потребность в развитии конкретных отраслей промышленности. Они направлены на применение результатов фундаментальных исследований для решения практических задач.

Поисковые исследования направлены на определение перспективно­сти работы по конкретной теме, на поиски путей и методов решения науч­ных проблем.

Разработки направлены на преобразование теоретических или при­кладных исследований в технические приложения. Конечной целью разработок является подготовка материалов для внедрения. Поэтому они не предназначены для проведения новых научных исследований.

При проведении научных исследований используются определенные способы, приемы, операции, правила и средства. Они разрабатываются ис­ходя из особенностей и закономерностей изучаемых явлений и объектов.

Понятие метод в об­щем случае означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности. Владение методом означает знание того, каким образом, в какой последовательности человек должен совершать те или иные действия, чтобы решить определенные задачи.

Научный метод – это совокупность способов получения новых знаний о явлениях действительности; система принципов, требований и правил, необходимых для достижения цели и задач научных исследований. Осознанное применение научно обоснованных методов является важным условием высокой эффективности и достоверности научно-исследовательской деятельности. Однако нельзя забывать, что методы са­ми по себе, без их правильного и целесообразного использования, не га­рантируют успешности научных исследований. Не могут методы также заменить и способность исследователя к творчеству, к интуитивному по­знанию, способность делать выводы и предсказания. Тем не менее иссле­дователь, владеющий соответствующими методами, хорошо знающий возможности и область их применения, с меньшими затратами и быстрее достигнет поставленной цели.

Естественным следствием развития науки является развитая система методов. Количество разрабатываемых методов познания постоянно уве­личивается. Постепенно в науке сформировалась область знания, занима­ющаяся изучением методов и закономерностей познавательной деятельно­сти человека, которую называют методологией.

Методология (греч. – дословно «учение о методах») – это учение о структуре, организации, методах и средствах деятельности. Одной из главных задач методологии является изучение сущности, проис­хождения, эффективности и других характеристик существующих методов познания, а также разработка и обоснование новых.

Различают общую и частные методологии. Первая относится к обла­сти философии и анализирует общие для всех наук методы. Она включает концепции, направления и системы научного познания, которые имеют универсальный характер и используются для исследовательской деятель­ности в различных отраслях науки. Каждая отрасль науки имеет и свою, частную методологию – учение о принципах, формах и способах познания объектов этой науки.

Для правильного выбора методов исследования необходимо знать их классификацию. Принято разделять все методы научных исследований по степени их общности и широте применения на всеобщие, общенаучные и частные.

Всеобщими методами являются общечеловеческие, общефилософ­ские методы познания, которых в истории известно два: диалектический и метафизический.

Метафизический метод соответствовал низкому уровню развития науки. Он рассматривает все объекты, явления вне их взаимной связи и развития как нечто законченное и неизменное.

Диалектический метод имеет важное методологическое значение для современной науки. Это метод познания действительности в ее противоре­чивости, целостности и развитии. Он основан на трех законах диалектики: единства и борьбы противоположностей; перехода количественных изме­нений в качественные; отрицания отрицания. При проведении научных ис­следований диалектический метод рекомендует исходить из следующих принципов: объективности, всесторонности, конкретности, историзма, противоречивости, системности.

Общенаучные методы используются во всех областях науки, имеют широкий спектр применения. Однако они могут иметь отличительные осо­бенности, специфику своего проявления в отдельных науках и применяют­ся не на всех этапах процесса познания.

В основу классификации общенаучных методов положено понятие уровня научного познания. Различают два уровня научного познания: эм­пирический и теоретический. Это связанно с тем, что исследователь может получать знания опытным (эмпирическим) путем и путем сложных логи­ческих операций, т.е. теоретически. Эмпирический уровень научного по­знания характеризуется преобладанием непосредственного контакта с объ­ектом познания, чувственным восприятием. Теоретический уровень по­знания связан в основном с мыслительной деятельностью и характерен от­сутствием непосредственного практического взаимодействия с объектом. Соответственно существуют общенаучные методы исследований, которые используются только на эмпирическом уровне познания, и методы, приме­няемые только на теоретическом уровне. Кроме того, есть группа методов, которые используются на обоих уровнях. Их называют общелогическими методами.

Методами эмпирических исследований являются наблюдение, опи­сание, сравнение, измерение, эксперимент.

К методам теоретических исследований относятся абстрагирование, идеализация, восхождение от абстрактного к конкретному, формализация, аксиоматический метод, гипотетический метод.

Общелогические методы исследований – это анализ, синтез, индук­ция, дедукция, аналогия, моделирование, системный подход.

Частные методы разрабатываются и используются в рамках той или иной отрасли науки. Они обладают специфическими особенностями, зави­сящими от объекта и условий познания.

Методы теоретических и экспериментальных исследований. Содержание, цели и задачи теоретических исследований.

Эмпирические научные исследования в первую очередь связаны с процессом получения, накопления, систематизации и первичной обработки исходного фактического материала. Исследуемый объект отражается в ос­новном со стороны своих внешних связей и проявлений, а познавательные действия осуществляются в чувственно-предметной форме при непосред­ственном взаимодействии человека с изучаемыми предметами и явления­ми. Изучение свойств, связей, проявлений и отношений объекта исследо­ваний выполняется с помощью наблюдений, описаний, сравнений, измере­ний и экспериментов.

Наблюдение является исходным методом эмпирических исследова­ний, основанным на восприятии при помощи органов чувств. Оно позволя­ет получить определенную первичную информацию об объекте исследова­ний для дальнейшего теоретического осмысления и истолкования.

Научным наблюдением называют целенаправленное, планомерное, систематическое, активное восприятие изучаемого объекта, связанное с решением конкретной научной задачи.

Основными познавательными функциями метода наблюдения явля­ются регистрация фактов, накопление эмпирической информации об изу­чаемом объекте, предварительная классификация зафиксированных фак­тов, проверка гипотез и теорий.

По способу проведения различают непосредственные, опосредован­ные и косвенные наблюдения. При непосредственных наблюдениях ин­формацию получают только при помощи органов чувств. Опосредованное наблюдение проводится с использованием каких-либо технических средств. Наблюдение не самих исследуемых объектов, а их видимых проявлений или результатов воздействия на другие объекты называется косвенным наблюдением.

Наблюдение может быть направленно на описание качественных ха­рактеристик объекта или проводится с целью установления его количе­ственных параметров.

Недостатки метода наблюдения обусловлены наличием субъектив­ного фактора. Личные особенности исследователя, его ожидания, интере­сы, настроение, оценки и интерпретация фактов могут существенно повли­ять на результаты наблюдения.

Завершающим этапом, познавательным итогом наблюдения является описание.

Описание – это познавательная операция, состоящая в фиксирова­нии полученных в результате наблюдения сведений об объекте с помощью принятых в науке средств и систем обозначений. Описание позволяет чув­ственную информацию перевести на язык терминов, понятий, знаков, цифр, графиков, схем, рисунков, т.е. в форму, удобную для дальнейшего обобщения, классификации, систематизации.

Описания могут быть количественными и качественными, непосред­ственными и опосредованными. Научная ценность описания обусловлена достоверностью и адекватностью отображения исследуемого объекта. В связи с этим к научному описанию предъявляются требования объектив­ности, точности, однозначности и полноты.

Широкое применение на эмпирическом уровне исследований полу­чили методы сравнения и измерения. Они являются универсальными ме­тодами познания.

Сравнение позволяет сопоставить свойства или стороны изучаемых предметов и явлений, установить сходство и различия между ними. Необ­ходимо отметить, что в ходе научного сравнения сопоставляются не про­извольные, а наиболее важные, существенные признаки и характеристики объектов. Кроме того, между сравниваемыми объектами должна суще­ствовать определенная объективная общность, так как сравнивать несрав­нимые вещи не имеет смысла.

Сравнение объектов можно проводить непосредственно или опосре­дованно через сравнение с другими объектами. Сравнению подлежат каче­ственные признаки или количественные характеристики изучаемых объек­тов. Если количественные характеристики объектов сравниваются с каким-либо третьим объектом, выступающим в качестве эталона, то такое срав­нение называется измерением.

Измерение – это метод научного исследования, заключающийся в определении количественных характеристик изучаемого объекта с помо­щью специальных технических устройств путем сравнения данной вели­ чины с определенным ее значением, принятым за эталон сравнения. В ка­честве эталонов сравнения используются единицы измерения, позволяю­щие численно выразить результаты измерения и подвергнуть их математи­ческой обработке. Существует множество единиц измерения, соответствующих множеству физических величин, свойств, сторон и свя­зей исследуемых объектов, подлежащих измерению.

В соответствии с характером зависимости измеряемого парамет­ра от времени различают статические и динамические измерения. К статическим относятся измерения величин, остающихся постоянными во времени. Измерения называются динамическими, если измеряемая величи­на меняется во времени.

В зависимости от способа получения результата измерения могут быть прямыми и косвенными. Прямое измерение позволяет получить ис­комое значение измеряемой величины путем ее непосредственного срав­нения с эталоном. В косвенных измерениях искомая величина определяется с использованием известной математической зависимости этой величины от других величин, полученных прямым измерением.

Важной стороной измерения как метода исследований является про­блема точности и объективности получаемых результатов. Решение этой проблемы зависит от правильного, научно обоснованного соотно­шения объективных и субъективных факторов в процессе измерения. Объективными факторами являются наличие в изучаемом объекте устой­чивых количественных характеристик, степень совершенства и возможно­сти измерительных приборов, объективные условия проведения измере­ний. К субъективным факторам относятся выбор методики проведения и организация процесса измерения, уровень подготовленности, квалифика­ция и способности исследователя, его умения использовать измерительные приборы и правильно истолковывать полученные результаты.

Наблюдения, описания, сравнения и измерения играют важную роль в научных исследованиях, но они не предполагают активного вмешатель­ства исследователя в изучаемые процессы и явления. Дальнейшее развитие науки связано с дополнением рассмотренных методов более активным ме­тодом – экспериментом.

Эксперимент (от лат. experimentum – проба, опыт) – это метод науч­ных исследований, основанный на активном и целенаправленном вмеша­тельстве исследователя в процесс познания путем создания искусственных управляемых и контролируемых условий изучения объекта исследований.

Это наиболее сложный и эффективный метод эмпирических иссле­дований, включающий в себя наблюдение, описание, сравнение и измере­ние, но обладающий рядом важных, присущих только ему особенностей и преимуществ. При эксперименте могут создаваться специальные условия, которые позволяют выявить те или иные свойства, стороны, связи объекта исследований или изучать его в «чистом виде», устраняя или изолируя мешающие, второстепенные, побочные, усложняющие факторы. Важным достоинством эксперимента является его многократная воспроизводи­мость, повторяемость по желанию исследователя для получения достовер­ных результатов. Изучая какой-либо процесс, экспериментатор имеет воз­можность активно вмешиваться, влиять на его протекание, вносить необ­ходимые изменения.

Имеется множество классификаций экспериментов по разным при­знакам. В зависимости от характера исследуемого объекта эксперименты могут быть физические, химические, биологические, психологические и т.д.

По основной цели и характеру решаемых задач эксперименты под­разделяют на измерительные, исследовательские, поисковые, проверочные, контрольные и др.

В зависимости от области научного знания, в которой проводится эксперимент, различают фундаментальные и прикладные естественно­научные, промышленные, социальные, экономические и другие экспери­менты.

Исходя из различия получаемых результатов и методики проведения можно рассматривать качественные и количественные эксперименты. Ка­чественные эксперименты позволяют выявить влияние тех или иных фак­торов на исследуемый объект без установления точных количественных соотношений и зависимостей.

Эксперимент может быть прямой, если проводится непосредственно с изучаемым объектом, или модельный, если используется модель, заме­няющая объект. Также различают полевой эксперимент, проводимый в естественных условиях, и лабораторный эксперимент, выполняемый в ис­кусственных условиях.

Методы теоретических исследований

Теоретические научные исследования путем рациональной обработ­ки данных эмпирических исследований, глубокого анализа научных фак­тов позволяют отразить изучаемые объекты со стороны их универсальных внутренних связей и закономерностей, постигать их сущность и законы существования. В основе развития любой науки лежит процесс перехода от чувственно-эмпирических конкретных представлений и фактов к фор­мированию системы абстрактных, теоретических понятий, категорий, принципов, законов. Процесс получения теоретических знаний связан с переходом от конкретного к абстрактному, чтобы затем на основе сформу­лированных научных абстракций уже на более высоком уровне вернуться к изучению конкретного. При этом широко используются такие методы и приемы, как абстрагирование, идеализация, восхождение от абстрактного к конкретному, формализация, аксиоматический и гипотетический методы.

Абстрагирование (от лат. abstraction – выделение, отвлечение или отделение) заключается в мысленном отвлечении от несущественных, вто­ростепенных свойств, сторон или особенностей изучаемого объекта с од­новременным выделением существенных, важных для исследователя сто­рон, свойств, связей этого объекта. Абстрагирование состоит в вычленении таких свойств или сторон изучаемого объекта, которые реально, отдельно от него, сами по себе не существуют. Однако это позволяет превратить эти отдельные стороны, свойства или состояния в самостоятельный объект ис­следований. Одна из основных функций абстрагирования состоит в выде­лении общих свойств, признаков, сторон некоторого множества объектов с целью дальнейшего обобщения и образования понятий и категорий.

Идеализация – это специфический вид абстрагирования, заключающийся в предельном отвлечении от реальных свойств изучаемого объекта с одновременным внесением определенных изменений, наделением объекта особыми свойствами в соответствии с целями исследований. Идеализация есть мысленное формирование представлений о несуществующих или не­осуществимых в действительности объектах, которые, тем не менее, име­ют прообразы в реальном мире.

Использование метода идеализации эффективно и целесообразно в тех случаях, когда, во-первых, позволяет существенно упростить сложные реальные объекты и тем самым дает возможность применить к ним мате­матические методы исследований; во-вторых, когда необходимо облегчить изучение объекта путем исключения тех его свойств, сторон, связей, кото­рые затемняют существо протекающих в нем процессов, но не влияют в рамках данного исследования на его сущность.

Общая направленность теоретического познания характеризуется переходом от менее содержательного знания к более содержательному, все более полному, всестороннему и целостному воспроизведению предмета. Формирование научных абстракций не может быть конечной целью науч­ных исследований, а является только средством более разностороннего и глубокого познания конкретного. Поэтому дальнейшее накопление и раз­витие знаний связано с процессом восхождения от абстрактного к конкретному. Метод восхождения от абстрактного к конкретному исполь­зуется при построении различных теорий как в естественных, так и в об­щественных науках. Знание о конкретном, полученное на этом этапе науч­ных исследований, будет качественно отличаться от знания, которое име­лось на этапе эмпирических исследований.

Формализация – это метод, заключающийся в отображении содер­жательного знания в специальном знаково-символическом виде, с помо­щью которого происходит мысленное отвлечение от конкретного содер­жания изучаемых объектов и обобщение их на основе сходства формы. При формализации рассуждения и мысли об объектах, их свойствах и от­ношениях заменяются оперированием со знаками (формулами). Таким об­разом создается обобщенная знаковая модель некоторой предметной обла­сти, позволяющая выявить структуру различных явлений, не рассматривая их качественные характеристики.

Метод формализации связан с построением формальной знаковой системы в виде определенного искусственного языка. Такими языками яв­ляются символические языки математики, логики, химии, программирова­ния и других точных наук. Основным достоинством формализации являет­ся то, что над формулами этих языков можно выполнять операции, полу­чать из них новые формулы и соотношения и, следовательно, проводить исследования какого-либо объекта только формальным путем без непо­средственного обращения к этому объекту.

Важная роль формализации состоит в обеспечении однозначности, краткости, строгости и экономичности записи научной информации.

Аксиоматический метод - это метод построения научной теории, основанный на исходных очевидных положениях, истинность которых не требуется доказывать в рамках данной системы знания. Эти положения называются аксиомами или постулатами. Все остальные утверждения этой теории выводятся из аксиом логическим путем, посредством доказа­тельств. При этом к аксиомам и выводимым из них следствиям предъяв­ляются требования независимости, полноты и непротиворечивости. Ис­ходные аксиомы и понятия образуют базис теории.

Большая познавательная ценность аксиоматизации научных теорий обусловлена тем, что проблема истинности положений теории решается логически строго и эффективно как проблема их доказуемости. Из истин­ных, проверенных практикой аксиом исследователь получает в качестве следствий новые истинные положения теории при условии, что соблюдены все правила доказательств.

Гипотетический метод - это метод научного познания, основан­ный на создании системы логически связанных между собой гипотез, из которых выводятся законы, принципы, теории. Гипотеза составляет мето­дологическую основу, теоретическое предвидение, суть теоретических ис­следований. Она должна полнее и лучше объяснять явления и процессы, подтверждаться экспериментально и соответствовать общим законам диа­лектики и естествознания.

Гипотетический метод включает следующие этапы:

• ознакомление с эмпирическим материалом, его творческий анализ и формулирование целей и задач исследования;

• выдвижение и формулирование рабочей гипотезы;

• выведение из гипотезы следствий, развивающих существующие теоретические представления или предполагающих новое теоре­тическое решение;

• экспериментальная проверка выведенных из гипотезы следствий.

Гипотетический метод является основным, наиболее распространен­ным в прикладных науках и представляется как сложный комплексный ме­тод исследований.

Общелогические методы исследований

Общелогические методы и приемы исследований являются самыми распространенными в научной деятельности. К ним относятся анализ и синтез, индукция и дедукция, аналогия, моделирование, системный под­ход.

Анализ - метод научных исследований, который состоит в мыслен­ном или реальном разделении, расчленении объекта исследования на со­ставные части с целью изучения его структуры, состава, свойств, связей и т.п. Он позволяет проникать в сущность объекта исследования путем изу­чения его составных элементов и выявления наиболее существенных из них. Анализ как логический прием используется во всех научных исследо­ваниях, но составляет его первый этап, так как для постижения объекта во всей полноте недостаточно изучения лишь его составных частей. Для изу­чения объекта как единого целого необходимо метод анализа дополнить другим методом – синтезом.

Синтез – метод научных исследований, представляющий собой мысленное соединение составных частей изучаемого объекта, разделенных в результате анализа, с целью дальнейшего изучения этого объекта как единого целого. Синтез позволяет установить роль и место элементов, ча­стей изучаемого объекта, их взаимосвязь и взаимозависимость, понять то существенное, общее, что связывает части в единое целое. При этом синтез – это не произвольное, механическое соединение элементов целого, а по­лучение совершенно нового, диалектически единого образования.

Анализ и синтез представляют собой единство противоположностей,

так как являются двумя сторонами взаимосвязанного и взаимообусловлен­ного аналитико-синтетического процесса познания. Эти методы исследо­ваний получают свою конкретизацию в каждой отрасли науки и могут превращаться в специальные методы, например математический, химиче­ский, социальный анализ, органический синтез и т.п. Некоторые этапы научных исследований являются преимущественно аналитическими или синтетическими.

Индукция (от лат. inductio – наведение, побуждение) есть метод ис­следований, основывающийся на формально-логическом умозаключении, ведущем от частных посылок, фактов к общему утверждению, обобщению, выводу. В индукции мысль исследователя идет от единичного, частного через особенное к общему и всеобщему. Обнаруживая сходные свойства, черты или признаки у многих объектов некоторого класса, исследователь приходит к выводу о принадлежности этих признаков всем объектам дан­ного класса. Поскольку знание о частных фактах всегда неполно, индук­тивные выводы и заключения всегда имеют вероятностный характер и рас­сматриваются как гипотеза.

Дедукция (от лат. deductio – выведение) есть метод исследований,

основывающийся на умозаключении, ведущем от знания общего к част­ным, единичным выводам. Он позволяет с помощью анализа, изучения общих положений и фактов делать частные, конкретные выводы, из зна­ния общих свойств всего класса объектов вывести знания о единичном объекте этого класса. Если в качестве общей посылки выступает новая научная идея, некоторая гипотеза, то дедукция может явиться отправной точкой для появления новой теории. Важное свойство дедукции заключа­ется в том, что если исходные посылки дедуктивного умозаключения ис­тинны и логически правильно связаны, то и частные выводы будут истинными.

Аналогия – это метод научного исследования, основанный на сход­стве, подобии некоторых сторон, свойств, признаков различных объектов, вследствие чего знания об уже известных объектах переносятся на другие, похожие на них. Вывод по аналогии можно представить как перенос ин­формации об одном хорошо изученном объекте на другой, менее изучен­ный объект на основании выявленного между ними подобия, сходства. Метод аналогии дает правильные выводы с высокой степенью вероятно­сти, если выполняются следующие условия: подобие объектов установлено по важнейшим и существенным признакам, свойствам, количество кото­рых достаточно велико; взаимная связь между сравниваемыми показате­лями должна быть тесной и глубокой; были учтены не только схожесть между объектами, но и различия между ними.

Метод аналогии в широком понимании составляет основу моделиро­вания.

Моделирование – метод научных исследований, заключающийся в том, что объект исследования заменяется специально созданным аналогом – моделью, с помощью которой производится изучение свойств, сторон, связей, качеств, параметров исходного объекта. Между оригиналом и мо­делью должно существовать определенное подобие, сходство тех парамет­ров, которые интересуют исследователя, например подобие структуры, функций, физических характеристик или алгоритмов поведения.

Различают несколько видов моделирования в зависимости от вида используемых в исследованиях моделей.

Физическое моделирование характеризуется физическим подобием между моделью и объектом исследования. На основе воспроизведения в модели физических свойств и процессов, присущих оригиналу, изучают и делают выводы о явлениях, происходящих в естественных условиях.

Мысленное моделирование состоит в мысленном представлении во­ображаемых моделей объектов исследований. Особым видом моделирова­ния является мысленный эксперимент.

Символическое моделирование связано с условно-знаковым пред­ставлением параметров и сторон исследуемого объекта. Знаковые модели позволяют раскрыть такие связи и отношения объекта, которые невозмож­но обнаружить другими способами. К символическим (знаковым) моделям относятся разнообразные графические представления – схемы, чертежи, графики, номограммы и т.п. Важнейшей и особой разновидностью симво­лического моделирования является математическое моделирование.

Численное моделирование на компьютере основывается на ранее со­зданной математической модели объекта исследований или на алгоритме его функционирования, реализованном в виде компьютерной программы. Численное моделирование особенно важно там, где необходим большой объем вычислений, где не совсем ясна физическая картина изучаемого процесса, не познан его внутренний механизм.

Системный подход представляет собой совокупность методологи­ческих принципов и способов исследования, основанных на рассмотрении и раскрытии изучаемых объектов как систем.

Система (от греч. – целое, составленное из частей) – это общенаучное понятие, выражающее множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и с окружающей средой, которые обра­зуют определенную целостность, единство изучаемого объекта. Различают материальные и абстрактные системы, природные и искусственные, от­крытые и закрытые, статические и динамические, а также самоорганизую­щиеся системы.

Принцип системной целостности является основным принципом си­стемного подхода. Он означает, что вся природа, в том числе и общество, рассматривается как большая, сложная, единая система, состоящая из под­систем, которые при определенных условиях выступают в качестве отно­сительно самостоятельных систем.

Системный подход направляет исследователя на выявление целост­ности изучаемого объекта и обеспечивающих ее механизмов, на установ­ление многообразных видов связей и взаимодействий сложного развиваю­щегося объекта и объединение их в единую теоретическую картину.

Формулировка и корректировка общего направления исследования.

Формулировка проблемы – это определение задачи, которая требует решения. Проблемы бывают социальные и научные. Социальная проблема – это противоречие в развитии общественной системы или отдельных ее элементов. К таким проблемам можно отнести недостаточную эффективность отдельных норм права, многочисленные нарушения прав граждан, коррумпированность чиновников, рост преступлений, связанных с оборотом наркотических средств, и др.

Выбор направления, проблемы, темы научного исследования и постановка научных вопросов является чрезвычайно важной задачей. Приступая к постановке научно-технической проблемы в какой-либо определенной области знаний, необходимо провести глубокий анализ задач, обусловленных запросами и потребностями общества.

Постановка и формулирование научно-технической проблемы обязательно начинаются с раскрытия основной ее концепции.

Прежде чем решать проблему, необходимо ее четко поставить. С этой целью проблему сначала формулируют на естественном языке, позволяющем наиболее полно выразить ее содержание. В этом может помочь схема, показанная на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема формулирования научной проблемы

Анализ научной и технической информации в конкретной области знаний, который начинается кратким литературным обзором по рассматриваемой проблеме, призван вскрыть проблемную ситуацию, наличие противоречий между потребностью и возможностью решения выдвигаемых задач, обосновать их актуальность и ценность (определяемые в результате последовательных приближений и уточнений) в познании причинных и функциональных связей между явлениями и процессами объекта исследования. Этот анализ призван помочь вы-двинуть рабочую гипотезу, наметить методы решения проблемы, раз-делить ее на задачи и определить основные этапы исследования. Все перечисленное завершается описанием цели и объекта исследования, научной новизны и практической ценности ожидаемых результатов решения научно-технической проблемы, возможности и эффективности их внедрения в производственную деятельность.

Теоретическая часть исследования нацелена на изучение и обоснование физической сущности объекта или явления, создание абстрактной математической модели, на описание их поведения в определенных условиях, на предсказание и последующий анализ предварительных результатов.

Если в рамках разработки темы предстоят экспериментальные исследования, то намечают их задачи, методику, выбирают приборы и средства измерения, составляют программу эксперимента, содержащую описание объемов работ, методов, техники, трудоемкости и сроков выполнения.

После завершения теоретических и экспериментальных исследований необходим общий анализ полученных результатов, сопоставление их с выдвинутой гипотезой. Если при этом выявлены существенные расхождения, то уточняют теоретические модели и, при необходимости, проводят дополнительные эксперименты. После достижения достаточной степени согласованности теоретических предпосылок и экспериментальных результатов формулируют научные и практические выводы.

Внедрение результатов работы в производство и определение их действительной экономической эффективности осуществляется в ходе разработок, проводимых в проектных, опытно-конструкторских организациях, на опытных заводах, производственных объектах и т.д.

Раздел 2. Организационные основы научно-исследовательской деятельности.

Лекция 1. Типы и задачи экспериментальных исследований. Виды экспериментальных исследований в техносферной безопасности. Этапы проведения эксперимента. План программа эксперимента. Математические методы анализа моделей. Статистические методы оценки результатов измерений. Графическое представление результатов экспериментов. Обработка результатов экспериментальных исследований.

Типы и задачи экспериментальных исследований. Виды экспериментальных исследований в техносферной безопасности.

Эксперимент – это система операций, воздействий и (или) наблюдений, направленных на получение информации об объекте или процессе при исследовательских испытаниях. Воспроизведение исследуемого явления в определенных условиях проведения эксперимента при возможности регистрации его результатов называется опытом.

Экспериментальные исследования представля­ют собой часть НИР, в которой путем измерений или на­блюдений выявляются конкретные факты, подтверждаю­щие или опровергающие теоретические представления, или выявляются новые зависимости, ранее теоретически не изу­чавшиеся. Эксперимент во всех науках принято считать критерием достоверности любых выдвигаемых предполо­жений. Тем не менее результаты конкретного экспери­мента всегда отражают не только изучаемое явление, но и точность использованных измерительных приборов, эф­фективность принятой методики эксперимента, влияние различных помех (неучтенных внешних факторов) и даже человеческий фактор — ошибки испытателя, способного по невнимательности неправильно записать какой-либо результат измерения. По этим причинам многие столетия существуют неписаные правила выполнения эксперимен­тальных исследований, состоящие в следующем:

1. никогда не следует доверять единичному результа­ту опыта, всегда необходимо повторять выполненный опыт неоднократно и все выводы делать на основе усреднен­ных результатов многократно проводимых опытов;

2. следует быть исключительно осторожным при от­браковке результатов экспериментов, несмотря на суще­ствование в этой сфере многочисленных рекомендаций формально-математического характера (правило «трех сигм» и т. д.); как показывает история науки, принципи­ально новые факты и закономерности очень часто первоначально принимались за ошибки, что на многие годы за­держивало решение проблемы.

Классификации экспериментов. Существует множест­во классификаций экспериментов по тем или иным при­знакам.

В зависимости от возможности управления ходом экс­перимента выделяют два вида экспериментов:

1. пассивный эксперимент, при котором эксперимен­татор выступает в роли наблюдателя, не имеющего воз­можности влиять на ход эксперимента, на условия его проведения;

2. активный эксперимент, при котором ход испытания, все проводимые измерения выполняются по заранее разра­ботанной программе, а условия эксперимента, его методи­ка, а также внешние факторы, воздействующие на объект изучения, могут меняться по воле экспериментатора.

Примерами пассивного эксперимента могут служить любые астрономические наблюдения, ибо астрономы не имеют никаких возможностей воздействия на изучаемые звезды, планеты, астероиды (по крайней мере, при совре­менном уровне развития цивилизации). Изучение особен­ностей грузового потока на магистральной дорожной трас­се путем регистрации числа проезжающих машин (на вы­бранном участке дороги) за единицу времени — также пассивный эксперимент. Социологические исследования путем опроса большого числа людей — также пассивный эксперимент и т. д. Во многих науках синонимом терми­на «пассивный эксперимент» является наблюдение, хотя под «наблюдением» иногда понимают пассивный экспе­римент без количественных оценок (без измерений).

Примерами активного эксперимента могут служить любые испытания конструкций или машин, когда усло­вия испытания заранее продумываются, порядок прове­дения испытания устанавливается в соответствии с замыс­лом экспериментатора. При этом программа такого экс­перимента может оставаться управляемой и во время его проведения, т. е. не исключается возможность корректи­ровки принятой методики в ходе испытаний. При меха­нических испытаниях выбираются места приложения нагрузок, величины ступеней нагружения, скорости нагружения и т. д. В настоящее время активный экспери­мент является основным методом экспериментальных ис­следований (по крайней мере, в естествознании и техни­ческих науках).

В зависимости от условий экспериментирования и спо­соба представления изучаемого объекта выделяют три вида экспериментов:

1. лабораторные;

2. натурные;

3. производственные.

Лабораторные эксперименты проводятся в лабора­торных условиях и предполагают использование как стандартных приборов, посуды, приспособлений, так и специальных моделирующих устройств, установок, стен­дов и т. п. Такие эксперименты позволяют целенаправ­ленно, с требуемой повторностью изучать влияние раз­личных факторов, в любом их сочетании, с минималь­ными затратами времени и ресурсов. Тем не менее во многих науках в лаборатории не удается точно воссозда­вать условия, при которых функционирует реальный объ­ект. В частности, в технических науках лабораторные результаты принимаются без корректировки лишь при проведении стандартных испытаний (определение удель­ного веса, влажности, прочности и т. д.) или при иденти­фикации отдельных объектов. В случае же изучения по­ведения сложных объектов (конструкций, механизмов и т. д.), при выявлении новых закономерностей получае­мые результаты рассматриваются лишь как приближен­ные. Это связано с тем, что в лаборатории приходится использовать не натурные объекты, а их аналоги (пред­метные модели), поведение которых нетождественно на­турным объектам.

В отличие от используемых в теоретических исследо­ваниях математических моделей, являющихся мыслен­ными образами, модели в экспериментальных исследова­ниях являются физическими устройствами. Параметры таких устройств выбираются по специальным правилам, которые будут кратко рассматриваться далее.

Естественно, что экспериментатор всегда стремится свести к минимуму различие между поведением лабора­торного и натурного объектов исследований, но это слож­ная задача, которую не всегда удается решать с достаточ­ной надежностью. Сформировались самостоятельные нау­ки, изучающие принципы «предметного моделирования», т. е. условия подобия физических явлений — теория по­добия, моделирование.

В целом в большинстве технических наук лабораторные исследования представляют лишь промежуточный этап, дающий предварительные результаты, уточняемые затем натурными экспериментами. В других отраслях науки си­туация несколько иная. В химических, биологических, медицинских науках роль лабораторных исследований зна­чительно выше, чем в технических. Это связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, большинство изучаемых в таких науках процессов могут довольно точно воссозда­ваться в лабораторных условиях (химические реакции, по­ведение микроорганизмов, отдельных клеток и их струк­турных элементов и т. д.). Во-вторых, натурные экспери­менты в этих случаях чрезвычайно затруднены, причем в медицине, биологии могут даже возникать дополнитель­ные ограничения морального характера (например, невоз-. можность экспериментов на живых людях и т. д.). По этим причинам в упомянутых науках основной объем исследо­ваний всегда приходится на лабораторные эксперименты. В исключительных случаях, когда вопрос связан со здо­ровьем и жизнью большого числа людей, ученый-медик проводит натурный эксперимент на себе. Естественно, что такие поступки требуют от ученого не только профессиона­лизма, но и высоких моральных качеств — немало извест­ных ученых погибли при таких экспериментах.

Натурные эксперименты особенно характерны для технических наук и предполагают изучение тех или иных объектов (конструкций или машин) в натуральном виде, т. е. такими, какими они должны эксплуатироваться (те же размеры, те же материалы и т. д.). Такие эксперимен­ты дают очень ценную информацию, но они в десятки, сотни (а иногда даже тысячи) раз дороже лабораторных

В некоторых отраслях науки предметом натурных ис­следований могут быть природные объекты (реки, моря, вулканы и т. д.).

Производственный эксперимент обычно представля­ет подлежащую научному анализу деятельность производ­ственных предприятий, внедряющих у себя ту или иную разработку (новую технику, новую технологию и т. д.). Участниками этого этапа инноваций являются в основном производственные организации, выпускающие товарную продукцию, авторы же разработок выполняют лишь на­учное сопровождение производственной деятельности и проводят анализ результатов. Цель производственного эксперимента — в получении окончательной оценки эф­фективности внедряемой разработки, т. е. в проверке на практике предложений научных работников. При этом оцениваются многие факторы, которые часто «ускольза­ют» при выполнении НИР: фактические затраты на реор­ганизацию производства, реальность получения ожидае­мых результатов в условиях конкретного предприятия, фактический спрос на новую продукцию и т. д.

В строительной отрасли производственный экспери­мент может выражаться в форме проведения эксперимен­тального строительства, т.е. возведении строительного сооружения по рекомендациям и при участии научного учреждения или вуза. На проведение такого строительст­ва обычно тратятся дополнительные средства. Построен­ный в экспериментальном порядке объект предназнача­ется для последующей эксплуатации, как и любые другие здания и сооружения. В бывшем СССР система экспери­ментального строительства имела жесткую законодатель­ную основу: при разработке и утверждении проектов в ка­честве типовых проведение экспериментального строи­тельства было обязательным этапом.

Наилучшие условия для производственных экспери­ментов возникают при наличии научно-производственных объединений, которые способны выполнить НИР и вне­дрить ее результаты в производство.

В зависимости от числа изучаемых факторов разли­чают:

1. однофакторный эксперимент;

2. многофакторный эксперимент.

Однофакторный эксперимент предполагает выделе­ние одного интересующего фактора и изучение его влия­ния в условиях стабильности всех остальных факторов. Например, изучение влияния марки цемента на прочность бетона — типичный однофакторный эксперимент. Он свя­зан с изготовлением и испытанием на прессе образцов («ку­биков») бетона различного состава. При подборе состава варьируется только марка цемента, а все прочие факто­ры — водоцементное отношение, содержание компонен­тов бетона (цемента, песка, щебня) — должны по возмож­ности оставаться стабильными.

Путем проведения серии однофакторных эксперимен­тов можно последовательно изучать влияние любого чис­ла факторов, т. е. сначала изучается первый выделенный фактор, затем второй, третий и т. д. Во всех случаях долж­на обеспечиваться стабильность влияния остальных (по­бочных, т. е. не изучаемых) факторов. Очевидно, что при большом количестве факторов такой способ эксперимен­тирования становится нерациональным.

Если не удается обеспечить стабильность побочных факторов, ищется такая методика экспериментирования, при которой влияние побочных факторов проявлялось бы беспорядочным, случайным образом. Такой прием назы­вается рандомизацией. Сущность его в том, что анализи­руется влияние выделенного фактора не на единичные, а на средние значения изучаемого показателя, которые по­лучаются при многократных измерениях в условиях бес­порядочного воздействия побочных факторов. Иными сло­вами, погрешности средних значений, вызванные побоч­ными факторами, взаимно компенсируются, в результате чего сами средние значения становятся мало чувствитель­ными к влиянию этих факторов. Примером может слу­жить эксперимент, который в 70-е годы разрешил дли­тельный спор специалистов по фундаментам относительно влияния формы нижнего конца забивной сваи (заострен­ный или тупой концы) на энергоемкость ее погружения. Такая энергоемкость оценивалась по фактическому числу ударов свайного молота на каждом метре погружения «ту­пой» и «острой» сваи. Сложность эксперимента состояла в том, что природные грунты всегда неоднородны, и влияние этой неоднородности очень трудно отделить от влияния фор­мы нижнего конца. Устранить эту неоднородность невоз­можно, но можно рандомизировать ее влияние. Если сваи без острия группируются в одном конце участка, а с острием — в другом (нерандомизиро­ванный план), различие энергоемкости их погружения будет отражать влияние формы нижнего кон­ца только в идеально однородном грунте (в природе не существующем). В реальных же условиях грунт в левой части всегда будет либо прочнее, либо слабее, чем в пра­вой. По этой причине энергоемкость погружения сравни­ваемых свай будет отражать не столько форму их нижне­го конца, сколько различие прочности грунта, в который они погружаются.

Если же сваи без острия и с острием будут располагать­ся вперемешку (рандомизированный план), то средние значения чисел ударов молота при забивке свай каждого типа («острых» и «тупых») становятся практиче­ски независимыми от неоднородности грунтов. В этом слу­чае различие в фактически подсчитанных числах ударов молота при забивке «тупых» и «острых» свай действитель­но будет отражать влияние формы их нижнего конца. Экс­перименты такого типа (с рандомизированным расположе­нием свай) показали, что при достаточном заглублении свай (более 3...4 м) в глинистых и песчаных грунтах форма ниж­него конца свай практически не влияет на энергоемкость их погружения (под «тупой» сваей образуется грунтовый клин, который «работает» как острый конец сваи).

Многофакторный эксперимент предполагает одновре­менное изучение влияния всех интересующих исследо­вателя факторов. В этом случае варьируются все перемен­ные, и каждый эффект оценивается по результатам всех опытов, проведенных в данной серии экспериментов. Ти­пичным примером в сфере строительных наук может слу­жить изучение влияния на прочность бетона всего ком­плекса определяющих факторов: марки цемента, водоце-ментного отношения, содержания цемента, песка, щебня. При подборе состава бетонной смеси варьируется не толь­ко марка цемента, но и все прочие факторы (водоцементное отношение, содержание цемента, песка, щебня).

Очевидно, что такой способ экспериментирования значительно сложней однофакторного способа. Он тре­бует соблюдения множества правил и ограничений, при­менения специальных методов обработки получаемых данных и в целом предъявляет повышенные требования к методологической подготовке экспериментатора. Од­нако он дает значительно больше информации, чем однофакторный эксперимент (при тех же материальных затратах и той же продолжительности исследования). Теоретической базой такого метода экспериментирова­ния является математическая дисциплина «планирова­ние эксперимента» (ПЭ).

Этапы проведения эксперимента. План программа эксперимента.

Целью планирования эксперимента является получение максимально возможной информации при минимальных затратах средств по сравнению с Традиционными (классическими) методами проведения эксперимента.

При градационном проведении эксперимента, как правило, главное внимание уделяется тому, чтобы как можно более точно подогнать экспе­риментальные дашше под теоретическую формулу или связать эти данные в какую-либо эмпирическую формулу, а затем, проверив сходимость, сде­лать некоторые выводы по полученным результатам. При этом почти ни­кто не обращает внимания на то, каким путем были получены эксперимен­тальные данные.

Современная математическая теория планирования эксперимента позволяет сделать более ценные выводы, если, перед тем как анализиро­вать результаты экспериментов, построить продуманный план постановки опытов.

Любое экспериментальное исследование условно можно разделить на три этапа: подготовка эксперимента; планирование и постановка опы­тов: анализ результатов.

Каждый из названных этапов включает в себя вполне определенные задачи, выполнение которых в определенной, строго продуманной после­довательности приведет экспериментатора к наилучшим результатам при минимальных затратах времени и средств на проведение эксперимента.

Из схемы классификации (рисунок 2) видно, что подготовка экспери­мента включает в себя выявление цели н постановку задачи, подлежащей решению. Прежде чем поставить задачу исследований, нужно всесторонне уточнить и проанализировать цель эксперимента. Только всесторонний анализ цели исследования позволит с минимальными средствами и усили­ями решить поставленную задачу. После этого выбирают порядок поверх­ности отклика и зависимую переменную. Зависимая переменная может быть выбрана па основе теоретического анализа или принята из априорных соображении в соответствии с накопленным опытом ведения того или ино­го процесса.

Если поверхность отклика описывается уравнением с большим чис­лом переменных и доминирующие эффекты заранее неизвестны, то на первых этапах исследовании необходимо провести отсеивающие экспери­менты. При этом в зависимости от характера изучаемого процесса имеется ряд методов постановки отсеивающих экспериментов - это методы насыщенных планов, случайного баланса н др.

Затем выбирают доминирующие варьируемые факторы (независи­мые переменные), ответственные за протекание изучаемого процесса, и устанавливают уровень варьирования этих переменных.

Рисунок 2 – Схема классификации этапов экспериментов

При этом необходимо строго уточнить характер независимых пере­менных - количественные или качественные, а также фиксированные или случайные. На этом заканчивается выполнение первого этапа,

Второй этап включает в себя планирование и постановку экспери­мента. Планирование - это, пожалуй, самая ответственная фаза проведения экспериментальных исследовании. Если этот этап работы не будет глубоко проанализирован, то даже при четкой постановке цели и задач исследова­ний можно получить данные п сделать выводы без учет того, каким путем бы>ш получены эти данные. Поэтому, после тою как выяснена цель экспе­римента и поставлены 'задачи, подлежащие разрешению, необходимо при­ступить к первой фазе планирования эксперимента. Эта фаза заключается в разумном и наиболее целесообразном выборе методики планирования экс­периментов с целью описания поверхности отклика. Параллельно с выбо­ром методики планирования прежде всего нужно найти необходимое чис­ло наблюдений с целью обеспечения достоверности результатов опытов. Здесь требуется установить степень риска при определении размера вы­борки. Если оцепить степень риска не представляется возможным, то сле­дует брать наибольшую возможную выборку.

В следующей фазе планирования экспериментов необходимо опре­делить порядок (последовательность) проведения опытов. Обычно этот порядок устанавливают с помощью таблиц случайных чисел. Этот процесс получил название рандомизация. Рандомизация может быть полная или с ограничениями. Применение ее позволяет с наибольшей вероятностью из­бежать систематических ошибок. Затем проводится эксперимент. На этом заканчивается второй этап экспериментальных работ.

После проведения эксперимента наступает третий этап работы -анализ.

Первую фазу анализа эксперимента начинают с первичной обработ­ки опытных данных, при которой отбрасывают грубые («дикие») измере­ния. Вычисляют значения средних величин, дисперсии и статистические оценки, после чего, при необходимости, повторяют некоторые опыты.

Вторую фазу третьего этапа начинают с выбора метода обработки опытных данных. Здесь нужно правильно решить, который из трех мето­дов - дисперсионный анализ, корреляционный анализ или регрессионный анализ - наиболее целесообразно применить.

Следующую фазу начинают с обработки опытных данных по вы­бранному методу и получения уравнения регрессии. Затем выделяют зна­чимые члены уравнения, проверяют адекватность уравнения. В последую­щей фазе производятся анализ и исследование поверхности отклика, осуществляется физическая или физико-химическая интепретация результатов эксперимента.

Предпоследняя фаза третьего папа состоит из математического опи­сания процесса. Если математическое описание процесса выполнено пол­ностью. можно приступить к постановке и решению задачи оптимизации процесса. При частичном математическом описании процесса можно раз­работать новую серию экспериментов для получения математического описания других характеристик этого процесса.

Под планом эксперимента понимают совокупность данных, определяющих количество опытов, условия и порядок их реализации. Соответственно, планирование эксперимента – это выбор плана эксперимента, удовлетворяющего заданным требованиям.

Планирование эксперимента базируется на кибернетическом подходе к объекту исследований. Для описания объекта исследований используется так называемый «черный ящик» аналогично кибернетическим системам.

Пользуясь этим термином, исследователь априори (до опыта) может назвать виды входных и выходных внешних воздействий, связанных с объектом исследований, но содержание «черного ящика» остается пока не­раскрытым.

Переменная величина, по предположению влияющая на результат эксперимента, называется фактором. Факторы, действуя на объект иссле­дования, изменяют его состояние.

При рассмотрении «черного ящика» различают управляемые и не­управляемые факторы. Фактор называется управляемым, если исследователь имеет возможность задавать и поддерживать нужное значение данно­го фактора в течение всего отдельного опыта. Так, управляемыми являют­ся многие режимные факторы технологических процессов. Например, ско­рость подачи в дереворежущих станках, продолжительность прессования и концентрация связующего при производстве ДСтП и т.д. А такие факторы, как температура окружающей среды, величина сбега бревен, поступа­ющих для распиливания, характеристики износа оборудования, являются неуправляемыми.

Факторы могут быть количественными и качественными.

Количественные факторы можно оценивать количественно, т.е. измерять, взвешивать и т.д. При этом любое значение количественного фактора ис­черпывающе и однозначно характеризуется некоторым единственным числом. Примерами количественных факторов являются температура, дав­ление, плотность, скорость, влажность и др. В отличие от количественных факторов между различными значениями одного и того же качественного фактора существует уже не количественное, а качественное отличие. Так, качественным фактором является порода древесины; его возможные зна­чения: древесина сосны, ели и т.д. Другими примерами качественных фак­торов являются конструкция аппарата, вид удобрения, состав связующего, способ обработки.

Варьируемые факторы X₁, Х₂,…, Х_k – это те воздействия на объект исследования, влияние которых изучается в данном эксперименте. Каждый фактор принимает в эксперименте одно или несколько значений. Эти зна­чения называют уровнями фактора.

Областью значений фактора называют совокупность значений данного фактора, которые он принимает в эксперименте. Следующее определение применимо только для количественных факторов. Диапазон варьирования фактора – это наименьший отрезок, внутри которого нахо­дятся все значения, принимаемые данным фактором в эксперименте. Пусть, например, толщина пилы принимает в эксперименте значения 1,8; 2; 2,2; 2,5 мм. Тогда совокупность приведенных чисел образует область значений данного фактора, а диапазоном его варьирования является отре­зок 1,8…2,5 мм.

Среди неуправляемых факторов одни – Z₁, Z₂, …, Z_n – могут контролироваться в процессе постановки опытов без их целенаправ­ленного изменения и поэтому называются контролируемыми; другие – W₁, W₂, …, W_l – из-за недостаточной о них информации являются неконтролируемыми и относятся к возмущающим воздействиям (шу­мам). К контролируемым факторам относят, например, температуру окру­жающей среды, если она замеряется в ходе проведения эксперимента.

Выходной величиной объекта, или откликом, называется наблюда­емая случайная переменная, по предположению зависящая от факторов. Выходные величины Y₁, Y₂,…, Y_m – это те параметры, по которым судят об изменении состояния объекта. Некоторые из них могут быть приняты в ка­честве критериев оптимизации. Зависимость

y = f(X₁,X₂,...,X_k)

называют функцией отклика, а координатное пространство с координа­тами X ₁,Х₂,…,Х_k- факторным пространством. Геометрический образ, соответствующий функции отклика, называют поверхностью отклика.

Эксперимент, в котором уровни факторов в каждом опыте задаются исследователем в соответствии с определенным планом, называется активным экспериментом. Для проведения активного эксперимента фак­торы должны быть управляемыми. Активный эксперимент позволяет вос­пользоваться рекомендациями теории планирования эксперимента относи­тельно оптимальных значений уровней варьирования факторов и их соче­таний в каждом из поставленных опытов. Например, изучается процесс от­верждения полиэфирных покрытий на древесине. При этом исследуется влияние трех факторов: интенсивности облучения ультрафиолетовыми лу­чами; времени облучения; количества нанесенного лака. Все эти факторы управляемы, поэтому в данном случае может быть поставлен активный эксперимент.

Эксперимент, в котором уровни факторов в каждом опыте регистри­руются исследователем, но не задаются, называют пассивным эксперимен­том. В пассивных экспериментах отсутствует возможность оптимального выбора уровней варьирования факторов и оптимального сочетания этих уровней в поставленных опытах. Роль экспериментатора здесь сводится в основном к фиксации входных и выходных величин в ходе эксперимента. Примером пассивного эксперимента является исследование влияния воз­раста деревьев на их диаметр и высоту. Экспериментатор только регистри­рует значения варьируемого фактора - возраст деревьев - и выходных ве­личин - диаметр и высоту деревьев. Из-за невозможности целенаправлен­но задавать уровни факторов эффективность пассивного эксперимента значительно ниже, чем активного. По этой же причине обработка резуль­татов пассивного эксперимента иногда вызывает значительные трудности.

В случаях если в эксперименте исследуется влияние на объект более чем одного фактора, существуют два разных способа организации экспе­римента. Часто здесь говорят о стратегии постановки опытов. В первом случае влияние факторов подвергается исследованию поочередно: сначала варьируется один из них, при этом стабилизируются уровни всех остальных факторов; потом аналогичным образом варьируется только второй фактор, затем третий и т.д. Такой эксперимент называют однофакторным.

Стратегия многофакторного эксперимента, в отличие от однофакторного, состоит в том, что при переходе к каждому последующему опыту изменяют уровни не одного, а сразу нескольких факторов, т.е. в многофак­торном эксперименте варьируются все или почти все факторы одновре­менно.

Из-за большей эффективности в теории планирования эксперимента рассматривают почти исключительно многофакторные эксперименты.

Математические методы анализа моделей. Статистические методы оценки результатов измерений.

В процессе экспериментальных исследований получается статистический ряд измерений двух величин, когда каждому значению функции соответствует определенное значение аргумента. На основе экспериментальных данных можно подобрать алгебраические выражения функции которые называют эмпирическими формулами. Такие формулы подбираются лишь в пределах измеренных значений аргумента и имеют тем большую ценность, чем больше соответствуют результатам эксперимента. Сбор данных и их систематизация посредством группировок являются обязательным элементом статистического изучения соци­ально-экономических процессов. Однако не менее важным для по­нимания общественных закономерностей является обобщение, ко­торое позволяет человеку «обнаруживать в многообразии предметов нечто общее, необходимое ему для правильной ориентации в окру­жающем мире». В статистике обобщение как метод мыс­лительной деятельности сводится к обоснованию, разработке и при­менению обобщающих количественных показателей. Эти показатели характеризуют статистические совокупности, структуру и динамику.

В технических науках мо­дельные исследования являются важным средством реше­ния многих задач в силу своей относительной дешевизны и простоты. Они относятся к области «предметного моде­лирования», основанного на использовании предметных моделей, т. е. физических устройств, сходных с изучае­мыми натурными объектами. В зависимости от особенно­стей такого сходства различают два вида предметного мо­делирования:

1. аналоговое моделирование;

2. физическое моделирование.

П ри аналоговом моделировании модель и «натура» имеют разную физическую природу, но описываются оди­наковыми математическими уравнениями, т. е. имеют одну и ту же математическую модель. Например, процесс выдавливания воды из глинистого или песчаного грунта под действием внешней нагрузки (фильтрационная кон­солидация) и распределение электрических потенциалов в электропроводной среде описываются одним и тем же дифференциальным уравнением

где u — давление в поровой воде в точке (x, y, z) при «кон­солидации грунта» или потенциал в электропроводной среде в точке (x, y, z); x, y, z — координаты; a — коэффи­циент, отражающий свойства изучаемой среды (в первом случае фильтрационные, во втором — электрические); t — время.

В связи с такой аналогией чисто механический про­цесс фильтрационной консолидации грунта может изу­чаться на электрическом устройстве (аналитическое ре­шение уравнения не требуется). Для таких исследований сконструирована специальная установка ЭГДА (электро­гидродинамическая аналогия).

Тепловой поток может моделироваться световым из­лучением или распространением жидкости в специальных сосудах. Механические колебания могут моделироваться электрическими, и наоборот. Распространение звука мо­жет моделироваться поверхностными волнами жидкости (воды) в сосуде с прозрачным дном, под которым распола­гается источник света.

Принципы аналогового моделирования послужили ос­новой для создания электронных аналоговых вычислитель­ных машин (ЭАВМ, или просто АВМ), на которые в середи­не XX в. возлагались очень большие надежды. Электрон­ные аналоговые вычислительные машины до 1970-х годов развивались параллельно с электронными цифровыми вы­числительными машинами (ЭЦВМ), ибо оба направления рассматривались как равноценные по своей перспективно­сти. Однако в последующие десятилетия развитие цифро­вых машин пошло столь быстрыми темпами, что аналого­вые машины были вытеснены и в значительной мере забы­ты. Вместо термина ЭЦВМ в употребление вошел термин «ЭВМ», а еще чаще «компьютер», так как отпала необхо­димость различать аналоговые и цифровые машины, когда практически вся подобная техника стала цифровой.

При физическом моделировании модель и «натура» имеют одинаковую физическую природу, различаясь лишь своими параметрами (размерами, характеристиками мате­риала, величинами действующих сил, продолжительностью процессов и т. д.). В основном это изучение поведения объ­екта на уменьшенной его копии, которую подвергают соот­ветствующим испытаниям. В процессе таких испытаний изучают влияние различных факторов в тех или иных соче­таниях, на основании чего оценивают поведение натурных объектов. Такие испытания позволяют максимально реа-лизовывать возможности активного эксперимента, ибо, в отличие от испытаний натурного объекта, с моделью всегда можно делать что угодно: разрушать, помещать в любые экстремальные условия, подвергать действию факторов, ко­торые воссоздать в «натуре» сложно или невозможно и т. д.

Основная идея физического моделирования состоит в том, что, несмотря на различия параметров у модели и «натуры», всегда можно подобрать безразмерные ком­бинации этих параметров, которые будут у этой модели и у «натуры» одинаковыми. Из равенств таких комбинаций следует, что их можно изучать с одинаковой достоверно­стью как на натурном объекте, так и на модели. Опреде­лив упомянутые безразмерные комбинации, всегда легко перейти к искомым исходным параметрам, из которых эти комбинации составлялись. Таким образом, вместо слож­ных и дорогих натурных испытаний могут проводиться простые и дешевые модельные испытания.

К сожалению, в действительности все это не так про­сто. Хотя составление безразмерных комбинаций (ком­плексов) никаких проблем не вызывает (при знании опре­деляющих параметров), выполнение экспериментов, в которых бы эти комплексы у «натуры» и модели были бы одинаковы, удается далеко не всегда. В этой связи экспе­риментатору приходится довольствоваться лишь «прибли­женным подобием», дающим результаты, достоверность которых не всегда ясна.

Т еоретической базой физического моделирования яв­ляются теория подобия и анализ размерностей. В теории подобия доказывается важная для моделирования зако­номерность, именуемая «л-теоремой»: любую зависи­мость из n переменных (параметров) можно выразить в виде зависимости из n – k безразмерных комбинаций этих параметров, где k — число независимых (основных) раз­мерностей, например размерностей длины, времени, мас­сы и т. д.:

где y и x₁, x₂, x₃, ..., x_n–₁ — соответственно зависимая пе­ременная (определяемый параметр) и независимые пере­менные (определяющие параметры); л, л₁, л₂, ..., ^_{n– k –1} — безразмерные комбинации, составленные из определяемо­го (y) и определяющих (x_i) параметров основной зависи­мости y = f(x_i).

По мнению Б.А. Доспехова: «Никакая статистическая обработка не может заставить плохой опыт дать хорошие результаты». Поэтому перед исследователями всегда стоит главная задача- постановка опытов, отвечающих предъявленным к ним требованиям (типичность или репрезентативность, принцип единственного различия, достоверность опыта по существу). Выполнение этих условий позволит экспериментатору избежать систематических, а тем более грубых ошибок.

Графическое представление результатов экспериментов. Обработка результатов экспериментальных исследований.

Все результаты экспериментальных исследований должны быть представлены в удобочитаемых формах, в виде формул, таблиц, гра­фиков, диаграмм, номограмм, гистограмм и др. Кроме того, результа­ты экспериментальных исследований должны отвечать трем стати­стическим требованиям:

• эффективность оценок (минимальность дисперсии относи­тельно неизвестного параметра);

• состоятельность оценок (число параллельных наблюдений (опытов) должно стремиться к необходимому минимальному значе­нию);

• несмещенность оценок (систематические ошибки должны от­сутствовать при вычислении параметров).

При обработке данных, полученных экспериментальным путем, выделяют два этапа:

1. реализация наглядности представления полученных данных;

2. обработка экспериментальных данных, их обобщение и пред­ставление в виде аналитических зависимостей.

При обработке результатов измерений и наблюдений широко используются методы графического изображения, так как результаты измерений, представленные в табличной форме, зачастую не позволяют достаточно наглядно представить закономерности изучаемых процессов. Графическое изображение даст наиболее наглядное представление о результатах эксперимента, позволяет лучше понять физическую сущность исследуемого процесса, выявить общий характер функциональной зависимости изучаемых переменных величин, установить наличие экстремумов функции.

Для графического изображения результатов измерений (наблюдений), как правило, применяют систему прямоугольных координат. Прежде чем строить график, необходимо осмыслить (представить) ход (течение) исследуемого явления. Как правило, качественные закономерности и форма графика экспериментатору ориентировочно известны из теоретических исследований.

Точки на графике необходимо соединять плавной линией так, чтобы она по возможности проходила ближе ко всем экспериментальным точкам. Эта кривая характеризует изменение 1 функции по данным эксперимента. Резкое искривление графика может свидетельствовать о больших погрешностях измерений. В Ш таких случаях рекомендуется повторить эксперимент с применением средств измерений более высокой точности.

Однако бывают и исключения, гак как могут исследоваться явления, для которых в определенных интервалах наблюдается быстрое или скачкообразное изменение одной из координат. В таких случаях необходимо особо тщательно соединять точки кривой. Общее "осреднение" всех точек плавной кривой.

Лекция 2. Информационный поиск. Научно-техническая информация. Научные и научно-технические информационные базы. Базы научных цитирований. РИНЦ. Изучение и анализ литературных источников. Эффективные способы сбора первичных данных. Приемы работы с источниками научно-технической информации

Информационный поиск.

Информационный поиск, по классическому определению К.Мура (1948) – это последовательность операций, направленных на получение информации.

В общем случае информационный поиск состоит из следующих важнейших этапов:

1) определение информационной потребности,

2) определение поисковой задачи, формулировка запроса;

3) определение возможных держателей искомой информации;

4) извлечение информации из информационных массивов;

5) оценка результатов поиска.

Схема процесса поиска информации представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема процесса информационного поиска

Научно-техническая информация.

Структурной единицей, характеризующей информационные ресурсы и информационные продукты с количественной стороны является научный документ, под которым понимается материальный объект, содержащий научно-техническую информацию и предназначенный для еѐ хранения и использования.

В зависимости от способа предоставления информации различают до кументы : текстовые (книги, журналы, отчеты и др.), графические (чертежи, схемы, диаграммы), аудиовизуальные и компьютерные (звуко-, кино-, видеозаписи на дисках и пр.); кроме того, документы подразделяются на первичные и вторичные (результаты определѐнной переработки первичных или сведения о них).

Первичные документы и издания.

Книги – непериодические текстовые издания объемом свыше 48 стр. Брошюры – непериодические текстовые издания объемом 4 - 48 стр. Монографии – книги, содержащие всесторонние исследования одной проблемы или темы и принадлежащее одному или нескольким авторам. Учебные издания – непериодические издания, содержащие систематизированные сведения научного и прикладного характера, изложенные в форме, удобной для преподавания и изучения. Периодические издания, т.е. выходящие через определѐнные промежутки времени: сборники научных трудов институтов, вузов, научных обществ и пр. Нормативно-технические документы: стандарты, инструкции, типовые положения, методические указания и пр.

Патентная документация – совокупность документов, содержащих сведения об открытиях, изобретениях и др. видах промышленной собственности.

К основным видам непубликуемых первичных документов относятся научно-технические отчеты, диссертации, депонируемые рукописи, научные переводы, конструктивная документация, информационные сообщения и др.

Вторичные документы и издания:

Справочные издания содержат результаты теоретических обобщений, различные величины и их значения, материалы производственного характера. В обзорных изданиях содержится концентрированная информация, полученная в результате отбора, систематизации и логического обобщения сведений из большого количества первоисточников по определѐнной теме за определѐнный промежуток времени. Реферативные издания содержат сокращенное изложение первичного документа или его части с основными фактическими сведениями и выводами. Библиографические указатели являются изданиями книжного или журнального типа, содержащими библиографические описания вышедших изданий.

Вторичные непубликуемые документы: регистрационные и информационные карты, учетные карточки диссертаций, указатели депонированных рукописей и переводов, картотека конструкторской документации, информационные сообщения.

Документные классификации.

- традиционное средство упорядочивания документальных фондов;

Универсальная десятичная классификация (УДК) – является международной универсальной системой, позволяющей детально представить содержание документальных фондов и обеспечить оперативный поиск информации (собственность Международной федерации по документации).

Международная классификация изобретений (МКИ) – основное средство организации и поиска информации в мировом патентном фонде.

Закономерности производства НТИ: рост числа журналов и количество содержащихся в них статей характеризуется экспоненциальной зависимостью; старение документов, т.е. с увеличением срока выпуска ценность издания как источника информации падает.

Процесс ознакомления с литературными источниками по интересующей проблематике необходимо начинать с ознакомления со справочной литературой. Затем просматриваются учѐтно-регистрационные издания органов НТИ и библиографические указатели фундаментальных библиотек.

Собственная библиография по интересующей проблеме составляется на основе библиотечных каталогов, представляет собой наборы карточек со сведениями о книгах, журналах, статьях и т.д.

Читательские каталоги, носящие справочно-рекомендательный характер, бывают трех видов: алфавитный, систематический и алфавитно-предметный.

Упорядочение прочитанных источников: с помощью картотеки, состоящей из трѐх разделов: «Прочитать», «Выписки» и «Прочитано».

Организация рабочего места. Уметь правильно читать.

Научные и научно-технические информационные базы. Базы научных цитирований. РИНЦ.

Индекс цитирования — принятый в научном мире показатель «значимости» трудов какого-либо ученого и представляет собой число ссылок на публикации ученого в реферируемых научных периодических изданиях. Наличие в научно-образовательных организациях ученых, обладающих высоким индексом, говорит о высокой эффективности и результативности деятельности организации в целом.

Индекс Хирша — наукометрический показатель, предложенный в 2005 г. американским физиком Хорхе Хиршем из университета Сан-Диего, Калифорния в качестве альтернативы классическому «индексу цитируемости» — суммарному числу ссылок на работы учёного. Критерий основан на учёте числа публикаций исследователя и числа цитирований этих публикаций. Т. е. учёный имеет индекс h, если h из его N статей цитируются как минимум h раз каждая.

Например, h-индекс равный 10, означает, что учёным было опубликовано не менее 10 работ, каждая из которых была процитирована 10 и более раз. При этом количество работ, процитированных меньшее число раз, может быть любым. В научном мире принято считать, что состоявшийся учёный в области физики обладает h-индексом более 10. У нобелевских лауреатов h-индекс составляет порядка 60 и выше. При этом, даже у самых успешных зарубежных ученых, работающих в области машиностроения, h-индекс не превышает 15.

На сегодняшний день существует большое количество международных систем цитирования (библиографических баз): Web of Science, Scopus, Web of Knowledge, Astrophysics, PubMed, Mathematics, Chemical Abstracts, Springer, Agris, GeoRef. Самыми авторитетными из существующих международных систем цитирования, чьи индексы признаются во всем мире, являются: «Web of Science» и его конкурент — сравнительно молодая система «Scopus». Журналы, входящие в эти системы, официально признаются Высшей аттестационной комиссией (ВАК).

Нерепрезентативное представление российской научной периодики в зарубежных системах цитирования, отсутствие доступной и объективной системы для количественной оценки научных результатов в России, потребность наших ученых в доступных информационно-поисковых системах, локальная обособленность некоторых отечественных направлений науки и другие причины, вызвали необходимость создания Российского индекса научного цитирования (РИНЦ).

Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) — это национальная информационно-аналитическая система, аккумулирующая более 2 миллионов публикаций российских авторов, а также информацию о цитировании этих публикаций из более 2000 российских журналов. Она предназначена не только для оперативного обеспечения научных исследований актуальной справочно-библиографической информацией, но является также и мощным инструментом, позволяющим осуществлять оценку результативности и эффективности деятельности научно-исследовательских организаций, ученых, уровень научных журналов и т. д.

Система «Web of Science» (прежнее название — Institute for Scientific Information, ISI) покрывает более 9000 изданий на английском и отчасти на немецком языках (с 1980 г.) и включает в себя три базы — Science Citation Index Expanded (по естественным наукам), Social Sciences Citation Index (по социальным наукам), Arts and Humanities Citation Index (по искусству и гуманитарным наукам). Процентное соотношение между представленными в ресурсе Web of Science дисциплинами следующее: 25—27 % — технические и прикладные науки, 30 % — это социогуманитарные науки, 43—45 % — блок естественных наук (в т. ч. 15—18 % — науки о земле, биология и медицина).

Журналы индексируемые в Web of Science:

По естественным и точным наукам (более 8000)

По социальным наукам (более 3000)

По искусству и гуманитарным наукам (около 2000)

Список журналов из России и стран СНГ представленный в Web of Science (MS Excel, 63 кБ)

Информационный портал о работе на платформе Web of Science

Система «Scopus» представляет собой крупнейшую в мире единую мультидисциплинарную реферативную базу данных (с 1995 г.), которая обновляется ежедневно. «Scopus» — самая обширная база данных научных публикаций без полных текстов. Одной из основных функций является встроенная в поисковую систему информация о цитировании. Scopus охватывает свыше 15 тыс. научных журналов от 4 тыс. научных издательств мира, включая порядка 200 российских журналов, 13 млн патентов США, Европы и Японии, материалы научных конференций. Scopus в отличие от Web of Science не включает издания по гуманитарным дисциплинам и искусству, содержит небольшую долю журналов по социальным наукам — не более 17 %, и в процентном отношении гораздо шире отражает естественные науки и технику — 83 %.

Журналы индексируемые в Scopus

Российские журналы, индексируемые в Scopus

Краткое руководство пользователя системы «Scopus» (PDF, 5 МБ)

Руководство пользователя системы «Scopus» (PDF, 7 МБ)

Рекомендации Elsevier по подготовке статьи для публикации в высокорейтинговых международных журналах (PDF, 4 МБ)

Международные научные полнотекстовые онлайн-библиотеки, к которым открыт доступ с компьютеров, зарегистрированных в ЛВС КубГТУ

Springer — международная компания, специализирующаяся на издании академических журналов и книг по естественно-научным направлениям (теоретическая наука, медицина, экономика, инженерное дело, архитектура, строительство и транспорт). Springer включает доступ к архивным и текущим материалам электронных коллекций: Springerlink.com, Springer Protocols, Zentralblatt Math, Springer Materials, Springer Images. Доступ продлится до 31 августа 2013 года.

Royal Society of Chemistry — электронные ресурсы Королевского химического общества (Великобритания) охватывают все аспекты химических наук: органическая, аналитическая, физическая химия; биохимия; электрохимия; химические технологии и междисциплинарные области: биология, биофизика, энергетика и окружающая среда, техника, материалы, медицина и физика.

Springer — международная компания, специализирующаяся на издании академических журналов и книг по естественно-научным направлениям (теоретическая наука, медицина, экономика, инженерное дело, архитектура, строительство и транспорт). Springer включает доступ к архивным и текущим материалам электронных коллекций:

Полнотекстовая коллекция электронных журналов Springer Journals (перечень журналов) по различным отраслям знаний на платформе Springerlink.com

Коллекция научных протоколов по различным отраслям знаний SpringerProtocols (список протоколов)

Реферативный математический журнал Zentralblatt Math, основанный издательством «Шпрингер», и электронная база данных по чистой и прикладной математике «ZBMATH — The database Zentralblatt MATH»,

Коллекция научных материалов в области физических наук и инжиниринга Springer Materials (The Landolt-Börnstein Database),

Wiley Online Library — это издательская компания основанная в 1807 г., которая специализируется на академических изданиях и предлагает свою продукцию для профессионалов и не только. Компания выпускает книги, журналы, энциклопедии, в печатном и электронном виде, а также обучающие учебные материалы для студентов, аспирантов для непрерывного образования, а также для научных работников и практиков в технических и медицинских областях. Wiley Online Library обеспечивает доступ к более чем 4 млн. статей из 1500 журналов, и 9000 книг. Доступ продлится до 31 декабря 2015 года.

ScienceDirect — Полнотекстовая база данных ScienceDirect является непревзойденным Интернет-ресурсом научно-технической и медицинской информации и содержит 25 % мирового рынка научных публикаций. Разработанная для удовлетворения потребностей научных, образовательных, коммерческих и правительственных организаций в поиске информации на политематическом уровне, платформа ScienceDirect обеспечивает всесторонний охват литературы из всех областей науки, предоставляя доступ к более чем 2500 наименований журналов и более 11000 книг из коллекции издательства «Эльзевир», а также огромному числу журналов, опубликованных престижными научными сообществами.

Архивы научных журналов НЭИКОН. В рамках государственного контракта с Министерством образования и науки консорциум НЭИКОН реализовал проект по размещению полнотекстовых архивов ведущих западных научных журналов.

Для КубГТУ доступно 10 полнотекстовых коллекций, содержащих в общей сложности более 3 млн. статей из 2 361 журналов:

Архив Издательства American Association for the Advancement of Science. Пакет «Science Classic» 1880—1996

Архив Издательства Annual Reviews. Пакет «Full Collection» 1932—2005

Архив издательства Института физики (Великобритания). Пакет «Historical Archive 1874—1999» с первого выпуска каждого журнала по 1999, 1874—1999

Архив издательства Nature Publishing Group. Пакет «Nature» с первого выпуска первого номера по 2010, 1869—2010

Архив издательства Oxford University Press. Пакет «Archive Complete» с первого выпуска каждого журнала по 1995, 1849—1995

Архив издательства Sage. Пакет «2010 SAGE Deep Backfile Package» с первого выпуска каждого журнала по 1998, 1890—1998

Архив издательства Taylor & Francis. Full Online Journal Archives. с первого выпуска каждого журнала по 1996, 1798—1997

Архив издательства Cambridge University Press. Пакет «Cambridge Journals Digital Archive (CJDA)» с первого выпуска каждого журнала по 2011, 1827—2011

Архив журналов Королевского химического общества (RSC). 1841—2007

Архив коллекции журналов Американского геофизического союза (AGU), предоставляемый издательством Wiley Subscription Services, Inc. 1896—1996

Изучение и анализ литературных источников. Эффективные способы сбора первичных данных. Приемы работы с источниками научно-технической информации.

Постоянная работа с научной литерату­рой – обязательный компонент любой научной деятельности. А сама научная литература является важнейшим средством поддержания существования и развития науки – во-первых, средством распространения и хранения достигнутого научно­го знания, во-вторых – средством коммуникации, научного общения ученых между собой. Необходимо учитывать раз­ные функции тех или иных видов публикаций, отражающих, как правило, разные этапы развития научного знания.

Вначале новые на­учные факты, идеи, теории появляются в публикуемых тези­сах выступлений на научных конференциях, семинарах, съез­дах, симпозиумах, а также в препринтах и других видах публикаций, осуществляемых наиболее быстро. Затем в уже систематизированном и отобранном виде они переходят в научные статьи, публикуемые в журналах и сборниках. Затем – в еще более обобщенном, систематизированном и прове­ренном виде факты, идеи, теории публикуются в монографи­ях. И только фундаментальные, общие и неоднократно прове­ренные новые компоненты научного знания попадают в учебники – вузовские, а уж самые значительные – в школьные. Эту динамику движения научного знания должен учи­тывать исследователь в работе с научной литературой, раз­граничивая литературные источники по степени их важности, достоверности и признанности в научном мире.

Начиная работать с литературой, каждый исследователь приступает к составлению библиографии.

Для каждого научного исследования необходимо опреде­ление ведущих научных концепций, теории, которые берутся в основу данной работы. Имеются в виду не те все научные публикации, на которые исследователь ссылается в своей работе – их десятки, сотни. Речь идет об одной, двух, трех, от силы четырех концепциях крупных ученых, которые дейст­вительно лежат в основании исследования.

Исследователь должен четко разобраться, что же дейст­вительно является методологической базой его исследования. Необходимость четкого уяснения – какие теории, концепции берутся за основу, обусловливается еще и тем обстоятельст­вом, что в науке существуют разные научные школы, разраба­тывающие подчас одни и те же проблемы, но с разных пози­ций, в разных направлениях. Эти научные школы могут иметь совершенно разные, подчас противоположные научные взгляды. Существование различных научных школ объектив­но необходимо для развития науки. Но исследователь, вы­страивая свое исследование, должен занять строгую позицию – какие теории, концепции он принимает за базовые, и обос­новывает почему, а на какие только ссылается в процессе анализа литературных источников.

Важнейшие требования к любой научной работе – это строгость, четкость, однозначность применяемой терминоло­гии. Если в обыденной жизни, в устных выступлениях допус­кается известная свобода в оперировании терминами, то требования упорядоченности и строгости употребления языка науки обязательны.

Каждый раз, когда у исследователя появляется необхо­димость использовать какой-либо термин, он начинает работу с ним с общих словарей, энциклопедических словарей и эн­циклопедий. В первую очередь это словари русского языка В.И. Даля, С.И. Ожегова и Д.Н. Ушакова, Словарь иностран­ных слов, Энциклопедический словарь. Эти источники дают однозначное толкование общеупотребительных терминов в общенациональном масштабе. При этом, хотя терминология в них трактуется практически одинаково, каждый из них все же вносит свои нюансы в объяснения значений слов, что позво­ляет лучше ориентироваться при использовании того или иного термина. Полезен бывает Словарь синонимов русского языка, когда нередко приходится мучительно искать, чем можно заменить то или иное слово, чтобы не повторять его много раз в процессе написания текста подряд в одном пред­ложении, в одном абзаце и т.п.

Следующий этап – отработка сугубо философских, гно­сеологических и методологических понятий – работа с соот­ветствующими словарями.

В философских словарях любому исследователю полезно познакомиться с содержанием, по крайней мере, таких поня­тий (категорий), как: абстракция, анализ, знание, значение, качество, количество, модель, наблюдение, норма, объясне­ние, обобщение, образ, объект, опыт, основание, отношение, практика, предмет, проблема, развитие, рефлексия, семанти­ка, система, системный анализ, свойство, сравнение, сущ­ность, сходство, теория, форма, формализм, эксперимент и др.

Кроме того, в этих же целях бывает полезен логический словарь-справочник Н.И. Кондакова: абстрагирование, абстракция, аксиома (аксиоматический метод), алгоритм, аналогия, взаимосвязь, восхождение от абстрактного к кон­кретному, гипотеза, гносеология, дедукция, закон, знак, зна­ние, идея, инвариантность, индукция, информация, исследо­вание, класс (не в смысле школьного класса), классификация, композиция, компонент, контекст, концепция, кортеж, логика, логическое и историческое, мера, метатеория, непосредст­венное знание, непротиворечивость, обобщение понятия, обратного отношения закон, общее понятие, объем понятия, определение понятия, особенное, отношение, оценка, пара­метр, понятие, постулат, правила определения понятия, син­тез, признак, принцип, проблема, противоречие, процедура, содержание понятия, сравнение, структура, термин, тип, условие, факт и др.

И, наконец, следующий этап, когда речь идет о терминах, имеющих существенное значение для конкретного исследо­вания – анализ их толкования в научной литературе: моно­графиях, статьях и т.д. В первую очередь изучаются фунда­ментальные публикации тех авторов, чьи теории, концепции берутся в основу исследования (см. выше). По этим публика­циям целесообразно составить тезаурус – словарь исполь­зуемых данными авторами терминов с раскрытием их толко­ваний и соотношений между ними. В дальнейшем, при написании отчетных материалов, статей, книг, диссертаций используется терминология преимущественно из этого тезау­руса, а остальные термины применяют только в случае необ­ходимости, когда уже нельзя обойтись без них. Но каждый раз, применяя тот или иной термин, исследователь контроли­рует себя: для не столь существенных для его работы терми­нов – в чьей трактовке он их используют, а для существенных – обосновывается, почему берется трактовка именно этого (этих) авторов.

Каждого исследователя подстерегает «опасность» введе­ния каких-либо новых терминов. Подчас это очень хочется сделать. Но ученые крайне неохотно и настороженно воспри­нимают новые термины в науке. Это понятно – ведь язык, в том числе научный язык – это общенациональное достояние, к которому нужно относиться крайне бережно. И если каж­дый пишущий, публикующийся начинает использовать свою новую терминологию, ученые, а вслед за ними и все люди, вообще перестанут понимать друг друга. Поэтому введение новых терминов (слов и словосочетаний) допустимо только в крайних случаях, когда ни один из имеющихся терминов не может описать соответствующее явление, процесс. И уж совсем недопустимо вкладывать какой-то новый смысл, да­вать какие-то новые «авторские» определения устоявшейся терминологии (подчеркнем, что это требование относится именно к устоявшейся, общепринятой терминологии).

В работе с понятийным аппаратом необходимо отметить еще одно обстоятельство, имеющее важное значение. Отбор и систематизация понятийного аппарата, используемого в каж­дом конкретном исследовании, определяется его предметом, поставленными целями и задачами. Поэтому сущность явле­ний и процессов, выражаемых через постоянную систему понятий, определяется авторской позицией, а сама понятий­ная система в каждом исследовании является в той или иной мере авторской (другое дело, она может быть четкой, строй­ной или наоборот – расплывчатой и противоречивой).

Ученые выявили четыре основных способа обработки информации при чтении. Это чтения: побуквенное, послоговое, по словам, по понятиям.

Средства повышения скорости чтения:

-дифференциальный алгоритм - интегральный алгоритм.

1. Название

2. Автор

3. Выходные сведения

4. Содержание

5. Факты

6. Особенность излагаемого материала. Какие из них кажутся спорными ?

7. Новизна материала и возможность его использования в практической работе

Современная структурная лингвистика утверждает, что все общественно-политические и научно-технические тексты обладают чрезмерной избыточностью – до 75 %

Чтение информационного материала должно завершаться запоминанием.

Наблюдательность и память жестко связана. Воспитывая внимание, можно улучшить наблюдательность и память.

В процессе запоминания целесообразно включать все анализаторы (все виды памяти) и использовать приемы «мнемотехники», суть которых состоит в создании всяких искусственно придуманных связей (типа фразы «каждый охотник желает…»).

Разметка на полях.

Конспект – это сжатое изложение самого существенного в данном материале. Реферирование – это краткое изложение первичного документа (или его части) с основными фактическими сведениями и выводами. В результате получается реферат, который содержит тему, предмет (объект) исследования, цель, метод проведения работы, полученные результаты, выводы, область применения.

Научный обзор – это текст, содержащий синтезированную информацию сводного характера, по какому-либо вопросу или ряду вопросов, извлеченную из некоторого множества специально отработанных для этой цели первичных документов.

Обзоры стареют значительнее медленнее, чем первичные научные документы.