13

Міністерство освіти й науки України

Національний університет кораблебудування

імені адмірала Макарова

ОПОРНИЙ КОСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

дисципліни "Методологія наукових досліджень в газотурбобудуванні"

Для спеціальності 8.05060406 – Газотурбінні установки та компресорні станції

Розробники

викладач каф. «Турбін» НУК

______________ к.т.н., доцент Мостіпаненко

Конспект лекцій рекомендований

кафедрою Турбін

Протокол № ________ від ______

Завідувач кафедрою

проф. докт. техн. наук Романовський Г.Ф.

____________________

2012

Лекція 1. Сутність науки

Однією з причин прискореного розвитку науки є комулятивний характер наукового знання. Ньютон колись говорив: "Якщо я бачу далі Декарта, то це тому, що я стою на плечах гіганта". Кожне покоління вчених працює, використовуючи досвід усіх попередніх поколінь. Це є закон прискореного розвитку науки - наука рухається вперед пропорційно сумі знань, успадкованих нею від попереднього покоління. Математично це виглядає так:

де - сума результатів науки до моменту відліку; - постійна.

Формула не розрахункова. Вона доводить тільки характер зміни науки.

Найбільш оптимальний варіант сучасного етапу розвитку в науці поданий на рис.1.

Наприклад, співвідношення

відповідає тому, що швидкий кількісний ріст техніки не супроводжується настільки ж швидким підвищенням якісних показників виробництва (собівартість, продуктивність і т.д.), що не може вважатися ефективним.

Рис.1. Темпи розвитку науки, техніки і виробництва:

- наука, - техніка, - виробництво

Освіта і наука тісно пов'язані, переплетені один з одним. Продукти науки завжди були основою сучасної освіти. І навпаки, науку роблять високоосвічені, інтелектуально підготовлені для наукової діяльності члени суспільства. У період, коли наука усе частіше стає продуктивною силою, навчання науковим методам, знайомство з організацією науки стають необхідним елементом сучасної освіти.

Визначення науки.

Отже, що таке наука? Нараховується більш 90 різних визначень науки. Дехто вважає науку тільки сумою знань. Очевидно, наука є сумою знань, але це тільки один із її аспектів. Інші обмежують науку рамками розумової діяльності людей, спрямованої на розширення пізнання людством законів природи і суспільства. Це також не загальне визначення.

Наука - це і сукупність знань, перевірених практикою, які являють собою об'єктивну істину, і одночасно процес виробітки знань. Тому найбільш повним формулюванням терміна "наука" можна вважати наступне: наука - це система накопичених знань і діяльність людей, спрямована на одержання, засвоєння, переробку, подальшу систематизацію, більш поглиблене пізнання і подальше втілення в практику отриманої інформації. Термін "наука" відбиває багатопланове поняття трудової діяльності людського суспільства, процесу пізнання реальної дійсності й абстрактного мислення. Цей термін змінювався зі зміною або розвитком науки. У ХVIII-XIX століттях цим терміном позначали всяке ремесло: вміння, навики.

Техніка. Логічним завершенням наукових досліджень є матеріалізація ідеї, впровадження наукових розробок у техніку і виробництво. Техніка є сукупність засобів праці, створена людиною на основі пізнань закономірностей розвитку природи для здійснення процесу виробництва матеріальних благ. Таким чином, наука і техніка пов'язані воєдино. Техніка є необхідною проміжною ланкою між науковим продуктом і виробництвом. Без нової, новітньої техніки, так само як і без наукового продукту, неможливий науково-технічний прогрес, сучасна науково-технічна революція.

Наука - продуктивна сила. Наука являє собою явище духовного життя суспільства. Накопичені знання переломлюються або в розвитку теорії, або в гуманітарному і моральному удосконалюванні членів суспільства, або у виробничій практиці. У останньому випадку наука перетворюється в інтелектуальну базу матеріального виробництва, на її основі розробляється техніка, з'являються нові предмети праці, удосконалюється технологія. У цих умовах наука усе більш стає безпосередньою продуктивною силою, а виробництво - технологічним застосуванням сучасної науки. Наука пронизує весь процес праці, удосконалює його складові частини, поліпшує технологію (спосіб з'єднання засобів і предметів праці), організацію виробництва (спосіб з'єднання засобів виробництва і робочої сили), визначає перспективу для виробництва, збагачує всі продуктивні сили. Коли ми говоримо, що наука стає продуктивною силою суспільства, то в першу чергу припускаємо природничі науки, які прямо впливають на матеріальний стан суспільства. Фундаментальні природничі науки поряд із розкриттям закономірностей явищ природи в остаточному підсумку досить повно розробляють основи технологічного застосування пізнаних законів. Так, наприклад, для того щоб люди могли одержати усе велике різноманіття синтетичних матеріалів, починаючи від синтетичних волокон і кінчаючи синтетичними діамантами, перед усього потрібно було фундаментальним наукам, органічній і неорганічній хімії розробити загальну молекулярну теорію будови речовини і прикладні питання хімії. Але в надрах цієї ж фундаментальної хімії зароджувалися і технологічні основи виробництва синтетичних матеріалів. Розвиток фізичної і ряду інших наук реалізувався в атомній промисловості. На основі кібернетики - теоретичної основи автоматизації - вирішуються найважливіші задачі науково-технічного прогресу. Удосконалювання технології приводить до того, що механічні засоби праці усе частіше заміняються природними процесами: хімічними, біологічними, електричними і т.д. Організація виробництва удосконалюється на основі ергономіки і технічної естетики, інженерної психології, фізіології. Освоюються автоматизовані системи управління й обробки інформації.

Більшість галузей знань виникало і розвивалося насамперед у зв'язку з потребами практики. Рішення проблеми автоматизації вимагає розвитку досліджень у математиці, фізиці, хімії і механіки. Потреби атомної промисловості викликали до життя фізику плазми. Задачі автоматизації неможливо вирішувати без математичної логіки і теорії інформації.

Нові наукові напрямки виникають не тільки на основі потреб практики. Наука як система накопичених знань розвивається і за власними законами. Частина наукових відкриттів може не втілитися в практичних результатах, але не можна робити висновок, що вони марні.

Система накопичених знань протягом багатьох років може представляти тільки потенційну силу науки. Рентген відкрив промені, Фарадей - індукцію струму, Менделєєв - періодичну таблицю раніш, ніж був "закладений фундамент", визначена практична користь їх відкриття. Закон Архимеда про плаваючі тіла втілився в практичне застосування майже через дві тисячі років.

В даний час є також багато ідей і теорій, що представляють потенційне наукове багатство. В усіх цих випадках наука не перетворюється в безпосередню продуктивну силу. Потенційні багатства або реалізуються надалі в нових теоріях або в практиці, або будуть заперечені новими теоретичними побудовами. Наука тільки тоді перетворюється в безпосередню продуктивну силу, коли вона переломлюється у виробництві. Подальший розвиток науки приводить до зростання її ролі як безпосередньої продуктивної сили.

Психологічні аспекти наукової творчості

Підготовка інженерних і наукових кадрів у вік науково-технічної революції є важливою державною задачею. Основною формою виховання творчих спроможностей є самостійне проведення наукової праці, починаючи зі студентської лави. Кожен починаючий дослідник у процесі навчання користується визначеними методичними вказівками керівника, необхідними для роботи спеціальними науковими відомостями, одержуваними з літератури, та ін. Водночас у починаючих дослідників є ряд загальних проблем: як придбати необхідні якості, сукупність яких характеризує творчого працівника, дослідника, вченого, як розвити в себе необхідні якості, які шляхи досягнення цієї цілі?

Науково-технічний прогрес сприяє залученню до науки молодого покоління. Науку творять люди, яких прийнято називати вченими. Хто ж такі вчені, які основні риси особистості вчених, яка ж мотивація наукової діяльності? Вченими називають людей, що дають суспільству нові наукові знання.

Перше питання, що цікавить того, хто хоче присвятити себе науковій праці, це питання про те, хто може займатися науковою діяльністю. На нього можна відповісти цілком однозначно - усі здатні до наукової творчості. Презумпції унікальності творчого акту і творчої особистості не існує, творчий акт не є унікальним і не пов'язаний із специфічними, генетичними, патологічними й іншими відхиленнями від психічної норми, навпаки, творчі спроможності властиві всім нормально розвиненим людям. Але, стверджуючи, що в принципі кожний може займатися наукою, потрібно сказати про те, що під час наукової діяльності виявляються особливості психології людей, що розвили в собі відповідні навики і спроможності, іменовані науковим покликанням. Наукове покликання - це не уроджена якість, воно не дається зверху, а є результатом завзятої, самовідданої праці і може бути предметом цілеспрямованого виховання.

Чому ви хочете займатися наукою? Вчені-наукознавці це питання виражають трохи в іншій формі: які мотиви наукової діяльності. На це питання відповісти відразу не просто. Звичайно можна одержати наступну відповідь: просто так, не знаю, почуваю задоволення, почуваю насолоду, радість, почуття гордості і т.д. Це різноманіття причин (мотивів) можна підрозділити на дві групи: внутрішні і зовнішні.

Зовнішні мотиви пов'язані з прагненням до самоствердження, слави, матеріально-грошовим винагородам. З ростом добробуту всіх шарів населення, підвищенням престижу багатьох інших професій значення цих мотивів наукової діяльності знижується.

Внутрішні мотиви пов'язані безпосередньо із самим процесом наукової творчості. Людина має природну схильність до творчості, до розв'язання творчих задач, потребу в самовираженні. Спрага знань, або інстинкт пізнання, є основною відзнакою людини від тварин. Людина за своєю природою - це творець матеріальних і духовних цінностей, тому потреба у творчій діяльності є однією з найважливіших її потреб.

Значне місце серед мотивів наукової діяльності займає також морально-психологічна сторона, тобто свідомість значення своєї праці для інтересів суспільства.

Задумайтеся і ви над мотивами вашого прагнення займатися наукою, здійсните психологічний аналіз і ви усвідомите той факт, що й у вас немає інших спонукувань займатися наукою, ніж викладених вище. Постарайтеся тільки, щоб ваш особистий успіх, самоствердження стали результатом багаторічної цілеспрямованої завзятої праці, і тоді ви випробуєте всю повноту свого буття.

Основні психологічні риси діяльності вчених.

Працьовитість. На перше місце серед найважливіших рис вченого можна поставити працьовитість, тому що обов'язковою передумовою успіхів у науці є безупинна напружена робота, безкінечні досліди, пошуки і спроби розв'язання наукової проблеми. Наполегливість і безперервність пошуків необхідні тому, що вся наукова праця на 99 % перебуває з невдач і лише в найменшій частині творчість пов'язана з особливим станом «натхнення». Про це свідчить самий спосіб життя великих вчених. Наприклад, Ньютон, коли його запитали, як він відкрив закон тяжіння, відповів: «Я про це багато думав». Видатний винахідник Едісон сказав, що в його винаходах 98 % «потіння» і 2 % «натхнення».

Академік В.О.Амбарцумян вважає, що якщо молодий вчений обмежується тільки семигодинним робочим днем і не трудиться в день більше 10 год., то він прирікає себе на невдачу в обраній їм області; він не встигає читати необхідну наукову літературу, слухати лекції, доповіді і поступово відстає від свого наукового рівня. Тому основною умовою успіху починаючого дослідника є напружена робота. Робочий день в установі повинен бути присвячений експериментам, дослідам. Домашня робота щодня (3-4 год.) повинна полягати в аналізі отриманих результатів, їх обробці, читанні спеціальної літератури по даному питанню, упорядкуванню картотеки, а також упорядкуванню поточного плану на наступний робочий день. Необхідно пам'ятати, що наукова праця не піддається тимчасовій регламентації. Праця вченого протікає не за законами робочого часу, а за законами вільного часу.

Якщо ви активно працюєте над науковою проблемою, то від неї піти неможливо. І часто буває, що необхідне рішення або напрямок досліджень знаходиться саме в неробочий час.

Результати працьовитості особливо значні при сполученні з цілеспрямованістю. Це така властивість особистості, що виявляється в умінні ставити суспільно значимі цілі і досягати їх. Вона пов'язана з умінням правильно організувати і розподілити свою працю, бачити перспективи своєї роботи.

Багатознання. У результаті завзятої праці не тільки над об'єктом дослідження, але і над науково-технічною літературою вчений набуває такої важливої якості, як багатознання. Воно цілком необхідно хоча б для того, щоб знати, що вже зроблено і відкрито. Проте не існує прямої залежності між багажем знань і розвитком творчої спроможності людини.

Дослідження показують, що спроможність людей висувати і вирішувати нові проблеми, займатися науковою творчістю хоча і вимагає досить високого рівня знань, але не знаходяться в прямій залежності від загального об'єму знань або від уміння легко засвоювати існуючі знання. Можна бути ерудитом в любій з областей знання і бути творчо безплідним. Тому багатознання хоча і виступає як важлива умова творчості, але воно не є показником самої творчості.

Говорять про необхідність для вченого мати гарну пам'ять. Це справедливо лише на перших етапах діяльності, пам'ять, однак, є і перешкодою при орієнтації вченого на нові наукові ідеї. Класичною формою перешкод на шляху нових наукових ідей є скептицизм, із яким вчені звичайно зустрічаються. Скептицизм за суттю грунтується на наявних у фахівців старих знань.

За даними французьких наукознавців, наявність у вчених таких якостей як творчі спроможності, ерудиція і працьовитість, менш сприятливі для дослідної роботи, ніж сполучення творчих спроможностей і працьовитості без високої ерудиції (багатознання). Більшість відкриттів належить саме цим вченим, хоча в загальному числі вони складають біля 3 %.

Наведені вище висновки не є основою для оптимізму починаючого дослідника в тих випадках, коли він недостатньо багато читає літератури, яка висвітлює науково-технічні досягнення як у нашій країні, так і за кордоном. Швидке читання спеціальної літератури без критичного аналізу, необхідних записів думок, що виникають при розборі статей або окремих питань, ефекту не дає.

Особиста ініціатива. Велике значення в досягненні наукових результатів належить особистій ініціативі, тобто «внутрішньому горінню», пов'язаному з постійною активністю в постановці й аналізі певних питань. Ця риса характеру особливо важлива для починаючого вченого - адже він йде по не звіданій до нього дорозі. Результативність його праці цілком залежить від того, що нового у відомих питаннях або проблемах він побачить, які нові методи дослідження розробить. Тому особиста ініціатива безпосередньо пов'язана з почуттям новизни. Якщо починаючий дослідник не може перебороти рамки наукових ідей, що спочатку були «підказані» науковим керівником або запозичені їм при глибокому вивченні літературних джерел (як говорять, відіпхнутися від них), не бачить нових аспектів у розв'язанні проблеми або більш вузьких питань, то важко очікувати від нього і нових наукових результатів. У зв'язку з цим нам представляється, що розвиток особистої ініціативи починаючого науковця є важливою задачею становлення його як вченого. Ініціатива може бути продуктивною лише в тому випадку, якщо починаючий науковець розвив у собі ті якості, про які говорилося вище. Ініціатива без працьовитості, цілеспрямованості і знання об'єкта дослідження - це «хитання» від однієї ідеї до іншої, часті розчарування, недовір’я у свої можливості і сили.

Неодмінною умовою розвитку особистої ініціативи є розвиток критичного погляду на положення і висновки досліджень у даній області науки. І тут ми приходимо до іншої якості творчої особистості - критичному погляду, аналізу наукових досягнень. Критичне осмислювання досягнень науки, критичний аналіз досягнень у науці попередників і сучасників є важливою якістю особистості вченого. Вона випливає не із суб'єктивних якостей особистості, що страждає почуттям переваги над іншими, а з діалектичного розуміння про відносність наших знань, про явища в природі і суспільстві. З розвитком науки і техніки з'являються раніше не відомі можливості глибше і по-новому, на новій технічній основі поставити експеримент, одержати нові дані, що часто дають підставу по-іншому трактувати явище, процес.

Уява - це розумове перетворення вражень і формування на їх на основі розумових способів, реалізація яких приводить до створення нових матеріальних і духовних цінностей. Деяким специфічним проявом уяви є фантазія.

З історії природознавства відомо, що багато великих відкриттів були спочатку фантазією вчених і письменників. Науково-фантастичні способи характеризуються насамперед тим, що той, хто створює їх, допускає далекий «стрибок» думки від дійсності в майбутнє або далеке минуле, «вихід» за межі кола уявлень і знань, які людство має в даний час.

Важливе місце в науковій творчості приділяється інтуїції. Про інтуїцію говорять як про раптове осяяння. Вона починається там, де обривається логічний шлях наукового аналізу, виступає як почуття перспективи і нового в розв'язанні проблем.

Прагнення до нових знань, раптові «стрибки розуму» через інтуїцію не є надприродними. Інтуїція припускає значний запас знань. Вона виникає, як правило, на основі великої і ретельно розробленої проблеми. Раптові проблиски в науковій діяльності трапляються як події всередині раціонального творчого процесу. Це психологічне явище виникає на основі напруженої творчої роботи. Все різноманіття особистих якостей вчених у принципі може бути зведене до трьох основних видів: творчі спроможності, ерудиція і ділова активність (працьовитість).

Дуже мала імовірність того, щоб особистість мала всі ці якості. Тому становить інтерес, які ж сполучення найбільш сприятливо позначаються на продуктивності вченого. Французькі наукознавці, простеживши велику групу вчених, одержали наступні дані: володіють усіма трьома якостями лише 12 %; здатні й ерудовані, але мало активні - 7 %; здатні й активні, але мало ерудовані - 3 %; ерудовані й активні, але творчо мало здатні - 16 %; здатні, але мало ерудовані і неактивні - 3 %; «виїжджають» на одній ерудиції - 9 %; не мають творчих спроможностей, ерудиції, а лише сумлінні і старанні - 50 %. Як видно, більше 50 % науковців не мають особливих спроможностей і високої ерудиції, але відрізняються працьовитістю. Звичайно, ці дані потребують істотного коригування, однак той факт, що працьовитість є найважливішою якістю наукового співробітника, очевидний.

Формальні риси наукового працівника. Крім істотних властивостей особистості вченого, йому необхідно виробити в собі ряд формальних якостей, що відносяться до загальної культури.

Мова. Як відомо, усяке наукове дослідження завершується написанням звіту або статті. Тому починаючий вчений повинен вміти усе правильно і грамотно викласти, використовуючи наукову і літературну мову. У той же час йому необхідно знати і використовувати загальноприйняту для різних областей науки і техніки термінологію, котрої треба притримуватися у своїх виступах, при написанні звіту або статей.

Манера поведінки. Необхідною рисою науковця є уміння ясно і чітко викладати свої думки. Звичайно, важко жадати від починаючого вченого «артистичного» поводження перед аудиторією, добре поставленого голосу, різних прийомів оволодіння увагою публіки. Проте ясно і чітко виражатися, скромно себе тримати, говорити по суті питання, не губитися, не застосовувати неправильні обороти мови - необхідні якості зовнішньої сторони вченого. Ці риси не мають істотного значення при загальній оцінці заслуг вченого, але неправильний виклад думок, розв'язна або некрасива манера триматися роблять тяжке враження на слухачів, знижують ефективність сприйняття. Однак широке спілкування між науковцями, обмін науковими досягненнями, участь у конференціях, симпозіумах ставлять перед дослідниками задачі розвивати в себе необхідні творчі спроможності. Треба лише ретельно готувати свої доповіді, повідомлення і якнайчастіше виступати перед аудиторією; тут ініціатива тільки за самим починаючим вченим. Часті виступи, добре продумана і написана промова - запорука успіху.

Риси характеру. Будьте скромні, не удавайтеся до будь-яких засобів для того, щоб домогтися визнання свого пріоритету, особистого успіху. Потрібно пам'ятати, що час одиначок у науці пройшов, що сучасна наука має великомасштабний характер, високу технічну оснащеність, із чим зв'язана поява великої професійної армії вчених. Загальновідомі труднощі в цих умовах для самовираження починаючих науковців, задоволення їх потреби в суспільній популярності і визнанні. Так, наприклад, у нашій країні більш третини молодих вчених не мають своїх друкарських праць тому, що праця їх набула колективний характер.

Рішення усе більш складних проблем неможливо одним або декількома вченими. Для цього потрібний великий і добре згуртований колектив науковців, озброєних необхідною науковою технікою. Колективність для сучасної науки не просто необхідність, але й умова її найбільшої продуктивності. Від науковців потрібно придбання нових психологічних якостей, пов'язаних із високим розвитком свідомості і почуття колективізму. Згодом це буде стримувати егоїстичні прагнення вчених до власності на наукове відкриття, змагання заради задоволення першими «сказати» нове слово в журналі, книзі і т.д. Це в підсумку повинно спричинити за собою справжній «стрибок» у психології вчених, тому що протягом століть наука незмінно виступала як арена суперництва і боротьби честолюбств, а прагнення до особистого успіху, до визнання індивідуального пріоритету в науковому відкритті було ще з часів древньогрецьких мудреців одним із самих могутніх побудників творчої діяльності.

Звичайно, мотив особистого пріоритету, прагнення до самовираження згодом цілком не зникне, але роль цього важливого фактора помітно зменшиться. Чому ця риса характеру є важливою і про неї необхідно згадати? Незадоволене прагнення до особистого успіху породжує ображене самолюбство, обумовлює появу психіки невдахи. Протиріччя між колективним характером сучасної наукової праці і прагненням до особистого успіху породжує проблему психологічної несумісності членів наукових колективів, а потім конфліктні ситуації. Все це знижує ефективність наукової діяльності.