Основы методологии научно-технических исследований. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Учебное пособие

Ростов-на-Дону ДГТУ

2023

1

УДК 001.8

О-75

Рецензент

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительное производство» Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова

Т.А. Хежев

Авторы:

В.А. Мурадян, Л.Д. Маилян, А.Ю. Кубасов, С.В. Георгиев

Основы методологии научно-технических исследований :

О-75 учебное пособие / В.А. Мурадян, Л.Д. Маилян, А.Ю. Кубасов, С.В. Георгиев ; Донской государственный технический университет. – Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2023. – 64 с.

ISBN 978-5-7890-2147-7

Содержит общие сведения о науке и научных исследованиях, классификации научно-исследовательских работ, этапах НИР, научных направлениях, проблемах, патентном поиске, методологии теоретических и экспериментальных исследований, методах обработки и анализа результатов эксперимента, метрологии.

Предназначено для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, профиль «Гражданское строительство», «Техническая эксплуатация и реконструкция зданий и сооружений», «Промышленное и гражданское строительство», «Судебная строительнотехническая и стоимостная экспертиза объектов недвижимости».

УДК 001.8

Печатается по решению редакционно-издательского совета Донского государственного технического университета

2

Введение

Магистратура специализируется на подготовке профессионалов соответствующего уровня. При подготовке магистров учитывается, что они должны не только хорошо ориентироваться в новых научных разработках и исследованиях, но и уметь внедрять в производственный процесс результаты исследований.

Курс «Методология научных исследований» включает в себя: философские аспекты; изучение структуры НИР в России; методологические основы научного познания; изучение этапов НИР. Также данный курс изучает методы теоретического исследования, затрагивает вопросы планирования эксперимента. Приводятся сведения, позволяющие целенаправленно производить поиск, накопление и обработку научной информации, а также проводить, обрабатывать и оформлять экспериментальные исследования.

Методика освоения предмета базируется на изучении основных методологических положений и закреплении полученных знаний в процессе проведения практических занятий.

Во время изучения дисциплины магистранты получат возможность практического использования теоретических знаний в условиях, моделирующих формы деятельности научных работников. Данный курс призван обеспечить развитие творческого профессионального мышления, познавательной мотивации и профессионального использования знаний в практических условиях.

3

1.МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ИМЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ

1.1. Определение науки

Наука – это непрерывно развивающаяся система знаний объективных законов природы, общества и мышления. Наука раскрывает сущность явлений, взаимосвязи между ними и может предсказывать дальнейшее их развитие.

Цель науки – познание законов развития природы и общества, воздействие на природу на основе использования знаний для получения полезных обществу результатов.

Познание составляет неотъемлемый аспект любой предметнопреобразующей деятельности человека. Однако когда целью деятельности является именно получение знания, мы можем говорить уже о специальном типе человеческой деятельности – познавательной. Познание может существовать в различных видах: обыденное, художественное, религиозное, философское, научное. Научное познание направлено на получение объективно-истинного знания.

Как и любая человеческая деятельность, познавательная характеризуется следующими моментами: объектом и субъектом познания, целями, результатом, методами и средствами познания, а также теми социальными формами, в рамках которых она осуществляется (рис. 1).

Рис. 1. Объект, субъект и цель познания

Важнейшая функция науки – быть производительной силой общества. Значение науки резко возросло в эпоху Возрождения, когда пред- метно-практическая деятельность достигла уровня, на котором многие задачи не поддавались решению без применения научных методов.

Задачами науки являются:

– собирание, описание, анализ, обобщение и объяснение фактов;

4

–обнаружение законов движения природы, общества, мышления

ипознания;

–систематизация полученных знаний;

–объяснение сущности явлений и процессов;

–прогнозирование событий, явлений и процессов;

–установление направлений и форм практического использования полученных знаний.

Наука по методу познания подразделяется на эмпирическую науку

итеоретическое знание. По отношению к практике науки подразделяют на фундаментальные и прикладные. Цель фундаментальных наук – познание основных законов природы, общества и мышления, а прикладных – практическая реализация результатов деятельности фундаментальных отраслей науки.

Научные законы отражают наиболее существенные, устойчивые, повторяющиеся объективные внутренние связи в природе, обществе

имышлений.

Наиболее высокой формой обобщения и систематизации знаний является теория, под которой понимают учение об обобщенном опыте, формулирующее научные принципы и методы, позволяющие обобщить, познать существующие процессы и явления.

Инструментом для решения задач науки являются методы исследования, которые могут быть теоретическими, экспериментальными и экспериментально-теоретическими.

При отсутствии достаточного фактического материала для достижения научных результатов используют гипотезы – научно обоснованные предположения.

Основой разработки научных исследований является методология, т.е. совокупность методов и их определенная последовательность, принятая при разработке научных исследований.

Рассмотрим как пример науку метрологию.

Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Измерения – это определение опытным путем с помощью технических средств значения физической величины. Точность измерений характеризуется близостью измеренного и истинного значений определяемой величины.

5

Для обеспечения единства и требуемой точности измерений в законодательном порядке установлены единицы измерений, требования регулярной проверки мер, измерительных приборов и др.

Система единиц физических величин – это совокупность основных и производных единиц, образованная в соответствии с принятыми принципами. В России и большинстве стран обязательному применению подлежит система единиц СИ (SI).

Косновным единицам СИ относятся: длина (метр), масса (килограмм), время (секунда), сила электрического тока (ампер) и др.

Кпроизводным – площадь, объем, скорость, плотность, сила, вес, давление и др.

1.2. Основные понятия методологии научных исследований

Методология (от «метод» и «логия») – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности.

Исторически первоначально проблемы методологии науки разрабатывались в рамках философии (диалектический метод Сократа и Платона, Гегеля, индуктивный метод Бэкона, феноменологический метод Гуссерля и т.д.). Поэтому методология науки очень тесно связана с философией, особенно с такой ее дисциплиной, как теория познания.

Самой главной задачей методологии является изучение различных характеристик методов исследования, таких как происхождение, сущность, эффективность и др.

Методология научного исследования состоит из следующих уровней.

1.Конкретно научная методология делает упор на методики проведения исследования и технические приемы.

2.Общенаучная методология представляет собой учение о методах, принципах и формах знания, которые функционируют в различных науках.

3.Философская методология включает философские положения, способы, идеи, которые можно использовать для познания во всех науках.

Задачи, решаемые методологией: выявление и осмысление движущихся сил, оснований, предпосылок, закономерностей функционирования познавательной деятельности, научного знания; организация про- ектно-конструкторской деятельности, проведение ее анализа и критики; изучение реальности и обогащение методологического инструментария; нахождение связи между мышлением человека и его реальностью;

6

нахождение связи и взаимосвязи в мыслительной действительности и деятельности, в практике познания; выработка нового отношения и понимания к символическим системам познания; преодоление универсальности конкретно-научного мышления и натурализма философского.

1.3. Понятие о научном знании

Знание – это проверенный практикой результат познания действительности, правильное её отражение в сознании человека. Главной функцией знания является обобщение разрозненных представлений о законах природы, общества и мышления.

Познанием называют движение человеческой мысли от незнания к знанию. В основе познания лежит отражение объективной действительности в сознании человека в процессе его практической (производственной, общественной и научной) деятельности. Таким образом, познавательная деятельность человека обусловлена практикой и направлена на практическое овладение действительностью. Процесс этот бесконечен, так как диалектика познания выражается в противоречии между безграничной сложностью объективной действительности и ограниченностью наших знаний.

Основная цель познания – это достижение истинных знаний, которые могут реализоваться в виде законов и учений, теоретических положений и выводов, подтвержденных практикой и существующих объективно, независимо от нас.

Знание может быть относительным и абсолютным.

–Относительное знание является отражением действительности

снекоторой неполнотой совпадения образца с объектом.

–Абсолютное знание – это полное воспроизведение обобщенных представлений об объекте, которые обеспечивают абсолютное совпадение образца с объектом.

Различают два вида познания: чувственное и рациональное.

–Чувственное познание – это следствие непосредственной связи человека с окружающей средой. Оно выражается через элементы чувственного познания, т.е. восприятие, ощущения, представление и воображение.

–Рациональное познание – это опосредованное и обобщенное отражение в мозгу человека существенных свойств, причинных отноше-

7

ний и закономерных связей между объектами и явлениями. Оно дополняет и опережает чувственное познание, способствует осознанию сущности происходящих процессов, вскрывает закономерности их развития. Формой рационального познания является абстрактное мышление, логичные рассуждения человека. Структурными элементами являются понятия, суждения, умозаключения.

1.4. Аксиомы, законы и рабочие гипотезы

Теория – это учение об обобщенном опыте (практике), формулирующее научные принципы и методы, которые позволяют познать существующие процессы и явления, проанализировать действия различных факторов и предложить рекомендации по практической деятельности.

Гипотеза – это предположение о причине, которая вызывает данное следствие. В основе гипотезы всегда лежит предположение, достоверность которого на определенном уровне науки и техники не может быть подтверждена. Гипотеза всегда выходит за пределы известных фактов и является направляющей силой для проведения теоретических или экспериментальных исследований. Любая гипотеза подвергается тщательной проверке, в результате которой убеждаются, что она не противоречит никаким другим уже доказанным гипотезам и что следствия, вытекающие из нее, совпадают с наблюдаемыми явлениями.

В своем развитии гипотеза проходит три основных стадии:

1)накопление фактического материала и высказывание на его основе некоторых предположений;

2)развертывание предположений в гипотезу;

3)проверка и уточнение гипотезы.

Закон – это необходимые, существенные, устойчивые, повторяющиеся отношения между явлениями в природе и обществе. Закон отражает общие связи и отношения, присущие всем явлениям данного рода, класса. Закон носит объективный характер и существует независимо от сознания людей.

Главная задача науки и составляет познание законов, которые являются основой преобразования природы и общества.

Существует три основных группы законов:

1) специфические, или частные (например, закон сложения скоростей в механике);

8

2)общие для больших групп явлений (например, закон сохранения энергии);

3)всеобщие или универсальные (например, законы диалектики). Для доказательства закона используются суждения, которые ранее уже признаны истинными и из которых логически следует доказываемое суждение.

Иногда в процессе познания можно доказать и противоречивые суждения. В таких случаях говорят о возникновении парадокса.

Парадокс – это противоречие, полученное в результате внешне логически правильного рассуждения, но приводящее к взаимно противоречащим заключениям.

Аксиома – это положение, принимаемое без какого-либо логичного доказательства в силу его непосредственной убедительности (истинное исходное положение). Аксиомы очевидны без доказательств; из них выводят остальные предположения по заранее обусловленным правилам.

2. СУЩНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Научное исследование по теме начинают с тщательного изучения научно-технической информации. При этом применяют выписки, аннотации и конспекты. Выписки - краткое содержание отдельных фрагментов информации.

Аннотация – сжатое содержание документа информации в целом. Конспекты – это подробное изложение содержания информации. Всю информацию следует систематизировать и подвергнуть кри-

тическому анализу. По результатам устанавливают актуальность и новизну планируемого исследования, его целесообразность и экономическую эффективность, формируют цель и задачи исследования.

2.1. Понятия научного направления, проблемы и темы

Научное направление – это область научных исследований, посвященных решению крупных экспериментально-теоретических задач в определенной отрасли науки.

9

Проблема – это сложная задача, охватывающая большую область исследований и имеющая большое научное и народно-хозяйственное значения. Проблема состоит из ряда тем.

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

Выбор проблем или тем включает в себя ряд этапов.

Первый этап – формулирование проблемы на основе анализа исследуемого направления и определение ожидаемого результата.

Второй этап – разработка структуры проблемы. Выделяют темы, подтемы, вопросы, составляют древо проблемы.

Третий этап – устанавливают актуальность проблемы, т.е. ценность ее для науки и техники.

2.2. Классификация научно-исследовательских работ

Носителями научно-технической информации (НТИ) могут быть книги, периодические издания (журналы, бюллетени, труды институтов), нормативные документы (стандарты, СНиПы, СП, ТУ, руководства и др.), каталоги, патенты, отчеты по НИР, материалы научнотехнических конференций, диссертации, авторефераты и др.

Для облегчения поиска НТИ создана универсальная десятичная классификация (УДК), которая разделяет все области знаний на 10 отделов, каждый из которых делится на десять подразделов, а подраздел – на 10 частей. Созданы таблицы УДК. Различные отрасли строительства имеют индекс УДК: 624 – Строительные конструкции. Подземное строительство. Земляные работы. Фундаменты, основания и их устройство. Строительство тоннелей. Строительство мостов. Строительство наземных сооружений.

Научно-исследовательские работы (НИР) – работы поискового, теоретического и экспериментального характера, выполняемые с целью определения технической возможности создания новой техники или технологии в определенные сроки. НИР подразделяются на фундаментальные (получение новых знаний) и прикладные (применение новых знаний для решения конкретных задач).

По целевому назначению НИР могут быть трех видов – теоретические (фундаментальные), прикладные и опытно-конструкторские (ОКР).

10