ВСТУП

Розвиток виробництва в сучасних умовах є неможливим без науково-технічного прогресу. Саме він дозволяє цілеспрямовано впливати на природу для отримання користі людині та суспільству. Сучасне виробництво характеризується складністю та динамічністю. Тому вибір оптимальних рішень в складних і безперервно мінливих обставинах потребує не тільки доброї загальної інженерної та фахової підготовки, але і знань елементарних прийомів технічної творчості та наукових досліджень.

Наука сьогодні – це діяльність не тільки і не стільки окремих фахівців, а, насамперед, великих колективів, науково-дослідних лабораторій, інститутів. Вона потребує значних матеріальних та інтелектуальних ресурсів для вирішення все складніших задач, використання складної техніки, експериментальної бази. Масштабність проблем, які вирішує сучасна наука, є адекватною відповіддю на процеси, що відбуваються у суспільстві, у взаємовідносинах людини з природою; вона є важливою сферою матеріального та духовного розвитку суспільства. Важливими функціями науки у сучасному суспільстві є культурно-світоглядна, виробнича та прогнозуюча.

Наука – це не лише сума знань, що накопичено людством, але й спосіб пізнання, творчість, це завжди новий крок до пізнання невідомого. Ще давньоримський філософ Сенека зазначав, що світ – це лише школа, у якій ми вчимося пізнавати.

Робота вченого - це не тільки дослідження. Це й викладання, тобто, підготовка молодих фахівців, наукових кадрів; це й постійний пошук нової наукової інформації; це й редагування, рецензування, консультування, робота у якості експерта. Інтелектуальну роботу науковця дуже тяжко вимірювати у плані матеріальних витрат або витрат часу. Навіть коли вчений не перебуває на своєму робочому місці у кабінеті чи в лабораторії, думка його продовжує працювати над вирішенням поставленої проблеми, тобто, змінюється лише форма роботи.

Окрім отримання первинної уяви щодо наукових досліджень, ми розглянемо питання роботи з інформацією за темою досліджень; формулювання задач, планування та проведення теоретичних і експериментальних досліджень; засобів виконання теоретичних досліджень та обробки результатів експерименту.

Не треба сподіватися, що після вивчення цього курсу кожен буде у змозі вирішити будь-яку наукову проблему або задачу. Наукова робота є дуже складною сферою діяльності, потребує великого об’єму знань з різних галузей, практичних навичок, природних схильностей, наполегливої праці. Вважати, що можна вивчитися на вченого, навіть якщо збільшити цей курс в декілька разів, є марним сподіванням. Мета курсу більш прозаїчна, а саме: розкрити алгоритм наукового дослідження, зміст його етапів і, по можливості, показати інструменти наукових досліджень.

Розділ 1. Загальні відомості щодо науки, наукових досліджень, кадрів та установ

Тема 1 Наука як система знань.

Особливості науки. Взаємини науки і виробництва. Вимоги до наукових знань

1. Наука – це система знань про об’єктивні закони природи, суспільства і мислення, яка виражається у точних категоріях та має складну структуру. Вона безперервно розвивається, створюється і перетворюється в продуктивну силу суспільства в результаті спеціальної діяльності людей і установ. Процес накопичення таких знань називається науковим пізнанням.

Наука являє собою вид розподілу праці в суспільстві і виконує певні функції:

- соціальної пам’яті, тобто накопичення, збереження та трансляції знань та досвіду попередніх поколінь і епох;

- гносеологічну (пізнавальну), що забезпечує необхідні знання для вирішення проблем суспільства;

- нормативну, що встановлює, організує та регулює відносини між науковими структурами за допомогою системи норм, правил етики;

- комунікативну, що реалізується за допомогою наукової мови як зрозумілого та важливого засобу спілкування;

- аксіологічну (ціннісну), що формує у суспільстві ціннісні орієнтації, які спрямовують результати наукових відкриттів на благо людства;

- креатину (творчу), що реалізується за допомогою створення інтелектуального потенціалу людства;

- виховну, що дозволяє підвищити рівень освіченості суспільства.

Процес пізнання включає елементи чуттєвого пізнання та форми мислення. До елементів чуттєвого пізнання відносяться відчуття, сприйняття, уявлення, представлення. Формами мислення є абстрактне та логічне.

Науковий пошук завжди спрямований на підвищення рівня знань, відкриття нових законів природи та суспільства, пов’язаний з новими ідеями. Він передбачає застосування різних методів наукових досліджень, призводить до узагальнень і виконується у декілька стадій, які укрупнено можна розділити на два етапи – емпіричний та теоретичний.

Проміжною стадією між цими етапами є постановка проблеми, тобто, визначення того що є невідомим і потребує доведення; формулювання питання, що відображає основний зміст проблеми, та обґрунтування його правильності та важливості для науки; виокремлення конкретних завдань, послідовність їх вирішення та методи, що при цьому застосовуються.

Науковий пошук у кожному зі своїх наступних циклів ґрунтується на досягненнях попередніх і рухається від отримання та накопичення фактів, їх класифікації за різними критеріями до аналізу наукового фактажу, усвідомлення суті явища, формулювання теоретичних положень щодо кількісних та якісних проявів його, а від розробки теорії до практичних рекомендацій щодо впливу на це явище, до перевірки цієї теорії.

Вплив науки на виробництво виявляється в зростанні продуктивності праці, створенні нових машин, матеріалів і технологій, поліпшенні експлуатаційних показників, надійності і довговічності продукції, зниженні її собівартості. Особливостями сучасної науки є наступні:

- лавиноподібний розвиток науки. Кількість наукових знань зростає практично за законом експоненти. Через 10 ÷ 15 років ця кількість подвоюється. Тільки за останні 30 років отримано біля 75% від об’єму знань, що придбало людство за всю свою історію. Лавиноподібний характер розвитку виявляється і в створенні нових напрямів в науці, проблем, видів. Виникає дерево науки, з’являються нові науки на стиках традиційних галузей – біофізика, математична економіка, біогеохімія та інші.

- рентабельність науки. Наука є самою ефективною галуззю. Впровадження наукових розробок у виробництво дає прибуток в середньому від 3 до 10 гривень на гривню витрат.

- скорочення строків між науковою розробкою і реалізацією на виробництві.

Взаємини науки і виробництва виявляються в наступному:

- більшість сучасних виробництв і технологій виникли завдяки науці. Це атомна енергетика, хімічні технології, у тому числі, полімерних матеріалів, отримання надтвердих матеріалів, напівпровідників, лазерні технології та інші;

- сучасне виробництво потребує неперервного удосконалення шляхом наукових досліджень і розробок для забезпечення своєї конкурентоспроможності за ринкових умов;

- виконання досліджень і розробок в умовах реального виробництва позитивно впливає на професійний рівень робітників і ІТР, сприяє їх творчому зростанню, ефективній праці.

Складовою частиною і основою наукових знань є факти. Факти – це знання про об’єкти або явища, вірність який є доведеною. Їх систематизують і узагальнюють за допомогою простіших абстракцій – понять, визначень.

Поняття – це думка, що узагальнює та відокремлює предмети, явища за певними ознаками, відображує суттєві його якості. Поняття можуть бути загальні, одиничні, конкретні, абстрактні, абсолютні, відносні. Найбільш загальні та фундаментальні поняття називають категоріями. Вони відображують найбільш суттєві, загальні якості явищ дійсності.

Вихідними положеннями якоїсь галузі науки, початковою формою систематизації знань є принципи, постулати, аксіоми.

Принципи – це вихідні положення будь-якої теорії, вчення, науки або світогляду; це абстрактне визначення ідеї, що виникла у результаті суб’єктивного осягнення досвіду.

Аксіоми – це істинні положення, що приймаються без логічного доказу, у силу їх безпосередньої переконаності.

Постулати – це твердження (судження), що приймаються науковою теорією як істинні, хоча вірність їх не доведена.

Найбільш високою формою узагальнення і систематизації знань є теорія. Теорія – це вчення про узагальнений досвід, практику, яке формулює наукові принципи і методи, що дозволяють узагальнити, вивчити суттєві процеси і явища, проаналізувати дію на них різних факторів і запропонувати рекомендації щодо використання їх на практиці. Теорія є формою достовірного наукового знання про дійсність; це система понять, тверджень, доказів, що дає цілісне уявлення щодо закономірностей та зв’язків у системі.

Наукова теорія визначається предметністю, адекватністю об’єктивній дійсності, конкретністю, істинністю та достовірністю. До структури її, окрім фактів, категорій, аксіом, постулатів, принципів та понять, входять судження, умовиводи та закони.

Судження (висловлювання) – це висловлена думка, що відображує ставлення до змісту наукової теорії, її істинності або хибності. Судження можуть бути безпосередні та опосередковані.

Умовивід – це процес мислення, що об’єднує послідовність двох та більше суджень, у результаті чого з’являється нове судження. Умовиводи можуть бути загальні, часткові, умовні, конкретні, стверджуючі, заперечуючи.

Закони відображують найбільш суттєві, стійкі, об’єктивні внутрішні зв’язки, які повторюються в природі, суспільстві і мисленні. Вони виявляються у формі визначених співвідношень понять або категорій.

В умовах нестачі інформації, фактів, як засіб досягнення наукових результатів використовують гіпотези. Це припущення, що є науково обґрунтованими і які висувають для пояснення якогось процесу і які після перевірки можуть виявитися істинними або хибними. Тобто це початковий, чорновий варіант закону, що відкривається. Під час дослідження іноді висувають декілька гіпотез і з їх переліку вибирають вірну. Слід зауважити, що більшість законів і теорій було отримано саме на основі гіпотез.

Гіпотеза висувається у проблемній ситуації і її цінність визначається нестандартністю. Лише на перший погляд виникнення гіпотези може здатися випадковим. Навпаки, вона є результатом глибокого творчого процесу, що базується на знанні теоретичних положень та практичному досвіді, їх інтегрованому аналізі.

Основними вимогами до гіпотези є її обґрунтованість, відповідність науковим знанням, чіткість та конкретність. Навіть гіпотези, що виявилися після перевірки хибними, є корисними у тому плані, що сприяють накопиченню досвіду у виборі їх при подальших пошуках цим дослідником та іншими.

Гіпотези поділяють на два типи:

- теоретичні або пояснювальні, що базуються на наукових закономірностях, методологічних положеннях, логічних судженнях, аргументованих прогнозуваннях, фундаментальних знаннях; вони встановлюють наявні взаємозв’язки між складовими явища, розкривають причини тих чи інших процесів або явищ;

- емпіричні або описові, які засновані на результатах практичного досвіду; вони вказують причини, результати того чи іншого явища, але не встановлюють закономірності їх виникнення.

У основі гіпотези лежить ідея, тобто, основна думка, що виникає на основі усвідомлення існуючої суперечності та направлена на її вирішення. Якщо висувають декілька гіпотез, що по-різному пояснюють одне і те ж явище, то їх називають версії.

Формою розвитку науки є наукове дослідження. Це вивчення явищ і процесів, аналіз впливу на них різних факторів, взаємодії між явищами з метою отримання доказаних і корисних для науки і практики рішень з максимальним ефектом. Наукове дослідження має об’єкт, тобто предмет, на вивчення якого воно спрямоване.

Об’єкт дослідження – це сукупність предметів, зв’язків, відносин, якостей досліджуваного явища, загальна сфера пошуку дослідника. Це може бути предмет матеріального світу (наприклад, ректифікаційна колона, коксова піч, прокатний стан), явища (наприклад, процеси тепло - та масообміну у доменній печі, осадження частинок пилу у відцентровому апараті, утворення оксидів азоту при спаленні палива), властивості (наприклад, фізико – хімічні показники продуктів переробки нафти у ректифікаційній колоні або вугілля у коксовій батареї, вміст забруднюючих речовин у стічних водах або газах, що викидаються у довкілля з промислового агрегату), а також зв’язок між явищами і властивостями (наприклад, вплив теплообмінних процесів на якість продукції, інтенсифікації технологічного процесу на структуру та рівень шкідливих викидів у оточуюче середовище).

Предмет дослідження - це аспект, ракурс досліджуваного об’єкту. Тобто, це більш конкретне поняття, що встановлює межі дослідження; предмет дослідження є невід’ємною складовою частиною об’єкту досліджень.

Ціль наукового дослідження – визначення конкретного об’єкту і всебічне, достовірне вивчення його структури, характеристик, зв’язків на основі розроблених в науці принципів і методів пізнання, а також отримання корисних для діяльності людини результатів. Вона виражає те основне, що повинен виконати дослідник, формулюється коротко, точно та чітко і конкретизується у завданнях дослідження.

Концепція дослідження – це система взаємопов’язаних наукових положень, що використовує дослідник для досягнення результату. Вона може ґрунтуватися на розробках певної наукової школи або бути авторською, тобто, містити його власні систематизовані міркування.

Важливу роль у науковому дослідженні відіграє його логіка, шлях, за яким виконується науковий пошук. Логіка – це наука про закони, прийоми правильної побудови думки, спрямованої на пізнання об’єктивної дійсності. Її задачами є досягнення істинності знань, побудова структури розумового процесу та застосування вірних методів пізнання тощо. Основою логіки наукового дослідження є раціональне мислення, що умовно поділяється на три типи - теоретичне, інтуїтивне та практичне.

Науковий пошук має декілька рівнів, серед яких виокремлюють:

- інформаційний (проблемно-пошуковий), що передбачає виявлення та усвідомлення інформації щодо існуючих знань;

- критичний, тобто виявлення рівня розробленості обраної проблематики;

- аналітико-синтетичний, що передбачає занурення у проблематику та узагальнення отриманих знань;

- науково-дослідний, на якому визначається теоретико-експериментальна розробленість обраної проблематики;

- прогностичний, тобто узагальнюючий із визначенням перспектив у подальшому вивченні обраної проблематики.

Задачі можуть бути емпіричні і теоретичні. Емпіричні задачі вирішують спостереженням і експериментом.

Спостереження – це метод пізнання, при якому об’єкт вивчають без втручання в нього; вимірюють лише властивості об’єкту, їх зміну. Наприклад, як змінюється витрата палива в агрегат на протязі доби, у залежності від продуктивності установки, вмісту кисню в продуктах згоряння і т. д.

Експеримент – це найбільш загальний емпіричний метод, в якому не тільки виконують спостереження, але і цілеспрямовано змінюють властивості об’єкту. За допомогою емпіричних методів не тільки підкріплюють або спростовують теоретичні положення; їх результати часто самі по собі стають предметом відкриття нових закономірностей або явищ.

Теоретичні задачі вирішуються для отримання нових законів, розробки нових теорій, перевірки і теоретичного обгрунтування фактів. Тобто, теоретичні і емпіричні дослідження звичайно дуже тісно пов’язані між собою.

Важливішими вимогами до наукових знань є можливість перевірки, репродукування (відтворність) і стійкість. Швидке старіння наукових знань може свідчити або про недостатню глибину розробки, або про низький рівень узагальнення, або про неточність виявлених законів.

Знання можна поділити на 2 групи: це наука про суспільство і наука про природу. В кожній з цих груп виділяють наукові дисципліни: в першій – філософія, історія, право і т.д.; в другій – фізика, хімія, технічні науки.