WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     || 2 | 3 |

«Настоящее информационно-методическое пособие разработано в рамках проекта Развитие системы популяризации и вовлечения молодежи в научную и инновационную деятельность, реализуемого Ассоциаций агентств поддержки малого и ...»

-- [ Страница 1 ] --

В ПОМОЩЬ МОЛОДОМУ НАЧИНАЮЩЕМУ УЧЕНОМУ:

ОСНОВЫ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ МОЛОДЕЖИ

Настоящее информационно-методическое пособие разработано в рамках

проекта «Развитие системы популяризации и вовлечения молодежи в научную

и инновационную деятельность», реализуемого Ассоциаций агентств

поддержки малого и среднего бизнеса «Развитие» в Нижегородской области.

При реализации проекта используются средства государственной поддержки, выделенные в качестве гранта в соответствии с Распоряжением Президента Российской Федерации № 115-рп от 29 марта 2013 года «Об обеспечении в 2013 году государственной поддержки некоммерческих неправительственных организаций, реализующих социально значимые проекты и участвующих в развитии институтов гражданского общества» и на основании конкурса, проведенного Общероссийской общественной организацией «Российский Союз Молодежи» (договор №69с/42 (283) от октября 2013 года).

город Москва 2014 год «В помощь молодому начинающему ученому: основы научной деятельности для молодежи»

Коллектив авторов:

Арсланбеков Искандарбек Умарбекович, Бофанова Наталья Владимировна, Ермошин Александр Михайлович, Нефедов Виктор Николаевич © Ассоциация агентств поддержки малого и среднего бизнеса «Развитие», 2014 год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение Глава 1 – основы научного знания Глава 2 – особенности научно-исследовательской деятельности Глава 3 - подготовка к оформлению результатов научной деятельности Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Для молодого человека с живым умом, имеющим оригинальные идеи и стремящегося самому активно участвовать в научно-техническом прогрессе, научная деятельность всегда остается весьма интересным, содержательным и полезным делом. Несомненно, что выполняя научное исследование, любой молодой специалист, прежде всего, начинает шире и глубже смотреть на вещи, значительно обогащает свою эрудицию и приобретает многие навыки, могущие пригодиться ему и в практической деятельности. Однако, самое главное, это то огромное удовлетворение, которое он получает, успешно закончив полезное исследование и получив практические результаты.

Исследования – это всегда поиск на границе известного и неизвестного. Чтобы докопаться до истины придется разобраться во множестве литературных трудов, вступить в сообщество единомышленников, провести уникальные опыты и думать, думать, думать. Благо, что сегодня перспектива стать молодым ученым опять в чести. Дальше, упорным студентам, выбравшим ученую стезю, придется не только много исследовать, но и излагать свои мысли на бумаге, сообщать о своем открытии научной публике. Отдача от науки появляется не быстро и только самым перспективным научным результатам суждено воплотиться в жизнь. А самые трудолюбивые и терпеливые кандидаты получат ученую степень, признание и возможно материальную выгоду, которые станут заслуженной наградой на нелегком пути/ Для того, чтобы выяснить, есть ли у Вас склонность к научному исследованию, нужно начать с малого:

обобщить какой-нибудь материал в виде статьи или научного доклада. При выполнении такого небольшого по объему исследования совсем не обязательно искать себе в помощь научного руководителя. Достаточно бывает ознакомиться с правилами представления статей, периодически публикуемых каждым научным журналом, познакомиться хотя бы с несколькими литературными источниками по этому вопросу и посмотреть, как оформляется собранный материал в статьи именно в том журнале, куда предполагается направить статью.

Почувствовав вкус к научной работе, молодой специалист нередко задумывается о проведении более солидного исследования, которое в дальнейшем может вылиться в кандидатскую диссертацию. Дело в том, что на сегодняшний день основным критерием, аттестующим научного работника, является наличие у него ученой степени кандидата или доктора наук. Конечно, в жизни бывает так, что хороший научный работник не имеет никакой ученой степени и, наоборот, научный сотрудник со степенью оказывается недостаточно квалифицированным для проведения научных исследований, однако это все-таки исключение из общего правила.

В процессе работы над диссертацией человек фактически впервые обучается навыкам систематической научной работы. Он в совершенстве должен ориентироваться в обширном мире научных книг и журналов. Он обязан овладеть методикой ряда сложных инструментальных, лабораторных и прочих исследований. Нередко ему приходится становиться искусным экспериментатором, а в некоторых случаях не только остроумно поставить эксперимент, но и самому изготовить необходимые оригинальные инструменты и приборы. Однако на самодельных приборах сегодня далеко не уедешь, поэтому диссертанту приходится научиться «выбивать» необходимое научное оборудование, иногда весьма дефицитное и дорогостоящее.

Когда же в результате эксперимента или наблюдений Вами накоплено большое количество фактического материала, следует научиться его классифицировать, правильно статистически обрабатывать, научно анализировать и обобщать, а затем логически обсуждать, делать выводы и суметь выдать практические важные рекомендации.

По ходу работы молодой специалист приобретает еще целый ряд умений и навыков в самом широком диапазоне, начиная от умения хорошо фотографировать или рисовать, и кончая искусством излагать свои мысли на бумаге, читать на иностранных языках и вести публично научную дискуссию, отстаивая собственные положения и выводы.



Умение написать научную статью, правильно и быстро оформить изобретение или рационализаторское предложение тоже входит в «школу» молодого ученого. Только постигнув все эти вещи, пройдя через огонь, воду и медные трубы публичной защиты диссертации, человек действительно становится достаточно зрелым научным работником.

Какими же качествами должен обладать молодой специалист, чтобы успешно заниматься научной деятельностью? Интеллект и интуиция, независимость мышления и воображение, любознательность, энтузиазм, упорство и настойчивость, дар наблюдения или абстрактного мышления, инициативность, самостоятельность и оригинальность мышления, способность к концентрации, технические навыки, организованность, трудолюбие, честность перед самим собой, умение взаимодействовать с другими людьми и множество других качеств были выделены как особенно важные и определяющие творческого научного работника. В свою очередь, отсутствие целеустремленности, неорганизованность, разбросанность — это серьезные пороки для исследователя.

Однако одного желания заниматься научной работой мало – необходима достаточно серьезная подготовка для того, чтобы успешно выполнить научное исследование. Вполне понятно, что человек с недостаточно развитым интеллектом не может заниматься научной деятельностью, это в равной мере относится и к лицам с низким уровнем общей культуры или знаний.

Наука – это такая же область профессиональной человеческой деятельности, как и любая другая – педагогическая, индустриальная и т.п. Единственное специфическое качество науки заключается в том, что если в других отраслях человеческой деятельности используются знания, получаемые наукой, то наука – эта та область деятельности, где основной целью является получение самого научного знания.

Наука — это непрерывно развивающаяся система знаний объективных законов природы, общества и мышления, получаемых и превращаемых в непосредственную производительную силу общества в результате специальной деятельности людей. При этом, речь идет только о достоверных знаниях – в отличие от обыденных, житейских знаний и представлений каждого человека. Наука оперирует понятиями и знаниями.

Понятие «наука» имеет несколько основных значений:

во-первых, под наукой (греч. episteme, лат. scientia) мы понимаем сферу человеческой деятельности, направленную на выработку и теоретическую схематизацию объективных знаний о действительности;

во-вторых, наука выступает как результат этой деятельности — система полученных научных знаний;

в-третьих, термин "наука" употребляется для обозначения отдельных отраслей научного знания.

Наука как феномен – явление чрезвычайно многоаспектное. В любом случае, говоря о науке, необходимо иметь в виду, как минимум, три ее основных аспекта, в каждом конкретном случае четко различая, о чем идет речь:

наука как социальный институт (сообщество ученых, совокупность научных учреждений и структур научного обслуживания);

наука как результат (научные знания);

наука как процесс (научная деятельность).

Известны шесть основных закономерностей развития науки:

1. Обусловленность развития науки потребностями общественно-исторической практики. Это главная движущая сила или источник развития науки.

2. Относительная самостоятельность развития науки. Какие бы конкретные задачи ни ставила практика перед наукой, решение этих задач может быть осуществлено лишь по достижении наукой определенного соответствующего уровня, определенных ступеней развития самого процесса познания действительности.

3. Преемственность в развитии научных теорий, идей и понятий, методов и средств научного познания.

Каждая более высокая ступень в науке возникает на основе предшествующей ступени с сохранением всего ценного, что было накоплено раньше.

4. Чередование в развитии науки периодов относительно спокойного (эволюционного) развития и бурной (революционной) ломки теоретических основ науки, системы ее понятий и представлений.

Эволюционное развитие науки – процесс постепенного накопления новых фактов, экспериментальных данных в рамках существующих теоретических воззрений, в связи с чем идет расширение, уточнение и доработка уже принятых ранее теорий, понятий, принципов.

Революции в науке наступают, когда начинается коренная ломка и перестройка ранее установившихся воззрений, пересмотр фундаментальных положений, законов и принципов в результате накопления новых данных, открытия новых явлений, не укладывающихся в рамки прежних воззрений.

5. Взаимодействие и взаимосвязанность всех отраслей науки, в результате чего предмет одной отрасли науки может и должен исследоваться приемами и методами другой науки. В результате этого создаются необходимые условия для более полного и глубокого раскрытия сущности и законов качественно различных явлений.

6. Свобода критики, беспрепятственное обсуждение вопросов науки, открытое и свободное выражение различных мнений. Поскольку диалектически противоречивый характер явлений и процессов в природе, в обществе и человеке раскрывается в науке не сразу и не прямо, в борющихся мнениях и воззрениях отражаются лишь отдельные противоречивые стороны изучаемых процессов.

В результате такой борьбы преодолевается первоначальная неизбежная односторонность различных взглядов на объект исследования и вырабатывается единое воззрение, на сегодняшний день наиболее адекватное отражение самой действительности.

Научная деятельность - не для избранных, она открыта для всех, но это трудный путь, требующий серьезных усилий, определенной организации жизни, определенного поведения. Тем не менее, на этом увлекательном пути успех зависит только от настойчивости, терпения и прилагаемого труда. Вот почему все больше молодежи выбирают науку и инновации в качестве своей будущей профессии.

Каким же образом молодежь может начать свой путь в науке? Какими должны быть первые шаги?

Для того чтобы их сделать, необходимо уметь:

выбрать тему и разработать план исследования;

определить оптимальные методы исследования;

отыскивать научную информацию и работать с литературой;

собирать, анализировать и обобщать научные факты;

теоретически проработать исследуемую тему, аргументировать выводы, обосновывать предложения и рекомендации;

оформить результаты научной работы.

Именно об этом и многом другом говорится в настоящем пособии, которое может помочь Вам сделать свой выбор - добро пожаловать в увлекательный мир науки, творчества и открытий!

ГЛАВА 1 – ОСНОВЫ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ

Основная цель научной деятельности — получение знаний о реальности. Под знанием понимают форму существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека, который в своей деятельности отражает (идеально воспроизводит) объективные закономерные связи реального мира.

Термин «знание» употребляется в трех основных смыслах:

способности, умения, навыки, которые базируются на осведомленности, как что-либо сделать, осуществить;

любая познавательно значимая информация;

особая познавательная единица, существующая во взаимосвязи с практикой. Следует заметить, что понятия «истинное знание» и «знание» не совпадают, поскольку последнее может быть недоказанным, непроверенным (гипотезы) или неистинным знанием (заблуждение).

Знание — это проверенный практикой результат познания действительности. Верное ее отражение в сознании человека. Главной функцией знания является идеальное воспроизведение в языковой форме обобщенных представлений о закономерных связях объективного мира.

Функциями знаниями являются:

обобщение разрозненных представлений о закономерностях природы, общества и мышления;

хранение в обобщенных представлениях всего того, что может быть передано в качестве устойчивой основы практических действий.

Знание является продуктом общественной деятельности людей, направленной на преобразование действительности.

В самом простом виде структуру научного знания можно представить в виде следующего ряда:

фактический материал; первоначальные обобщения в понятиях и других абстракциях; научные предположения (гипотезы); законы, принципы и теории; философские установки; методы, идеалы и нормы научного познания; социокультурные основания; стиль мышления. Научное знание можно структурировать и по степени обобщенности материала. Наиболее общую систему научных теорий называют научной картиной мира. Научная картина мира - это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, результат обобщения и синтеза основных научных понятий, принципов, методологических установок.

Познанием называют процесс движения человеческой мысли от незнания к знанию. В основе познания лежит отражение объективной действительности в сознании человека в процессе его общественной, производственной и научной деятельности, именуемой практикой. Потребности практики выступают основной и движущей силой развития познания, его целью. Человек познает законы природы, чтобы овладеть силами природы и поставить их себе на службу; он познает законы общества, чтобы в соответствии с ними воздействовать на ход исторических событий. Познание вырастает из практики, но затем само направляется на практическое овладение действительностью:

От практики к теории и от теории к практике:

От действия к мысли и от мысли к действительности. Такова общая закономерность отношений человека в окружающей действительности. Практика является началом и одновременно естественным завершением всякого процесса познания.

Следует отметить, что завершение познания всегда относительно, так как в процессе познания возникают новые проблемы и задачи, которые были подготовлены и поставлены предшествующим развитием научной мысли. Решая эти задачи и проблемы, наука должна опережать практику и, таким образом, сознательно направлять ее развитие. Вся наука, все человеческое познание направлены к достижению истинных знаний, верно отражающих действительность.

В противоположность истинному знанию заблуждение представляет собой неверное, иллюзорное отражение мира. Истинные знания существуют в виде законов науки, теоретических положений и выводов, учений, подтвержденных практикой и существующих объективно, независимо от трудов и открытий ученых. Поэтому истинное научное знание объективно.

Основной целью познания является достижение истинных знаний, которые реализуются в виде теоретических положений и выводов, законов и учений, подтвержденных практикой и существующих объективно, независимо от нас.

Научное знание может быть относительным и абсолютным.

Относительное знание — это знание, которое, будучи в основном верным отражением действительности, отличается некоторой неполнотой совпадения образа с объектом.

Абсолютное знание — это полное, исчерпывающее воспроизведение обобщенных представлений об объекте, обеспечивающее абсолютное совпадение образа с объектом. Абсолютное знание не может быть опровергнуто или изменено в будущем.

Различают два вида познания — чувственное и рациональное (Рисунки 1 – 3). Элементы чувственного познания выражаются через ощущение, восприятие, представление и воображение:

Познание – движение человеческой мысли от незнания к знанию Чувственное познание – это непосредственной связи существенные и утверждение или отрицание последовательно несколько необходимые признаки чего-либо посредством суждений, в результате чего Чувственное познание Рациональное познание Рациональное познание дополняет и опережает чувственное познание, способствует осознанию сущности происходящих процессов, вскрывает закономерности их развития. Формой рационального познания является абстрактное мышление, логическое рассуждение человека, а структурными элементами — понятия, суждения, умозаключения.

Понятия бывают общими, конкретными, абстрактными, относительными и абсолютными и др.

Общие понятия связаны с некоторым множеством предметов или явлений, единичные относятся только к одному, конкретные относятся к конкретным предметам или явлениям.

Абстрактные — к отдельно взятым их признакам, относительные понятия всегда представляются попарно, а абсолютные не содержат парных отношений.

Суждения бывают утвердительными и отрицательными, общими и частными, условными и разделительными и др.

Умозаключение, по существу, является выводом, который дает возможным переход от мышления к практическим действиям. В непосредственных умозаключениях приходят от одного суждения к другому, а в опосредованных переход от одного суждения к другому осуществляется посредством третьего.

Процесс познания осуществляется от научной идеи к гипотезе, превращаясь впоследствии в закон или теорию.

Средства и методы научного исследования Формой существования и развития науки является научное исследование, понимаемое как деятельность, направленная на получение и применение новых знаний.

Цель научного исследования — определение конкретного объекта и всестороннее, достоверное изучение его структуры, характеристик, связей на основе разработанных в науке принципов и методов познания, а также получение полезных для деятельности человека результатов, внедрение в производство с дальнейшим экономическим эффектом.

Объектом научного исследования являются материальная или идеальная системы, а предметом — структура системы, взаимодействие ее элементов, различные свойства, закономерности развития.

Результаты научных исследований оцениваются тем выше, чем выше научность сделанных выводов и обобщений, чем достовернее они и эффективнее. Они должны создавать основу для новых научных разработок. Одним из важнейших требований, предъявляемых к научному исследованию, является научное обобщение, которое позволит установить зависимость и связь между изучаемыми явлениями и процессами и сделать научные выводы. Чем глубже выводы, тем выше научный уровень исследования.

В науке можно выделить эмпирический и теоретический уровни исследования и организации знания.

Теоретический уровень научного знания предполагает наличие особых абстрактных объектов (конструктов) и связывающих их теоретических законов, создаваемых с целью идеализированного описания и объяснения эмпирических ситуаций, т.е. с целью познания сущности явлений. Цель их — расширить знания общества и помочь более глубоко понять законы природы.

Такие разработки используют в основном для дальнейшего развития новых теоретических исследований, которые могут быть долгосрочными, бюджетными и др.

Элементами эмпирического знания являются факты, получаемые с помощью наблюдений и экспериментов и констатирующие качественные и количественные характеристики объектов и явлений.

Устойчивая повторяемость и связи между эмпирическими характеристиками выражаются с помощью эмпирических законов, часто имеющих вероятностный характер. Итак, теоретический уровень исследования характеризуется преобладанием логических методов познания. На этом уровне полученные факты исследуются, обрабатываются с помощью логических понятий, умозаключений, законов и других форм мышления. Здесь исследуемые объекты мысленно анализируются, обобщаются, постигается их сущность, внутренние связи, законы развития. На этом уровне познание с помощью органов чувств (эмпирия) может присутствовать, но оно является подчиненным.

Структурными компонентами теоретического познания являются проблема, гипотеза и теория. Под проблемой понимают сложную теоретическую или практическую задачу, способы решения которой неизвестны или известны не полностью.

Гипотеза — это требующее проверки и доказательства предположение по причине, которая вызывает определенное следствие, о структуре исследуемых объектов и характере внутренних и внешних связей структурных элементов. Гипотеза является научной лишь в том случае, если она подтверждается фактами, и она может существовать лишь до тех пор, пока не противоречит достоверным фактам опыта, в противном случае она становится просто фикцией. Гипотеза верифицируется (проверяется) соответствующими фактами опыта, в особенности экспериментом, получая характер истины.

Таким образом, научная гипотеза должна отвечать следующим требованиям:

1) релевантности, т.е. относимости к фактам, на которые она опирается;

2) проверяемости опытным путем (исключение составляют непроверяемые гипотезы);

3) совместимости с существующим научным знанием;

4) обладания объяснительной силой, т.е. из гипотезы должно выводиться некоторое количество подтверждающих ее фактов, следствий. Большей объяснительной силой будет обладать та гипотеза, из которой выводится наибольшее количество фактов;

5) простоты, т.е. она не должна содержать никаких произвольных допущений, субъективистских наслоений.

Факты опыта какой-либо ограниченной научной области вместе с осуществленными, строго доказанными гипотезами, образуют теорию. Теория представляет собой целостную систему достоверных знаний. Она является наиболее высокой формой обобщения и систематизации знаний.

Теория — это учение об обобщенном опыте (практике), формулирующее научные принципы и методы, которые позволяют обобщить и познать существующие процессы и явления, проанализировать действие на них разных факторов и предложить рекомендации по использованию их в практической деятельности людей. Теория строится для целей объяснения объективной реальности. Главная задача теории заключается в том, чтобы описать, систематизировать и объяснить все множество данных эмпирического уровня. Научная теория – это развивающаяся система знания (включающая и элементы заблуждения), которая имеет сложную структуру:

исходные основания (первичные фундаментальные понятия, принципы, законы, постулаты, идеализированный объект данной теории – абстрактная модель существенных свойств и связей изучаемых предметов (например, идеальный газ);

логика теории, нацеленная на прояснение структуры и развитие знания, содержащая определенные правила вывода и способы доказательства;

совокупность законов и утверждений, выведенных из основных положений теории;

философско-методологические установки и ценностные факторы.

Теория должна отвечать следующим основным признакам:

предметность – вся совокупность понятий и утверждений научной теории должна относиться к одной и той же предметной области. Признак предметности не исключает того, что для объяснения одних и тех же явлений, процессов могут существовать несколько теорий;

полнота означает, что теория должна охватывать все явления, процессы из ее предметной непротиворечивость означает, что все постулаты, идеи, принципы, модели, условия и другие структурные элементы данной теории логически не должны противоречить друг другу. Как известно, обнаружение противоречий в научных теориях и их разрешение выступает в качестве стимула их усовершенствования, развития или построения новых теорий;

интерпретируемость означает, что теория должна обладать эмпирическим содержанием, предусматривать содержательную интерпретацию формальных результатов;

проверяемость теории выступает как установление соответствия содержания ее положений свойствам, отношениям реальных объектов. Во многих случаях решающим способом такого установления является проверка;

достоверность научной теории означает, что в научной теории истинность ее основных положений достоверно установлена. В этом отношении научная теория отличается от научной гипотезы, где истина устанавливается с той или иной степенью достоверности.

Теория не только описывает совокупность фактов, но и объясняет их, т.е. выявляет происхождение и развитие явлений и процессов, их внутренние и внешние связи, причинные и иные зависимости. Все содержащиеся в теории положения и выводы обоснованы, доказаны.

Структуру теории образуют понятия, суждения, законы, научные положения, учения, идеи и другие элементы.

Принцип — это сходные положения какой-либо отрасли науки. Они являются начальной формой систематизации знаний (аксиомы евклидовой геометрии, постулат Бора в квантовой механике и т. д.).

Аксиома — это положение, которое является исходным, недоказуемым, и из которого по установленным правилам выводятся другие положения. Логическими аксиомами являются, например, закон тождества, закон противоречия, закон исключения третьего.

Закон — положение, выражающее всеобщий ход вещей в какой-либо области; высказывание относительно того, каким образом что-либо является необходимым или происходит с необходимостью.

Законы объективны и выражают наиболее существенные, устойчивые, причинно обусловленные связи и отношения между явлениями и процессами.

Законы могут быть классифицированы по различным основаниям. Так, по основным сферам реальности можно выделить законы природы, общества, мышления и познания. По объему действия — всеобщие, общие и частные. Научный закон — это знание, формулируемое людьми в понятиях, которое, однако, имеет свое основание в природе, объективном мире.

Положение — научное утверждение, сформулированная мысль.

Учение — совокупность теоретических положений о какой-либо области явлений действительности.

Идея — это интуитивное объяснение явления без промежуточной аргументации и осознания всей совокупности связей, на основе которой делается вывод, т.е. новое интуитивное объяснение события или явления и определяющее стержневое положение в теории. Идея раскрывает ранее незамеченные закономерности явления, основываясь на уже имеющихся о нем знаниях.

Концепция — это система теоретических взглядов, объединенных научной идеей (научными идеями).

Эмпирический уровень исследования характеризуется преобладанием чувственного познания (изучения внешнего мира посредством органов чувств). На этом уровне формы теоретического познания присутствуют, но имеют подчиненное значение. Взаимодействие эмпирического и теоретического уровней исследования заключается в том, что:

совокупность фактов составляет практическую основу теории или гипотезы;

факты могут подтверждать теорию или опровергать ее;

научный факт всегда пронизан теорией, поскольку он не может быть сформулирован без системы понятий, истолкован без теоретических представлений;

эмпирическое исследование в современной науке предопределяется, направляется теорией.

Формирование теоретического уровня науки приводит к качественному изменению эмпирического уровня. Если до формирования теории эмпирический материал, послуживший предпосылкой, получался на базе обыденного опыта и естественного языка, то с выходом на теоретический уровень он "видится" сквозь призму смысла теоретических концепций, которые начинают направлять постановку экспериментов и наблюдений — основных методов эмпирического исследования.

Структуру эмпирического уровня исследования составляют факты, эмпирические обобщения и законы (зависимости). Понятие «факт» употребляется в нескольких значениях:

объективное событие, результат, относящийся к объективной реальности (факт действительности) либо к сфере сознания и познания (факт сознания);

знание о каком-либо событии, явлении, достоверность которого доказана (истина);

предложение, фиксирующее знание, полученное в ходе наблюдений и экспериментов.

Эмпирическое обобщение — это система определенных научных фактов, на основании которой можно сделать определенные выводы или выявить недочеты и ошибки. Эмпирические законы отражают регулярность в явлениях, устойчивость в отношениях между наблюдаемыми явлениями. Эти законы теоретическим знанием не являются. В отличие от теоретических законов, которые раскрывают существенные связи действительности, эмпирические законы отражают более поверхностный уровень зависимостей.

Метод или путь исследования представляет собой способ достижения определенной цели, совокупность приемов и операций практического или теоретического освоения действительности.

В области науки метод есть путь познания, который исследователь прокладывает к своему предмету.

Таким образом, метод научного исследования — это способ познания объективной действительности.

К методам эмпирического уровня относят наблюдение, описание, сравнение, счет, измерение, анкетный опрос, собеседование, тестирование, эксперимент, моделирование и т.д.

К методам теоретического уровня причисляют аксиоматический, гипотетический (гипотетикодедуктивный), формализацию, абстрагирование, общелогические методы (анализ, синтез, индукцию, дедукцию, аналогию) и другие.

Все общенаучные методы целесообразно распределить на три группы (Рисунок 4):

Любое научное исследование осуществляется определенными приемами и способами, по определенным правилам.

Способ — это действие или система действий, применяемых при исполнении какой-либо работы, при осуществлении чего-либо.

Методику можно определить как совокупность способов и приемов познания. Методика — это совокупность мыслительных и физических операций, размещенных в определенной последовательности, в соответствии с которой достигается цель исследования.

При разработке методики необходимо:

проведение предварительного наблюдения над изучаемым объектом (явлением) с целью определения исходных данных (гипотез, выбора варьирующих факторов);

создание условий, в которых возможно проведение эксперимента (подбор объектов для экспериментального воздействия, устранение влияния случайных факторов);

определение пределов измерений;

систематическое наблюдение за ходом развития изучаемого явления и точные описания фактов;

проведение систематической регистрации измерений и оценок фактов различными средствами и создание повторяющихся ситуаций, изменение характера условий и перекрестные воздействия;

переход от эмпирического изучения к логическим обобщениям, к анализу и теоретической обработке полученного фактического материала.

Общелогические методы Анализ — метод исследования, с помощью которого изучаемое явление или процесс мысленно расчленяются на составные элементы с целью изучения каждого в отдельности. Разновидностями анализа являются классификация и периодизация.

Синтез — метод исследования, предполагающий мысленное соединение составных частей или элементов изучаемого объекта, его изучение как единого целого. Методы анализа и синтеза взаимоувязаны, их одинаково используют в научных исследованиях.

Индукция — это движение мысли (познания) от фактов, отдельных случаев к общему положению.

Индукция приводит к всеобщим понятиям и законам, которые могут быть положены в основу дедукции.

Дедукция — это выведение единичного, частного из какого-либо общего положения; движение мысли (познания) от общих утверждений к утверждениям об отдельных предметах или явлениях. Посредством дедуктивных умозаключений «выводят» определенную мысль из других мыслей.

Аналогия — это способ получения знаний о предметах и явлениях на основании того, что они имеют сходство с другими; рассуждение, в котором из сходства изучаемых объектов в некоторых признаках делается заключение об их сходстве и в других признаках.

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. В основе метода аналогии лежит сравнение. Если делается логический вывод о наличии какого-то свойства, признака у изучаемого объекта на основании его сходства с другими объектами, то этот вывод называется умозаключением по аналогии.

Например, объект А имеет свойства Р1, Р2,..., Рn, Pn+1; объект Б имеет свойства Р1, Р2,..., Рn. На основании сходства ряда свойств (Р1, Р2,..., Рn) у обоих объектов делается предположение о наличии свойства Pn+1 у объекта Б. Степень правильности умозаключения по аналогии тем выше, чем больше общих свойств у сравниваемых объектов, существеннее обнаруженные у них общие свойства, глубже познана взаимная закономерная связь этих сходных свойств.

Метод аналогии применяется в самых разных науках: в математике, физике, химии, в гуманитарных дисциплинах и т.д. Существуют различные типы выводов по аналогии. Но общим для них является то, что во всех случаях непосредственному исследованию подвергается один объект, а вывод делается о другом, т.е. происходит перенос информации с одного объекта на другой. При этом объект, который подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносится информация, полученная в результате исследования модели, называется оригиналом, т.е. модель выступает как аналогия.

Методы теоретического уровня Аксиоматический метод заключается в том, что некоторые утверждения (аксиомы, постулаты) принимаются без доказательств и затем по определенным логическим правилам из них выводятся остальные знания.

Гипотетический метод основан на разработке гипотезы, научного предположения, содержащего элементы новизны и оригинальности. Гипотеза должна полнее и лучше объяснить явления и процессы, подтверждаться экспериментально и соответствовать общим законам диалектики и естествознания.

Этот метод исследования является основным и наиболее распространенным в прикладных науках.

Формализация состоит в том, что основные положения процессов и явлений представляют в виде формул и специальной символики. Путем операций с формулами можно получать новые формулы, доказывать истинность какого-либо положения. Формализация является основой для алгоритмизации и программирования, без которых не может обойтись компьютеризация знания и процесса исследования.

Применение символов и других знакомых систем позволяет установить закономерности между изучаемыми фактами.

Абстрагирование — отвлечение от второстепенных фактов с целью сосредоточиться на важнейших особенностях изучаемого явления. Например, при исследовании работы какого-либо механизма анализируют расчетную схему, которая отображает основные, существенные свойства механизма.

Ранжирование - иногда при анализе явлений и процессов возникает потребность рассмотреть большое количество фактов (признаков). Здесь важно уметь выделить главное. В этом случае может быть применен способ ранжирования, с помощью которого исключают все второстепенное, не влияющее существенно на рассматриваемое явление.

Обобщение — установление общих свойств и отношений предметов и явлений; определение общего понятия, в котором отражены существенные, основные признаки предметов или явлений данного класса.

Вместе с тем обобщение может выражаться в выделении не существенных, а любых признаков предмета или явления. Этот метод научного исследования опирается на философские категории общего, особенного и единичного.

Исторический метод позволяет исследовать возникновение, формирование и развитие процессов и событий в хронологической последовательности с целью выявить внутренние и внешние связи, закономерности и противоречия. Данный метод исследования используется преимущественно в общественных и, главным образом, в исторических науках. В прикладных же науках он применяется, например, при изучении развития и формированиятех или иных отраслей науки и техники.

Восхождение от абстрактного к конкретному, как метод научного познания состоит в том, что исследователь вначале находит главную связь изучаемого предмета (явления). Затем, прослеживая, как она видоизменяетсяв различных условиях, открывает новые связи и таким путем отображает во всей полноте его сущность.

Метод системного анализа. В основе системного анализа лежит понятие системы, под которой понимается множество объектов (компонентов), обладающих определенными свойствами с фиксированными между ними отношениями. На базе этого понятия производится учет связей, используются количественные сравнения альтернатив, для того, чтобы наилучшее решение, оцениваемое каким-либо критерием, измеримостью, эффективностью, надежностью, качеством и т.п.

Системный анализ складывается из основных трех этапов:

первый заключается в постановке задачи: определяют объект, цели и задачи исследования, а также критерии для изучения и управления объектом;

второй этап — определение границ изучаемой системы и определяется ее структура: объекты и процессы, имеющие отношение к поставленной цели, разбиваются собственно на изучаемую систему и внешнюю среду;

третий этап — составление математической модели исследуемой системы: сначала производят параметризацию системы, описывают выделенные элементы системы и их взаимодействие.

Методы системного анализа: метод анализа иерархий (МАИ), методы теории нечетких множеств, метод «мозговая атака», метод сценариев, метод экспертных оценок, метод ранжирования, метод парного сравнения, метод множественного сравнения и др.

Системные методы используются при исследовании сложных систем с многообразными связями, характеризуемыми как непрерывностью и детерминированностью, так и дискретностью и случайностью (исследование операций, теория массового обслуживания, теория управления, теория множеств и др.).

Методы эмпирического уровня Первичными в познании физической и экономической сущности процессов выступают наблюдения.

Наблюдение — это способ познания, основанный на непосредственном восприятии свойств предметов и явлений при помощи органов чувств. Каждое наблюдение может зафиксировать лишь некоторые факторы. Для того чтобы наиболее полно понять процесс, необходимо иметь большое количество наблюдений. Как метод научного исследования, наблюдение применяется, например, для сбора социологической информации в области экономики.

В зависимости от положения исследователя по отношению к объекту изучения различают простое и включенное наблюдение. Первое состоит в наблюдении со стороны, когда исследователь — постороннее по отношению к объекту лицо, не являющееся участником деятельности. Второе характеризуется тем, что исследователь открыто или инкогнито включается в деятельность в качестве участника. Если наблюдение проводилось в естественной обстановке, то его называют полевым. Если условия окружающей среды, ситуация были специально созданы исследователем, то оно будет считаться лабораторным. Результаты наблюдения могут фиксироваться в протоколах, дневниках, карточках, на кинопленках и другими способами.

Эксперимент является наиболее важной составной частью научных исследований. Это один из основных способов получить новые научные знания. От обычного, пассивного наблюдения эксперимент отличается активным воздействием исследователя на изучаемое явление. Основной целью эксперимента является проверка теоретических положений (подтверждение рабочей гипотезы), а также более широкое и глубокое изучение темы научного исследования. Эксперимент должен быть проведен по возможности в кратчайший срок с минимальными затратами при самом высоком качестве полученных результатов. Различают эксперименты естественные и искусственные. Естественные эксперименты характерны при изучении социальных явлений (социальный эксперимент) в обстановке, например, производства, быта и т.п. Искусственные эксперименты широко применяются во многих естественнонаучных исследованиях.

Экспериментальные исследования бывают лабораторные и производственные.

Лабораторные экспериментальные исследования в форме опытов проводят с применением типовых приборов, специальных моделирующих установок, стендов, оборудования и т. д. Эти исследования позволяют наиболее полно и доброкачественно, с требуемой повторяемостью изучить влияние одних характеристик при варьировании других. Лабораторные опыты в случае достаточно полного научного обоснования эксперимента (математическое планирование) позволяют получить хорошую научную информацию с минимальными затратами. Однако такие эксперименты не всегда полностью моделируют реальный ход изучаемого процесса, поэтому возникает потребность в проведении производственного эксперимента.

Производственные экспериментальные исследования имеют целью изучить процесс в реальных условиях с учетом воздействия различных случайных факторов производственной среды.

Описание — это фиксация признаков исследуемого объекта, которые устанавливаются, например, путем наблюдения, измерения или эксперимента. Описание бывает:

1) непосредственным, когда исследователь непосредственно воспринимает и указывает признаки объекта;

2) опосредованным, когда исследователь отмечает признаки объекта, которые воспринимались другими лицами.

Счет (количественный метод) — это определение количественных соотношений объектов исследования или параметров, характеризующих их свойства. Так, экономическая статистика изучает количественную сторону экономически значимых явлений и процессов, т.е. их величину, степень распространенности, соотношение отдельных составных частей, изменение во времени и пространстве.

Сравнение — это сопоставление признаков, присущих двум или нескольким объектам, установление различия между ними или нахождение в них общего. В научном исследовании этот метод применяется, например, для сравнения экономических систем, институтов различных государств. Выделить главное и затем глубоко исследовать процессы или явления с помощью обширной, но не систематизированной информации затруднительно. Поэтому такую информацию стремятся "сгустить" в некоторое абстрактное понятие — "модель".

Под моделью понимают искусственную систему, отображающую основные свойства изучаемого объекта — оригинала. Модель — это изображение в удобной форме многочисленной информации об изучаемом объекте. Она находится в определенном соответствии с последним, может заменить его при исследовании и позволяет получить информацию о нем.

Метод моделирования, изучение явлений с помощью моделей, — один из основных в современных исследованиях. Различают физическое и математическое моделирование. Под моделированием понимается изучение моделируемого объекта, базирующееся на взаимно однозначном соответствии определенной части свойств оригинала. Моделирование включает в себя построение модели, изучение ее, и перенос полученных сведений на моделируемый объект-оригинал. В зависимости от характера используемых моделей различают несколько видов моделирования.

При физическом моделировании физика явлений в объекте и модели и их математические зависимости одинаковы. Физическое моделирование широко используется для разработки и экспериментального изучения различных сооружений (плотин электростанций, оросительных систем и т.п.), машин (аэродинамические качества самолетов), для лучшего понимания каких-то природных процессов и т.д.

При математическом моделировании физика явлений может быть раз личной, а математические зависимости должны быть одинаковыми. Математическое моделирование приобретает особую ценность, когда возникает необходимость изучить очень сложные процессы. При построении модели свойства и сам объект обычно упрощают, обобщают. Чем ближе модель к оригиналу, тем удачнее она описывает объект, тем эффективнее теоретическое исследование и тем ближе полученные результаты к принятой гипотезе исследования.

Символическое (знаковое) моделирование связано с условно-знаковым представлением каких-то свойств, отношений объекта-оригинала (в виде графиков, номограмм, схем; химической символики – структурных формул химических соединений). Важной разновидностью символического моделирования является математическое моделирование (математические уравнения: дифференциальные, интегральные и их системы вместе с известными данными для их решения).

Численное моделирование на ЭВМ предполагает исследование математической модели изучаемого объекта с помощью предварительно составленных программ.

Модели могут быть физические, математические, натурные.

Физические модели позволяют наглядно представлять протекающие в натуре процессы. С помощью физических моделей можно изучать влияние отдельных параметров на течение физических процессов.

Математические модели позволяют количественно исследовать явления, трудно поддающиеся изучению на физических моделях.

Натурные модели представляют собой масштабно изменяемые объекты, позволяющие наиболее полно исследовать процессы, протекающие в натурных условиях.

Стандартных рекомендаций по выбору и построению моделей не существует. Модель должна отображать существенные явления процесса. Мелкие факторы, излишняя детализация, второстепенные явления и т. п. лишь усложняют модель, затрудняют теоретические исследования, делают их громоздкими, нецеленаправленными.

Поэтому модель должна быть оптимальной по своей сложности, желательно наглядной, но главное — достаточно адекватной, т. е. описывать закономерности изучаемого явления с требуемой точностью.

Для построения наилучшей модели необходимо иметь глубокие и всесторонние знания не только по теме и смежным наукам, но и хорошо знать практические аспекты исследуемой задачи.

Этапы проведения научного исследования Для успеха научного исследования его необходимо правильно организовать, спланировать и выполнять в определенной последовательности.

План и последовательность действий зависят от вида, объекта и целей научного исследования. Так, если оно проводится по технической тематике, то вначале разрабатывается основной предплановый документ — технико-экономическое обоснование, а затем осуществляются теоретические и экспериментальные исследования, составляется научно-технический отчет и результаты работы внедряются в производство.

Применительно к работам студентов и аспирантов можно наметить следующие последовательные этапы их выполнения:

подготовительный этап;

проведение теоретических и эмпирических исследований;

работа над рукописью и оформление;

внедрение результатов научного исследования.

Первый (подготовительный) этап включает: выбор темы; обоснование необходимости проведения исследования по ней; определение гипотез, целей и задач исследования; разработку плана или программы научного исследования; подготовку средств исследования (инструментария).

Вначале формулируется тема научного исследования, и обосновываются причины разработки. Путем предварительного ознакомления с литературой и материалами ранее проведенных исследований выясняется, в какой мере вопросы темы изучены и каковы полученные результаты.

Особое внимание следует уделить вопросам, на которые ответов вообще нет либо они недостаточны.

Составляется список документов, отечественной и зарубежной литературы, составляется картотека опубликованной научной литературы по данной тематике.

Разрабатывается методика исследования, подготавливаются средства научно-исследовательских работ в виде программ наблюдения, методик проведения измерений и др. Для проверки их годности могут проводиться пилотажные исследования.

Второй (исследовательский) этап состоит из систематического изучения научной литературы по теме, статистических сведений и архивных материалов; проведения теоретических и эмпирических исследований, в том числе сбора, обработки, обобщения и анализа полученных данных; объяснения новых научных фактов, аргументирования и формулирования положений, выводов и практических рекомендаций и предложений.

Третий этап включает: определение композиции (построения, внутренней структуры) работы; уточнение заглавия, названий глав и параграфов; подготовку черновой рукописи и редактирование; оформление текста, в том числе списка использованной литературы и приложений.

Четвертый этап состоит из внедрения результатов исследования в практику и авторского сопровождения внедряемых разработок. Научные исследования не всегда завершаются этим этапом, но иногда научные работы студентов (например, дипломные работы) рекомендуются для внедрения в практическую деятельность (на различных стадиях проектирования нефтепромысловых сооружений, на этапах технологического процесса монтажа оборудования и в учебный процесс).

Формулирование темы научного исследования Подготовительным этапом научно-исследовательской работы является выбор темы научного исследования. Тема научно-исследовательской работы может быть отнесена к определенному научному направлению или к научной проблеме.

Под научным направлением понимают сферу научных исследований научного коллектива, посвященных решению каких-либо крупных, фундаментальных теоретических и экспериментальных задач в определенной отрасли науки.

Например, научные исследования, выполняемые инженерами в области нефтегазовой отрасли, охватывают отрасль науки «Наука о Земле» (технические науки, геолого-минералогические, физикоматематические, географические). Внутри исследования можно выделить конкретные направления, основой которых являются:

общая и региональная геология, геотектоника и геодинамика, гидрогеология, геофизика, геофизические методы поиска полезных ископаемых, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений, технология бурения и освоения скважин, горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, разработка и эксплуатаций нефтяных и газовых месторождений, технология освоения морских месторождений полезных ископаемых, строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ.

Структурными единицами направления являются комплексные проблемы, темы и вопросы. Комплексная проблема включает в себя несколько проблем.

Научная проблема — это совокупность сложных теоретических или практических задач; совокупность тем научно-исследовательской работы. Проблема охватывает значительную область исследования и имеет перспективное значение. Проблема может быть отраслевой, межотраслевой, глобальной.

Проблема состоит из ряда тем.

Тема — это научная задача, охватывающая определенную область научного исследования. Она базируется на многочисленных исследовательских вопросах.

Под научными вопросами понимают более мелкие научные задачи, относящиеся к конкретной области научного исследования. Результаты решения этих задач имеют не только теоретическое, но, главным образом, и практическое значение, поскольку можно сравнительно точно установить ожидаемый экономический эффект.

Темы могут быть теоретическими, практическими и смешанными. Теоретические темы разрабатываются преимущественно с использованием литературных источников. Практические темы разрабатываются на основе изучения, обобщения и анализа фактов. Смешанные темы сочетают в себе теоретический и практический аспекты исследования.

При разработке темы или вопроса выдвигается конкретная задача в исследовании — разработать новую конструкцию, прогрессивную технологию, новую методику и т. д. Выбору темы предшествует тщательное ознакомление с отечественными и зарубежными источниками данной и смежной специальности.

Постановка (выбор) проблем или тем является трудной, ответственной задачей, включает в себя ряд этапов: формулирование проблем; разработка структуры проблемы; установка актуальности проблемы.

Формулирование проблем: на основе анализа противоречий исследуемого направления формулируют основной вопрос — проблему и определяют в общих чертах ожидаемый результат.

Разработка структуры проблемы: выделяют темы, подтемы, вопросы. Композиция этих компонентов должна составлять древо проблемы (или комплексной проблемы). По каждой теме выявляют ориентировочную область исследования.

Установка актуальности проблемы, т. е. ценность ее на данном этапе для науки и техники. Для этого по каждой теме выставляют несколько возражений и на основе анализа, методом исследовательского приближения, исключают возражения в пользу реальности данной темы. После такой "чистки" окончательно составляют структуру проблемы и обозначают условным кодом темы, подтемы, вопросы.

При выборе важно уметь отличать псевдопроблемы от научных проблем. Псевдопроблемы (ложные, мнимые), какую бы не имели внешнюю форму, в основе своей имеют антинаучный характер. После обоснования проблемы и установления ее структуры научный работник (или коллектив), как правило, самостоятельно приступает к выбору темы научного исследования. По мнению некоторых ученых, выбрать тему зачастую более сложно, чем провести само исследование. К теме предъявляют ряд требований:

1) Тема должна быть актуальной, важной, требующей разрешения в настоящее время. Это требование одно из основных. Критерия для установления степени актуальности пока нет. Так, при сравнении двух тем теоретических исследований, степень актуальности может оценить крупный ученый данной отрасли или научный коллектив. При оценке актуальности прикладных научных разработок ошибки не возникают, если более актуальной окажется та тема, которая обеспечит наибольший экономический эффект.

2) Тема должна решать новую научную задачу. Это значит, что тема в такой постановке никогда не разрабатывалась и в настоящее время не разрабатывается, т.е. дублирование исключается.

Дублирование возможно только в том случае, когда по заданию руководящих организаций одинаковые темы разрабатывают два конкурирующих коллектива в целях разрешения важнейших государственных проблем в кратчайшие сроки. Таким образом, оправданное дублирование тем (разработок) иногда может быть одним из требований.

3) Тема должна быть экономически эффективной и должна иметь значимость. Любая тема прикладных исследований должна давать экономический эффект в народном хозяйстве. Это одно из важнейших требований. На стадии выбора темы исследования ожидаемый экономический эффект может быть определен, как правило, ориентировочно. Иногда экономический эффект на начальной стадии установить вообще нельзя. В таких случаях для ориентировочной оценки эффективности можно использовать аналоги (близкие по названию и разработке темы).

При разработке теоретических исследований требование экономичности может уступать требованию значимости. Значимость, как главный критерий темы, имеет место при разработке исследований, определяющих престиж отечественной науки или составляющих фундамент для прикладных исследований.

Планирование научной работы Планирование научно-исследовательской работы (НИР) имеет значение для ее рациональной организации. Научно-исследовательские организации и образовательные учреждения разрабатывают планы работы на год на основе целевых комплексных программ, долгосрочных научных и научнотехнических программ, хозяйственных договоров и заявок на исследования, представленных заказчиками.

В целях планирования НИР разрабатывается рабочая программа поведения научных исследований.

Рабочая программа — это изложение общей концепции исследования в соответствии с его целями и гипотезами. Она состоит, как правило, из двух разделов: методологического и процедурного.

Этапы работы над научным исследованием (НИ) приведены на Рисунках 5 и Рисунок 5 - Этапы процесса проведения научного исследования Методологический раздел включает:

1) формулировку проблемы или темы;

2) определение объекта и предмета исследования;

3) определение цели и постановку задач исследования;

4) указание методов исследования;

5) описание научной работы.

Формулировка проблемы (темы) — это определение задачи, которая требует решения.

Объект исследования — это процесс или явление, порождающее проблемную ситуацию и избранное для изучения. Предмет — это то, что находится в границах объекта. Именно предмет исследования определяет тему исследования и доведение его до логического завершения.

Цель исследования — это общая его направленность на конечный результат. Задачи исследования — это то, что требует решения в процессе исследования; вопросы, на которые должен быть получен ответ.

Основу научной задачи составляют разработка и обоснование методов и методики исследования, которые являются инструментом в добывании фактического материала, являясь необходимым условием достижения поставленной в работе цели.

Описание научной работы подразумевает, кроме освещения элементов методов и техники исследования, также анализ предмета исследования с представлением результатов в виде цифрового материала и графиков, а также предусматривает работу по обоснованию практических рекомендаций, их экспериментальную проверку и экономическую оценку.

Гипотеза как научное предположение, выдвигаемое для объяснения каких-либо фактов, явлений и процессов, является важным инструментом успешного решения исследовательских задач.

Программа исследования может быть ориентирована на одну или несколько гипотез. Конкретное научное исследование осуществляется по плану, который строится в зависимости от количества информации об объекте исследования.

Планы бывают разведывательные, аналитические (описательные) и экспериментальные.

Разведывательный план применяется, если об объекте и предмете исследования нет ясных представлений и трудно выдвинуть рабочую гипотезу. Цель составления такого плана — уточнение темы (проблемы) и формулировка гипотезы. Обычно он применяется, когда по теме отсутствует литература или ее очень мало.

Описательный план используется тогда, когда можно выделить объект и предмет исследования и сформулировать описательную гипотезу. Цель плана — проверить эту гипотезу, описать факты, характеризующие объект исследования.

Экспериментальный план включает проведение эксперимента. Он применяется тогда, когда сформулированы научная проблема и объяснительная гипотеза. Цель плана — определение причинноследственных связей в исследуемом объекте. В процедурной части программы обосновывается выбор методов исследования, показывается связь данных методов с целями, задачами и гипотезами исследования.

Анализ теоретико-экспериментальных исследований и формулирование выводов Основой совместного анализа теоретических и экспериментальных исследований является сопоставление выдвинутой рабочей гипотезы с опытными данными наблюдений. Теоретические и экспериментальные данные сравнивают методом сопоставления соответствующих графиков.

Критериями сопоставления могут быть минимальные, средние и максимальные отклонения экспериментальных результатов от данных, установленных расчетом на основе теоретических зависимостей. Возможно также вычисление среднеквадратического отклонения и дисперсии. Однако, наиболее достоверными следует считать критерии адекватности (соответствия) теоретических зависимостей экспериментальным.

В результате теоретико-экспериментального анализа могут возникнуть три случая:

1) установлено полное или достаточно хорошее совпадение рабочей гипотезы, теоретических предпосылок с результатами опыта. При этом дополнительно группируют полученный материал исследований таким образом, чтобы из него вытекали основные положения разработанной ранее рабочей гипотезы, в результате чего последняя гипотеза превращается в доказанное теоретическое положение, в теорию;

2) экспериментальные данные лишь частично подтверждают положение рабочей гипотезы и в той или иной ее части противоречат ей. В этом случае рабочую гипотезу изменяют и перерабатывают так, чтобы она наиболее полно соответствовала результатам эксперимента. Чаще всего производят дополнительные корректировочные эксперименты с целью подтвердить изменения рабочей гипотезы, после чего она также превращается в теорию;

3) рабочая гипотеза не подтверждается экспериментом. Тогда ее критически анализируют и полностью пересматривают. Затем проводят новые экспериментальные исследования с учетом новой рабочей гипотезы. Отрицательные результаты научной работы, как правило, не являются бросовыми, они во многих случаях помогают выработать правильные представления об объектах, явлениях и процессах.

После выполненного анализа принимают окончательное решение, которое формулируют как заключение, выводы или предложения. Эта часть работы требует высокой квалификации, поскольку необходимо кратко, четко, научно выделить то новое и существенное, что является результатом исследования, дать ему исчерпывающую оценку и определить пути дальнейших исследований.

Обычно по одной теме не рекомендуется составлять много выводов (не более 5–10). Если же помимо основных выводов, отвечающих поставленной цели исследования, можно сделать еще и другие, то их формулируют отдельно, чтобы не завуалировать конкретного ответа на основную задачу темы.

Теоретические исследования Теоретическое исследование заключается в установлении закономерности, описывающей какое-либо явление аналитическим путем и решение поставленной задачи. Целью теоретических исследований является выделение в процессе синтеза знаний существующих связей между исследуемым объектом и окружающей средой, объяснение и обобщение результатов эмпирического исследования, выявление общих закономерностей и их формализация. Задачами теоретического исследования являются:

обобщение результатов исследования;

нахождение общих закономерностей путем обработки и интерпретации опытных данных;

расширение результатов исследования на ряд подобных объектов без повторения всего объема исследования;

изучение объекта, недоступного для непосредственного исследования;

повышение надежности экспериментального исследования объекта (обоснования параметров и условий наблюдения, точности измерений).

Решение практических задач математическими методами последовательно осуществляется путем математической формулировки задачи (разработки математической модели), выбора метода проведения исследования полученной математической модели, анализа полученного математического результата.

Математическая формулировка задачи представляется в виде чисел, функций, геометрических образов, систем уравнений и т.д. Описание объекта (явления) может быть представлено непрерывной или дискретной, детерминированной или стохастической (вероятностной) или др. математическими формами.

Математическая модель представляет собой систему математических соотношений – формул, функций, уравнений, систем уравнений, описывающих те или иные стороны изучаемого объекта, явления, процесса.

Установление общих характеристик объекта позволяет выбрать математический аппарат, на базе которого строится математическая модель.

Выбор математического аппарата может быть осуществлен в соответствии со схемой, представленной на Рисунке 7:

На этапе моделирования устанавливается признаки объекта или процесса:

– линейность или нелинейность;

– динамичность или статичность;

– стационарность или нестационарность;

– детерминированность или стохастичность.

В системном подходе к исследованию систем и построению моделей представление системы описывается как черный ящик с определенными функциями на входе и выходе (Рисунок 8). Эта максимально простая модель подчеркивает два системных свойства целостность и обособленность от среды.

Х1, Х2,…. Хn — входные сигналы, факторные признаки;

У1, У2,…..Уn — выходные сигналы, результативные признаки.

Входные сигналы — это факторы внешнего воздействия (факторный признак).

Выходные сигналы — это реакции на внешние воздействия, (результативный признак).

Линейность устанавливается по характеру статической характеристики исследуемого объекта.

Под статической характеристикой объекта понимается связь между величиной внешнего воздействия на объект (величиной входного сигнала) и максимальной величиной его реакции на внешнее воздействие (максимальной амплитудой выходной характеристики системы).

Под выходной характеристикой системы понимается изменение выходного сигнала во времени. Если статическая характеристика исследуемого объекта оказывается линейной, то моделирование объекта осуществляется линейной функцией.

Нелинейность устанавливается по статической характеристике и наличию запаздывания в реагировании объекта на внешнее воздействие, что является признаком нелинейности объекта. В этом случае принимается нелинейная математическая модель.

Динамичность и статичность устанавливается по поведению исследуемых показателей объекта во времени.

Признаки стационарности или нестационарности применяют к вероятностным объектам при выборе модели. О стационарности или нестационарности вероятностных объектов судят по изменению во времени параметров законов распределения случайных величин.

Результаты поискового эксперимента и априорный информационный массив позволяют установить схему взаимодействия объекта с внешней окружающей средой по соотношению входных и выходных величин. В принципе возможно установление четырех схем взаимодействия:

1) одномерно – одномерная схема. На объект воздействует только один фактор, а его поведение рассматривается по одному показателю (один входной сигнал). При данном взаимодействии статически стационарного детерминированного объекта с внешней средой постоянное входное воздействие связывается с постоянным выходным сигналом через постоянный коэффициент. Если объект является нестационарным, то указанная связь описывается различными функциями у f (х). Чаще всего данная функция является полиномом. Также для нестационарного взаимодействия алгебраические функции могут представлять собой решение дифференциальных уравнений.

2) одномерно – многомерная схема. На объект воздействует один фактор, а его поведение оценивается по нескольким показателям. При данной схеме воздействия статический стационарный и нестационарный объект описывается аналогично одномерно-одномерной схеме взаимодействия статического стационарного объекта с внешней средой. При этом определяются отдельно математические модели входного воздействия с каждым выходным сигналом. Выходные сигналы считаются независимыми. Также для нестационарного взаимодействия алгебраические функции могут представлять собой решение дифференциальных уравнений.

3) многомерно – одномерная схема. На объект воздействует множество факторов и его поведение оценивается по одному показателю. Статически одномерный детерминированный объект описывается специальной моделью. Для статистически нестационарного объекта часто используется модель в виде полного степенного полинома.

4) многомерно – многомерная схема. На объект воздействует множество факторов и его поведение оценивается по множеству показателей. При данной схеме взаимодействие сводится к многомерноодномерному и математическая модель объекта принимается аналогично изложенной как при одномерно-многомерной схеме.

В процессе решения практической задачи исследования осуществляют выбор математической модели и методов исследования модели (аналитических или вероятностно-статистических). Выбор метода исследования математической модели связан с понятиями внешнее правдоподобие и внутреннее правдоподобие исследования. Под внешним правдоподобием исследования понимается ожидаемая степень адекватности математической модели реальному объекту по интересующим свойствам. Под внутренним правдоподобием исследования понимается ожидаемая степень точности решения полученных уравнений, которые приняты за математическую модель.

При проведении теоретических исследований используют множество математических методов:

1. математический анализ: дифференциальное исчисление, интегральное исчисление, теория рядов и теория дифференциальных уравнений;

2. теория вероятностей: основные законы распределения, законы больших чисел и предельные теоремы, теория массового обслуживания;

3. математическая статистика: математическая теория выборочного метода, проверка статистических гипотез, дисперсионный анализ, корреляционный анализ, регрессионный анализ.

Статические системы, представленные при помощи алгебраических уравнений, исследуются с помощью определителей, методов Крамера и Гаусса, а в случае затруднений с аналитическими решениями используются приближенные методы: графический метод, метод хорд, метод касательных, метод итераций.

Динамические системы, представленные в классе дифференциальных уравнений, исследуются с помощью данных уравнений, используя метод разделения переменных, метод подстановки, метод интегрирующего множителя, метод качественного анализа и др. Для приближенных решений используют метод приближений, метод функциональных рядов, метод Рунге-Кутта, численные методы интегрирования и т.п. Для более подробного изучения моделей динамических систем, построенных в классе дифференциальных уравнений, используются качественная теория дифференциальных уравнений.

В строительстве ряд задач исследуется с помощью интегральных уравнений. Причем, решение дифференциального уравнения первой степени является интегральным уравнением. Многие задачи исследуются с помощью вариационного исчисления, метода конечных разностей, теории функций комплексных переменных, методы преобразования исходных уравнений (логарифмирование, преобразований Лапласа, Фурье и т.д.).

Вероятностно-статистические методы используются при исследовании вероятностных (стохастических) процессов. Обычно технологические процессы выполняются в условиях непрерывно меняющейся обстановки: неравномерная работа транспорта, вынужденные простои машин, непрерывное изменение внешних факторов (температура, давление, влажность и т.д.). Т.е., или иные события могут произойти или не произойти. В связи с этим необходимо анализировать случайные события, вероятностные (стохастические) связи, в которых каждому аргументу соответствует множество значений функции.

Наблюдения показывают, что, не смотря на случайный характер связи, рассеивание значений показателей имеют определенные значения. Для таких статистических законов теория вероятностей позволяет представить исход не одного какого-либо события, а средний результат случайных событий и тем точнее, чем больше число анализируемых событий.

Теория вероятностей рассматривает теоретические распределения случайных величин и их характеристики. Математическая статистика занимается способами обработки и анализа эмпирических событий. Эти две родственные науки составляют единую математическую теорию массовых случайных процессов.

При исследовании вероятностных систем широкое распространение получили дисперсионный, регрессионный, корреляционный и спектральный анализы, также их различные комбинации (например, корреляционно - регрессионный).

В исследованиях часто возникает необходимость выявления факторов или их комбинаций, существенно влияющих на исследуемый процесс, так как при измерении какой-либо величины результаты зависят от многих факторов. Для установления основных факторов и их влияния на исследуемый процесс используется:

– дисперсионный одно и многофакторный анализ;

– теория надежности.

Под надежностью понимают свойство изделия (объекта) выполнять заданные функции (сохранять эксплуатационные показатели) в течение требуемого периода времени. В теории надежности отказы рассматривают как случайные события. Для количественного описания отказов применяют математические модели — функции распределения вероятностей интервалов времени. Наиболее часто применяют законы нормального и экспоненциального распределения, закон Вейбулла и др. Основной задачей теории надежности является прогнозирование (предсказание с той или иной вероятностью) различных показателей безотказной работы (долговечности, срока службы и т.д.).

Для наиболее сложных процессов вероятностного характера применяют метод Монте-Карло, с помощью которого отыскивается наилучшее решение из множества рассматриваемых вариантов. Этот метод статистического моделирования основан на использовании случайных чисел, моделирующих вероятностные процессы. Результаты решения метода позволяют установить эмпирические зависимости исследуемых процессов. Математической основой метода является закон больших чисел, разработанный П.Л.Чебышевым.

При исследовании процессов и объектов в системе «требование – обслуживание» применяют методы, основанные на теории массового обслуживания (ТМО). Система состоит из числа (потока) требований, обслуживающего прибора (канала) и выходящего потока. В зависимости от условий функционирования системы число требований (заявок) создает очередь на обслуживание. Основными характеристиками ТМО являются: интенсивность поступления заявок ; интенсивность обслуживания (пропускная способность прибора) ; интенсивность нагрузки канала / ; время ожидания в очереди до обслуживания;

длительность обслуживания в системе; число заявок в очереди; математическое ожидание числа требований в системе. Задачей ТМО является установление наиболее достоверных зависимостей между интенсивностью потока заявок и пропускной способностью, количеством заявок и эффективностью обслуживания системы.

Теория игр используется для оптимизации процессов. Она рассматривает развитие процессов в зависимости от случайных ситуаций. Теорию игр можно назвать математической теорией конфликтов, связанных с тем, что интересы двух сторон не совпадают. Примером конфликтной ситуации являются спортивные игры. Как правило, теория игр рассматривает конфликтные ситуации при частичном или полном отсутствии данных об обстановке. Поэтому могут быть случайные ходы, эффект от которых можно оценить в среднем математически ожиданием. Например, принятие решений в условиях неопределенности на основе теории игр — процесс принятия решения по обеспечению безопасности или снижения последствий аварийных ситуаций. При оценке риска приходится сталкиваться с задачами принятия решения в условиях неопределенности. С помощью теории игр можно оценивать наиболее благоприятные и неблагоприятные ситуации и на их основе принимать оптимальное решение на данных условиях.

Методы экспериментальных исследований Составной частью научных исследований является эксперимент, основой которого является научно поставленный опыт с точно учитываемыми и управляемыми условиями. Слово эксперимент происходит от лат. Experimentum – проба, опыт. В научном языке и исследовательской работе термин «эксперимент» используется в значении: опыт, наблюдение, воспроизведение объекта познания, организация особых условий существования, проверка предсказания.

Понятие «эксперимент» означает действие, направленное на создание условий для осуществления того или иного явления и по возможности наиболее частого, т.е. не осложненного другими явлениями.

Цель эксперимента — выявление свойств исследуемых объектов, проверка справедливости гипотез и на этой основе глубокое изучение темы научного исследования.

Постановка и организация эксперимента определяется его назначением. Эксперименты, проводимые в различных отраслях наук, являются химическими, биологическими, физическими, психологическими, социальными и т.д.

Эксперименты различаются по способу формирования условий — естественных и искусственных.

Эксперименты различают по целям исследования — преобразующие, констатирующие, контролирующие, поисковые, решающие.

Эксперименты различают по организации проведения — лабораторные, натурные, полевые, производственные, вычислительные и т.д.

По структуре изучаемых объектов и явлений — простые и сложные.

По характеру внешних воздействий на объект исследования — вещественные, энергетические, информационные.

По характеру взаимодействия средства экспериментального исследования с объектом исследования (обычный и модельный).

По типу моделей, исследуемых в эксперименте (материальный и мысленный).

По контролируемым величинам — пассивный и активный.

По числу варьируемых факторов – однофакторный и многофакторный.

По характеру изучаемых объектов или явлений — технологические, социометрические и т.д.

Для проведения эксперимента необходимо:

разработать гипотезу, подлежащую проверке;

создать программу экспериментальных работ;

определить способы и приемы вмешательства в объект исследования;

обеспечить условия для осуществления процедуры экспериментальных работ;

разработать приемы фиксирования хода и результатов эксперимента;

подготовить средства эксперимента (приборы, установки, модели и т.п.);

обеспечить эксперимент необходимым обслуживающим персоналом.

Особое значение имеет разработка методики эксперимента. Перед каждым экспериментом составляется план (программа), которая включает:

1) цель и задачи эксперимента: количество задач не должно быть слишком большим (лучше 3 или 4, максимально 8 – 10);

2) выбор варьирующих факторов. Установить основные и второстепенные характеристики, влияющие на исследуемый процесс, проанализировать расчетные (теоретические) схемы процесса. На основе анализа все факторы классифицируются, и составляется из них убывающий по важности для данного эксперимента ряд;

3) обоснование объема эксперимента;

4) определение числа опытов (закрепление раннее утвержденными и апробированными методиками или есть необходимость установления числа опытов – таблицы больших чисел по величине вероятности Р, вероятности появления события р и величины допускаемой ошибки mдоп). Под минимальным количеством измерений понимают такое количество измерений, которое в данном опыте обеспечивает устойчивое среднее значение измеряемой величины, удовлетворяющей заданной степени точности;

5) порядок реализации опытов;

6) определение последовательности изменения факторов;

7) выбор шага изменения факторов, задание интервалов между будущими экспериментальными точками;

8) обоснование средств измерений. Знакомство с измерительной аппаратурой, установление точности измерений и погрешностей. Методы измерений должны базироваться на законах метрологии, изучающей средства и методы измерений;

9) описание проведения эксперимента;

10) обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента.

Обработка данных сводится к систематизации всех цифр, классификации, анализу. Результаты эксперимента обычно оформляют в виде таблиц, графиков, формул, номограмм. Все переменные должны быть оценены в единой системе единиц физических величин.

Из числа названных признаков естественный эксперимент предполагает проведение опытов в естественных условиях существования объекта исследования (чаще всего используется в биологических, социальных, педагогических и психологических науках).

Искусственный эксперимент предполагает формирование искусственных условий (широко применяется в естественных и технических науках).

Преобразующий (созидательный) эксперимент включает активное изменение структуры и функций объекта исследования в соответствии с выдвинутой гипотезой, формирование новых связей и отношений между компонентами объекта или между исследуемым объектом и другими объектами.

Исследователь в соответствии со вскрытыми тенденциями развития объекта исследования преднамеренно создает условия, которые должны способствовать формированию новых свойств и качеств объекта.

Констатирующий эксперимент используется для проверки определенных предположений. В процессе этого эксперимента констатируется наличие определенной связи между воздействием на объект исследования и результатом, выявляется наличие определенных фактов.

Контролирующий эксперимент сводится к контролю результатов внешних воздействий на объект исследования с учетом его состояния, характера воздействия и ожидаемого эффекта.

Поисковый эксперимент проводится в том случае, если затруднена классификация факторов, влияющих на изучаемое явление вследствие отсутствия достаточных предварительных (априорных) данных. По результатам поискового эксперимента устанавливается значимость факторов, осуществляется отсеивание незначимых.

Решающий эксперимент ставится для проверки справедливости основных положений фундаментальных теорий в том случае, когда две или несколько гипотез одинаково согласуются со многими явлениями.

Это согласие приводит к затруднению, какую именно из гипотез считать правильной. Решающий эксперимент дает такие факты, которые согласуются с одной из гипотез и противоречат другой.

Лабораторный эксперимент проводится в лабораторных условиях с применением типовых приборов, специальных моделирующих установок, стендов, оборудования и т.д. Чаще всего в лабораторном эксперименте изучается не сам объект, а его образ. Этот эксперимент позволяет доброкачественно, с требуемой повторностью изучить влияние одних характеристик при варьировании других, получить хорошую научную информацию с минимальными затратами времени и ресурсов. Однако такой эксперимент не всегда полностью моделирует реальный ход изучаемого процесса, поэтому возникает потребность в проведении натурного эксперимента.

Натурный эксперимент проводится в естественных условиях и на реальных объектах. Этот вид эксперимента часто используется в процессе натурных испытаний изготовленных систем. В зависимости от места проведения испытаний натурные эксперименты подразделяются на производственные, полевые, полигонные, полунатурные и т. п. Натурный эксперимент всегда требует тщательного продумывания и планирования, рационального подбора методов исследования. Практически во всех случаях основная научная проблема натурного эксперимента — обеспечить достаточное соответствие (адекватность) условий эксперимента реальной ситуации, в которой будет работать впоследствии создаваемый объект. Поэтому центральными задачами натурного эксперимента являются: изучение характеристик воздействия среды на испытуемый объект; идентификация статистических и динамических параметров объекта; оценка эффективности функционирования объекта и проверка его на соответствие заданным требованиям.

Эксперименты могут быть открытыми и закрытыми, они широко распространены в психологии, социологии, педагогике. В открытом эксперименте задачи открыто объясняются испытуемым. В закрытом эксперименте — в целях получения объективных данных эти задачи скрываются от испытуемого. Любая форма открытого эксперимента влияет (часто активизирует) на субъективную сторону поведения испытуемых. В этой связи открытый эксперимент целесообразен только тогда, когда имеются возможность и достаточная уверенность в том, что удастся вызвать у испытуемого живое участие и субъективную поддержку намечаемой работе. Закрытый эксперимент характеризуется тем, что его тщательно маскируют; испытуемый не догадывается об эксперименте, и работа протекает внешне в естественных условиях. Такой эксперимент не вызывает у испытуемых повышенной настороженности и излишнего самоконтроля, стремления вести себя не так, как обычно.

Простой эксперимент используется для изучения объектов, не имеющих разветвленной структуры, с небольшим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, выполняющих простейшие функции.

В сложном эксперименте изучаются явления или объекты с разветвленной структурой (можно выделить иерархические уровни) и большим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, выполняющих сложные функции. Высокая степень связности элементов приводит к тому, что изменение состояния какого-либо элемента или связи влечет за собой изменение состояния многих других элементов системы. В сложных объектах исследования возможно наличие нескольких разных структур, нескольких разных целей. Но все же конкретное состояние сложного объекта может быть описано. В очень сложном эксперименте изучается объект, состояние которого по тем или иным причинам до сих пор не удается подробно и точно описать. Например, для описания требуется больше времени, чем то, которым располагает исследователь между сменами состояний объекта или когда современный уровень знаний недостаточен для проникновения в существо связей объекта (либо они непонятны).

Информационный эксперимент используется для изучения воздействия определенной (различной по форме и содержанию) информации на объект исследования (чаще всего информационный эксперимент используется в биологии, психологии, социологии, кибернетике и т.п.). С помощью этого эксперимента изучается изменение состояния объекта исследования под влиянием сообщаемой ему информации.

Вещественный эксперимент предполагает изучение влияния различных вещественных факторов на состояние объекта исследования. Например, влияние различных добавок на качество стали и т.п.

Энергетический эксперимент используется для изучения воздействия различных видов энергии (электромагнитной, механической, тепловой и т.д.) на объект исследования. Этот тип эксперимента широко распространен в естественных науках.

Обычный (или классический) эксперимент включает экспериментатора как познающего субъекта; объект или предмет экспериментального исследования и средства, (инструменты, приборы, экспериментальные установки), при помощи которых осуществляется эксперимент. В обычном эксперименте экспериментальные средства непосредственно взаимодействуют с объектом исследования. Они являются посредниками между экспериментатором и объектом исследования.

Модельный эксперимент в отличие от обычного имеет дело с моделью исследуемого объекта. Модель входит в состав экспериментальной установки, замещая не только объект исследования, но часто и условия, в которых изучается некоторый объект. Модельный эксперимент при расширении возможностей экспериментального исследования одновременно имеет и ряд недостатков, связанных с тем, что различие между моделью и реальным объектом может стать источником ошибок и, кроме того, экстраполяция результатов изучения поведения модели на моделируемый объект требует дополнительных затрат времени и теоретического обоснования правомочности такой экстраполяции.

Различие между орудиями эксперимента при моделировании позволяет выделить мысленный и материальный эксперимент. Орудиями мысленного (умственного) эксперимента являются мысленные модели исследуемых объектов или явлений (чувственные образы, образно-знаковые модели, знаковые модели). Для обозначения мысленного эксперимента иногда пользуются терминами: идеализированный или воображаемый эксперимент.

Мысленный эксперимент является одной из форм умственной деятельности познающего субъекта, в процессе которой воспроизводится в воображении структура реального эксперимента. Структура мысленного эксперимента включает: построение мысленной модели объекта исследования, идеализированных условий эксперимента и воздействий на объект; сознательное и планомерное изменение, комбинирование условий эксперимента и воздействий на объект; сознательное и точное применение на всех стадиях эксперимента объективных законов науки, благодаря чему исключается абсолютный произвол. В результате такого эксперимента формируются выводы.

Материальный эксперимент имеет аналогичную структуру. Однако в материальном эксперименте используются материальные, а не идеальные объекты исследования. Основное отличие материального эксперимента от мысленного состоит в том, что реальный эксперимент представляет собой форму объективной материальной связи сознания с внешним миром, между тем как мысленный эксперимент является специфической формой теоретической деятельности субъекта. Сходство мысленного эксперимента с реальным в значительной мере определяется тем, что всякий реальный эксперимент, прежде чем быть осуществленным на практике, сначала проводится человеком мысленно в процессе обдумывания и планирования. Поэтому мысленный эксперимент нередко выступает в роли идеального плана реального эксперимента, в известном смысле предваряя его.

Мысленный эксперимент имеет более широкую сферу применения, чем реальный эксперимент, так как применяется не только при подготовке и планировании последнего, но и в тех случаях, когда проведение реальных опытов представляется невозможным. Мысленный эксперимент, заменяя собой реальный, расширяет границы познания, ибо обеспечивает получение такой информации, которую иными средствами добыть невозможно. Мысленный эксперимент позволяет преодолеть неизбежную ограниченность реального опыта путем абстрагирования от действия нежелательных, затемняющих причин, полное устранение которых в реальном эксперименте практически недостижимо. Мысленный эксперимент является существенным моментом всякой творческой деятельности. Мысленный эксперимент используется не только учеными, но и писателями, художниками, педагогами, врачами.

Мысленное экспериментирование ярко проявляется в мышлении шахматистов. Огромна роль мысленного эксперимента в техническом конструировании и изобретательстве. Результаты мысленного эксперимента находят отражение в формулах, чертежах, графиках, набросках, эскизных проектах и т. п.

Пассивный эксперимент предусматривает измерение только выбранных показателей (параметров, переменных) в результате наблюдения за объектом без искусственного вмешательства в его функционирование. Примерами пассивного эксперимента является наблюдение за интенсивностью, составом, скоростями движения транспортных потоков; за числом заболеваний вообще или какой-либо определенной болезнью; за работоспособностью определенной группы лиц; за показателями, изменяющимися с возрастом; за числом дорожно-транспортных происшествий и т.п. Пассивный эксперимент, по существу, является наблюдением, которое сопровождается инструментальным измерением выбранных показателей состояния объекта исследования.

Активный эксперимент связан с выбором специальных входных сигналов (факторов) и контролирует вход и выход исследуемой системы.

Однофакторный эксперимент предполагает выделение нужных факторов; стабилизацию мешающих факторов; поочередное варьирование интересующих исследователя факторов.

Стратегия многофакторного эксперимента состоит в том, что варьируются все переменные сразу и каждый эффект оценивается по результатам всех опытов, проведенных в данной серии экспериментов.

Технологический эксперимент направлен на изучение элементов технологического процесса (продукции, оборудования, деятельности работников и т.п.) или процесса в целом.

Социометрический эксперимент используется для измерения существующих межличностных социально-психологических отношений в малых группах с целью их последующего изменения Приведенная классификация экспериментальных исследований не может быть признана полной, поскольку с расширением научного знания расширяется и область применения экспериментального метода. Кроме того, в зависимости от задач эксперимента различные его типы могут объединяться, образуя комплексный или комбинированный эксперимент.

Большинство экспериментов подразделяются на эксперименты по выяснению механизма явлений и экстремальные эксперименты (оптимальные). При постановке экстремальных экспериментов решается задача нахождения таких значений входных переменных, при которых выходной показатель процесса принимает экстремальное значение.

Оптимальный эксперимент базируется на экспериментально-статистических методах. Значение этих методов состоит в следующем:

они позволяют по данным исследования объекта получить математическую модель, даже если внутренние закономерности явлений в объекте не ясны;

с помощью этих методов количество возможных опытов, а следовательно, затраты времени и средства сокращаются;

вместо субъективных оценок они дают достаточно надежные статистические оценки;

применение полиномиальных математических моделей позволяет получить многомерную геометрическую интерпретацию зависимостей, существующих в объекте и выявить неизведанные стороны процесса;

эти методы способствуют созданию информационного языка, удобного для использования компьютерами.

Вычислительным экспериментом называется методология и технология исследований, основанные на применении прикладной математики и компьютеров как технической базы при использовании математических моделей. Вычислительный эксперимент основывается на создании математических моделей изучаемых объектов, которые формируются с помощью некоторой особой математической структуры, способной отражать свойства объекта, проявляемые им на различных экспериментальных условиях. Математические структуры превращаются в модели в случае, когда элементам структуры дается физическая интерпретация, устанавливается соотношение между параметрами математической структуры и экспериментально определенными свойствами объекта, характеристики элементов модели и самой модели соответствуют свойствам объекта. Таким образом, математические структуры вместе с описанием соответствия экспериментально обнаруженным свойствам объекта и являются моделью изучаемого объекта, отражая в математической, символической форме существующие в природе зависимости, связи и законы.



Pages:     || 2 | 3 |


Похожие работы:

«Сухова Е.Е. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ В СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЕ Учебно-методическое пособие для студентов заочной формы обучения Смоленск – 2008 Объем курса аудиторных часов - 24, из них: лекции – 16 часов, семинарские – 8 часов. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Тема 1. Методология и методика социологического исследования в социальной работе Методология и процедура социологического исследования. Метод, методика, техника социологического исследования. Сущность, роль и место методологии исследований. Фазы...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОВЕДЕНИЮ УЧЕБНОЙ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ПРОПЕДЕВТИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ Составители: Е.Е. Чупандина, С.А. Каракозова, И.В. Ручкин А.А. Черникова Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2012 Утверждено решением Научно-методическим советом фармацевтического факультета от 24.01.2012...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусская медицинская академия последипломного образования Кафедра кардиологии и ревматологии Медикаментозное лечение остеопороза у взрослых Учебно-методическое пособие Минск БелМАПО 2011 22 УДК ББК И Рекомендовано в качестве учебно-методического пособия У.М.С. Белорусской медицинской академии последипломного образования Протокол № Авторы: профессор каф. кардиологии и ревматологии БелМАПО, д.м.н. Э.В. Руденко доцент каф. кардиологии и...»

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 176 городского округа Самара ПРИНЯТО на Педагогическом совете школы Протокол № 1 от 29 августа 2013 г. ПОЛОЖЕНИЕ о порядке выбора комплекта учебников, учебных пособий, учебнометодических материалов, обеспечивающих преподавание учебного предмета, курса, дисциплины ПОЛОЖЕНИЕ о порядке выбора комплекта учебников, учебных пособий, учебнометодических материалов,...»

«Государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования РБ Бурятский республиканский многопрофильный техникум инновационных технологий Иванов В. А. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Метрология, стандартизация, сертификация МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по УР Л. М. Банщикова г. Рассмотрено на заседании ЦКЗО Рассмотрено и одобрено для Руководитель ЗО_ внутреннего...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА С УГЛУБЛЕННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ №1363 Утверждаю: Согласовано: Согласовано: Директор Лавриненко Е.В. зам.директора по УВР Смирнова А.П. _августа 2013года Рабочая программа по русскому языку на 2013-2014 учебный год Класс: 11 Уровень (базовый, профильный, углубленный): профильный ФИО учителя: Федотова А.В. Количество часов в год: 105 Количество часов в неделю: 3 Контрольных работ: 12 Программа:...»

«КУРС ПРАВА ЧЕЛОВЕКА УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Москва 2012 УДК 341.231.141.14:343.211.3(470+571)(075.9) ББК 66.4(0)я77-1+67.412.1я77-1 К93 Издание осуществлено в рамках проекта Защита фундаментальных прав и правозащитников при финансовом содействии Дома Cвободы Составитель В. Карастелев Отв. редактор Н. Костенко Курс Права человека : учеб. пособие / [сост. В. Карастелев]. — М. : К93 Моск. Хельсинк. группа, 2012. — 124 с. : ил. — ISBN 5-98440-059-6. I. Карастелев, В., сост. В брошюре изложена современная...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Кафедра Экономика и управление на транспорте 656.13 (07) Л251 О.Н. Ларин ОРГАНИЗАЦИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПЕРЕВОЗОК Учебное пособие Челябинск Издательство ЮУрГУ 2005 1 УДК 656.13.072 (075.8) Ларин О.Н. Организация пассажирских перевозок: Учебное пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 104 с. В учебном пособии рассматриваются основы организации пассажирских перевозок...»

«СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ ТОВАРОВЕДЕНИЕ И ЭКСПЕРТИЗА ТОВАРОВ Программа, методические указания и задания контрольной и самостоятельной работы для студентов заочной формы обучения специальности 0803201.65 Коммерция (торговое дело) Новосибирск 2008 Кафедра товароведения и технологии сельскохозяйственной продукции Товароведение и экспертиза товаров: программа, методические указания и задания контрольной и самостоятельной работ / [сост. ст. преподаватель, к.техн.н....»

«Министерство образования и науки РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет Е.Г. Гречин, В.П. Овчинников УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ БУРЕНИЯ ИСКРИВЛЕННЫХ СКВАЖИН Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 130504 Бурение нефтяных...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ Санкт-Петербургский филиал КАФЕДРА ГОСУДАРСТВЕННОГО И МУНИЦИПАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ Методические указания по подготовке и защите дипломных работ ИЗДАТЕЛЬСТВО СПб ФИЛИАЛ ГУ-ВШЭ 2007 УДК37 ББК Кайсарова В.П., к.э.н., доцент СПб филиал ГУ-ВШЭ, Санина А.Г., к.с.н., ст. преподаватель Методические указания по подготовке и защите дипломных работ Рецензенты: Ходачек А.М., д.э.н., профессор, зав.кафедрой государственного и муниципального управления...»

«3 I САМООБСЛЕДОВАНИЕ ЗА 2012-2013 УЧЕБНЫЙ ГОД В соответствии с поставленной в проекте развития гимназии целью: модернизация системы организации образовательной среды с целью формирования и проявления ключевых компетентностей обучающихся, их социальной и гражданской зрелости, способности к успешной социализации в обществе, определены задачи на период 2011-2015г.г., которые позволят гарантировать дальнейшее развитие ОУ: 1. Создать и апробировать педагогическую систему по развитию языковой...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ В.В. Горшков, В.Н. Хаустов ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ПТИЦЕВОДСТВА И ЗВЕРОВОДСТВА Учебно-методическое пособие Барнаул Издательство АГАУ 2008 1 УДК 636 Рецензент – помощник председателя Сибирского отделения РАСХН д.с.-х.н., профессор А.М. Еранов. Горшков В.В. Технология производства продукции...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина Загинайлов В.И.ам, Меренков А.А., Соболев А.В. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Методические рекомендации по изучению дисциплины и задания на выполнение контрольных работ для студентов заочной формы обучения электротехнических специальностей Москва 2009 УДК 621.3.011.7.(075.8) Рецензент Кандидат технических наук, профессор кафедры автоматизированного электропривода...»

«Министерство здравоохранения Украины Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького Учебное пособие по патологической физиологии к практическим занятиям и самостоятельной работе для студентов медицинских и стоматологического факультетов по разделу Общая нозология Донецк – 2012 Министерство здравоохранения Украины Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького Учебное пособие по патологической физиологии кпрактическим занятиям и самостоятельной работе студентов...»

«ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДЕЛОВАЯ ЭТИКА для студентов 1 курса группа 11КЗЭ5 1. Специфика делового общения. 2. Понятие этической нормы. 3. Основные принципы этики деловых отношений. 4. Деловая беседа как вид делового общения. Этикет деловой беседы. 5. Деловые переговоры как вид делового общения. Этикет деловых переговоров. 6. Этика делового телефонного разговора. 7. Групповые формы делового общения. 8. Речевой этикет делового человека. Основные этикетные ситуации. 9. Проявление...»

«Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра машин и аппаратов химических и силикатных производств ПРОЦЕССЫ И АГРЕГАТЫ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Методические указания к курсовому проектированию для студентов заочной формы обучения специальности1-36 07 01 Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов специализации 1-36 07 01 02 Машины и оборудование предприятий строительных материалов. Минск 2013 УДК 691:666.3...»

«ЮРИДИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Санкт-Петербург) И. А. КАЛАШНИКОВА ТАМОЖЕННОЕ ПРАВО Учебно-методическое пособие Направление 030900 Юриспруденция, квалификация Бакалавр юриспруденции Санкт-Петербург 2012 Автор: кандидат юридических наук, доцент Калашникова Ирина Анатольевна Учебно-методическое пособие по дисциплине Таможенное право составлено в соответствии с требованиями федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования 3-го поколения, утвержденных 04.05.2010....»

«Методическая документация в строительстве Российская академия архитектуры и строительных наук Открытое акционерное общество Российский институт градостроительства и инвестиционного развития (ОАО Гипрогор) МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СИСТЕМАТИЗАЦИИ ХРАНЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО АВТОТРАНСПОРТА В ГОРОДАХ МДС 30-3. Москва Разработаны Российской академией архитектуры и строительных наук (канд. техн. наук, советник РААСН О.С. Семенова, инж. Н.С. Пышкин) с использованием опыта ОАО Гипрогор и ООО...»

«_ УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ Под редакцией профессора В.С. Плаксиенко Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности 200700 –Радиотехника МОСКВА Учебно-методический и издательский центр УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА 2004 Учебное пособие Таганрогский государственный радиотехнический университет Кисловодский гуманитарно-технический институт (Университет Академии оборонных отраслей промышленности РФ) УДК...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.