6.Когда была выдвинута концепция о практике, как критерии истины?
7.Почему эпоха Возрождения получила такое название?
8.Благодаря работам каких ученых сформировалась первая научная революция?
9.В чем состоит сущность первой научной революции?
10.В чем состоит суть второй научной революции?
5.Выбор направления научного исследования, постановка научнотехнической проблемы и этапы научно-исследовательской работы
5.1Методы выбора цели научного исследования
Внаучно-исследовательской работе различают научное направление, проблемы и темы.
Научное направление – это сфера исследований научного коллектива, посвященных решению крупных фундаментальных теоретическиэкспериментальных задач в определенной отрасли науки. Структурными единицами направления являются комплексные проблемы, темы и вопросы.
Например, комплексная проблема – создание роботов, способных перемещаться по сложной не организованной поверхности, тема – исследовательский робот массой до 150 кг, способный перемещаться по поверхностям с уклоном до 45 градусов и преодолевать препятствия высотой до 0,5 м. Решаемые вопросы: вид движителя робота, конструкция и материал корпуса и т.д.
Проблема – это сложная научная задача. Она охватывает значительную область исследования и должна иметь перспективное значение. Когда в практической деятельности затруднительна реализация определенных целей тогда и возникает проблема. В зависимости от масштаба целей она может быть глобальной, национальной, отраслевой, межотраслевой и т.п. Например, проблема охраны природы является глобальной, поскольку она направлена на удовлетворение потребностей всего человечества.
При создании роботов существует отраслевая проблема высокомоментных низкооборотных электродвигателей малой массы. Разрабатываются новые перспективные магнитные материалы, оригинальные конструкции двигателей, которые определяет прогресс в этой области. Решение этой проблемы затрагивает интересы не только робототехники, поэтому данную проблему можно рассматривать и как межотраслевую
Проблема состоит из ряда тем.
Тема – это научная задача, охватывающая определенную область научного исследования. Она базируется на многочисленных исследовательских вопросах, под которыми понимают более мелкие научные задачи. При разработке темы либо вопроса выдвигается конкретная задача в исследовании: разработать конструкцию, новый материал, технологию и т.д. Решение проблемы ставит более общую задачу, например, решить комплекс научных задач, сделать открытие.
Выбор постановки проблемы или темы является весьма сложной и ответственной задачей и включает в себя ряд этапов:
–формулирование проблемы;
–разработка структуры проблемы выделяют темы, подтемы и вопросы);
–установление актуальности проблемы, т.е. ее ценности для науки и техники.
После обоснования проблемы и установления ее структуры приступают к выбору темы научного исследования. К теме предъявляют ряд требований: актуальность, новизна, экономическая эффективность и значимость.
Критерием для установления актуальности чаще всего служит экономическая эффективность. На стадии выбора темы экономический эффект может быть определен только ориентировочно. Для теоретических исследований требование экономичности может уступать требованию значимости.
Иногда практическая значимость может превалировать над экономической эффективностью. Так при космических исследованиях важность получаемой информации часто не может быть измерена в экономических категориях.
Целью научного исследования является достоверное и всестороннее изучение объекта, процесса или явления, их структуры, связей и отношений на основе разработанных в науке научных принципов и методов познания, а также получение и внедрение в производство полезных для человека результатов.
Вкаждом научном исследовании выделяется объект и предмет исследования. Объект научного исследования – это материальная, идеальная, природная или искусственная система. Предмет научного исследования – это структура системы, закономерности взаимодействия как внутри, так и вне ее, закономерности развития, качества, различные ее свойства и т.д. Так объектом исследования может служить вентильный электродвигатель, а предметом исследования зависимость развиваемого моменто от структуры электродвигателя от величины зазора между статором и ротором, от количества полюсов ротора, от размеров ротора и т.д.).
Научные исследования по характеру связей с областью их применения и степени важности, целевому назначению, источникам финансирования и длительности выполнения классифицируются на фундаментальные, прикладные и разработки
Фундаментальные научные исследования направлены на открытие и изучение новых явлений и законов природы, создание новых принципов и методов исследования с целью расширения научного знания общества и установления их практической пригодности. Такие исследования ведутся на границе известного и неизвестного, обладают наибольшей степенью неопределенности в получении полезного результата, поэтому их финансирование связано с большими проблемами.
Прикладные научные исследования направлены на поиск способов
использования законов природы, создание новых и совершенствование существующих средств и способов человеческой деятельности. Они базируются на знаниях, полученных при проведении фундаментальных исследований. Прикладные исследования делятся на поисковые, научноисследовательские и опытно-конструкторские.
При проведении поисковых исследований устанавливаются факторы, влияющие на объект, отыскиваются пути создания новой техники и технологий. В результате научно-исследовательских работ создаются новые технологии, опытные установки, приборы, образцы техники. При выполнении опытно-конструкторских работ осуществляется подбор конструктивных характеристик, составляющих логическую основу создаваемой машины, прибора, конструкции.
Врезультате проведения фундаментальных и прикладных исследований происходит накопление новой научно-технической информации и преобразование её в форму, пригодную для освоения в промышленности. Разработка направлена на создание новой и совершенствование существующей техники, материалов, конструкций и технологий. Ее конечная цель – подготовка результатов прикладных исследований к внедрению.
Взависимости от источников финансирования научные работы подразделяются:
– на госбюджетные, финансируемые из средств государственного бюджета;
– на хоздоговорные, финансируемые организациями-заказчиками на основе хозяйственных договоров;
– на нефинансируемые, выполняемые по договорам о сотрудничестве и по личной инициативе.
5.2 Этапы научно-исследовательской работы
Выбор проблемы, направления, темы научного исследования и постановка научных вопросов – очень важная задача. Как правило, самые актуальные направления научных исследований формулируются в государственных директивных документах и в документах отраслевых ведомств. Приступая к постановке научно-технической проблемы в какойлибо определенной области знаний, необходимо провести глубокий анализ задач, обусловленных потребностями общества и социальными запросами. Основные проблемы представляются в виде различных целевых и комплексных программ общегосударственного или регионального значения.
От исследователя требуется изучение предшествующего опыта и приобретение соответствующих знаний в смежных областях науки и техники.
Процесс выполнения научно-исследовательской работы включает в себя шесть этапов.
1. Формулирование темы. На этом этапе предполагается общее знакомство с научной темой или проблемой, по которой предстоит выполнить работу и предварительное ознакомление с литературой, после чего формулируется
тема исследования. Затем составляется план, разрабатывается техническое задание и определяется ожидаемый экономический эффект.
2. Формулирование цели и задач исследований. Этот этап включает подбор литературы и составление библиографических списков, проведение патентных исследований по теме НИР, составление аннотации источников и анализ обработанной информации. В заключении ставится цель и формулируются задачи исследования.
3.Теоретические исследования. При выполнении этого этапа предполагается изучение физической сущности явления, формирование гипотез, выбор и обоснование физической модели. Затем производится математизация и анализ модели и полученных решений.
4.Экспериментальные исследования. После разработки цели и задачи экспериментального исследования производится планирование эксперимента, разрабатываются методики его проведения и выбор средств измерения. Заканчиваются экспериментальные исследования обработкой полученных результатов. Экспериментальные исследования могут дополнять теоретические, а могут и быть самодостаточными, если экспериментальная информация может непосредственно использоваться, например, при проектировании. Также экспериментальные исследования могут предшествовать теоретическим, когда только на их базе можно выдвинуть рабочую гипотезу или определить теорию, позволяющую исследовать данное явление.
5.Анализ и оформление научных исследований. На этом этапе производится сопоставление результатов экспериментов с теоретическими данными и анализ расхождений. Затем уточняются теоретические модели и проводятся дополнительные эксперименты, на основе которых становится возможным превращение гипотез в теорию. Научные работы на данном этапе завершаются формулированием научных выводов и составлением научнотехнического отчета.
6.Внедрение результатов исследования, определение экономического эффекта. Каждое теоретическое исследование требует больших затрат умственного труда, привлечения вычислительной техники, специальных программ, часто дорогостоящих. Экспериментальная часть является наиболее трудоемкой и материалоемкой, особенно когда возникает необходимость в повторных исследованиях. А экономический эффект может быть определен только при практическом использовании этих результатов. Например, если на базе проведенных НИР создан образец техники производящийся серийно, то затраты на НИР могут окупиться. Если же НИР проведена для создания уникального образца техники, например, для космических исследований, то естественно затраты на НИР войдут как составляющая в стоимость технического устройства.
Процесс выполнения опытно-конструкторских работ ОКР) отличается от этапов научно-исследовательской работы. Этапы ОКР предполагают:
1) формулирование темы, цели, задач исследования;
2)изучение литературы, проведение исследований (при необходимости) и подготовка к техническому проектированию;
3)техническое проектирование с разработкой различных вариантов;
4)разработку и технико-экономическое обоснование проекта;
5)рабочее проектирование;
6)изготовление опытного образца и его производственные испытания;
7)доработку опытного образца;
8)государственные испытания.
5.3 Пояснения
Актуальность и научная новизна исследования.
Научная работа должна быть актуальна как в научном, так и в прикладном аспектах. Актуальность означает, что поставленные задачи требуют скорейшего решения для практики или соответствующей отрасли науки.
Кроме этого, актуальность темы научной работы указывает на актуальность объекта и предмета исследования. Прежде всего актуализация темы предполагает ее увязку с важными научными и прикладными задачами.
Актуальность в научном аспекте обосновывается следующими факторами:
–задачи фундаментальных исследований требуют разработки данной темы для объяснения новых фактов;
–возможны и остро необходимы в современных условиях уточнение развития и разрешение проблемы научного исследования;
–теоретические положения научного исследования позволяют устранить существующие разногласия в понимании процесса или явления;
–гипотезы и закономерности, выдвинутые в научной работе, позволяют обобщить известные ранее и полученные эмпирические данные.
В прикладном аспекте актуальность определяется следующими факторами:
–решение задач прикладных исследований позволяет решить вопросы развития технических устройств, производства;
–научная работа по данной теме существенно повышает качество разработок творческих научных коллективов в определенной отрасли знаний;
–новые знания, полученные в результате научного исследования, способствуют повышению квалификации кадров или могут войти в учебные программы обучения студентов.
Одним из главных требований к теме научной работы является ее научная новизна. Работа должна содержать решение научной задачи или новые разработки, которые расширяют существующие границы знания в данной отрасли науки. Новизна научной работы может быть связана как со старыми идеями, что выражается в их углублении, дополнительной аргументации, показе возможного использования в новых условиях, в других областях знания и на практике, так и с новыми идеями, выдвигаемыми лично исследователем.
Для выявления элементов научной новизны необходимо наличие следующих условий: