Курс лекций по "Методам научных исследований"

Федеральное агентство по образованию

Волгоградский филиал

ФЕДЕРАЛЬНОГО государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский Государственный Университет  ТУРИЗМА И Сервиса»

 

Кафедра «ОТД»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методы научных исследований

 

Курс лекций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград  2008

 

Лекция 1

Основы научного познания и организации научных  исследований. Организация теоретической и экспериментальной работы. Причинно-следственные связи в окружающем мире. Научные гипотезы, законы, теории. Научное прогнозирование.

Введение

Начало нашего века совпало с  развертыванием цепи событий, приведших  к явлению, которое мы сейчас называем научно-технической революцией (НТР).

Ныне проблемам НТР  уделяется много внимания, о них  охотно пишут и спорят. Правда, споры больше идут о хронологии и относительной важности различных достижений. Этот отнюдь не главный аспект проблемы. Мы гордимся полетами в космос, придаем очень серьезное значение достижениям в области атомной энергетики, на нашу жизнь оказывает большое влияние процесс автоматизации производства и управления. Все это так. Но великие открытия были всегда, в любую эпоху развития науки. И каждый раз не менее значительные для своего времени. То, что наиболее типично именно для эпохи современной НТР, неразрывно связано с превращением науки в производительную силу общества.

Сейчас каждое государство  в структуру своей стратегической доктрины — основных принципов развития общества — включает вопросы научно-технического прогресса (НТП).

В настоящее время не только сам процесс открытий и не только процесс доведения этих открытий до приемлемой практически реализуемой формы, но и процесс передачи и освоения результатов НТП требует участия науки. И многие другие проблемы жизни общества, которые ранее решались на базе интуиции или здравого смысла, на опыте поколений, сейчас требуют активного и целенаправленного вмешательства, участия науки. Ни один серьезный вопрос в современных условиях нельзя эффективно решить, не опираясь на науку.

Общество не может способствовать НТП, не создав научную теорию, научные основы управления. На пути решения этой проблемы стоят не только технические трудности, но и трудности психологического характера. Еще не каждый ученый, не каждый участник НТП осознал закономерность перехода к управлению творческим трудом исследователей. Дело в том, что при жизни буквально одного-двух поколений ученых произошло коренное изменение такого характерного соотношения: в XVII—XIX вв. продолжительность творческой жизни ученого (35—37 лет) была в 2—3 раза меньше периода существования общепринятых теорий и методов исследований. То есть человек мог родиться, сформироваться как ученый, прожить всю жизнь, вырастить учеников, эти ученики — своих учеников, и все в пределах, например, гипотезы флогистона. Учитель мог высказать идею, а реализация ее, доведение до практики, доставалась, как правило, ученикам. Это было естественно. Сейчас это соотношение уменьшилось на порядок. Период обновления науки стал меньше продолжительности индивидуальной творческой жизни исследователей и составляет по отношению к ней величину 0,3—0,4. Это означает, что за одну индивидуальную жизнь творца НТП ему приходится в три раза или даже три-четыре раза (в быстроразвающихся областях) существенно переучиваться, овладевать новыми концепциями, методами и принципиально новыми техническими средствами создания научной роботы. При этом возросла и индивидуальная ответственность творца за судьбу того, что он открыл.

Явление ускорения темпов НТП имеет конкретные, количественно оценимые формы проявления в мире науки, например, заметно учащаются такие события, как уточнение и обновление взглядов, тенденций, концепций, методов исследования, принятых в той или иной конкретной научной дисциплине.

Можно напомнить, что аристотелевская  теория гравитации просуществовала около двух тысяч лет; идеи Ньютона ждали своего обобщения и существенного уточнения примерно две сотни лет; теория строения атома Резерфорда — Бора — несколько десятков лет.

Существует и другая совокупность данных, показывающих явное сокращение лага — временной дистанции между научным открытием и его практической реализацией. Открытие фотографии прошлоэтот путь более чем за сто лет, телефон — примерно за шестьдесят лет, радиолокатор - за пятнадцать, ядерный реактор — за десять, и т. д.

Нужно сказать, что при этом происходит не только ускорение реализации результатов исследования, но каждый раз это ускорение приводит к качественным характеристикам, к обновлению лика, параметров и возможностей технических средств. Вместе с тем все более дают о себе знать социальные последствия научно-технического прогресса.

К этому следует сделать  одно существенное замечание. Подобного рода примеры могут привести к мысли о том, что по мере нарастания мощи нашего знания и ускорения прогресса каждый шаг на пути в будущее становится все более легким. Это не так. Действительно, каждый шаг НТП дает все больший эффект, т. е. реализация этих потенций науки и техники, ее возможностей дает все большую отдачу обществу. Но каждый шаг вперед достигается все большим трудом, все большей затратой научного потенциала, творческих сил ученых и материальных ресурсов общества.

Так, переход от одного поколения машин к другому  происходит все быстрее и дает все больший абсолютный и отнесенный к размерам затраченных средств эффект. И в то же время каждый переход от поколения к поколению машин требует все большего объема исследовательских, конструкторских и экспериментальных работ, все более глубокой перестройки производства. Это важное обстоятельство нужно иметь в виду при обсуждении последствий и формировании выводов об ускорении темпов научно-технического прогресса.

Из сказанного взаимодействия научно-технических и организационно-экономических факторов вытекает несколько важных выводов. Для того чтобы обеспечить ускоренные темпы НТП и экономическую заинтересованность общества в поддержании высоких темпов обновления технических средств, необходимо соблюдение следующих кардинальных условий.

Быстро расширяющаяся  масштабность реализаций. Эффект тиражирования уже освоенных и отлаженных нововведений выражается в многократном получении экономической и социальной отдачи при незначительных (в сравнении с первоначальными) дополнительных вложениях.

Высокие темпы освоения нововведений необходимы, чтобы оставить пользователю достаточно общественно необходимого времени для получения отдачи от морально не устаревшего нововведения — из сокращающегося общего интервала времени между сменой поколений научно-технических решений.

Интенсификация научно-технического труда и сокращение затрат по всему циклу "исследование — проектирование — подготовка производства" является жизненно важным условием ускорения темпов и повышения эффективности НТП, сюда входит также автоматизация обработки данных и планирование экспериментальных исследований, автоматизированное проектирование новых технических средств, включая конструирование и технологическую подготовку производства.

Особенностями НТР являются возрастающая роль науки; возможность автоматизации не только физического, но и умственного (не творческого) труда; бурный рост и обновление научно-технической информации; быстрая смена материалов, конструкций, машин, технологических процессов; резкое увеличение разновидностей инженерных решений; повышение уровня комплексной механизации и автоматизации, а также систем управления.

Развитие НТП сказывается  на совершенствовании высшего образования. Он предъявляет новые возросшие требования к знаниям студентов, их творческому развитию, умению находить наиболее рациональные конструктивные, технологические, организационные и экономические решения; хорошо ориентироваться в отборе научной информации; ставить и решать различные принципиально новые вопросы.

Выполнение поставленных задач возможно в случае вооружения молодых специалистов новейшими знаниями в области научных исследований. Это обязывает высшую школу широко привлекать студентов к проведению научных исследований. Таким образом, научная подготовка студентов в вузах — одна из главнейших программ обучения.

Важным этапом развития высшей школы  является введение в учебный процесс  нового предмета "Основы научных исследований", в котором рассматриваются методология и методы научных исследований, а также способы их организации.

Введение предмета "Основы научных исследований" обязывает всех студентов освоить элементы методики научных исследований, что способствует развитию рационального творческого мышления; организации их оптимальной мыслительной деятельности. За период обучения студент должен выполнить те или иные научные исследования в различных формах учебного процесса под руководством одного руководителя.

В результате изучения теоретического курса и выполнения исследований по выбранной теме студент должен освоить методологию и методику научных исследований, а также уметь отбирать и анализировать необходимую информацию, формулировать цель и задачи, разрабатывать теоретические предпосылки, планировать и проводить эксперимент, отрабатывать результаты измерений и оценивать погрешности и наблюдения, сопоставлять результаты эксперимента с теоретическими предпосылками и формулировать выводы научного исследования; составлять отчет, доклад или статью по результатам научного исследования.

Процесс познания включает накопление фактов. Без систематизации и обобщения, без логического осмысления фактов не может существовать ни одна наука. Но хотя факты — это воздух ученого, сами по себе они еще не наука. Факты становятся составной частью научных знаний, когда они выступают в систематизированном, обобщенном виде.

Факты систематизируют  и обобщают с помощью простейших абстракций — понятий (определений), являющихся важными структурными элементами науки. Наиболее широкие понятия называют категориями. Это самые общие абстракции. К категориям относятся философские понятия о форме и содержании явлений, в теоретической экономии — это товар, стоимость и т. д.

Важная форма знаний — принципы (постулаты), аксиомы. Под принципом понимают исходные положения какой-либо отрасли науки. Они являются начальной формой систематизации знаний (аксиомы евклидовой геометрии, постулат Бора в квантовой механике и т. д.).

Важнейшим составным звеном в системе научных знаний являются научные законы, отражающие наиболее существенные, устойчивые, повторяющиеся объективные внутренние связи в природе, обществе и мышлении. Обычно законы выступают в форме определенного соотношения понятий, категорий.

Наиболее высокой формой обобщения и систематизации знаний является теория. Под теорией понимают 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.

Наука включает в себя также методы исследования. Под методом понимают способ теоретического исследования или практического осуществления какого-либо явления или процесса. Метод — это инструмент для решения главной задачи науки — открытия объективных законов действительности. ^ Метод определяет необходимость и место применения индукции и дедукции, анализа и синтеза, сравнения теоретических и экспериментальных исследований.

Любая научная теория, объясняя характер тех или иных процессов действительности, всегда связана с определенным частным методом исследования. Опираясь на общие и частные методы исследования, ученый получает ответ на то, с чего надо начинать исследования, как относиться к фактам, как обобщать, каким путем идти к выводам.

В настоящее время все  большее значение приобретает в качестве общего математический метод исследования, т.е. метод количественного изучения явлений и процессов. Это обусловлено бурным развитием кибернетики, вычислительной математики и ЭВМ.

Когда ученые не располагают достаточным  фактическим материалом, то в качестве средства достижения научных результатов  они используют гипотезы — научно обоснованные предположения, выдвигаемые для объяснения какого-либо процесса, которые после проверки могут оказаться истинными или ложными. Гипотеза часто выступает как первоначальная формулировка, черновой вариант открываемых законов.

Характерной особенностью современной науки является то, что она превращается в сложный и непрерывно растущий социальный организм, в наиболее динамичную, подвижную, производительную силу общества.

Развитие науки становится теперь исходным пунктом для революционирования практики, для создания новых отраслей производства. Наука становится производительной силой общества, что проявляется в глубоких изменениях во взаимоотношениях науки и производства.

Во-первых, многие новые виды производства и технологические процессы первоначально зарождаются в недрах науки, научно-исследовательских институтах. Развитие атомной энергетики, химической технологии, получение сверхтвердых материалов — всех это хорошая иллюстрация к сказанному.

Во-вторых, сокращаются сроки между  научным открытием и его внедрением в производство. Раньше со времени научного открытия или изобретения, например фотографии, электричества до их практического применения проходили десятилетия, сейчас же со дня открытия лазера до его освоения практикой прошло всего несколько лет. Это можно сказать и об атомной энергетике, о полупроводниках и пр.

В-третьих, в самом производстве успешно развиваются научные исследования, растет сеть научных учреждений в промышленности и сельском хозяйстве. Развивается творческое содружество ученых с инженерами и рабочими. Предприятия перерастают в научно-промышленные комплексы.

В-четвертых, резко поднялся профессиональный уровень рабочих, ИТР, что позволяет им широко использовать научные знания в процессе производства. Массовое движение изобретателей и рационализаторов — важная форма сближения науки с производством.

Наука является общественной по своему происхождению, развитию и использованию. Всякое научное открытие есть труд всеобщий, в каждый данный момент времени наука выступает как суммарное выражение человеческих успехов в познании мира. Поэтому она по-настоящему эффективно может использоваться только с появлением общественного характера производительных сил, с развитием общественного труда и производства в большом масштабе.

Существует три группы основных возможностей повысить эффективность науки и научно-технического прогресса.

Возможности одной группы находятся  в сфере непосредственной творческой деятельности исследователей и состоят в повышении методологического уровня научной работы, в выдвижении новых, более глубоких идей, в освоении перспективных методов исследований.

Возможности второй —  в сфере управления научным процессом и состоят в создании наиболее благоприятных условий для плодотворного труда всех категорий работников науки и по всему спектру современного научного процесса.