Методология научных исследований реферат. 1. Методологические основы научного познания Определение науки
 Скачать 184.08 Kb.
|
|
1.4. Понятие о научном знании. Знание – это проверенный практикой результат познания действительности, правильное её отражение в сознании человека. Главной функцией знания является обобщение разрозненных представлений о законах природы, общества и мышления. Познанием называют движение человеческой мысли от незнания к знанию. В основе познания лежит отражение объективной действительности в сознании человека в процессе его практической (производственной, общественной и научной) деятельности. Таким образом, познавательная деятельность человека обусловлена практикой и направлена на практическое овладение действительностью. Процесс этот бесконечен, так как диалектика познания выражается в противоречии между безграничной сложностью объективной действительности и ограниченностью наших знаний. Основная цель познания – это достижение истинных знаний, которые могут реализоваться в виде законов и учений, теоретических положений и выводов, подтвержденных практикой и существующих объективно, независимо от нас. Знание может быть относительным и абсолютным. Относительное знание является отражением действительности с некоторой неполнотой совпадения образца с объектом. Абсолютное знание – это полное воспроизведение обобщенных представлений об объекте, которые обеспечивают абсолютное совпадение образца с объектом. Различают два вида познания: чувственное и рациональное (рис. 1.3). Чувственное познание – это следствие непосредственной связи человека с окружающей средой. Оно выражается через элементы чувственного познания, т.е. восприятие, ощущения, представление и воображение. Восприятие – это отражение мозгом человека свойств предмета или явления в целом, воспринимаемых его органами чувств в определенный отрезок времени. Восприятие дает первичный чувственный образ предмета или явления. Ощущение – это отражение мозгом человека различных свойств предмета либо явления объективного мира, которые воспринимаются его органами чувств. Воображение – это преобразование различных представлений в мозгу человека и соединение их в цельную картину образов. Представление – это вторичный образ предмета или явления, которые в данный момент времени не действуют на органы чувств человека, но обязательно действовали ранее. Рациональное познание – это опосредованное и обобщенное отражение в мозгу человека существенных свойств, причинных отношений и закономерных связей между объектами и явлениями. Оно дополняет и опережает чувственное познание, способствует осознанию сущности происходящих процессов, вскрывает закономерности их развития. Формой рационального познания является абстрактное мышление, логичные рассуждения человека. Структурными элементами являются понятия, суждения, умозаключения. Понятие – это мысль, которая отражает необходимые и существенные признаки предмета или явления. Понятия бывают единичными, общими, абстрактными, конкретными, относительными. Общие понятия связаны с некоторым множеством предметов или явлений, единичные относятся только к одному. Конкретные понятия относятся к конкретным предметам или явлениям. Абстрактные – к отдельно взятым признакам предмета или явления. Относительные – всегда представляются попарно. Абсолютные – не содержат парных отношений. Суждение – это мысль, в которой содержится утверждение или отрицание чего-либо посредством связи понятий. Суждения бывают утвердительными и отрицательными, общими и частными, условными и разделительными. Умозаключение – это процесс мышления, который соединяет последовательность двух или более суждений, в результате чего появляется новое суждение. Умозаключение является выводом, который делает возможным переход от мышления к практическим действиям. В непосредственных умозаключениях приходят от одного суждения к другому. В опосредованных умозаключениях переход от одного суждения к другому осуществляется посредством третьего. Процесс познания идет от научной идеи к гипотезе, впоследствии превращаясь в закон или теорию (рис. 1.4). Научная идея – это интуитивное объяснение явления без промежуточной аргументации и осознания всей совокупности связей, на основе которой делается вывод. Идея помогает вскрыть ранее не замеченные закономерности какого-либо явления. Она основывается на уже имеющихся о нем знаниях. Гипотеза (от греч. hypоthеsis – основание, предположение) – это предположение о причине, которая вызывает данное следствие. В основе гипотезы всегда лежит предположение, достоверность которого на определенном уровне науки и техники не может быть подтверждена. Гипотеза всегда выходит за пределы известных фактов и является направляющей силой для проведения теоретических или экспериментальных исследований. Любая гипотеза подвергается тщательной проверке, в результате которой убеждаются, что она не противоречит никаким другим уже доказанным гипотезам и что следствия, вытекающие из нее, совпадают с наблюдаемыми явлениями. В своем развитии гипотеза проходит три основных стадии: 1) накопление фактического материала и высказывание на его основе некоторых предположений; 2) развертывание предположений в гипотезу; 3) проверка и уточнение гипотезы. Существуют основные правила выдвижения и проверки гипотезы: – гипотеза должна находиться в согласии или быть совместимой со всеми факторами, которых она касается; – из многочисленных противостоящих одна другой гипотез, выдвинутых для объяснения серии фактов, предпочтительнее та, которая объясняет наибольшее их число; – для объяснения связи серии фактов нужно выдвигать как можно меньше разных гипотез; – при выдвижении гипотезы необходимо сознавать вероятностный характер ее выводов; – гипотезы, которые противоречат друг другу, не могут быть истинными. Исключением может быть случай, когда они объясняют различные стороны одного и того же объекта. В случае когда гипотеза согласуется с наблюдаемыми фактами, ее называют законом или теорией. Закон – это необходимые, существенные, устойчивые, повторяющиеся отношения между явлениями в природе и обществе. Закон отражает общие связи и отношения, присущие всем явлениям данного рода, класса. Закон носит объективный характер и существует независимо от сознания людей. Главная задача науки и составляет познание законов, которые являются основой преобразования природы и общества. Существует три основных группы законов: 1) специфические, или частные (например, закон сложения скоростей в механике); 2) общие для больших групп явлений (например, закон сохранения энергии); 3) всеобщие или универсальные (например, законы диалектики). Для доказательства закона используются суждения, которые ранее уже признаны истинными и из которых логически следует доказываемое суждение. Иногда в процессе познания можно доказать и противоречивые суждения. В таких случаях говорят о возникновении парадокса. Парадокс (от греч. pаrаdоxоs – неожиданный, странный; неожиданное, непривычное, расходящееся с традицией утверждение, рассуждение или вывод) – это противоречие, полученное в результате внешне логически правильного рассуждения, но приводящее к взаимно противоречащим заключениям. Характерной чертой современной науки является её парадоксальность. Разрешение парадоксов является одним из методов совершенствования научных теорий. Основными путями разрешения парадоксов являются совершенствование исходных суждений в системе знаний и устранение ошибок в логике доказательств. При проведении исследования логика доказательств подчиняется законам формальной логики, основными из которых являются закон тождества, закон противоречия, закон исключения третьего и закон достаточного основания. Закон тождества: объем, и содержание мысли о предмете исследования в пределах одного рассуждения должны быть строго определены и оставаться неизменными в процессе рассуждения о нем. Закон требует, чтобы все понятия и суждения носили однозначный характер, исключали неопределенность и двусмысленность. Одной из наиболее распространенных логических ошибок при выполнении научного исследования является подмена понятий. Суть этой ошибки состоит в том, что вместо определенного понятия под его видом употребляют другое понятие. Такая подмена может быть как преднамеренной, так и неосознанной. Закон противоречия: в процессе рассуждений об определенном предмете нельзя одновременно утверждать и отрицать что-либо, в противном случае оба суждения не могут быть истинными. Этот закон требует, чтобы в ходе научных рассуждений не допускалось противоречивых утверждений. Закон противоречия используется в доказательствах. Если в процессе доказательства установлено, что одно из противоположных суждений истинно, то, следовательно, другое суждение ложно. Закон противоречия может не действовать только в том случае, когда что-либо утверждается и отрицается относительно одного и того же предмета, рассматриваемого в разное время и в разном отношении. Закон исключения третьего: процесс рассуждений должен быть доведен до определенного утверждения либо отрицания; в этом случае истинным оказывается одно из двух отрицающих друг друга суждений. Закон имеет силу только при условии соблюдения законов тождества и противоречия. Он требует от исследователя определенных и ясных ответов, соблюдения последовательности в изложении установленных фактов. Закон достаточного основания: в процессе рассуждения достаточными считаются лишь те суждения, истинность которых может быть подтверждена достаточным основанием. Под одно и то же утверждение можно подвести бесконечное множество оснований. Однако не все они могут рассматриваться как достаточные. Каждое суждение, используемое в научной работе, прежде чем быть принятым за истинное, должно быть обосновано. Этот закон помогает отделить истинное от ложного и прийти к верному выводу. Теория (от греч. thеоriа – рассмотрение, исследование) – это форма научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Теория возникает в результате обобщения познавательной деятельности и практики. К любой новой теории предъявляются следующие требования: – научная теория должна быть адекватной описываемому объекту или явлению; – она должна соответствовать эмпирическим данным; – в ней должны существовать связи между различными положениями, обеспечивая переход от одних утверждений к другим; – теория должна удовлетворять требованию полноты описания некоторой области действительности и объяснять взаимосвязи между различными компонентами системы; – теория должна обладать конструктивностью, простотой и эвристичностью. Эвристичность теории это возможности, которые можно объяснить или предсказать. Конструктивность теории состоит в простой проверяемости основных ее положений. Простота теории достигается сокращением и уплотнением информации и введением обобщенных законов. Структуру теории формируют факты и категории, аксиомы и постулаты, принципы, понятия и суждения, положения и законы. Теория всегда имеет объективное проверенное практикой обоснование. Факт – это знание об объекте или явлении, достоверность которого доказана. Категория – это наиболее общие и фундаментальные понятия, отражающие существенные, всеобщие свойства и отношения явлений действительности и познания. Категории образовались в результате обобщения исторического развития познания и общественной практики. К наиболее известным категориям относятся, например, материя, пространство и время, количество и качество, противоречие, необходимость и случайность, сущность и явление и др. Аксиома (от греч. аxiоmа – положение) – это положение, принимаемое без какого-либо логичного доказательства в силу его непосредственной убедительности (истинное исходное положение). Аксиомы очевидны без доказательств; из них выводят остальные предположения по заранее обусловленным правилам. Постулат (от лат. pоstulаtum – требование) – это утверждение (суждение). Он принимается в рамках какой-либо научной теории за истинное, хотя и недоказуемое ее средствами, и поэтому играющее в ней роль аксиомы. Принцип (от лат. principium – начало, основа) – это основное исходное положение какой-либо теории, учения, науки или мировоззрения. Под принципом в научной теории понимают абстрактное определение идеи, возникающее в результате субъективного осмысливания опыта людей. Понятие – это мысль, в которой обобщаются и выделяются предметы (или свойства) класса (или явления) по определенным общим и в совокупности специфическим для них признакам. Понятия характеризуются их содержанием и объемом. Содержание понятия – это совокупность признаков, которые объединены в данном понятии. Объем понятия – это круг тех предметов или явлений, на которые оно распространяется. Определением понятия называется раскрытие его содержания. В процессе развития научных знаний определения понятия могут уточняться, при этом в их содержательную часть вносятся новые признаки. Процесс исследования завершается определением, закрепляющим полученные научные результаты. Суждение или высказывание – это мысль, выраженная в виде повествовательного предложения, которая может быть либо истинной, либо ложной. Положение – это сформулированная мысль, высказанная в виде научного утверждения. Таким образом, наиболее развитой формой обобщенного научного познания является теория. Овладев теорией, можно открывать новые законы, прогнозировать и предсказывать будущее. Процесс познания происходит по определенным правилам, составляющим основу учения – методологии. Методология науки – это учение о принципах построения, способах и формах научного познания, т.е. это учение о структуре, логической организации, средствах и методах научной деятельности. 1.5. Этические и эстетические основания методологии. Эстетические основания. В любом виде деятельности человека в той или иной мере присутствуют эстетические компоненты. Их специфика и функции заключаются в том, что они являются сферой свободного самовыражения субъекта в его отношении к миру. Эстетическая деятельность имеет предметно-духовный характер. Ее предметом может стать любой объект действительности, доступный непосредственному восприятию или представлению. Это могут быть художественные произведения, содержащие специально заложенную в них эстетическую информацию; природные явления, выделенные из естественного ряда благодаря тому, что к их упорядочению был причастен человека. Предметом эстетической деятельности могут стать явления эстетически нейтральные, ценность которых актуализируется или утверждается в процессе самой деятельности. Мир человека всегда был и остается сферой особого интереса эстетической деятельности: общественноисторический процесс, общественная жизнь людей, их поведение и внутренний, духовный мир. Эстетическое начало в труде имеет особое значение, являясь основной формой деятельности людей. Хорошо организованный, чередующийся с отдыхом свободный труд становится основной формой развития творческих, духовных и физических сил человека. С эстетическим началом в труде связано превращение его в первую жизненную потребность. Труд, направленный на удовлетворение материальных и духовных потребностей, должен превращаться в потребность, свободное удовлетворение которой доставляло бы человеку наслаждение, подобное тому, какое испытывает художник, создавая произведение искусства. Эстетические компоненты в научной деятельности играют существенную роль. Настоящему ученому занятия наукой доставляют огромное эстетическое наслаждение, не меньшее, чем деятельность художника или артиста. Но в результатах научной и художественной деятельности есть существенное принципиальное отличие. В искусстве художественные произведения сугубо персонифицированы. Каждое произведение неотъемлемо от автора, создавшего его. Если бы А.С. Пушкин не написал «Евгений Онегин» или Л.В. Бетховен не сочинил бы знаменитую Девятую симфонию, то этих произведений просто бы не существовало. В науке же положение несколько иное. Научные результаты тоже персонифицированы – каждая научная книга или статья имеет автора. Довольно часто научным законам, теориям, принципам присваиваются имена ученых. В то же время понятно, что если бы не было, например, И. Ньютона, Ч. Дарвина, А. Эйнштейна, Н.И. Лобачевского, то теории, которые мы связываем с их именами, скорее всего были бы созданы какими-то другими учеными. Они появились бы потому, что представляли собой объективно необходимые этапы развития науки. Об этом свидетельствуют многочисленные факты из истории развития науки, когда к одним и тем же идеям в самых различных отраслях приходили независимо друг от друга разные ученые. Различие науки и искусства, как правило, объясняется тем, что наука дает логически аргументированное, понятийное, свободное от личных пристрастий знание, а искусство – наглядно, эмоционально, чувственно. Но иногда в научных спорах среди людей науки эмоции бывают столь же сильны, как и среди художников. Различие места эмоций в процессах художественного и научного поиска, а также в восприятии художественных произведений и результатов научного труда состоит в том, что в науке эмоциональный момент не учитывается, хотя он и присутствует фактически. Здесь источником эмоций является реальная личность исследователя; но поскольку изложение итога и конечного результата исследования ведется как бы «от лица» абстрактного субъекта науки, то эмоции либо устраняются, либо не должны рассматриваться как собственный значимый компонент научного труда. В искусстве эмоционален не только сам художник, но и сопереживающий ему зритель, читатель, слушатель; эмоциональный момент является характеристикой субъекта искусства вообще. Искусство это личностное отражение действительности, а наука её отстраненно-объективное отражение. Таким образом, эстетика имеет непосредственное отношение к методологии науки как учения об организации научной деятельности, являясь одним из ее оснований. Этические основания методологии. Поскольку любая человеческая деятельность осуществляется в обществе, то она основывается (точнее, должна всегда основываться) на морали и организовывается в соответствии с нравственными нормами. Нравственная культура общества характеризуется уровнем освоения членами общества нравственных норм, принципов, моральных требований, идеалов и т.д. Нравственность представляет собой единое целое, включающее моральное сознание, нравственные отношения и моральную деятельность. Природа морали социальна, она всегда имеет конкретно-историческое основание, обусловленное определенными общественными отношениями. Нравственная культура выступает как ценностное освоение человеком окружающего мира. Моральные ценности являются своеобразным регулятором отношений общества и личности, они пронизывают всю деятельность человека, всю систему взаимодействия между людьми. Такие категории морали, как добро, долг, честь, совесть, в этих ценностях получают конкретное выражение. Моральные ценности должны стать эталонами должного поведения. Они, как образец поведения, составляют основу моральных оценок деятельности масс, групп и индивидов, фактов и событий. И в случае возникновения актов отклоняющегося поведения посредством моральной оценки господствующее общественное мнение нацеливает индивидов, группы на образцы должного поведения. Моральные установки общества и личности различны. Мораль общества не может быть сведена к механической сумме моральных установок индивидов, и индивидуальная мораль не тождественна общественной морали. Между должным поведением, отвечающим нравственным требованиям общества, и практической нравственностью, поступками людей, отражающими достигнутый уровень их морального развития, существуют отношения противоречивого единства, которые могут выражаться в нравственных коллизиях. Структурными эталонами нравственной культуры как целостной системы являются: – культура этического мышления (умение пользоваться этическим знанием, применять нравственные нормы к особенностям той или иной жизненной ситуации и т.д.); – культура поведения (умение строить свое поведение, совершать поступки соответственно усвоенным принципам и нормам морали); – культура чувств; – этикет, регламентирующий форму и манеру поведения. Таким образом, нравственная культура является существенной стороной деятельности каждого человека, народа, класса, социальной группы, коллектива, отражая функционирование исторически-конкретной системы моральных ценностей. Нравственная культура общества по объему содержания более целостно охватывает утвердившуюся систему моральных ценностей и ориентаций, чем нравственная культура личности, в которой компоненты этой системы проявляются с неповторимой индивидуальной спецификой. Личность в индивидуальном преломлении аккумулирует в своем сознании и поведении достижения нравственной культуры общества. Это помогает человеку поступать нравственно в часто повторяющихся, нестандартных ситуациях и активизирует творческие элементы нравственного сознания. Эти два уровня нравственной культуры тесно взаимосвязаны. Уровень развития нравственной культуры общества во многом определяется совершенством моральной культуры личностей. С другой стороны, чем богаче нравственная культура общества, тем больше возможностей открывается для совершенствования нравственной культуры личности. Существует еще два специфических аспекта этики: «корпоративная» и профессиональная этика. Корпоративная этика – свод писаных и неписаных норм взаимоотношений между сотрудниками в рамках одного конкретного предприятия, фирмы, организации, учреждения либо сложившихся как традиции, либо закрепленных в нормативных документах – уставах, должностных инструкциях и, естественно, каждый руководитель, каждый сотрудник должны следовать этим внутренним нормам. Профессиональная этика. Для некоторых профессий существуют, помимо общечеловеческих, общенациональных этических норм, еще и дополнительные профессиональные этические нормы: медицинская этика (знаменитая клятва Гиппократа), педагогическая этика и т.д. Деятельность в таких профессиях организуется в соответствии с этими специфическими этическими нормами. Нормы этики в профессиональной научной деятельности, т.е. нормы научной этики это отдельный вопрос. Нормы научной этики. Нормы научной этики не сформулированы в виде каких-либо утвержденных кодексов, официальных требований. Но они существуют и могут рассматриваться в двух аспектах: внутренние (в сообществе ученых) этические нормы и внешние – как социальная ответственность ученых за свои действия и их последствия. В 1942 году этические нормы научного сообщества были описаны Р. Мертоном (выдающийся социолог ХХ столетия, основатель социологии). По его мнению, науки – это совокупность четырех основных ценностей: – универсализм, т.е. истинность научных утверждений, должен оцениваться независимо от расы, пола, возраста, авторитета, званий тех, 34 кто их формулирует. Наука изначально демократична: результаты крупного, известного ученого должны подвергаться строгой проверке и критике, как и результаты начинающего исследователя; – общность: научное знание должно свободно становиться общим достоянием; – незаинтересованность, беспристрастность: ученый должен искать истину бескорыстно. Нельзя рассматривать вознаграждение и признание научных достижений ученого как самоцель. Но существует и научная конкуренция, заключающаяся в стремлении ученых получить научный результат быстрее других, и конкуренция отдельных ученых, их коллективов за получение грантов, государственных заказов; – рациональный скептицизм: каждый исследователь несет ответственность за оценку качества того, что сделано его коллегами, он не освобождается от ответственности за использование в своей работе данных, полученных другими исследователями, если он сам не проверил точность этих данных. Другими словами, в науке необходимо, с одной стороны, уважение к тому, что сделали предшественники, а с другой стороны – скептическое отношение к их результатам: «Платон мне друг, но истина дороже» (Аристотель). Внешняя этика науки в отличие от профессиональной, внутренней этики реализуется в отношениях науки и общества как социальная ответственность ученых. Эта проблема не стояла перед учеными до середины ХХ века – до появления ракетно-ядерного оружия, генной инженерии, гигантских экологических катастроф и других явлений, сопровождающих научно-технический прогресс. Сегодня ответственность ученого за последствия своих действий все возрастает и возрастает. 2. Методология научных исследований в строительстве. Современный этап существования и развития общества протекает в условиях возрастающего дефицита энергоносителей и природных ресурсов. В то же время повышение уровня жизни населения требует все более интенсивного увеличения производства всех видов энергии, продуктов питания, предметов потребления. И предотвратить глобальную катастрофу из-за истощения природных ресурсов может только создание принципиально новых технологий получения материальных ценностей. Разработка новых технологических подходов во всех видах человеческой деятельности возможно только через глубокое познание законов объективного мира, которое осуществляется по средствам научных исследований. А внедрение научных достижений при решении практических задач - важнейший фактор обеспечения жизненно-необходимого уровня энерго - и ресурсопотребления (включая воздух, воду, продукты питания) и перехода к экологически безопасным технологиям. Разнообразие технических проблем и задач, которые требуют своего решения на уровне «научного исследования» вызывает необходимость в привлечении к этому виду деятельности всё большего числа инженерно-технических работников. И представляется важным и необходимым выработка единых и обоснованных методологических подходов к проведению научных исследований. Методология научных исследований основывается на законах диалектики и теории познания и проявляется в соответствующих методах – общих правилах и приемах, следование которым позволяет получить объективные результаты и снизить риск ошибочных и непроизводительных действий. Методы научных исследований развивались вместе с философскими воззрениями на устройство мира. И иногда оши- 5 бочные выводы и теории являлись следствием ошибочного метода. Так, например, основной «метод» античности – умозаключение - послужил обоснованием теории геоцентрического устройства мира. Или этот же метод, к тому же основанный на здравом смысле о том, что все, в конце концов, должно чем-то оканчиваться привел к возникновению теории строения вещества с конечным элементом (неделимой частичкой) - атомом. Ошибочность таких умозрительных выводов была доказана только с развитием новых методов, в том числе и экспериментального изучения явлений. Поэтому очень важно, что бы используемые методы обладали свойствами истинной «научности», то есть доказательностью и независимостью от предположения и желания автора или пользователя метода. При проведении научных исследований очень важно выбрать метод, наиболее эффективный для решения данной задачи. При этом зачастую играет роль не только уверенность в достижении поставленной цели именно при помощи выбранного метода, но и затраты ресурсов и времени на этот процесс. Так известен случай с изобретателем Т.А. Эдисоном, когда он предложил «чистому» математику определить объем электрической лампочки. Используя математические методы, ученый решил задачу в течение нескольких часов и когда принес результат «боссу», тот, показал, как решается эта же задача всего за несколько секунд простым опытом. (Всетаки, наверное, стоит отметить, что математическое решение более универсальное, так как применимо к лампочкам подобной формы не зависимо от размеров, в то время как опытным путем приходится определять объём для каждого нового размера). Общенаучный метод в научных исследованиях рассматривается как некая стратегическая категория, определяющая основные принципы проведения работ. В тоже время реализация метода и решение конкретных задач производится на основе «частных» методов и методик. Последние определяют условия (оборудование, приборы, состояние объекта и.т.п.), полный набор и последовательность выполнения операций, которые необходимы в данном исследовании. Иногда методики приходится разрабатывать (на основе общего методологического подхода к исследованиям) самим исполнителям, а иногда самим методом и классом решаемой задачи предписывается обязательное использование стандартных методик (например, исследование физико-механических характеристик строительных материалов). Учитывая, что в технических областях знаний преобладают экспериментальные исследования, в настоящем пособии предлагаются проверенные и формализованные рекомендации получения и обработки информации, проведения лабораторных и промышленных экспериментов, методы математического и физического моделирования технологических процессов. Естественно, что изложенный в пособии материал далеко не исчерпывает всего многообразия, как методологических подходов, так и методов. И автор считает своим долгом предупредить читателя (и надеется, пользователя) о том, что некоторые интересные вопросы не нашли подробного освещения. В частности, поиск решения технических задач, методами организации научного процесса изложен только в объеме, необходимом для соблюдения формальных требований стандарта. Однако следует иметь в виду, что методы, основанные на организационных и психологических принципах способны давать высокопродуктивные результаты. Здесь следует, конечно, отметить метод, который первым предложил и успешно реализовал Т.А. Эдисон, заключающейся в создании специализированного учреждения – научно-исследовательской лаборатории (позже института), которая занимается исключительно научными проблемами. И такое, казалось бы, очевидное, на современный взгляд мероприятие, объединившее в единый коллектив специалистов различного профиля, обеспечило их эффективную работу. Другой пример организационного метода в научных исследованиях - «метод мозгового штурма», когда собирают в одну группу и специалистов в различных областях деятельности и вообще неспециалистов, и решение проблемы основывается на позитивном обсуждении любого предложения от любого участника группы без критики и заведомой предубежденности. Для решения научных проблем может использоваться и психологические методы. Бывает достаточно просто внушить работнику уверенность в безусловной выполнимости поставленной задачи, и она решается успешно. Психологические методы не исключают и прямого давления на исполнителя. Так всего за одну ночь (по непроверенным данным) был придуман миноискатель. Во время финской компании Красная Армия несла неоправданно большие потери в наступательных операциях на минных заграждениях противника. Тогда И. Сталин пригласил в Кремль группу известных инженеров иученых и поставил задачу создания прибора для обнаружения мин. В случае невыполнения ученым грозила суровое накозание. И сознавая безвыходность положения, ими было найдено и реализовано остроумное предложение об использовании эффекта электромагнитной индукции. Основное внимание в предлагаемом пособии уделяется составлению математических моделей технических систем. Собственно в итоге научного исследования, любая система должна иметь математическое описание. Однако важно получить решение с минимальными затратами времени и ресурсов. И с этих позиций представляется перспективным изучение методики рационального планирования экспериментов – как универсального метода. В пособии практически не рассматриваются методы аналогового и имитационного моделирования. Не умаляя важности и интересности этих моделей, все же представляется, что по универсальности они уступают методу математического моделирования или вернее, являются вспомогательными приемами, обеспечивающими получения результатов, необходимых для составления математической модели. Содержание настоящего пособия сформировано под влиянием личного опыта автора по изложению данного курса студентам строительных специальностей. Общение с контингентом средней физико-математической подготовки и к тому же ориентированным, в основном на чисто технические дисциплины определило необходимость изложения некоторых вопросов, не имеющих прямого отношения к методам научной работы, но способствующих более осознанному изучению теории без обращения к другим, специальным источникам. Так во 2-й и 3-й главах излагаются некоторые сведения по математической статистике. Не претендуя на систематическое изложение данных вопросов, тем не менее, опыт автора показывает, что целесообразно и полезно вспомнить некоторые положения (и даже термины и определения) теории вероятности и математической статистики. Это просто облегчает восприятие и изучение последующего материала. Опыт научно-исследовательской работы автора так же в основном связан со строительством. Поэтому примеры, приводимые в пособии, относятся к строительным дисциплинам. Однако их очевидное содержание позволяет освоить суть того или иного методического приема вне зависимости от «отраслевой принадлежности» читателя. По этой причине автор надеется, что предлагаемое пособие окажется полезным техническим работникам различных специальностей. 2.1 Методы научных исследований в решении технических задач. Научное исследование - это всегда выявление закономерностей в причинно-следственных связях объективного мира. Познание закономерности осуществляется на основе метода научного исследования. Под методом понимается способ достижения цели [1]. Метод представляется некой программой построения и применения теории. В научной практике под методом обычно понимается совокупность принципов и последовательность некоторых операций (практического и теоретического воплощения), обеспечивающих установление закономерностей в изучаемом явлении. Обоснованный метод исследований сам, как правило, является продуктом научного поиска. Его основные качества – это объективность, универсальность и продуктивность. Объективность метода проявляется в научной обоснованности, позволяющей устанавливать истинные закономерности и свойства явлений. Метод исследований сам должен предотвращать научную работу от заблуждений, спекуляций и неправдоподобных выводов. Ложность или лженаучность результатов и теорий как раз и проявляется в отсутствии соответствующих методов, на которых базируется научная деятельность. Универсальность научного метода обеспечивается его применимостью к различным задачам. И чем разнообразнее виды задач, которые решаются методом (физические, технические, социальные, биологические и т.д.), тем он универсальнее. Конечно не все методы, успешно применяющиеся в научных исследованиях, носят черты широкой универсальности. К таким можно отнести только общенаучные методы, основывающиеся на теории познания, ориентирующиеся на обоснование методологических и идеологических подходов к изучению и объяснению явлений объективного мира. С другой стороны многообразие научных проблем способствует разработке и использованию частных методов, применимых к решению узкого круга задач. Необходимым и безусловным ограничением здесь выступает только требование научного обоснования метода (его объективность). Продуктивность метода заключается в предоставлении такого алгоритма действий, который ведет к постановке и решению задачи. Конечно, это решение может подразумевать разное воплощение и не всегда устраивающее исследователя, но метод должен четко устанавливать требования, выполнение которых обязательно и только в этом случае гарантирует получение объективного и достоверного результата. Классификация методов научного познания основана как на принципах разделения подходов и уровней познания, так и на способах реализации процесса исследования. Выделяя два принципиальных подхода к философскому осмыслению познания объективного мира, соответственно признаются и два всеобщих научных метода: метафизический и диалектический. Хотя надо отметить, что такое разделение уже имеет скорее исторический смысл, чем практический, так как в настоящее время диалектика является безоговорочным принципом осмысления действительности. Следующий классификационный признак основан на выделении теоретического и эмпирического уровней познания и, соответственно, методов исследований. Эти методы относятся к так называемым, общенаучным, так как обладают свойством универсальности и могут применяться во всех областях научной деятельности. Теоретический метод исследования основан главным образом на изучении явления через фундаментальные законы природы – сохранения массы вещества и энергии, сохранении количества движения и импульса и т.п. Эмпирический метод базируется на экспериментальном изучении явления. Получаемые при эмпирических исследованиях результаты правомерно распространять только на те явления и объекты, которые аналогичны или подобны изучаемому объекту по основным характеристикам. Это влечет за собой необходимость проведения специальных научных работ даже при изучении одного и того же процесса, но протекающего в различных условиях. Тем не менее, необходимо отметить, что в технических областях знаний, при исследовании сложных объектов с многочисленными связями и побочными эффектами, теоретические методы позволяют определить только физическую природу того или иного явления, а предсказать поведение объекта при различных состояниях его частей или при том или ином внешнем воздействии, удается только на основе экспериментальных исследований. К основным общенаучным методам так же можно отнести и способы реализации мысленного или практического приема исследования: анализ; индукцию и дедукцию; обобщение; моделирование; идеализацию; формализацию; абстрагирование; эксперимент; системный анализ [2]. Эти подходы используются (в совокупности или отдельно) при решении любой исследовательской задачи. Анализ – метод исследования, основанный на расчленении объекта (системы) на составные части, и выявления роли каждой из них в отдельности и в совокупности; Индукция – умозаключение о свойстве множества по некоторым формам отдельного элемента. Дедукция – умозаключение о свойствах отдельного элемента на основании знания общих свойств множества. Индукция и дедукция, взаимообразные методы, основанные на приёмах формальной логики. Обобщение – формулирование общего понятия, как носителя определяющих черт объекта. Обобщение используется при формулировании теории, законов природы и поведения исследуемого объекта; Моделирование – метод исследования основанный на изучении поведения не реального объекта, а его модели (физической, математической, аналоговой и.т.п.); Идеализация – мысленное конструирование объектов, которые реально не осуществимы (идеальный газ и т.п.), но обладающие ярко выраженными свойствами, определяющими суть объекта, без наложения на них некоторых черт присущих существующим объектам; Формализация – представление объекта в форме какихлибо символов, знаков или формального искусственного языка (математики, химии). Формализация, как и идеализация, помогают отделить сущность явления от второстепенных черт. Абстрагирование – один из способов упрощения реального объекта путем рассмотрения только наиболее существенных и главным образом интересующих исследователя сторон; Эксперимент и наблюдение – практическая фиксация поведения объекта исследования при четко установленных условиях его состояния. Эти условия могут организовываться искусственно (экспериментально) или фиксироваться как данные (наблюдение). Системный анализ – обобщенный метод исследований, основанный на одновременном учете всех элементов и связей, образующих систему и направленный как на изучение поведения самой системы, так и отыскания её наилучшего (по заданным условиям) состояния. Методы, используемые только в пределах какой-либо одной науки, называются частно-научными. Частно-научные методы так же обладают признаком универсальности, но на область их применения накладывают ограничения специфика и «физика» проблемы. Общенаучная универсальность подхода в этом случае конкретизируется набором конкретных процедур, что обеспечивает более эффективное и продуктивное решение определенного класса задач. Существенной чертой научной проблемы является её последовательное возобновление. Как бы глубоко не решалась задача на каком-либо временном отрезке, через какой-то промежуток времени возникает необходимость в ее новом более глубоком или дополнительном изучении. Приемлемое решение научной проблемы определяется не только уровнем состояния общественного сознания, но и главным образом востребованностью результатов решения для создания более совершенных технических устройств. В большинстве технических задач временной ресурс для достижения практических результатов исследования весьма ограничен, и зачастую нет необходимости ждать объяснения всех причинно-следственных связей и их природы для того, что бы обеспечить внедрение новых достижений в практику. Потребность в решении, направленном на совершенствование производственного процесса, требует более быстрого удовлетворения, чем это необходимо для нахождения полного его обоснования, включающего объяснение явлений на основе познания внутреннего механизма. Такой подход к решению технических задач базируется на эмпирическом знании об объекте, которое отражается в его внешних связях и проявлениях, доступных живому созерцанию. Выделяют два основных метода (способа достижения цели) эмпирического исследования: наблюдение и эксперимент. Наблюдение – целенаправленное восприятие объекта без активного вмешательства в его поведение. Исследователь вынужден пассивно ждать естественного проявления необходимых эффектов в поведении объекта. Это значительно удлиняет ожидаемое время сбора информации. Что бы наблюдение было плодотворным, оно должно быть: Преднамеренным – то есть вестись для решения чётко поставленной задачи. Целенаправленным и активным – фиксировать только интересующие черты объекта, причём включать активный розыск этих черт. Планомерным и систематическим – вестись по плану, учитывающему задачи исследования и возможность восприятия объекта в разнообразных условиях. Однако наблюдение как опыт не может преодолеть своей ограниченности, вытекающей из пассивности наблюдателя по отношению к объекту исследования. Опыт не должен сводиться к простому наблюдению, он должен всякий раз, когда возможно, вмешиваться в реальность, изменяя условия возникновения явлений и фиксируя ответ объекта. Это достигается экспериментом. Под экспериментом понимается вид деятельности, предпринимаемой в целях научного познания, открытия объективных закономерностей и состоящей в воздействии на изучаемый объект посредством специальных инструментов и приборов. Благодаря этому удаётся: -ускорить, изолировать явление от влияния побочных, несущественных и затемняющих его сущность явлений и изучать его в чистом виде; -многократно воспроизводить ход процесса в строго фиксированных условиях; планомерно изменять (варьировать) и комбинировать различные условия в целях получения искомого результата. Наиболее сложной проблемой остаётся формулировка цели эксперимента, как вопроса природе. Обычно вопрос формулируется на основе прежних знаний на языке математики, используя абстрактно-символическую форму записи. Методологически эксперимент различают: -по классу объекта (с живой и неживой природой, и социальными явлениями). -по масштабности – лабораторный эксперимент (натуральный, модельный, мысленный) и полевой (в условиях производства и социальных групп). -по цели – фундаментальный эксперимент, в котором ведущую роль играет познание и прикладной – в основе которого лежит необходимость достижения определённых производственных или социальных целей. Объективность эмпирического метода исследования в значительной степени зависит от индивидуального подхода к постановке и реализации самой задачи. И при использовании этого метода необходимо особенно тщательно согласовывать стратегию работ с общенаучными методами, основным из которых и важнейшим при экспериментальных исследованиях является системный подход. Системный подход принадлежит к наиболее общим методам научной деятельности. Его основные положения применимы как к фундаментальным, так и прикладным работам, проводимым как на теоретическом, так и на экспериментальном уровнях. 2.2. Принципы системного подхода. Принципы системного подхода определяются из общего понятия – «система». Во многих случаях слово «система» применяется как синоним собирательного понятия, совокупность. Однако в последнее время понятию «система» придают более глубокий смысл, нежели простая совокупность реальных или абстрактных объектов. С научных позиций система определяется как совокупность (комбинация, набор) взаимосвязанных элементов или частей, образующих единое целое, направленное на достижение единой цели. При изучении любой системы прежде всего необходимо выяснить важнейшие её характеристики: -функцию; -цель; -структуру. Под функцией понимают те действия системы, которые выражаются в изменении её возможных состояний. Целью – называют определённое состояние системы, характеризуемое соответствующим значением количественных или качественных показателей – «выходов». Структура – определяется расположением и взаимосвязями элементов системы при выполнении ею своих функций. Обычно функция зависит от величины и сложности системы. Величина – характеризуется числом элементов и связей между ними. Сложность системы - выражается многообразием и неоднородностью свойств элементов и разным качеством связей. Системный подход представляет собой совокупность методологических принципов и положений, позволяющих рассматривать систему как единое целое с согласованием деятельности всех её элементов. Он предполагает изучение каждого элемента системы в его связи и во взаимодействии с другими элементами. Системный принцип (подход) это признание того, что любая система, состоит из частей, каждая из которых обладает своими собственными целями. Поэтому, общую цель можно достигнуть, только рассматривая комплекс элементов и связей как единую систему, стремясь для этого выявить, понять и оценить взаимодействие всех её элементов. Системный анализ – комплекс специальных процедур, приёмов, методов, позволяющих реализовать системный подход при исследовании и решении практических задач в различных областях деятельности человека. По своему характеру системный анализ является научным процессом (методологией). Он предполагает выполнение следующих основных этапов 1.Формирование проблемы; 2.Формирование целей; 3.Исследование и генерирование альтернатив, которые ведут к достижению цели системы; 4.Взаимное сравнение альтернатив и выбор оптимального способа достижения цели. Формулирование проблемы – на этом этапе необходимо сформулировать научную проблему в виде четкой формализованной задачи. В качестве научной проблемы в технических задачах обычно принимается некоторое «противоречие» препятствующее достижению желаемого технического, экономического, экологического или иного положительного результата. Формирование целей. Под целями понимается желаемые значения выходов системы. Любая система состоит из отдельных элементов и подсистем со своими целями. Обычно общая цель не выводима из совокупности локальных целей. Поэтому необходимо так формулировать цели подсистем, что бы они способствовали достижению общей цели. Для этого используют метод «дерева целей» – граф, вершины которого соответствуют целям, а рёбра – связям между целями. «Дерево целей» – иерархическая структура. Вершина верхнего уровня – общая цель, а остальные вершины - локальные цели. При составлении схемы «дерева целей» необходимо выполнить два условия: полноты и непротиворечивости. Полнота – должно обеспечиваться разностороннее рассмотрение общей цели, и проявляться ее связь с локальными. Непротиворечивость - отсутствие циклов. Генерирование альтернатив (гипотез) - это поиск путей достижения целей. На этом этапе полезно применять различные методы и приемы, в том числе анализ, индукцию и дедукция, абстрагирование. При выработке альтернатив бывает полезным метод «мозгового штурма». В основе приема «мозгового штурма» заложено четкое разделение процессов генерирования гипотезы и ее обсуждение. Как правило, при одновременном выдвижении и обсуждении любой новой или необычной идеи находится множество аргументов, в том числе и научных, которые подвергают сомнению ее реальность, полезность и осуществимость, даже не вникнув в то новое и необычное, что может нести в себе это предложение. Американец А. Осборн предложил вести генерирование идей в условиях, когда критика гипотез вообще запрещена. Все высказанные гипотезы обсуждаются и оцениваются специалистами не входящими в «штурмовой» коллектив, а отсутствие авторства у гипотезы не несет на себе печать давления «авторитетного мнения». И как оказалось, наиболее продуктивными идеями являются именно абсурдные на первый взгляд предложения, которые если и не сами или не в чистом виде реализовываются на практике, но подсказывают технически необычное решение нестандартных задач. Выбор оптимального способа достижения цели. Необходимо оценить каждую альтернативу и выбрать лучшую. Процесс поиска наилучшего решения называется оптимизацией. Оценка альтернатив осуществляется с помощью целевой функции (критерия). В качестве целевой функции могут выступать математические, физические или экономические показатели. В том числе не связанные непосредственно с выходами системы, а определяющими стратегию реализации исследования (например количество опытов, их сложность или затраты на эксперименты). Заключение. Появление дисциплины «Методология научных исследований» было вызвано стремительным развитием научно-технической революции, быстрым обновлением знаний, увеличением объема научной и научно-технической информации. Сегодня, как никогда, существует потребность в высококвалифицированных специалистах, имеющих хорошую общенаучную и профессиональную подготовку, которые способны к самостоятельной научной творческой работе. Эти специалисты должны не только хорошо ориентироваться в новых методах научных разработок и исследований, но также уметь внедрять их результаты в производственный процесс. Дисциплина «Методология научных исследований» включает в себя: философские аспекты, методологические основы научного познания, изучение структуры и основных этапов научно-исследовательских работ. Данный курс изучает методы теоретического исследования, вопросы моделирования в научных исследованиях и помогает правильно выбрать направление научного исследования. Библиографический список. 1. Новиков А.М., Новиков Д.А. Методология научного исследования. – М.: Либроком, 2016. – 280 с. 2. Крампит А.Г., Крампит Н.Ю. Методология научных исследований. – Томск: Изд-во Том. политехн. ун-та, 2016. – 164 с. 3. Коробко В.И. Основы научных исследований: курс лекций: учеб. пособие для студентов строительных специальностей. – М.: АСВ, 2016. – 218 с. 4. Герасин А.Н., Отварухина Н.С. Магистерская диссертация: учеб. пособие для магистрантов / Мос. гос. ин-т управл. – М., 2015. – 56 с. 5. Крампит А.Г. Методология научных исследований: учеб. пособие. – Юрга: Изд-во ЮТИ ТПУ, 2016. – 240 с. 6. Новиков А.М., Новиков Д.А. Методология. – М.: Синтег, 2017. 7. Кузнецов И.Н. Научное исследование. – М.: Дашков и К°, 2014. – 432 с. 8. Кузнецов И.Н. Научные работы: методика подготовки и оформления. – Минск, 2015. 9. ГОСТ 16263-70. Метрология. Термины и определения. 10. Патентный закон Российской Федерации от 23 сентября 1992 г. №3517-I с изменениями и дополнениями, внесенными Федеральным законом от 07 февраля 2013 г. // Доступ из справ.-правовой системы КонсультантПлюс. 11. Научно-исследовательская статья А.Б. Пономарева и Э.А. Пикулева «Методология научных исследований для учащихся технических ВУЗов» 12. https://elibrary.ru/defaultx.asp - Научная электронная библиотека eLIBRARY.ru |