В. М. Деревяшкин и. Б. Елистратова основы научных исследований
 Скачать 3.1 Mb.
|
|
Министерство Российской Федерации по связи и информатизации Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики Н.И. Горлов В.М. ДЕРЕВЯШКИН И.Б. ЕЛИСТРАТОВА ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Новосибирск 2019 Оглавление 1 НАУКА И ЕЕ РОЛЬ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ 6 1.1 Определение науки 6 1.2 Классификация наук 7 1.3 Закономерностей развития науки 10 1.4 История развития науки 12 1.5 Задания для самоконтроля 15 2 ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ 16 2. 1 Управление в сфере науки 16 2.2 Законодательная основа управления и планирования научных исследований 20 2.4 Подготовка научных и научно-педагогических кадров 27 2.5 Научно-исследовательская работа студентов 30 2.6 Задания для самоконтроля 33 3 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ 34 3.1 Выбор направления научного исследования 34 3.3 Выбор темы магистерской диссертации 37 3.4 Руководство магистерской диссертацией 38 3.5 Этапы работы над темой магистерской диссертацией 40 3.7 Задания для самоконтроля 43 4 СБОР И ОБРАБОТКА НАУЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ 45 4.1 Основные источники научной информации 45 4.2 Библиотечно-библиографическая классификации 48 4.3 Государственный Рубрикатор Научно-Технической Информации 49 4.3 Научно-техническая патентная информация 49 4.5 Работа с научной литературой 52 4.6 Задания для самоконтроля 54 1.Что понимается под источником информации? 54 2. Как классифицируют научные издания? 54 3.Что понимается под авторефератом диссертации? 54 4.Что включает в себя понятие препринт? 54 5.Что включает сборник научных трудов? 54 6.Что понимается под научно-популярным изданием? 54 7.Что понимается под учебным изданием? 54 8.Что включает справочное издание? 54 9.Что понимается под информационным изданием? 54 10.Что понимается под реферативным изданием? 54 11.Что понимается под библиографическим изданием? 54 12. Для каких целях применяется ГРНТИ 54 13.Что такое изобретение и срок его действия? 54 14.Что такое полезная модель и срок ее действия? 54 15.Что такое промышленный образец и срок его действия? 54 16.Что такое товарный знак и срок его действия? 54 17.Что понимается под бюллетенем? 54 18. Последовательность работы с научной литературой? 54 5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 55 5.1Цель и задачи теоретических исследований 55 5.2Математические методы исследования 56 5.3 Аналитические методы исследования 58 5.4 Вероятностно-статистические методы исследования 58 5.5Общие сведения об экспериментальных исследованиях 59 5.6 Метрология в экспериментальных исследованиях 62 5.7 Организация рабочего места экспериментатора 65 5.8Влияние различных факторов на ход и качество эксперимента 66 5.9Задания для самоконтроля 66 1.Что означает слово “метод”? 67 2.В чем заключается цель теоретических исследований? 67 3.Что относится к основным задачам и этапам теоретического исследования. 67 4.Что лежит в основе создания модели? 67 5.Какие стадии включаются в процесс проведения теоретических исследований? 67 6.Какие стадии включаются в процесс с математической формализации задачи? 67 8.Что относится к основным методам измерения? 67 9.В чем основное отличие рабочего места от рабочего пространства? 67 10. Чем обоснована необходимость перепроверка результатов измерений? 67 6 МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 67 6.1Графическое представление экспериментальных данных 67 6.2 Аппроксимация экспериментальных данных 69 6.4 Применение дисперсионного анализа для проверки статистической однородности ряда экспериментов 73 6.5 Проверка выборки на ее соответствие нормальному закону 78 6.6 Методы исключения анормальных результатов эксперимента 83 6.8 Задания для самоконтроля 89 1. 89 2. 89 3. 89 4. 89 5. 89 6. 89 7. 89 8. 89 9. 89 10 89 11. 89 12. 89 13. 89 14. 89 15. 89 16 89 17. 89 18. 89 19. 89 20. 90 21. 90 22. 90 23. 90 7 ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНОЙ РАБОТЫ 90 90 7.1 Отчет о результатах НИР 90 7.2 Статья, доклад и тезисы доклада 92 7.3 Заявка на патент 96 7.4 Магистерская диссертация 101 7.5 Порядок защиты магистерской диссертации 106 Рекомендуемое содержание и структура речи на защите диссертации 109 7.6 Задания для самоконтроля 111 Приложение А 115 115 Приложение Б 115 Приложение В 119 1 НАУКА И ЕЕ РОЛЬ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ 1.1 Определение науки На сегодня нет однозначного определения науки. В различных научно-технических, литературных источниках их насчитывается более ста. Рассмотрим только выборочно некоторые определения термина «наука» [1]: Наука – это система знаний о природе, обществе, мышлении, об объективных законах их развития. Наука – это сфера человеческой деятельности, направленная на получение новых знаний о природе, обществе и мышлении. Наука – это сфера исследовательской деятельности людей, систематизации объективных данных о реальном мире, а также открытии и выработке новых. Наука – это непрерывно развивающаяся система знаний объективных законов природы, общества и мышления, которая сохраняется и развивается усилиями ученых. Наука – это сфера человеческой деятельности, функция которой накопление и обработка объективных знаний о действительности, включающая в себя как деятельность по получению нового знания, так и сумму знаний, лежащих в основе научной картины мира. Во всех этих определениях понятие «наука» имеет несколько основных значений [1]. Во-первых, под наукой понимается сфера человеческой деятельности, направленной на выработку и систематизацию новых знаний о природе, обществе, мышлении и познании окружающего мира. Во втором значении наука выступает как результат этой деятельности – система полученных научных знаний. В-третьих, наука понимается как одна из форм общественного сознания, социальный институт. В последнем значении она представляет собой систему взаимосвязей между научными организациями и членами научного общества. Эти значения определяют три основные концепции науки [1]: наука как знание, наука как деятельность, наука как социальный институт. Современная наука представляет собой органическое единство этих трех концепций. Непосредственные цели науки – описание, объяснение и предсказание процессов и явлений реальной действительности, составляющих предмет ее изучения на основе открываемых ею законов. Задачи науки [2]: собирание, описание, анализ, обобщение и объяснение фактов; обнаружение законов движения природы, общества, мышления и познания; систематизация полученных знаний; объяснение сущности явлений и процессов; прогнозирование событий, явлений и процессов; установление направлений и форм практического использования полученных знаний. Функции науки [3]: Производительная функция призвана для внедрения в производство нововведений, инноваций, новых технологий, форм организации и т.д. В связи с этим говорят и пишут о превращении науки в непосредственную производительную силу современного общества, о науке как особом «цехе» производства, а ученых относит к производительным работникам. Познавательная функция задана самой сутью науки, главное назначение которой познание природы, общества и мышления, то есть производство нового научного знания. Мировоззренческая функция определяет разработку научного мировоззрения и научной картины реального мира, исследование рационалистических аспектов отношения человека к миру, обоснование научного миропонимания. Образовательная функция заключается в том, что наука является заметным фактором культурного развития людей и образования. Ее достижения заметно воздействуют на весь учебно-воспитательный процесс, на содержание образовательных программ, учебных планов, учебников, на технологию, формы и методы обучения, в том числе и магистров. Прогностическая функция – одна из важнейших функций науки. Ее ценность в том, в какой мере она может предугадать будущие события. На предвидении фактически основывается вся практика человека. Включаясь в исследовательскую деятельность, человек прогнозирует (предвидит) получение некоторых вполне определенных результатов. Так, например, Д.И. Менделеев на основе открытого им периодического закона предсказал существование нескольких химических элементов, которые в то время не были известны. Науку сегодня можно рассматривать и как систему, состоящую: из теории; методологии, методики и техники исследований; практики внедрения полученных результатов. Если науку рассматривать с точки зрения взаимодействия субъекта и объекта познания, то она включает в себя следующие элементы [2]: объект (предмет) – то, что изучает конкретная наука, на что направлено научное познание; субъект – это конкретный исследователь (студент, научный работник, аспирант, магистрант, организация); научная деятельность субъектов, применяющих определенные приемы, операции, методы для постижения объективной истины и обнаружения закономерностей в реальной действительности. 1.2 Классификация наук Современная наука раздроблена на необозримое множество конкретных наук. Чтобы ориентироваться в этом «океане» наук, ученые разрабатывают их классификацию. Наибольшую известность получила классификация наук, данная Ф.Энгельсом. Исходя из развития движущейся материи от низшего к высшему, он расположил науки естественным образом в единый ряд: математика, механика, физика, химия, биология, социальные науки. В настоящее время в зависимости от сферы, предмета и метода познания различают науки: природо – естественные; об обществе – гуманитарные и социальные; мышлении и познании – логика, гносеология, эпистемология и др. В Классификаторе направлений и специальностей высшего профессионального образования с перечнем магистерских программ выделены гуманитарные и социально-экономические науки, естественные и технические науки (рисунок 1.1).  Рисунок 1.1- Классификация направлений и специальностей высшего профессионального образования Технические науки являются системой знаний о целенаправленном преобразовании природных объектов и процессов в технические, о методах конструкторской деятельности, а также о способах функционирования тех или иных технических объектов и систем. В Номенклатуре специальностей научных работников, утвержденной Министерством образования и науки РФ 25 февраля 2009 г., указаны следующие отрасли науки [1]: физико-математические, химические, биологические, геолого-минералогические, технические, сельскохозяйственные, исторические, экономические, философские, филологические, географические, юридические, педагогические, медицинские, фармацевтические, ветеринарные, искусствоведение, архитектура, психологические, социологические, политические, культурология и науки о земле. Существуют и другие классификации наук. Например, в зависимости от связи с практикой науки делят на фундаментальные (теоретические), которые выясняют основные законы объективного и субъективного мира и прямо не ориентированы на практику, и прикладные, которые направлены на решение технических, производственных, социально-технических проблем. Соответствующая классификация представлена на рисунке 1. 2.  Рисунок 1.2- Классификация наук в зависимости от связи с практикой В ходе общественного разделения труда выделилось пять взаимосвязанных научных секторов науки: академическая, вузовская, отраслевая, производственная и вневедомственная (рисунок 1.3) [1].  Рисунок 1.3- Пять взаимосвязанных научных секторов науки В академических и вузовских структурах прежде всего проводят фундаментальные исследования по важнейшим направлениям естественных, технических и общественных наук, это позволяет создавать теоретические основы для разработки принципиально новых видов техники и технологии. К отраслевым научным учреждениям относят головные научно- исследовательские институты, конструкторские организации, а также опытные производства, подчиняющиеся непосредственно министерствам и ведомствам. Производственная наука развивается в центральных заводских лабораториях, специальных и опытно-конструкторских бюро, экспериментальных и опытных цехах, что позволяет совершенствовать технологию, получать продукцию высокого качества. В последние годы получает развитие вневедомственная наука. Она реализуется в малых формах: консультативных структурах, научно-технических организациях, научных и инженерных обществах, центрах экспертизы. В процессе развития науки происходит все более тесное взаимодействие естественных, гуманитарных (социальных) и технических наук. Возрастает активная роль науки во всех сферах жизнедеятельности людей, повышается ее социальное значение. Наиболее быстрого роста и важных открытий сейчас следует ожидать на участках «стыка», взаимопроникновения наук и взаимного обогащения их методами и приемами исследования. Этот процесс объединения усилий различных наук для решения важных практических задач получает все большее развитие. Это – магистральный путь формирования «единой науки будущего». К «стыковым» наукам относят [1]: промежуточные науки, возникшие на границе двух соседствующих наук (математическая логика, физическая химия и др.); скрещенные науки, которые образовались путем соединения принципов и методов двух отдаленных друг от друга наук (геофизика, экономическая география и др.); комплексные науки, которые образовались путем скрещивания ряда теоретических наук (океанология, кибернетика, науковедение и др.). 1.3 Закономерностей развития науки Наука и техника в ХХ столетии и начале ХХI века стали подлинными локомотивами истории. Они придали ей беспрецедентный динамизм, предоставили во власть человека огромную силу, которая позволила резко увеличить масштабы преобразовательной деятельности людей. Наука как сфера специальной деятельности людей растет, прежде всего, численно по объему. Так, численность ученых в мире в начале ХХ века – 100 тыс. человек, сейчас более пяти миллионов (таблица 1.1) [1]. Таблица 1.1- Численность ученых в мире, человек
Наиболее быстрыми темпами количество людей, занимающихся наукой, увеличивалось после Второй мировой войны. Такие высокие темпы привели к тому, что около 90% всех ученых, когда-либо живших на Земле, являются нашими современниками. Для научного познания в целом становятся более характерными коллективные формы деятельности, осуществляемые научными сообществами, принявшей форму особого социального института. В ХХ столетии мировая научная информация удваивалась за 10- 15 лет, а в некоторых областях науки каждые 5-7 лет. Так, если в 1900 г. было около 10 тысяч научных журналов, то в настоящее время их уже несколько сотен тысяч. Свыше 90% всех важнейших научно-технических достижений приходится на ХХ в. Такой колоссальный рост научной информации создает особые трудности для выхода на передний край развития науки. Ученый сегодня должен прилагать огромные усилия для того, чтобы быть в курсе тех достижений, которые осуществляются даже в узкой области его специализации. А ведь он должен еще получать знания из смежных областей науки, информацию о развитии науки в целом, культуры, политики, столь необходимые ему для полноценной жизни и работы и как ученому, и как просто человеку. Сегодня в этом большую помощь оказывает Интернет. В сознании современных ученых имеется ясное представление об огромных возможностях дальнейшего развития науки, радикального изменения на основе ее достижений наших представлений о мире и его преобразовании. Особые надежды здесь возлагаются на науки о живом, человеке, обществе. По мнению многих ученых, достижения именно в этих науках и широкое использование их в реальной практической жизни будут во многом определять особенности XXI века [1]. Одной из важных закономерностей развития науки – усиление и нарастание сложности и абстрактности научного знания, углубление и расширение процессов математизации и компьютеризации науки как базы новых информационных технологий. Но следует помнить, что математические методы надо применять разумно. Количественно-математические методы должны основываться на качественном, фактическом анализе данного явления. Для развития науки характерно взаимодействие двух противоположных процессов – дифференциации (выделение новых научных дисциплин) и интеграции (синтез знания, объединения ряда наук, чаще всего находящихся на «стыке»). В частности – разделение на отрасли наук: физико-математические, биологические, химические, экономические, юридические и т.д. Затем происходит вычленение «пограничных наук»: биофизики, физической химии, биогеохимии и т.д. Дифференциация наук является закономерным следствием быстрого увеличения и усложнения знаний. Она неизбежно ведет к специализации, разделению научного труда, что имеет как положительные (возможность углубленного изучения явлений, повышение производительности труда), так и отрицательные стороны («потеря связи целого», сужение кругозора и др.) [1]. Одновременно имеет место интеграция науки – объединение, взаимопроникновение, синтез наук и научных дисциплин, объединение их в единое целое, стирание граней между ними. Это особенно характерно для современной науки. Таким образом, развитие науки представляет собой диалектический процесс, в котором дифференциация сопровождается интеграцией, происходит взаимопроникновение и объединение в единое целое самых различных научных направлений, взаимодействие различных методов и идей. Кроме того, имеет место интеграция вузовской и академической науки; развитие фундаментальной науки наряду с прикладными исследованиями. Ускоренное развитие науки в ХХ и начале ХХI века есть следствие ускоренного развития производительных сил общества. Соответственно увеличиваются затраты государств на развитие науки. Уже сегодня такие страны как Франция, США расходуют на науку ежегодно от 2 до 3% национального дохода, Китай от 0,9 до 2 % [1]. Наука еще совсем недавно была свободной деятельностью отдельных ученых, которая мало интересовала бизнесменов и совсем не привлекала внимания политиков. Она не была профессией и никак специально не финансировалась. Вплоть до конца XIX века у подавляющего большинства ученых научная деятельность не была главным источником их материального обеспечения. Как правило, научные исследования проводились в то время в университетах, и ученые обеспечивали свою жизнь за счет оплаты их преподавательской работы. Сегодня ученый – это особая профессия. Миллионы ученых работают в наше время в специальных исследовательских институтах, лабораториях, различного рода комиссиях, советах. В XX в. появилось понятие «научный работник». Нормой стали выполнение функций консультанта или советника, их участие в выработке и принятии решений по самым разнообразным вопросам жизни общества [1]. Развитие науки и техники, которые являются показателями зрелости и роста производительных сил, определяет уровень развития современного общества. Нынешний этап научно-технического прогресса характеризуется тем, что наука превратилась в ведущую сферу развития общественного производства. Используются новые виды сырья и его обработки, высокие технологии, повышается роль информатизации, наукоемкости продукции и др. С другой стороны, научно-техническое развитие рождает потребность в высоком общеобразовательном уровне, в высоком уровне профессионального образования, в необходимости координации научных исследований на международном уровне, поэтому затраты государств на образование в процентах к ВВП становятся очень велики и нести их в одиночку могут позволить себе немногие. |