Работы в России

1.1. Управление в сфере науки

Законодательную основу регулирования отношений между субъектами научной и научно-технической деятельности, органами власти и потребителями научной и научно-технической продукции образует Федеральный закон от 23 августа 1996 г. «О науке и государственной научно-технической политике». Согласно Закону государственная научно-техническая политика осуществляется исходя из следующих основных принципов:

· признания науки социально значимой отраслью, определяющей уровень развития производительных сил государства;

· гарантии приоритетного развития фундаментальных научных исследований;

· интеграции научной, научно-технической и образовательной деятельности на основе различных форм участия работников, аспирантов и студентов вузов в научных исследованиях и экспериментальных разработках посредством создания учебно-научных комплексов на базе вузов, научных организаций академий наук, имеющих государственный статус, а также научных организаций министерств и иных федеральных органов государственной власти;

· поддержки конкуренции и предпринимательской деятельности в области науки и техники;

· развития научной, научно-технической и инновационной деятельности посредством создания системы государственных научных центров и других структур;

· концентрации ресурсов на приоритетных направлениях развития науки и техники;

· стимулирования научной, научно-технической и инновационной деятельности через систему экономических и иных льгот.

Федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере образования, научной, научно-технической и инновационной деятельности, нанотехнологий, интеллектуальной собственности, а также в сфере воспитания, социальной поддержки и социальной защиты обучающихся воспитанников образовательных учреждений, является Министерство образования и науки Российской федерации (Минобрнауки России), которое образовано 9 марта 2004 года Указом Президента.

Цели Минобрнауки России определены исходя из важности и необходимости удовлетворения потребностей населения в образовании, обеспечения доступности качественного образования, насыщения экономики квалифицированными кадрами, интеграции образования и научно-технической деятельности, повышения эффективности использования научно-технических достижений, реформирования научной сферы и стимулирования инновационной деятельности как ключевых источников устойчивого экономического роста и повышения благосостояния общества.

Структурным подразделением Министерства образования РФ выступает Высшая аттестационная комиссия (ВАК), главными задачами которой являются:

· обеспечение единой государственной политики, осуществление контроля и координация деятельности в области аттестации научных и научно - педагогических кадров высшей квалификации;

· содействие улучшению качественного состава научных и научно - педагогических кадров, повышению эффективности их подготовки и использования с учетом потребностей общества и государства, перспектив развития науки, образования, техники и культуры.

Высшим научным учреждением страны является Российская академия наук (РАН). РАН проводит фундаментальные и прикладные научные исследования по важнейшим проблемам естественных, гуманитарных и технических наук, принимает участие в координации фундаментальных научно-исследовательских работ, выполняемых научными организациями и высшими учебными заведениями, финансируемыми из федерального бюджета.

На 1 июля 2008 г. в академии состояло 522 академика и 825 членов-корреспондентов, в институтах и других научных учреждениях работало более 55 тыс. научных сотрудников.

Помимо РАН, функционируют отраслевые академии наук: Российская академия архитектуры и строительных наук, Российская академия медицинских наук, Российская академия образования, Российская академия сельскохозяйственных наук, Российская академия художеств. Эти академии имеют государственный статус: они учреждаются федеральными органами исполнительной власти, финансируются из федерального бюджета.

В последние десятилетия в России создано более 60 общественных (негосударственных) академий наук. Среди них, например, Петровская академия наук и искусств, Российская академия общественных наук, Академия транспорта РФ и др.

Большой объем научных исследований в стране выполняется высшими учебными заведениями (университетами, академиями, институтами).

1.2. Высшее и послевузовское образование

Система высшего и послевузовского образования в Российской Федерации представлена на схеме (рис.1.1).

В западных странах система образования имеет следующие ступени: школа 12 лет, далее – высшее образование – бакалавриат – 3 года. Следующая ступень высшего образования – магистратура – 2 года. Аспирантура – 3-4- года (ученая степень доктора наук).

Рассмотрим краткую характеристику академических степеней (квалификаций) – бакалавр, магистр, ученых степеней – доктор наук, кандидат наук и ученых званий – профессор, доцент.

Бакалавр (от лат. baccalarius – «молодой человек», в свою очередь от baccalauri – плод лавра) – академическая степень или квалификация. Степень «бакалавр» - это законченное базовое высшее образование.

Магистр (master) – вторая академическая степень, присваиваемая в высших учебных заведениях лицам, имеющим степень бакалавра, прошедшим дополнительный курс обучения и защитившим диссертацию.

Ученые звания и степени, присваиваются специалистам с высшим образованием, определяют их научную квалификацию, достижения в развитии науки, техники и культуры, в подготовке кадров высшей квалификации.

Рис. 1.1 Система высшего и послевузовского образования

Россия уже много лет реформирует свое высшее и среднее профессиональное образование. Но эффективность реформ пока низка из-за размытости целей и отсутствия четких критериев оценки конечных результатов. По уровню расходов [3, 4] высших образовательных учреждений (включая все услуги) на одного студента Россия занимает весьма скромное место в мире (рис. 1.2).

С 2011 года РФ перешла на двухуровневую систему высшего профессионального образования, сохранив по ряду профессий квалификацию «специалист» При этом не затронуты сроки обучения в школе – у них 12 лет, у нас 11. Осталась неизменной и система получения ученых степеней кандидата наук и доктора наук. У них же только степень доктора наук. Хотя разговоры о введении в России только одной ученой степени доктора наук (исключив степень кандидата наук) ведутся уже несколько лет.

Рис. 1.2 Расходы высших образовательных учреждений (все услуги) на одного студента, долл. США, 2005 г

2. МЕТОДОЛОГИЯ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Общие посылки методологии

Наука – это сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и систематизация объективных знаний об окружающей нас действительности [5]. Понятие «наука» включает в себя как деятельность по получению нового знания, так и результат этой деятельности: сумму полученных к данному моменту научных знаний, образующих в совокупности научную картину мира. Следует подчеркнуть, что научная деятельность имеет место лишь тогда, когда происходит приращение нового знания.

По своей направленности, по непосредственному отношению к практике науки принято подразделять на фундаментальные и прикладные. Задачей фундаментальных наук является познание законов, управляющих поведением и взаимодействием базисных структур природы, общества и мышления. Эти законы познаются безотносительно к их возможному использованию. Цель прикладных наук - применение результатов фундаментальных наук для решения не только познавательных, но и социально-практических проблем. Здесь критерием успеха служит не только достижение истины, но и мера удовлетворения социального заказа, т.е. все технические науки являются прикладными.

Под научным исследованием понимается процесс выработки научных знаний как один из видов познавательной деятельности. Научное исследование характеризуется объективностью, воспроизводимостью, доказательностью, точностью. Различают два взаимосвязанных уровня научного исследования: эмпирический и теоретический.

На эмпирическом уровне с помощью наблюдении и экспериментов устанавливаются новые факты, позволяющие найти качественные и количественные характеристики исследуемых объектов и явлений.

Нa теоретическом уровне определяются и формулируются общие для данной предметной области закономерности, позволяющие объяснить ранее выявленные факты и эмпирические законы, а также предсказать будущие события и факты, т. е. создаются теории. Теория – это система достоверных знаний, которая описывает, объясняет и предвидит явления в определенной предметной области [5, 6]. На теоретическом уровне исследования получают ответы на вопросы о том, как протекает процесс и почему он протекает именно так. Наличие теории, единообразным способом объясняющей факты, является необходимым условием научного знания.

Методология как учение о научных методах исследования является разделом теории познания и базируется на определенных философских концепциях. Исходные посылки (постулаты), на которых базируется методология научных исследований могут быть сформулированы следующим образом: мир материален; мир познаваем; результатом познавательного процесса является истина; практика – источник, цель и критерий истины [5-8].

В соответствии с изложенными исходными посылками различные закономерности в окружающей нас действительности могут быть представлены в неявном виде следующим образом [5]:

(2.1)

Здесь – изучаемая характеристика объекта исследования; – координаты пространства и времени; – параметры, определяющие протекание процесса и зависящие от формы материи, ее состояния и структуры. Число таких параметров бесконечно велико в силу бесконечности мира, взаимообусловленности и взаимосвязи его составляющих. Параметры можно представить как элементы бесконечного множества , т. е. .

По степени влияния на величину параметры можно условно разбить на классы – непересекающиеся подмножества . Подмножество объединяет параметры, наиболее сильно влияющие на ход процесса – параметры первого уровня. Подмножество содержит параметры, воздействующие на ход процесса менее сильно, и т. д. Например, колебания маятника малой амплитуды определяются прежде всего его длиной и ускорением свободного падения . К параметрам второго уровня можно отнести плотность воздуха и его вязкость, распределение массы маятника, состояние опор. Далее можно было бы учесть интенсивность электромагнитного поля, распределение окружающих масс, влажность среды и т. д.

С учетом изложенного зависимость (2.1) можно представить в виде

(2.2)

Научный закон – это отражение в человеческом сознании действительных закономерностей реального мира. Он всегда имеет ограниченный характер и поэтому может быть записан следующим образом:

(2.3)

или

где - мера нашего незнания (так называемая погрешность опыта), т. е. результат влияния неучтенных параметров в изучаемом явлении .

Приняв значение в качестве признака, можно разделить объекты исследования на две группы. К первой из них относятся объекты, по отношению к которым пренебрежимо мало, т. е. расхождение между значением величины , рассчитанным в соответствии с формулой (2.3), и результатом ее опытного измерения несущественно. Вторая группа объединяет объекты, при изучении которых величиной уже нельзя пренебречь. Содержание понятия «пренебрежимо малая погрешность» определяется конкретной задачей.

В первой группе объектов закон выражается функциональной зависимостью, позволяющей проследить цепь причин и следствий, процессы, протекающие в них, называются детерминированными.

Если значение существенно, то, строго говоря, научный закон не определен. Для раскрытия этой неопределенности можно идти двумя путями: выявить влияние параметров более глубокого уровня либо отказаться от детерминистского подхода к исследуемому объекту и попытаться установить статистические (вероятностные) связи между исследуемой характеристикой объекта и параметрами, определяющими протекание процесса. В последнем случае широко используется математический аппарат теории вероятностей с его многочисленными разделами.

Как следует из исходных постулатов, в природе и технике нет строго детерминированных процессов. Есть процессы, которые можно изучать детерминированными методами и получать при этом удовлетворительные результаты. И есть процессы, изучение которых невозможно без применения статистических или других методов.

2.2. Основные методы проведения научных исследований

Метод – это совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения действительности, подчиненных решению конкретной задачи. Фактически различие между методом и теорией носит функциональный характер: формируясь в качестве теоретического результата прошлого исследования, метод выступает как исходный пункт и условие будущих исследований [5, 7].

В процессе научного исследования широко применяются различные методы. Основные из них рассмотрены ниже.

2.2.1. Сравнение и измерение

Сравнение – это операция мышления, посредством которой классифицируется, упорядочивается и оценивается содержание действительности. При сравнении производят попарное сопоставление объектов в целях выявления их отношений, сходственных или отличительных признаков. При этом существенны условия сравнения – признаки, которые как раз и определяют возможные отношения между предметами. Этот прием используется на первом этапе установления новой истины.

Измерение – это операция, посредством которой определяется отношение одной (измеряемой) величины к другой однородной ей величине, принимаемой за единицу. Число, выражающее такое отношение, называется числовым значением измеряемой величины. По сути дела, любое измерение двух или более величин сводится к их сравнению по выбранному признаку.

2.2.2. Индукция и дедукция

Индукция – это вид обобщения, связанный с предвосхищением результатов наблюдений и экспериментов на основе данных прошлого опыта. Она заключается в переходе от знания отдельных фактов и от менее общего знания к более общему знанию. Процесс индукции обычно начинается со сравнения и анализа данных наблюдений и экспериментов. Дедукция – это операция мышления, заключающаяся в том, что новые знания выводятся на основании знаний более общего характера, полученных ранее путем обобщения наблюдений, опытов, практической деятельности, т. е. с помощью индукции. При применении дедуктивного метода частные положения выводятся из общих закономерностей, аксиом и т. д.

Индукция и дедукция тесно связаны между собой и дополняют одна другую.

2.2.3. Анализ и синтез

Анализ – это процедура разложения предмета или явления на составные части в целях изучения. Анализ имеет следующие виды:

Мысленное или реальное расчленение целого на части. При этом выявляется структура целого и определяются не только части, из которых состоит целое, но и отношения между ними.

Изучение общих свойств предметов и отношений между ними, когда свойство или отношение расчленяется на составляющие свойства или отношения. Одни из них подвергаются дальнейшему анализу, а от других отвлекаются. Затем анализу может быть подвергнуто то, от чего отвлекались, и т. д. В результате понятия о свойствах и отношениях сводятся к более общим и простым понятиям.

Синтез – это соединение различных элементов, сторон объекта в единое целое, которое осуществляется как в практической деятельности, так и в процессе познания. Эмпирические данные исследования того или иного объекта синтезируются при их обобщении.

Любой процесс образования понятий основан на единстве анализа и синтеза.

2.2.4. Научные гипотезы

Научная идея – это форма мысли, представляющая собой новое объяснение явления. Она возникает на основе имеющегося знания и практики, но вскрывает ранее незамеченные закономерности. Новая идея меняет представление об объекте исследования не в результате строгого обоснования – она является качественным скачком мысли за пределы чувственных данных и строго обоснованных решений. Например, идея, положившая начало гидростатике, осенила Архимеда при купании в ванне, а возникновению у Ньютона идеи гравитации помогло упавшее яблоко.

Гипотеза – это научно обоснованное предположение о непосредственно не наблюдаемом факте либо о закономерном порядке, объясняющем известную совокупность явлений. Таким образом, в отличие от теории гипотеза является формой предположительного, а не достоверного научного знания.

Для того чтобы быть научной, гипотеза должна: 1) быть проверяемой (хотя бы в принципе), т. е. следствия, выведенные из нее путем логической дедукции, должны поддаваться опытной проверке и соответствовать результатам опыта; 2) обладать достаточной общностью и предсказательной силой, т. е. объяснять не только те явления, из рассмотрения которых она возникла, но и все связанные с ними явления; 3) быть логически непротиворечивой, так как из противоречивой гипотезы можно вывести любые следствия – как удовлетворяющие, так и не удовлетворяющие первому требованию. Гипотезы (как и идеи) носят вероятностный характер.

2.2.5. Абстракция и обобщение

Абстракция – это метод научного исследования, основанный на том, что при изучении некоторого объекта отвлекаются от его несущественных, в данной ситуации, сторон, признаков. Это позволяет упрощать картину исследуемого явления и рассматривать его в «чистом» виде. Абстракция связана с представлением об относительной независимости явлений и их сторон, что позволяет отделить существенные стороны от несущественных.

Обобщение – одно из важнейших средств научного познания, позволяющее извлекать общие принципы и законы из хаоса затемняющих их явлений, унифицировать и отождествлять в единой формуле множество вещей и событий. Обобщенное знание представляет собой более глубокое отражение действительности, но вместе с тем и более бедное, так как обобщение свойств предмета более содержательно, чем подробное его описание, но зато последнее несет больше информации о конкретном предмете.

2.2.6. Системный подход и системный анализ

Для уяснения принципа системного подхода остановимся на понятии «система». Ее можно определить как совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единое целое и имеющих единое назначение или цель. Важнейшими характеристиками любой системы являются функция, цель и структура.

Под функцией системы понимают действия системы, которые выражаются в изменении возможных ее состояний. Например, функция (назначение) такой системы, как промышленное предприятие, заключается в изготовлении определенной продукции путем преобразования материальных и энергетических потоков, поступающих из внешней системы. Выполнение системой своих функций принято называть функционированием системы.

Целью системы называется определенное (заданное извне или устанавливаемое самой системой) состояние ее выходов, т. е. некоторое подмножество значений функции системы.

Структура системы определяется расположением и взаимосвязями элементов системы при выполнении ею своих функций. Обычно она зависит от величины и сложности системы. Величина системы характеризуется числом ее элементов и количеством связей между ними, а сложность – многообразием элементов (человек, технические средства, природные компоненты), неоднородностью их свойств и разным качеством связей (прямые, обратные).

Большим и сложным системам присущи свойства целостности и эмерджентности. Целостность системы означает, что все ее части служат общей цели и способствуют формированию наилучших (оптимальных) результатов в смысле принятого критерия эффективности. Эмерджентность (возникновение, появление нового) означает, что большие и сложные системы обладают свойствами, не присущими ни одному из ее элементов. Чем больше система и разница в размерах целого и частей, тем вероятнее различие в их свойствах и, следовательно, тем труднее согласовать цели их функционирования.

С учетом изложенного можно сформулировать принцип системного подхода как необходимость комплексного исследования больших и сложных объектов, изучения их как единого целого с согласованием функционирования всех элементов и частей. Исходя из этого принципа нужно изучить каждый элемент системы в его связи и взаимодействии с другими элементами, выявить влияние свойств отдельных частей системы на поведение системы в целом, установить эмерджентные свойства системы и определить оптимальный режим ее функционирования.

Системный анализ – это совокупность методов, позволяющих реализовать системный подход при исследовании больших и сложных объектов. К таким методам относятся прежде всего анализ и синтез, математическое моделирование и оптимизация.

С усложнением задач и объектов исследования возникает необходимость деления (декомпозиции) системы на системы более низкого уровня (подсистемы), которые исследуются автономно, причем обязательно предполагается последующее согласование целей каждой подсистемы с общей целью системы.

По существу, декомпозиция – это операция анализа системы. Естественно, что исследование менее сложных систем нижнего уровня проще и удобнее. Однако последующее согласование функционирования подсистем (операция синтеза) представляет собой гораздо более сложную задачу, чем исследование отдельных подсистем.

2.2.7. Аналогия и метафора

Аналогией в широком смысле слова называют сходство некоторых явлений по каким-то признакам. Она есть особое отношение, связывающее два или большее количество предметов, ситуаций, процессов и т.д. Иногда аналогия очевидна, иногда же она охватывает сущностные, не бросающиеся в глаза связи и может быть установлена при помощи сложных абстракций [5]. Два разных дома могут быть аналогичны в том смысле, что имеют одинаковую планировку комнат.

Выводы по аналогии могут давать достоверные результаты, если между сравниваемыми системам имеет место отношение изоморфизма или гомоморфизма.

Системы называют изоморфными только тогда, когда каждому элементу, свойству или отношению между элементами первой системы соответствует единственный элемент, свойство или отношении второй системы, и наоборот.

Системы называются гомоморфными, когда каждому элементу, свойству или отношению одной системы соответствует единственный элемент, свойство или отношение другой системы, но не наоборот.

Метафора играет важную роль в построении мысленного образа и модели реальности путем уподобления нового, неизвестного или сложного объекта (явления) уже знакомому или более простому.

2.2.8. Моделирование

Моделирование – это исследование объектов познания на их моделях, построение и изучение моделей реально существующих предметов, явлений и конструируемых объектов. Модель в широком смысле – это образ какого-либо объекта, являющегося оригиналом.

В процессе познания человек всегда, более или менее явно и сознательно, строит модели ситуаций окружающего мира и управляет своим поведением в соответствии с выводами, полученными им при изучении модели. Модель всегда отвечает конкретной цели и ограничена рамками поставленной задачи. Модель системы управления для специалиста по автоматике коренным образом отличается от модели этой же системы для специалиста по надежности.

Моделирование обычно включает следующие 4 этапа [9].:

1. Выявление существенных свойств (факторов), характеризующих исследуемый объект или явление.

2. Описание существенных свойств (факторов) в виде зависимостей.

3. Анализ модели и подбор (отыскание) известного математического метода для ее реализации или создания этого метода.

4. Решение модели и анализ полученных результатов, проверка соответствия ее реальности, т.е. проверка ее адекватности.

Практически все перечисленные методы исследования связаны с операциями мышления, которые подчиняются определенным законам и проявляются в различных формах.

2.3. Законы и формы мышления

Законы мышления – это наиболее общие законы логики, как формальной, так и диалектической. Сознательное применение этих законов весьма плодотворно при проведении научных исследований [5, 7].

Разделение логики на формальную и диалектическую произошло вследствие необходимости детального и глубокого изучения разных моментов мышления.

Законы диалектики – это логические принципы перехода к новому знанию. Создание новой теории как обязательный момент включает в себя возникновение нового качества, отрицание предшествующих результатов с отражением некоторых из них в новой теории, соединение противоположного.

Формальная логика основывается на применении математических методов для исследования мышления. Правильное использование законов формальной логики является необходимым (но, к сожалению, недостаточным) условием достижения истины.

Обычно законы мышления выступают в форме определенных соотношений понятий и высказываний. Некоторые формы мышления (типы строения мысли): понятие, суждение, умозаключение.

Понятие – это результат отражения в сознании человека общих свойств (признаков) группы предметов или явлений, которые существенны и необходимы для выделения рассматриваемой группы. Например, понятие «электродвигатель» получено путем обобщения существенных признаков многочисленных электродвигателей (в частности, способности превращать электромагнитную энергию в механическую).

Каждое понятие обладает содержанием и объемом. Содержание понятия – это множество признаков, отличающих данное понятие от других. Объем понятия – это совокупность предметов, явлений, отражаемых в самом понятии.

Научное понятие – это понятие, отражающее научные знания о предмете или явлении. Для определения научных понятий применяются научные термины - слово или группа слов, в которых строго зафиксировано данное научное понятие. Совокупность научных терминов, используемых в отдельных отраслях науки и техники, образует терминологию отрасли, которая закреплена в соответствующих нормативных материалах. Например, «электрический привод» определятся как устройство, предназначенное для приведения в движение рабочего органа машины и управления ее технологическим процессом. Другим примером отражения научного понятия может служить широко распространенный термин «автомат». Автомат – это самостоятельно действующее техническое устройство, выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материала и информации.

Терминология – это язык науки, и неправильное применение научных терминов вносит путаницу и недоразумения в трактовку научных понятий.

Определить понятие – это значит объяснить его с помощью других понятий. Типичным примером может служить следующее определение: «Вольтметр – это электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения электрического напряжения».

Классификация научных понятий – это частный вид логического деления понятий. Часто используется естественная классификация по существенным признакам. Так, распространена классификация двигателей по источнику энергии. Допустима также вспомогательная классификация по удобному, но несущественному признаку, например в алфавитном порядке.

Суждение – это имеющее смысл языковое выражение или форма мысли, в которой посредством связи понятий что-либо утверждается об определенном объекте. Оно может быть истинно либо ложно. Примером истинного суждения является следующее утверждение: «Если по проводнику течет ток, то проводник нагревается». Можно каждому суждению присвоить истинное значение (обозначаемое через 1) либо ложное (0) и в дальнейшем оперировать именно этими понятиями, отвлекаясь от внутреннего содержания самого суждения.

Функциональные построения, связанные с логическими операциями над суждениями, служат предметом алгебры логики.

Умозаключение – это вывод суждения из других суждений, которые называют посылками (предпосылками). Изучению умозаключений посвящена значительная часть математической логики.

Вопросы и задания для самопроверки к главе 2

1. В чем основные отличия эмпирического исследования от теоретического?

2. Дайте определение теории.

3. Перечислите, на каких исходных посылках базируется методология научного исследования.

4. В какой форме может быть выражен научный закон?

5. Перечислите основные методы проведения научных исследований.

6. Что общего между операциями сравнения и измерения? Приведите примеры обеих операций.^:

7. В каких случаях при проведении исследований пользуются индуктивным методом, а в каких – дедуктивным?

8. Обоснуйте необходимость единства анализа и синтеза.

9. Какова роль научных идей и гипотез в развитии познавательной деятельности человека?

10. Дайте определение абстракций и приведите примеры их применения при проведении исследований.

11. Обоснуйте необходимость обобщенного знания.

12. Дайте определение моделирования и модели.

13. Что такое система? Каковы ее основные характеристики?

14. Чем вызвана необходимость системного подхода при исследовании сложных объектов? С помощью каких методов его можно реализовать?

15. Какова роль понятий в науке?

16. Что понимается под суждением и умозаключением?

3. СТРУКТУРА НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Научная проблема

Процесс любого научного познания начинается с постановки проблемы как исходного пункта направленной научной деятельности [5-7]. Под проблемой в широком смысле понимают теоретический или практический вопрос, требующий разрешения. Употребляя это слово, обычно подчеркивают важность решаемого вопроса либо необходимость его разрешения. Проблемы ставятся перед наукой в процессе развития общества, исходя из его потребностей.

Таким образом, для постановки научной проблемы требуется выяснить ее актуальность (важность), обосновать возможность ее разрешения при существующем уровне знания в данной отрасли, а также установить ожидаемую эффективность (полезность) по принятому критерию (чаще всего экономическому).

Примером одной из самых важных фундаментальных проблем современной науки является осуществление управляемой термоядерной реакции. Первый термоядерный реактор ТОКАМАК построен в России в 1956 году. Развитие общества и, в частности, науки должно было достичь определенного уровня, чтобы оказалось возможным начать реальные поиски путей использования термоядерной энергии. Эта мечта на современном этапе стала научной проблемой. Во Франции строится интернациональный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР). Получение термоядерной промышленной энергии планируется к 2040 году.

В нашей стране перечень научных проблем, подлежащих решению, определяется государственными планами по науке и технике, проекты которых подготавливаются и обсуждаются специалистами.

Многочисленные методы прогнозирования развития науки и техники можно свести в три основные группы.

Методы экстраполяции основаны на представлении будущего исходя из закономерностей, действующих в настоящем.

Методы экспертных оценок (эвристические) связаны со сбором и систематизацией мнений специалистов в данной отрасли знаний.

Методы моделирования базируются на разработке и исследовании математических моделей, предназначенных для прогнозирования развития науки и техники.

Каждый из методов прогнозирования имеет, разумеется, не только достоинства, но и недостатки.

3.2. Научно-техническое исследование

Под научно-техническим исследованием понимают научное исследование, проводимое в области техники. В данном случае под техникой подразумеваются объекты, которые ранее не существовали в природе, но созданы человеком для удовлетворения его определенных потребностей [5].

Научно-техническое исследование направлено на создание или усовершенствование технических объектов. Последние в зависимости от степени новизны подразделяются: на принципиально новую технику, в которой новым, нетрадиционным является принцип действия технического устройства или применяемый технологический процесс; новую технику, использующую известный принцип действия, но на принципиально новой элементной, энергетической или информационной основе; технику текущего уровня, которая отличается от существующей вследствие непринципиального улучшения конструкции, технологии, облегчения условий труда и т. д. Отметим, что приведенная классификация непосредственно связана с определением уровня патентоспособности нового устройства.

Цели научно-технического исследования обусловлены потребностями народного хозяйства и вследствие этого весьма разнообразны.

В зависимости от целей научно-технические исследования могут быть отнесены к одному из двух больших классов, которые, впрочем, не имеют четкой границы. Поисковые исследования проводятся для достижения далеких целей. Они необходимы для разработки новых теорий, гипотез, определения эмпирических законов, являющихся основополагающими при создании новых технических устройств и технологических процессов. Разработки – это область исследований, преобразующая результаты прикладных наук в конкретные технологические процессы, конструкции, материалы и т. п. Например, на базе таких фундаментальных наук, как электродинамика и квантовая механика, возникли прикладные науки – физика полупроводников, физика металлов.

Научно-технические исследования классифицируются также по другим признакам. По степени важности для народного хозяйства они разделяются: на важнейшие, выполняемые по Государственному плану развития народного хозяйства; отраслевые, осуществляемые по заданию министерств и ведомств; инициативные, выполняемые по плану научно-исследовательских организаций. По длительности разработки различают долгосрочные исследования, осуществляемые в течение нескольких лет, и краткосрочные, выполняемые обычно за один год. В зависимости от источника финансирования выделяют госбюджетные исследования, финансируемые из средств государственного бюджета, и хоздоговорные, которые финансируются в соответствии с договорами, заключаемыми между организациями-заказчиками и научно- исследовательскими подразделениями.

3.3. Этапы научно-технического исследования

Исходным обязательным документом для проведения научно-технического исследования является техническое задание, определяющее цель, содержание, порядок работ, а также намечаемый способ реализации результатов исследования. Техническое задание разрабатывается на основе научного прогнозирования, анализа передовых достижений отечественной и зарубежной науки и техники в данной и смежных областях знаний [5-7].

Можно выделить следующие основные этапы научно-технического исследования: информационный поиск, постановка задачи и составление методики исследования; предварительную разработку исследования; подготовку и проведение экспериментальной части исследования; обработку данных эксперимента, анализ и обобщение результатов; оформление результатов; внедрение законченных разработок в промышленность.

Структура научно-технического исследования определяется различными комбинациями перечисленных этапов. Последние могут перекрываться во времени. В ряде случаев те или иные этапы могут отсутствовать. Например, при проведении исследований, заключающихся в экспериментальной проверке ранее выдвинутых гипотез, первый этап не обязателен.

Длительность указанных этапов может меняться в широких пределах. В частности, работа по проектированию и изготовлению опытной установки может быть выполнена в короткий срок, если опыты намечается производить на готовой установке. С другой стороны, если по результатам четвертого этапа первоначальная гипотеза подверглась существенной корректировке, могут потребоваться переделка экспериментальной установки и проведение новой серии опытов, что увеличивает длительность исследования. При поисковом исследовании довольно часто возникает необходимость повторить в измененном варианте почти все исследование. Такое повторение следует рассматривать как новое исследование, со всеми вытекающими отсюда последствиями.

3.3.1. Оформление результатов исследования

Материалы, полученные при проведении научно-технического исследования, должны быть обработаны, систематизированы и помещены в отчет. К нему предъявляются следующие общие требования: четкость построения; логическая последовательность изложения материалов; убедительность аргументации; краткость и точность формулировок, исключающая возможность субъективного и неоднозначного толкования; конкретность изложения результатов работы; доказательность выводов и обоснованность рекомендаций. Нежелательно включать в отчет сведения, полученные не при выполнении данного научно-технического исследования (в частности, заимствованные из других источников).

Обычно принимается следующая структура отчета.

Титульный лист. На нем помещаются: официальное название организации-исполнителя; наименование темы научно-технического исследования; должности и фамилии лиц, подписавших и утвердивших отчет; местонахождение организации; год выпуска и некоторые другие данные.

Список исполнителей. Фамилии исполнителей (с указанием должности) перечисляются в алфавитном порядке. Здесь же проставляются номера разделов, которые подготовлены данным исполнителем или при его участии.

Реферат. В нем кратко описываются объект исследования, цель работы, методы исследования, полученные результаты. Отражаются новизна результатов и рекомендации по их внедрению, область их применения, а также ожидаемая эффективность (полезность) внедрения. Кроме того, реферат содержит сведения об объеме отчета, количестве иллюстраций, таблиц и использованных источников. В нем помещается перечень ключевых слов (от 5 до 10), характеризующих содержание реферируемого отчета. Информация, имеющаяся в реферате, должна быть достаточной для того, чтобы заинтересованные лица приняли решение о целесообразности обращения к первичному документу, т. е. к отчету.

Оглавление (содержание).

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов.

Введение. Здесь обосновываются актуальность и выполнимость выбранной темы исследования, приводится краткая характеристика современного состояния исследуемой проблемы и формулируется цель исследования.

Основное содержание отчета. Вначале обычно дается обзор литературных источников. В обзоре в основном помещаются материалы реферата о состоянии вопроса. Особенно тщательно должны быть рассмотрены противоречивые сведения. Обращается внимание на новые идеи и проблемы, а также на возможные подходы к решению поставленной задачи. Обзор завершается обоснованием принятой методики и плана исследования с научной и с экономической точек зрения. Далее последовательно излагаются ход и результаты предварительной разработки исследования и экспериментальной его части; рассматриваются принятые методы и результаты обработки данных эксперимента; приводятся данные анализа и обобщения теоретических и экспериментальных исследований, а также подробно освещаются новые методики, примененные при выполнении конкретных этапов исследования. Если использованы известные методики, то в отчете даются лишь необходимые сведения и ссылка на соответствующий источник. Разделы, в которых излагается основное содержание исследования, должны завершаться обобщением полученных результатов и описанием их возможного применения.

Заключение. Здесь должна содержаться оценка результатов исследования, в том числе оценка их соответствия поставленной цели. Основные выводы работы должны быть сформулированы в виде небольшого числа кратких, четких и оригинальных предложений и утверждений. Необходимо также указать возможные области применения полученных результатов, определить пути и цели дальнейшей работы либо мотивировать нецелесообразность ее продолжения, дать оценку технико-экономической эффективности использования результатов работы либо отметить их социальную ценность (например, возможность улучшения условий труда). Если получены отрицательные результаты, они также указываются в заключении.

Библиографический список. Здесь приводятся все данные, необходимые для отыскания использованных источников.

Приложение. В него включаются вспомогательные материалы: большие таблицы, громоздкие математические выкладки, протоколы и акты испытаний, описания нестандартных средств измерительной техники, инструкции, методики, вычислительные алгоритмы и программы, различный иллюстративный материал и т. п.

Успешно законченное научно-техническое исследование обязательно содержит оригинальные результаты, представляющие интерес для широкого круга специалистов данной отрасли. В связи с этим целесообразно опубликование наиболее интересного материала в виде статьи или монографии. В статье излагаются результаты, полученные по конкретному вопросу, имеющему определенно-научное и практическое значение. Статья публикуется в научных, научно-технических и производственных журналах и сборниках. Монография – это научный труд, посвященный разработке одной темы или ограниченного круга вопросов, принадлежащий одному или нескольким авторам, которые придерживаются одной точки зрения.

3.3.2. Внедрение законченных разработок в промышленность

Этот этап является завершающим в научно-техническом исследовании. В данном случае под внедрением понимается передача промышленности (отраслевому НИИ, конструкторскому бюро, проектному институту, производственному объединению или предприятию) научной продукции. Последняя может быть в форме отчета о научно-техническом исследовании, рекомендации, инструкции, методики (расчетов, измерений, испытаний), алгоритмов и программ вычислений, технического задания на разработку нового процесса (устройства, системы), разработки режимов и регламентов и т.п.

Процесс внедрения научной продукции в производство обычно состоит из двух этапов – опытно-промышленного и серийного внедрения.

Во время первого этапа осуществляется проверка предлагаемых разработок в промышленных условиях, при которой опытные образцы технических устройств, систем, технологического оборудования подвергают различным испытаниям. Результаты испытаний оформляют в виде протокола, к которому прилагают акты с оценкой конструктивных, технологических, эксплуатационных, энергетических, экономических и других особенностей испытуемых образцов. На данном этапе участие авторов научно-технического исследования во внедрении является обязательным.

Исходя из результатов опытно-промышленных испытаний разрабатываются рекомендации по совершенствованию опытного образца, производится корректировка технической документации. Лишь после этого разработка передается в серийное производство, а затем внедряется в промышленность. На втором этапе внедрения научно-исследовательские подразделения могут оказывать, в случае необходимости, научно-техническую помощь.

Вопросы и задания для самопроверки к главе 3

1. Какие требования необходимо выполнить при постановке научной проблемы? Приведите примеры научных проблем, требующих решения на современном этапе.

2. Сформулируйте основные цели научно-технического исследования.

3. В чем основное отличие поисковых исследований от разработок?

4. Перечислите основные этапы научно-технического исследования.

5. Какова структура отчета о научно-исследовательской работе?

6. Перечислите возможные формы научной продукции, полученной в результате проводимого исследования.

7. Укажите возможные организационные формы внедрения законченных разработок в промышленность.

Дата добавления: 2015-05-09