Лекция №1. Рекомендованы к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Тексты лекций

Высшая математика

Рекомендованы к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Подписано в печать __.__.__. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая № 1

Печать офсетная. Гарнитура Таймс. Усл. П. Л. 4,7. Уч.-изд.л. 3,72. Тираж ___ экз.

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

246019, г. Гомель, ул. Советская, 104

Отпечатано на полиграфической технике с оригинала

макета учреждения образования «Гомельский государственный

университет имени Франциска Скорины»

246019, г. Гомель, ул. Советская, 104

Основные определения, классификация и характеристика науки и научных исследований

Наука. Известны несколько видов определения понятия науки:

наука представляет собой исторически развивающуюся систему знаний о законах природы, общества и мышления;

наука – это исторически сложившееся и непрерывно развиваемая исследователями логическая система знаний человечества об окружающем его мире, досторерность которой проверяется и доказывается практикой;

наука – это машина по выработке новых знаний, позволяющих прогнозировать развитие и преобразовывать предметы и явления в природе и обществе.

Научное познание – сложный процесс получения новых знаний, который осуществляется, как правило, творческими, специально подготовленными в исследуемой области людьми путем проведения научных исследований с использованием известных знаний и специальных средств познания – приборов, установок, стендов и ЭВМ.

Научное исследование - это целенаправленное познание объектов, процессов и явлений, достижение осознанно поставленной цели исследования путем постановки и решения, четко сформулированных задач с использованием метода науки. Это процесс, направленный на поиск нового решения, на творчество, на выдвижение оригинальных идей. Ему присуща строгая доказательность, формулирование обоснованных обобщений и выводов. Результаты научного исследования воплощаются в научных трудах (статьях, патентах на изобретения, монографиях, учебниках, диссертациях), Они выступают в виде новых решений (технических, технологических, организационных), системы новых понятий законов и теорий.

Классификация научных исследований:

1) по используемому методу и средствам исследования оно может быть: теоретическим, монографическим, экспериментальным, теоретико-экспериментальным;

2) по сфере и широте использования результатов науки делятся на фундаментальные, и прикладные;

3) по составу и полноте исследуемых свойств объектов выделяют дифференцированные и комплексные научные исследования;

4) по стадиям и продолжительности исследования - пилотажные, панельные, лонгитюдные, поисковые, научно-исследовательские разработки (НИР) и опытно-конструкторские разработки (ОКР);

5) по месту проведения - лабораторные, дорожные, полевые, промышленные;

6) по виду исследуемого объекта – на натурные и модельные.

Характеристика научных исследований:

Теоретическое исследование основано на широком использовании математического аппарата для моделирования объектов, явлений и процессов. Теоретическое исследования не связано с непосредственным воздействием на объект или его физическую модель, а имеет дело с абстрактной математической моделью. При этом возникает важная методологическая задача, заключающаяся в том, чтобы определить при каких условиях та или иная модель приобретает прогностическую функцию. Это означает, что по поведению модели можно достоверно прогнозировать поведение объекта или протекание процесса. Важно определить какие имеются ограничения и допущения для интерпретации вывода о свойствах и отношениях между элементами модели в качестве предсказания еще не описанных свойств и отношений между элементами объекта. Поэтому для построения моделей требуется глубокое и всестороннее проникновение в сущность прогнозируемых явлений, и хорошее знание математических методов. Основные принципы моделирования: наглядность, объективность, определенность и точность. Процедура построения модели включает следующие этапы:

1) наглядное абстрактное представление исследуемого объекта или процесса с указанием существенных параметров;

2) вывод теоретических соотношений между параметрами модели и действующими на нее факторами на основе известных фундаментальных аналитических зависимостей;

3) объективная оценка возможного изменения параметров модели;

4) численное исследование модели, т.е. проведение расчетов на модели при варьировании по той или иной схеме ее параметрами и факторами (оптимизация);

5) оценка полученных результатов расчетов путем сравнения их с результатами экспериментов и при необходимости уточнение модели.

Теоретическое исследование, как правило, является наиболее важной частью любого научного исследования. Однако всегда надо помнить, что теория должна соответствовать практике: только эксперимент (научно поставленный опыт, причем желательно на натурном объекте, т.к. при моделировании могут быть допущены ошибки), является надежным способом проверки правильности теоретического решения научных задач, критерием истины.

Монографическое исследование – это отличающееся выраженной теоретической направленностью сосредоточенное изучение отдельного вопроса или проблемы в исследовании явлений и процессов. В качестве основного объекта здесь выступает целостная, относительно самостоятельная система, рассматриваемая в едином логико-монологическом плане. В зависимости от направленности и содержания монографические исследования могут быть: исторические; теоретические; опытно информативные; конструкторско-поисковые.

Экспериментальное исследование – это специально поставленный опыт в точно учитываемых условиях. В настоящее время оно часто проводится с использованием ЭВМ как для записи измерений, так и для обработки полученных результатов по специальным (или типовым) программам. Оно играет огромную роль, в науке, т.к. только эксперимент подтверждает или опровергает достоверность теоретических выводов (законов), дают данные для дальнейшего развития существующей теории или построения новой.

Теоретико - экспериментальное исследование – это теоретическое исследование с экспериментальной проверкой его результатов. Это наиболее распространенный и надежный вид научных исследований. Иногда исследователи используют обратный метод: интуитивно, на базе предварительных упрощенных расчетов, подбирают параметры установки для испытаний и самого исследуемого объекта или процесса, варьируют ими в процессе эксперимента, получают близкий к оптимальному результат по выходному параметру и только после этого разрабатывают теорию (математическую модель). Численное исследование этой модели позволяет уточнить оптимальные параметры объекта исследования и изучить его поведение в других условиях.

Фундаментальные науки (основные), выявляют и изучают законы; имеющие широкие применение;

Фундаментальные исследования направлены на разработку принципиально новых теоретических проблем, законов, теорий, например, поиск новых источников энергии. На основе результатов этих исследований определяется комплекс проблем прикладного характера.

Прикладные науки (подчиненные), исследуют законы и закономерности, имеющие узкое применение (только к конкретному объекту или процессу) базирующиеся на общих законах.

Прикладные исследования направлены на поиск наиболее рациональных путей практического использования результатов фундаментальных исследований.

С р е д с т в а н а у ч н о – т е о р е т и ч е с к о г о и с с л е д о в а н и я – это совокупность известных научных методов и фундаментальных законов, понятий и терминов, образующих характерный язык той или иной науки, а также ЭВМ с необходимым программным обеспечением.

С р е д с т в а э к с п е р и м е н т а л ь н о г о и с с л е д о в а н и я – это оснащенные современными измерительными комплексами лаборатории, полигоны, станции и т. п., содержащие различные экспериментальные установки, а также объекты исследования, натурные (шина, автомобиль, самолет и т. д.) или их модели.

Д и ф ф е р е н ц и р о в а н н ы е н а у ч н ы е и с с л е д о в а н и я - это исследования одного из свойств объекта или группы однородных объектов.

К о м п л е к с н ы е н а у ч н ы е и с с л е д о в а н и я – предусматривают проведение независимых по месту и срокам методам и средствам НИР, разнородных групп свойств определенного объекта.

П и л о т а ж н о е и с с л е д о в а н и е – это пробное исследование, которое предшествует основному и организуется с целью проверки качества его подготовки. В ходе пилотажного исследования уточняется гипотеза и задачи, часто формируются новые гипотезы.

П а н е л ь н ы е и с с л е д о в а н и я (повторные) имеют цель - изучение изменений, происходящих в объекте в течение определенного промежутка времени. Частота и продолжительность повторений бывает различной (от нескольких недель, до нескольких месяцев)

Л о н г и т ю д н ы е и с с л е д о в а н и я – продолжительные. Это социальные, социально-педагогические и социально-психологические исследования. Они направлены на фиксацию и описание всех этапов развития личности в процессе ее жизнедеятельности.

П о и с к о в ы е и с с л е д о в а н и я – это первая стадия решения крупной научно-исследовательской проблемы заключающийся в определении оптимальных направлений ее решения.

Н а у ч н о – и с с л е д о в а т е л ь с к и е р а з р а б о т к и (НИР) - это важнейший элемент внедрения проведенных научных исследований. Они включают теоретические и экспериментальные исследования, проводимые для разработки нового изделия, новой технологии и новых форм и методов организации производства.

О п ы т н о – к о н с т р у к т о р с к и е р а з р а б о т к и (ОКР) предусматривают доведение НИР до уровня промышленного освоения и включают: разработку проектной документации, изготовление опытных образцов новой техники, опытную проверку внедряемых технических решений, технологии и организации производства.

Л а б о р а т о р н ы е э к с п е р и м е н т ы делятся на 2 группы:

1. Эксперименты, осуществляющие эмпирическую проверку той или иной гипотезы или теории.

Эксперименты поискового плана, проводимые для уточнения предположенного.

Реализация лабораторного эксперимента предполагает создание специальных условий и групп испытуемых по параметрам, выявление которых требует гипотеза.

Д о р о ж н ы е э к с п е р и м е н т ы проводятся на дорогах при специальных режимах движения или в режиме типичной эксплуатации (например, исследование эксплуатационных свойств автомобилей).

П о л е в о й э к с п е р и м е н т представляет собой модификацию лабораторного эксперимента с применением портативной техники.

П р о м ы ш л е н н ы е э к с п е р и м е н ты – направлены на выявлении влияния новых технических или организационных решений на эффективность работы отрасли промышленности или ее части.

Н а т у р н ы е э к с п е р и м е н т ы проводятся на реальном объекте на котором устанавливаются датчики, записывающая и обрабатывающая аппаратура.

М о д е л ь н ы е э к с п е р и м е н т ы проводятся на физических и математических моделях, адекватных реальному объекту.

В н е д р е н и е р е з у л ь т а т о в н а у ч н о г о и с с л е д о в а н и я – это, как правило, трудоемкий процесс, который требует проведения большой работы по всесторонней оценке этих результатов с учетом всех негативных побочных эффектов и факторов. От нового технического решения (патента), созданного в результате научных исследований, до промышленного образца, который реализует на практике это решение очень большая дистанция. И одной из задач науки является сокращение этой дистанции. Внедрение научных результатов повышает уровень существующих технологий, материалов и изделий, что позволяет создавать новые объекты с повышенными эксплуатационными свойствами. Также оно повышает производительность и безопасность труда занятых в производстве людей, улучшает их здоровье, условия жизни и работы.

Научно - технический прогресс (НТП) - это высокий уровень развития науки и техники, обеспечивающий совершенствование материально-технической базы общества путем разработки и внедрения новых технологических процессов, повышения организационных форм и роста производительности труда.

Основными чертами НТП являются:

- интенсивное опережающее развитие науки над производством, выявление и ускоренное внедрение наиболее эффективных путей общественного прогресса (например, нанотехнологий);

- разработка принципиально новых материалов и технических средств (например негорючие пластмассы, роботы);

-широкое внедрение новейших достижений отечественной и зарубежной науки и техники в производство и непрерывное сокращение цикла "наука - техника – производство»;

- углубление специализации во всех областях материального производства;

- расширение масштабов профессиональной подготовки и роста культурно-технического уровня кадров.

Научно – техническая революция (НТР) - это скачкообразное повышение производительности труда, которое имеет место на отдельных этапах развития производительных сил и науки вследствие коренного изменения научно-технического потенциала страны. Основными чертами НТР являются:

- переход от крупного машинного производства к комплексно-автоматизированному;

- внедрение современных средств механизации и автоматизации производственных процессов, новых источников энергии, материалов и технологических процессов, новых методов технологической подготовки производства, автоматизированных систем управления производственным процессом, применения ЭВМ для обработки информации и управления.

Дата добавления: 2014-01-07