Лекция №1. “Введение” (стр. 2 )

Рисунок 1.2. Основные закономерности развития технических систем.

История науки свидетельствует в основном о трех путях получения истины, новых научных результатов:

-  в начале проблемы преобладает «стихийный эмпиризм» (метод проб и ошибок);

-  (автор Ньютон) – сначала изучают объект исследования с помощью наблюдения и эксперимента, а закон выдвигают гипотезу, строят теорию математическую или логическую (до настоящего времени самый распространенный путь);

-  по известным данным (литература) формулируют гипотезу и строят математическую модель; затем на ЭВМ решают основные уравнения, находят граничные условия и результаты сравнивают с экспериментом.

Нельзя абсолютизировать ни один подход!

По целевому назначению НИР классифицируют на три вида:

-  Фундаментальные: цель – расширить знания общества, понять законы природы, разработать новые теории;

-  Прикладные: цель – удовлетворение потребностей общества в развивающейся конкретной отрасли; разработка нового оборудования, машины, материалы;

-  Разработки: цель – преобразование прикладных исследований в технические приложения; не требуют общих научных исследований.

Рисунок 1.3. Взаимосвязь основных типов научных исследований.

Прикладные научно-исследовательские работы состоят из 6 этапов:

1.  Формулирование темы.

Ознакомление с проблемой, с литературой, классификация важнейших направлений, разработка технических заданий.

2.  Формулирование цели и задач исследования.

Анализ, согласование, критика прорабатываемой информации, формулирование выводов.

3.  Теоретические исследования.

Изучение физической сущности, часто - поисковых экспериментов, формулирование гипотезы, обоснование физической модели, математизация модели, получение аналитических выражений.

4.  Экспериментальные исследования.

Разработка цели и задач эксперимента, планирование эксперимента, выбор средств измерений, обоснование способов измерений, проведение и обработка результатов эксперимента.

5.  Анализ и оформление научного исследования.

Общий анализ теоретико-экспериментального исследования, сопоставление эксперимента с теорией, анализ расхождений, уточнение теоретических моделей, исследований и выводов, дополнительный эксперимент (в случае необходимости), превращение гипотезы в теорию, формулирование выводов, составление отчета, рецензирование.

6.  Внедрение и определение экономического эффекта.

Лекція №2. „Теоретичні дослідження”

План лекції:

1.  Методология теоретических исследований.

2.  Модели исследований.

3.  Аналитические методы исследований.

4.  Вероятностно-статистические методы исследований.

5.  Методы системного анализа.

1. Методологія теоретичних досліджень

Цель теоретических исследований – синтез новых знаний.

Теоретические исследования должны быть творческими, их целью является получение новой ценной информации; опровержение существующих или создание новых научных гипотез, объяснение процессов или явлений, которые ранее были малопонятны или слабо изучены, научно обобщить большое количество опытных данных.

Теоретическое исследование (стадии):

-  выбор проблемы;

-  знакомство с известными решениями;

-  перебор различных вариантов решения;

-  решение.

Все методы научного следования можно разделить на три группы:

-  методы эмпирических исследований;

-  методы, используемые на эмпирическом и теоретическом уровнях;

-  методы теоретических исследований.

К методам, используемым на эмпирическом и теоретическом уровнях относятся:

Абстрагирование – мысленный отход от несущественных свойств, связей отношений предметов и выделение основных черт, которые интересуют исследователя (ср. моделирование).

Виды абстрагирования:

-  -отождествление – создание понятия путем объединения предметов, связанных отношениями типа равенства, в особый класс (оставляя в стороне некоторые индивидуальные качества предметов);

-  изолирование – выделение свойств и отношений, неразрывно связанных с предметами, и обозначение их определенными «именами», что придает абстракциям статус самостоятельных предметов (например «надежность», «качество»).

При отождествлении изолируется комплекс свойств объекта, при изолировании – одно его свойство.

-  Конструктивизация – уход от неопределенности границ реальных объектов (проведение границ или рассмотрение объекта в к-л крайнем состоянии).

-  Актуальной бесконечности – уход от незавершенности (и невозможности завершения) процесса создания бесконечного множества, от невозможности задать его полным перечнем всех элементов. Такое множество рассматривается как существующее.

-  Потенциальной осуществленности – отход от реальных границ человеческих возможностей, обусловленных ограниченностью жизни во времени и пространстве (бесконечность рассматривается как потенциально осуществленная).

Абстрагирование часто выступает как специфичный метод исследования, а также как элемент более сложных по структуре експериментально - теоретических методов – анализа и моделирования.

Анализ – способ научного исследования, при котором явление разбивается на составные части.

Синтез – способ научного исследования, заключающийся в исследовании явления в целом, на основе объединения связанных друг с другом элементов в единое целое.

Анализ и Синтез бывают:

a)  Прямым или эмпирическим (используется для выделения частей объекта, выявления его свойств, простейших измерений и т. д.).

b) Обратным или элементарно-теоретическим (основывается на некоторых творческих соображениях относительно причинно-следственной связи разных явлений или действия какой-либо закономерности). При этом выделяются и объединяются явления, которые считаются существенными, а второразрядные игнорируются.

c)  Структурно-генетическим (требует выделения в сложном явлении таких элементов, которые оказывают решающее влияние на все другие стороны объекта).

Важное место в теоретических исследованиях занимают способы дедукции и индукции.

Дедуктивный – такой способ исследования, при котором частные положения выводятся из общих. Т. е. это такая мыслительная конструкция при которой выводы относительно какого-то элемента множества делается на основании знания общих свойств всего множества.

Индуктивный – такой способ исследования, при котором по частным фактам и явлениям устанавливаются общие принципы и законы. На основании знания свойств части объектов класса делается вывод относительно класса в целом.

Существует несколько вариантов установления наследственных связей методами научной индукции:

a)  Метод единой подобия. Если два или больше случаев исследуемого явления имеют только одно общее обстоятельство, а все другие обстоятельства разные, то именно это похожее обстоятельство является причиной рассматриваемого явления.

b) Метод единого различия – Если случай, в котором исследуемое явление наступает, и случай, в котором оно не наступает, подобны во всем и отличаются только одним обстоятельством, то именно это обстоятельство, имеющееся в одном и отсутствующее в другом случае, является причиной рассматриваемого явления.

c)  Объединенный метод подобия и различия – комбинация первых двух методов.

d) Метод сопутствующих изменений. Если возникновение или изменение одного явления вызывает определенную смену другого явления, то оба они состоят в причинно-следственной связи между ними.

e)  Метод остатков. Если сложное явление вызвано сложной причиной, которая является совокупностью определенных обстоятельств, и известно, что некоторые из них являются причиной части явления, то остаток данного явления определяется оставшимися обстоятельствами.

Моделирование – метод, основанный на использовании модели как средства исследования явлений и процессов природы.

К методам, используемым на теоретическом уровне относятся:

Идеализация – мысленное конструирование объектов, которые не существуют на самом деле или практически не осуществимы (напр. «абсолютно твердое тело», «абсолютно черное тело», линия, точка).

Цель идеализации – избавить реальные объекты некоторых присущих им свойств и мысленно наделить их определенными нереальными и гипотетическими свойствами. Цель при этом достигается благодаря:

a)  Многоступенчатому абстрагированию.

b) Мысленному переходу к конечному свойству развитием какого-то свойства объекта.

c)  Простому абстрагированию.

Формализация – основные положения процессов и явлений представляют в виде специальной символики в знаковой форме, что позволяет изучить закономерности между изучаемыми факторами.

Преимущества формализации:

a)  Обеспечивает общий подход к решению проблем.

b) Символика придает сжатость и четкость значениям.

c)  Обеспечивает однозначность представления объекта.

d) Дает возможность формировать знаковые модели объекта и заменять изучение реальных объектов и явлений изучением этих моделей.

Аксиоматический метод – принятие некоторых положений без доказательства и вывод остальных положений согласно определенным логическим правилам. В основном используется в математике, математической логике и др.

Гипотетический метод – научная теория формируется на основании гипотезы.

Развитие гипотезы происходит в три этапа:

a)  Накопление фактического материала и формирование на его основании допущений при определенных ограничениях.

b) Формирование гипотезы, то есть вывод следствий из сделанных допущений, расширение на его основе принятой теории.

c)  Проверка полученных результатов на практике и уточнение гипотезы на основании результатов проверки. Если проверки подтверждает правильность гипотезы – она превращается в научную теорию.

Гипотетический и аксиоматический методы объединяются в группу логических методов.