Общая методика научного исследования

Любое современное исследование базируется на достижениях фундаментальных наук - математики, физики, химии, биологии и др. Без них невозможно развитие прикладных наук, в том числе и металлургии.

В настоящее время идет процесс слияния науки и производства.

Превращение науки в непосредственную производственную силу предполагает три этапа: первый - получение нового научного знания; второй- усвоение этих знаний работниками сферы материального производства; третий- внедрение результатов новых знаний в производство.

Поступательное развитие науки и техники, сопровождаемое ростом и усложнением общественных потребностей носит название научно - технического прогресса.

Темпы НТП определяются развитием науки на современном этапе.

Показателем этого является непрерывное увеличение затрат на научные исследования в течение 50 лет с 1930 по 1980 г.

Год 1930 1950 1960 1970 1980

Затраты на науку

В бюджете % 0,2 0,8 2,7 3,5 3,6

Рост затрат был связан с увеличением числа научных учреждений, числа научных сотрудников, использованием современного дорогостоящего оборудования.

Кризис 90-х годов в экономике Украины и других стран СНГ привел к массовому закрытию научных институтов и исследовательских отделов на производстве.

Однако рост металлургического производства и его техническое перевооружение требует решения многих научно-прикладных задач.

Решение таких задач определяется в научных академических институтах, а также силами ученых высших учебных заведений.

Совершенствование специальных методов исследования, оснащение исследовательского процесса сложнейшей экспериментальной техникой и приборами, математизация его с использованием ЭВМ требуют все большей формализации общей методики исследования. Все это ведет к узкой специализации отдельных исследований и целых научных коллективов.

Любое экспериментальное исследование, в области технических наук состоит из следующих этапов.

1. Выбор темы исследования.

Зависит от характера реальных проблем.

Если НИР выполняется по заданию министерства, ведомства или промышленного предприятия, то название темы, актуальность и новизна определяется характером поставленной проблемы. При этом тема должна охватывать не только круг проблемных задач, но и возможность создания научного задела.

2. Постановка задачи.

Задача исследования должна соответствовать характеру практических или теоретических вопросов, подлежащих решению.

3. Изучение состояния вопроса.

Представление о состоянии вопроса создается на основании изучения литературных и патентных данных, ознакомление с результатами ранее выполненных НИР, защищенных диссертацией, просмотре технической документации, сертификатов, рекламных проспектов и образцов передовой отечественной и зарубежной продукции, анализе ГОСТов, ТУ и т.д. Значительную помощь в изучении состояния вопроса могут оказать консультации с ведущими специалистами в данной отрасли техники, с учеными и производственниками. В настоящее время удвоение количества новых научных результатов сопровождается восьмикратным ростом объема научной информации, поэтому задача информационного поиска становится очень сложной. Непосредственное ознакомление исследователей с оригинальной литературой даже по узкоспециальным темам в таких условиях становится физически невозможным.

Поэтому необходимо руководствоваться некоторыми практическими приемами библиографической работы. К числу основных методов библиографического поиска относятся следующие: хронологический, обратнохронологический и сравнительно хронологический.

Хронологический метод используется в тех случаях, когда необходимо воссоздать последовательные этапы разработки какой либо проблемы, гипотезы, теории или технологического процесса в течение какого - либо периода. Метод отличается повышенной трудоемкостью.

Обратнохронологический метод поиска. Исследователь начинает знакомство с последними новейшими литературными источниками и руководствуясь содержащимися в них списками литературы постепенно переходит к более ранним источникам. Т.е. можно с минимальными затратами труда провести информационный поиск с заданной глубиной.

Сравнительно хронологический метод используют в тех случаях, когда необходимо одновременно проследить историю развития взаимосвязанных научных концепций или процессов.

Большой объем библиографических источников размещается на носителях информации: печатных карточках, кодированных перфокартах и электронных. Использование последних дает возможность применять автоматизированный поиск литературных источников. Карточки кодируются с помощью индексов системы УДК (универсальная должная классификация). Весьма полезным источником библиографической информации является реферативные журналы (РЖ), а также Интернет.

4. Выбор частных методик или специальных методов исследования является одним из наиболее сложных вопросов общей методики исследования. Общим критерием является необходимая точность и надежность получаемых результатов. В свою очередь точность опытных данных зависит от чувствительности входных датчиков и регистрирующих приборов, точности изготовления и измерения образцов, стабильности условий постановки и проведения эксперимента и др. факторов. Необходимо выбирать по возможности проверенную методику.

5. Математическое планирование эксперимента.

На этом этапе исследователь планирует предстоящий эксперимент с помощью наиболее подходящих для решения поставленной задачи формализованных математических методов. Это позволяет не только свести до минимума трудозатраты для получения необходимой научной или технологической информации, но и обеспечить ее оптимальный для данных условий вариант, а при необходимости получить математическое описание исследуемого процесса.

Применение математического планирования особенно эффективно при выполнении некоторых многофакторных исследований, связанных с оптимизацией процесса.

6. Обработка экспериментальных данных.

Этот этап предусматривает математическую и графическую обработку опытных данных.

Академик Семенов Н.Н.писал: «Особенно придирчиво ученый должен относиться к опыту - верховному судье всех научных теорий и гипотез. Он должен всесторонне проверять теорию опытами и тщательно исключать при постановке эксперимента всевозможные источники ошибок, не отбрасывая и не скрывая хотя бы отдельные результаты, не укладывающиеся в его гипотезу». Если методика исследования предусматривает выполнение 5-ого этапа, то математическая обработка данных производиться в процессе или по окончании эксперимента методом математического планирования.

Она включает статистический анализ, целью которого является, с одной стороны, извлечение максимума информации из результатов эксперимента, а с другой - проверка достоверности получаемой зависимости, оценка ее точности.

Если эксперимент проводится традиционным способом, то в результате обработки данных должны быть получены графики или эмпирические формулы, описывающие полученные зависимости. Методы обработки опытных данных условно подразделяются на методы первичной и вторичной обработки.

К первой группе относят: нахождение среднего значения, оценку меры точности, наибольшей возможной ошибки отдельного измерения, элементарные методы математической статистики.

Ко второй группе относят методы, используемые для правильного представления результатов эксперимента в табличной и графической формах; подборе формул по данным опыта и др.

7. Обобщение результатов эксперимента.

Обобщение экспериментальных материалов должно сопровождаться его глубоким критическим обобщением, в основе которого лежит один из важнейших приемов научного анализа - восхождение от конкретного к абстрактному, а затем снова к конкретному, но на более высоком уровне.

Объективная оценка собственных результатов, сопоставление их с результатами предшествующих исследований, которые получены при изучении состояния вопроса, нередко дают исследователю основания для пересмотра существующих гипотез и теорий, если они не соответствуют новым данным. Новая гипотеза должна подтверждаться собственными результатами и, по крайней мере, не противоречить данным других исследователей, в достоверности которых нет оснований сомневаться.

На основании обсуждения результатов исследования должны быть сделаны выводы и разработаны практические рекомендации. Выводы могут показать отрицательный результат, который свидетельствует о нецелесообразности проведений исследований в данном направлении.

Рекомендации должны содержать предложения о наиболее эффективном пути и объеме внедрения результатов в теорию и практику.

Необходимо оценить целесообразность проведения дальнейших исследований в данном направлении, внедрение результатов в производство. Если результаты внедрены, то проводиться оценка экономической эффективности работы.

8. Разработка окончательной теории вопроса или ее уточнение.

9. Совершенствование технологии процесса, конструкций агрегатов и оборудования с целью повышения их производительности и улучшения качества продукции на основе разработанной теории.

По окончании каждого этапа уточняются содержание работ, план и программа следующего этапа.

Если требуется быстрое выполнение НИР, то возможно проводить одновременно несколько этапов.

При этом выбор видов исследования определяется следующими факторами:

· Цель и задачи исследования. Например, чтобы выбрать состав шлака с требуемыми свойствами, достаточно осуществить теоретические и лабораторные исследования и обобщить результаты. Если нужно проверить эти шлаки в определенных технологических условиях, то проводят промышленные испытания.

· Наличие кадров соответствующей квалификации.

· Наличие необходимого оборудования.

· Объем финансирования определяет численность привлекаемого научного персонала, возможность приобретения оборудования и материалов, оплату услуг сторонних организаций.

· Сроки проведения исследований.