Основы научно - исследовательской деятельности и перспективы развития теплоэнергетической отрасли

Подготовка  к проведению исследований

Прежде всего надо наметить общий план, в котором определить сроки выполнения и содержание основных разделов исследовательской работы: изучение литературы, обобщение опыта практической работы, проведения экспериментальных исследований и т. п. .

 

ПРИМЕРНЫЙ ПЛАН

научно-исследовательской (курсовой) работы

Тема _____________________________________________________________________

Исполнитель _____________________ Руководитель ____________________________

Начало работы ____________________ Окончание работы _______________________

Задачи исследования _______________________________________________________

Методы   исследования _____________________________________________________

Результат работы (диссертация, курсовая работа, статья и т.п.) ____________________

__________________________________________________________________________

Пути внедрения в  практику __________________________________________________

Расходы   на  исследования __________________________________________________

 

КАЛЕНДАРНЫЙ   ПЛАН

Раздел работы	Начало	Окончание	Примечание
1	2	3	4
I. Определение темы, гипотезы  и составление плана
II. Изучение литературы
IV. Экспериментальные  исследования: уточнение плана исследований предварительные эксперименты основные эксперименты дополнительные эксперименты
V. Анализ данных экспериментальных  исследований
VI. Выводы и предложения
VII. Литературное оформление  и опубликование: статей по теме исследования докладов и рефератов работы в целом

 

На основании общего плана работы намечаются планы изучения литературы, обобщения опыта работы, проведения экспериментов и т. д. Первые варианты этих планов могут уточняться в процессе работы. Однако нужно стараться, чтобы изменения не отразились на сроках окончания работы в целом.

 

5.6 Основные  методы НИР

 

Рассмотрим важное разделение всех методов на две большие группы - на методы эмпирические и теоретические. Различаются объектами:

• в эмпирическом познании объект - это абстракции, выделяющие в действительности некоторый набор свойств и отношений вещей.
• теоретическом познании - теоретические идеальные объекты (идеализированные объекты, абстрактные объекты или теоретическе конструкты).

Эмпирический и теоретический  типы познания различаются средствами и методами исследовательской деятельности.

 

5.6.1 Методы эмпирического исследования

 

Существуют 3 основных метода опосредованного получения нового знания:

• операциональный (систематическое наблюдение, сравнение, счет, измерение и т.п.);
• экспериментальный;
• логико-математический (построение моделей).

Наблюдение – это метод направленного отражения характеристик предмета, позволяющий составить определенное представление о наблюдаемом явлении. В блок процедур наблюдения входят описание, измерение, сравнение.

Наблюдение - это преднамеренное и целенаправленное восприятие явлений и процессов без прямого вмешательства в их течение, подчиненное задачам научного исследования. Основные требования к научному наблюдению следующие: 

1) однозначность цели, замысла; 

2) системность в методах  наблюдения; 

3) объективность; 

4) возможность контроля либо путем повторного наблюдения, либо с помощью эксперимента.

Наблюдение используется, как правило, там, где вмешательство  в исследуемый процесс нежелательно либо невозможно. Наблюдение в современной  науке связано с широким использованием приборов, которые, во-первых, усиливают органы чувств, а во-вторых, снимают налет субъективизма с оценки наблюдаемых явлений.

Важное место в процессе наблюдения (как и эксперимента) занимает операция измерения. Измерение – есть определение отношения одной (измеряемой) величины к другой, принятой за эталон.

Поскольку результаты наблюдения, как правило, приобретают вид  различных знаков, графиков, кривых и т.д., постольку важной составляющей исследования является интерпретация  полученных данных.

Однако с помощью наблюдения можно обнаружить лишь явления, встречающиеся в обычных, «нормальных» условиях, а для познания существенных свойств объекта необходимо создание особых условий, отличных от «нормальных». Кроме того, наблюдение не позволяет исследователю целенаправленно варьировать условия наблюдения в соответствии с замыслом. Исследователь не может воздействовать на объект, чтобы познать его характеристики, скрытые от непосредственного восприятия. Эксперимент позволяет выявить причинные зависимости и ответить на вопрос: «Что вызвало изменение в поведении?» Наблюдение применяется тогда, когда либо невозможно, либо непозволительно вмешиваться в естественное течение процесса. Главными особенностями метода наблюдения являются:

— непосредственная связь наблюдателя и наблюдаемого объекта:

— пристрастность (эмоциональная окрашенность) наблюдения:

— сложность (порой – невозможность) повторного наблюдения.

В естественных науках наблюдатель, как правило, не влияет на изучаемый  процесс (явление). Ограниченность метода наблюдения вызвала к жизни другие, более «совершенные» методы эмпирического исследования: эксперимент и измерение. Эксперимент и измерение позволяют объективировать процесс, ибо они проводятся с использованием специальной аппаратуры и способов объективной регистрации результатов в количественной форме.

Эксперимент – это более эффективный метод, отличающийся от наблюдения тем, что исследователь с помощью эксперимента активно воздействует на предмет путем создания искусственных условий, необходимых для выявления ранее неизвестных свойств предмета.

Эксперимент - это метод  познания, при котором явления  изучаются в контролируемых и  управляемых условиях.

Эксперимент, как правило, осуществляется на основе теории или  гипотезы, определяющих постановку задачи и интерпретацию результатов.

Преимущества эксперимента в сравнении с наблюдением  состоят в том, во-первых, что оказывается  возможным изучать явление, так  сказать, в «чистом виде», во-вторых, могут варьироваться условия  протекания процесса, в-третьих, сам  эксперимент может многократно повторяться.

Различают несколько  видов эксперимента. 

1. Простейший вид эксперимента - качественный, устанавливающий наличие  или отсутствие предлагаемых  теорией явлений. 

2. Вторым, более сложным  видом является измерительный  или количественный эксперимент, устанавливающий численные параметры какого-либо свойства (или свойств) предмета, процесса. 

3. Особой разновидностью  эксперимента в фундаментальных  науках является мысленный эксперимент. 

4. Наконец, специфическим  видом эксперимента является социальный эксперимент, осуществляемый в целях внедрения новых форм социальной организации и оптимизации управления. Сфера социального эксперимента ограничена моральными и правовыми нормами.

Эксперимент является «активным» методом изучения реальности. Исследователь не только задает вопросы природе, но и «вынуждает» ее на них отвечать. Наблюдение и измерение позволяют ответить на вопросы «Как? Когда? Каким образом?», а эксперимент отвечает на вопрос «Почему?».

Экспериментом называется проведение исследований в специально созданных, управляемых условиях в целях проверки экспериментальной гипотезы о причинно-следственной связи. В процессе эксперимента исследователь всегда наблюдает за поведением объекта и измеряет его состояние. Процедуры наблюдения и измерения входят в процесс эксперимента. Кроме того, исследователь воздействует планово и целенаправленно на объект, чтобы измерить его состояние. Эта операция называется экспериментальным воздействием.

Наблюдение и эксперимент  являются источником научных фактов, под которыми в науке понимаются особого рода предложения, фиксирующие эмпирическое знание. Факты - фундамент здания науки, они образуют эмпирическую основу науки, базу для выдвижения гипотез и создания теорий.

Метод моделирования основан на создании модели, которая является заместителем реального объекта в силу определенного сходства с ним. Главная функция моделирования, если брать его в самом широком понимании, состоит в материализации, опредмечивании идеального. Построение и исследование модели равнозначно исследованию и построению моделируемого объекта, с той лишь разницей, что второе совершается материально, а первое - идеально, не затрагивая самого моделируемого объекта. Из этого вытекает вторая важная функция модели в научном познании - модель выступает программой действия по предстоящему построению, сооружению моделируемого объекта.

Для исследователя, применяющего моделирование, модель – аналог объекта. Моделирование используется тогда, когда невозможно провести экспериментальное  исследование объекта. Иногда модель выбирается исходя из принципа удобства, большей простоты и экономичности проведения исследования. Так, вместо испытания гигантского корабля первоначально исследуется его плавучесть на модели (с учетом принципиально важных масштабных искажений).

Различают ряд видов  моделирования: 

1. Предметное моделирование,  при котором модель воспроизводит  геометрические, физические, динамические  или функциональные характеристики  объекта. Например, модель моста,  плотины, модель крыла самолета  и т.д. 

2. Аналоговое моделирование, при котором модель и оригинал описываются единым математическим соотношением. Примером могут служить электрические модели, используемые для изучения механических, гидродинамических и акустических явлений. 

3. Знаковое моделирование,  при котором в роли моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Роль знаковых моделей особенно возросла с расширением масштабов применения ЭВМ при построении знаковых моделей. Со знаковым тесно связано мысленное моделирование, при котором модели приобретают мысленно наглядный характер. Примером может в данном случае служить модель атома, предложенная в свое время Бором. 

4. Наконец, особым видом  моделирования является включение  в эксперимент не самого объекта,  а его модели, в силу чего  последний приобретает характер модельного эксперимента. Этот вид моделирования свидетельствует о том, что нет жесткой грани между методами эмпирического и теоретического познания.

С моделированием органически  связана идеализация - мысленное  конструирование понятий, теорий об объектах, не существующих и не осуществимых в действительности, но таких, для которых существует близкий прообраз или аналог в реальном мире. Примерами построенных этим методом идеальных объектов являются геометрические понятия точки, линии, плоскости и т.д. С подобного рода идеальными объектами оперируют все науки - идеальный газ, абсолютно черное тело, общественно-экономическая формация, государство и т.д.

Обозначим некоторые методы обработки и систематизации знаний эмпирического уровня. Это, прежде всего анализ и синтез. Анализ - процесс мысленного, а нередко и реального расчленения предмета, явления на части (признаки, свойства, отношения). Процедурой, обратной анализу, является синтез. Синтез - это соединение выделенных в ходе анализа сторон предмета в единое целое.

Значительная роль в  обобщении результатов наблюдения и экспериментов принадлежит индукции (от лат. inductio - наведение), особому виду обобщения данных опыта. При индукции мысль исследователя движется от частного (частных факторов) к общему. Различают популярную и научную, полную и неполную индукцию. Противоположностью индукции является дедукция, движение мысли от общего к частному. В отличие от индукции, с которой дедукция тесно связана, она в основном используется на теоретическом уровне познания.

Процесс индукции связан с такой операцией, как сравнение - установление сходства и различия объектов, явлений. Индукция, сравнение, анализ и синтез подготавливают почву  для выработки классификаций - объединения  различных понятий и соответствующих  им явлений в определенные группы, типы с целью установления связей между объектами и классами объектов. Примеры классификаций - таблица Менделеева, классификации животных, растений и т.д. Классификации представляются в виде схем, таблиц, используемых для ориентировки в многообразии понятий или соответствующих объектов.

Интегрирующим научным методом, включающим в себя все предыдущие методы как моменты, является метод восхождения от абстрактного к конкретному. Это теоретический системный метод, состоящий в таком движении мысли, которое ведет исследователя ко все более полному, всестороннему воспроизведению предмета.

 

5.6.2 Методы теоретического исследования

 

В теоретическом познании отсутствуют средства материального, практического взаимодействия с изучаемым объектом. Язык теоретического исследования отличается от языка эмпирических описаний. В качестве его основы выступают теоретические термины, смыслом которых являются теоретические идеальные объекты. Это особые абстракции, которые являются логическими реконструкциями действительности. Ни одна теория не строится без применения таких объектов. Эмпирические знания могут быть представлены гипотезами, обобщениями, эмпирическими законами, описательными теориями, но направлены они на объект, который дан наблюдателю непосредственно.

Непротиворечивость - принцип  всякого теоретического знания.

Методами теоретического исследования  являются идеализация, формализация и математическое моделирование.

Идеализация – мыслительная процедура, связанная с образованием абстрактных объектов, принципиально не осуществимых в действительности ("точка", "идеальный газ" и т.п.). Идеализированный объект выступает как отражение реальных предметов и процессов.