Основы научных исследований

Основы научных исследований
А. Ю. Тимкова

Л. С. Шорохова

В учебнике рассмотрена методология и методика научных исследований, современные методы научных исследований, разработка теоретических предпосылок, планирование и проведение экспериментов, обработка результатов измерений, оценка погрешностей и наблюдений.Учебник позволяет приобрести навыки осуществления методологического и практического обоснования научного исследования, методически грамотно поставить технический эксперимент.

Основы научных исследований

А. Ю. Тимкова

Л. С. Шорохова

© А. Ю. Тимкова, 2022

© Л. С. Шорохова, 2022

ISBN 978-5-0059-4413-9

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

В учебнике рассмотрена методология и методика научных исследований, современные методы научных исследований, разработка теоретических предпосылок, планирование и проведение экспериментов, обработка результатов измерений, оценка погрешностей и наблюдений.

Учебник позволяет приобрести навыки осуществления методологического и практического обоснования научного исследования, методически грамотно поставить технический эксперимент, в том числе с применением элементов оптимизации и мультимедийных технологий. Уметь формулировать выводы научного исследования; составлять отчеты, доклады или писать статьи по результатам научного исследования.

Учебник предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта, обучающихся по направлению 23.03.01 «Технология транспортных процессов», а также для студентов других направлений бакалавриата, изучающих технологию и организацию перевозок на железнодорожном транспорте.

Рецензенты:

Доценты кафедры

«Управление эксплуатационной работой и безопасностью на транспорте» Федерального

государственного автономного образовательного

учреждения высшего образования

«Российский университет транспорта», к.т. н. В.Н. Шмаль, к.т. н. П.А. Минаков

Введение

Понятие «наука» имеет несколько основных значений. Во-первых, под наукой (греч. episteme, лат. scientia) мы понимаем сферу человеческой деятельности, направленную на выработку и теоретическую схематизацию объективных знаний о действительности. Во втором значении наука выступает как результат этой деятельности – система полученных научных знаний. В-третьих, термин «наука» употребляется для обозначения отдельных отраслей научного знания. В-четвертых, науку можно рассматривать как отрасль культуры, которая существовала не во все времена и не у всех народов. В ходе исторического развития наука превратилась в производительную силу общества и важнейший социальный институт.

Непосредственные цели науки – это получение знаний об окружающем мире, предсказание процессов и явлений действительности на основе открываемых ею законов. В широком смысле ее цель – теоретическое отражение действительности. Наука создана для непосредственного выявления существенных сторон всех явлений природы, общества и мышления.

Не всякое знание можно рассматривать как научное. Нельзя признать научными те знания, которые получает человек лишь на основе простого наблюдения. Эти знания играют в жизни людей важную роль, но они не раскрывают сущности явлений, взаимосвязи между ними, которая позволила бы объяснить, почему данное явление протекает так или иначе, и предсказать дальнейшее его развитие.

Правильность научного знания определяется не только логикой, но, прежде всего обязательной проверкой его на практике. Научные знания принципиально отличаются от слепой веры, от беспрекословного признания истинным того или иного положения, без какого-либо логического его обоснования и практической проверки. Раскрывая закономерные связи действительности, наука выражает их в абстрактных понятиях и схемах, строго соответствующих этой действительности.

1. Наука и её роль в развитии общества

1.1 Понятие науки

К основным задачам науки можно отнести:

1) открытие законов движения природы, общества, мышления и познания;

2) сбор, анализ, обобщение фактов;

3) систематизация полученных знаний;

4) объяснение сущности явлений и процессов;

5) прогнозирование событий, явлений и процессов;

6) установление направлений и форм практического использования полученных знаний.

Будучи неотъемлемой, от практического способа освоения мира, наука как производство знания представляет собой весьма специфическую форму деятельности, отличную как от деятельности в сфере материального производства, так и от других видов духовной деятельности.

Если в материальном производстве знания используются лишь в качестве идеальных средств, то в науке их получение образует главную и непосредственную цель, независимо от того, в каком виде воплощается эта цель – в виде ли теоретического описания, схемы технологического процесса, сводки экспериментальных данных или формулы какого-либо препарата. В отличие от видов деятельности, результат которых зачастую известен заранее или задан до начала деятельности, научная деятельность правомерно называется таковой лишь постольку, поскольку она даёт приращение нового знания, т.е. её результат принципиально нетрадиционен. Именно поэтому наука выступает как сила, постоянно революционизирующая другие виды деятельности.

От эстетического (художественного) способа освоения действительности, носителем которого является искусство, науку отличает стремление к обезличенному, максимально обобщённому объективному знанию, в то время как в искусстве результаты художественного познания неотделимы от индивидуально-неповторимого личностного элемента. Часто искусство характеризуют как «мышление в образах», а науку – как «мышление в понятиях», имея целью подчеркнуть, что первое развивает преимущественно чувственно-образную сторону творческой способности человека, а наука – в основном интеллектуально-понятийную. Однако эти различия не означают непроходимой грани между наукой и искусством, которые объединяет творчески познавательное отношение к действительности. С одной стороны, в построениях науки, в частности в конструкции теории, в математической формуле, в схеме эксперимента или его идее, существенную роль нередко играет эстетический элемент, что специально отмечали многие учёные. С другой стороны, произведения искусства несут, помимо эстетической, и познавательную нагрузку.

Сложный характер имеет взаимосвязь между наукой и философией как специфическими формами общественного сознания. Философия всегда в той или иной мере выполняет по отношению к науке функции методологии познания и мировоззренческой интерпретации его результатов. Философию объединяет с наукой также стремление к построению знания в теоретической форме, к логической доказательности своих выводов. Высшего воплощения это стремление достигает в диалектическом материализме – философии, которая сознательно и открыто связывает себя с наукой, с научным методом, делая предметом своего изучения наиболее общие законы развития природы, общества и мышления и, опираясь при этом на результаты науки.

Развитию науки свойствен кумулятивный характер. На каждом историческом этапе она суммирует в концентрированном виде свои прошлые достижения, и каждый результат науки входит неотъемлемой частью в её общий фонд, не перечёркиваясь последующими успехами познания, а лишь уточняясь и перерабатываясь.

Преемственность науки приводит к единой линии её поступательного развития и необратимому его характеру. Она обеспечивает также функционирование науки как особого вида «социальной памяти» человечества, теоретически кристаллизующей прошлый опыт познания действительности и овладения её законами.

Процесс развития науки находит своё выражение не только в возрастании суммы накапливаемых положительных знаний. Он затрагивает также всю структуру науки.

На каждом историческом этапе научное познание использует определённую совокупность познавательных форм – фундаментальных категорий и понятий, методов, принципов и схем объяснения, т.е. всего того, что объединяют понятием стиля мышления. Например, для античного стиля мышления характерно было наблюдение как основной способ получения знания; наука нового времени опирается на эксперимент и на господство аналитического подхода, направляющего мышление к поиску простейших, далее не разложимых первоэлементов исследуемой реальности. Современная наука характеризуется стремлением к целостному и многостороннему охвату изучаемых объектов.

Каждая конкретная структура научного мышления после своего утверждения открывает путь к экстенсивному развитию познания, к его распространению на новые сферы реальности. Однако накопление нового материала, не поддающегося объяснению на основе существующих схем, заставляет искать новые, интенсивные пути развития науки, что приводит время от времени к научным революциям, т.е. радикальной смене основных компонентов содержательной структуры науки, к выдвижению новых принципов познания, категорий и методов науки. Чередование экстенсивных и революционных периодов развития, характерное как для науки в целом, так и для отдельных её отраслей, рано или поздно находит своё выражение также и в соответствующих изменениях форм организации науки.

Всю историю науки пронизывает сложное диалектическое сочетание процессов дифференциации и интеграции; освоение всё новых областей реальности и углубление познания приводят к дифференциации науки, к дроблению её на всё более специализированные области знания; вместе с тем потребность в синтезе знания постоянно находит выражение в тенденции к интеграции науки.

Первоначально новые отрасли науки формировались по предметному признаку – сообразно с вовлечением в процесс познания новых областей и сторон действительности. Для современной науки становится всё более характерным переход от предметной к проблемной ориентации, когда новые области знания возникают в связи с выдвижением определённой крупной теоретической или практической проблемы. Так возникло значительное количество стыковых (пограничных) наука типа биофизики и т. п. Их появление продолжает в новых формах процесс дифференциации науки, но вместе с тем даёт и новую основу для интеграции прежде разобщенных научных дисциплин.

Важные интегрирующие функции по отношению к отдельным отраслям науки выполняют философия, которая обобщает научную картину мира, а также отдельные научные дисциплины типа математики, логики, кибернетики, вооружающие науку системой единых методов.

Науку можно рассматривать как систему, состоящую из:

– теории;

– методологии,

– методики и техники исследований;

– практики внедрения полученных результатов.