Системная характеристика науки

ОНИП

Задачи изучения курса

1. Ознакомление с сущностью науки, с историей её развития, с её ролью в обществе.

2. Ознакомление с формами и методами научного исследования.

3. Ознакомление с методами постановки и организации научного исследования.

4. Ознакомление с методами планирования эксперимента.

5. Ознакомление с методами обработки результатов исследования.

6. Развитие навыков поиска и обработки научно-технической информации.

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Наука рассматривается в разных аспектах.

1- Наука – это особая форма познания.

2- Наука – это совокупность знаний и деятельность по производству этих знаний.

3- Наука – это социальный институт.

4- Наука – непосредственная производительная сила общества.

5- Наука – это особая форма общественного сознания.

6- Наука – система профессиональной (академической) подготовки и воспроизводства кадров.

 

-Наука – это сфера человеческой деятельности, функция которой выработка и теоретическое обоснование объективных знаний о действительности, включая и самого человека.

 -Наука – одна из форм общественного сознания, которая включает как деятельность по получению нового знания, так и её результат – сумму знаний, лежащих в основе научной картины мира.

 

СИСТЕМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАУКИ

Наука – это система накопленных знаний и деятельность людей, направленная на получение, переработку и воплощение в практике полученной информации. (см. рис.1)

Системная характеристика науки

 

Особенности научного знания

Научное знание не ограничивается нахождением новых фактов и результатов, а стремится объяснить их либо с помощью уже существующих гипотез, законов и теорий, либо специально вырабатывает для этого новые теоретические представления. Научному знанию свойственно критическое мышление.

Научное исследование является целенаправленным познанием, результаты которого выступают в виде системы понятий, законов и теорий.

Научное познание отличается от обыденного именно своей системность ю и последовательностью. И этот подход наблюдается как в процессе поиска новых знаний, так и в упорядочении всего найденного знания. Каждый последующий шаг в науке опирается на предыдущий.

 

             Формы и методы научного исследования

Научное исследование – это процесс изучения определённого объекта (предмета или явления) с целью раскрытия закономерностей его возникновения, развития и преобразования в интересах общества.

Это исследование осуществляется на двух взаимосвязанных уровнях:

1. эмпирическом

2.теоретическом

Эмпирический уровень научного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих чувственно воспринимаемых объектов. На этом уровне осуществляется процесс накопления информации об исследуемом объекте в процессе наблюдений и экспериментов, а также анализ, синтез и обобщение полученной информации.

На этом уровне научного познания возможно формулирование некоторых эмпирических закономерностей.

На теоретическом уровне происходит раскрытие наиболее глубоких существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам. Это осуществляется путём обработки данных эмпирического знания с помощью теорий, законов, умозаключений и других форм абстракций высшего порядка. Но теоретическое мышление нельзя свести просто к суммированию эмпирического материала. Теоретический уровень – более высокая ступень в научном познании.

Теоретический уровень познания направлен на формирование законов, которые отвечают требованиям всеобщности и необходимости, т.е. действуют везде и всегда.

Итак, результатами теоретического познания становятся законы, теории, гипотезы.

Нельзя противопоставлять эти два уровня познания (эмпирический и теоретический), они взаимосвязаны между собой. Эмпирический уровень выступает в качестве основы, фундамента теоретического. В свою очередь, эмпирический уровень не может существовать без достижений теоретического уровня. Эмпирическое исследование обычно опирается на определённую теоретическую конструкцию, которая определяет направление этого исследования, обуславливает и обосновывает применяемые при этом методы.

 

Формы научной работы

(классификация по ЮНЕСКО )

 

I. Фундаментальные:

1. чистое теоретическое исследование;

2. целенаправленное теоретическое исследование.

II. Прикладные:

1. прикладное (поисковое) исследование;

2. научно-исследовательская разработка;

3. опытно-конструкторская разработка (техническое внедрение).

Прикладные исследования

Главная цель деятельности учёных – использовать научные достижения для блага человека. Но нужно помнить, что не все вновь открытые научные законы сразу используются в практике. Научное открытие проходит длинный путь, прежде чем оно сможет быть подготовлено к внедрению. И на этом пути основное место отводится прикладным исследованиям.

 Смысл прикладных исследований заключается в том, чтобы найти практическое применение открытых (познанных) законов природы. В процессе прикладных исследований находят (открывают) способы использования законов природы для создания новых технологических процессов, машин, новых веществ, т.е. технических объектов.

Т.о. прикладная наука ставит задачу решения определённой технической проблемы в интересах общества.

1. Поисковые исследования.

Разработка технического объекта начинается с поисковых исследований.

  Цель поисковых исследований - отыскание принципиально новых путей создания объектов техники. К таким исследованиям относится нахождение нового применения известного закона, новых сырьевых материалов, изучение свойств новых материалов, изучение структуры материалов и др.

Промежуточными звеньями между поисковыми прикладными исследованиями и производственной деятельностью являются научно-исследовательские работы и опытно-конструкторские разработки (т.е. техническое внедрение).

 

2. Научно-исследовательские разработки.

     Научно-исследовательские разработки необходимы для тщательной проработки отобранной на стадии поисковых исследований технической идеи для создания конкретных веществ, новых устройств, процессов и т.д.

Смысл научно-исследовательских работ заключается, таким образом, в подробном изучении влияния различных факторов на исследуемый объект.

Итогом научно-исследовательской разработки является продукт, который предлагается для промышленных испытаний и внедрения в практику.

 

3. Опытно-конструкторские разработки или техническое внедрение.

  Цель – создать объект определённой структуры, такой структуры, которая бы обеспечила его функционирование при ряде субъективных ограничений (в конкретных условиях).

 

Анализ и синтез

Анализ – метод исследования, заключающийся в том, что предмет изучения мысленно или практически расчленяется на составные элементы. Каждая из выделенных частей исследуется в отдельности, как части целого.

Синтез – метод исследования, позволяющий соединить части предмета, разделённого в процессе анализа, установить их связь и познать предмет, как единое целое.

Анализ и синтез является наиболее элементарными и простыми приемами познания, и вместе с тем они являются и наиболее универсальными (и на эмпирическом и на теоретическом уровнях).

Индукция и дедукция

Индукция (от лат. inductio – наведение, побуждение) -   этоумозаключение, котороеприводит к получению общего вывода на основании частных посылок. Другими словами – это движение нашего мышления от частного к общему.

Основой индукции является опыт, эксперимент и наблюдение.

Дедукция – это способ рассуждения, посредством которого из общих посылок с необходимостью следует заключение частного характера; дедукция отличается от индукции прямо противоположным ходом мысли. В дедукции, опираясь на общее знание, делают вывод частного характера.

Началом дедукции являются аксиомы, гипотезы, имеющие характер общих заключений.

 

Аналогия и моделирование

Аналогия – сходство по какому-то признаку в целом различных объектов. Умозаключение по аналогии – метод научного познания, посредством которого достигается знание об одних предметах и явлениях на основании того, что они имеют сходство с другими.

Различают две формы проявления аналогии в познании: ассоциативную и логическую

Моделирование – метод научного познания, заключающийся в замене изучаемого предмета, явления на его модель, специально устроенный аналог и его исследование. Модель должна содержать существенные черты оригинала.

Модель – это система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе.

В зависимости от характера используемых моделей различают несколько видов моделирования.

1. Мысленное (идеальное) моделирование.

2. Физическое моделирование характеризуется физическим подобием между моделью и оригиналом и имеет целью воспроизведение в модели процессов, свойственных оригиналу.

3. Символическое моделирование связано с условно-знаковым представлением каких-то свойств, отношений объекта - оригинала.

Разновидностью символического (знакового) моделирования является математическое моделирование.

4. Физико-математическое моделирование соединяет элементы физического и математического моделирования.

 

II. Методы, используемые на теоретическом уровне исследования

К ним относят – формализацию, принятие гипотезы, создание теории.

1.Формализация – метод изучения разнообразных объектов посредством элементов формы, отражающих содержание. Исследуемое явление, объект, процесс выражаются математическими терминами, формулами, с которыми затем выполняют действия по определённым правилам. Формализация составляет сущность математического абстрагирования.

Примером формализации являются широко используемые в науке математические описания различных объектов, явлений.

2. Принятие гипотезы

Гипотеза – это научно обоснованное предположение, достоверность которого на определённом этапе развития науки и техники не может быть подтверждена.

Гипотеза в опытных науках опирается на факты и всё предшествующее теоретическое знание. Сочетание опыта с предшествующим знанием позволяет сформулировать гипотезу.

              СХЕМА ПОСТРОЕНИЯ ГИПОТЕЗЫ:

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ → ЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА→               ПРЕДПОЛОЖЕНИЕ (ГИПОТЕЗА) → ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗЫ

Гипотеза должна быть либо подтверждена, либо опровергнута. Для этого она должна обладать свойствами фальсифицируемости и варифицируемости.

Фальсификация – процедура, устанавливающая ложность гипотезы в результате экспериментальной или теоретической проверки.

Верификация – процесс установления истинности гипотез в результате их эмпирической проверки.

3. Создание теории

Теория – взаимосвязанная система знаний о некоторой области реальности. Теория вскрывает основные закономерности её развития и направлена на дальнейшее преобразование объективной реальности и человека.

Теория включает:

1) эмпирический базис (фактические данные и результаты их простейшей обработки),

2) исходный теоретический базис – аксиомы, постулаты, фундаментальные законы,

3) логический аппарат - содержит правила вывода следствий из теорем или аксиом.

4) потенциально допустимые следствия.

В науке существует два способа построения новой теории:

Один способ заключается в накоплении такого количества данных, что новая теория становится очевидной и не нуждается в доказательствах.

Другой способ заключается в смелой формулировке нового положения, которое вначале кажется вовсе не связанным с наблюдаемыми данными, но зато потом удаётся показать, что следствия из этого утверждения после соответствующих выкладок позволяют объяснить многие наблюдаемые факты.

III. Методы, используемые на эмпирическом уровне

К ним относятся: наблюдение и эксперимент.

Наблюдение – фундамент эмпирического знания. Именно наблюдение лежит в основе всех научных теорий и научных открытий. Наблюдение - это чувственное (преимущественно визуальное) отражение предметов и явлений окружающего мира.

Научное наблюдение – это целенаправленное восприятие явлений и предметов окружающего мира, осуществляемое с целью их познания.

Научное наблюдение характеризуется:

1. Целенаправленностью – наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи.

2. Планомерностью – наблюдение должно вестись строго по плану, составленному, исходя из задачи исследования.

3. Активностью – исследователь должен активно работать, привлекая свои знания и опыт, используя различные технические средства.

По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными.

При непосредственных наблюдениях свойства изучаемого объекта воспринимаются органами чувств человека. Чаще всего научное наблюдение бывает опосредованным, т.е. проводится с помощью тех или иных технических средств.

Научное наблюдение освещено научной идеей, связано с теоретическим знанием, которое показывает, что наблюдать и как наблюдать.

Описание бывает качественным и количественным. Количественное описание возникает в результате измерений.

Измерение - операция, при которой получают численное значение измеряемой величины. С введением измерения естествознание превратилось в науку. Различают наблюдения прямые и косвенные.

В прямых измерениях искомое значение измеряемой величины получается при непосредственном наблюдении (I тип наблюдения) или выдаётся измерительным прибором (II и III тип наблюдения).

Косвенное измерение осуществляется на основании известной математической зависимости между измеряемой величиной и другими величинами, получаемыми путём прямых измерений.

Эксперимент – более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект, вмешательство это целенаправленное и строго контролируемое.

Эксперимент – научно-поставленный опыт в точно учитываемых условиях. Эксперимент – опыт, воспроизведение объекта познания.

Основная цель эксперимента – проверка теоретических положений, а также более широкое и глубокое изучение темы научного исследования.

Характерные особенности эксперимента.

1. Эксперимент позволяет изучать объект в «чистом» виде, т.е. позволяет устранять побочные факторы.

2. В ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные условия; при этом удаётся обнаружить неожиданные свойства.

3. Экспериментатор может активно влиять на его протекание (например, влиять на параметры реакции).

4. Воспроизводимость эксперимента, т.е. возможность повторять эксперимент (для получения достоверных результатов).

    Подготовка и проведение эксперимента требует соблюдения ряда условий:

1. Должна быть чётко сформулирована цель исследования.

2. Должны быть сформулированы исходные теоретические положения.

3. Эксперимент должен быть чётко спланирован, предварительно намечены пути его проведения.

4. Необходимо наличие материальной базы определённого уровня развития.

5. Эксперимент должен проводиться людьми, имеющими достаточно высокую квалификацию.

 

Классификация экспериментов.

А. Эксперименты бывают естественными и искусственными.

Естественные эксперименты характерны для социальных явлений в обстановке производства или быта (социологические опросы, выявление рейтинга и т.д.).

Искусственные эксперименты применяются во многих отраслях, особенно в естественных и технических науках. Они осуществляются в специальных помещениях.

Искусственные эксперименты могут быть лабораторными и производственными.

Лабораторные опыты проводят с применением специальных или типовых приборов, стендов, оборудования, моделирующих установок и т.д. Эти исследования позволяют наиболее полно изучить влияние одних характеристик при изменении других. Это можно осуществить с требуемой точностью и повторяемостью. В результате можно получить научную информацию с минимальными затратами.

Цель производственного эксперимента изучить процесс в реальных условиях, с учётом воздействия различных случайных факторов производственной среды.

Производственные экспериментальные исследования могут быть заменены опытами на специальных полигонах.

 

Б. В зависимости от характера решаемых проблем эксперименты подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства.

 Проверочные эксперименты служат для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений.

 

В. Эксперименты можно разделить на качественные и количественные.

Качественные эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению каких-либо количественных соотношений. Они лишь позволяют выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление.

Количественные эксперименты направлены на получение количественных зависимостей в изучаемом явлении.

Эксперимент является связующим звеном между теоретическим и эмпирическим уровнями и этапами исследования.

 

Методология эксперимента

Методология эксперимента - э то общие принципы, структура эксперимента, его постановка и последовательность исследований.

Методология эксперимента включает следующие основные этапы:

- разработка плана-программы эксперимента,

- оценка измерений и выбор средств для проведения эксперимента,

- проведение эксперимента,

- обработка и анализ экспериментальных данных,

- установление адекватности результатов (соответствие рабочей гипотезе).

 

Научно-технический поиск

Анализ научно-технической литературы:

-монографии

-статьи в научно-технических журналах (включая электронные журналы)

-патентно-техническая литература

-интернет-ресурсы

 

 

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1. Проектирование производств (технологических установок)

2. Проектирование аппаратов технологических установок.

 

ОНИП

Задачи изучения курса

1. Ознакомление с сущностью науки, с историей её развития, с её ролью в обществе.

2. Ознакомление с формами и методами научного исследования.

3. Ознакомление с методами постановки и организации научного исследования.

4. Ознакомление с методами планирования эксперимента.

5. Ознакомление с методами обработки результатов исследования.

6. Развитие навыков поиска и обработки научно-технической информации.

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Наука рассматривается в разных аспектах.

1- Наука – это особая форма познания.

2- Наука – это совокупность знаний и деятельность по производству этих знаний.

3- Наука – это социальный институт.

4- Наука – непосредственная производительная сила общества.

5- Наука – это особая форма общественного сознания.

6- Наука – система профессиональной (академической) подготовки и воспроизводства кадров.

 

-Наука – это сфера человеческой деятельности, функция которой выработка и теоретическое обоснование объективных знаний о действительности, включая и самого человека.

 -Наука – одна из форм общественного сознания, которая включает как деятельность по получению нового знания, так и её результат – сумму знаний, лежащих в основе научной картины мира.

 

СИСТЕМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАУКИ

Наука – это система накопленных знаний и деятельность людей, направленная на получение, переработку и воплощение в практике полученной информации. (см. рис.1)