Обсуждение методов научных исследований

Применение новейших мощных ЭВМ позволяет решать простые задачи путем математического моделирования[1].Очень высока информативность промышленного эксперимента, но сложность обработки данных делает его чрезвычайно трудоемким. Выделяются следующие виды промышленного эксперимента: модельные, полунатурные и натурные.Исходя из организации экспериментов, выделяются следующие типы экспериментов:- обычные (рутинные);- специальные (технические);- уникальные;- смешанные эксперименты, проводимые в стационарных условиях или на подвижных объектах.Чаще всего выполняются обычные эксперименты. Они проводятся по стандартным методикам с использованием сравнительно простого локального экспериментального оборудования.Эксперимент включает следующие основные этапы [1]:- формулировка задачи эксперимента;- составление плана эксперимента;- организация и проведение эксперимента;- обработка и оценка результатов эксперимента, выводы и предложения.Процедура выбора числа и последовательности постановки опытов, которые необходимы и достаточны для достижения цели эксперимента с требуемой точностью, называется планированием эксперимента.Теория планирования эксперимента позволяет при малом числе опытов получить математическую модель процесса и установить оптимальные пути его протекания. Она базируется на математической статистике и теории вероятностей, так как результаты эксперимента главным образом являются случайными величинами или случайными процессами. Причиной этого могут послужить неконтролируемые условия проведения эксперимента, ошибки, которые возникают в процессе наблюдений и измерений.Эксперимент позволяет получить объективную количественную и качественную информацию о параметрах, которые характеризуют исследуемый процесс или явление. В процессе проведения эксперимента рассматриваются результаты, полученные на этапе теоретического исследования, а также адекватность разработанных математических моделей. Экспериментявляетсяединственным способом проверки теории[1].Экспериментальные исследования в большинстве случаев имеют комплексный характер, так как они посвящены изучению комплекса параметров процесса или явления. Они складываются из серий опытов, в каждом из которых раскрывается влияние какого-то одного параметра на процесс или явление. Для повышения достоверности результатов опыты при постоянных условиях выполняются несколько раз. Все данные, которые были получены в ходе эксперимента, заносятся в таблицы и на графики без каких-либо поправок, а затем обрабатываются.Общая последовательность проведения эксперимента включает [1]:- формулирование цели;- выдвижение гипотезы об исследуемом объекте;- планирование эксперимента;- проведение эксперимента;- обработка и анализ результатов эксперимента;- проверка правильности выдвинутой гипотезы;- окончание эксперимента.Если правильность выдвинутой гипотезы подтвердилась, то следует окончание эксперимента, в противном случае выдвигается новая гипотеза и проводится новый эксперимент.Обработка данных эксперимента проводится для «очистки» их от погрешностей и ошибок, а также для определения общих закономерностей исследуемых явлений. В основном такая обработка проводится на статистической основе по отработанным методикам с использованием компьютерной техники. Для удобства использованияпосле обработки все данные сводятся в таблицы, графики, формулы[1].В любом эксперименте полученные результаты рассматриваются и уточняются, так как без этого весь процесс исследования не имеет смысла.Основная цель планированиязаключается в разъяснении причинно-следственных связей исследуемых параметров процесса или явления. На этом этапе устанавливается степень соответствия разработанной теории, рабочих моделей и выдвинутых гипотез описываемому процессу или явлению. Делается заключение о целесообразности практического использования разработанной модели, процесса или явления.Обозначаются границы конструктивности разработанных моделей. Формулируются выводы, при этомстремятся, насколько возможно, применять результаты к более широкому кругу явлений.На этапе обработки и анализа результатов экспериментапо результатам возможно проведение вспомогательных теоретических и экспериментальных исследований.Оценка эффективности проведенных исследований осуществляется соследующими целями[1]:- определение интервала для измеряемых величин;- оценка достоверности измерений;- установление существования корреляционной связи между измеряемыми величинами;- установление соответствия результатов наблюдений некоторому физическому закону или математической зависимости;- определение необходимых констант и доверительных интервалов для них (параметризация гипотезы).В целом количественный анализ эксперимента включает в себя [1]:- оценку данных, отбор значимых изменений, оценка сложности гипотез по объему информации;- формулирование гипотез для других физических моделей и выбор (по максимуму правдоподобия) модели, которая соответствует совокупности измерений;- оценка параметров моделей, изучение их зависимостей от других условий эксперимента.Даже в том случае, если рабочая гипотеза не была подтверждена, необходимо указать первоначальную идею и причины, по которым гипотеза не подтвердилась.Изложения результатов эксперимента проводится по следующей схеме [1]:- описывается зависимость, в которой выявлены результаты значимых эффектов;- сопоставляются однотипные зависимости при отличии некоторых параметров; - оцениваются качественные изменения вида зависимости и величины эффекта при изменении данного параметра;- сравниваются взаимосвязи зависимостей, полученные различными методами, изучается последовательность;- определяются качественные и количественные соответствия, противоречия и выделяется действительно новый материал;- обсуждаются и анализируются варианты, сравниваются с теорией, выдвигаются гипотезы о природе явлений и причинах вновь обнаруженных зависимостей.ЗаключениеВ процессе написания реферата были рассмотрены вопросы, касающиеся науки, методологии научных исследований; технических наук и технической деятельности, инженерной деятельности и инженерных исследований. Изучение материалов по данной теме позволило сделать ряд основных выводов.Наука – это сфера профессиональной деятельности, которая направлена на разработку и систематизацию объективных знаний о действительности. Она, наряду со знаниями общего характера об исследуемых объектах, формирует знания, в том числе, и о методах, принципах и приёмах научной деятельности. Непосредственными целями науки являются получение знаний об объективном и о субъективном мире, а также постижение объективной истины. Формой существования и развития науки является научное исследование.Научное исследование означает процесс выработки новых научных знаний. Целью научного исследования является нахождение определенного объекта, изучение его структуры, характеристик, связей исходя из позиций и приемов познания, разработанных в науке, а также получение результатов, важных для деятельности человека. Для проведения любого научного исследования необходимо определиться с объектом и предметом исследования.Для проведения научных исследований применяются различные методы, среди которых аналитические, онтологические и философские. Среди научных методов теоретического исследования нашли применение: формализация, аксиоматический, гипотетико-дедуктивный, анализ, синтез, абстрагирование, идеализация, индукция, дедукция, аналогия, моделирование, системный подход. Для современной науки характерны методологические новации.Технические науки составили сложную иерархическую систему знаний: от весьма систематических наук до собрания правил в инженерных руководствах. В рамках технических наук появились и особые фундаментальные исследования. Наиболее тесно технические науки связаны с естествознанием. При этом технические науки имеют отличия от естественных наук. Технические науки в отличие от фундаментальных наук имеют исключительно прикладное, практическое назначение.Среди технических наук сегодня выделяются следующие группы:- науки, которые изучают технические свойства материалов;- науки, которые изучают технологические способы производства;- науки об устройствах.Внутри каждой из этих групп выделяются общие и специальные технические науки.Проводятся фундаментальные и прикладные технические исследования. Современный этап развития науки и техники характеризуется использованием результатов фундаментальных исследований для решения прикладных проблем.Под инженерной деятельностью понимается область технической деятельности, которая включает целый ряд специализированных областей и направлена на практическое применение научных, экономических, социальных знаний для обращения природных ресурсов на пользу человека. Цели инженерной деятельности представлены изобретением, разработкой, созданием, внедрением, ремонтом, обслуживанием и улучшением техники, процессов и материалов.В отличие от теоретических исследований в технических науках инженерные исследования непосредственно входят в инженерную деятельность и осуществляются в сравнительно короткие сроки. Инженерные исследования проводятся в области инженерной практики.Инженерное исследование подразумевает совмещение экспериментального и аналитического методов изучения явлений и процессов. Для выполнения инженерного исследования проводится эксперимент, под которым понимается способ познания, с помощью которого в контролируемых и управляемых условиях осуществляется анализ явления действительности.Эксперимент позволяет получить объективную количественную и качественную информацию о параметрах, которые характеризуют исследуемый процесс или явление. В процессе проведения эксперимента рассматриваются результаты, полученные на этапе теоретического исследования, а также адекватность разработанных математических моделей. Эксперимент является единственным способом проверки теории.Список использованной литературыБубенчиков А.А. Основы научных исследований : учеб. пособие / [А.А. Бубенчиков и др.] ; Минобрнауки России, ОмГТУ. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2019. – 158 с.Медунецкий В.М., Силаева К.В. Методология научных исследований. – СПб: Университет ИТМО, 2016. – 55 с.Методы и средства научных исследований : учеб. пособие / Ю.Н. Колмогоров, А.П. Сергеев, Д.А. Тарасов, С.П. Арапова. - Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2017. - 152 с.Основы научных исследований : учеб. пособие / Ф.В. Гречников, В.Р. Каргин. – Самара : Изд-во СГАУ, 2015. – 111 с.Пономарев А.Б. Методология научных исследований : учеб. пособие / А.Б. Пономарев, Э.А. Пикулева. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 186 с.