С чего начинаются научные исследования
Проведение научных исследований в современных условиях
Введение
Я писал эту статью, работая в государственном предприятии — научно-производственного характера. Данная статья нацелена на обобщение текущего состояния и структуры исследовательских работ РФ, указать слабые стороны и предложить решения по оптимизации организации развития науки в масштабах Государства.
1 Текущее состояние вопроса
1.1 Осуществление научно-исследовательских работ сегодня
Научные исследования являются источником технологий, материалов и механизмов, при помощи которых становится возможным создавать продукты лучшего качества, меньшей стоимости, создавать методы лечения болезней, бороться со стихийными бедствиями и т.д.
Однако заниматься наукой является большой роскошью, так как вероятность получения практического результата из результатов исследований весьма невелика, а стоимость исследований может достигать колоссальных величин в связи с потребностью в экспериментальном оборудовании и сырье. Таким образом, позволить себе содержать собственные исследовательское подразделение могут лишь немногие коммерческие компании.
Подавляющая часть научных исследований финансируется Государством через различные фонды (РФФИ, фонд министерства образования и др.) и целевые отраслевые программы (Космическая программа, программа развития ОПК и др.).
1.2 Что является научной работой
За все время существования споров по поводу того — является ли математика наукой, является ли наукой литература, история или искусствоведение, было сформулировано множество различных определений термина Наука. С точки зрения авторов данной статьи наиболее логичным является определение К.Поппера, согласно которому мысль является научной, если она проходит три стадии:
1) Постановку вопроса;
2) Формулирование теории;
3) Проведение эксперимента, подтверждающего или опровергающего теорию.
Такое определение является функциональным с точки зрения государства, являющегося основным источником финансирования научных работ и требующего максимальной эффективности затраченных средств. Если работа прошла три указанных стадии, то отчет по работе позволяет:
— наглядно увидеть то — на решение какой проблемы направлена исследовательская работа (по пункту «Формулирование вопроса»);
— использовать теорию или аналитическую модель, которая получила подтверждение в ходе проверочного эксперимента (пункты «Формулирование теории» и «Проведение эксперимента»), в других работах и изысканиях, экономя при этом средства на локальные опыты;
— исключать теорию и модель, опровергнутую в ходе подтверждающих экспериментов, при анализе рисков;
— использовать сведения о результатах эксперимента (пункт «Проведение эксперимента») при апробации других теорий и гипотез, экономя средства на проведение дублирующих опытов.
На практике же в наше время финансирование получают научно-исследовательские работы (НИР), в которых и речь может не идти о выдвижении и, уж тем более, о проверки каких-то теорий. Такие НИР могут быть направлены на систематизацию знаний, разработку методик исследований, изучение свойств материалов и особенности технологий. Такие НИР могут иметь принципиально разный характер результатов. Попробуем классифицировать результаты, которые могут нести НИР:
— справочный результат. Когда в результате исследовательской работы были получены данные по конкретным процедурам или материалам. Например, справочным результатом являются значения физико-механических характеристик какого-то материала или характеристики качества детали, полученной при определенных технологических параметрах;
— научный результат. Когда в результате исследовательской работы была подтверждена или опровергнута какая-то теория. Теория может выступать в виде полученной формулы или математические модели, позволяющие получать аналитические результаты с высокой степенью сходимости с реальным экспериментом;
— методический результат. Когда в результате исследований были выведены оптимальные методики проведения исследований, экспериментов, выполнения работ. Оптимальные методики могут вырабатываться как вторичный продукт при разработке рациональных методов подтверждения теории;
1.3 Особенности выполнения исследовательских работ сегодня
Дублирование результатов исследований. В связи с тем, что формирование тематик и направление в разных фондах и агентствах ведется независимо друг от друга, часто возникает дублирование работ. При чем речь идет как о дублировании выполняемых работ, так и о дублировании результатов исследований. Также может встречается дублирование выполняемых работ с работами, выполненными в период существования СССР, когда было произведено большое количество научных работ.
Труднодоступность результатов исследований. Результаты исследований оформляются техническими отчетами, актами и другой отчетной документацией, которая, как правило, хранится в печатном виде на бумаге в архивах заказчика и исполнителя. Для получения того или иного отчета необходимо проводить длительную переписку с исполнителем или заказчиком отчета, но, что важнее — информацию о том, что тот или иной отчет существует в большинстве случаев практически невозможно найти. Научные публикации по результатам исследований в профильных журналах выпускаются не всегда, а накопленное число исследований и широкий спектр различных изданий делает поиск данных, не опубликованных в сети Интернет, невероятно сложным.
Отсутствие регулярного финансирования выполнения поисковых экспериментов. Для создания опытного образца инновационной техники или разработки новой технологии (в т.ч. в рамках ОКР) предприятие исполнитель должно иметь результаты исследований, подтверждающих возможность реализации нового эффекта. Однако и для проведения исследований необходимо финансирование, которое необходимо обосновывать и подкреплять предварительными опытами. Однако научные кафедры ВУЗов, научные институты и исследовательские предприятия не имеют регулярного финансирования для проведения предварительных и поисковых экспериментов, в результате чего темы для выдвижения новых работ приходится черпать из литературы, в т.ч. зарубежной. Следовательно, инициированные подобным образом работы всегда будут позади аналогичных зарубежных разработок.
Низкое взаимодействие между научными предприятиями. Низкое взаимодействие между ВУЗами и научными предприятиями обусловлено тем, что организации воспринимают друг друга не только в качестве конкурентов, но и как потенциальных заказчиков — потребителей научной продукции. Последнее вызвано тем, что научные организации пока что, в подавляющем большинстве, зарабатывают деньги не на результатах научной деятельности, а на ее осуществлении.
Использование в создании новых технологий и решений различных отраслей знаний и наук. Технологии и знания, которые можно было получить, работая только в одном направлении, уже известны и разработаны, о чем можно говорить с большой уверенностью. Сегодня, новые технологии получаются на стыке различных методов и наук, что требует взаимодействия ученых различных областей, тогда как активного трудового взаимодействия между институтами не наблюдается.
2 Условия для повышения эффективности выполнения научных работ
Система проведения и организации научных работ, существующая в наше время в РФ, была заимствована от СССР и с момента образования Российской Федерации не подверглась особым изменениям. На сегодняшний день существуют следующие аспекты модернизации системы выполнения научных работ:
— Повсеместное использование персональных компьютеров и сети Интернет, для доступа к справочной информации;
— Большое количество накопленных научных отчетов, существующих в печатном виде;
— Использование достижений различных отраслей при создании инновационной техники;
— Развитый рынок материалов и услуг, позволяющий реализовать практически любой поисковый эксперимент с небольшими затратами, до открытия полномасштабной НИР.
3 Оптимизация системы научных исследований
Исходя из п.2 можно принять следующие меры по повышению эффективности научных работ:
1) Создание единой формы «Результаты научного исследования», с обязательной публикацией в сети Интернет на специальном портале после выполнения НИР.
2) В техническом задании (ТЗ) на выполнение НИР описывать результат, который должен быть получен в ходе работы.
3) Внедрять оптимизированную структуру организации научно-исследовательских предприятий, основанную на функционировании трех подразделений: подразделения постановки проблем и вопросов, подразделения выдвижения научных теорий/гипотез и подразделения реализации экспериментов (технического подразделения).
4) Периодические выделения средств научным организациям на реализацию поисковых экспериментов.
Ниже опишем подробнее о каждой мере.
3.1 Создание единой формы результата исследования
При наличии большого количества накопленных в советский и постсоветский период научных отчетов, разобщенности фондов и исследовательских организаций, и повсеместном использовании сети интернет, рационально создать единый портал результатов научных исследований для осуществления удобного и быстрого поиска отчетов о выполненных работах, который был бы доступен как сотрудникам научных и исследовательских организаций, так и чиновникам, осуществляющим проверку актуальности той или иной работы.
Как было указано в п.1.2, форму результата научного исследования рациональнее составить по трем пунктам:
1) На решение какой проблемы было направлено исследование;
2) Какая гипотеза была выдвинута;
3) Каким способом гипотеза была проверена.
На каждую проверенную гипотезу должна составляться своя индивидуальная форма (отдельный файл), которая, при этом, дополняется сведениями об авторах исследования и организации, которую представляют авторы, ключевыми словами для быстрого и удобного поиска. При этом система будет позволять оставлять отзывы от других ученых о достоверности того или иного исследования и оценивать рейтинг авторов и организаций. Стоит повторить, что большое значение также будут представлять формы не подтвердившихся теорий, позволяя другим исследователям не идти по ложному пути.
Бланк справочного исследования, в котором проверялась не какая-то гипотеза, а «что мы получим» (свойства, эффект) при заданных параметрах (свойства, режимы, т.д.), должна иметь отличительную форму, отражающую то — количественные или качественные характеристики были получены.
При создании данной системы большую роль будет играть стимулирование пополнения базы данных уже выполненными и сохранившимися в печатном виде отчетами. При этом формулы и модели, не подтвержденные экспериментальным исследованием, не представляют интереса для системы.
Дополнение такой базы исследованиями классиков физики и механики будет нести большое образовательное значение.
3.2 Регламентация результата НИР в ТЗ
Результатом НИР, как правило, является итоговый отчет о научно-исследовательской работе, который, при этом, имеет довольно произвольную форму, и может включать от 20 до 500 и более страниц, что делает анализ такого отчета другими учеными и практиками затруднительным.
Если будет создана единая система формирования результатов НИР, описанная в пункте 3.1., то целесообразно в ТЗ на НИР предъявлять требования к результатам работы согласно стандарту системы в виде:
— Справочный результат в виде определенных в ходе работы характеристик, параметров, свойств заданного объекта или процесса;
— Научный результат в виде результатов проверки комплекса теорий, оговоренных в ТЗ или выдвинутых исполнителем в ходе работы над проблемой (вопросом), сформулированном в ТЗ.
При этом методики исследований и организации работ не корректно ставить конечной целью НИР. Методики и программы должны быть результатом разработки квалифицированных по данному направлению специалистов в рамках организационных работ или работ по стандартизации и систематизации, или же являться побочным продуктом НИР при достижении научного или справочного результата.
Также в ТЗ на НИР, финансируемую государством, описывать обязательность публикации результатов исследований в единой базе.
3.3 Оптимизированная структура научно-исследовательского предприятия
Исходя из рациональности составления научной мысли из трех компонентов вопрос-теория-проверка, можно предложить структуру организации научно-исследовательской организации, состоящую из трех основных подразделений: подразделения поиска актуальных задач, подразделения постановки теорий и подразделения экспериментальной проверки.
3.3.1 Подразделение поиска актуальных задач
Данному подразделению должна быть поручена работа по обзору и постоянному мониторингу актуальных задач по заданной отрасли или области деятельности.
Подразделение должно будет выполнять как аналитическую работу, заключающуюся в изучении специальной литературы, статистических исследований, заявок от предприятий на выполнение какой-то разработки, так и творческую работу, заключающуюся в самостоятельном поиске проблем, решение которых может принести коммерческую прибыль и пользу обществу.
Подразделение должно включать людей с аналитическим складом ума с опытом работы в различных областях.
3.3.2 Подразделение постановки теорий
Данное подразделение ответственно за выработку решений и теорий, которые должны давать ответы на поставленные вопросы или предлагать варианты решений озвученных трудностей.
Подразделение должно включать людей с широким кругозором по различным технологиям, а также большими теоретическими знаниями. Сотрудники подразделения должны постоянно изучать научные публикации и статьи.
Двумя основными типами работ, которое должно производить данное подразделение, являются генерация новых теорий или решений, и анализ и проверку выдвинутых решений на предмет дублирования с уже проверенными или на предмет противоречия с уже подтвержденными теориями.
3.3.3 Подразделение экспериментальной проверки
Данное подразделение ответственно за проверку: подтверждение или опровержение поступающих теорий. Подразделение должно включать лаборантов, квалифицированных на работу с имеющимся лабораторным оборудованием, а также мастеров модельного производства и металлообработки, способных изготовить необходимое экспериментальное оборудование или оснастку.
Унификация научно-исследовательских организаций по вышеуказанному принципу будет способствовать их большей кооперации и взаимодействию. Проверка научной теории, сформулированной на одном предприятии, может быть проведена в подразделении экспериментальной проверки другой организации, обладающей необходимым лабораторным оборудованием, по унифицированной заявке.
3.4 Финансирование поисковых экспериментов
Небольшое, но регулярное финансирование научных организаций по статье «Выполнение поисковых экспериментов», выделяемое из собственных фондов предприятия или государством, создаст необходимую почву для реализации экспериментальных идей и предварительной проверки гипотез.
В ходе мало затратных поисковых экспериментов происходит отсев ошибочных гипотез, которые могут быть заложены в заявку на получения финансирования по контракту или гранту; в результате получаемого опыта рождаются новые и оригинальные решения, использующиеся для создания инновационной техники.
Выводы
Для повышения эффективности расходов на выполнение научно-исследовательских работ, рекомендуется:
— создание единой базы данных с результатами исследований, приведенных к одной форме, включающей три раздела: вопрос, в направлении которого была предложена теория, теория или решение, которое предложено и результат проверки теории;
— регламентация результата НИР в ТЗ в части определения какого типа результат должен быть получен: справочный или научный;
— приводить организацию научных предприятий к структуре, включающей три отделения: подразделение поиска актуальных задач, подразделения постановки теорий и подразделения экспериментальной проверки;
— производить регулярное финансирование поисковых экспериментов.
Методические рекомендации для подготовительного этапа исследования. Определение понятийного, методологического аппарата исследования.
Зарипова Венера Рафаэловна,
зав. отделом интеллектуального развития,
педагог дополнительного образования
высшей квалификационной категории
МАОУ ДОД «ГДТДиМ №1»
г. Набережные Челны
С чего начинается исследование?
Любое исследование, открытие, размышление начинается с удивления, недоумения вопроса. Сегодняшняя изменчивая жизнь богата вопросами, на которые надо найти ответы, возникающими проблемами, которые могут помочь с определением темы исследования.
Условно этапы конструирования логики исследования можно разделить на 3 этапа. Так, В.И.Загвязинский, Р.Атаханов выделяют такие этапы как подготовительный ( методологический), основной ( собственно проведение исследования), и заключительный ( оформительский). Именно на подготовительном этапе важно грамотно сформулировать понятийный (методологический) аппарат исследования, а именно определить направление, сферу исследования, формулировать гипотезу, поставить цели и задач исследования, определить методы исследования.
Именно работа на подготовительном этапе определяет направление исследования, а грамотная формулировка основных понятий, цели и задач исследования позволяет более четко построить план проведения исследования. Зачастую на этом этапе у педагогов и детей, которые впервые начинают исследовательскую деятельность, возникают трудности в грамотном определении и формулировке методологического аппарата. Для того, чтобы грамотно сформулировать понятийный аппарат исследования, необходимо разобраться в самих определениях проблемы, гипотезы, цели, задачах и подобрать для их решения методы.
Данные методические рекомендации включают не только определения понятий, но и примеры формулировки методологического аппарата исследования.
Что же входит в понятийный аппарат научного исследования? Это такие понятия как проблема, аспект, актуальность исследования, цель, объект, предмет, гипотеза, задачи, методика, практическая значимость, новизна исследования.
Любое исследование начинается с определения проблемы, которая стоит либо перед конкретным ребенком, либо перед обществом в целом.
Проблема (от греч. problema — задача) сложный теоретический или практический вопрос, требующий изучения, разрешения; в науке — противоречивая ситуация, выступающая в виде противоположных позиций в объяснении каких-либо явлений, объектов, процессов( большая советская энциклопедия):
Проблема исследования может быть сформулирована в результате анализа научной литературы. Если удается определить, какие теоретические положения и практические рекомендации уже наработаны в интересующей области знания и смежных науках, то удастся определить и проблему исследования. Обычно проблема раскрывает лишь часть темы, существенные и недостаточно изученные вопросы.
Сформулировать проблему – значит показать умение отделить главное от второстепенного, выяснить то, что уже известно, и что еще пока не известно о предмете исследования.
Заключенное в проблеме противоречие отражает тема, ее формулировка одновременно уточняет проблему. Вытекающие из проблем темы должны быть более конкретизированными. Формулируя тему, автор размышляет над тем, как назвать научную работу.
Научная новизна.
Как уже отмечалось, целью проведения исследования является получение нового для общества знания. Следует отметить, что, когда речь идет о исследовательской деятельности школьников, то новизна результатов может иметь субъективный характер и определяться не по отношению к обществу, а по отношению к исследователю.
Как выбрать тему исследования?
Основным критерием выбора проблемы для исследования является ее актуальность, т.е. формулировка того, почему данную проблему необходимо в настоящее время изучать.
Исследователю надо доказать, что именно данная проблема должна быть исследована в настоящий момент, что именно она самая насущная, показать, как другие исследователи (ученые и практики) работают над этой проблемой, раскрыть суть проблемной ситуации. Освещение актуальности не должно быть многословным, но достаточно убедительным.
Необходимо ответить на вопросы: «почему данную проблему нужно в настоящее время изучать?», «какой интерес для общества, группы людей, науки и практики представляет выбранная тема исследования?».
Из чего следует и из чего не следует исходить при раскрытии актуальности темы исследования? Можно назвать два основных направления ее характеристики:
1. Не изученность выбранной темы: исследование актуально именно потому, что определенные аспекты темы изучены не в полной мере и проведенное исследование направлено на преодоление этого пробела
2. Возможность решения определенной практической задачи на основе полученных в исследовании данных. Одно из этих направлений либо то и другое вместе обычно фигурируют при характеристике этого элемента понятийного аппарата научного исследования.
3. Как выдвигать гипотезы?
К научной гипотезе предъявляются следующие два основных требования:
а) гипотеза не должна содержать понятий, которые не уточнены;
б) она должна быть проверяема при помощи имеющихся методик.
Гипотеза определяет главное направление научного поиска. Она является основным методологическим инструментом, организующим весь процесс исследования.
Что значит проверить гипотезу? Это значит проверить те следствия, которые логически из нее вытекают. В результате проверки гипотезу подтверждают или опровергают.
Пример: Проблема ухудшения здоровья подрастающего поколения, рост табакозозависимости подростков Гипотеза: мы предполагаем, что табакокурение влияет не только на состояние дыхательной системы, но и снижает умственную работоспособность школьников.
Что такое предмет и объект исследования?
Предмет исследования – это то, что находится в границах объекта. Именно на предмет исследования направлено основное внимание исследователя, предмет исследования в конечном итоге определяет тему работы. Предмет исследования- это стороны, свойства, характеристики объекта, подлежащие непосредственному изучению в данном исследовании, это часть, сторона объекта, в какой-то мере границы его изучения, это точка зрения, с которой рассматривается объект. Предмет исследования отвечает на вопрос «как рассматривается объект, какие отношения, свойства, функции объекта раскрывает данное исследование?». Одному и тому же объекту может соответствовать несколько различных предметов исследования.
А) Проблема шум в школе во время перемен и здоровье учителей. Цель изучить влияние школьных шумов на учителей и их воздействие на поведение учителей. Объект: поведение учителей в педагогической деятельности. Предмет исследования: восприятие школьных шумов учителями и их воздействие на поведение в педагогической деятельности.
В) Объект исследования: моральные суждения школьников различного возраста, высказанные. Предмет исследования: динамика устойчивости моральных суждений школьников в возрастном плане (возрастная устойчивость) и в ситуации психологического «давления» взрослых и сверстников (ситуативная устойчивость)»
Например : объект- учащиеся 15-16 лет, тогда предмет- профессиональная ориентация школьников.
Как сформулировать цель и задачи исследования?
Что мы хотим узнать? Это то, что мы хотим получить при проведении исследования, образ будущего, предполагаемый результат
Примеры:
Вариант 1.
Гипотеза: магнитные бури негативно влияют на здоровье, а именно на успеваемость школьников, психоэмоциональное и физиологическое состояние школьников
Цель исследования: изучить влияние магнитных бурь на успеваемость, психоэмоциональное и физиологиеческое состояние школьников 15 лет
Объект исследования: школьники 15 лет
Предмет исследования: успеваемость, психоэмоциональное и физиологическое состояние школьников
Вариант 2.
Гипотеза: применение специального комплекса упражнений будет способствовать улучшению психоэмоционального и физиологического состояния организма людей во время магнитных бурь.
Цель исследования: изучить влияние магнитных бурь и выяснить эффективность применения специального комплекса упражнений для профилактики и коррекции неблагоприятного состояния организма у лиц 40 – 55 лет во время магнитных бурь.
Объект исследования: процесс изменения психоэмоционального состояния и физиологическое состояние сердечнососудистой системы людей 40-55 лет.
Предмет исследования: комплекс специальных упражнений для профилактики неблагоприятного психоэмоционального состояния у людей во время магнитных бурь
Цель исследования: изучить влияние магнитных бурь и выяснить эффективность применения специального комплекса упражнений для профилактики и коррекции неблагоприятного состояния организма у лиц 40 – 55 лет и школьников 16 лет во время магнитных бурь.
Пример №2
Целью данной работы является описание и анализ причин и закономерностей сознательной смены профессии как феномена профессионального развития.
Общая проблема изучения сознательной смены профессии была конкретизирована в следующих задачах исследования:
Отвечают на вопрос: Как мы будем решать задачу? Как узнать об интересующем предмете исследования? Различают теоретические, общенаучные методы и эмпирические методы. Методы эмпирического исследования (наблюдение, опросные методы, эксперимент и др.) основаны на опыте, практике. Суть эмпирических методов состоит в фиксации и описании явлений, фактов, видимых связей между ними. Теоретические методы и методы научного познания предполагают глубокий анализ фактов, раскрытие существенных закономерностей, образование мысленных моделей, использование гипотез и др.: наблюдение, сравнение, анализ, синтез, поиск аналогий, дедукция, индукция, обобщение, абстрагирование, моделирование, конкретизация, метод выдвижения гипотез, метод продуцирования идей.
Таким образом, от того насколько педагог владеет понятийным и методологическим аппаратом исследования зависит грамотность и ясность определения и постановки цели, задач исследовательской работы школьников, соответственно влияет на правильный выбор методов исследования.
Список используемой литературы