ОСНОВЫ
НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Курс лекций для студентов специальности:
"Шахтное и подземное строительство"
Рекомендовано
Ученым советом ДонГТУ
Протокол №____
от ____________2007 г.
Алчевск, 2007
УДК 622.001.5
ББК___________
Б
Рецензенты:
Р.А. Фрумкин – докт. техн. наук, проф., заведующий кафедрой разработки месторождений полезных ископаемых (Донбасский государственный технический университет, г. Алчевск)
Н.Р. Шевцов – докт. техн. наук, проф., заведующий кафедрой строительства шахт и подземных сооружений (Донецкий национальный технический университет, г. Донецк)
Б Бабиюк Г.В. Основы научных исследований: Курс лекций. – Алчевск: ДонГТУ, 2007. – 247 с.
ISBN_______________
В курсе лекций изложены общие сведения о науке и научно-исследовательской работе в высших учебных заведениях, вопросы поиска и обработки научно-технической информации, методология теоретических и экспериментальных исследований в горной науке, методы обработки результатов исследований, правила оформления и использования результатов исследований. Кроме того, в пособии приведен пример решения научной задачи комплексным методом.
Б Бабіюк Г.В. Основи наукових досліджень: Курс лекцій. – Алчевськ: ДонДТУ, 2007. – 247 с.
В курсі лекцій викладені загальні відомості про науку і наукові дослідження, принципи організації науково-дослідної роботи у вищих навчальних закладах, питання пошуку і обробки науково-технічної інформації, методологія теоретичних і експериментальних досліджень, правила оформлення і використання результатів досліджень. Крім того, у посібнику наведено приклад розв'язання наукової задачі комплексним методом.
Табл. 16 Ил. 47 Библиогр. назв.
УДК 622.001.5
ББК___________
ÓГ.В. Бабиюк, 2007
ÓДонДГУ, 2007
ISBN_______________
ПРЕДИСЛОВИЕ
Во всем мире признано, что наилучшей формой подготовки специалистов высшей квалификации является их непосредственное участие в научных исследованиях. Поэтому перед высшей школой поставлена задача, чтобы за время обучения в вузе каждый студент получил бы навыки исследователя и умел бы их применять на практике при решении сложнейших проблем современного производства. В связи с повышенными требованиями к качеству подготовки специалистов (магистров), отвечающих потребностям развития страны, научно-исследовательская работа студентов (НИРС) выдвигается в число важнейших факторов совершенствования всей системы высшего образования. Непременное участие студентов в научных исследованиях, реальных проектных и конструкторско-технологических разработках должно стать одним из основных способов развития творческого мышления.
В связи с этим курс "Основы научных исследований" занимает особое место в системе подготовки студентов. Его основная цель состоит в освоение студентами элементов методологии научных исследований и развитии у них рационального творческого мышления. Отсюда вытекают задачи курса, которые сводятся к следующему:
– дать студентам общие сведения о научных исследованиях по профилю специальности, освоить элементы методологии исследований и их организацию;
– научить студентов формулировать цели и задачи исследований, проводить самостоятельные теоретические и экспериментальные научные исследования, анализировать их результаты и оформлять в надлежащем виде.
Курс базируется на глубоком знании всех без исключения общеобразовательных и инженерных дисциплин. Следует подчеркнуть, что перед курсом не стоит цель изложить все многообразие научных методов, используемых в горной науке, что в принципе невозможно. Основное его назначение заключается в формировании у студентов навыков использования научных знаний для решения конкретных задач горной практики.
В результате изучения данного курса студент должен уметь выполнять в различных формах учебного процесса (под руководством преподавателя) те или иные индивидуальные исследования, лабораторные работы, индивидуальное задание на практику, курсовой и дипломный проекты, квалификационную работу магистра, диссертацию.
Настоящее учебное пособие написано в соответствии с программой одноименной дисциплины для студентов специальности "Шахтное и подземное строительство", которая читается в Донбасском государственном техническом университете. Пособие представляет собой попытку систематизированного изложения базовых методов научных исследований по профилю специальности на основе обобщения рекомендаций ведущих вузов и научно-исследовательских организаций, а также многолетнего опыта автора.
В настоящее время студенты шахтостроители при изучении курса используют преимущественно учебное пособие, изданное коллективом авторов Днепропетровского горного института, еще в 1984 году для всех горных специальностей, а также учебное пособие проф. Фрумкина Р.А., подготовленное для студентов специальности "Разработка месторождений полезных ископаемых". Настоящее пособие лучше отражает специфику исследований в подземном строительстве и содержит, кроме того, пример комплексного выполнения научного исследования различными методами. Это позволит повысить эффективность проведения НИРС на профилирующих кафедрах. Учебное пособие будет также полезно магистрам и аспирантам, занимающихся исследованиями в рамках горной науки.
ЛЕКЦИЯ 1
ТЕМА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Основные понятия и определения
Прежде всего, выясним, что же такое наука. В литературе Вы можете встретить очень много определений, от серьезных до шуточных. В одних случаях определение звучит так: "Наука – непрерывно развивающаяся система знаний об объективных законах природы, общества и мышления". В других: "Наука – это род человеческой деятельности, направленный на познание человеком законов окружающей природы и общества". Широко известно и шуточное определение понятия науки ученого-физика Арцимовича Л. А., который сказал, что наука – это лучший современный способ удовлетворения любопытства отдельных лиц за счет государства.
Фундаментальный анализ понятия науки дан в философских трудах. В них изложен диалектический подход к пониманию функций науки. (Диалектика – наука о всеобщих законах движения, изменения, обновления и развития природы, общества и мышления). Наука – это одновременно специфическая форма общественного сознания с определенной системой знаний; процесс познания закономерностей объективного мира; процесс производства знаний и их использования на практике; вид общественного разделения труда.
В соответствии с приведенным определением одна из основных функций наукисостоит в познании объективного мира. Процесс познания – основа любого научного исследования. В процессе познания человек осваивает мир, преобразовывая его для улучшения условий своей жизни. Движущей силой и конечной целью является практика, преобразующая мир на основе его собственных законов.
Путь научного познания начинается с накопления фактов. Однако, хотя факты – это воздух ученого, как говорил знаменитый физиолог Павлов И.П., сами по себе они еще не наука. Факты становятся составной частью научных знаний, если они представляются в систематизированном, обобщенном виде. Любое научное исследование развивается в следующем порядке: факты ® абстракция ® теория ® законы.
Фактысистематизируются и обобщаются с помощью простейших абстракций (категорий, представлений, понятий). Абстракция – это формирование образов реальности посредством отвлечения и пополнения, т.е. осмысления того, с чем мы имеем дело. Образование абстракции есть средство достижения нового, конкретного знания. Движение в мышлении от чувственно-конкретного через абстрактное и опять к конкретному является законом развития теоретического познания.
В качестве примера знакомых Вам абстрактных категорий, которые помогают изучать явления, происходящие в массиве горных пород, можно привести напряжение σ и деформацию ε. Эти абстрактные категории позволяют судить о механическом состоянии горных пород.
Наиболее высокой формой обобщения и систематизации знаний является теория. Под теорией понимают учение об обобщенном опыте (практике), формирующее научные принципы и методы, которые позволяют обобщить, познать процессы и явления, проанализировать действие на них различных факторов и предложить рекомендации по их использованию в практической деятельности людей. Теория обычно строится на результатах, полученных при экспериментировании, а проверяется она также экспериментом.
Важнейшим звеном в системе научных знаний являются научные законы, которые отражают наиболее существенные, устойчивые, повторяющиеся, объективные, внутренние связи в природе, обществе и мышлении. Обычно законы выступают в форме определенного соотношения понятий. Например, закон Гука: 
, где Е – модуль Юнга, с помощью которого описывается связь между напряжениями и деформациями в пределах упругого поведения горных пород.
Деятельность, направленная на получение новых знаний, называется научным исследованием, т.е. изучение явлений и процессов, влияния на них различных факторов, а также анализ взаимодействия между явлениями с целью получить убедительно доказанные и полезные для науки и практики результаты.
Различают четыре уровня научных исследований: эмпирический; экспериментально-теоретический; теоретический; метатеоретический. Если на нижних уровнях посредством наблюдений устанавливаются новые данные и на основе их обобщения формируются выводы, то на высших уровнях выдвигаются общие для данной области теоретические закономерности, позволяющие объяснить ранее открытые факты и эмпирические закономерности, предвидеть будущие события и явления.
Каждое научное исследование имеет свой объект (предмет), на познание которого оно направлено. Между собой объект и предмет исследования соотносятся как общее и частное. Объект исследования – это то, что порождает проблемную ситуацию и выбрано для изучения. Объектом исследования может быть предмет материального мира (например, массив горных пород), процесс (разрушение горных пород вокруг выработки), явление (ползучесть горных пород), свойства (прочность горных пород), а также связь между явлениями и свойствами. В пределах объекта исследования выделяется та его часть, которая является предметом исследования. Именно на него направлено основное внимание исследователя, поскольку предмет определяет тему научного исследования.
Цель научного исследования – определение конкретного объекта (предмета) и всестороннее, достоверное изучение его структуры, характеристик, связей с помощью разработанных в науке методов познания, а также получение полезных для деятельности человека результатов и внедрение их в производство.