Тема 2. Этапы научно-исследовательской работы
Этапы научно-исследовательской работы. Технико-экономическое обоснование (TЭО) темы. Обоснование актуальности и значимости работы для отрасли и народного хозяйства страны. Методы решения, задачи и этапы исследования. Предполагаемый (потенциальный) экономический эффект. Предполагаемые социальные результаты. Утверждение ТЭО. Цель теоретических исследований. Обоснование физической модели, разработка математической модели. Анализ предварительных результатов. Методические указания на проведение эксперимента. Рабочий план экспериментальных работ. Внедрение фундаментальных и прикладных научных исследований в производство. Государственные испытания.
Федеральный закон "О науке и государственной научно-технической политике" от 23.08.1996 N 127-ФЗ (действующая редакция, 2016)
Виды НИР и их основные этапы
Научные исследования можно разделить на фундаментальные, поисковые и прикладные.
Виды научно-исследовательских работ
| Виды исследований | Результаты исследований |
| Фундаментальные НИР | Расширение теоретических знаний. Получение новых научных данных о процессах, явлениях, закономерностях, существующих в исследуемой области; научные основы, методы и принципы исследований |
| Поисковые НИР | Увеличение объема знаний для более глубокого понимания изучаемого предмета. Разработка прогнозов развития науки и техники; открытие путей применения новых явлений и закономерностей |
| Прикладные НИР | Разрешение конкретных научных проблем для создания новых изделий. Получение рекомендаций, инструкций, расчетно-технических материалов, методик. Определение возможности проведения ОКР (опытно-конструкторские работы) по тематике НИР |
Фундаментальные и поисковые работы в жизненный цикл изделия, как правило, не включаются. Однако на их основе осуществляется генерация идей, которые могут трансформироваться в проекты НИОКР.
Прикладные НИР являются одной из стадий жизненного цикла изделия. Их задача - дать ответ на вопрос: возможно ли создание нового вида продукции и с какими характеристиками?
Порядок проведения НИР регламентируется ГОСТ 15.101-98.
Конкретный состав этапов и характер выполняемых в их рамках работ определяются спецификой НИР.
Этапы научного исследования и их краткое содержание.
Любое конкретное исследование может быть представлено в виде ряда этапов.
1. Выбор темы исследования.
2. Определение объекта и предмета исследования.
3. Определение цели и задач.
4. Формулировка названия работы.
5. Разработка гипотезы.
6. Составление плана исследования.
7. Работа с литературой.
8. Подбор исследуемых.
9. Выбор методов исследования.
10. Организация условий проведения исследования.
11. Проведение исследования (сбор материала).
12. Обработка результатов исследования.
13. Формулирование выводов.
14. Оформление работы.
Каждый этап имеет свои задачи, которые решаются часто последовательно, а иногда и одновременно.
Выбор темы исследования. Научное исследование всегда предполагает решение какой-либо научной проблемы. Недостаточность знаний, фактов, противоречивость научных представлений создают основания для проведения научного исследования. Постановка научной проблемы предполагает:
- обнаружение существования такого дефицита;
- осознание потребности в устранении дефицита;
- формулирование проблемы.
Предпочтительнее исследовать те проблемы, в которых человек более компетентен и которые связаны с его практической деятельностью (спортивной, учебной, организационной, преподавательской или технической и т.д.). Вместе с тем предполагаемую тему необходимо оценить с точки зрения возможности проведения эксперимента, т.е. наличия достаточного количества испытуемых для формирования опытных групп (экспериментальной и контрольной), научно-исследовательской аппаратуры, создания соответствующих условий для проведения процесса в экспериментальной группе и т.д.
Помощь в выборе темы может оказать просмотр каталогов защищенных диссертаций, обзорных публикаций в специальной научно-методической периодике.
Тема должна быть актуальной, т.е. полезной для удовлетворения научных, социальных, технических и экономических потребностей общества.
Определение объекта и предмета исследования. Объект исследования – это процесс или явление, которые избраны для изучения, содержат проблемную ситуацию и служат источником необходимой для исследователя информации. (Технологический процесс, управленческая задача, социальные вопросы работников).
Однако объект исследования рекомендуется формулировать не безгранично широко, а так, чтобы можно было проследить круг объективной реальности. Этот круг должен включать в себя предмет в качестве важнейшего элемента, который характеризуется в непосредственной взаимосвязи с другими составными частями данного объекта и может быть однозначно понят лишь при сопоставлении с другими сторонами объекта.
Предмет исследования более конкретен и включает только те связи и отношения, которые подлежат непосредственному изучению в данной работе.
Из сказанного следует, что объектом выступает то, что исследуется, а предметом – то, что в этом объекте получает научное объяснение. Именно предмет исследования определяет тему исследования. Например: «Влияние добавки эфирного масла тмина на срок годности (или: вкусовые качества) колбасного изделия (колбасы Венгерской) ».
Определение цели и задач. Исходя из объекта и предмета, можно приступить к определению цели и задач исследования. Цель формулируется кратко и предельно точно, в смысловом отношении выражая то основное, что намеревается сделать исследователь, к какому конечному результату он стремится. Целью исследований в рамках курсовых и дипломных работ может быть разработка рецептур новых продуктов, новых методик определения компонентов пищевых продуктов, введение новых компонентов в пищевые продукты, разработка рецептур функционального питания и т.д.
Цель конкретизируется и развивается в задачах исследования.
Задач ставится несколько, и каждая из них четкой формулировкой раскрывает ту сторону темы, которая подвергается изучению. Определяя задачи, необходимо учитывать их взаимную связь. Иногда невозможно решить одну задачу, не решив предварительно другую. Каждая поставленная задача должна иметь решение, отраженное в одном или нескольких выводах.
Первая задача, как правило, связана с выявлением, уточнением, углублением, методологическим обоснованием сущности, структуры изучаемого объекта.
Вторая связана с анализом реального состояния предмета исследования.
Третья задача связана с преобразованиями предмета исследования, т.е. выявлением путей и средств повышения эффективности совершенствования исследуемого явления или процесса (например, разработкой экспериментальной методики введения нового компонента).
Четвертая – с опытно-экспериментальной проверкой эффективности предлагаемых преобразований.
Задачи следует формулировать четко и лаконично. Как правило, каждая задача формулируется в виде поручения: «Изучить...»,«Разработать...», «Выявить...», «Установить...», «Обосновать...», «Определить...», «Проверить…», «Доказать…» и т.п.
Формулировка названия работы. Определив тему и конкретные задачи, уточнив объект и предмет исследования, можно дать первый вариант формулировки названия работы.
Название работы рекомендуется формулировать по возможности кратко, точно в соответствии с ее содержанием. Необходимо помнить, что в названии должен быть отражен предмет исследования. Не следует допускать в названии работы неопределенных формулировок, например: «Анализ некоторых вопросов...», а также штампованных формулировок типа: «К вопросу о...», «К изучению...», «Материалы к...».
Сразу найти полную и краткую формулировку – дело не простое. Даже в ходе исследования могут возникнуть новые, более удачные названия.
Разработка гипотезы. Гипотеза – научное предположение, требующее проверки на опыте и теоретического обоснования, подтверждения. Знание предмета исследования позволяет выдвинуть гипотезу. Все гипотезы делятся на описательные и объяснительные. В первых описывается связь между исследуемым качеством и результатом экспериментальной деятельности (например: эфирные масла обладают противомикробной активностью – может увеличить срок хранения за счет подавления патогенных микроорганизмов;) во вторых – объяснительных – раскрываются внутренние условия, механизмы, причины и следствия.
Источниками разработки гипотезы могут быть обобщение опыта, анализ существующих научных фактов и дальнейшее развитие научных теорий. Любая гипотеза рассматривается как первоначальная канва и отправная точка для исследований, которая может подтвердиться или не подтвердиться.
Составление плана исследования. План исследования представляет собой намеченную программу действий, которая включает все этапы работы с определением календарных сроков их выполнения. План необходим для того, чтобы правильно организовать работу и придать ей более целеустремленный характер. Кроме того, он дисциплинирует, заставляет работать в определенном ритме.
В процессе работы первоначальный план можно детализировать, пополнять и даже изменять.
Работа с литературой. Место данного этапа работы определено условно, поскольку реально работа с литературой начинается в процессе выбора темы и продолжается до конца исследования. Эффективность работы с литературными источниками зависит от знания определенных правил их поиска, соответствующей методики изучения и конспектирования. Под «литературным источником» понимается документ, содержащий какую-либо информацию (монография, статья, тезисы, книга и т.п.).
Подбор исследуемых. Любое исследование в конечном счете является сравнительным.
- Сравнивать можно результаты экспериментальной системы (колбасное изделие) т.е. системы, в которой применялся новый компонент, с результатами контрольной системы (в которой для сопоставления сохранялась обычно принятая рецептура).
- Можно сравнивать и результаты «сегодняшних» исследований с результатами, которые были получены раньше (например, один и тот же материал – колбасное изделие, с добавками сухого тмина или других эфирных масел)
- Наконец, сравнивать можно результаты, полученные на данной модели, с теми стандартами, которые существуют в пищевой промышленности.
Известно, что любое исследование проводится на сравнительно небольшом количестве моделей. В то же время выводы делаются применительно ко всем аналогичным системам (всем колбасным изделиям одного сорта). Подобный перенос результатов экспериментов основывается на статистическом законе больших чисел. Объективное действие данного закона позволяет использовать в статистике выборочный метод, при котором изучаются не все единицы той или иной совокупности, а лишь отобранная их часть. При этом обобщенные характеристики отобранной части (выборочной совокупности) распространяются на всю совокупность (генеральную совокупность). Основное требование к выборке – она должна максимально отражать черты генеральной совокупности (т.е. быть представительной – репрезентативной).
Применяя выборочный метод, каждый экспериментатор решает две задачи: что выбрать в качестве исследуемых и сколько их надо выбрать.
Выбор методов исследования. Метод исследования – это способ получения сбора, обработки или анализа данных. В исследованиях широко применяются различные методы научного познания из других областей науки и техники. С одной стороны, это явление можно считать положительным, так как оно дает возможность изучить исследуемые вопросы комплексно, рассмотреть многообразие связей и отношений, с другой - это разнообразие затрудняет выбор методов, соответствующих конкретному исследованию.
Основным ориентиром для выбора методов исследования могут служить его задачи. Именно задачи, поставленные перед работой, определяют способы их разрешения, а стало быть, и выбор соответствующих методов исследования. При этом важно подбирать такие методы, которые были бы адекватны своеобразию изучаемых явлений.
В практике проведения исследований в пищевой промышленности, направленных на решение различных задач, наибольшее распространение получили следующие методы:
- анализ научно-методической литературы, документальных и архивных материалов;
- опрос (беседа, интервью и анкетирование);
- контрольные испытания (тестирование);
-экспертное оценивание;
- наблюдение;
- эксперимент;
- методы математической обработки.
Перечисленные группы методов тесно связаны между собой. Они не могут применяться изолированно. Например, для проведения наблюдения или эксперимента необходимо предварительно получить информацию о том, что уже есть в практике и теории, т. е. воспользоваться методами анализа научно-методической литературы или опроса. Полученный в процессе исследования фактический материал не будет достоверен без методов математической обработки.
Сущность любого эксперимента состоит в сочетании нескольких перечисленных методов.
Организация условий проведения исследования. Организация эксперимента связана с планированием его проведения, которое определяет последовательность всех этапов работы, а также с подготовкой всех условий, обеспечивающих полноценное исследование. Сюда входят подготовка соответствующей обстановки, сырья, приборов, средств, инструктаж помощников, планирование наблюдения, выбор экспериментальных и контрольных групп, оценка всех особенностей экспериментальной базы и т.д.
Для успешного проведения эксперимента необходимы определенные условия: наличие базы (----), соответствующий инвентарь (-----). Вопрос о месте проведения эксперимента на практике, особенно на начальном этапе, чаще всего решается на основе личной договоренности экспериментатора (например, технолог-директор компании). Во всех случаях для проведения эксперимента должно быть получено разрешение руководителя организации, в которой предполагается проведение эксперимента.
Проведение исследования. На этом этапе работы с помощью выбранных методов исследования собирают необходимые эмпирические (опытные) данные для проверки выдвинутой гипотезы.
Начальные, промежуточные и конечные исследования предусматривают получение показателей с помощью методов сбора текущей информации, а проведение занятий обеспечивает непосредственную реализацию намеченного процесса (применение новых средств, методов и пр.).
Временные интервалы между начальными, промежуточными и конечными исследованиями крайне изменчивы и зависят от многих причин (задач и методов исследования, реальных условий организации эксперимента и т.д.).
Исследование проводится на основе общей программы эксперимента, программ ведения занятий в экспериментальных и контрольных группах, а также программы ведения наблюдений.
В программе указывают содержание и последовательность всех действий (что, где, когда и как будет проводиться, наблюдаться, проверяться, сопоставляться и измеряться; какой будет установлен порядок измерения показателей, их регистрации; какие при этом будут применяться техника, инструментарий и другие средства; кто будет выполнять работу и какую).
Обработка результатов исследования. Первичная обработка данных. Результаты каждого исследования важно обрабатывать по возможности тотчас же по его окончании, пока память экспериментатора может подсказать те детали, – которые почему-либо не зафиксированы, но представляют интерес для понимания существа дела. При обработке собранных данных может оказаться, что их или недостаточно, или они противоречивы и поэтому не дают оснований для окончательных выводов. В таком случае исследование необходимо продолжить, внеся в него требуемые дополнения.
В большинстве случаев обработку целесообразно начать с составления таблиц (сводных таблиц) полученных данных.
И для ручной, и для компьютерной обработки в исходную сводную таблицу чаще всего заносят начальные данные. В последнее время преимущественной формой математико-статистической обработки стала компьютерная, поэтому в таблицу целесообразно внести все интересующие вас признаки в форме десятичного числа. Это необходимо, поскольку формат данных для большинства используемых компьютерных программ накладывает свои ограничения.
Математическая обработка данных. Для определения способов математико-статистической обработки, прежде всего, необходимо оценить характер распределения по всем используемым параметрам. Для параметров, имеющих нормальное распределение или близкое к нормальному, можно использовать методы параметрической статистики, которые во многих случаях являются более мощными, чем методы непараметрической статистики. Достоинством последних является то, что они позволяют проверять статистические гипотезы независимо от формы распределения.
Важнейшими статистическими характеристиками являются:
а) средняя арифметическая
б) среднее квадратическое отклонение
в) коэффициент вариации
Ориентируясь на эти характеристики нормального распределения, можно оценить степень близости к нему рассматриваемого распределения.
Одной из наиболее часто встречающихся задач при обработке данных является оценка достоверности различий между двумя или более рядами значений. В математической статистике существует ряд способов для ее решения. Компьютерный вариант обработки данных стал в настоящее время наиболее распространенным. Во многих прикладных статистических программах есть процедуры оценки различий между параметрами одной выборки или разных выборок. При полностью компьютеризованной обработке материала нетрудно в нужный момент использовать соответствующую процедуру и оценить интересующие различия.
Формулирование выводов. Выводы – это утверждения, выражающие в краткой форме содержательные итоги исследования, они в тезисной форме отражают то новое, что получено самим автором. Частой ошибкой является то, что автор включает в выводы общепринятые в науке положения – уже не нуждающиеся в доказательствах.
Решение каждой из перечисленных во введении задач должно быть определенным образом отражено в выводах.
Оформление работы. Основанная задача данного этапа работы представить полученные результаты в общедоступной и понятной форме, позволяющей сравнивать их с результатами других исследователей и использовать в практической деятельности. Поэтому оформление работы должно соответствовать требованиям, предъявляемым к работам, направляемым в печать (квалификационная работа- требования).
Примерный перечень работ на разных этапах НИР приведен в таблице.
Этапы НИР и состав работ на них
| Этапы НИР | Состав работ |
| Разработка ТЗ (техническое задание) на НИР | Научное прогнозирование Анализ результатов фундаментальных и поисковых исследований Изучение патентной документации Учет требований заказчиков |
| Выбор направления исследования | Сбор и изучение научно-технической информации Составление аналитического обзора Проведение патентных исследований Формулирование возможных направлений решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и их сравнительная оценка Выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения задач Сопоставление ожидаемых показателей новой продукции после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов Оценка ориентировочной экономической эффективности новой продукции Разработка общей методики проведения исследований Составление промежуточного отчета |
| Теоретические и экспериментальные исследования | Разработка рабочих гипотез, построение моделей объекта исследований, обоснование допущений |
| Выявление необходимости проведения экспериментов для подтверждения отдельных положений теоретических исследований или для получения конкретных значений параметров, необходимых для проведения расчетов | |
| Разработка методики экспериментальных исследований, подготовка моделей (макетов, экспериментальных образцов), а также испытательного оборудования | |
| Проведение экспериментов, обработка полученных данных | |
| Cопоставление результатов эксперимента с теоретическими исследованиями | |
| Корректировка теоретических моделей объекта Проведение при необходимости дополнительных экспериментов | |
| Проведение технико-экономических исследований Составление промежуточного отчета | |
| Обобщение и оценка результатов исследований | Обобщение результатов предыдущих этапов работ Оценка полноты решения задач разработка рекомендаций по дальнейшим исследованиям и проведению ОКР разработка проекта ТЗ на ОКР составление итогового отчета приемка НИР комиссией |
Разработка новой рецептуры на предприятиях пищевой промышленности заканчивается подготовкой нормативных документов (ТУ, СТО); получением Сертификатов, Деклараций; внесением поправок в технологический процесс (если требуется) – написанием инструкций и т.д.