Организация научных исследований в области защиты окружающей среды

Организация научных исследований в области защиты

окружающей среды

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ

                Дисциплина специализации «Организация научных исследований в области защиты окружающей среды» изучается на старших – завершающих учебу курсах. Программа предусматривает чтение лекций, проведение лабораторных работ, выполнение письменных контрольных работ и в завершении - сдачу зачета и экзамена.

                Для успешного изучения учебного материала студенты должны усвоить экологические дисциплины, Концепцию современного естествознания, Математику, разделы Химии. Они должны быть готовы к применению всех этих знаний, как для решения научно-исследовательских задач при выполнении выпускных квалификационных работ, так и в дальнейшем - при профессиональной деятельности или же при будущей научной.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

            Цели изучения дисциплины

Научная деятельность в вузе является непременной составной частью процесса подготовки высококвалифицированных специалистов. Само обеспечение подготовки специалистов может быть осуществлено на основе новейших достижений научно-технического прогресса. В условиях современного развития общества будущие специалисты должны получить соответствующую подготовку  по проведению научных исследований по тем проблемам, которые могут возникнуть в условиях производства.

Если в прошлом понятие «исследование» связывалось только со специализированной деятельностью, то сейчас в связи с появлением многих видов профессиональной деятельности человека, исследования все больше проникают в повседневную практику.

Современный специалист должен быть подготовлен так, чтобы всегда быть готовым идти нога в ногу с прогрессом науки и технологии, его образование должно воспитывать в нем способность как к интеллектуальному творчеству, так и к интеллектуально активному восприятию сделанного другими. По прямому смыслу слова, наука – это то, чему можно научить или научиться, то есть передать (и получить) или же добыть знание и умение самому. Хорошо образованные работники могут быть получены только с помощью системы настоящего высшего образования – значит готовить молодых людей к будущей достаточно сложной работе. При этом работа, получаемая по завершении образования, должна удовлетворять как работодателя, так и работника.

Научные исследования являются первым этапом на длинном пути создания той или иной технологии, машины или системы, промышленной разработки.

                Поэтому каждый инженер должен знать и понимать специфику научной деятельности и быть способным применить свои знания, умения и навыки при решении конкретных задач, вызванных особенностями будущей работы. Не зря слово «инженер» происходит от английского enjine – мотор, то есть тот, который двигает активно вперед. Enjineer – это тот, кто создавал двигатели, а впоследствии инженерами стали называть специалистов и в других областях деятельности.

                В высших учебных заведениях одним из средств повышения качества  подготовки инженеров по ряду специальностей является научно-исследовательская работа студентов (НИРС). Важным звеном в подготовке к этой работе является изучение дисциплины по организации научных исследований студентов. Первая типовая программа по этой дисциплине была разработана в 1983 году и включена в стандарты многих специальностей.

Решение задач по охране окружающей среды  и рационального использования природных ресурсов возможно только на основе глубоких экологических знаний. Разобраться в экологических проблемах возможно только при наличии знаний о законах природы, о путях выхода из экологического кризиса, которые могут быть получены при проведении глубоких научных исследований. Исследования сложных биологических систем, каковыми являются экологические проблемы, требуют и соответствующей высокой подготовки.

Основные задачи дисциплины       

• овладеть методологией проведения научных исследований;
• научить анализу современного состояния окружающей среды;
• дать основные этапы проведения исследований;
• научить выработке навыков построения стратегии, тактики и самоэкспертизы научных исследований;
• ознакомить с порядком планирования, проведения исследования и оформления результатов;
• научить работе с патентной, научной информацией;
• ознакомить с методами статистической обработки экспериментальных данных;
• дать навыки организации научно-исследовательских работ

ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ

                Студент, успешно освоивший курс  дисциплины «Организация научных исследований в области защиты окружающей среды», должен:

• иметь представление о методах научного познания;
• владеть методологией проведения научных исследований;
• ориентироваться в вопросах выбора правильного направления и темы исследования, ее актуальности, стратегии и тактики проводимых НИР;
• быть способным грамотно и квалифицированно спланировать экспериментальную работу, ее методическое, инструментальное  обеспечение и проведение самого исследования;
• уметь грамотно и квалифицированно оформить  научно-исследовательскую работу;
• усвоить теоретические основы проектирования, организации и осуществления научных исследований в области охраны окружающей среды.

ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

            При изучении первой темы даются основные понятия по методам научного познания, дается их классификация, особенности различных уровней познания. Вторая тема посвящена организации научных исследований, а именно представлены основные направления научных исследований, реализуемых по плану «Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации» и исследования в области защиты и охраны окружающей среды. Планирование и задачи непосредственного проведения экспериментальных работ составляет суть третьей темы курса. В этой же части представлены материалы по работе с информационными источниками, в частности с научно-технической, патентной. В заключительной части этой темы приведены особенности по математической (статистической) обработке полученных данных. Здесь же представлены требования по оформлению и печатанию рукописи. В приложении даны конкретные примеры оформления библиографических источников, используемых в научно-исследовательской работе.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ануфриев А.Ф. Научное исследование. Курсовые и диссертационные работы. – М.: Ось – 89, 2002. – 112с.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. – М.: Изд-  во МГУ, 1970. – 437 с.

3. Бромберг Г.В.Основы патентного дела – М.: ИНИЦ Роспатента, 2001. – 172 с.

4. Волков Ю.Г. Диссертация: Подготовка, защита, оформление: Практическое пособие /Под ред. Н.И.Загузова – М.: Гардарика, 2003.

– 185 с.

5. Голубкина Н.А., Шамина М.А. Лабораторный практикум по экологии. – М.: ФОРУМ–ИНФРА–М, 2004. – 56 с.

6. Горелов А.А. Концепция современного естествознания. – М.: Центр, 1998. – 208 с.

7. Ефимова М.Р., Петрова Е.В., Румянцева В.Н. Общая теория статистики: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2000. – 416 с.

8. Концепция современного естествознания: Сер. «Учебники и учебные пособия» – Ростов на /Дону «Феникс». 1997. – 448 с. 

9. Кузин Ф.А. Кандидатская диссертация. Методика написания, правила оформления и порядок защиты: Практическое пособие для аспирантов соискателей ученой степени.– 6-е изд., доп. – М.: Ось–89, 2004. – 224 с.

10. Методические указания по структуре и правилам оформления дипломных, курсовых работ в области защиты окружающей среды / Сост. М.Р.Яхина и др. – Уфа: УГАЭС, 2006. – 32 с.

11. Новиков Ю.В. и др. Методы исследования качества воды водоемов /Ю.В. Новиков, К.О.Ласточкина, З.Н.Болдина: Под. ред. А.П.Шицковой. – М.: Медицина, – 1990. – 400 с.

12. Основы научных исследований: теория и практика: Учебное пособие для студентов вузов /В.А.Тихонов, Н.В.Корнев, В.А.Ворона, В.В.Остроухов. – М.: Гелиос АРВ, 2006. – 352 с.

13. Сиденко А.В., Попов Г.Ю., Матвеева В.М. Статистика: Учебник. – Изд-во «Дело и Сервис», 2000. – 464 с.

14.Тихонова И.О., Тарасов В.В. Практикум по химическим методам анализа  в экологическом мониторинге. – М.: РХТУ им. Д.И.Менделеева, 2002.

     – 64 с.

15. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учебное пособие. – М.: изд. центр «Академия», 2002. – 480 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.                Агрохимические методы исследования почв. – М.:Наука, 1975. – 656 с.

2.                Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2-х ч. Ч. 2 Физико-химические методы анализа – М.: Высш. шк., 1989. – 384 с.

3.                Вахмистров Д.Б. Как писать научную статью по физиологии растений // Физиология растений. – 1981. – Т. 28. – Вып. 4. – С. 860-872.

4.                Воронцов Г.А. Письменные работы в вузе: Учебное пособие для студентов – Ростов на Дону: изд. центр «МарТ», 2002. – 192 с.

5.                Дмитриев А.В. Учебный труд студентов и его организация: Учебное пособие. – Уфа: Полиграфкомбинат, 2000. – 112 с.

6.                Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика. – М.: Наука, 1985. – 354с.

7.                Математическая обработка экспериментальных данных /Сост. И.А.Хусаинова, И.П.Журкина. – Уфа: УГИС, 2005. – 13 с.

8.                Патентоведение: Учебник для вуза /Под ред. Е.А. Артемьева.. – М.: Машиностроение, 1984. – 352 с.

9.                Практикум по физической и коллоидной химии / Под ред. Н.И.Евстратова.– М.: Высш. шк., 1990. – 356с.

10.           Хабибуллин И.Л. Экологическое моделирование: Учебное пособие. – Уфа: РИО БашГУ, 2002. – 121 с.

ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ

1.             Дайте определение науки.

2.             Дайте определение научным исследованиям.

3.             Какие существуют отличительные особенности науки?

4.             Какие существуют методы познания?

5.             Назовите основные понятия по методам познания.

6.             Чем отличается научное познание от обыденно-бытового?

7.             Особенности эмпирического уровня познания.

8.             Особенности теоретического уровня познания.

9.             Что такое методология исследования?

10.          Что такое метод науки?

11.          Что такое научный метод?

12.          Какие существуют направления развития науки и техники в РФ?

13.          Назовите, по каким критериям классифицируются научные   исследования?

14.          Назовите структуру экспериментального исследования.

15.          Что такое фундаментальные исследования?

16.          Что такое прикладные исследования?

17.          Назовите основные отличия между фундаментальными и прикладными исследованиями

18.          Какие пункты включает в себя планирование научно-исследовательских работ?

19.          Что нужно сделать, чтобы начать научно-исследовательские работы?

20.          Что такое ТЭО?

21.          Какие пункты включает стратегия исследования?

22.          Какие пункты включает тактика исследования?

23.          Как Вы расшифруете понятие «самоэкспертиза исследования»?

24.          Назовите основные пункты, приводимые в заключении  исследования?

25.          Какие математические операции проводятся при статобработке данных?

26.          Дайте определение понятию корреляция.

27.          Что такое корреляционный анализ? 

28.          Что такое регрессионный анализ?

29.          Назовите основные показатели (термины) корреляционного анализа.

30.          Назовите основные показатели регрессионного анализа.

31.          В чем  суть математического планирования экспериментов?

32.          В каких пределах изменяются коэффициенты корреляции?

33.          Что такое авторское свидетельство?

34.          Что такое патент?

35.          Назовите структуру Роспатента?

36.          Назовите основные информационные источники?

37.          Назовите основные требования к печатанию рукописи

38.          В чем по Вашему отличие (сходство) между методом и методикой исследования?

39.          Как протекает процесс получения новых данных?

40.          В чем сущность изобретения?

ТРЕНИНГ–ТЕСТЫ

Тест-задание для проверки остаточных знаний для входного, промежуточного и итогового контроля

     А). Форма: закрытая

                Указания для студентов: Все задания имеют 4 варианта ответа, из которых правильный, или же правильный и наиболее полный ответ только один. Номер выбранного Вами ответа обвести кружочком в бланке для ответов.

1. Познание (сущность)
а) процесс движения человеческой мысли от незнания к знанию	в) выработка практических действий
б) объективная деятельность человека	г) накопление, размножение знаний
2. Наука (сущность):
а) определенная деятельность, направленная на реализацию практических задач	в) проверка теоретических выкладок на практике
б) особый рациональный способ познания мира	г) деятельность, направления на реализацию перспективных задач, стоящих перед обществом, государством
3. Правильность научных знаний проверяется:
а) логикой		в) доказательностью
б) практикой		г) законом
4. Законы науки:
а) варианты объяснения фактов		в) скорректированные положения отдельных фактов
б) совокупность понятий, имеющих постоянное значение		г) перечень понятий, суждений, имеющих определенный алгоритм решения
5. Характерные черты науки:
а) отрасль культуры		в) процесс производства знаний, отрасль культуры, один из важных факторов общественного развития
б) специальный институт		г) все представленные выше черты
6. Отличительные черты науки (2):
а) фрагментарна		в) фрагментарна, общезначима, незавершенна
б) фрагментарна, обезличена		г) фрагментарна, общезначима, незавершенна, критична
7. Отличительные черты науки (3):
а) преемственна, критична, рациональна, чувственна		б) преемственна
б) преемственна, критична		г) преемственна, критична, постоянна
8. Научное исследование (2):
а) особый вид познавательной деятельности		в) диагностика, анализ
б) диагностика		г) проектирование
9. Отличительные особенности научного познания (1):
а) наличие специальных методов		в) наличие специальных методов, воспроизводимость полученных результатов
б) распознавание  состояния обследуемого объекта		г) воспроизводимость полученных результатов, наличие специальных методов, диагностика обследуемого объекта
10. Отличительные особенности научного познания (2):
а) новизна полученных результатов		в) новизна, точность, воспроизводимость полученных результатов, диагностичность
б) точность полученных результатов		г) новизна, точность, воспроизводимость полученных результатов
11. Отличительные особенности научного познания (3):
а) точность, новизна полученных результатов, творчество, целенаправленный процесс, с четко сформулированными задачами		в) точность полученных результатов
б) новое освещение ранее рассмотренных вопросов		г) точность, новизна полученных результатов, целенаправленный процесс, диагностическое обследование
12. Научное исследование характеризуется:
а) строгой доказательностью		в) строгой доказательностью, последовательностью, обоснованностью выводов
б) последовательностью		г) обоснованностью выводов, строгой доказательностью, формальным обобщением
13. Методология научного исследования:
а) учение о структуре деятельности		в) учение о средствах деятельности
б) учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности		г) учение о логической организации
14. Методология науки дает:
а) характеристику компонентов научного исследования		в) предмета анализа
б) определение объекта		г) совокупность исследовательских средств
15. Методологический аппарат науки включает:
а) принцип организации и проведения исследования		в) тактические средства исследования
б) способы определения стратегии исследования		г) принцип организации исследования, стратегию, тактику, понятийно-категориальную систему научного исследования
16. Методы научного познания:
а) всеобщие		в) всеобщие, общенаучные, формализованные, абстрагированные
б) всеобщие, общенаучные		г) всеобщие, общенаучные, частнонаучные
17. Общенаучные методы эмпирического уровня:
а) наблюдение		в) эксперимент, наблюдение, измерение
б) наблюдение, анализ		г) наблюдение, эксперимент, формализация, измерение
18. Общенаучные методы теоретического уровня:
а) абстрагирование		в) индукция, дедукция, синтез, анализ, эксперимент
б) абстрагирование, идеализация, формализация, индукция, дедукция		г) аналогия, моделирование
19. Требования, предъявляемые к научному методу:
а) детерменированность, заданность, результативность, воспроизводимость, обучаемость, экономичность		в) экономичность, воспроизводимость, заданность, исключительность, последовательность, фрагментарность
б) воспроизводимость, последовательность		г) результативность, фрагментарность, экономичность
20. Общий ход научного исследования:
а) обоснование актуальности темы		в) выбор методов исследования, оценка результатов, определение объекта, предмета исследования
б) описание процесса исследования		г) описание процесса исследования, обсуждение результатов, классификация источников, определение объекта и предмета исследования, постановка цели, аксиоматизация исследовательских операций
21. Мег(т)атеоретический уровень общенаучного метода включает:
а) теоретический уровень		в) теоретический уровень, системный анализ
б) теоретический уровень, анализ, синтез, эксперимент		г) системный анализ, аналогия, моделирование, эксперимент
22. Научные исследования классифицируются по:
а) значимости в жизни общества		в) видам связи с общественным производством, их важности, целевому назначению, источникам финансирования, длительности
б) степени важности для народного хозяйства		г) источникам финансирования, целевому назначению
23. Фундаментальные исследования – это:
а) капитальные		в) открытие новых и изучение сложных явлений, законов природы, принципов исследования
б) ориентированно фундаментальные		г) имеющие наибольшую степень неопределенности
24. К специальным видам научно-технической информации относятся:
а) нормативно-техническая документация, рефераты		в) нормативно-техническая документация, стандарты, инструкции, методические указания
б) стандарты, инструкции, обзоры, реферативные журналы		г) технические условия, обзорные статьи, дайджест листы
25. Приоритетные направления развития науки, технологии, техники РФ состоит из позиций:
а)  3		в)  8
б)  5		г)  10
26. Основные направления фундаментальных исследований РФ представлены группой наук:
а) информатика, химические науки		в) технические науки, химические науки и науки о материалах, биологические науки, науки о Земле, общественные науки
б) физико-математические наук, науки о материалах		г) историко-филологические науки, физико-математические науки, технические, химические науки, науки о Земле, астрофизика, военные, общественные науки
27. В Республике Башкортостан приняты научные программы:
а) отходы		в) Экология и природные ресурсы, РФФИ «Агидель»
б) сохранение редких видов животных		г) водные ресурсы, леса, поддержка особоохраняемых территорий
28. Планирование научного исследования:
а) составление плана эксперимента		в) составление технико-экономического обоснования (ТЭО)
б) составление алгоритма всего исследования		г) сложный процесс поиска места коллектива в научном пространстве
29. Технико-экономическое обоснование научного исследования:
а) предплановый документ		в) обоснование необходимости проведения исследования, на основе литературного обзора и с раскладкой ожидаемых экономических эффектов.
б) предплановый документ с экономической раскладкой		г) целесообразность проведения исследования
30. При выборе темы исследования необходимо использовать:
а) каталоги защищенных диссертаций, авторефератов		в) консультации с ведущими учеными
б) обзоры достижений науки, написанные ведущими специалистами		г) использовать все возможные пути
31. Стратегия исследования включает компоненты:
а) актуальность темы		в) актуальность, противоречие, проблема, цель
б) проблемы, противоречие		г) цель, актуальность, противоречие, объект, практическая значимость
32. Актуальность темы вызвана:
а) востребованностью, многопрофильностью проблемы		в) сложностью проблемы
б) личным интересом исследователя		г) необходимостью преодоления проблемной ситуации, которая обосновывается при всестороннем анализе литературы или указывается в директивных документах государства
33. Противоречие:
а) выясняется при анализе актуальности темы		в) это нарушенные связи
б) нарушенные связи, слабое звено между элементами системы, требующие устранения		г) эта проблема исследования
34. Проблемы исследования:
а) часть противоречия		в) непреодолимое препятствие
б) попытка осмысливания слабого звена противоречия		г) одна из сторон противоречия, требующая осмысления и решения
35. Проблема возникает тогда, когда:
а) не определен алгоритм движения		в) новые знания не достаточны
б) старые знания обнаружили свою не состоятельность		г) новые факты не укладываются в рамках прежних теоретических представлений
36. Проблема может быть снята:
а) исследователем, при его познавательном интересе, либо по заданию заказчика после установления реального наличия, выделения проблемной ситуации, анализа литературы и бесед с экспертами-учеными		в) познавательным интересом исследователя
б) заданием исследователю извне каким либо заказчиком		г) вычленением наиболее существенных известных элементов проблемной ситуации
37. Цель исследования:
а) продолжение поставленной проблемы, поиск ответа на вопросы задачи исследования		в) продолжение проблемы, предвидение результата исследования
б) некоторый образ будущего		г) анализ поставленной задачи
38. Тактика исследования включает следующие компоненты:
а) установление операции, включающей установление объекта, предмета, гипотезы, методик и задач исследования		в) практические действия для получения значимых результатов
б) системы практических действий		г) серия операций, конкретизирующих и уточняющих исследовательскую деятельность
39. Объект и предмет исследования соотносятся:
а) как частное и общее		в) общее и частное, целое и часть
б) общее и частное		г) часть и целое, частное и общее
40. Задачи исследования – это:
а) исследовательские действия, которые необходимо выполнить для достижения поставленной в работе цели, решение проблемы или для проверки сформулированной гипотезы		в) разработка новой методики
б) определяется ступенька поиска		г) компоновка цели с определенной направленностью
41. Научной новизной могут быть:
а) методы исследования		в) эмпирическое подтверждение научного факта
б) все факты, явления, методы, которые ранее не изучались  или не опровергались		г) выявленные факты
42. Практическая значимость:
а) на основе полученных данных можно решить теоретическую задачу		в) возможность решения практической задачи на основе полученных данных и нового методического подхода
б) использование новой методики		г) внедрение результатов исследования
43. Предметом защиты исследования являются:
а) доведение до членов комиссии результатов исследования		в) краткий доклад, аннотация
б) научная новизна и практическая значимость работы представленная в устной и (или) письменной форме		г) рукопись представленная оппоненту
44. Примерная структура экспериментального исследования состоит из:
а) введения, экспериментальной части, выводов		в) библиографии, экспериментальной части, заключения, обзора литературы, введения и приложения
б) введения, главы 1,2,3,4, выводов и списка литературы		г) введения, методики исследования, результатов исследования, обсуждения, заключения, библиографии, приложения
45. Выборочное наблюдение – это:
а) способ несплошного наблюдения		в) 1/10 совокупности
б) способ несплошного наблюдения, отобранная по определенным правилам		г) 1/20 совокупности
46. Степень изменчивости свойств параметров, явлений обозначается:
а) вариацией		в) корреляцией
б) ковариацией		г) отклонением
47. К абсолютным показателям вариации относятся:
а) размах вариации		в) дисперсия, линейное отклонение, размах вариации, среднеквадратичное отклонение
б) размах вариации, среднее линейное отклонение		г) размах вариации и среднеквадратичное отклонение
48. Среднелинейное отклонение:
а) средняя из абсолютных значений отклонений отдельных вариант от их средний		в) квадрат отклонений отдельных вариантов от их суммы
б) средне арифметическая изучаемых фактов, явлений процессов		г) количественная вариация отдельных компонентов от их совокупности
49. Дисперсия, ее измерение – это:
а) сумма отклонений отдельных вариантов от средней арифметической		в) измерение дисперсии, как и измерение самого признака
б) отображение величины, равной среднему значению квадрат отклонений отдельных значений признаков от средней арифметической		г) возведение показаний отдельных признаков в квадрат
50. Среднеквадратичное отклонение (1):
а) относительная стандартное отклонение		в) σ=√Σ(х – хсред)2 /n
б) квадратный корень вариации		г) мера рассеивания случайных переменных
51. Признак, под действием которого изменяется другой, называется (1):
а) факторным		в) корреляционным
б) сателлитом		г) зависимым
52. Признак, изменяющийся под воздействием факторного, называется (2):
а) сателлитом		в) результативным
б) ведомым		г) зависимым
53. Связи между различными признаками могут быть:
а) функциональными – неполными		в) функциональными – полными, корреляционными, статистическими – неполными
б) функциональными, статистическими		г) статистическими – полными
54. В экологических, биологических живых системах в большинстве случаев между различными признаками существует:
а) неполная связь		в) прямая функциональная связь
б) функциональная связь		г) неполная, статистическая –  корреляционная связь
55. Термин «корреляция» был введен (1):
а) К.Линней		в) Гальтон, Пирсон
б) Ж.Б. Ламарк		г) А.Тенсли
56. Корреляция означает (2):
а) отношение взаимозависимости, соответствие		в) соответствие первого признака к последующим
б) отношение соподчиненности		г) жесткой привязанности одного признака к другому
57. Чтобы определить наличие корреляционной связи, необходимо:
а) установить значения х и у		в) сопоставить две параллельные ряды
б) составить таблицу		г) проделать все возможные операции, включая графические, для того, чтобы определить соответствие изучаемых, сравниваемых признаков
58. Корреляционная связь может быть:
а) прямолинейной		в) возрастающей, убывающей
б) прямолинейной, криволинейной		г) возрастающей, убывающей, также как криволинейной и криволинейной
59. При каком коэффициенте корреляции связь считается хорошей (1):
а) 0,81		в) 0,86
б) 0,62		г) 0,59
60.По тесноте связи на сколько делятся коэффициенты корреляций (3):
а) 2		в) 4
б) 3		г) 5
61 Задачи корреляционного анализа (1):
а) изучение взаимосвязи		в) выбор типа модели
б) измерение тесноты связи между варьирующими признаками и оценка факторов, оказывающих наибольшее влияние на результативный признак		г) расчет пика функции
62. Задача регрессионного анализа (2):
а) выбор типа модели		в) установление формы связи
б) установление влияния одного фактора на другой		г) установление коэффициента корреляционного отношения
63. Коэффициент парной корреляции применим (1):
а) при линейной зависимости		в) для определения функциональной зависимости
б) при криволинейной зависимости		г) когда доказана необходимость
64. Корреляционное отношение характеризует тесноту связи (2):
а) парной корреляции		в) по возрастанию у
б) криволинейной зависимости		г) по количеству сопоставимых признаков
65. Прямолинейной считается связь, когда (1):
а) величина функции у  изменяется приблизительно равномерно		в) х и у сильно зависят друг от друга
б) от величины х сильно зависит функция у		г) происходит неравномерное изменение х от функции у
66. Коэффициент детерминации R2, это:
а) индекс корреляции, возведенный в квадрат		в) корреляционное отношение
б) коэффициенты парной и криволинейной связи в сумме		г) коэффициент адекватности уравнения регрессии
67. Уравнениями апроксимации эмпирических данных могут быть следующие зависимости (1):
а) линейная		в) степенная
б) показательная		г) линейная, показательная, степенная
68. Уравнениями апроксимации эмпирических данных могут быть следующие зависимости (2):
а) логарифмическая, логистическая.		в) параболическая, линейная, показательная
б) логистическая, параболическая		г) гиперболическая, показательная, логарифмическая, параболическая, линейная, степенная
69. Для нахождения параметров уравнения регрессии используют метод:
а) наименьших квадратов		в) квадратичных отклонений
б) полином		г) визуально-графический
70. Авторское свидетельство, документ удостоверяющий:
а) право его обладателя на получение прибыли		в) право обладателя авторства на изобретение или открытие
б) право обладателя за ним авторства и предоставления прав и льгот с передачей государству исключительного права		г) финансовый документ, для составления налоговой декларации
71. Патент, документ, удостоверяющий:
а) исключительного правообладателя на изобретение		в) госрегистрацию изобретения или открытия
б) обязанность выплаты госпошлины		г) наряду с авторским свидетельством, необходимый документ для составления налоговой декларации
72. В составе Роспатента имеются (1):
а) Институт интеллектуальных технологий, Высшая патентная палата		в) Федеральный институт промышленной собственности, Изобретательский центр
б) Апелляционная палата, Высшая патентная палата		г) Институт интеллектуальной собственности, Институт информатики
73. В составе Роспатента имеются (2):
а) Федеральный институт промышленной собственности, Высшая патентная палата		в) Институт интеллектуальной собственности, Патентный центр
б) Институт информатики, Институт новых технологий		г) Апелляционная палата, Институт и центр патентов
74. Патентная информация обладает:
а) оперативностью, систематичностью		в) оперативностью, полнотой сведений, достоверностью, новизной
б) полнотой сведений		г) оперативностью, глубиной, патентной чистотой
75. Информационные источники:
а) информационные источники и ресурсы		в) книга, сборник, вторичные источники
б) материальный объект, содержащий научно-техническую информацию и предназначенный для ее хранения и использования		г) первичные источники, наряду с брошюрой  или монографии
76. Документами, представляющими информацию могут быть:
а) текстовые, графические, аудиовизуальные, машиночитаемые		в) текстовые, первичные, разработанные
б) графические, технологические		г) первичные, чертежи, схемы
77. Научно техническая информация может быть представлена:
а) первичными документами		в) первичные и вторичные
б) непосредственные результаты исследования		г) новые научные факты, несколько первичных документов
78. Первичные и вторичные документы представлены:
а) опубликованными изданиями		в) опубликованными (изданиями) и непубликуемыми
б) непубликуемыми источниками		г) документами ценнейшей информации
79. Вторичные документы и издания подразделяются на:
а) обзорные, резюмирующие		в) реферативные, справочные, аналитические, резюмирующие
б) справочные, аналитические, раздельные		г) справочные, обзорные, библиографические, реферативные
80. Информационными источниками являются:
а) научно-техническая информация		в) Интернет
б) патентная информация		г) все виды информации, представленные в системе госинформационного обеспечения
Б). Форма: открытая      Указания для преподавателя: Открытая форма тестового задания выполнена в виде закрытой формы, с учетом того, что в случае необходимости эти задания легко можно преобразовать в закрытую форму. Для проведения тестирования студентов по этой форме, естественно, сначала необходимо убрать с правильного варианта ответа подчеркнутые слова, которые студенты должны в ответе дописывать такими же, или схожими по смыслу словами.      Указания для студентов: Структура тестового задания сохранена по закрытой форме. Для выполнения задания по открытой форме, в варианте с правильным ответом, допишите пропущенные слова по смыслу в предложении ответа.
81. Отличительные черты науки (1):
а) универсальна		в) универсальна, фрагментарна, обезличена
б) универсальна, обезличена		г) универсальна, фрагментарна, обезличена, многофакторна
82. Научное исследование (1):
а) процесс выработки новых знаний		в) производительная сила
б) процесс выработки знаний, один из видов познавательной деятельности		г) процесс выработки знаний, специальная инфраструктура
83. Познавательный цикл метода науки (1):
а) проблема (1)		в) проблема (1) → проблема (2)
б) проблема (1) → процедура построения теоретических знаний		г) проблема (1) → теоретические знания → эксперимент → проблема (2)
84. Научные исследования по целевому назначению подразделяются на:
а) фундаментальные, прикладные, разработки		в) особо важные
б) комплексные, общегосударственные		г) прикладные, ориентированно фундаментальные
85. Интерполяция – это:
а) исследовательская задача определения неизвестных промежуточных значений признака внутри динамического ряда		в) суммация результирующего признака
б) трактовка эмпирических данных		г) распространение промежуточного значения признака за пределы динамического ряда
86. Экстраполяция – это:
а) наблюдение за динамическим рядом		в) определение максимальных значений функции
б) определение количественных характеристик для совокупностей или явления за пределы, не подвергавшихся наблюдению		г) определение минимальных значений факторного признака
87. Открытие, изобретение – это:
а) произведение, которое вносит существенный вклад в духовный мир человечества		в) новые технологии, изменяющие представления об уровне развития производства
б) труд, химическое соединение		г) явления материального мира, вносящие коренные изменения в уровень познания
88. Под охрану со стороны государства по авторскому праву подпадает:
а) идея		в) результат творческой деятельности в объективной форме
б) машина, технология, высказанная мысль		г) идея, машины, чертеж, документы
89. Книга – это текстовое издание:
а) с объемом свыше 48 стр.		в) с объемом свыше 4 стр.
б) непериодическое издание объемом свыше 48 стр.		г) с объемом свыше 4, но более 48 стр.
90. Читательские каталоги, носящие справочно-рекомендательный характер, бывают:
а) алфавитный, операционный		в) алфавитный, систематический, алфавитно-предметный
б) систематический, предметный, аналитический		г) алфавитный, предметный, реферативный
В) Форма: соответствия      Указания для студентов: Расставьте слова, цифры или значения в правильной логической последовательности или же выбрать пары из двух множеств объектов.
91. Уровни научной методологии:
а) высший		в) высший, I-й, II-й,
б) высший, I-й,		г) дисциплинарный, философский, общенаучный, междисциплинарный, в отдельной науке
92. Познавательный цикл метода науки (2):
а) установление эмпирических фактов		в) их обобщение→ формулировка гипотезы →эмпирические факты → случаи их отклонения  → логический вывод (дедукция)
б) установление эмпирических фактов → формулировка гипотезы		г) отклонение эмпирических фактов → гипотеза → логический вывод → эмпирические факты
93. Научный аппарат исследования позволяет разработать:
а) стратегию		в) тактику, самоэкспертизу, стратегию
б) тактику		г) самоэкспертизу, стратегию, тактику, актуальность
94. Коэффициент корреляции изменяется в пределах:
а) от 0 до – 1		в) от –1 до + 1
б), до – 1, от 0, до + 1, от 0,		г) от 0 до + 1
95. Корреляционная связь с коэффициентами (выбрать пределы колебания):  (2):
а) слабая –, хорошая –, отличная –		в) 0,81;  0,83, 0,31;
б) 0,61; 0,30; 0,40;		г) 0,80;  0,90; 0,60
96. Криволинейной называется связь, когда (2):
а) неравномерное изменение, происходит, от изменения значений х, функции у		в) при увеличении функции у, значение х либо возрастает, либо убывает
б) применятся уравнение третьего порядка		г) трудно уловить тенденцию изменения результирующего признака
97. Монография, это:
а) всестороннее исследование одной проблемы		в) принадлежащая  одному или нескольким авторам книга или брошюра, содержащее всестороннее исследование и одной проблемы или темы
б) книга или брошюра, содержащий ряд произведений		г) реферат, с полным изложением материала одним автором
98. Научные исследования классифицируются:
по степени важности, целевому назначению, источнику финансирования, длительности ведения		долгосрочные, разработки, ориентированно фундаментальные, фундаментальные, прикладные, госбюджетные, хоздоговорные, поисковые, научно-исследовательские, опытно-конструкторские,
		решение конкретных задач
99. Структура экспериментального  исследования:
Заключение, Введение, Глава 1, Глава 2, выбор направления, алгоритм решения		Обзор литературы, Экспериментальная часть, обсуждение результатов,  подзаголовки по  .. . . ., цель, методика, планирование эксперимента, результаты исследования, библиография, приложение
100.Соотношение отдельных компонентов экспериментального исследования, % :
стратегия, обзор литературы,  тактика, самоэкспертиза исследования, экспериментальная часть, выводы		35,  40,  60, 85, 70, 30, 33, 65

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

                Анализ – понимается разделение объекта (мысленно или реально) на составные части с целью изучения.

Дедукция - получение частных выводов на основе знания общих положений, т.е. движение мышления от общего к частному.

Индукция – получение общего вывода на основании частных посылок, т.е. движение мысли от частного к общему.

Интерполяция - способ определения неизвестного промежуточного значения признака, явления, не подвергавшихся наблюдению.

Корреляция - это статистическая зависимость между случайными величинами, не имеющими строго функционального характера, при которой изменение одной из случайных величин приводит к изменению математического ожидания другой.

Методология  – под методологией обычно понимают, прежде всего, методологию научного познания, т.е. учение о принципах построения, формах и способах научно-познавательной деятельности.

Наука – это наблюдение, классификация, описание, экспериментальные исследования и теоретическое объяснение естественных явлений.

Парадигма – строго научная теория, воплощенная в системе понятий или исходная концептуальная схема, господствующая в течение определенного исторического периода в научном обществе.

Регрессионный анализ – группа методов статистического анализа данных, предназначенных для исследования причинных связей между количественными переменными.

Самоэкспертиза – самостоятельная экспертиза работы исследователем на предмет научной новизны и практической значимости полученных результатов.

Синтез – переходят к изучению объекта как единого целого, после изучения отдельных составляющих частей

Системный метод - процедура мысленного или реального расчленения сложных систем, предметов на составляющие части и их отдельное изучение, с учетом их взаимосвязи друг с другом.

Стратегия исследования – это общие направление и характеристика исследования

Тактика исследования – исследовательские операции по выполнению тех задач, которые следуют исходя из стратегии исследования.

Теория – особым образом построенная система взаимосвязанных утверждений, законов науки.

Формализация – особый подход в научном познании, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических положений и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков)

Эксперимент - активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей.

Экстраполяция –  метод определения количественных характеристик для совокупностей и явлений, за пределы, не подвергавшихся наблюдению, в меньшую или большую сторону.

  Эмерджентность – наличие у системного целого (экосистемы) особых свойств, не присущих элементам его составляющих; несводимость целого к сумме его частей.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ТЕМА 1. Методы научного познания

1.1. Наука, научные исследования, сущность, особенности

Познание, понятие науки, определение, сущность; Сущность, особенности научного исследования; Методологический аппарат научного исследования (НИ); Требования, предъявляемые к научному методу

 • Познание – процесс движения человеческой мысли от незнания к знанию, в основе которого лежит отражение объективной действительности в сознании человека в процессе общественной, производственной и научной деятельности.

Наука – особый, рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве. Правильность научного знания определятся не только логикой, но, прежде всего, обязательной проверкой его на практике, чем и отличается от слепой веры истинности того или иного положения, пока не будет получено практическое подтверждение.

Наука – сфера человеческой деятельности, функция которой – накопление и обработка объективных знаний о действительности, включающая в себя как деятельность по получению нового знания, так и сумму знаний, лежащих в основе научной картины мира.

Во всех этих определениях общим является то, что научная деятельность основывается на объективных законах и носит творческий, исследовательский характер.

                Людей, занимающихся научной деятельностью, принято называть учеными. Можно ли называть ученым инженера? В работе ученого и инженера много общего, но имеются и принципиальные различия. Ученый изучает объективную реальность, которая еще не познана человеком. На практике принято считать учеными тех специалистов, которые имеют ученую степень кандидата или доктора наук. Инженер же может создавать то, чего в природе вообще не существует (дом, машина и др.). Однако для этой цели он использует в своей деятельности те научные знания, которые получены трудом не одного поколения ученых. Таким образом, инженер находит практическое применение результатов работы ученых. В последние годы появилась даже новая квалификация работников – инженер-исследователь. Поэтому несомненно, что каждый инженер должен обладать современной методологией ведения научных исследований, а любой ученый – необходимым набором навыков для выполнения той или иной работы.

Успехи в развитии любой страны зависят от уровня технического прогресса, достигнутого на данном этапе ее развития. Уровень технического прогресса напрямую зависят от научных достижений и их реализации.

                Поэтому именно наука является двигателем научно-технического прогресса, а ее проводником в жизнь является ученые и инженеры самых различных специальностей.

Явления, факты непосредственно даны нам в опыте и, будучи установленными, они сохраняют постоянство. Законы науки – это варианты объяснения этих фактов. Законы могут быть изменены в ходе развития науки. Наукой признается истинной то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом.

Наука является одной из определяющих особенностей современной культуры и, возможно, самым динамическим ее компонентом. Сегодня невозможно обсуждать социальные, культурные, антропологические проблемы, не принимая во внимание развитие научной мысли. Сегодня эти вопросы стоят в новой и  весьма острой форме. Это связано, прежде всего, с той ситуацией, в которой оказалась цивилизация. С одной стороны, выявились невиданные перспективы науки и основанной на ней техники. Современное общество вступает в информационную стадию развития, рационализация всей социальной жизни становится не только возможной, но и жизненно необходимой. С другой стороны, обнаружились пределы развития цивилизации односторонне технологического типа, в связи с глобальным экологическим кризисом, и как следствие выявившейся невозможности тотального управления социальными процессами.

                В последние годы внимание к этим вопросам в нашей стране заметно снизилось. Одна из главных причин этого, по мнению В.А.Тихонова и др. (2006) – в общем резком падении престижа научного знания в нашем обществе, в той катастрофе, которую переживает наука России в последние годы. Между тем совершенно ясно, что без развития науки Россия не имеет будущего как цивилизованная страна.

Раскрывая закономерные связи действительности, наука выражает их в абстрактных понятиях и схемах, строго соответствующих этой действительности.

Науку можно выразить в следующих измерениях:

а) человек не может считаться образованным, если он не проявляет интерес к науке, это одно из наиболее важных духовных движений наших дней;

б) наука – это не только совокупность знаний, науке можно учить как к увлекательнейшей части человеческой истории – как быстро развивающемуся росту смелых гипотез, контролируемых экспериментов и т.д.

В последние годы очень часто говорят о том, что наука превратилась в непосредственную производительную силу современного общества. Это означает, что система знаний, развиваемая в результате специальной целенаправленной деятельности  людей (научных работников), расширяет производственные возможности общества. Научные работники, создающие новые и более производительные методы и способы их обработки, новые принципы преобразования энергии и т.д., и инженеры, практически реализующие эти способы их современном производстве, прямо и непосредственно увеличивают производительные силы общества.

Итак, наука – эта непрерывно развивающаяся система знаний объективных законов природы, общества, мышления, получаемых и превращаемых в непосредственную производительную силу общества в результате специальной деятельностью людей.

В наши дни произошло изменение образа науки:

                Во-первых, а) выдвижение принципиально новых идей в науке, естественно, остается делом сравнительно немногих наиболее крупных ученых («генералов науки», по образному выражению эколога, проф. Башкирского госуниверситета Б.М.Миркина), которым удается заглянуть за «горизонты» познания, а нередко и существенно их расширить. Но все же для научного познания в целом становятся все более характерными коллективные формы деятельности, осуществляемые, научными сообществами. Наука все более принимает форму особого социального института. Изучение многих аспектов жизни в связи с проблемой научного творчества представляет собой интересную, пока еще во многом открытую проблему.

                б) в современную науку все более проникают методы, основанные на новых технологиях, а с другой стороны – новые математические методы, которые серьезно меняют прежнюю методологию научного познания.

                в) сфера научного познания стремительно расширяется, затрагивая прежде всего, недоступные объекты и в микромире, включая тончайшие механизмы живого, и в макроскопических масштабах. Современная наука перешла к исследованию объектов принципиально нового типа – сверхсложных, самоорганизующих систем. Одним их таких объектов является наша биосфера.

                г) значительные изменения происходят в системе научного знания. Оно все более усложняется, знания разных наук перекрещиваются, взаимно дополняя друг друга в решении ключевых проблем современной науки.

                Во-вторых, наука оказывает влияние на все стороны жизни как общества в целом, так и отдельного человека. Она обеспечивает беспрецедентный технологический прогресс, создавая условия для повышения уровня и качества жизни. Наука выступает и как социально-политический фактор: государство, обладающее развитой наукой и на основе этого создающее передовые технологии, обеспечивает себе и больший вес в международном сообществе.

                В-третьих, довольно быстро обнаружились и некоторые опасности, связанные с возможным применением достижений современной науки. Сегодня стали очевидными довольно существенные негативные последствия неконтролируемого распространения передовых технологий, косвенно создающих даже угрозу самому выживанию человечества. Подобные угрозы проявляются, например, в некоторых глобальных проблемах – исчерпания ресурсов, загрязнения среды обитания, угрозе генетического вырождения человечества и др.

                Названные моменты, характеризующие резкое усиление воздействия науки на технологию, общество и природу, заставляют анализировать не только познавательную сторону научных исследований, как это было раньше, но и «человеческое» измерение науки. Очень важным представляется сейчас обстоятельный анализ всех отмеченных сторон феномена науки в целом, то есть в единстве его познавательных и человеческих аспектов. Дело в том, что происходящие сейчас изменения образа и статуса науки вызывает ее растущий отрыв от обыденного сознания. В качестве компенсации мы имеем «пышный» расцвет всевозможных псевдонаук, для обыденно сознания более понятных, но не имеющих к науке ровным счетом никакого отношения. Мощь их начинает представлять опасность для здорового развития самой науки.

Отличительной чертой науки является:

§  она универсальна – она сообщает знания, истинные для всего человечества;

§  фрагментарна – изучает отдельные стороны жизни, явления, и т.д. каждая наука есть проекция на мир под определенным углом;

§  общезначима – знания пригодны для всех, язык ее однозначный, понятия, категории закреплены определенными терминами;

§  объективна –  знания соответствуют объекту исследования, «субъективное», мироощущения человека не присутствуют;

§  обезличена – в том смысле, что индивидуальные, национальные черты, место проживания никак не представлены;

§  незавершенна – знания растут безгранично;

§  критична – все ставит под сомнение;

§  достоверна – знания проходят проверку;

§  внеморальна – научные истины нейтральны;

§  систематичность – знания не являются набором бессвязанных частей;

§  рациональна – знания получают рациональными  процедурами.

Итак, науку можно охарактеризовать как:

а) способ познания мира,

б) отрасль культуры,

в) специальный институт (наличие академий, ВУЗов, лабораторий, НТО и т.д.), как профессиональная деятельность ученых, научных сотрудников;

г) процесс производства знаний и их использование;

д) важнейший фактор общественного развития.

• В Большой советской энциклопедии понятие научное исследование определяется следующим образом: процесс выработки новых знаний, один из видов познавательной деятельности, который характеризуется объективностью, воспроизводимостью, доказательностью, точностью и имеет 2 уровня (типа) – эмпирический и теоретический.

Другое определение – это особый вид познавательной деятельности, отличающейся от стихийно-житейского познания и от познания в искусстве.

                Отличительные особенности научного познания:

                1. Наличие специальных методов исследования. Это, пожалуй, основной признак научного исследования (НИ) и оно основано на научном методе.

                1.а. Целенаправленный процесс, с четко сформулированными задачами.

                2. Точность получаемых данных.  Научные знания основаны на точно установленных фактах, благодаря наличию специальных методов исследования.

                3. Воспроизводимость полученных результатов, означающая возможность повторно получить установленные данные, факты другими людьми в сходных условиях, т.е. по той же методике, какой пользовался исследователь, получивший эти данные.

                4. Новизна получаемых результатов: новизна для общества, а не для отдельного человека. Должны быть получены такие результаты, которые ранее не были известны.

                5. Характеризуется строгой доказательностью, последовательностью, обоснованностью сделанных выводов и обобщений.

Научное исследование – конкретная форма проведения научной работы, то есть изучение научными методами конкретного предмета (явления, процесса) с целью получения еще неизвестных о нем знаний и их дальнейшего полезного использования в практической деятельности людей. Научные исследования составляют основное содержание  научной деятельности, именно в них рождаются новые знания, проверяются гипотезы, доказываются или отвергаются научные идеи и теории, делаются обобщения ранее выполненных исследований и ставятся задачи для дальнейшей научной и инженерной разработки.

                Объектом научного исследования является материальная или идеальная система. Предмет – это структура системы, закономерности взаимодействия элементов внутри системы и вне ее, закономерности развития, различные свойства, качества и т.д.

• Для науки характерны свои особые методы и структура исследований, язык, аппаратура и т.д. Учение о методе науки составляет особую область знания – методологию.

                Методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах  деятельности, как система принципов и способов организации научного исследования. Методологические знания выступают в форме предписаний и последовательности определенных видов деятельности.

                В современной литературе под методологией обычно понимают, прежде всего, методологию научного познания, т.е. учение о принципах построения, формах и способах научно-познавательной деятельности. Методология характеризует объект научного исследования, предмет, задачи (проблемы),  совокупность исследовательских средств, необходимых для конкретных задач(и).  Наиболее важными точками  приложения методологии являются постановка проблемы (именно здесь происходят многие ошибки – «псевдопроблемы»), построение предмета научного исследования, проверка истинности полученных результатов, т.е. соответствия объекту изучения.

                Методологический аппарат науки включает:

1.       принцип организации и проведению научного исследования;

2.       способы определения его стратегии – постановки проблемы, определение состава проблемы;

3.       тактические средства методологии познания – методы научного исследования, аппаратура, приборы и т.д.

4.       понятийно-категориальную систему научного исследования – определение проблемы, объекта, предмета научного исследования, гипотезы, цели, задачи научного исследования.

К каждому самостоятельному научному исследованию присуще своеобразие научных методов. Различают научный метод и метод науки.

                Под научным методом понимают общепринятое представление о методе для  решения данной задачи или проблемы.

                Метод науки – особая организация познавательного цикла, всей структуры научной и познавательной деятельности. Это типичный способ получения нового знания, путь научного исследования.

                По своему составу, метод науки представляет собой совокупность приемов или операций, которые осуществляет исследователь при изучении какого-либо объекта.

                Метод науки в его единстве с предметом исследования составляет научный подход к изучаемой реальности. Существо научного подхода выражается в методологических принципах, т.е. установках, организующих направление и характер исследования. Тот или иной научный подход и методологические принципы реализуются в конкретных исследовательских методах. Исследовательский метод есть форма организации определенного способа познания, основным принципом которого является объективность. Требованиям  объективности исследования отвечают методы внешнего наблюдения, эксперимента, теста и т.д.

                Метод науки конкретизируется в исследовательских методиках. Методика отвечает конкретным целям и задачам исследования, содержит в себе описание объекта и процедуру изучения, способов фиксации и обработки полученных данных   

 Схематически метод науки и ее общий познавательный цикл выглядит следующим образом, в виде последовательности: проблема (1) à процедура построения теоретических знаний à процедура установления соответствия между теоретическими и эмпирическими знаниями (экспериментальное исследование) à проблема (2) à проблема (i).

Существует и другая модель строения научного знания. Она предполагает движение по цепочке: установление эмпирических фактов à первичное эмпирическое обобщение à обнаружение отклоняющихся от правила фактов à изобретение теоретической гипотезы с новой схемой объяснения à логический вывод (дедукция) из гипотезы всех наблюдаемых фактов, что является ее проверкой на истинность. Подтверждение гипотезы констатирует ее в теоретический закон. Закон – есть существенная, необходимая, устойчивая повторяющая связь явлений, т.е. нечто общее и всеобщее для того или иного фрагмента реальности. По такой схеме, считается, получаются научные знания.

• Требования, предъявляемые к научному методу:

1.       детерминированность метода, т.е. определенность, обусловленность как самого объекта, так и познавательной деятельности, которые связывают теоретические и экспериментальные методы в единое целое.

2.       заданность метода – все компоненты метода(ов) должна соответствовать целям исследования.

3.       результативность и надежность метода должны быть давать однозначный результат с высокой степенью вероятности.

4.       воспроизводимость – результаты должны воспроизводиться неограниченное количество раз.

5.       распознаваемость, обучаемость – любой пользователь мог воспользоваться методом при соответствующей подготовке.

6.       экономичность – (немаловажный фактор в настоящее время) – создание, использование метода должно быть меньше величины окупаемости результатов.

В процессе научного исследования можно отметить следующие этапы:

• возникновение идей;
• формирование понятий;
• формирование суждений;
• выдвижение гипотез;
• обобщение научных фактов;
• доказательство правильности гипотез и суждений.

Научная идея – интуитивное объяснение явления без промежуточной аргументации, без осознания всей совокупности связей, на основании которой делается вывод. Свою специфическую материализацию идея находит в гипотезе.

Гипотеза (от греч. hypothetsis – основание, предположение)- это предположение о причине, которая вызывает данное следствие. Если гипотеза согласуется с наблюдаемыми фактами, то в науке ее называют теорией, или законом.

Закон  - внутренная существенная связь явлений, обуславливающая их необходимое закономерное развитие. Закон выражает определенную устойчивую связь между явлениями или свойствами материальных объектов.

Парадокс в широком смысле – это утверждение, резко расходящееся с общепринятым, установившимся мнением, отрицание того, что представляется «безусловно правильным».

1.2. Общенаучные методы познания

1.2.1. Эмпирический уровень

Методы научного познания, Общенаучные методы,            Эмпирический уровень познания.

                • Понятие метод (от греческого – «методос» – путь к чему-либо) означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

                Методы научного познания принято подразделять по степени их общности, т.е. по широте применимости в процессе научного исследования.

Принципиальная схема методов научного познания выглядит следующим образом: 

I. Всеобщие методы

1.       Диалектический метод

2.      Метафизический метод

II.     Общенаучные методы

1.       Эмпирический уровень

1.1 Наблюдение

1.2 Эксперимент

1.3 Измерение

2. Теоретический уровень

2.1 Абстрагирование

2.2 Идеализация

2.3 Формализация

2.4 Индукция и дедукция

2а. Мег(т)атеоретический уровень

 Теоретический уровень познания (пункты 2.1–2.4) совместно с методом системного анализа

3. Общенаучные методы, применяемые на эмпирическом и теоретическом уровнях

3.1. Анализ и синтез

3.2. Аналогия и моделирование

III.               Частнонаучные методы

Всеобщих методов в истории познания известно два: диалектический и метафизический. Это общефилософские методы. Метафизический метод с середины XIX века начал все больше и больше вытесняться из естествознания диа­лектическим методом.

Научная деятельность в наше время избавлена от идеологического диктата (по крайне мере в экспериментальных исследованиях). В основу ее кладутся критерии объективности, соответствия истине, исторической правде, а также моральные критерии.

Вторую группу методов познания составляют общенаучные методы, которые используются в самых различных областях науки, т. е. имеют весьма широкий спектр применения. Классификация общенаучных методов тесно связана с понятием уровней научного познания.

Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. Одни общенаучные методы применяются только на эмпирическом уровне (абстрагирование, наблюдение, эксперимент, измерение), другие – только на теоретическом (идеализация, формализация), а некоторые (например, моделирование) – как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях.

Эмпирический уровень научного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. На этом уровне осуществляется процесс накопления информации об ис­следуемых объектах, явлениях путем проведения наблюдений, выполнения разнообразных измерений, постановки экспериментов. Здесь производится также первичная систематизация получаемых фактических данных в виде таблиц, схем, графиков и т. п. Кроме того, на данном уровне научного познания – как следствие обобщения научных фактов – возможно формулирование некоторых эмпирических закономерностей.

Теоретический уровень научного исследования осуществ­ляется на рациональной (логической) ступени познания. На данном уровне происходит раскрытие наиболее глубоких, существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам, явлениям. Теоретический уровень – более высокая ступень в научном познании. Результатами теоретического познания становятся гипотезы, теории, законы.

Эти два уровня нельзя отрывать друг от друга и противопоставлять. Они взаимосвязаны между собой. Эмпирический уровень выступает в качестве основы, фундаментом теоретического. Гипотезы и теории формируются  в процессе теоретического осмысления научных фактов, статистических данных, получаемых на эмпирическом уровне. К тому же теоретическое мышление неизбежно опирается на чувственно-наглядные образы (в том числе схемы, графики), с которыми имеет дело эмпирический уровень исследования. В свою очередь, эмпирический уровень научного познания не может существовать без достижений теоретического уровня. Эмпирическое исследование обычно опирается на определенную теоретическую конструкцию, которая определяет направление этого исследования, обуславливает и обосновывает применяемые  при этом методы.   

К третьей группе методов научного познания относятся методы, используемые только в рамках исследований какой-то конкретной науки или какого-то конкретного явления. Такие методы именуются частнонаучными. Каждая частная наука (биология, химия, геология и т. д.) имеет свои специфические методы исследования.

При этом частнонаучные методы, как правило, содержат в различных сочетаниях те или иные общенаучные методы познания.  Характер сочетания их зависит от условий исследования, природы изучаемых объектов. В частнонаучных методах могут присутствовать наблюдения, измерения, индуктивные или дедуктивные умозаключения и т. д.

Таким образом, частнонаучные методы не оторваны от общенаучных. Они тесно связаны с ними, включают в себя специфическое применение общенаучных познавательных приемов для изучения конкретной области объективного мира.

Частнонаучные методы связаны и со всеобщим диалектическим методом, который как бы преломляется через них. Например, всеобщий диалектический принцип развития проявился в биологии в виде открытого Ч. Дарвином естественноисторического закона эволюции животных и растительных видов.

Любой метод сам по себе еще не предопределяет успеха в познании тех или иных сторон материальной действитель­ности. Важно еще умение правильно применять научный метод в процессе познания.

• Общенаучные методы эмпирического познания составляют научное наблюдение, эксперимент и измерение.

Наблюдение есть чувственное (преимущественно — визуальное) отражение предметов и явлений внешнего мира. Это — исходный метод эмпирического познания, позволяю­щий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

Научное наблюдение (в отличие от обыденного, повседневных наблюдений) характеризуется рядом особенностей:

§  целенаправленностью (наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи исследования, а внимание наблюдателя фиксироваться только на явлениях, связанных с этой задачей);

§  планомерностью (наблюдение должно проводиться строго по плану, составленному исходя из задачи исследования);

§  активностью (исследователь должен активно искать, выделять нужные ему моменты в наблюдаемом явлении, привлекая для этого свои знания и опыт, используя различные технические средства наблюдения).

Научные наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания. Это необходимо для фиксирования тех свойств, сторон изучаемого объекта, которые составляют предмет исследования. Описания результатов наблюдений образуют эмпирический базис науки, опираясь на который исследователи создают эмпирические обобщения, сравнивают изучаемые объекты по тем или иным параметрам, проводят классификацию их по каким-то свойствам, характеристикам и т.п.

Почти каждая наука проходит указанную первоначальную «описательную» стадию развития. Важно, чтобы понятия, используемые для описания, всегда имели четкий и однозначный смысл.

Наблюдение как метод познания более или менее удовлетворяло потребности наук, находившихся на описательно-эмпирической ступени развития. Дальнейший прогресс научного познания был связан с переходом многих наук к следующей, более высокой ступени развития, на которой наблюдения дополнялись экспериментальными исследованиями, предполагающими целенаправленное воздействие на изучаемые объекты.

По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными. При непосредственном наблюдении те или иные свойства, стороны отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Часто наблюдение может быть и опосредованным, т.е. с использованием тех или иных технических средств. Наблюдения могут нередко играть важную эвристическую роль в научном познании.

Из вышесказанного следует, что наблюдение является весьма важным методом эмпирического познания, обеспечивающим сбор обширной информации об окружающем мире. 

Эксперимент – более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия для его изучения, вме­шиваться в естественное течение процессов.

В наблюдениях же отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. Это обусловливается рядом обстоятельств: недоступностью этих объектов для практического воздействия (например, наблюдения удаленных космических объектов), нежелательностью, исходя из целей исследования, вмешательства в наблюдаемый процесс (фенологические, психологические и др. наблюдения), отсутствием технических, энергетических, финансовых и иных возможностей постановки экспериментальных исследований.

Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдение, измерение). В то же время он обладает рядом важных, присущих только ему особенностей.

Во-первых, эксперимент позволяет изучать объект в «очищенном» виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования. Например, проведение некоторых экспериментов требует специально оборудованных помещений, защищенных (экранированных) от внешних электромагнитных воздействий на изучаемый объект.

Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п. В таких искусственно созданных условиях удается обнаружить удивительные, порой неожиданные свойства объектов и тем самым глубже постигать их сущность.

В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание.

В-четвертых, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость. Это означает, что условия эксперимента, а соответственно, и проводимые при этом наблюдения, измерения могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

                Таким образом, научный факт, полученный в результате исследования, представляет собой результат обобщения совокупности выводов, основанных на наблюдениях и измерении характеристик исследуемого объекта при предсказании их в виде гипотезы.

• Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение – это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных техни­ческих устройств.

Важной стороной процесса измерения является методи­ка его проведения. Она представляет собой совокупность приемов, использующих определенные принципы и средства измерений. Под принципами измерений в данном случае имеются в виду какие-то явления, которые положены в основу измерений (например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта).

Наличие субъекта (исследователя), производящего измерения, не всегда является обязательным. Он может и не принимать непосредственного участия в процессе измерения, если измерительная процедура включена в работу автоматической информационно-измерительной системы. Последняя строится на базе электронно-вычислительной техники. Причем с появлением сравнительно недорогих микро­процессорных вычислительных устройств в измерительной технике стало возможным создание «интеллектуальных» приборов, в которых обработка данных измерений производится одновременно с чисто измерительными операциями.

Результат измерения получается в виде некоторого числа единиц измерения. Единица измерения – это эталон, с которым сравнивается измеряемая сторона объекта или явления (эталону присваивается числовое значение «1»). Существует множество единиц измерения, соответствующее множеству объектов, явлений, их свойств, сторон, связей, которые приходится измерять в процессе научного познания. При этом единицы измерения подразделяются на основные, выбираемые в качестве базисных при построении системы единиц, и производные, выводимые из других единиц с помощью каких-то математических соотношений.

Вопрос об обеспечении единообразия в измерении вели­чин, отражающих те или иные явления материального мира, всегда был очень важным. Отсутствие такого единообразия порождало существенные трудности для научного познания.

Например, до 1880 г. включительно не существовало единства в измерении электрических величин: использовалось 15 различных единиц электрического сопротивления, 8 единиц электродвижущей силы, 5 единиц электрического тока и т. д. Сложившееся положение сильно затрудняло сопоставление результатов измерений и расчетов, выполненных различными исследователями. Остро ощущалась необходимость введения единой системы электрических единиц. Такая система была принята первым международным конгрессом по электричеству, состоявшимся в 1881 году.

В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц построена на базе семи основных (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль) и двух дополнительных (радиан, стерадиан) единиц. С помощью специальной таблицы множителей и приставок можно образовывать кратные и дольные единицы (например, с помощью множителя 10^-3 и приставки «милли» к наименованию любой из названных выше единиц измерения можно образовывать дольную единицу размером в одну тысячную от исходной).

Международная система единиц физических величин является наиболее совершенной и универсальной из всех существовавших до настоящего времени. Она охватывает физические величины механики, термодинамики, электродинамики и оптики, которые связаны между собой физическими законами.

Потребность в единой международной системе единиц измерения в условиях современной научно-технической революции очень велика. Поэтому такие международные организации, как ЮНЕСКО и Международная организация законодательной метрологии, призвали государства, являющиеся членами этих организаций, принять вышеупомянутую Международную систему единиц и градуировать в этих единицах все измерительные приборы.

С прогрессом науки продвигается вперед и измерительная техника. Наряду с совершенствованием существующих измерительных приборов, работающих на основе традиционных, утвердившихся принципов (замена материалов, из которых сделаны детали прибора, внесение в его конструкцию отдельных изменений и т. д.), происходит переход на принципиально новые конструкции измерительных устройств, обусловленные новыми теоретическими предпосылками. В последнем случае создаются приборы, в которых находят реализацию новые научные достижения.

Хорошо развитое измерительное приборостроение, разнообразие методов и высокие характеристики средств измерения способствуют прогрессу в научных исследованиях. В свою очередь, решение научных проблем часто открывает новые пути совершенствования самих измерений.

1.2.2. Теоретический уровень

Теоретический уровень познания. Мег(т)атеоретический уровень с методом системного анализа. Общенаучные методы, применяемые на эмпирическом        и теоретическом уровнях познания.

• Теоретический уровень познания осуществляется на рациональной (логической ступени познания) и связан с объяснением и обобщением фактов, созданием новых теорий, выдвижением гипотез, открытием новых законов, а также предсказанием новых фактов в рамках этих теорий. С их помощью вырабатывается научная картина мира, что важно для осуществления мировоззренческой функции науки.

Прямо перейти с эмпирического на теоретический уровень познания нельзя. Промежуточной ступенью научного познания является гипотеза, выдвигающаяся для объяснения совокупности каких-то фактов и явлений. Огромную роль играет интуиция, талант, которые отличают настоящих ученых. Интуиция важна так же, как и логика.

В случае своего подтверждения гипотеза становится теорией. Для этого необходимо вновь вернуться на эмпирический уровень познания. Перейти от эмпирического к теоретическому уровню можно только скачком, используя воображение и интуицию. На этих уровнях познания используются разные методы, а также у них разные объекты исследования: на эмпирическом уровне – объекты реального мира, на теоретическом уровне – научные понятия, абстрактные и идеальные объекты.

                Теоретический уровень познания представлен такими понятиями, как абстрагирование, идеализация, формализация, индукция, дедукция. Или другими словами, на эмпирическом уровне работают наши глаза, уши, руки, то на теоретическом уровне познания работают мозг, наши мысли в виде абстракций.

Абстрагирование. Процесс познания всегда начинается с рассмотрения конкретных, чувственно-воспринимаемых предметов и явлений. Из методов теоретического исследования – восхождение от абстрактного к конкретному представляет собой всеобщую форму движения научного познания.  Процесс познания как бы делится на 2 этапа:

§  происходит переход от чувственно-конкретного, от конкретного в действительности к его абстрактным определениям. Единый объект расчленяется, описывается  при помощи множества понятий. Он как бы «испаряется» превращаясь в совокупность зафиксированных мышлением абстракций.

§  процесс познания и есть восхождение от абстрактного к конкретному. Движение мысли от абстрактной мысли к конкретной. На этом этапе как бы  восстанавливается исходная целостность объекта, он воспроизводится во всей своей многогранности – но уже в мышлении.

                Идеализация. Мысленная деятельность исследователя  в процессе научного познания включает в себя особый вид абстрагирования, который называют идеализацией. Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований. В результате таких изменений могут быть, например, исключены из рассмотрения какие-то свойства, стороны, признаки объектов.

Изменения объекта путем наделения его какими-то особыми свойствами, в реальной действительности которые не осуществить. Примером может служить введенная путем идеализации в физику абстракция, известная под названием абсолютно черного тела, черный ящик.

                Целесообразность использования идеализации определяется следующими обстоятельствами:

                - во-первых, идеализация целесообразна тогда, когда подлежащие исследованию реальные объекты достаточны сложны для имеющихся средств теоретического анализа.

                - во-вторых, когда необходимо исключить некоторые свойства, связи исследуемого объекта, без которых он существовать не может, но которые затемняют существо протекающих в нем процессов. Сложный  объект представляется как бы в «очищенном» виде, что облегчает его изучение.

                - в-третьих,  идеализация целесообразна тогда, когда исключаемые из рассмотрения свойства, связи не влияют в рамках данного исследования на его сущность.

                Идеализация допускает элемент чувственной наглядности в реализации мысленного эксперимента. Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеализированным объектом, которое заключается в мысленном подборе тех или иных положений, ситуаций, позволяющих обнаружить какие-то важные особенности исследуемого объекта. Мысленный эксперимент выступает в роли предварительного идеального плана реального эксперимента. В научном  познании могут быть случаи, когда при исследовании некоторых явлений, ситуаций, проведение реальных экспериментов оказывается вообще невозможным. Этот пробел в познании может восполнить только мысленный эксперимент (например, экологические эксперименты глобального масштаба).

                Формализация. Понимается как особый подход в научном познании, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических положений и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков). Примером формализации может служить математическое описание различных объектов. Достоинство формализации – исследование без обращения к объекту (оперирование знаком, обеспечение краткости и четкости записи научной информации).            

Индукция – как метод познания – получение общего вывода на основании частных посылок, т.е. движение мысли от частного к общему,    дедукция – получение частных выводов на основе знания общих положений, т.е. движение мышления от общего к частному.

• Мег(т)атеоретический уровень познания включает в себя, методы теоретического познания совместно с методом  системного анализа. Эти методы используются для изучения наиболее сложных объектов.

В структуре любого научного знания выделяют эмпирический, теоретический и мег(т)атеоретический уровень, или парадигмальное знание. Научные теории создаются в рамках определенной парадигмы, зависят от стандартов и норм, которые она задает. Именно поэтому научные теории, сформулированные в разных парадигмах, или базирующиеся на разных метатеоретических основаниях, не могут быть сопоставлены друг с другом.

Факты всегда стремятся объяснить с помощью гипотез и теорий. Среди них в каждой определенный период выдвигается наиболее общая или фундаментальная теория, которая служит парадигмой, или образцом для объяснения фактов известных и предсказания фактов неизвестных.

Понятие парадигмы, которое ввел американский ученый Томас Кун (1922–1996) для анализа научных революций, подчеркивает важную их особенность – смену прежней парадигмы новой, переход к более общей и глубокой теории, исследуемых процессов.

Мет(г)атеоретический уровень познания выполняет нормативную функцию, предопределяя теоретические выводы и через них влияя на эмпирические исследования. Знание на метатеоретическом уровне выражается в виде норм и принципов, утверждающих нечто о самой научной теории.

Выделяют следующие элементы в структуре метатеоретического уровня:

§  стиль мышления – идеалы и нормы научного исследования;

§  картина мира – общие представления о мире, выступающие как программа эмпирического и теоретического исследования;

§  философские основания – идеи и принципы, обосновывающие идеалы и нормы научности, обеспечивающие согласованность научных результатов с мировоззренческими представлениями эпохи.

Выделение метатеоретического уровня познания представляется необходимым для понимания особенностей функционирования науки. Это именно тот уровень знания, на котором наука встречается с философией. Философские положения и принципы играют определяющую роль в формировании исторически изменчивых стандартов и критериев научности и рациональности.

Метод системного анализа – это метод, в основу которого положены процедуры мысленного или реального расчленения предмета на составляющие его части и их отдельное изучение. Эта процедура ставит своей целью переход от изучения целого к изучению его частей и осуществляется путем абстрагирования от связи этих частей друг с другом. Системный анализ не есть какой-то математический метод. Это стратегия научного поиска. В 30–40 годах 20-го столетия в решении сложных биологических процессов успешно был применен системный подход австрийским ученым Берталанфи. По существу, системный анализ таким образом организует наши знания об объекте, что облегчает выбор нужной стратегии или предсказания результатов при принятии определенного решения.  

Основные принципы системы:

- целостность, свойство эмерджентности, свойство иерархичности, принцип взаимозависимости.

. Системный анализ складывается из основных четырех этапов:

                1. Постановка задачи;

                2. Определение границ изучаемой системы;

3. Составление математической модели;

4. Анализ полученной модели.

                • Общенаучные методы, такие как анализ, синтез, аналогия, моделирование применяются с одинаковым успехом на эмпирическом и теоретическом уровнях.

Под анализом понимается разделение объекта (мысленно или реально) на составные части с целью изучения. В случае синтеза, после изучения отдельных составляющих частей переходят к изучению объекта как единого целого.

                Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. Выводы по аналогии делаются на основании того, что непосредственному изучению подвергается один объект,  а вывод делается о другом объекте. Поэтому вывод по аналогии в самом общем смысле можно определить как перенос информации с одного объекта на другой. При этом первый объект, который собственно и подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносится информация, полученная в результате исследования первого объекта (модели), называется оригиналом.           Различают мысленное, физическое  моделирование, символическое (знаковое) моделирование и численное  моделирование на персональных компьютерах.

                Численное моделирование особенно важна там, где не совсем ясна физическая картина изучаемого явления, не понятен внутренний механизм взаимодействия. Путем расчетов различных вариантов ведется накопление фактов, что дает возможность, в конечном счете, произвести отбор наиболее реальных и вероятных ситуаций. Активное использование методов численного моделирования позволяет резко сократить сроки научных и конструкторских разработок.

1.3. Современные тенденции развития научной мысли

Синергетика. Флуктуация. Бифуркация

                Естествознание в XVIII – XIX веках развивалось в соответствии с двумя основными принципами. Первый из них – об однозначности причинно-следственных связей (принцип детерменизма), с которыми связаны основные успехи в описании физических процессов, решения задач теоретической механики и т.д. Второй важнейший принцип современной науки – ее основанность на эксперименте. При этом общепризнанно, что предметом научного исследования могут быть только явления и процессы, полностью воспроизводимые в лабораторных условиях.

                Однако развитие наук о жизни и в первую очередь экологии показало ограниченность подобных однозначных (линейных) представлений о мире. Выяснилось, что для всех сложных природных систем характерны свойства, описываемые лишь с помощью нелинейных моделей, для которых естественны ограниченность решений, колебательные и мультистационарные режимы, квазистохастические пространственное и временное поведение, т.е. необходима замена парадигмы.

Парадигма (от греч. paradeigma – пример, образец), строго говоря, научная теория, воплощенная в системе понятий или исходная концептуальная схема, господствующая в течение определенного исторического периода в научном обществе.

В последние десятилетия естественные науки интенсивно развивают представления глобального эволюционизма. Вселенная рисуется динамичной, эволюционизирующей не монотонно, а через кризисные состояния, катастрофы, бифуркации (от лат. bis – дважды, furcatus – разделенный, само понятие – вилообразное раздвоение, разветвление), сменяющееся периодами запрограммированного развития. Традиционно природа представлялась в значительной мере стабильной и детерминированной (определенной, обусловленной), а кризисные состояния играли роль нарушений в закономерном развитии и течении жизни. Современная картина мира определяет кризисные состояния как необходимую составляющую вечного развития материи.

                В сущности, биология и экология никогда не соответствовали парадигме линейного мышления. Современные нелинейные модели были разработаны для описания  и объяснения в первую очередь процессов в живой природе. Индивидуальность и разнообразие живых систем и нередко невоспроизводимость сложных биологических экспериментов сегодня очевидна. Это новое направление называют современной парадигмой нелинейного мышления. Ее суть в том, что все процессы в живой природе и большинство процессов в неживой описывают нелинейные уравнения.

                Действительно живые системы являются открытыми по веществу и энергии и удалены от состояния термодинамического равновесия. Нелинейность их поведения объясняется тем, что, например, процессы роста популяции в зависимости от условий могут приводить к различным последствиям. Наконец, анализ демографических данных показывает, что развитие человечества идет столь нелинейно, что численность растет даже быстрее, чем экспоненциально. Математическая модель (С.П.Курдюмов и С.П.Капица) этого процесса, характеризуется как режим «с обострением» или как взрывоподобную ситуацию, ведущую к коллапсу (угрожающее жизни состояние, от лат. collãpsus – ослабевший, уставший), с непредсказуемыми последствиями. Современное естествознание пришло к выводу, что неоднозначность и неустойчивость начальных условий есть естественное состояние природных систем. Одна из главных современных проблем нелинейной динамики состоит в том, чтобы разработать методы изучения подобных систем, критерии и условия их упорядочения. Таким образом, невоспроизводимые явления также могут быть объектом научного исследования.

                Решения, найденные природой за миллионы лет, оптимальны и имеют громадную ценность. Попытки перекроить природу в угоду потребностям человека в конечном итоге приводят к созданию искусственных экосистем с энергетической эффективностью гораздо меньшей, чем  природных.

                Необходимость изучения и описания систем с нелинейным поведением или с нелинейной динамикой в начале 70-х годов 20-го столетия привело к возникновению особого междисциплинарного направления научных исследований, сформулировавшегося в комплексную науку - синергетику (в 1994 году немецким физиком Г.Хакен – «совместный», «согласование  действий»). Новая наука изменила представление о мире. Синергетика по- новому взглянула на процессы развития. Развитие в синергетике понимается как процесс становления качественно нового, того, что еще не существовало в природе и предсказать которое невозможно. Синергетика исследует процессы самоорганизации в системах различной природы и прежде всего в живых. Под самоорганизацией понимают процессы возникновения пространственно-временных структур в сложных нелинейных системах, находящихся в состояниях, далеких от равновесия, при достижении ими особых критических точек – точек бифуркации. В этих случаях поведение живых систем становится неустойчивым. В точках бифуркации система под воздействием незначительных флуктуаций (случайных отклонений какого-либо фактора) может резко изменить свое состояние. В эти переломные моменты принципиально невозможно предсказать, в каком направлении будут происходить дальнейшее развитие: станет ли система хаотичной или она перейдет на новый, более высокий уровень организации. Система как бы колеблется перед выбором одного из нескольких путей эволюции. Небольшая флуктуация может послужить в этой точке началом эволюции в совершенно новом направлении. Поэтому невозможно точно предсказать какой путь эволюции выберет система за порогом бифуркации.

                Аттрактор – (от лат. attrahere – притягивать, привлекать) – одно из ключевых в синергетике понятий, которое означает относительно стабильное состояние, как бы притягивающее к себе все множество возможных состояний системы, задаваемых начальными условиями.

                Другое ключевое понятие синергетики – параметры порядка – немногочисленные параметры, через поведение которых можно описать поведение сложной системы.  Такими параметрами порядка в экологии биосферы являются, во-первых, установившиеся за миллионы лет круговороты биогенов, а во-вторых, энергетические связи  в масштабах всей Земли, которые образуют цикл от первичных продуцентов до деструкторов. Причем, глобальный круговорот демонстрирует наличие не просто кольца связей, а разветвленной сети из огромного количества разнообразных подсистем. Этим и объясняется устойчивость всей системы в целом.

                В современной биологии доказано, что чем более устойчива система, т.е. чем разнообразнее ее элементы (принцип биоразнообразия в экологии), тем больше вероятность того, что система (биосфера Земли) не подвергнется окончательному (катастрофическому) разрушению по какой-либо причине.

                Состояние неустойчивости, характеризующее чувствительную к флуктуациям систему необходимо для любого процесса развития, ибо смена точек бифуркации и периодов более или менее устойчивого развития есть природная закономерность. Она лежит в основе эволюции биосферы, процессы онтогенеза организмов, так и социального развития общества.

                Исключение критических возмущений важно не только для исключения фатального антропогенного воздействия, но и для предотвращения опасного сочетания возмущений, т.к. для биосферы в ответ на сочетание многих воздействий характерны синергетические эффекты. Техногенные воздействия на природу медленно, но верно изменяют природные свойства: снижая видовое разнообразие, уменьшает диапазон толерантности.

                Антропогенный фактор, вызываемый разрушение биосферы, является флуктуацией, вызванной популяционным взрывом. Система «общество-природа» по теории И.Р.Пригожина (наш бывший соотечественник, живущий и работающий в Брюсселе, Нобелевский лауреат), достигнув точки бифуркации, должна будет перестроиться. Бифуркация, это толчок к развитию биосферы по новому. Вероятнее всего, биосфера продолжит свое развитие. Однако место и роль человека при этом непредсказуема. В интересах современного человека – не доводит дело до крайности (до точек бифуркации), а постараться сохранить биосферу в современном привычном человеку состоянии.

                До последнего времени процесс переустройства планетарной экологической ниши человека был связан в его сознании с достижениями науки, производством новых товаров, резким повышением среднего уровня жизни людей. Сегодня же мы непосредственно сталкиваемся с необходимостью практического решения проблемы ресурсов, ответственности народов и цивилизаций за свою будущую судьбу. Борьба за ресурсы неизбежна и она идет уже во всю (агрессия США в Иране, Афганистане под видом борьбы с терроризмом – это всего лишь прикрытие; установление титанового флага России на Северном полюсе и т.д.). Решение проблемы ресурсов и реализация экологического императива поведения людей тесно связаны между собой: это две стороны одной медали. Они в равной степени определяют содержание кризиса и возможность сохранения человека в составе биосферы, т.е. его выживание на планете. Все эти приведенные доводы лишний раз подчеркивают сложность экологических проблем, ответственность принимаемых решений и должны учитываться при планировании научных исследований.

ТЕМА 2. Организация научных исследований

2.1. Направления научных исследований

в Российской Федерации

Классификация научных исследований. Направления научных исследований в РФ. Основные направления фундаментальных исследований. Научные программы.

• Научные исследования классифицируются:

1. по видам:

            связи с общественным производством;

• направлены на создание новых  технологических процессов, машин, конструкций, повышение эффективности, организации производства и т.д;

             по степени важности для народного хозяйства;

• по заданиям министерств и ведомств;
• исследования, выполняемые по плану (инициативе) научно-исследовательских организаций.

                2. по целевому назначению:

2.1. фундаментальные;

• фундаментальные исследования направлены на открытие и изучение новых явлений и законов природы. Их цель – расширение научного знания, установление того, что может быть использовано в практической деятельности человека. Такие исследования ведутся на границе известного и неизвестного, обладают наибольшей степенью неопределенности.

                2.2. прикладные;

• прикладные исследования направлены на нахождение способов использования законов природы для создания новых и совершенствования существующих средств и способов человеческой деятельности. Цель – установление того, как можно использовать научные знания, полученные в результате фундаментальных исследований, в практической деятельности человека.

                Прикладные (п. 2.2.) исследования в свою очередь подразделяются на:

                2.2.а. поисковые

- направлены на установление факторов, влияющих на объект, отыскание путей создания новых технологий и техники на основе способов, предложенных фундаментальными исследованиями;

                2.2.б. научно-исследовательские;

- создаются новые технологии, опытные установки, приборы и т.п;

                2.2.в. опытно-конструкторские;

- подбор  конструктивных характеристик, определяющих  логическую основу конструкции.

                2.3. разработки;

- в результате фундаментальных и прикладных исследований формируется новая научная и научно-техническая информация. Целенаправленный процесс преобразования такой информации в форму, пригодную для освоения  в промышленности, называемой разработкой.

Конечной целью разработки является подготовка материалов прикладных исследований к внедрению.

                3. в зависимости от источника финансирования:

3.1. госбюджетные;

- из средств государственного бюджета;

                3.2. хоздоговорные;

- финансовые источники организаций – заказчиков (производственные и научно-исследовательские)

3.3. нефинансируемые (внебюджетные, по инициативе).

4. по длительности ведения исследования:

4.1. краткосрочные;

4.2. долгосрочные (1,5,10, 25 и т.д.).

                Каждую научно-исследовательскую работу можно отнести к определенному направлению: техническому, биологическому, историческому, науке о Земле и т.д. Структурными направлениями научных исследований являются комплексные проблемы, темы. Комплексная проблема – совокупность проблем, объединенных единой целью.  Проблема возникает тогда, когда человеческая практика встречает затруднения  или даже наталкивается на «невозможность» в достижении. Проблемы могут быть общие и специфические. К общим можно отнести проблемы общенаучные, общенародные. К общенародным проблемам относятся: внедрение малоотходных и безотходных, энерго-, материалосберегающих  технологических процессов и т.д.

                • Направления научных исследований ведутся и реализуются согласно плану по «Приоритетным направления развития науки, технологий и техники РФ», который структурирован и утвержден Президентом РФ. 

                Группировка тематик этого плана производится в рамках двух блоков:

• Фундаментальные исследования,
• Ориентированные фундаментальные исследования (прикладные),

с указанием области знаний, целей, имеющегося научно-технического задела, основных полученных и ожидаемых результатов, а также имеющихся источников финансирования.

                Выделение ориентированных фундаментальных исследований (ОФИ) обусловлено необходимостью отражения в этой части плана конкретных ожидаемых в ближайшей перспективе научных и научно-технических результатов, дальнейшее развитие которых может стать основой прикладных  научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ НИОКР.

                По этому плану, все исследования подразделяются по приоритетным направлениям  с четко установленным финансированием:

• направления и темы с госбюджетным финансированием,
• с частичным госбюджетным финансированием с привлечением финансовых внебюджетных средств или же средств региональных бюджетов,
• без привлечения бюджетных средств, это так называемые инициативные темы, направления.

                Приоритетные направления развития науки, технологий и техники в РФ состоят из восьми позиций (коды):

01.      Безопасность и противодействие терроризму

02.      Живые системы

03.      Индустрия наносистем и материалов

04.      Информационно-телекоммуникационные  системы

05.      Перспективные вооружения, военная и специальная техника

06.      Рациональное природопользование

07.      Транспортные, авиационные и космические системы

08.      Энергетика и энергосбережение

В плане по «Приоритетным направления развития науки, технологий и техники в РФ» дан перечень критических технологий, всего их насчитывается  34.

Интересы специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов задействованы в следующих критических технологиях разделов (коды):

12. Технологии мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы.

16. Технологии оценки ресурсов и прогнозирования состояния литосферы и биосферы.

17. Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов.

33. Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки с.-х. сырья и продуктов питания.

34. Технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых. 

                • Основные направления фундаментальных исследований представлены в 8 позициях конкретных наук:

1.       Физико-математические науки.

2.       Технические науки.

     2.1.6. Энергоресурсосбережение и энергоэффективные технологии. Повышение эффективности комплексного использования природных топлив.

3. Информатика.

4. Химические науки и науки о материалах.

   4.6. Разработка эффективных экологически чистых и максимально безопасных технологических процессов переработки природного сырья (в т. ч. газа, нефти, угля), органического и минерального сырья.

5. Биологические науки.

6. Науки о Земле.

   6.23. Изменение природно-территориальных комплексов России в зонах интенсивного техногенного воздействия, основы рационального природопользования.

7. Общественные науки.

8. Историко-филологические науки.

                • Реализация плана по приоритетным направлениям развития науки осуществляются, прежде всего академическими учреждениями РАН и отраслевыми институтами, научными коллективами различного ведомственного подчинения.

                По линии РАН реализуются следующие программы:

• Российский Фонд Фундаментальных исследований (РФФИ),
• подпрограммы «Урал», «Сибирь», «Агидель» и т.д.

                В РБ подпрограмма «Агидель» финансировалась – 50% от РФФИ и 50% от АН РБ. В настоящее время эта программа финансируется  только от РФФИ.

                Программы, курирующие экологические проблемы:

1. Возрождение Волги,

2. Радиационная безопасность,

3. Мониторинг окружающей среды и природных ресурсов.

                В РБ принята республиканская целевая программа «Экология и природные ресурсы РБ на 2004–2010 годы»,  со следующими подпрограммами:

                1. Леса, материальное сырье.

                2. Водные ресурсы и водные объекты.

                3. Водно-биологические ресурсы и аквакультуры.

                4. Регулирование качества окружающей среды.

                5. Отходы.

                6. Поддержка особо-охраняемых территорий.

                7. Сохранение редких видов животных и растений.

2.2. Планирование научных исследований

Язык науки и понятийный аппарат. Выбор направления исследования.            Этапы научно-исследовательской работы.

                • Планирование исследования заключается в предварительной разработке научного аппарата, определяющего содержание и технологию проведения исследования.

                За  последние несколько столетий язык науки не претерпел существенных изменений. Это говорит об известном консерватизме формы научного произведения. Форма научного произведения не зависит от его вида. Это значит, что курсовая, дипломная работа, кандидатская диссертация имеют единый язык и различаются лишь объемом выполненной работы.

                Понятийный аппарат научных исследований образуют: актуальность исследования, его цель, проблема, предмет, гипотеза, задачи, методика, новизна, практическая значимость.

                Оформление аппарата научного исследования требует значительного времени и опыта. Для его приобретения целесообразно взять несколько авторефератов дипломной работы, кандидатской диссертации познакомиться с первыми 2-3 страницами, на которых обычно оформляются все элементы аппарата научного исследования.

                Научный аппарат позволяет разработать стратегию, тактику, самоэкспертизу исследования. Каждый из этих разделов содержит несколько исследовательских операций.

                • Выбор направления, темы научного исследования и постановка научных вопросов является чрезвычайно ответственной задачей. Актуальные направления и комплексные  проблемы исследований формулируются  в директивных документах правительства нашей страны. Направление исследования часто предопределяется спецификой научного учреждения, отраслью науки, в которых работает исследователь. Конкретизация направления исследования является результатом изучения состояния производственных запросов, общественных потребностей и состояния исследований в том или ином направлении на данном отрезке времени.

                При выборе проблемы и тем научного исследования вначале на основе анализа противоречий исследуемого направления формулируется сама проблема и определяется в общих чертах ожидаемые результаты, затем  разрабатывается структура проблемы, выделяются темы, вопросы, исполнители, устанавливается их актуальность.

                При этом важно уметь отличать псевдопроблемы (ложные, мнимые) от научных проблем. Это связано с недостаточной информированностью научных работников, исполнителей, поэтому иногда возникают проблемы, целью которых оказываются  ранее полученные результаты. Это приводит к напрасным затратам труда ученых и средств. Вместе с тем следует отметить, что иногда при разработке особо актуальной проблемы приходится идти на ее дублирование с целью привлечения к ее решению различных научных коллективов в порядке конкурса.

                Каждый научный коллектив или кафедра, институт, вуз имеет свой сложившийся научный профиль: например, кафедра Охрана окружающей среды и рациональное использование УГАЭС, в соответствие  с названием, занимается исследованиями вопросов рационального использования природных ресурсов, разработкой энерго-, ресурсосберегающих технологий и т.д. Но прежде чем, приступить к исследованиям, необходимо создать или иметь материальные и финансовые ресурсы. Для того чтобы их получить, необходимо пройти конкурс на право заниматься конкретной научно-исследовательской работой. Для этого готовится предплановый исходный документ – технико-экономическое обоснование (ТЭО) научного исследования.

                Составление ТЭО требует выполнения большой и серьезной работы.

Выбору темы исследований должно предшествовать тщательное ознакомление с отечественными и зарубежными  литературными источниками данной  и смежной специальностей. Существенно упрощается методика выбора тем в научном коллективе, имеющем свои научные традиции (направления).

                При коллективной разработке научного исследования большую роль  приобретают критика, дискуссии, обсуждение их. В процессе обсуждения за «круглым столом», за чашкой чая выявляются новые, еще не решенные, острые вопросы и темы. Хорошее подспорье оказывает четко сформулированная задача заказчиком, это может быть министерство, объединение, в случае прикладных тем – завод, фирма, агентство и т.д.

                • Научно-исследовательская работа выполняется в определенной последовательности. Вначале формулируется сама тема в результате общего ознакомления с проблемой, в рамках которой предстоит выполнить исследование и разрабатывается исходный предплановый документ – ТЭО темы. Только при наличии такого обоснования возможно дальнейшее планирование и финансирование темы заказчиком.

                В первом разделе ТЭО темы указываются причины разработки (ее обоснование), приводится краткий литературный обзор, в котором описываются уже достигнутый уровень исследований и ранее полученные результаты. Особое внимание уделяется еще нерешенным вопросам, обоснованию, актуальности и значимости работы для отрасли  и народного хозяйства. Такой метод позволяет наметить методы решения, задачи и этапы исследования, определить конечную цель выполняемой темы. Сюда входит патентная проработка темы и определение целесообразности закупки лицензий.

                Устанавливается область использования ожидаемых результатов НИР, возможность их практической реализации в данной отрасли и определяется предполагаемый экономический эффект от внедрения, использования результатов НИР. В результате составления ТЭО делается вывод  о целесообразности  и необходимости выполнения НИР и ОКР.

                Следующим этапом разработки темы  является внедрение результатов исследований в производство и определение экономической эффективности. Внедрение фундаментальных и прикладных научных исследований в производство осуществляется через разработки, проводимые, как правило в опытно-конструкторских бюро, проектных организациях. Разработки оформляются в виде опытно-технологических  или опытно-конструкторских работ – опытные образцы, варианты технического проекта, стендовые и производственные испытания. Успешное выполнение перечисленных этапов дает возможность представить работу к испытаниям и далее запустить в производство. Внедрение завершается оформлением акта экономической эффективности.

                 Далее ТЭО должно пройти процедуру прохождения по конкурсу или утверждения учреждением, т.е. организации, которые затем осуществляют финансирование данной темы. После утверждения ТЭО, конкретизируются  цели и задачи, составляются библиографический список, уясняются явления, предметы, процессы, которые должны охватить конкретное исследование, а также методы исследования.

Любое научное исследование, любая НИР и ОКР в процессе инженерного проектирования, проходит ряд последовательных этапов, представляющих собой звенья цепи процесса познания:

• выбор (уточнение) темы:

- общее ознакомление с проблемой, к которой относится выполняемая НИР, если работа новая, или уточнение задач конкретной работы, если она вытекает из предшествующих исследований;

- формирование темы (ее наименование, цели работы и ее предполагаемые результаты);

- составление плана НИР (тематический план как перечень элементов-этапов исследования, и календарный план, увязывающий сроки выполнения отдельных этапов со сроками выполнения всей работы);

Выбранная тема должна отвечать требованиям актуальности и новизны. Актуальность темы исследования проверяется в процессе изучения решений директивных органов.

• анализ (обзор) литературы по темы (информационный поиск):

- поиск, подбор и изучение литературы;

- критический анализ информации по литературным данным;

- обобщение информации (составление обзора с выводами);

- оценка состояния вопроса.

Новизна предполагаемого исследования проверяется в процессе библиографического, патентного поиска.

                Насколько правильно сделан выбор темы, от этого зависит много. Существуют приемы, помогающие выбрать тему:

1.       просмотр каталогов защищенных работ;

2.       просмотр аналитических обзоров достижений науки;

3.       выбор темы ранее выполненной, но с использованием более совершенных методов;

4.       теоретическое обобщение материалов, собранных в научных экспедициях;

5.       проверка гипотезы, ранее никем не проверенной;

           консультация с ведущими деятелями науки для выявления малоизученных проблем, имеющих актуальное значение.

• выбор методологической базы исследования:

- определение общих принципов подхода к решению поставленной цели.

• постановка цели и  задачи исследования:

- определение цели и задачи исследования;

- выбор пути решения;

- установление допущений и ограничений на решение и его результаты;

- выбор метода исследования.

• теоретический анализ:

- поиск идеи решения (ее формулирование);

- выбор рабочей гипотезы;

• экспериментальная часть работы:

- цели, задачи и план эксперимента;

- методика эксперимента и измерений в его процессе;

- оценка достоверности измерений.

• анализ результатов исследования (обсуждение результатов):

- сопоставление результатов эксперимента с данными теоретического анализа;

- уточнение теоретических представлений.

• самоэкспертиза результатов исследования:

- оценка возможностей практического использования результатов работы;

- анализ технико-экономической эффективности полученных результатов - и их практическое использование;

• формулировка выводов.
• оформление работы или научно-технического отчета.
• внедрение результатов НИР в производство.      

2.3. Научные исследования в области защиты окружающей среды

Основные принципы охраны окружающей среды в РФ.  Общие цели и задачи.

• Вопросы защиты окружающей среды от неблагоприятных антропогенных факторов стоят в центре внимания любого государства мира. В Российской Федерации эти вопросы курируют, контролируют соответствующие высшие государственные органы на уровне законодательной и исполнительной ветвей. 

                Научные исследования проводятся научными организациями в соответствии с ФЗ «О науке и государственной научно-технической политике» от 12 июля 1996 года.

Одной из основных целей государственной научно-технической политики является улучшение экологической обстановки. А реализация государственной научно-технической политики производится исходя из такого основного принципа, как развитие международного научного и научно-технического сотрудничества Российской Федерации.

Право устанавливать порядок проведения научных исследований и использования научных и (или) научно-технических результатов, которые могут создать угрозу безопасности Российской Федерации, здоровью граждан, окружающей природной среде, предоставляется Правительству РФ.

Правительство РФ также вправе устанавливать для федеральных государственных научных организаций обязательный государственный заказ на выполнение научных исследований и экспериментальных разработок.

В соответствии со ст. 8 Федерального закона, основной правовой формой отношений между научной организацией, заказчиком и иными потребителями научной и (или) научно-технической продукции, в том числе федеральными органами исполнительной власти, являются договоры (контракты) на создание, передачу и использование научной и (или) научно-технической продукции, оказание научных, научно-технических, инженерно-консультационных и иных услуг, а также другие договоры, в том числе договоры о совместной научной и (или) научно-технической деятельности и распределении прибыли. На основе указанных договоров (контрактов) выполняются научные исследования и экспериментальные разработки для государственных нужд. В этих случаях договоры (контракты) заключаются между государственным органом – заказчиком и организацией – исполнителем. Причем за неисполнение или ненадлежащее исполнение условий договора виновная сторона несет ответственность, предусмотренную действующим законодательством.    

Одним из основных принципов, закрепленных в статье 3 комментируемого закона охраны окружающей среды является принцип научно обоснованного сочетания экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды. Таким образом, сочетание любых интересов отдельного человека, общества в целом и государства должно иметь под собой научное обоснование.
Научные исследования в области охраны окружающей среды имеют огромное значение, поскольку позволяют предотвратить либо снизить до минимума возможные негативные последствия воздействия на окружающую среду. На основании научных исследований осуществляются, например, планирование и разработка мероприятий по охране окружающей среды; разрабатываются нормативы в области охраны окружающей среды.
                В научных исследованиях большое внимание должно уделяться принципиально новым высокоэффективным мероприятиям для изучения, воспроизводства и рационального использования природных ресурсов, технологиям реабилитации окружающей природной среды от последствий техногенных воздействий, вопросам стандартизации, сертификации и метрологии в природопользовании, а также разработке нормативных требований.
       В п.1. статьи 3 определяются общие цели научных исследований в области охраны окружающей среды:

- социальное, экономическое и экологически сбалансированное развитие Российской Федерации. Об уровне развития любого государства можно судить по состоянию трех основных взаимосвязанных показателей: социальной сферы, экономики и экологии. Необходимо отметить, что государство должно уделять равное внимание и оказывать равную поддержку данным сферам без приоритета одной за счет других. Такое равновесие будет способствовать обеспечению сбалансированного развития любой страны;

- создание научной основы охраны окружающей среды. Решения и мероприятия, направленные на охрану окружающей среды, должны иметь под собой научное обоснование и приниматься на основе объективных показателей;

- разработка научно обоснованных мероприятий по улучшению и восстановлению окружающей среды, обеспечению устойчивого функционирования естественных экологических систем, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, обеспечению экологической безопасности. Мероприятия, направленные на улучшение и поддержание благоприятного состояния окружающей среды, должны иметь под собой научное обоснование.

• Целями проведения научных исследований в области охраны окружающей среды являются:

- разработка концепций, научных прогнозов и планов сохранения и восстановления окружающей среды. Данные концепции, научные прогнозы и планы способствуют принятию комплексных и рациональных мер, направленных на сохранение и восстановление окружающей среды;

- оценка последствий негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду. Данная оценка осуществляется на основе научно разработанных методов, и базируется на возможности применения последних достижений техники и технологий;

- совершенствование законодательства в области охраны окружающей среды, создание нормативов, государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды. Совершенствование законодательства в области охраны окружающей среды объективно обусловлено реалиями настоящего времени, а также объективными требованиями совершенствования управления крупномасштабным природно-ресурсным комплексом Российской Федерации с учетом происходящих экономических преобразований.

Научный подход при разработке и принятии нормативных правовых актов способствует повышению их качественного уровня, как с содержательной точки зрения, так и с точки зрения соблюдения правил законодательной техники. Государственные стандарты и иные нормативные документы в области охраны окружающей среды разрабатываются с учетом научно-технических достижений и требований международных правил и стандартов. В государственных стандартах на новую технику, технологии, материалы, вещества должны учитываться требования, нормы и правила в области охраны окружающей среды;

- разработка и совершенствование показателей комплексной оценки воздействия на окружающую среду, способов и методов их определения;

- разработка и создание наилучших технологий в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Наилучшей существующей технологией является технология, основанная на последних достижениях науки и техники, направленная на снижение негативного воздействия на окружающую среду и имеющая установленный срок практического применения с учетом экономических и социальных факторов. Совершенствование имеющихся технологий и разработка новых будет способствовать наиболее рациональному использованию природных ресурсов;

- разработка программ реабилитации территорий, отнесенных к зонам экологического бедствия.

Перечень целей научных исследований в области охраны окружающей среды, приведенный в комментируемой статье, не является исчерпывающим, он расширяется в других нормативных правовых актах. Например, в Федеральной целевой программе «Экология и природные ресурсы России (2002–2010 годы)» предусматриваются следующие цели научных исследований:

- создание перспективного научного задела и научного обоснования по проблемам экологической безопасности страны и рационального использования природно-ресурсного потенциала;

- создание научно обоснованной государственной системы комплексного мониторинга состояния природных ресурсов и окружающей природной среды;

- научное обоснование организационно-экономического, правого и хозяйственного механизмов управления в области природопользования и охраны природной среды.

Основными задачами научного обеспечения в сфере охраны окружающей среды являются развитие научных знаний об экологических основах устойчивого развития, выявление новых экологических рисков, порождаемых развитием общества, а также природными процессами и явлениями. Для этого необходимы:

 - формирование теоретических и технологических основ перехода к устойчивому развитию Российской Федерации;

- разработка экологической составляющей стратегического прогноза развития России;

- исследование возможного глобального и регионального изменения климата и его последствий для природной среды;

- исследование биологических систем и их средообразующих функций, определение пределов устойчивости и экологической емкости природных систем;

- разработка экологически эффективных и ресурсосберегающих технологий, производств, видов сырья, материалов, продукции и оборудования, в том числе в сельском хозяйстве;

- разработка научных принципов и технологий использования возобновляемых биологических ресурсов (лесных, водных, охотничье-промысловых, лекарственных и др.), обеспечивающих их устойчивое воспроизводство;

- разработка принципов использования атмосферного воздуха (воздушных ресурсов) в целях сохранения окружающей среды;

- разработка эффективных методов сохранения биологического разнообразия, включая развитие сети особо охраняемых природных территорий, сохранение и восстановление редких и ценных видов животных и растений, а также природных сообществ и систем;

- анализ распространения чужеродных и генетически измененных видов живых организмов и разработка соответствующих методов контроля и снижения негативных последствий этих процессов;

- разработка методологии и методов эколого-экономической оценки, в том числе определение стоимости природных объектов с учетом их средообразующей функции, для использования при принятии решений в различных отраслях экономики Российской Федерации;

- создание основ определения экологических рисков в целях создания системы управления качеством природной среды;

- разработка средств и методов предупреждения и ликвидации загрязнений, реабилитации окружающей среды и утилизации опасных отходов;

- изучение связи между заболеваниями людей и изменениями качества окружающей среды;

- разработка и развитие современных методов экологического мониторинга, а также информационных технологий в целях государственного управления в области природопользования и ее охраны.

Научные исследования в области окружающей среды имеют огромное значение, поскольку позволяют предотвратить либо снизить до минимума возможные негативные последствия воздействия на окружающую среду. На основании научных исследований осуществляются, например, планирование и разработка мероприятий по охране окружающей среды; разрабатываются нормативы в области охраны окружающей среды. В научных исследованиях большое внимание должно уделяться  принципиально новым высокоэффективным мероприятиям для изучения, воспроизводства и рационального использования природных ресурсов, технологиям реабилитации окружающей природной среды от последствий техногенных воздействий, вопросам стандартизации, сертификации и метрологии в природопользовании, а также разработке нормативных требований.

2.3.1. Научные исследования в экологии

Методы исследования в экологии, Метод полевых наблюдений и экспериментальные методы

• Традиционное деление экологии на общую (изучение основных принципов организации и функционирования биологических систем) и частную (изучение конкретных групп живых организмов) отражает не столько проблематику экологии как науки, сколько различие в характере и методах конкретных исследований.

Определенная иерархическая соподчиненность и функциональная взаимозависимость биологических систем различных уровней определяют главную задачу экологии, которая состоит в изучении организменного, популяционного и биоценотического уровней организации экологических систем.

Методологической основой экологии является системный подход, ориентированный на изучение интегрированных объектов и интегральных зависимостей и взаимодействий. Системный подход в применении к анализу экосистемы, заключается в определении образующих её составных частей и взаимодействующих с ней объектов окружающей среды, в установлении структуры экосистемы (совокупность внутренних связей и отношений) и в нахождении закона функционирования экосистемы, определяющего характер изменения компонентов экосистемы и связей между ними под действием внешних объектов.

Системный подход изучения экосистем в экологии реализуется тремя группами методов исследования: 1) полевые наблюдения, 2) эксперименты, 3) моделирование.

• Полевые наблюдения – метод непосредственного наблюдения изучаемой экосистемы или ее определенных компонентов в естественных условиях без вмешательства экспериментатора в ее состав и функционирование. Среди полевых наблюдений распространен эколого-географический метод, который предполагает применение ландшафтных исследований. При проведении таких исследований решаются следующие задачи:

• выделение основных типов экосистем и их взаимосвязей в изучаемом ландшафте;
• определение видового состава организмов, населяющих экосистему, установление соответствующего ей микроклимата, типа почвы, почвообразующих пород, характера гидрологического режима;
• идентификация структуры на качественном уровне, то есть получение общей картины взаимосвязей между видами, установление связей организмов с почвой, приземным слоем воздуха и другими неживыми компонентами экосистемы, а также их взаимодействия между собой;
• получение качественных показателей состава экосистемы, например, определение содержания в почве биогенных элементов, воды, ее температуры и т.д.;
• количественное описание функциональных связей между компонентами экосистемы и внешних воздействий на нее. В качестве примера можно привести установление следующих зависимостей: интенсивности фотосинтеза от температуры, влажности, обеспеченности биогенными элементами; выяснение зависимости скорости выедания растений растительноядными животными от количества и качества фитомассы, от плотности и состояния самой популяции, от метеорологических условий и т.д.;
• комплексное описание сопряженной динамики всех компонентов системы в сезонном, годовом и многолетнем масштабе, которое могло бы служить основой для анализа закономерностей функционирования данной экосистемы в сравнении с другими экосистемами.

                Полевые наблюдения позволяют получить конкретные сведения о состоянии отдельных видов и популяций; их роли в существовании определенной экологической системы; зависимость от деятельности определенных групп организмов, антропогенного влияния; изменении численности популяций и т.д.

                В экологических исследованиях, как и в других биологических науках, часто применяется экспериментальный метод. В отличие от пассивного наблюдения при проведении эксперимента исследователь сознательно производит определенные изменения в экосистеме.

                Эксперименты различаются по достигнутому в них уровню контроля над изучаемым объектом. Одни эксперименты могут проводиться при однократном возмущении экосистемы, и тогда экспериментатор наблюдает только за динамикой ее поведения, которая может проявляться на фоне всевозможных, часто нежелательных с его точки зрения, воздействий. В других экспериментах исследователь может контролировать все параметры на протяжении всего опыта.

                В зависимости от места проведения опыты подразделяются на полевые и лабораторные. Полевые опыты при проведении экологических исследований практически неконтролируемы, так как действие экспериментатора на многие факторы ограничено. В лабораторных опытах можно обеспечить контроль большего числа факторов. Тем не менее, многие из них следует отнести к частично контролируемым. Наиболее полный контроль изучаемых факторов достигается в сложных лабораторных экспериментах.

                Классический и наиболее распространенной схемой проведения естественнонаучного эксперимента считается однофакторный опыт, сущность которого состоит в определении влияния изучаемого фактора на фоне фиксированных остальных факторов, то есть используется так называемый принцип «единственного различия».

Однако в естественных условиях однофакторный экологический опыт провести практически невозможно. Для этой цели больше подходят многофакторные эксперименты. Сущность их заключается в том, что исследователь изменяет не один, а сразу несколько факторов. Это позволяет при последующей математической обработке получить многофакторное описание уравнения изучаемого процесса.

Многие исследователи справедливо поднимают вопрос о том, что экологические исследования, проведенные в лабораторных условиях, и полученные на их основе выводы не всегда применимы к полевым условиям. Поэтому в экологических исследованиях предпочтение отдается полевым условиям. Кроме специально спланированных опытов, большой вклад в развитие экологической теории внесло обобщение результатов непреднамеренных «экспериментов» с экосистемами, которые были следствием естественных природных процессов или деятельности человека. В настоящее время считается, что изучение сложных систем, к которым относится и экосистема, наиболее эффективно при сочетании экспериментального метода и моделирования.

Экспериментальные методы оценки состояния окружающей среды позволяют провести анализ влияния на нее естественных и антропогенных воздействий.

Эксперименты в природных условиях позволяют моделировать ту или иную ситуацию, последствия ее развития для конкретного сообщества организмов, биоценоза или биогеоценоза.

Моделирование зародилось практически одновременно с развитием научного познания и играет особую роль в исследовании сложных систем, где зачастую трудно использовать другие методы. Моделирование экологических процессов представляет собой мощный инструмент для количественной и качественной оценки изменения состояния окружающей среды под воздействием различных факторов.

Роль в решении экологических проблем методом системного анализа и математического моделирования  в настоящее время резко возрастает в связи с широким применением компьютерно-информационных технологий и использованием геоинформационных систем.

Методы моделирования приобретают особую значимость при научном прогнозировании такой сложной системы, как природная среда, испытывающей разнообразный комплекс антропогенных воздействий. Эта система с точки зрения моделирования является труднопрогнозируемым объектом. Тем не менее, современный уровень развития фундаментальных наук и компьютерно-информационных технологий в принципе решить эту проблему.

                Изучение специфических характеристик сложно организованных объектов, многообразие связей между их элементами, каковыми являются экологические проблемы, решаются системным подходом.

                Необходимость использования моделей определяется тем, что многие системы, которые подлежат исследованию, по тем или иным причинам не могут быть изучены непосредственно, или же это исследование требует много времени и средств.

                Невозможность непосредственного изучения системы обусловлена тем, что

                - во-первых, она может быть недоступна по причине ее громоздкости, массивности, отдаленности (например, ядро Земли),

                - во-вторых, система реально не существует (будущее потребности общества),

                - в-третьих,  изучение системы может привести к нарушению функций системы или даже к ее разрушению,

                - в-четвертых, трудно выделить некоторые моменты структуры и состава системы.              

Математическое моделирование позволяет с большой долей достоверности, используя накопленные данные, прогнозировать возможное развитие тех или иных процессов и ситуаций в экологических системах. Однако, используя математические приемы, эколог должен помнить, что в связи с наличием у сложных экологических систем большого числа степеней свободы, а также параметров, зависящих от времени, к этим системам не могут применяться классические, жестко детерминированные алгоритмы управления и прогнозирования. Иными словами, математический расчет в экологии может и должен ориентировать при решении практических вопросов, но не может и не должен предсказывать конкретные частности. Однако развитие количественных методов исследования, превращающих экологию в точную науку, является потребностью времени.

ТЕМА 3. Планирование и проведение экспериментальных работ

                         3.1. Планирование экспериментальных исследований

Стратегия исследования. Тактика исследования. Самоэкспертиза исследования.

                •  Научный аппарат, как ранее было сказано,  позволяет разработать стратегию, тактику и самоэкспертизу исследования. Каждый из этих разделов состоит из нескольких исследовательских операций, и количество их зависит от  темы,  объекта, объема исследования:

                А. – стратегия исследования, состоит из выявления и установления:

                1. актуальности темы,

                2. противоречия,

                3. проблемы,

                4. цели исследования.

                Б. – тактика, состоит в установлении:

                1. объекта и предмета исследования

                2. гипотезы,

                3. задачи,

                4. методов (методик) исследования.

                В. – самоэкспертиза, включающая, выяснение:

                1. научной новизны,

                2. практической значимости.

Стратегия исследования  – это поиск и определение основного пути и предполагаемых результатов всего исследования. К ней относится: определение актуальности темы.

                Тема – наикратчайшая форма предъявления содержания всей работы, отражающая ее сущность. Актуальность – это востребованность темы в науке и практическая необходимость разработки данной темы. Актуальность – суть проблемной ситуации, формулировка проблемной ситуации, это степень ее важности в данный момент и ситуации для решения данной проблемы, вопроса. Обычно в дипломной работе или кандидатской диссертации  освещение вопроса актуальности укладывается 1–2 страницы.

                Противоречие выявляется при анализе актуальности темы. Определение противоречия – это исследовательская операция, состоящая в выявлении нарушенных связей между элементами какой-либо системы или процесса. В таких связях имеется слабое звено, препятствующее успешному развитию в данной области знаний.

                Любое научное исследование проводится для того, чтобы преодолеть определенные трудности в процессе познания новых явлений, объяснить ранее  неизвестные факты или выявить неполноту старых способов объяснения известных фактов. Они проявляют себя в так называемых проблемных ситуациях, когда существующие научные знания оказываются недостаточными для решения новых задач. Проблема исследования представляет собой попытку осмысливания слабого звена – одной из сторон противоречия. Проблема в науке – это противоречивая ситуация, требующая своего разрешения. Такая ситуация чаще возникает в результате открытий новых фактов, которые явно не укладываются в рамки прежних теоретических представлений. Правильная постановка и ясная формулировка новых проблем нередко имеет не меньшее значение, чем решение их самих. Специфической чертой проблемы является то, что для ее решения необходимо выйти за рамки старого, уже достигнутого знания.

                Формально выделяют следующие требования к проблеме:

• четкое разграничение между известным и неизвестным,
• четкое разграничение между существенным и несущественным,
• расчленение общей проблемы на частные и определение приоритетности.

                Цель исследования – это продолжение поставленной проблемы, поиск ответа на вопросы задачи в поставленной проблеме. Цель исследования – это идеальный образ научного освоения будущего, представление о перспективах, которые открываются при успешном проведении исследования. Определение цели исследования  позволяет упорядочить процесс научного поиска в виде последовательности решения основных, частных, дополнительных задач. Цели и задачи исследования образуют взаимосвязанные цепочки, в которых каждое звено служит средством удержания других звеньев. Таким образом, можно сказать, что конечная цель исследования может быть названа его общей задачей, а частные задачи, выступающие в качестве средств решения основной, можно назвать промежуточными целями.

                Цель исследования – это предвидение результата исследования и поэтому, формулируется всегда в позитивной форме повествовательного предложения:  разработать,  выявить, усовершенствовать, определить и т.д.

                Другими словами, о цели исследования, кратко можно сказать – это то, что мы хотим получить при проведении исследования, некоторый образ будущего.

• От доказательства  актуальности выбранной темы и формулировки цели предпринимаемого исследования необходимо перейти к вопросам тактики, а именно указать на конкретные задачи, которые предстоит решать в соответствии с этой целью.

Объект и предмет исследования – это процесс или явление, порождающее проблемную ситуацию и избранное для изучения. При проведении исследовательской работы существует несколько вариантов определения объекта и предмета исследования. В первом случае объект и предмет исследования соотносятся между собой как целое и часть, общее и частное. При таком определении связи между ними предмет – это то, что находится в границах объекта. Именно предмет исследования определяет тему исследования. Другой подход к определению объекта и предмета исследования предполагает объект определять через испытуемых, а предмет – через то, что у них изучается.

Гипотеза – это предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо явления, которое не подтверждено и не опровергнуто. Гипотеза – это предполагаемое решение проблемы. Гипотеза определяет главное направление научного поиска. Она является основным методологическим инструментом, организующим весь процесс исследования.

К научной гипотезе предъявляются следующие два основных требования: гипотеза не должна содержать понятий, которые не уточнены; она должна быть проверяема при помощи имеющихся методик. Проверить гипотезу значит проверить те следствия, которые логически из нее вытекают. В результате проверки гипотезу подтверждают или опровергают.

Задачи исследования – это те исследовательские действия, которые необходимо выполнить для достижения поставленной в работе цели, решения проблемы или для проверки сформулированной гипотезы исследования.

Методы исследования – это способ изучения явлений и процессов, который выбирается в соответствии с особенностями предмета исследования, возможностью и эффективностью его использования в конкретных условиях.

Методы исследования определяются поставленными задачами, для решения которых требуются особые, свои методы. Умелое и грамотное применение методов исследования способствует получению в результате исследования системного решения проблемы любой природы. Выбор методов исследования определяется главным образом квалификацией (знаниями, опытом, интуицией и др.) специалистов, проводящих исследования.

Методика исследования отвечает на вопрос о том, как мы получили результаты, т.е. с помощью каких методов, в каких условиях.

 Методика исследований – это совокупность технических приемов, связанных с основным способом сбора, обработки и анализа данных, включая частные операции, их последовательность и взаимосвязь.

• Самоэкспертиза исследования представляет собой оценку самим исследователем научной новизны и практической значимости выполненной (научно-исследовательской) работы.

Научная новизна проводится на основе оригинальности исследования и его отличие от известных проведенных исследований по данной проблеме могут быть:

- во-первых, эмпирическое подтверждение или опровержение ранее выдвинутой теоретической идеи. Предмет исследования, который ранее не изучался;

- во-вторых, новая оценка ранее проведенных исследований;

- в-третьих,  впервые выявленные сведения между фактами, процессами, системами, которые ранее ни кем не описывались.

Практическая значимость  может заключаться в возможности решения на их основе той или иной практической задачи. Анализируется область, где находится подобная ситуация, требующая использования полученных результатов.

       Научная новизна и практическая значимость – это важнейших показателя, характеризующих эффективность проделанной работы, т.е. ради чего эта работа была сделана.

       Эти показатели могут быть включены в реестр важнейших результатов научно-исследовательских наук, либо использованы в дальнейших прикладных промышленных разработках или внедрены в производство, либо включены в правительственные директивные  материалы.

       Научная новизна и практическая значимость результатов исследования, оформленных в виде курсовой, дипломной работ или диссертаций тоже являются одним из основных итоговых показателей работы.  Эти результаты анализируются, подтверждаются рецензентами и становятся предметом защиты перед государственной комиссией или на заседании перед членами диссертационного совета. 

3.2. Организация экспериментальной работы

Организация экспериментальных исследований. Структура экспериментального исследования. Научно-технический отчет.

                • Важнейшей составной частью научных исследований является эксперимент, основой которого является научно поставленный опыт с точно учитываемыми и управляемыми условиями.

                Само слово эксперимент происходит от лат. experimentum – проба, опыт. Само по себе понятие «эксперимент» означает действие, направленное на создание условий в целях осуществления того или иного явления и по возможности наиболее чистого, то есть не осложняемого другими явлениями.

                Эксперимент бывает:

• искусственный – предполагает формирование искусственных условий (широко применяется в естественных и технических науках);
• исследовательский - дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства; результатом такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имевшихся знаний об объекте исследования;
• проверочный - служит для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений; существование целого ряда элементарных частиц было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем.
• преобразующий (созидательный) – включает активное изменение структуры и функций объекта исследования в соответствии с выдвинутой гипотезой, формирование новых связей и отношений между компонентами объекта;
• констатирующий – используется для проверки определенных предположений, констатируется наличие определенной связи между воздействием на объект исследования и результатом;
• контролирующий – сводится к контролю за результатами внешних воздействий на объект исследования с учетом его состояния, характера воздействия и ожидаемого эффекта.
• поисковый – проводится в том случае, если затруднена классификация факторов, влияющих на изучаемое явление вследствие отсутствия достаточных предварительных (априорных) данных. По результатам эксперимента устанавливается значимость факторов, осуществляется отсеивание незначительных;
• решающий – ставится для проверки справедливости основных положений фундаментальных теорий в том случае, когда две или несколько гипотез одинаково согласуются со многими явлениями;
• лабораторный – проводится в лабораторных условиях с применением типовых приборов, установок, стендов, однако такой эксперимент не всегда полностью моделирует реальный ход изучаемого процесса, хотя позволяет получить очень хорошую научную информацию с минимальными затратами времени;
• натурный – проводится в естественных условиях и на реальных объектах. В зависимости от места проведения испытаний подразделяются на производственные, полевые, полигонные, полунатурные.

По учету факторов, используемых в эксперименте, он может быть:

• однофакторный, предполагающий выделение нужных факторов, стабилизацию мешающих факторов и поочередное варьирование интересующих исследователя факторов;
• многофакторный, где варьируются все переменные сразу и каждый эффект оценивается по результатам всех опытов, проведенных в данной серии экспериментов.

                Перед организацией экспериментальных исследований  разрабатываются задачи, методики и программы исследований. Составляется рабочий план, в котором отражены объем работ, сроки выполнения, методы, методики – т.е.  разрабатывается более детальный план работы.

                • Примерная структура экспериментального исследования выглядит следующим образом:

Введение

Глава 1.Обзор литературы по теме исследования

1.1.   . . . . . . . . . . .

1.2. . . . . . . . . . . . .

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Цель, гипотеза и задачи исследования

2.2. Методика исследования

2.3. Результаты исследования

2.4. Обсуждение результатов

Заключение

Библиография

        Приложение

                Введение целесообразно писать после того, как исследование полностью выполнено и написаны первая и вторая глава. В нем характеризуются все элементы аппарата научного исследования и кратко освещается вся проделанная работа. Объем введения для курсовой и дипломной работы от 1,5-2 до 3-4 страниц, для кандидатской диссертации – 4-5 страниц.

                Первая глава – теоретическая, а вторая – экспериментальная части исследования. Соотношение (%) их по объему – 30 : 70  или  40 : 60.

                Цель проводимого в теоретической части обзора литературы заключается в том, чтобы показать существующие подходы к решению изучаемого вопроса и выйти на границу известного и неизвестного. Поэтому завершается эта глава формулировкой предмета или цели экспериментального исследования.

                В названии этой главы целесообразно опираться на содержание, а не на функцию теоретической части исследования.

                В названии второй главы желательно, чтобы присутствовали слова «экспериментальное исследование» или обследование. Эта глава имеет «жесткие» параграфы. Первый параграф называется «Цель, гипотеза и задачи исследования», или «Проблема, гипотеза и задачи исследования» в зависимости от типа выполняемой научной работы. По объему этот параграф небольшой (1,5-2 страницы), но очень важный. Если в исследовании неправильно или неточно определена цель, то ценность его будет поставлена под сомнение.

                Любое научное исследование – это прежде всего творчество, использование нестандартных подходов. И поэтому, для поиска решения сложных научных, научно-технических задач очень часто пользуются методами творческого мышления. Методы творческого мышления можно разделить на две большие группы: эвристические методы и алгоритмические методы. Эвристический метод включает в себя: мозговой штурм, синетику, экспертный метод, метод контрольных опросов, метод записной книжки Хефеле, метод фокальных объектов, интегральный метод «Метра», метод маленьких человечков. Алгоритмические методы включают: теорию решения изобретательских задач, метод морфологического ящика (более подробно см. стр.120, В.А.Тихонов и др.,2006).

                Второй параграф экспериментальной главы – это методика исследования. Именно методика, а не методы исследования. Этот параграф предполагает следующие разделы, которые желательно выделить в тексте, не вынося их в оглавление:

§  используемые методики, здесь перечисляются используемые в исследовании методики с указанием литературных источников, из которых они берутся.

§  аппаратура, дается описание используемых приборов и аппаратов, их назначение, технические характеристики. Если исследование проводилось без специальной аппаратуры, это отмечается в данном пункте.

§  процедура проведения эксперимента, характеризуется процесс проведения эксперимента, указываются последовательность и условия проведения используемых методик, предлагаемые инструкции и т.п.

Подготовка и проведение эксперимента требуют соблю­дения ряда условий. Так, научный эксперимент:

• никогда не ставится наобум, он предполагает наличие четко сформулированной цели исследования;
• не делается «вслепую», он всегда базируется на каких-то исходных теоретических положениях;
• не проводится беспланово, хаотически; предваритель­но исследователь намечает пути его проведения;
• требует определенного уровня развития технических средств познания, необходимого для его реализации;
• должен проводиться людьми, имеющими достаточно высокую квалификацию.

Только совокупность всех этих условий определяет успех в экспериментальных исследованиях.

В любом экспериментальном исследовании можно выделить три основных этапа:

1)       Подготовительный – сводится к теоретическому обоснованию исследования, его планированию, изготовление образца или модели исследуемого объекта, конструированию и созданию технической базы, включающей приборное обеспечение;

2)       Сбор экспериментальных данных;

3)       Обработка результатов экспериментального исследования и их анализ.

После сбора первых экспериментальных данных процедура эксперимента продолжается, так как единичные результаты нельзя считать окончательным решением поставленной задачи. Такие задачи нуждаются в логической доработке, превращающей их в научный факт, в истинности которого не возникает сомнений. Отдельные экспериментальные данные, полученные на начальной стадии исследования, могут содержать ошибки, связанные с некорректной постановкой эксперимента, неправильными показаниями измерительных приборов, отклонениями в функционировании органов чувств и т.д. Поэтому проводится серия экспериментальных исследований, в которых уточняются и проверяются результаты исследований, собираются недостающие сведения, проводится их предварительный анализ. Затем полученные экспериментальные данные обрабатываются в рамках математической теории ошибок, позволяющей количественно оценить достоверность окончательных результатов.

                После уточнения результатов начинается их сравнение и обобщение, которые ещё не означают окончательного установления научного факта. Вновь зафиксированное явление или свойство объекта становиться научным фактом только после его интерпретации.

                В третьем параграфе экспериментальной части («Результаты исследования») излагаются полученные данные. Их целесообразно представить в виде таблиц, графиков, схем и т.д.

                В четвертом параграфе второй главы проводится обсуждение полученных результатов. Начать его целесообразно с ответа на вопрос о подтверждении или опровержении  гипотезы. Собственно обсуждение результатов проводится в двух направлениях. С одной стороны, оно состоит в сопоставлении полученных данных с результатами ранее проведенных исследований по данной теме, которые уже нашли отражение в обзорной части исследования. Иначе говоря,  обсуждать полученные данные нужно с теми исследованиями, которые изучали данную проблему. Другая линия обсуждения результатов – это их объяснение (интерпретация). Оно предполагает выход за пределы полученных эмпирических данных и в связи с этим содержат элементы воображения, фантазии. При этом нужно следить за тем, чтобы такая экстраполяция не была чрезмерной.

                Заключение. По объему заключение не должно быть большим. Для курсовой, дипломной, диссертационной работ достаточно, соответственно, от 1,5 до 3 страниц машинописного текста. В нем целесообразно подвести итоги проведенного исследования, включая и его теоретическую часть, указать его практическую значимость, а также наметить перспективы дальнейших исследований.

                Библиография.  Составляется по ГОСТу на момент оформления работы, эти правила очень часто корректируются и меняются. Описание списка литературы проводится в соответствии с требованиями, предъявляемыми к оформлению литературных источников в научном произведении, правила которых могут быть разными в зависимости от издательства, журнала и т.д.

                В приложении дается  материалы вспомогательного характера, большой табличный материал, образцы протоколов, актов испытания и т.д.

                После завершения теоретических и экспериментальных исследований проводится общий анализ полученных результатов, сопоставляются результаты исследования с гипотезой, уточняются теоретические модели. В случае необходимости проводятся дополнительные эксперименты. Затем формулируются научные  выводы. И на последнем этапе, результаты научных исследований оформляются в виде письменной работы: статьи, монографии, дипломной работы, диссертации или научно-технического отчета.

        • Результаты научно-исследовательской работы должны стать достоянием многих специалистов. Поэтому они должны быть соответствующим образом оформлены. Научно-техническая информация, как правило, доводится до широких слоев специалистов двумя способами: устно (в виде лекций, докладов, сообщений) и письменно в виде статей, пояснительных записок, отчетов. Устное сообщение (доклад) и печатная публикация (статья) имеют свои специфические особенности.

Основной формой оформления результатов работы, исследования инженера и исследователя является отчет. Отчет является систематизированным и полным (исчерпывающим) изложением существа и результатов работы.

        Общими требованиями к представлению результатов работы в отчете НИР являются:

• четкость и логическая последовательность изложения материала;
• убедительность (доказательность) аргументации;
• краткость и точность формулировок, исключающих возможность неточного, неоднозначного или неправильного понимания;
• конкретность изложения результатов работы;
• обоснованность рекомендаций и предложений.

Структура и составные части отчета научно-исследовательской работе определяются в соответствии с ГОСТ 7.32-2001 (ИСО 5966-82).

                Наиболее полная и подробная информация, содержится в научно-техническом отчете.

                Цель отчета – полностью изложить весь процесс исследования, документировать все детали, полностью отразить ваши рассуждения, интерпретацию результатов, выводы и рекомендации. Научно-технический отчет обычно ориентирован на довольно узкий круг специалистов. Этот документ должен быть написан в сухом, неэмоциональном стиле. Следует, однако, иметь в виду, что в настоящее время существует тенденция к упрощению языка научно-технических работ. Отчет, написанный тяжелым языком, перегруженный специальными терминами, не всегда

свидетельствует о сложности тематики. Часто это – признак неумения автора ясно излагать материал.

Хорошо написанный отчет об исследованиях, проведенных в области окружающей среды, обычно имеет аннотацию, в которой излагаются основные результаты проведенных работ, выводы и рекомендации. Естественно, загруженность этого раздела специфической терминологией существенно ниже, чем всего отчета в целом. Эта аннотация может послужить основой для информационных материалов, предназначенных для более широкого круга заинтересованных лиц.

Оформление результатов исследования в виде строгого документа – отчета – первый этап представления результатов, опускать который нельзя. Иногда, в лучшем случае, на свет появляются разрозненные протоколы отдельных исследований. Иногда оформление результатов ограничивается записями в лабораторных журналах (причем в черновом варианте). Такой подход недопустим. Отчет – это основной документ, которым можно оперировать. От его качества решающим образом зависит возможность использования результатов. Даже если единственной целью является публикация результатов в местной газете, нельзя выносить на суд общественности результаты, не имеющие строгого документального подтверждения. Использование отдельных протоколов допустимо, если проведены разовые измерения, не претендуя на организацию продолжительной программы наблюдений. Причем даже в этом случае, помимо собственно протокола измерения, необходимо дать трактовку ваших результатов, предложить выводы и рекомендации. Если же проводятся регулярные экологические исследования по программе общественного или иного контроля,  необходимо регулярно оформлять результаты в виде отчетов.

Формат научного отчета хорошо известен любому исследователю. Прежде всего, грамотно составленный отчет должен отражать все этапы работы. Отчет всегда начинается с формулировки цели и задач работы. Для читателя отчета цель работы останется загадкой, если не изложить ее в явном виде. Четкие формулировки принесут большую пользу: общая стратегия должна быть ярко выражена. Их качество серьезно повыситься, если в начале исследования ставились четкие цели работы и постараться поставить ее как можно более определенно. Другими словами, эта часть отчета должна отражать результаты предварительной работы, проделанной на стадии разработки программы.

Затем должен следовать обзор доступных данных и анализ ситуации. Маловероятно, чтобы проблема, которую вы собираетесь поднять, никогда и никем не была исследована. Даже если вы поднимаете новую для региона проблему, постарайтесь найти аналоги в отечественной и мировой практике. Разумеется, изучая состояние окружающей среды вблизи хозяйственных объектов, следует провести как можно более полный анализ воздействий, возможных в этой ситуации.

В отчете обязательно должны быть описаны использованные методики (или дана ссылка на доступный литературный источник, содержащий их описание). Без этой информации оценить ваши результаты практически невозможно. Если в работе необходимы лабораторные исследования, которые нельзя выполнить самостоятельно, и приходится обращаться в исследовательские лаборатории, необходимо обратить особое внимание на строгость оформления результатов, полученных по заказу. Ссылка на авторитет лаборатории, представившей некорректно оформленные результаты, будет звучать неубедительно и не содействовать достижению конечной цели – эффективному использованию информации.

Отчет должен содержать весь фактический материал (включая протоколы отбора проб и лабораторных испытаний). Для того, чтобы отчет был более "читабельным", лучше вынести первичную документацию в приложения, а в основной части представить результаты в виде сводных таблиц, более удобных для интерпретации. Подробная интерпретация результатов – также необходимая составляющая научного отчета. И, наконец, особое внимание следует уделить разделу "Выводы и рекомендации". В современной практике подготовки отчетов этот раздел считается особенно важным и иногда составляет до трети объема всего отчета. К сожалению, в России в настоящее время выработке рекомендаций уделяется недостаточное внимание. Нередко научные коллективы, ведущие исследовательские работы, ограничиваются констатацией проблем. В лучшем случае, в отчете присутствует раздел "Выводы". В этом разделе в сжатом виде излагаются результаты работы, дается общая оценка ситуации. Однако для того, чтобы результаты использовались с возможно большей эффективностью, необходимо предложить рекомендации по улучшению ситуации. Это значительно снижает риск оказаться в положении людей, критикующих и не предлагающих конструктивного выхода.

3.3. Информационные источники

                                               3.3.1.      Поиск научно-технической информации

Информационные источники. Научные документы. Первичные и вторичные документы и издания. Каталоги. Научно-техническая информация.

                •              При выполнении научных исследований большое значение приобретает получение информации.

Информация в переводе с латинского языка означает «осведомление, доведение сведений о чем-либо». Работа с информационными источниками проводится на всех этапах научной работы, как при подготовке материалов  по конкурсному отбору для получения грантов,  выбора направления исследований, обзора литературы, подготовке экспериментов, исследований,  уточнении методик, обсуждения результатов и т.д.   

Особенно важно обеспечение научных исследований удобной для восприятия информацией  о важнейших научных достижениях, полученных в прошлом.

Развитие человеческого общества, науки и техники неразрывно связано с накопление информации и передачей ее от одного поколения другому. Одна из основных особенностей науки – ее преемственность. Со слов Ф.Энгельса «наука движется вперед пропорционально массе знаний, унаследованной ею от предшествующего поколения».

Полученные знания в настоящее время устаревают гораздо быстрее, чем это было в ХХ веке. Если раньше полученных знаний специалисту хватало на 10-15 лет, то теперь этот срок сократился в 3-5 раз. Это значит, что приходится всю жизнь учиться и переучиваться, заниматься самообразованием. В современных условиях необходимо уметь самостоятельно пополнять свои знания, быстро ориентироваться в стремительном потоке научной информации. Чтобы этот поток не поглотил, необходимо научиться пользоваться этой информацией.

   Важнейшим компонентом системы информационного обеспечения является новая научно-техническая информация об оригинальных идеях, научных результатов, фактах и т. д. При этом всегда существовала проблема «адресности», суть которой заключается в том, чтобы эта информация своевременно доставлялась именно тем пользователям, для которых она представляет непосредственный интерес. Система научной коммуникации стала оформляться в качестве самостоятельной системы, ответственной за хранение и распространение научных сведений и знаний. Активно развивались издательское дело, библиотеки, а позднее – реферативные, информационные и консультационные службы.

По мере развития вычислительной техники и средств хранения информации появилась возможность экономически оправданного накопления и хранения больших машинных информационных массивов, с помощью электронных информационно-поисковых систем, получивших название баз данных. В связи с их широким распространением, развитием методов и средств переработки этих данных в информационные продукты стала быстро развиваться индустрия информации, начался переход к безбумажной технологии в информатике.

                Базы данных можно подразделить на библиографические и фактографические. Библиографические базы данных содержат так называемую «вторичную» информацию, то есть сведения о публикациях. Соответствующая «первичная» информация (то есть сами публикации: книги, статьи, патенты и т.д.) хранится в другом контуре информационной системы. Фактографические базы данных содержат сведения фактического характера и представляют собой конечный пользовательский продукт.

                Многие государства создали национальные информационные сети.  Информационная сеть – это объединение информационных систем, взаимодействующих посредством каналов связи на основе разделения функций, координации, стандартизации, однократной обработки и многократного использования информации. Под руководством АН РФ создана Академическая сеть на основе документальных баз данных различной тематической ориентации с доступом в диалогом режиме: по естественным наукам (ВИНИТИ), общественным наукам (ИНИОН), по диссертациям, научно-исследовательским и конструкторским работам (ВНТИЦ), по патентной информации (ВНИИПИ).

                В последнее время для этих целей активно используется глобальная информационная сеть INTERNET (Интернет). В такого рода системах информация представляется, как правило, в электронном виде и может быть обработана с помощью ЭВМ.

Одним из наиболее важных центров хранения научных документов являются библиотеки. Различают библиотеки общего назначения, научно-технические, специальные, технические и др.

        Независимо от вида библиотеки вся научная продукция упорядочена по определенным признакам.

        Наиболее распространение получили две системы классификации:

·         универсальная десятичная классификация (УДК);

·         библиотечно-библиографическая классификация (ББК).

Универсальная десятичная классификация используется более чем в 50 странах и юридически является собственностью Международной федерации пол документации (МФД), отвечающей за дальнейшую разработку таблиц УДК, их состояние и издание. В СССР УДК была введена с 1963 года в качестве системы классификации всех публикаций по точным, естественным наукам и технике. Эта система позволяет детально представить содержание документальных фондов и обеспечить оперативный поиск информации. УДК охватывает все отрасли знания.

Библиотечно-библиографическая классификация была разработана специалистами Российской государственной библиотеки (бывшая ГБЛ), Государственной публичной библиотеки им. Салтыкова-Щедрина, Библиотеки Академии наук РФ и Российской книжной палаты при участии других крупных научных библиотек и ученых. Она была задумана как единая классификационная система для библиотек всех типов. Основная задача ББК – раскрыть содержание произведений печати, представить их в виде стройной научно обоснованной системы знаний и тем самым максимально облегчить читателю использование книжных фондов.

Библиотеки стали активно использовать в своей работе последние достижения науки и техники и, прежде всего ЭВМ (и соответствующие системы памяти), объединенные с современными средствами связи.

В настоящее время сосуществуют различные системы научной коммуникации. Часть из них реализована в традиционной форме через информационные центры и библиотеки, другая часть – через сети данных. По такому (смешанному) принципу организована, в частности, доставка информации потребителям в Государственной системе научной и технической информации (ГСНТИ) и соответственно в Международной системе НТИ.

 • Научные документы и издания. Структурной единицей, характеризующей информационные ресурсы и информационные продукты с количественной стороны, является научный документ, под которым понимается материальный объект, содержащий научно-техническую информацию и предназначенный для ее хранения и использования.

В зависимости от способа представления информации различают документы: текстовые (книги, журналы, отчеты и др.), графические (чертежи, схемы, диаграммы), аудиовизуальные (звукозаписи, кино- и видеофильмы), машиночитаемые (например, образующие базу данных, на микрофотоносителях) и др. Кроме того, документы подразделяются на первичные (содержащие непосредственные результаты научных исследований и разработок, новые научные сведения или новое осмысление из­вестных идей и фактов) и вторичные (содержащие результаты аналитико-синтетической и логической переработки одного или нескольких первичных документов или сведения о них).

Первичные документы и издания подразделяются на опубликованные (издания) и непубликуемые. С развитием информационной технологии это разграничение становится все менее существенным. В связи с наличием в непубликуемых документах ценной информации, опережающей сведения в опубликованных изданиях, органы НТИ стремятся оперативно распространять эти документы с помощью новейших средств репродуцирования.

Первичные непубликуемые документы могут быть размножены в необходимом количестве экземпляров и пользоваться правами изданий (рукописи и корректурные оттиски являются промежуточными этапами полиграфического процесса и не относятся к научным документам). К основным видам непубликуемых первичных документов относятся научно-технические отчеты, диссертации, депонированные рукописи, научные переводы, конструкторская документация, информационные сообщения о проведенных научно-технических конференциях, съездах, симпозиумах, семинарах.

В числе первичных документов – книги (непериодические текстовые издания объемом свыше 48 страниц); брошюры (непериодические текстовые издания объемом свыше 4, но не более 48 страниц).

Книги и брошюры подразделяются научные, учебные, официально-документальные, научно-популярные и, наконец, по отраслям науки и научным дисциплинам. Среди книг и брошюр важное научное значение имеют монографии, содержащие всестороннее исследование одной проблемы или темы и принадлежащие одному или нескольким авторам, и за­тем сборники научных трудов, содержащие ряд произведений одного или нескольких авторов, рефераты и официальные различные или научные материалы.

Среди первичных источников информации ведущее место принадлежит журнальным статьям, наиболее оперативно и кратко сообщающим о результатах научных исследований. Число выходящих в свет журналов с каждым годом увеличивается еще в больших размерах, чем количество книг. В 1800 г. Насчитывалось около 199 научных журналов. Спустя 150 лет их количество увеличилось в 1000 раз. В настоящее время в мире издается около 100 тысяч журналов.

Непрерывный рост числа научно-технических публикаций значительно повышает долю рабочего времени, затрачиваемого исследователем на поиск нужной информации. Не случайно ученые считают, что около половины всех проводимых исследований являются повторением уже сделанного, но забытого, не найденного в литературе.

Некоторые издания, публикуемые от имени государственных или общественных организаций, учреждений и ведомств, называются официальными. Они содержат материалы законодательного, нормативного или директивного характера.

Наиболее оперативным источником НТИ являются периодические издания, выходящие через определенные промежутки времени (журналы, тематические сборники).

К специальным видам технических изданий принято относить нормативно-техническую документацию, регламентирующую научно-технический уровень и качество выпускаемой продукции (стандарты, инструкции, типовые положения, методические указания и др.). Стандарт - нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным органом. В зависимости от содержания, стандарты включают: технические условия и требования; параметры и размеры; типы; конструкции; марки; сортаменты; правила приемки; методы контроля; правила эксплуатации и ремонта; типовые технологические процессы и т. п. По принадлежности стандарты подразделяются: на отечественные,  национальные зарубежных стран, фирм и ассоциаций, международных организаций (например, Международной организации мер и весов и т. д.).

• Вторичные документы и издания подразделяют на справочные, обзорные, реферативные и библиографические.

               В справочных изданиях (справочники, словари) содержатся результаты теоретических обобщений, различные величины и их значения, материалы производственного характера.

               В обзорных изданиях содержится концентрированная информация, полученная в результате отбора, систематизации и логического обобщения сведений из большого количества первоисточников по определенной теме за определенный промежуток времени. Различают обзоры аналитические (содержащие аргументированную оценку информации, рекомендации по ее использованию) и реферативные (носящие более описательный характер). Кроме того, работники библиотек часто готовят библиографические обзоры, содержащие характеристики первичных документов как источников информации, появившихся за определенное время или объединенных каким-либо общим признаком.

Реферативные издания (реферативные журналы, реферативные сборники) содержат сокращенное изложение первичного документа или его части с основными фактическими  сведениями и выводами.                                               Реферативный журнал – это периодическое издание журнальной или карточной формы, содержащее рефераты опубликованных документов (или их частей). Реферативный сборник – это периодическое, продолжающееся или непериодическое издание, содержащее рефераты непубликуемых документов (в них допускается включать рефераты опубликованных зарубежных материалов).

               Библиографические указатели являются изданиями книжного или журнального типа, содержащими библиографические описания вышедших изданий. В зависимости от принципа расположения библиографических описаний указатели подразделяются на систематические, (описания располагаются по областям науки и техники в соответствии с той или иной системой классификации) и предметные (описания располагаются в порядке перечисления важнейших предметов в соответствии с предметными рубриками, расположенными в алфавитном порядке).

                Двести периодических и продолжающихся изданий в виде журналов обеспечивают до 55% входного потока журнальных публикаций и более 40% мирового потока статей и сообщений.  

Каждому исследователю необходимо уметь искать и отбирать нужную научную литературу для своей работы, т. е. обладать знанием основ библиографии. Библиография ставит задачу информировать читателя об имеющихся печатных изданиях, для чего составляются указатели, каталоги, обзоры и т. д.

Процесс ознакомления с литературными источниками по интересующей проблематике необходимо начинать с ознакомления со справочной литературой (универсальные и специальные энциклопедии, словари, справочники), затем просматриваются учетно-регистрационные издания органов НТИ (ВИНИТИ, ВНТИЦ, ВКП, ГПНТБ и другие) и библиографические указатели фундаментальных библиотек. Так,  государственная библиотека иностранной литературы (ГБИЛ) издает «Сводный бюллетень новых иностранных книг, поступивших в библиотеки».

Читательские каталоги, носящие справочно-рекомендательный характер, бывают трех видов: алфавитный, систематический и алфавитно-предметный.

               Алфавитный каталог называется так потому, что его карточки расположены в алфавитном порядке фамилий авторов или заглавий произведений, если автор не указан. Благодаря этому все книги одного автора (индивидуального или коллективного) собраны в одном месте, но в некоторых случаях возможны отступления от алфавитного принципа. 

Основным в  библиотеках является систематический каталог. Карточки в нем расположены по отраслям знаний. Этот каталог позволяет подобрать литературу по определенным отраслям знаний, причем с его помощью можно постепенно сужать границы интересующих исследователя вопросов. Каталог позволяет также определить книги, имеющиеся в библио­теке по той или иной теме, или узнать автора и точное название книги, если известно только ее содержание.

В систематическом каталоге библиографические сведения приведены в систему знаний на основе применения специальной библиотечной классификации. Наиболее широко используется Универсальная десятичная классификация (УДК). Используется также и отечественная Библиотечно-библиографическая классификация (ББК) в крупнейших универсальных библиотеках

Ключом к систематическому каталогу является алфавитно-предметный каталог. В нем в алфавитном порядке перечисляются наименования отраслей знаний, отдельных вопросов и тем, по которым в отделах и подотделах систематического каталога собрана литература, имеющаяся  в библиотеке.

Приступая к работе с библиографией, необходимо прежде всего выяснить и четко представить для себя:

·         какие нужны публикации: обзоры, статьи, монографии, патенты и т.д.;

·         язык публикации: только ли на русском языке, или также на иностранных, на каких именно;

·         хронологические рамки: публикации за какие годы издания;

·          каталоги, картотеки – какие именно разделы;

·         какие источники профессиональной информации можно использовать в Интернете.

        Собственная библиография по интересующей проблеме составляется на основе библиотечных каталогов (это указатели произведений печати, имеющихся в библиотеке), представляющих собой набор карточек, в которых содержатся сведения о книгах, журналах, статьях и т.д. В карточку книги вносятся ее автор, заглавие, вид издания, место издания, издательство, год изда­ния, количество страниц. В карточке журнальной статьи указываются автор, заглавие, название журнала, год издания, том, номер выпуска, количество страниц. В карточке газетной статьи кроме автора и заглавия приводятся название газеты, год, число и месяц. При ссылке на документы и составлении перечня источников необходимо обращать внимание на знаки препинания между элементами библиографического описания и применять их только так, как дано в карточке.

                 В процессе чтения литературы обязательно выявляются из ссылок и прикнижных списков использованных работ новые источники, поэтому требуется постоянная систематизация материала, его упорядочение в соответствии с поставленной задачей. Лучше организовать три раздела в собственной картотеке: «Прочитать», «Выписка», «Прочитано».

                Необходимо правильно организовать свое рабочее место: на рабочем месте не должны присутствовать  какие-то новые предметы, которые отвлекают внимание.

            При работе с литературой необходимо уметь правильно читать, понимать и запоминать прочитанное. Существует ряд методик, способствующих  быстрому чтению и запоминанию прочитанного материала.

3.3.2. Патентный поиск информации

Открытие, изобретение, авторское свидетельство. Структура Роспатента. Патентная документация.

• Важное значение для постановки научно-исследовательских работ имеет патентная документация, представляющая собой совокупность документов, содержащих сведения об открытиях, изобретениях и других видах промышленной собственности, а также сведения об охране прав изобретателей. Патентная документация обладает высокой степенью достоверности, так как подвергается тщательной экспертизе на новизну и полезность.

                Закрепление приоритетных направлений результатов научных исследований (научное открытие, новые технологии, модели, химические соединения, штаммы микроорганизмов, научный труд, произведение) осуществляется в виде открытия или изобретения. Творение человеческого разума относится к категории интеллектуальной собственности.

                Открытием признается установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств, явлений материального мира, вносящих изменения в уровень познания. Каждое открытие расширяет и углубляет познание материального мира. Открытие появляется  в результате научно-исследовательской деятельности, направленной на решение научной проблемы (задачи). Открытием признается не всякое решение научной задачи, а такое, которое вносит коренные изменения в уровень познаний.                   Результат творческой деятельности автора получает охрану со стороны государства по авторскому праву с того момента, когда он выражен в объективной форме. Это может быть рукопись, чертеж, модель, запись и т. д. Научная идея, например, сама по себе не может подпасть под охрану авторского права до тех пор, пока ее не представить в какой-либо объективной форме.

Авторское право может быть закреплено в виде документа удостоверяющего признание какого-либо предложение изобретением, приоритетом изобретения или авторства на изобретение.

Автор изобретения по своему выбору может требовать, либо:

а) признание за ним авторства и предоставление прав и льгот с передачей государству исключительного права;

б) признание авторства и предоставление ему исключительного права на изобретение.

В первом случае на изобретение выдается авторское свидетельство, во втором – патент.

Авторское свидетельство предоставляет изобретателю права и льготы в соответствии с действующим законодательством, а исключительное право пользоваться и распоряжаться изобретением оставляет за собой государство. Авторское свидетельство действует бессрочно. Патент предоставляет патентообладателю исключительное право распоряжаться изобретением. Патент действует только определенный срок (15... 18 лет), условием сохранения патента является своевременная уплата пошлины.

Чтобы защитить определенный вид промышленной собственности, необходимо подать заявку во Всесоюзный научно-исследовательский институт государственной патентной экспертизы для получения авторского свиде­тельства или патента. В нашей стране действуют обе формы охраны авторских прав изобретателя, однако в том случае, когда изобретение было создано в процессе работы автора на государственном, общественном или  кооперативном предприятии и финансировалось ими или выполнялось по их заданию, заявителю выдается только авторское свидетельство.

• Закрепление авторского права на изобретение, открытие осуществляется системой Роспатента. Госкомитет по изобретениям бывшего СССР был реформирован в 1998 году, на базе которого был организован Роспатент, включающий в себя следующие подразделения:

1)       Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС);

2)       Высшая патентная палата;

3)       Апелляционная палата;

4)       Государственное унитарное предприятие «Информационно- издательский центр» (ГУП «ИНИЦ»);

5) Российский институт интеллектуальной собственности (РИИС).

                 Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (Роспатент) является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по контролю и надзору в сфере правовой охраны и использования объектов интеллектуальной собственности, патентов и товарных знаков и результатов интеллектуальной деятельности, вовлекаемых в экономический и гражданско-правовой оборот, соблюдения интересов Российской Федерации, российских физических и юридических лиц при распределении прав на результаты интеллектуальной деятельности, в том числе создаваемые в рамках международного научно-технического сотрудничества.

Патентная информация имеет юридическую и научно-техническую основу. Патентоведение занимается вопросами правовой охраны и защиты приоритета открытий и изобретений. Авторство охраняется законом. Результаты умственного труда, применяемые в промышленности, называют промышленной собственностью. Она разделяется на открытия, изобретения, полезные модели, промышленные образцы, товарные знаки, фирменные наименования.

                Полезная модель – это отличающееся относительной новизной решение технической задачи, относящееся к устройству и имеющее явно выраженные пространственные формы (объем, компоновку).

Под промышленным образцом понимаются особенности внешнего вида промышленного изделия, которые выполнены промышленным путем, придают изделию художественные (эстетические) достоинства и обладают новизной или оригинальностью.

                Товарный знак – это помещаемые на товарах или употребляемые при их рекламе обозначения, отличающие данные товары от аналогичных товаров других предприятий.

Патентная информация как источник научно-технической информации обладает оперативностью (как правило, предшествует публикации других информационных материалов), достоверностью (данные проверяются государственной патентной экспертизой), полнотой сведений (излагается суть открытий или изобретений, используется сквозная нумерация патентных документов).

Основной научно-технической ценностью патентной  информации являются описания изобретений, которые согласно патентному законодательству не могут содержать неправильных сведений и должны отличаться новизной. Поэтому правильное использование патентной информации дает возможность осуществлять новые разработки на уровне лучших мировых образцов с учетом имеющихся решений и основных тенденций развития техники. В связи с этим перед началом разработки на­учно-исследовательской темы (проблемы) необходимо предварительно провести патентные исследования. Это комплекс работ, включающих поиск, отбор, анализ и целенаправленное использование патентной информации (патентной документации и литературы). Под патентной документацией понимается публикация официальными органами различных стран сведений об открытиях, изобретениях, промышленных образцах, полезных моделях, товарных знаках. Сведения публикуются в виде библиографических или реферативных данных или в виде полных описаний. Под патентной литературой понимаются различные издания (статьи, брошюры, книги, журналы, заметки и т.п.), посвященные различным вопросам патентной, патентно-правовой, патентно-лицензионной, патентно-информационной и изобретательской деятельности.

В зависимости от задач, решаемых разработчиками на различных стадиях НИР и ОКР, патентные исследования имеют следующие цели: обоснование включения темы в план работы организации и определение возможных потребителей объекта разработки; обоснова­ние выбора пути решения задачи и обеспечение его патентоспособности и патентной чистоты.                             Патентоспособность – свойство технического решения быть защищенным в качестве изобретения на основе закона соответствующей страны.                 Патентная чистота – это юридическое свойство объекта, заключающееся в том, что он может быть использован в данной стране без опасности нарушения действующих на ее территории патентов.

Основной объем работ по патентным исследованиям выполняется отделом-разработчиком при методической помощи патентного подразделения и отдела научно-тех­нической информации (ОНТИ). При разработке регламента поиска обязанности распределяются так, что отдел-разработчик определяет предмет поиска (разбивка темы на составные части), круг стран и глубину поиска (период времени, за который проводится поиск). Патентное подразделение оказывает при этом помощь в классификации предметов поиска по Международной или национальной классификации изобретений, в определении требуемых источников информации, в обосновании видов поиска (тематический, именной и т.д.). Отдел научно-технической информации оказывает помощь разработчику в классификации предметов поиска по УДК и предоставляет имеющиеся информационные материалы для использования.

Источниками информации, используемыми в процессе патентных исследований, являются бюллетени патентных ведомств стран мира, описания изобретений, реферативная информация по изобретениям, публикации о внедренных изобретениях, рекламные материалы, отчеты о НИР, ОКР и о заграничных командировках, информация по отраслям народного хозяйства, а также отчеты о патентных исследованиях.

Наиболее оперативным источником патентной информации являются патентные бюллетени, в которых дается сигнальная информация для предварительного ознакомления и отбора нужных патентных материалов: формула (аннотация, реферат) изобретения с чертежом.

Описание изобретения (патентное описание) кроме технической информации, раскрывающей сущность изобретения, содержит элементы, определяющие объем правовой защиты. Например, описание изобретения  должно отражать следующие обязательные пункты: название изобретения и класс Международной классификации изобретений, характеристику аналогов, изобретения, характеристику и критику прототипов, цель изобретения, сущность изобретения и его отличительные признаки, примеры конкретного выполнения и сведения о предполагаемой технико-экономической эффективности, формулу изобретения, в которой выделяются наиболее существенные его признаки, подлежащие правовой защите.

                В зависимости от задач патентные поиски могут быть тематическими (предметными): поиск описаний изобретений в соответствии с заданной тематикой; именными (фирменными): поиск описаний изобретений по имени изобретателя  или  патентовладельца; нумерационными: описания  изобретений отбирают по номеру авторского свидетельства, патента, заявки; поисками патентов-аналогов: описания изобретений отбираются по родовой зависимости (единство даты приоритета, номера приоритетной заявки и страны приоритета); патентно-правовыми: по сроку действия патента и других юридических правил, действующих в стране поиска.

Основным средством организации и поиска информации в мировом патентном фонде являются системы классификации изобретений. В ряде стран до настоящего времени применяются национальные классификации изобретений (НКИ). Однако рост объема мирового патентного фонда и развитие международного сотрудничества привели к необходимости создания единой классификации – Международной классификации изобретений (МКИ). МКИ и НКИ представляют собой многоступенчатые системы деления понятий, организованные по принципу от общего к частному, т.е. построенные по иерархическому способу.

Международная классификация изобретений создавалась в соответствии с положениями Европейской конвенции о международной патентной классификации (1954). МКИ периодически пересматривается для совершенствования системы с учетом развития науки и техники. Каждые пять лет, выходит очередная редакция МКИ для индексирования документов текущей регистрации. Органом по внедрению МКИ является международное бюро Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС). В нашей стране МКИ была введена в качестве единой государственной  классификации  патентной  документации в 1970 г.

МКИ охватывает все области знаний. В информационно-поисковом языке МКИ используются слова, фразы и словосочетания естественного языка, снабженные алфавитно-цифровой нотацией.

Порядок проведения поиска в патентных фондах зависит от особенностей организации патентного фонда конкретной страны. Обычно вначале осуществляется тематический (предметный) поиск, который целесообразно начинать с просмотра патентных бюллетеней стран с использованием в случае необходимости соответствующего патентного фонда. Если поиск ведется по США, Великобритании, Франции, ФРГ, Швейцарии, Японии или по странам СЭВ, то   можно   просмотреть  реферативные издания НПО «Поиск». Затем проводится именной (фирменный) поиск на основе именных указателей, издаваемых патентными ведомствами соответствующих стран, а также различных фирменных справочников. Необходимо также учесть, что в некоторых странах в именные указатели включаются только фирмы-патентовладельцы.

Нумерационный поиск можно проводить, если известен номер авторского свидетельства или патента и страна. Поиск от приоритетного патента к патентам-аналогам может производиться по нумерационным указателям приоритетных заявок или по указателям патентов-аналогов.

Патентно-правовой поиск проводится по соответствующим разделам официальных патентных бюллетеней и по спискам действующих патентов исключительного пользования. При проведении патентно-правового поиска следует иметь в виду, что время начала и срок действия охранного документа определяются патентным законодательством конкретной страны, причем в разных странах они различны.

                Большую издательскую деятельность осуществляет ГУП «ИНИЦ» Роспатента: издания изобретений стран мира; «Научно-практический журнал»; «Патентная информация сегодня»; сборник «Патентное дело».

Вся информация по изобретениям, патентам в виде информационных бюллетеней сосредоточена в крупных библиотеках и патентных отделах.

Патентная документация как источник технической информации по сравнению с другими источниками технических информаций имеет ряд неоспоримых преимуществ:

§  текущая патентная документация отражает новейшую информацию, патент не выдается на ранее раскрытые изобретения;

§  патентная статистика характеризует распределение новых научно – технических идей по отраслям знаний и по этим документам можно выявить наиболее важные направления развития науки и техники;

§  в последнее десятилетие широкое распространение получило прогнозирование на основе патентной информации, т. е. по количеству патентной документации можно выявить, какие идеи являются в данный момент прогрессивными.

3.4. Математическая (статистическая) обработка данных

                  3.4.1. Первичная обработка экспериментальных данных         

Первичная обработка экспериментальных данных.Погрешности. Статистическая обработка экспериментальных данных.  Дисперсия. Стандартное отклонение. Коэффициент вариации.

• Экспериментатор, в самой общей схеме своего исследования, воздействует на исследуемый объект, получает информацию о результатах этого воздействия и обрабатывает ее. Эти данные зашумлены случайными погрешностями измерений. В силу этого при первичной обработке экспериментальных данных основной математический аппарат базируется на теории вероятностей и математической статистике. Экспериментальные исследования все чаще ведутся с помощью измерительно-вычислительных комплексов, которые позволяют получать, хранить и обрабатывать экспериментальные данные.

Первичная обработка данных направлена на преобразование зарегистрированных величин к виду, удобному для последующего хранения и обработки. При этом не требуется применения сложного математического аппарата. В ходе первичной обработки данные подвергаются "сжатию" (например, результат регистрации заносится в соответствующий классификационный разряд статистического ряда) и записываются в специальные массивы, хранящиеся в основной или внешней памяти ЭВМ.

После сбора первых экспериментальных данных процедура эксперимента продолжается. Во–первых, как правило, единичные результаты нельзя считать окончательным решением поставленной задачи. Во-вторых, такие результаты нуждаются в логической доработке, превращающий их в научный факт, в истинности которого не возникает сомнений. Отдельные экспериментальные данные, полученные на начальной стадии исследования, могут содержать ошибки, связанные с некорректной постановкой эксперимента, неправильными показаниями измерительных приборов, отклонениями в функционировании органов чувств и т.д.  Поэтому, как правило, проводится не один эксперимент, а серия экспериментов, в которых уточняются и проверяются результаты измерений, собираются недостающие сведения, проводится их предварительный анализ. Затем, полученные экспериментальные обрабатываются в рамках математической теории ошибок, позволяющей количественно оценить достоверность окончательных результатов. Сколь бы точными ни были наблюдения и измерения, погрешности неизбежны, и задача естественноиспытателя заключается в том, чтобы приблизить экспериментальные данные к объективным значениям определяемых величин, т.е. уменьшить интервал неточности. Современная статистическая теория ошибок вооружает экспериментаторов надежными средствами корректировки экспериментальных данных. Статистическая обработка - не только эффективное средство уточнения  экспериментальных данных, но и первый шаг обобщения их в процессе формирования научного факта. Разумеется, статистическая обработка необходимая, но не достаточная операция при переходе от эмпирических данных к естественно-научному факту. Вновь зафиксированное  явление или свойство объекта становится научным фактом только после его интерпретации. Таким образом, научный факт, полученный в эксперименте представляет собой результат обобщения совокупности выводов, основанных на наблюдениях и измерениях характеристик исследуемого объекта.

Предварительная обработка данных связана с их обобщением, сортировкой по системным событиям и периодам наблюдения. Основная обработка зарегистрированных данных направлена на определение тех показателей и функций, которые вытекают из целей экспериментального исследования. Реализация соответствующих процедур предусматривает широкое использование сложного математического аппарата с большим объемом вычислений. Результаты обработки экспериментальных материалов носят частный характер, и без должного обоснования по ним нельзя делать обобщающие выводы относительно аналогичных объектов, функционирующих в других условиях. Собрав весь экспериментальный материал, исследователь подвергает его последовательной обработке. Эту работу можно разбить на ряд стадий:

§  материал систематизируется;

§  исключаются материалы, данные оказавшимися лишними: дублирующие друг друга, материалы, не укладывающиеся в тему и т.д;

§  оценивается пригодность данных, информации с точки зрения задач исследования;  материал, признанный непригодным, исключается и до окончания работы хранится отдельно;

§  в случае надобности составляются вспомогательные указатели к собранному материалу или дополняются ранее составленные.

Сбор материала и его обработка составляют два самостоятельных этапа в работе исследователя. Однако иногда бывает целесообразно совместить их, чередуя в пределах каждого рабочего периода. Благодаря такому чередованию не возникает утомления из-за однообразной работы; чередование может быть продиктовано и условиями работы в лаборатории или библиотеке; переход от незавершенного сбора материала к его обработке может вызываться желанием выполнить эту работу «по свежим следам», пока в памяти сохраняются структура и терминология прочитанной статьи и есть возможность зафиксировать вызванные ею мысли.

Математическая обработка экспериментальных данных является обязательным атрибутом экспериментальных исследований, оперирующих большим массивом цифрового материала, различных показателей проведенных экспериментов.

Достоверность получаемой информации, результатов измерения, анализов зависит от правильности самой процедуры измерения.

• Измерением называют процесс количественного сравнения некоторого свойства объекта с мерой этого свойства или со стандартом (эталоном). Отсюда следует, что получение результата измерения сопряжено с погрешностями, которые могут быть следствием несовершенства как методики измерения, так и меры. В итоге результат измерения не совпадает с истинным значением измеряемой величины, а представляет лишь ее оценку.

Процедура получения информации заключается в считывании ее показаний приборов, в непосредственном проведении измерений, анализов и т.д. Сама эта процедура таит в себе саму возможность совершения тех или иных ошибок, называемых погрешностями.

Разность между результатом измерения и истинным значением называется погрешностью результата. В соответствии с общей теорией ошибок, ее приложением к анализу вещества и рекомендациями Международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) по представлению результатов химического анализа различают:

– систематические погрешности, остающиеся неизменными или закономерно изменяющиеся в процессе измерения (неправильное приготовление эталонов, растворов, индикаторов, неисправность аппаратуры, индивидуальные постоянные особенности аналитика);

– случайные погрешности, возникающие под влиянием нерегулируемых случайных факторов объективного и субъективного характера.

Действие этих факторов приводит к тому, что отклонения результата от его истинного значения носят статистический, вероятностный характер.

Типичные составляющие погрешности  измерений. Методические составляющие погрешности измерений:

§  неадекватность модели, параметры которой принимаются в качестве измеряемых величин;

§  погрешности при отборе, осреднении проб и вызываемые мешающим влиянием факторов пробы.

Инструментальные составляющие погрешности измерений:

§  основные и дополнительные погрешности средств измерений, из-за ограниченной разрешающей способности, инерционных свойств средств измерений;

§  погрешности передачи измерительной информации;

§  погрешности, вносимые оператором (субъективные погрешности):

§  погрешности считывания, обработки значений со шкал и диаграмм под воздействием оператора на объект и средства измерения.

К метрологическим характеристикам точности измерений, связанных со случайными погрешностями, относятся повторяемость и воспроизводимость измерений (см. ИСО 5725 «Точность методов анализа»).

Повторяемость характеризует вариации методики в условиях, когда анализ проводит один оператор в одной и той же лаборатории с использованием одного и того же оборудования.

Воспроизводимость относится к условиям, когда анализ проводится в различных лабораториях разных стран, различными операторами и при использовании оборудования, выпускаемого различными фирмами.

Таким образом, повторяемость и воспроизводимость представляют собой две крайности – минимальную и максимальную вариацию данного метода анализа.

Имеется и третий класс погрешностей, носящий название грубых ошибок или промахов. Это резкое нарушение условий измерений, неправильная запись, поломка прибора во время эксперимента и другие подобные причины, приводящие к появлению результатов, резко выпадающих из ряда измерений. Такие результаты должны быть исключены из рассмотрения.

Оценкой правильности анализа являются абсолютная и относительная средние систематические погрешности. Мерой воспроизводимости метода анализа служит стандартное отклонение

Для правильной оценки качества окружающей среды, характеристики ее химико-биологического состояния, степени загрязнения и т.п. требуется выполнить по крайне мере два условия:

– их представительность, или репрезентативность;

– удовлетворительный анализ некоторого минимума проб.

Вопросу репрезентативности проб следует уделять не меньше внимания, чем собственно химическому анализу. Неправильный выбор пунктов, горизонтов, времени наблюдений, ошибки в организации  и технике отбора проб приводят к даже более серьезным и неисправимым искажениям информации, чем некорректный анализ.

Под репрезентативностью проб понимают их соответствие поставленной задаче как по количеству и объему, так и по точкам отбора, предварительной обработке, условиям хранения и транспортировки.

Виды отбора проб. В зависимости от цели исследования отбор проб может быть разовым (нерегулярным) и регулярным, или серийным.

Нерегулярный отбор проб используют для периодического определения количественной характеристики того или иного объекта, явления и т.д. Регулярный отбор проб дает наиболее определенную и надежную информацию о состоянии объекта.

Место отбора пробы и схему отбора выбирают в соответствии с целями анализа и задачами с учетом требований репрезентативности отбора пробы, чтобы полученная (или усредненная) проба давала бы наиболее полное представление об общей совокупности.

В биологических, экологических системах связи носят вероятностный характер, а снимаемые в экспериментах показатели имеют определенный разброс, вызванные рядом причин, о которых говорилось выше, то к полученным экспериментальным данным предъявляется критерий надежности.

Критерий надежности – это показатель вероятности безошибочных прогнозов. Для большинства наук, в частности биологического профиля, вероятность безошибочных прогнозов берется как ß – 0,95, т.е. событие прогнозируется в 95 случаях из 100. При повышенной требовательности и надежности она может быть взята как  ß – 0,95, и при особо повышенной требовательности  ß – 0,999.

Результат всякого точного измерения имеет малую ценность до тех пор, пока не указана погрешность, с которой оно выполнено.

· При систематизации большого цифрового массива экспериментальных данных необходимо рассчитать следующие показатели:

- среднюю арифметическую – это обобщающая количественная характеристика совокупности однотипных явлений по одному варьирующему признаку;

- дисперсия – мера рассеивания – отклонения от среднего;

- среднеквадратическое отклонение (стандарт отклонения) – наиболее распространенный показатель вариации количественной переменной, измеряет «средний» разброс значений переменной относительно ее среднего арифметического в тех же единицах измерения, что и сама переменная; равен корню квадратному из дисперсии; используется при нахождении стандартной ошибки среднего арифметического, построения доверительных интервалов, статистической проверке гипотез, измерении линейных связей между переменными и т.д.

- коэффициент вариации – показатель вариации количественной переменной, измеряющий стандартное отклонение в процентах от среднего арифметического; применяется в сравнительном анализе для сопоставления результатов, полученных для разных переменных.    

3.4.2. Корреляционный анализ

Факторный, результативный признак. Корреляционный анализ. Функциональная и корреляционная связь. Парная и множественная корреляция. Коэффициент детерминации.

                · Исследуя природу, общество, экономику, необходимо считаться с взаимосвязью наблюдаемых процессов и явлений. При этом полнота описания, так или иначе, определяется количественными характеристиками причинно-следственных связей между ними. Оценка наиболее существенных из них, а также воздействия одних факторов на другие является одной из основных задач математической статистики.

В наиболее общем виде задача статистики в области изучения взаимосвязей состоит в количественной оценке их наличия и направления, а также характеристике силы и формы влияния одних факторов на другие. Для ее решения применяются две группы методов, одна из которых включает в себя методы корреляционного анализа, а другая – регрессионный анализ. В тоже время ряд исследователей объединяет эти методы в корреляционно-регрессионный анализ, что имеет под собой некоторые основания: наличие целого ряда общих вычислительных процедур, взаимодополнения при интерпретации результатов и др. Поэтому в данном контексте можно говорить о корреляционном анализе в широком смысле – когда всесторонне характеризуется взаимосвязь.

 В тоже время выделяют корреляционный анализ в узком смысле – когда исследуется сила связи – и регрессионный анализ, в ходе которого оцениваются ее форма и воздействие одних факторов на другие.

                Формы проявления взаимосвязей весьма разнообразны. В качестве двух самых общих их видов выделяют функциональную (полную) и корреляционную (неполную) связи. В первом случае величине факторного признака строго соответствует одно или несколько значений функции, во втором – связь проявляется в среднем для массива наблюдений.

Корреляционный анализ и регрессионный анализ являются смежными разделами математической статистики, и предназначаются для изучения по выборочным данным статистической зависимости ряда величин; некоторые из которых являются случайными. При статистической зависимости величины не связаны функционально, но как случайные величины заданы совместным распределением вероятностей. Исследование взаимосвязи случайных величин приводит к теории корреляции, как разделу теории вероятностей и корреляционному анализу, как разделу математической статистики. Исследование зависимости случайных величин приводит к моделям регрессии и регрессионному анализу на базе выборочных данных. Теория вероятностей и математическая статистика представляют лишь инструмент для изучения статистической зависимости, но не ставят своей целью установление причинной связи. Представления и гипотезы о причинной связи должны быть привнесены из некоторой другой теории, которая позволяет содержательно объяснить изучаемое явление.

Корреляционный анализ является одним из методов статистического анализа взаимосвязи нескольких переменных признаков. Он определяется как метод, применяемый тогда, когда данные наблюдения можно считать случайными и выбранными из генеральной совокупности, распределенной по многомерному нормальному закону. Основная задача корреляционного анализа (являющаяся основной и в регрессионном анализе) состоит в оценке уравнения регрессии.

· Корреляция – это статистическая зависимость между случайными величинами, не имеющими строго функционального характера, при которой изменение одной из случайных величин приводит к изменению математического ожидания другой.

Корреляционный анализ имеет своей задачей количественное определение тесноты связи между двумя признаками (при парной связи) и между результативным признаком и множеством факторных признаков (при многофакторной связи). Теснота связи количественно выражается величиной коэффициентов корреляции. Коэффициенты корреляции, представляя количественную характеристику тесноты связи между признаками, дают возможность определить «полезность» факторных признаков при построении уравнений множественной регрессии. Величина коэффициентов корреляции служит также оценкой соответствия уравнению регрессии выявленным причинно-следственным связям. Первоначально исследования корреляции проводились в биологии, а позднее распространились и на другие области. Корреляция – переводится как «соответствие, соответственно» (введено английскими биометриками Гальтоном и Пирсоном).

Корреляционная связь не предполагает причинной зависимости между переменными, но он может использоваться для анализа тесноты и направления связи и в причинных моделях. Инструментами анализа являются разнообразные меры связи. Выбор мер (коэффициентов) связи зависит от способов измерения переменных и характера связи между ними.

В общем виде задача корреляционного анализа в области изучения взаимосвязей состоит не только в количественной оценке их наличия, направления и силы связи, но и в определении формы (аналитического выражения) влияния признаков на результативный. Факторными называются признаки, под действием которых изменяются другие, а признаки, зависящие от факторного – результативными.

Задачи корреляционного анализа сводятся к измерению тесноты известной связи между варьирующими признаками, определению неизвестных причинных связей (причинный характер которых, должен быть выяснен с помощью теоретического анализа) и оценке факторов, оказывающих наибольшее влияние на резуль­тативный признак.

Корреляционную связь называют неполной (или статистической) потому, что проявляется в среднем для массовых наблюдений, когда заданным значениям зависимой переменной соответствует некоторый ряд вероятных значений независимой переменной. Объяснение тому – сложность взаимосвязей между анализируемыми факторами, на взаимодействие которых влияют неучтенные случайные величины. Поэтому связь между признаками проявляется лишь в среднем, в массе случаев. При корреляционной связи каждому значению аргумента соответствует случайно распределенные в некотором интервале значения функции.

                По направлению связи бывают прямыми, когда зависимая переменная растет с увеличением факторного признака, и обратными, при которых, рост последнего сопровождается уменьшением функции. Такие связи также можно назвать соответственно положительными и отрицательными.

                Аналитическая форма связи бывает линейная, когда функция у изменяется примерно равномерно в соответствии с изменением факторного признака, но если, изменение функции у неравномерно от изменения факторного признака, то эта связь  нелинейная (криволинейная).

Существует еще одна достаточно важная характеристика связей с точки зрения взаимодействующих факторов. Если характеризуется связь двух признаков, то ее принято называть парной. Если изучаются более чем две переменные – множественной.

По силе различаются слабые и сильные связи. Эта формальная характеристика выражается конкретными величинами и интерпретируется в соответствии с общепринятыми критериями силы связи для конкретных показателей.

                Теснота связи количественно выражается величиной коэффициентов корреляции, которые, давая количественную характеристику тесноты связи между признаками, позволяют определять «полезность» факторных признаков при построении уравнения множественной регрессии. Знаки при коэффициентах корреляции характеризуют направление связи между признаками. Корреляция может быть в виде:

§  парной корреляции – связь между двумя признаками (результативным и факторным или двумя факторными).

§  частной корреляции – зависимость между результативным и одним факторным признаками при фиксированном значении других факторных признаков.

§  множественной корреляции – зависимость результативного и двух или более факторных признаков, включенных в исследование.

По абсолютному значению коэффициент корреляции колеблется от 0 до 1. При коэффициенте r = 0,4-0,6 связь  считается удовлетворительной, при 0,6-0,8 – хорошей и 0,8 и выше – отличной. Чем ближе коэффициент корреляции к единице (+ 1 или –1), тем теснее связь между переменными. Знак обозначает, является связь прямой или обратной. Если данные по всем наблюдениям, выстраиваются в прямую линию, то все случаи отклонений считаются объяснимыми и коэффициент корреляции должен составить 1 или –1. При отсутствии корреляции ее коэффициент равен 0.

Сама по себе величина коэффициента корреляции не является доказательством наличия причинно-следственных связей между исследуемыми признаками, а является оценкой степени взаимной  согласованности в изменениях признаков. Установлению причинно-следственной зависимости предшествует анализ качественной природы явлений.

Коэффициент парной корреляции достаточно точно оценивает степень тесноты лишь в случае наличия линейной зависимости. При наличии же криволинейной зависимости  линейный коэффициент корреляции недооценивает степень тесноты связи и даже может быть равен нулю, а потому в таких случаях рекомендуется использовать в качестве показателя степени тесноты связи  или  индекс корреляции.

Коэффициент парной корреляции является мерой тесноты связи только для линейной формы связи, а индекс корреляции –  и для линейной, и для криволинейной. При прямолинейной связи коэффициент корреляции по своей абсолютной величине равен индексу корреляции = R.

                Если индекс корреляции возвести в квадрат, то получим коэффициент детерминации:

где  – общая дисперсия

       – факторная дисперсия

                Он характеризует роль факторной вариации в общей вариации и по построению аналогичен корреляционному отношению . При помощи коэффициента детерминации и корреляционного отношения можно расчленить общую дисперсию на факторную и случайную. Чем больше значение R² тем выше адекватность уравнения регрессии опытных данных. Чем этот коэффициент ближе к 1, тем большее влияние оказывает фактор признака (х)   на результативный (у) или по другому,  отвечает на вопрос о том, что какая доля в общем результате зависит от фактора, положенного в основание группировки.

                Для нахождения связи необходимо провести сопоставление двух параллельных рядов данных сведенных в таблицу, где значению факторного признака (х) выставляется значение результирующего (функция у). Далее, для предварительного выявления наличия, раскрытия характера связи применяют графический метод и определяется форма и математически рассчитывается степень тесноты этой связи.

                В некоторых случаях, возникает  необходимость в изучении, измерении связи между результативным (у) признаком, не только с одним факторным (х), а несколькими – двумя или более. Этим занимается множественная корреляция.

                Определение формы связи сводится обычно к отыскиванию уравнения связи у  с факторами х, z, w, ….. v и т.д. При определении тесноты связи для множественной зависимости  пользуются коэффициентом множественной (совокупной) корреляции, предварительно исчислив коэффициенты парной корреляции, то определяют связь между  у и х,  у и z,  у и  w и т.д. Множественный коэффициент корреляции, как и парный, колеблется от 0 до 1. Чем он ближе к 1, тем в большей мере учтены факторы, определяющие конечный результат. Если возвести коэффициент множественной корреляции в квадрат, то получим совокупный коэффициент детерминации, который характеризует долю вариации результативного признака у под действием всех изучаемых факторных признаков.

3.4.3. Регрессионный анализ

Типы функций. Коэффициент детерминации. Интерполяция. Экстраполяция

Регрессия тесно связана с корреляцией и позволяет исследовать аналитическое выражение взаимосвязи между признаками.

                Регрессионный анализ заключается в определении аналитического выражения связи, в котором изменение одной величины (называемой зависимой, или результативным признаком), обусловлено влиянием одной или нескольких независимых величин (факторных признаков).

Регрессионный анализ – группа методов статистического анализа данных, предназначенных для исследования причинных связей между количественными переменными. В общем виде, регрессионную зависимость можно представить в виде функции:

y = f (x₁, x₂,... x_k),

 где у – переменная зависимая, x₁, x₂,... x_k – переменные независимые или предикторы. Если функция f является линейной, говорят о линейной регрессии, если нет – о регрессии нелинейной (криволинейной).

Регрессионный анализ представляет собой вычисления на основе статистической информации с целью математической оценки усредненной связи между зависимой переменной и некоторой независимой переменной или переменными. Простая регрессия предполагает одну независимую переменную, множественная же регрессия предполагает две и более переменных. Корреляционный анализ проводится для описания таких связей.
           Регрессионный анализ описывает или оценивает величину какой-либо переменной (зависимой переменной на основе изменения одной или более других переменных – независимых или каузальных). Регрессионный анализ может быть использован при попытке предсказания или оценки величины зависимой переменной.

По следующей формуле рассчитывается простая линейная регрессия:
                                                    y = a + bx,

где:        y – зависимая переменная;

x – независимая переменная;

a – постоянная величина или точка пересечения постоянной линии регрессии переменной y, отражающая величину y при b = 0;

b – наклон линии регрессии (коэффициент пропорциональности изменений y при изменении x).

В самом простом случае уравнение линейной регрессии включает две переменные y = a + bx. Если в уравнении используется несколько независимых переменных, регрессия называется множественной. Уравнение множественной линейной регрессии имеет вид y = ∑ b_ix_i+a. В настоящее время используются два подхода к интерпретации коэффициентов линейной регрессии b_i. Согласно первому из них, b_i представляет собой величину, на которую изменится предсказанное по модели значение ŷ = ∑ b_ix_i+a при увеличении значения независимой переменной х_i на одну единицу измерения; согласно второму – величину, на которую, в среднем, изменяется значение переменной у при увеличении независимой переменной х_i на единицу. Свободный член уравнения регрессии a равен предсказанному значению зависимой переменной ŷ в случае, когда все независимые переменные x_i = 0.

                Уравнения регрессии описываются следующими зависимостями:

·          линейная                                             у = а + вх;

·          гиперболическая               у = а + в/х;

·          показательная                   у = а ´ в^х;

·          параболическая                                у = а + вх + сх²;

·          степенную                          у = ах^в;

·          логарифмическую         у = а + в lg х;

·          экспоненциальную       y = e^bx+a.

Теснота регрессионной связи измеряется  коэффициентом детерминации, который интерпретируется как доля дисперсии зависимой переменной y, объясненная независимыми переменными x₁, x₂,... x_k.  Для парной линейной регрессии коэффициент детерминации равен квадрату коэффициента линейной корреляции Пирсона r², для множественной линейной регрессии – квадрату коэффициента множественной корреляции  R².

                Решение названных задач опирается на соответствующие приемы, алгоритмы, показатели, применение которых дает основание говорить о статистическом изучении взаимосвязи.

                Одной из проблем построения уравнений регрессии является их размерность, т.е. определение числа факторных признаков, включаемых в модель. Их число должно быть оптимальным. Сокращение размерности за счет исключения второстепенных, несущественных факторов позволяет получить модель, быстрее и качественнее реализуемую. В то же время, построение модели малой размерности может привести к тому, что она будет недостаточно полно описывать исследуемое явление или процесс.

Для регрессии линейной парной коэффициент детерминации равен квадрату коэффициента линейной корреляции Пирсона r². Таким образом, если коэффициент линейной корреляции r = 0,5, то r² = 0,25, т.е. различия в значениях зависимой переменной y на 25% объясняются различиями в значениях независимой переменной x (и на 75% – факторами, не учтенными в уравнении регрессии).

Для регрессии линейной множественной коэффициент множественной детерминации равен квадрату коэффициента корреляции множественной R².

Для нахождения оптимального прохождения линии на графике регрессионного управления используется метод наименьших квадратов. Этот метод позволяет расположить линию регрессии между точками, отражающими величины отдельных наблюдений таким образом, что возведенная в квадрат сумма разницы, взятая по вертикали между значением линии регрессии и значением отдельного наблюдения, минимальна.

Преимуществом анализа с помощью метода наименьших квадратов является то, что может быть проведен корреляционный анализ, который позволяет количественно измерить, насколько соответствует линия регрессии отдельным точкам, фиксирующим данные наблюдений. Набор различных статистических данных может быть использован для характеристики точности и надежности результатов регрессионного анализа.

При определении значимости величины корреляции необходимо произвести расчет, характеризующий возможность сохранения этой величины корреляции при проведении случайной выборки из генеральной совокупности, в которой корреляция отсутствовала.

Коэффициент детерминации представляет ту долю дисперсии величины y, зависимость изменений которой выявлена регрессионным уравнением. Его величина колеблется от 0 до 1.

                Таким образом,  математическая обработка экспериментальных данных заключается в выполнении следующих шагов и практических действий:

·         систематизировать, группировать все данные,

·         данные свести в таблицы, где там необходимо вывести средне арифметические показатели по полученным данным повторностей,

·         вычислить дисперсию, определить среднеквадратичное отклонение,

·         по табличным данным, а затем графически при первом приближении оценить наличие корреляции,

·         при обнаружении высоких коэффициентов корреляции, определить тип функции,

·         для этого, по уравнениям регрессии, выбрать оптимальную функцию, которая наиболее близко описывает экспериментальные данные,

·         оптимальная функция та, которая имеет минимальное значение ошибок, просчитанных, методом наименьших квадратов,

·         строится график оптимальной функции с количественными параметрами уравнения регрессии, дается коэффициент корреляции, его ошибка,

·         затем, эти параметры могут быть использованы для прогностических целей.      

Почти каждый статистический комплект программного обеспечения имеет стандартную программу определения линии регрессии.
Возможность широкого применения методов корреляционно-регрессионного анализа еще в недалеком прошлом сдерживалось высоко трудоемкостью необходимых расчетных процедур. Сегодня существует масса прикладных программ для их расчетов (программа «Statistics»).

 При решении некоторых исследовательских задач приходится определять неизвестные промежуточные значения динамического ряда. Эта задача решается способом интерполяции – способ определения неизвестного  промежуточного значения. Интерполяция заключается по существу в приближенном отражении, сложившихся закономерности внутри определенного отрезка времени, в отличие от экстраполяции, которая требует выхода за пределы этого определенного времени. Экстраполяция – метод определения количественных характеристик для совокупностей и явлений, не подвергавшихся наблюдению, путем распространения на них результатов, полученных из наблюдения под аналогичными совокупностями за прошедшее или будущее.

3.4.4. Математическое планирование эксперимента

Для оптимизации исследуемых объектов при использовании полученных результатов прибегают к математической теории планирования эксперимента. Это наука о способах составления экономных экспериментальных планов, которые позволяют извлекать наибольшее количество информации об объекте, о способах проведения эксперимента, обработки экспериментальных данных.

                Планирование эксперимента – раздел математической статистики, изучающий рациональную организацию измерений, подверженных случайным ошибкам. Под экспериментом здесь подразумевается следующее: эксперимент – это изучение зависимости целевой функции (или функции отклика)  у  от нескольких факторов х₁ …х_n.

                Цели  планирования эксперимента:

• теоретические:

- изучение характера зависимости,

- степень влияния различных факторов на целевую функцию,

- предсказания значения целевой функции при определенных   значениях факторов;

• практические:

- поиск оптимальных условий (набора значений факторов), при которых целевая функция достигает экстремума (минимума или максимума).

Например, поиск условий измерения, чтобы погрешность была минимальна.  Или, оптимизация условий хроматографического разделения для достижения максимального разрешения пиков.

Разберем подходы к планированию эксперимента на примере поиска оптимальных условий измерения в атомно-абсорбционном методе. В качестве целевой функции  возьмем оптическую плотность ( у ), а в качестве факторов – температуру атомизатора (х₁)  и концентрацию модификатора матрицы ( х₂ ). Будем искать условия (значения факторов), при которых оптическая плотность достигает максимума. Общий вид зависимости целевой функции  у от х₁ и х₂  приведен на рисунке:

         y                                                                                y

                                                                x₁                                                                             x₂

Как видно из рисунка обе зависимости имеют максимум, а не возрастают монотонно. Поэтому важна задача оптимизации.

Зависимость целевой функции одновременно от двух факторов можно изобразить в виде «контурной карты» (это вид сверху на трехмерную поверхность отклика, описывающую функцию y):

                  x₂

 

                                                                                             x₁

Отметим, что в данном случае наблюдается совместное влияние факторов x₁ и  x₂  (т.е. корреляция между факторами). Поэтому традиционный эксперимент (когда варьируют один параметр, ищут максимум, затем варьируют другой параметр и также ищут максимум) не подходит – максимум таким образом не найти (или придется много раз по очереди варьировать параметры). Вот к чему приведет традиционный эксперимент (крестиком отмечен ошибочно найденный максимум функции отклика):   x₂

 

x₁

Вывод: необходимо варьировать одновременно все факторы и двигаться в направлении возрастания функции:

               x₂

 

                                                  x₁

Для решения задачи поиска максимума (минимума) функции отклика существует метод факторного планирования эксперимента, который позволяет получить максимально точное решение за минимальное количество измерений. Проведя дробный факторный эксперимент, используя, так называемые регулярные дробные реплики осуществляется  движение к экстремуму по направлению к градиенту функции отклика у. Процедура последовательного экспериментирования продолжается до тех пор, пока не будет достигнута область, близкая к экстремальному значению функции отклика. Причем, движение к экстремуму отклика, благодаря программе математического планирования,  осуществляется постановкой минимального количества экспериментов.  

3.5. Особенности подготовительной и основной работы над рукописью научного труда

                В этом подразделе главы представлен материал об особенностях работы над рукописью – о «технологии» написания научного труда. В то же время материал этого раздела как бы построен по типу заключения - резюме, с четкими, лаконичными наставления по работе над рукописью.

                В наше время все нарастающий поток публикаций предъявляет повышенные требования к их лаконичности, информативности и ясности изложения. Поэтому естественно появление раздела на тему «как писать».

                Заготовки. Обычно полагают, что садиться за рукопись можно после того, как все эксперименты, опыты завершены. Это почти, так же неверно, как то, что думать нужно только после опыта. Думать нужно трижды: до опыта, во время опыта и после опыта. И записывать свои мысли нужно на каждом этапе сразу.

                И до, и во время опыта в голову приходят логические построения, отрывочные соображения и просто удачные формулировки мыслей. Как только такая находка пришла к вам, сразу же запишите ее.

                Следующий этап предварительного оформления материала «до статьи или раздела, главы и т.д.» - более связные, хотя еще разрозненные заготовки. Закончив очередную серию опытов, сразу описывайте и интерпретируйте их результаты куском связного текста. В конце работы такие заготовки могут иногда оказаться готовыми блоками, главами рукописи, статьи. Их останется лишь скрепить логическими переходами.

                Наконец, третий уровень предварительного оформления материалов – написание «макета», набросок общего контура работы еще до завершения экспериментальных исследований. Пробовать сделать такой набросок тогда, когда получен более половины данных. На месте не проведенных экспериментов будут пустоты, которые затем удастся заполнить.

                Хорошая статья, работа редко может быть написана сразу,  «на одном дыхании». Тот, кто пытался поступить так, знает, первые дни, работа «не идет», «не пишется». Это естественно, для предварительной переработки информации в подсознании, нужно время. Если же начать писать параллельно с проведение опытов (заметки-заготовки-макет), то эта переработка происходит заранее, а во-вторых, значительно эффективнее.

                Структура работы. Текст должен быть уравновешенным. Это значит, что между ее стандартными разделами должна быть соблюдена определенная пропорция. Примерные пропорции при оформлении экспериментальных работ мы уже обсуждали (см. подзаголовок. 3.2.). Подчеркнем об некоторых особенностях дополнительно. Объем «методики», как правило, должна занимать значительно меньше места, чем «Результаты» и «Обсуждение». Результаты, если они отделены от обсуждения, должны быть описаны по возможности кратко. В этом разделе читателя интересует табличный материал. Объем «Обсуждения» ограничивать не стоит. Основная ценность вашей работы, как правило, заключается не столько в установленном факте, сколько в их объяснении и вытекающих из этого объяснениях идеях.

                Каждый раздел должен иметь четкие границы и не заходил на территорию соседа. Во введении вряд ли стоит, забегая вперед, упоминать полученные результаты. Они будут восприниматься легче, если им будет предпослана аргументация. Раздел «Результаты» следует начинать прямо с изложения конкретных результатов, а не с истории вопроса, которая должна быть целиком вынесена во введении. Начинать «Результаты» ссылками на литературу непрофессионально.

                Обычно авторы невнимательно к делению текста на абзацы. Между тем оно помогает ориентироваться, зрительно отделяя одну мысль от другой. Существует полезное правило: «Один абзац – одна мысль». Проверьте себя: если основной смысл абзаца можно выразить одной фразой, он хорош. Если же двумя – его нужно разделить на два абзаца.

                Положение, которое вы считаете особенно важным, можно дать несколько раз. Это можно сделать во «Введении», в «Обсуждении», в Выводах». Но не повторяйте его дословно, перефразируйте его.

Введение. Нужно описать ситуацию, что еще неизвестно. Затем нанести на карту проблемную ситуацию. Причем, сформулировать все четко, в форме строгого постулата. Это – вексель, выданный читателю и подлежащий оплате выводом в конце работы.

Хорошо, если введение заканчивается постановкой задач, которым предпослана гипотеза, тем самым вы покажете, что работа не случайная, а поиск направленный.

Методика должна быть описана достаточно подробно. Однако объем рукописи ограничен, соблюдение пропорций должно сохраняться, поэтому не нужно приводить несущественные детали экспериментов.

Результаты надо стараться описать отдельно от обсуждения. Излагать нужно лишь полученные факты, по возможности не комментируя их. От такого разделения можно отказаться лишь тогда, когда оно мешает логике изложения; то есть в тех случаях, когда характер каждого эксперимента зависит от выводов из предыдущего. В большинстве случаев объединенный раздел «Результаты и их обсуждение» - лишь свидетельство неопытности и  или беспомощности автора. Само описание результатов должно быть кратким. Его нужно начинать сразу со ссылки на таблицу или рисунку. Излишне пересказывать словами содержание таблицы. Необходимо отмечать лишь закономерности, следующие из таблиц, рисунков, т.е. ту заключенную в них информацию, которая позже понадобится в «Обсуждении»

Обсуждение. Задача этого раздела – обобщение и объяснение данных. Распространенная ошибка – комментарии отдельных эффектов, таблиц, графиков. Это лишь прелюдия к собственно обсуждению. Обсуждение начинается тогда, когда эффекты и зависимости рассматриваются совместно, развивайте свою фантазию. Необходимо искать внутренние связи и постараться выстроить последовательную цепь причин и следствий. И на их основе получить ту информацию, которая не содержалась ни в из них порознь. Собственно, в этом и заключается суть обобщения. Важно подчеркнуть ценность выполненной работы, если вы можете написать: «Насколько нам известно, аналогичных данных до сих пор не было получено».

Если в работе нет раздела «Выводы», обсуждение необходимо завершить специальным заключительным абзацем. В нем необходимо суммировать еще раз основной вывод, следующий из вашей аргументации. Сформулировать этот вывод надо таким образом, чтобы он содержал в себе ответ на вопрос,  поставленный во введении.

Выводы. Не нужно подменять выводы, перечислением полученных фактов. Наша задача – вывести из них новую информацию. При этом приходится «заходить за факт», опираясь на свою интуицию, знаний полученных в смежных областях. Тут надо соблюдать определенную осторожность – есть две крайние случаи. Первая – излишняя осторожность: вообще отказаться от обсуждения и интерпретацией, вторая – излишняя смелость, дать волю умозрениям. Истина лежит посередине. Заходить за факты необходимо – иначе наука не сможет объяснить явления, выродиться в факторографию. Но нельзя отрываться от фактов, тогда это будет фантазией. Интерпретация результатов должна быть адекватна использованному методу. Это значит, что если эксперимент был проведен на целых растениях, его результат не следует интерпретировать на молекулярном уровне.

Доказательство. Конечная цель любой работы – доказательство определенного положения – это цепочка последовательных аргументов, каждый из которых вытекает из предыдущего и рождает последующий. Первая посылка этой цепочки вытекает из предшествующего знания, которое было изложено во введении. Последняя же должна быть привести к доказываемому тезису, который будет сформулирован в выводах. Причем, нужно доказать действительный эффект, а не кажущийся. Математически нужно убедиться, что факт закономерен, а не случаен. Достоверным  является тот результат, вероятность которого не меньше 0,95. Количественный критерий такой степени вероятности: средняя арифметическая должна не менее чем вдвое превышать свою стандартную ошибку. Это объективное условие достоверности.

Полнота аргументации. Ошибочно полагать, что обязанность автора работы – собрать те аргументы, которые подтверждают его гипотезу. Автор обязан подобрать все возможные аргументы – как за, так и против – и отвести последние. Для этого, на свою работу надо посмотреть как бы со стороны. Все ли выводы точны и основательны? Работу отдайте коллегам прочитать, доложите материал на семинаре. При этом «подставьтесь», акцентируйте внимание на ее слабых сторонах. Нужно ценить не столько похвалу, сколько критику. Достоинства работы вы знаете лучше других. Но «изнутри» работы трудно вам увидеть некоторые изъяны ее аргументации, которые лучше видны со стороны.

Иллюстрации. То, что мы называем иллюстрациями – таблицы, графики, фотографии, являются основными документами, фундаментом доказательства. Эксперимент дает нам два ряда чисел (сигнал-ответ), зависимость между которыми и служит пищей для наших рассуждений. Эта зависимость может быть выражена в виде таблицы, графика, кривой, диаграммы.

Таблица наиболее документальна, но наименее наглядна и информативна. К ней обычно прибегают в тех случаях, когда вариантов «точек» недостаточно для построения кривой. Однако нас обычно интересуют не столько сами числа (в повторных опытах они сильно могут различаться), сколько характер зависимости между ними. В этом отношении  кривая более информативна. Она позволяет увидеть не отдельные точки зависимости, а всю ее целиком – с восходящими и нисходящими ветвями, минимумами и  максимумами, переломами функции. Поэтому, если «точек» достаточно, результаты лучше выразить не таблицей, а кривой. При этом надо помнить, что для однозначного построения кривой нужно не менее пяти точек.

Речь идет о плавных кривых, а не зигзагообразное соединение точек прямыми отрезками не есть кривая. Такая «пила», как и столбики диаграммы выигрывают перед таблицей в наглядности, но уступает ей в информативности и документальности.

Место основной прописки первичных документов – это раздел «Результаты». Вообще говоря, именно таблицы и графики и представляют собой собственно результаты. А текст – лишь пояснение к ним. Прежде чем выбрать ту или иную форму построения кривой, постарайтесь  выразить интересующую вас зависимость всеми возможными способами.

Все документы должны быть по возможности автономными, то есть понятными без текста. Кривые, обсуждаемые порознь, давайте отдельными рисунками. Кривые же, которые при обсуждении сравниваются между собой, совмещать нужно на одном графике – так сравнение удобнее. Однако на одном графике не должно быть больше двух-трех кривых.

Цитирование. Библиография – мощный инструмент повышения информативности научной работы без расширения ее объема. Действительно, одна цифра в квадратных скобках содержит в себе в сжатом, закодированном виде всю информацию другой работы.

Во «введении» задача цитирования – дать представление о предыстории вопроса, что выяснено предшественниками и что остается невыясненным. Картину достигнутого знания можно дать наиболее лаконично и полно, цитируя обзоры и монографии. Переходя к невыясненным вопросам, следует цитировать более конкретные  частные публикации.

В разделе «Результаты» назначение ссылок – показать сходство или различие ваших данных с описанными в литературе.

В разделе «Обсуждении» использование ссылок наиболее важно и ответственно, потому что ссылка – это косвенная форма аргумента.

Нужно избегать громоздких «обойм» ссылок. Они свидетельствуют не столько об вашей эрудиции, сколько о неумении отделять главное от второстепенного.

Иногда для подкрепления конкретных сведений (факт, эффект, наблюдение) делается ссылка на монографию. В таких случаях  необходимо указать страницу, на которой этот факт описан. Не надо вынуждать других исследователей в поисках одной фразы листать всю монографию.

Краткость и ясность. Хороший стиль изложения – это и вежливость к тем, кто будет читать данный труд, и уважение к собственному труду. Требования, предъявляемые к манере изложения: краткость, понятность и, по возможности, изящество. Краткость – сестра таланта. Лишние слова лишают работы «прозрачности». Словоохотливость – один из признаков ограниченности. Истинное красноречие – это умение сказать все, что нужно, и не более, чем нужно. Требование краткости предъявляется не только ко всей работе, но и к отдельной фразе. Проверьте во фразе каждое слово. Если от его удаления смысл фразы не изменится – вычеркните его. Это особенно важно в трех местах: в заглавии, в аннотации ив выводах. Фраза на полстраницы недопустима: осилив его до конца, можно забыть, что было вначале. Короткие фразы дисциплинируют, в них нет места пустословию м сразу видно, информативны ли они.

Однако не надо забывать, что талант – не брат краткости.  Не надо экономить на пояснениях, нужных для понимания смысла. Не нужно превращать свою работу в телеграмму: пересушенная пища так же трудно усваивается, как и сырая. Готовую работу дайте почитать коллеге,  и пусть он рассмотрит ее как бы со стороны.  Попросите, чтобы он отметил непонятные выражения, фразы и выясните, почему они ему не понятны: из-за громоздкости или наоборот, лишней краткости. Соответственно, потом работу можно переделать. Можно готовую работу и не давать никому, просто отложить ее и заняться  другими делами. Через месяц прочтите ее снова; возможно, некоторые места окажутся непонятными вам самим.

Литературный стиль. Нужно стараться, чтобы ваша работа была понятна образованным людям. В литературном стиле более употребительны слова: «это», «сказанное», «перечисленные», за место таких суконных слов, как «данный», «вышеизложенное», «поименованное». Высокопарный тон – плохой тон в науке. Как правило, он свидетельствует о пустоте содержания. Желательно избегать категоричности, необходимо быть более сдержанным. Вводные слова «причем» ставится только в середине фразы – для связки двух входящих в нее предложений. А  «при этом» - в начале фразы, для связки ее с предыдущей. «Таким образом» применяется для промежуточных выводов, а «итак» - для подведения окончательного итога. Нельзя, чтобы одно слово повторялось несколько раз в предложении. Хорошо написанная работа воспринимается как свободная устная речь.

Аннотация. Хорошая аннотация содержит три обязательные и последовательные части. Первая – о том, что делал автор. Отсюда мы получаем общее представление о цели работы и технике выполнения.  Вторая – о том, какие факты получены автором. В ней кратко перечисляются основные результаты опытов, без каких бы то ни было комментариев. Их нужно перечислять последовательно. Наконец, третья часть – какие выводы сделаны из полученных данных.

Последнее особенно важно. Главная ценность научного исследования заключается не в описании явлений (факты), а в их объяснении.

Распространенные ошибки, они очень живучи, остановимся на них.

Заглавие: слишком длинно, содержит лишние слова или авторы пытаются излишне полно отразить содержание работы.

Аннотация: отсутствует строгая структура (техника-факты-выводы), лишние слова.

Введение: отсутствует логическая последовательность, приводящая к постановке задачи. Задача сформулирована неопределенно.

Методика: указаны не условия проведения экспериментов, методическая ссылка на тезисы или краткое сообщение.

Результаты: даются вперемежку с обсуждением, сводятся к пересказу таблиц.

Обсуждение: сводится к пересказу результатов, практически отсутствует, нет заключительного абзаца.

Выводы: подменены констатацией фактов, то есть практически отсутствуют.

Стиль: неинформативные фразы и целые периоды с ускользающим смыслом, длинные, громоздкие фразы.

Иллюстрации: кривые без экспериментальных точек, ломаная кривая «пила», перенасыщенность графика кривыми, «паутина» кривых, в которых трудно разобраться.

Библиография: случайные и формальные ссылки, из вежливости, ссылки на конкретные факты из монографии без указания страниц, обоймы ссылок, замалчивание предшественников.

3.6. Требования к оформлению и печатанию рукописи

Оформление текста, печатание рукописи

·         Оформление текста – это одна из важнейших стадий работы над рукописью дипломной или диссертации. Придание соответствующей формы тексту работы имеет принципиальное значение, поскольку рукопись – это формальное квалификационное сочинение и его оформление должно соответствовать общепринятым требованиям. Причем определенные  элементы оформления нельзя откладывать «на потом», то время, когда текст уже в своей основе уже будет написан. Об оформлении нужно думать по ходу работы над темой, в процессе создания черновой рукописи. Ведь любая квалификационная работа состоит не только из текстовой части, но и включает в себя формулы, приложения, таблицы, диаграммы, графики, иллюстрации.  Все эти виды материалов должны быть представлены в дипломной работе, диссертации в соответствии с требованиями, предъявляемыми к работам, направляемым к публикации.

Тщательно оформленная рукопись – это вежливость к самому себе. Небрежно оформленная работа вызовет раздражение у первого читателя – рецензента – и может настроить его на критический лад.

При редактировании собственного текста нет необходимости править его каракулями.  Не надо жалеть своего труда, перепечатайте работу еще раз и убедитесь, что появятся места, где вам захочется изменить текст, внести весьма ценные добавления, более точные формулировки, желание изъять то  или иное слово или фразу.

После перепечатки материала, внимательно проверьте, нет ли ошибок. Особенно тщательно проверьте цифровой материал. Форма таблиц в тексте должна быть унифицирована. Если есть в таблице прочерки, поясните, что они означают, нет данных, отсутствуют определения и т.д.

Аббревиатуры (буквенные сокращения) использовать только общепринятые. В случае нестандартного сокращения выражений, необходимо привести их полный список в начале текста. По возможности их надо избегать, такой «птичий язык» сильно затрудняет чтение.

При многократной переделке рукописи много допускается ошибок в библиографии. При работе над рукописью, лучше пользоваться такой практикой, когда на каждый источник заводится своя карточка, ее удобно переставлять местами, изымать или заменять другими. Переносить библиографию с карточек на бумагу удобно только при окончательной перепечатке.

С библиографией лучше работать по Гарвардской системе (фамилии авторов и годы в тексте) в начале работы над текстом, а затем можно перейти на нумерационную. И только в последнем варианте замените фамилии и годы в тексте номерами (если это требуется). Необходимо помнить о точности ссылок, ими будут пользоваться другие и не надо вынуждать их искать несуществующие статьи, монографии и т.д.

·         Печатание текста производится в соответствии с требованиями ГОСТа.

Текст должен быть распечатан на компьютере на одной стороне стандартного листа белой односортной бумаги (формата А 4) через два интервала (1,5 интервала в текстовом процессоре Word 6/7 for Windows'95/98). Широко используемыми шрифтами являются:  Times New Roman Cyr, Courier New Cyr (кегль 14).

Размер левого поля 30 мм. правого – 10мм, верхнего – 20мм, нижнего – 20 мм. Поля слева оставляют для переплета, справа – для того, чтобы в строках не было неправильных переносов. При таких полях каждая страница текста содержит приблизительно 1800 знаков (30 строк по 60 знаков в строке, считая каждый знак препинания и пробел между словами также за печатный знак).

Рукопись распечатывается строго в последовательном порядке. Не допускаются разного рода текстовые вставки и дополнения, помещаемые на отдельных страницах или на оборотной стороне листа, и переносы частей текста в другие места.

Все сноски и подстрочные примечания печатаются на той странице, к которой они относятся (тем же шрифтом, что и основной текст, но меньшим кеглем – 10-ым).

Все страницы нумеруются, начиная с титульного листа (на титульном листе номер страницы не ставится). Цифру, обозначающую порядковый номер страницы, ставят в середине верхнего поля страницы.

Каждая глава начинается с новой страницы. Это правило относится к другим основным структурным частям работы: введению, заключению, библиографическому списку, приложениям, указателям.

Расстояние между названием главы и последующим текстом должно быть равно трем интервалам. Такое же расстояние выдерживается между заголовками главы и параграфа. Расстояния между основаниями строк заголовка принимают такими же, как и в тексте. Точку в конце заголовка, располагаемого посредине строки, не ставят. Не допускается подчеркивание заголовков и перенос слов в заголовке.

Фразы, начинающиеся с новой (красной) строки, печатают с абзацным отступом от начала строки, равным 8-12 мм.

Формулы подготавливаются в специальной компьютерной программе или вписываются в текст тщательно и разборчиво от руки черными чернилами или чертежной тушью. Прописные и строчные буквы, надстрочные и подстрочные индексы в формулах должны обозначаться четко. Рекомендуются следующие размеры знаков для формул: прописные буквы и цифры 7-8 мм, строчные 4 мм, показатели степеней и индексы не менее 2 мм.

Таблицы, рисунки, чертежи, графики, фотографии как в тексте диссертации, так и в приложении должны быть выполнены на стандартных листах размером 210х297 мм (формат А 4) или наклеены на стандартные листы белой бумаги. Подписи и пояснения к фотографиям, рисункам помещаются с лицевой стороны.

Рукопись, рисунки, фотографии должны быть без пометок, карандашных исправлений, пятен и загибов, не допускаются набивка буквы на букву и дорисовка букв чернилами. Количество исправлений должно быть не более пяти на страницу и вноситься от руки чернилами черного цвета.

Оформление (библиографии) списка использованной в работе литературы производится в алфавитном порядке в соответствии со следующими требованиями. В заголовке основной записи приводят имя только одного автора. Сведения об ответственности содержат информацию о лицах и организациях, участвовавших в создании данного произведения.

Первым сведениям об ответственности предшествует знак косая        черта (/), последующие группы сведений отделяют друг от друга точкой с запятой (;). Однородные сведения внутри группы отделяют запятыми.

При описании книги, монографии, реферата диссертационной работы, брошюры то есть любого издания имеющего одно тематическое направление, год издания, указывается общее количество страниц, после чего ставиться прописная буква «с».

Приложение  

Примеры оформления библиографических источников

               Книга одного автора. В заголовке приводят Фамилию, Имя, Отчество автора и повторяют при ссылке на ответственность в порядке Имя, Отчество, Фамилия.

Иванов А.А. Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов. – М.: Знание, 2004. – 528 с.

Книга двух авторов. В заголовке приводят имя только одного автора. Перечисление всех авторов.

Иванов А.А. Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов, Б.Б. Петров. – М.: Знание, 2004. – 528 с.

Книга трех авторов. В заголовке приводят имя только одного автора. Перечисление всех авторов.

Иванов А.А. Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов, Б.Б. Петров, В.В.Сидоров. – М.: Знание, 2004. – 528 с.

Книга четырех авторов. Заголовок на имя авторов не применяется, библиографическую запись составляют под заглавием. Все четыре имени приводятся в первых сведениях об ответственности.

Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов, Б.Б. Петров, В.В. Сидоров, Г.Г.Смирнов. – М.: Знание, 2004. – 528 с.

Книга пяти авторов. Заголовок на имя авторов не применяется, библиографическую запись составляют под заглавием. В первых сведениях об ответственности приводят фамилии трех авторов и слово «др.».

Статистический анализ данных на компьютере/ А.А. Иванов, Б.Б. Петров, В.В. Сидоров, и др. – М.: Знание, 2004. – 528 с.

Аналогично оформляются монографии.

Сборники

В случае ссылки на направление работ, а не отдельно взятой статьи сборника ссылку об ответственности делают на редактора-составителя.

Биология и математика. Статистический анализ данных на компьютере: Сб. научных трудов / Под ред. А.А. Иванова. – М.: Знание, 2004. – 528 с.

Диссертации

Иванов А.А.Биология и математика. Статистический анализ данных на компьютере: Дис….канд. биол. наук.10.02.04 / А.А. Иванов. – М., 2002. – 170 с.

Автореферат

Иванов А.А. Биология и математика. Статистический анализ данных на компьютере: Автореф. дис….канд. биол. наук.10.02.04/А.А. Иванов. – М., 2002. – 24 с.

Отдельный том многотомного издания

Иванов А.А. Биометрия: в 3 т.: Учебник для студ. высших учебных. заведений. Т.3 Биология и математика /А.А. Иванов. – М., 2002. – 528 с.

Составная часть документа

Статья из журнала. Журнал является периодическим изданием и выделяется двойной косой чертой (//) Страницы статьи указываются через тире после заглавной буквы «С.».

Иванов А.А. Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов // Биология. – 2005. – № 3. – С. 42–47.

Статья из газеты. Газета является периодическим изданием и выделяется двойной косой чертой (//). Дается ссылка на дату выхода в свет цитируемой статьи.

Иванов А.А. Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов // Российская газета. – 2005. – 30 янв.

Статья из сборника. Сборник является периодическим изданием и выделяется двойной косой чертой (//). Если сборник стал результатом работы конференции (симпозиума, конгресса…) дается ссылка на дату проведения конференции.

Иванов А.А. Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов // Развивающее обучение. – М., 2004. – 528 с.

Иванов А.А. Статистический анализ данных на компьютере / А.А. Иванов // Развивающее обучение. Актуальные вопросы психологической службы: Материалы Всероссийской научно-практ. конф. Москва 17–18 янв. 2004 г. М., 2004. – С. 5–8.

Законодательные материалы

Российская Федерация. Конституция (1993). Конституция Российской Федерации: офиц. текст. – М.:Маркетинг, 2001. – 39 с.

Стандарты

ГОСТ 7.53–2001. Издания. Международная стандартная нумерация  книг. – Взамен ГОСТ 7.53 – 86; введ. 2002–07–01. – Минск:Межгос. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 2002. –  3 с.

ГОСТ Р 51771 – 2001. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Входные и выходные параметры …. Технические требования. – Введ. 2002 –01 – 01. – М.:Госстандарт России:Изд-во стандартов. 2001. -–IV, 27 с.

Патентная документация

Пат. 218789 Российская Федерация, МПК⁷ Н04 В 1/38, Н 04J 13/00. Приемопередающее устройство Чугаева П.Н.; заявитель и патентообладатель Воронеж. науч.-исслед ин-т связи. – № 200013176/09; заявл. 18.12.00; опубл. 20.08.00; опуб. 20.08 02. Бюлл. № 23 (II ч.). – 3с.

А.с.1009480 СССР, МКИ³ В 25 J 15/00 Устройство для захвата / В.С.Ваулин, В.Г.Камайкин (СССР). – № 330875/ 25– 08; заяв. 23.11.91; опубл.30.08.83. Бюлл. № 12. – 2с.

СОДЕРЖАНИЕ

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ.. 3

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА.. 3

Цели изучения дисциплины.. 3

Основные задачи дисциплины.. 5

ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ.. 5

ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА.. 6

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 7

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 8

ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ.. 9

ТРЕНИНГ–ТЕСТЫ... 10

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ.. 21

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ.. 23

ТЕМА 1. Методы научного познания.. 23

1.1. Наука, научные исследования, сущность, особенности. 23

1.2. Общенаучные методы познания. 33

1.2.1. Эмпирический уровень. 33

1.2.2. Теоретический уровень. 42

   1.3. Современные тенденции развития научной мысли.. 48

ТЕМА 2. Организация научных исследований.. 53

2.1. Направления научных исследований в Российской Федерации.. 53

2.2. Планирование научных исследований.. 58

2.3. Научные исследования в области защиты окружающей среды.. 64

2.3.1. Научные исследования в экологии. 70

ТЕМА 3. Планирование и проведение экспериментальных работ.. 77

3.1. Планирование экспериментальных исследований.. 77

3.2. Организация экспериментальной работы.. 82

3.3. Информационные источники.. 92

3.3.1.      Поиск научно-технической информации. 92

3.3.2. Патентный поиск информации. 102

3.4. Математическая (статистическая) обработка данных. 109

3.4.1. Первичная обработка экспериментальных данных. 109

3.4.2. Корреляционный анализ. 117

3.4.3.Регрессионный анализ. 123

3.4.4. Математическое планирование эксперимента. 128

3.5. Особенности подготовительной и основной работы над рукописью научного труда.. 130

3.6. Требования к оформлению и печатанию рукописи.. 139

Приложение . 143

Наука

Наука, что мы понимаем под этим словом

Наука – наша жизнь,

Наука, что-то новое и неземное

Наука – это то, что  изучаем

Наука – это то, что мы исследуем и практикуем

Наука дает нам вдохновенье  и озаренье

И не терпит пораженья

Наука не всем она подвластна

Подруга

Краткое описание документа:

Дисциплина специализации «Организация научных исследований в области защиты окружающей среды» изучается на старших – завершающих учебу курсах. Программа предусматривает чтение лекций, проведение лабораторных работ, выполнение письменных контрольных работ и в завершении - сдачу зачета и экзамена.

Для успешного изучения учебного материала студенты должны усвоить экологические дисциплины, Концепцию современного естествознания, Математику, разделы Химии. Они должны быть готовы к применению всех этих знаний, как для решения научно-исследовательских задач при выполнении выпускных квалификационных работ, так и в дальнейшем - при профессиональной деятельности или же при будущей научной.