Выбор научного направления исследования, проблемы и темы

Научное направление — это исследование, в процессе которого решаются крупные задачи в определенной отрасли науки. Составной частью научного направления являются комплексные проблемы, проблемы, темы, вопросы.

Под проблемой понимают сложную научную задачу, которая охватывает значительную область исследования и имеет перспективное значение. Проблема состоит из ряда тем.

Комплексная проблема включает в себя несколько проблем. Полезность исследований в рамках комплексной проблемы или проблемы на первых порах можно определить только ориентировочно.

Тема — это научная задача, охватывающая определенную область научного исследования. Она базируется на отдельных научных вопросах.

Под научными вопросами понимают мелкие научные задачи, являющиеся составной частью темы.

Если проблема — крупная задача, связанная с открытием или с решением комплекса научных задач, ускоряющих технический прогресс, то при разработке темы; диссертации выдвигается конкретная цель исследования. Например, разработать новую методику, с помощью которой можно совершенствовать технологические процессы, агрегаты и машины.

С первых шагов соискатель встречается с рядом вопросов, которые требуют глубокого обоснования и доказательства. Это — выбор темы исследования, доказательство ее актуальности на сегодняшний день, определение цели исследования и разработка задач диссертации, являющихся шагами (этапами) к достижению намеченной цели. При этом соискатель должен четко представлять, что проводимая им работа своевременна, соответствует современным требованиям науки и техники, с точки зрения требований народного хозяйства имеет своих заказчиков, которые нуждаются в результатах исследований соискателя и готовы внедрить результаты исследований в производство.

Выбор темы для диссертации — серьезное и ответственное дело не только самого исполнителя, но и того коллектива, в котором он работает.

При выборе темы возможны различные варианты, когда инициатива в предварительном выборе диссертационной темы принадлежит то диссертанту, то научному руководителю.

Но, в конечном счете, конкретная формулировка ее достигается обязательно при их обоюдном согласии. При этом большую ответственность несет научный руководитель как человек, более эрудированный и знакомый с состоянием изученности рассматриваемой проблемы.

Выбор темы диссертации во многом предопределяется наличием планов работы кафедр или лабораторий института, наличием тематики.

При выборе темы важно уметь отличать реальные научные темы от мнимых.

Мнимые темы — это в первую очередь такие, которые повторяют уже решенные задачи. Если аспирант, соискатель недостаточно глубоко изучил объект исследования и по информационным источникам не обнаружил, что тема уже решена ранее, то вследствие слабой эрудиции он может выбрать мнимую тему.

По данным ВНИИГПЭ, более 50 направляемых заявок на изобретения в той или иной степени дублируют уже решенные вопросы.

К мнимым научно-исследовательским темам следует также отнести такие, новизна которых носит не научный, а инженерный характер. Например, дается новое инженерное решение (даже с выдачей авторского свидетельства) конструкции (масса, конструкция узла, кинематика), но не изучен теоретически объект исследования (процесс). С позиций требований к диссертации такая проблема мнимая. Мнимой проблемой в прикладных научно-исследовательских работах (диссертациях) может быть и такая, решение которой не дает экономического эффекта.

Это положение не относится к теоретическим, фундаментальным исследованиям, где экономический эффект не имеет первостепенного значения. Там важно открытие новых законов природы. Экономический эффект появится в дальнейшем при использовании этих законов в прикладных исследованиях.

Например, исследования К. Э. Циолковского начали приносить экономический эффект через 40 лет при освоении космоса.

При выборе темы диссертации соискатель должен определить ее соответствие той или иной научной специальности по паспорту специальности. Инженер-механик руководствуется паспортами: 05.20.01 (прил.1), 05.20.03 (прил.2).

Может оказаться, что выбранная тема находится за пределами указанных специальностей. Тогда соискатель должен принимать новое решение по выбору темы.

При постановке и утверждении темы диссертации, которая должна иметь научную новизну, особенно важно коллективное обсуждение для избежания ошибок на первой стадии работы.

По мнению некоторых ученых, выбрать тему зачастую более сложно, чем провести само исследование.

Если разрабатывается пусть даже новая задача, но на основе уже открытого закона, — это область инженерных, а не научных разработок.

Цель и задачи исследования

Нередко мы встречаемся с таким положением, когда диссертант путает понятия цели и задачи диссертации. Соискателю следует четко определить конечную цель исследования, носящую, как правило, практическое значение для производства, и указать промежуточные этапы — задачи исследования.

Характеризуя цель исследования, следует отметить, в какие этапы исследования предмета предполагается сделать свой основной научный вклад:

• · в постановку проблемы;
• · в разработку или развитие теории познания предмета исследования;
• · в методологию решения проблемы;
• · в совершенствование технических средств исследования;
• · в анализ существующей практики.

Предмет и объект исследования Строгому разграничению должны подвергнуться такие понятия, как «предмет» и «объект» исследования. Соискатели зачастую становятся в тупик, пытаясь объяснить эти понятия. Между тем существует четкое разделение их. Под объектом исследования понимают технологические или динамические процессы, которые изучаются в работе. Предметом исследования в научной работе является установление закономерностей изучаемых процессов, например, взаимодействия рабочих органов машин со средой (почвой или растениями).

ЭТАПЫ НИР Выбрав тему диссертации, соискатель должен дать глубокую оценку ее актуальности, новизне, научного и практического значения, определить научные направления, в границах которых укладывается данное исследование. Следует четко показать рамки проводимого исследования и наиболее существенные ограничения.

Актуальность исследований

Показывая актуальность научных исследований, соискатель должен отметить своевременность для народного хозяйства данных исследований соответствующей области науки и техники. Необходимо доказать целесообразность, предпочтительность или желательность исследований, которые собирается выполнить автор. Желательно иметь прогноз по экономической эффективности предполагаемых результатов исследований.

Актуальность исследований должна обосновываться ссылками на директивные документы, планы развития отраслей, планы развития науки и общеупотребительные прогнозы.

Научная новизна Новизна может быть присуща различным этапам исследования:

• · новая постановка проблемы исследования. Например, анализируя сложившуюся систему использования и обслуживания сельскохозяйственной техники, соискатели приходят к выводу, что условия резко изменились (миграция населения из села в город, нехватка рабочих рук, сложность современных машин и наличие большой мощности в одиночной мобильной машине, развитие новых технологических приемов, появление новых средств связи, автоматизированных процессов, АСУ и т. д.), что требует новой постановки основных задач сельскохозяйственного производства;
• · развитие теории изучаемого объекта исследования;
• · развитие методов и методологии решения проблемы;
• · совершенствование технологии и машин, выполняющих производственные процессы;
• · развитие и совершенствование технических средств и методов экспериментальных исследований, позволяющих подучить новые важные данные об объекте исследования, на основании которых могут быть изменены теория и практика рассматриваемой проблемы;
• · научное обобщение всех исследований по проблеме, позволяющее по-новому оценить ее развитие, современное состояние и перспективы на будущее, в результате чего соискатель делает новые научные выводы.

Каждый соискатель, аспирант, докторант должен ясно представлять и четко сформулировать научную новизну своей диссертационной работы.

При работе над докторской диссертацией возникает необходимость в выборе и постановке научной проблемы. Понятие «научная проблема» нельзя отождествлять с понятием «вопрос», как это иногда делается. Осознание противоречия между ограниченностью имеющегося научного знания и потребностями его дальнейшего развития и приводит к постановке новых научных проблем. Любая научная проблема тем и отличается от простого вопроса, что ответ на нее нельзя найти путем преобразования имеющейся информации.

Возникновение проблемы свидетельствует о недостаточности или даже об отсутствии необходимых знаний, методов и средств для решения новых задач, постоянно выдвигаемых в процессе практического и теоретического освоения мира.

Правильная постановка и ясная формулировка новых научных проблем нередко имеет не меньшее значение, чем решение самих проблем. Чтобы правильно поставить проблему, необходимо не только видеть проблемную ситуацию, но и указать возможные способы и средства ее решения.

Возникновение проблемной ситуации в науке свидетельствует либо о противоречии между старыми теориями и вновь обнаруженными фактами, либо о недостаточной корректности и разработанности самой теории, либо о том и другом одновременно.

Из теории познания известно, что исходной позицией научного исследования является постановка проблемы, которая, в свою очередь, обосновывается проблемной ситуацией.

Проблемная ситуация — это возникающее в процессе развития объективного мира противоречие между знанием о потребностях общества в каких-либо практических или теоретических действиях и незнанием путей, средств, методов и способов для их овладения, чему, в свою очередь, препятствует отсутствие знаний законов тех объектов, которыми приходится оперировать.

На основании проблемной ситуации возникает проблема, в которой фиксируется противоречие между знанием о потребности человеческого общества в определенных теоретических и практических действиях и незнанием путей и средств их достижения.

Постановка проблемы — большая задача для каждого исследователя, это осуществляемый выход за пределы познанного. В сферу того, что должно быть познано.

Не всякая проблемная ситуация влечет за собой постановку научной проблемы. Если возникшее противоречие может быть разрешено уже известными средствами, то речь идет о практической проблеме. Разрешение же научной проблемы должно привести к получению нового знания.

Узловым пунктом любой проблемы является центральный вопрос, который связан с предположением о возможности открытия новой закономерности (закона) или нового способа практического применения теории и прямо нацелен на их выявление. Вокруг этого вопроса группируются другие вопросы, ответы на которые обеспечивают исследователя данными, необходимыми для поиска ответа на центральный вопрос проблемы. Формирование основного вопроса по сути дела и означает постановку проблемы.

В качестве примера проблемной ситуации в сельском хозяйстве можно привести следующее. Недостаток механизаторских кадров на селе особо остро поставил вопрос о повышении производительности машинно-тракторных агрегатов и сокращении сроков полевых работ.

Решение этого вопроса предложено осуществить за счет повышения мощности единичных агрегатов путем внедрения тяжелых тракторов Т-150К, К-701, К-710 или комбайнов «Дон-1500» и других тяжелых машин. Повышение мощности ведет к увеличению массы тракторов и комбайнов, а это, в свою очередь, вызывает значительное уплотнение почвы ходовым аппаратом. Кроме того, стремление полнее использовать мощность двигателя вызывает повышение скоростей МТА, а это ведет к дополнительному распылению почвы, ее уплотнению и снижению плодородия. По этим причинам в США ежегодно недобирают урожай, оцениваемый в 1,18 млрд. долларов.

Проблемная ситуация, описанная выше, может быть сформулирована так. Стремление увеличить производительность МТА требует повышения мощности двигателей мобильных машин и их массы, что приводит к уплотнению и распылению почвы и снижению ее плодородия.

Решение этой важной научной и хозяйственной проблемной ситуации связано с проблемой эффективного использования мощных мобильных энергетических средств (ММЭС), не уплотняющих почву ходовым аппаратом. К таким ММЭС следует отнести будущие мостовые агрегаты с программным автоматизированным управлением, агрегаты канатной тяги, средства для уборки зерновых культур с обмолотом на стационаре и др. Решение возникшей проблемной ситуации возможно также путем развития и внедрения технологии с минимальной обработкой почвы, когда агрегаты выходят на поле только для посева и уборки.

Чтобы сформулировать проблему, надо не только оценить ее значение в развитии науки, но и располагать методами и техническими средствами для ее решения. Это означает, что не всякая проблема может быть поставлена перед наукой. Любой ученый, приступая к исследованию, должен считаться с объективными факторами, определяющими успех дела. К их числу относится степень зрелости или развитости предмета исследования. Познание ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия ее решения уже имеются налицо, или, по крайней мере, находятся в процессе становления.

Выбор и постановка научных проблем во многом зависят от уровня знаний в конкретной отрасли науки. Это такой же объективный фактор, как и степень зрелости исследуемого объекта, и ученый вынужден с ним считаться.

Очень часто, рассматривая докторскую диссертацию, решающую крупную научную проблему, применяют оценку ее значимости по критерию находится ли она на переднем крае науки. Можно ли говорить, что докторант разрабатывает новое перспективное направление в соответствующей отрасли науки или им осуществлено теоретическое обобщение и дано решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное, политическое или социально-культурное значение? При положительном ответе на поставленные вопросы высшая аттестационная комиссия считает, что соискатель заслуживает присвоения ученой степени доктора наук.

Состояние вопроса Приступая к выполнению диссертационной работы, соискатель должен четко определить исходные позиции исследования. Кратко, но достаточно глубоко показать исходный уровень изученности данного предмета исследования. Следует описать достигнутый к моменту начала исследований автора теоретический и экспериментальный уровень знаний предмета исследования и дать оценку этих результатов. Указать наиболее существенные недостатки в работах предшествующих авторов, если данное исследование предполагает другой способ достижения цели, или наметить пути продолжения проведенных ранее исследований, если при этом открываются новые положительные качества или перспективы использования предмета исследования.

В заключении первой главы диссертации следует указать, какие перспективы открываются в результате исследования, сформулировать научную проблему и основные идеи, лежащие в основе ее решения, если это возможно — сформулировать рабочую гипотезу и основные задачи диссертации. Среди научных задач могут быть следующие:

• · разработка или уточнение общей или частных методик и средств проведения исследования;
• · изучение физико-механических свойств материалов или среды;
• · установление стабильных связей изучаемого процесса;
• · составление иди разработка математической модели, целевой экономической функции;
• · установление оптимальных параметров и оптимальных режимов изучаемого процесса;
• · способы внедрения результатов исследований, оценка экономического эффекта и др.

Теоретические исследования Решение выдвинутых задач следует начинать с выбора общей и частных методик исследования. На этой стадии работы во многом может помочь научное предвидение, состоящее из глубокого знания изучаемого предмета исследования, известных закономерностей и теорий. Чем больше здравого смысла и учета прошлого опыта, тем значительней результаты предвидения.

Научное предвидение нельзя относить к области голых абстракций, это сплав новых точных данных, полученных в результате экспериментов и наблюдений на границе познанного и познаваемого, строгого логического заключения, теоретического объяснения факторов и мастерства исследователя.

Предвидение новых научных факторов основано на точном знании объективных законов действительности и смелом, уверенном научном поиске.

Здесь уместно напомнить высказывание академика Л. Д. Ландау о том, что наше сознание оставило далеко позади возможности фантазии, ум физика сегодня работает там, где воображение человека уже бессильно.

Соискатель, используя уровень накопленных данных, должен принять решение: какие известные ему общие методы и частные методики могут быть использованы в его работе. Здесь в первую очередь потребуются знания форм и методов научного познания.

На предварительной стадии обоснования научной гипотезы необходимо предъявить ряд требований к гипотезе, чтобы отклонить неприемлемую, маловероятную гипотезу. Такими требованиями являются:

• · эмпирическая проверяемость гипотезы,
• · теоретические обоснования гипотезы;
• · логическое обоснование гипотезы;
• · наличие в гипотезе информативности (способность объяснять явления);
• · предсказательная сила гипотезы;
• · наличие принципа простоты построения.

Степень вероятности гипотезы существенным образом зависит от тех посылок, которые служат для ее подтверждения. С изменением посылок, получением новой информации меняется и вероятность гипотезы.

Трудоемкость выполнения научно-исследовательской работы на разных этапах неодинакова. Теоретическая часть требует больших умственных затрат. Это наиболее сложный творческий этап. От его результатов зависит успех всей диссертации.

При работе над диссертацией особенно важно логически определить, какой математический аппарат будет использоваться при исследовании (теория вероятностей, транспортная задача, распределительная задача, корреляционный анализ, статистическая динамика и др.).

Определившись в методологическом плане, следует заняться подробным изучением математического аппарата. Если этого не сделать, время работы над теоретическим разделом диссертации увеличится. А без теоретического осмысления исследования не рекомендуется приступать к экспериментам.

С продолжительностью исследований тесно связана проблема старения информации.

Ценность информации, полученной в результате выполнения опытно-конструкторских работ, прикладных и фундаментальных исследований, уменьшается со временем, информация «стареет» .

Сроки старения научной информации: листки технической информации — I год, экспресс-информация — 4, прикладные журнальные статьи — 6 лет, кандидатские диссертации — от 8 до 10, теоретические журнальные статьи — 10, монографии — от10 до 12, изобретения, докторские диссертации — от14 до 18 лет.

В связи с обесцениванием информации во времени, в том числе и полученной при выполнении диссертационных работ, с особой остротой встает вопрос о сроках работы над кандидатскими и докторскими диссертациями.

Если кандидатская диссертационная работа в области прикладных наук затянулась на 8 — 10 лет, то к моменту окончания она может быть полностью обесценена.

Если над докторской соискатель трудился 14 — 18 лет, то можно с уверенностью сказать, что к моменту защиты основные положения работы широко известны и, более того, уже модернизированы и развиты другими исследователями.

Защита таких «устаревших» диссертаций становится трудной и малоэффективной. Вот почему Министерство образования РФ, ВАК требуют от аспирантов выполнять диссертационные работы за 3 года.

Требования к докторским диссертациям таковы, что они должны представлять собой крупный вклад в отрасль или раскрывать новое научное направление.

Необходимыми условиями для работы над диссертацией являются:

• · готовность аспиранта-соискателя к проведению самостоятельной научно-исследовательской работы (знание научных методов исследования, современной аппаратуры, теории вероятности, умение составить алгоритмы решения научных задач и работы на ПЭВМ);
• · умение работать с литературой и знание всех современных источников информации.

С целью ускорения поиска информации издаются реферативные журналы (тематические), периодические тематические обзорные выпуски и экспресс-информация. Интернет технологии.

В зависимости от темы НИР количество источников информации может достигать в диссертации 100−400 и более наименований. Однако основное внимание в обзоре литературы должно быть уделено анализу изданий за последние 10−15 лет.

Лекция 4