Основные понятия, термины и определения

ПредварительнОЕ ЗАМЕЧАНИЕ

Две следующие лекции “Задачи и проблемы при исследованиях и разработках” и “Виды научных результатов” являются четырёхчасовыми. Для осознания того, как выявляются недостатки оформления диссертаций и авторефератов при формулировании научной задачи или проблемы и научных результатов диссертационного исследования, каждому из Вас следует найти диссертацию и какой-нибудь автореферат, в наибольшей степени соответствующие теме Вашей диссертационной работы, с целью последующего анализа.

Лекция 4 Задачи и проблемы

При исследованиях и разработках

1 Основные понятия, термины и определения

2 Методические рекомендации по формулированию целей и задач научных исследований и разработок

3 Типичные недостатки оформления цели и научной задачи диссертационного исследования

Введение

Вся наша сознательная жизнь протекает в многомерном пространстве постоянно решаемых задач и проблем.

Решаемые задачи (проблемы) могут быть из самых различных областей знаний и предметных областей. Проснувшись утром, мы решаем задачу принятия решения – встать немедленно или некоторое время понежиться. Мы вынуждены решать множество задач: каким именно транспортом добраться на работу, на работе мы решаем профессиональные задачи и т. д. Довольно часто то, что требуется решить, оказывается проблемой.

Задачи и проблемы могут решаться либо научными методами, либо без их использования. Умение решать задачи и проблемы без использования научных методов – это искусство.

Такова истина, что любое искусство за счёт развития науки постепенно вытесняется, и ввиду этого количество задач и проблем, решаемых научными методами, с течением времени возрастает. Однако, вытесняясь, а в ряде случаев и полностью отмирая в тех или иных предметных областях, искусство не исчезает в целом, так как постоянно находит в окружающем нас поистине необъятном для познания мире всё более новые области приложения и тем самым открывает новые горизонты для разработки задач и проблем, решаемых научными методами.

Основные понятия, термины и определения

Рассматривая далее задачи и проблемы, решаемые в ин­тересах развития науки и получения с использованием раз­работанных научных методов полезных для практики научно обоснованных результатов, вспомним общеизвестные утверждения:

"Наука начинается там, где начинают измерять" (выдающийся русский химик Менделеев),

"Наука только тогда достигает совершенства, когда ей удаётся пользоваться математикой" (известный политик и философ К.Маркс),

и в качестве исходных используем следующие известные определения.

Задача – то, что требует исполнения, разрешения [1].

Проблема – сложный вопрос, задача, требующие разрешения, исследования [1].

Метод – совокупность приёмов или операций практи­ческого или теоретического освоения действительности, подчинённых решению конкретной задачи [2].

Научный метод – разработанный в результате научной деятельности метод, опубликованный в научном издании.

Согласно Федеральному закону о науке и государственной научно-техни­ческой политике [3]:

“Научная (научно-исследовательская) деятельность (далее – научная деятельность) – деятельность, направленная на получение и применение новых знаний, в том числе:

фундаментальные научные исследования – экспериментальная или теоретическая деятельность, направленная на получение новых знаний об основных закономерностях строения, функционирования и развития человека, общества, окружающей природной среды;

прикладные научные исследования – исследования, направленные преимущественно на применение новых знаний для достижения практических целей и решения конкретных задач.

Научно-техническая деятельность – деятельность, направленная на получение, применение новых знаний для решения технологических, инженерных, экономических, социальных, гуманитарных и иных проблем, обеспечения функционирования науки, техники и производства как единой системы.

…Научным работником (исследователем) является гражданин, обладающий необходимой квалификацией и профессионально занимающийся научной и (или) научно-технической деятельностью.

Правовые основы оценки квалификации научных работников … и критерии этой оценки определяются в порядке, устанавливаемом Правительством Российской Федерации, и обеспечиваются государственной системой аттестации.

…Специалистом научной организации (инженерно-техническим работником) является гражданин, имеющий среднее профессиональное или высшее профессиональное образование и способствующий получению научного и (или) научно-технического результата или его реализации ”.

… Научный и (или) научно-технический результат – продукт научной и (или) научно-технической деятельности, содержащий новые знания или решения и зафиксированный на любом информационном носителе ”.

В наиболее общем случае:

исследование – процесс выработки новых научных знаний, один из видов познавательной деятельности [2];

разработка – комплекс взаимообусловленных работ (исследовательских, опытно-конструкторских, эксперимен­тальных и др.), осуществляемых профессиональными методами, включающий как сам процесс разработки, так и его результат, выраженный в конкретной форме.

Конкретные формы результатов исследований и разра­боток могут быть самыми различными – от чисто прагмати­ческих (практически полезные решения – технические, эко­номические, технологические или др. и их реализации) и вплоть до чисто теоретических (научные положения и выводы, модели, теории и т.п.).

Исследования и разработки диалектически взаимосвя­заны – любое исследование включает разработку тех или иных его результатов, а любая разработка немыслима без исследования (в частности, в виде анализа) вариантов раз­рабатываемого.

Каждое исследование и каждая разработка соответст­вует некоторой цели.

Цель исследования (разработки) – основной результат, которого стремятся достигнуть.

Далее будет идти речь о целях научного исследования, вытекающих из целей развития науки в соответствующей области.

Если говорят, что цель развития науки – разработка ме­тодов, моделей и т.п. научно-методических построений, то не следует ли согласиться с тем, что в данном случае речь идёт о развитии науки в первую очередь ради науки?

Определение цели научного исследования с точки зрения развития науки ради науки (научной цели) является весьма важным и вполне справедливо в отношении целей теоретического исследования в области фундаментальной науки.

Примеры научных целей:

разработка метода (методики и т.п.) …;

обоснование рекомендаций …;

доказательство …

В области же прикладной науки цель её развития не может быть иной, кроме как отдача практике, а разработка методов, моделей и т.п. научно-методиче­ских построений превращается в средство достижения цели.

Определение цели научного исследования с точки зрения отдачи практике (прагматической цели) является (если это осуществимо) не менее (а может быть, и более) важным, чем определение “чисто” научной цели.

Примеры прагматических целей:

повышение точности (помехоустойчивости и т.п.)…;

сокращение экономических затрат…

Цель формулируется в отношении рассматриваемого объекта исследования (разработки).

Объект исследования – вполне определённая часть исследуемой предметной области (объект, процесс, явление и т.п.), на познание и преобразование которой направлено проводимое исследование.

Объект разработки – объект, для создания или развития которого осуществляется разработка.

Цель исследования (разработки) может достигаться раз­ными путями (способами), при этом каждый путь достиже­ния цели может быть пройден по-разному посредством ре­шения той или иной общей задачи, соответствующей дости­гаемой цели, которое обычно сводится к решению того или иного множества частных задач.

Так, например, цель «Повышение оперативности управления изделием» может быть достигнута, по крайней мере, двумя путями – модернизацией имеющегося изделия либо созданием нового изделия, при этом различные варианты как модернизации изделия, так и его создания приводят к необходимости решения существенно различающихся задач технико-экономического обоснования, проектирования, экс­периментальной проверки и т.п.

Путь достижения цели при документальном оформле­нии результатов исследования или разработки выражается:

– в предельно компактной форме – в названии общей за­дачи исследования (разработки), обычно переходящем в на­звание документа, в котором излагаются описание процесса исследования (разработки) и его результатов;

– в более развёрнутом виде – в краткой формулировке задачи.

Кроме того, в ещё более развёрнутом виде цель чаще всего раскрывается в перечне (названиях) частных задач, определяющих основные вопросы, подлежащие исследова­нию (разработке).

Все проводимые с применением научных методов иссле­дования (разработки) лежат в широком спектре – от выполняемых на самом высоком уровне, вызванном по­требностями науки и практики (например, диссертация на соискание учёной степени, опытно-конструкторская разра­ботка), до таких, которые имеют весьма ограниченное, на­пример, учебно-воспитательное значение (курсовая задача или дипломный проект в вузе).

Следует особо отметить, что сложные задачиобычно решаются путём их декомпозиции на более простые част­ные задачи. Это обстоятельство вынуждает далее формули­ровать основные определения применительно к самому ши­рокому кругу задач, решаемых с использованием научных методов.

Будем исходить из универсального понятия, приводи­мого в словаре русского языка [4]: задача – " то, что дано, предложено для выполнения, разрешения; то, что требует выполнения, разрешения ". В таком случае вполне естествен­ными являются следующие определения.

Задача исследования (разработки) – это ЧТО ТРЕ­БУЕТСЯ и ЧТО ДАНО в отношении предмета исследова­ния (разработки), при этом, по крайней мере, одно решение задачи известно (опубликовано).

Предмет исследования – та сторона объекта, которая является ключевой с точки зрения познания и преобразова­ния объекта исследования.

Предмет разработки – та часть объекта, которая непо­средственно разрабатывается.

Проблема исследования (разработки) – это что требу­ется и что дано в отношении предмета исследования (раз­работки), при этом решение проблемы, обеспечивающее получение того, что требуется, не известно (не опублико­вано).

Проблема после нахождения хотя бы одного её реше­ния, по определению, превращается в задачу.

При решении задач и проблем

что требуется излагается путём перечисления требуемых результатов – вычисляемых величин, доказываемых утверждений и др.

что дано характеризуется перечислением исходных данных, используемых при решении задачи (проблемы), а также (при наличии) учитываемых условий (в том числе допущений и ограничений).

Решение задачи (проблемы) – это тройка:

что требуется + что дано + способ решения.

Каждому решению задачи соответствует конкретный (один из известных) способ (или комбинация способов) решения.

Способ решения задачи (проблемы) – метод, методика или алгоритм, с помощью которого получается результат решения задачи (проблемы).

Последующие определения и пояснения даются для задачи, но полностью относятся и к проблеме, т.е. везде, где говорится «задача», следует понимать также «проблема».

По существу требуемых результатов задачи исследований и разработок, решаемые научными методами, разделяются на оценочные и оптимизационные, к которым сводятся все другие задачи (анализа, синтеза, обоснования, доказательства и пр.).

Оценочная задача – в которой для достижения цели требуется определение количественного и (или) качественного значения целевого показателя с использованием целевой функции.

Оптимизационная задача – в которой для достижения цели требуется оптимизация критериального показателя.

В данном случае понятие оптимизации (в том числе максимизации и минимизации) используется не в смысле поиска экстремума, а в научно-прикладном смысле.

Частным случаем оптимизации является нахождение экстремума – теоретического максимума или минимума.

Среди оптимизационных задач можно выделить:

– задачи максимизации (минимизации) значения целевой функции;

– задачи нахождения значения варьируемого показателя, обеспечивающего максимизацию (минимизацию) значения целевой функции.

Целевая функция – соотношение, в соответствии с которым вычисляется значение соответствующего цели решения задачицелевого показателя, используемого решении оценочной задачи, либо значение критериального показателя, используемого при решении оптимизационной задачи.

Развитие науки на различных уровнях познания приво­дит к возникновению разных, в том числе производных, предметов и методов исследования.

Изучение предмета исследования окружающего мира, не являющегося методом или теорией – объекта исследо­вания предметного уровня, – происходит на предметном (предметологическом) уровне познания и приводит к появ­лению метода (а в более общем случае – методов, методик и теорий) предметного уровня.

В свою очередь, изучение в качестве предмета исследования методов предметного уровня происходит на методологическом уровне познания и приводит к появлению методовметодологического уровня.

В дальнейшем на методологическом уровне познания происходит изучение в качестве предмета исследования методов методологического уровня, что приводит к появлению производных методов более высоких методологических уровней.

Соответственно уровню познания, предмет и цель исследования (разработки), способ решения научной задачи, а также рассматриваемая задача в целом, может быть предметного либо методологического уровня.

Задачи предметного уровня решаются предметными методами в отношении объектов (определяющих, что требуется и что дано), не являющихся методами.

Задачи методологического уровня решаются методоло­гическими методами в отношении объектов, являющихся методами (как предметными, так и методологическими).

Все задачи, решаемые в процессе научной и научно-техниче­ской деятельности при выполнении исследований и разработок научными методами, можно разделить на научные и научно-тех­нические.

Определения видов деятельности, которые в статье 2 «Закона о науке...» [3] сформулированы применительно к научным организациям, целесообразно привести к следующему виду, применимому к любым организациям, в которых решаются задачи и проблемы научными методами (наряду с исключением некоторых формулировок, целесообразные отличия формулировок подчёркнуты):

“Научная (научно-исследовательская) деятельность (далее научная деятельность) – деятельность, направленная на получение и применение новых научных знаний, в том числе:

научная деятельность в области фундаментальных научных исследований – теоретические (или) экспериментальные исследования, направленн ые на получение новых научных знаний об основных закономерностях строения, функционирования и развития человека, общества, окружающей природной среды;

научная деятельность в области прикладных научных исследований – теоретические (или) экспериментальные исследования, направленн ые преимущественно на получение новых научных знаний для достижения практических целей и решения конкретных задач.

Научно-техническая деятельность – деятельность, направленная на получение новых практических знаний и их применение для достижения практических целей ”.

Дополнительные определения:

Научные знания – совокупность полученных в процессе развития науки как системы знаний научных результатов, апробированных на практике, прошедших экспертизу специалистов, официально признанных и опубликованных.

Практические знания – совокупность знаний, получаемых в практике научно-технической деятельности.

Каждый из названных видов деятельности – научной и научно-технической – выполняется работником соответствующей профессии, решающим характерные для него задачи и проблемы и получающим специфические результаты.

Инженерно-технический работник решает научно-тех­нические задачи известными методами.