Лекция 3. Планирование научного исследования.

Лекция 3. Планирование научного исследования. Выбор методов исследования 4 этап – выбор методов исследования. Для проверки выдвинутой гипотезы подбирают методы и методики, адекватные задачам исследования.

Метод – это способ достижения цели исследования. Очевидна решающая роль выбора метода в успехе той или иной исследовательской работы. Методы исследования – это инструмент исследователя. Они помогают чётко регламентировать процедуру исследования, достаточно чётко фиксировать изучаемые явления, открывать путь к достижению цели и позволяют экономить силы и время. Однако, не следует забывать, что методики наиболее эффективны, когда им пользуется человек, способный творчески мыслить и самостоятельно анализировать и синтезировать полученный материал.

Методы исследования 4 Успех исследования повышается при сочетании различных методов, что позволяет раскрыть различные стороны изучаемого явления и обеспечить взаимопроверку объективности получаемых результатов. 4 Методы делятся на общие (общенаучные) и специальные. 3

Методы исследования 4 К общим методам относятся: теоретические, эмпирические, математические. 4

Методы исследования Теоретические методы: 4 • моделирование; 4 • аналогия; 4 • абстрагирование; 4 • обобщение; 4 • анализ и синтез; 4 • восхождение от абстрактного к конкретному; 4 • индукция и дедукция; 4 • классификация; 4 • логический и исторический метод. 5

Теоретические методы 4 Метод моделирования - изучение явлений с помощью моделей - один из основных в современных исследованиях. Моделирование позволяет применять экспериментальный метод к объектам, непосредственное действие с которыми затруднительно или невозможно. Оно предполагает мыслительные действия или практические действия с моделью. При построении модели свойства и сам объект обычно упрощают, обобщают. Чем ближе модель к оригиналу, тем удачнее она описывает объект, тем эффективнее теоретическое исследование и тем ближе полученные результаты к принятой гипотезе исследования. 6

Теоретические методы: Метод моделирования Моделирование - воспроизведение свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге - модели. Под моделью понимают искусственную систему, отображающую основные свойства изучаемого объекта - оригинала. 7

Теоретические методы: Метод моделирования 4 Модель - это изображение в удобной форме многочисленной информации об изучаемом объекте. Она находится в определенном соответствии с последним, может заменить его при исследовании и позволяет получить информацию о нём. 8

Теоретические методы: Метод моделирования 4 Модели могут быть реальными (материальными), например, модели самолетов, макеты зданий, фотографии, и т. п. и идеальными (абстрактными), создаваемые средствами языка (как естественного человеческого языка, так и специальных языков, например, языком математики). 9

Теоретические методы: Метод моделирования 4 Модели могут быть физические, математические, натурные. 4 При физическом моделировании физика явлений в объекте и модели и их математические зависимости одинаковы. При математическом моделировании физика явлений может быть различной, а математические зависимости одинаковыми. 10

Теоретические методы: Метод моделирования 4 Физические модели позволяют наглядно представлять протекающие в натуре процессы. С помощью физических моделей можно изучать влияние отдельных параметров на течение физических процессов. . 11

Теоретические методы: Метод моделирования 4 Математические модели позволяют количественно исследовать явления, трудно поддающиеся изучению на физических моделях. Обычно это система уравнений, описывающая взаимосвязи в изучаемой системе. Математическое моделирование приобретает особую ценность, когда возникает необходимость изучить очень сложные процессы. 4 Натурные модели представляют собой масштабно изменяемые объекты, позволяющие наиболее полно исследовать процессы, протекающие в натурных условиях. 12

Теоретические методы: Метод моделирования Стандартных рекомендаций по выбору и 4 построению моделей не существует. Модель должна отображать существенные явления процесса. Мелкие факторы, излишняя детализация, второстепенные явления и т. п. лишь усложняют модель, затрудняют теоретические исследования, делают их громоздкими, нецеленаправленными. Поэтому модель должна быть оптимальной по своей сложности, желательно наглядной, но главное — достаточно адекватной, т. е. описывать закономерности 13 изучаемого явления с требуемой точностью.

Теоретические методы: Метод моделирования Для построения наилучшей модели необходимо иметь глубокие и всесторонние знания не только по теме и смежным наукам, но и хорошо знать практические аспекты исследуемой задачи. В отдельных случаях модель исследуемого явления может быть ограничена лишь описанием сущности. 14

Теоретические методы: Метод моделирования 4 Описание физической или экономической сущности исследуемого явления (или процесса) составляет основу теоретических разработок. Такое описание должно всесторонне освещать суть процесса и базироваться на законах физики, химии, механики, физической химии, политэкономии и др. Для этого исследователь должен знать классические законы естественных и общественных наук и уметь их использовать применительно к рабочей гипотезе научного исследования. 15

Теоретические методы: Метод моделирования Иногда построение физических моделей и математическое описание явления невозможно. Однако и при этом необходимо сформулировать рабочую гипотезу, проиллюстрировать её графиками, таблицами, предположить и оценить результаты, которые должны быть получены на основе этой гипотезы, спланировать и провести научно-исследовательскую работу. 16

Теоретические методы: Аналогия 4 Аналогия - метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного в ходе рассмотрения какого-либо одного объекта, на другой, менее изученный и в данный момент изучаемый. Метод аналогии основывается на сходстве предметов по ряду каких-либо признаков, что позволяет получить вполне достоверные знания об изучаемом предмете. Аналогия с простым позволяет понять более сложное. Так, по аналогии с искусственным отбором лучших пород домашних животных Ч. Дарвин открыл закон естественного 17 отбора в животном и растительном мире.

Теоретические методы: Аналогия 4 Применение метода аналогии в научном познании требует определенной осторожности. Здесь чрезвычайно важно четко выявить условия, при которых он работает наиболее эффективно. Однако в тех случаях, когда можно разработать систему четко сформулированных правил переноса знаний с модели на прототип, результаты и выводы по методу аналогии приобретают доказательную силу. 18

Теоретические методы: Абстрагирование 4 Абстрагирование - мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследования. В результате из рассмотрения могут быть исключены некоторые свойства, признаки объектов, которые не являются существенными для данного исследования. Например, в механике - материальная точка, т. е. точка, обладающая массой, но лишенная всяких размеров. 19

Теоретические методы: Абстрагирование 4 Таким же абстрактным (идеальным) объектом является абсолютно твёрдое тело. Таким образом, абстрагирование состоит в мысленном отвлечении от второстепенных фактов, от всего несущественного и фиксировании одной или нескольких интересующих исследователя сторон предмета с целью сосредоточиться на важнейших особенностях изучаемого явления. Например, при исследовании работы какого-либо механизма анализируют расчётную схему, которая отображает основные, существенные свойства механизма. 20

Теоретические методы: Абстрагирование 4 Результаты научных исследований оценивают тем выше, чем выше научность сделанных выводов и обобщений, чем достовернее они и эффективнее. Они должны создавать основу для новых научных разработок. 4 Одним из важнейших требований, предъявляемых к научному исследованию, является научное обобщение, которое позволит установить зависимость и связь между изучаемыми явлениями и процессами и сделать научные выводы. Чем глубже выводы, тем выше научный уровень 21 исследования.

Теоретические методы: Обобщение 4 Обобщение - процесс мысленного перехода от единичного к о общему, от менее общего, к более общему, например: переход от суждения «этот металл проводит электричество» к суждению «все металлы проводят электричество» , от суждения : «механическая форма энергии превращается в тепловую» к суждению «всякая форма энергии превращается в тепловую» . 22

Теоретические методы : Анализ 4 Анализ - метод научного познания, в основу которого положена процедура мысленного или реального разложение объекта на составляющие его части. 4 Разложение имеет целью переход от изучения целого к изучению его частей и осуществляется путём абстрагирования от связи частей друг с другом. 23

Теоретические методы : Анализ 4 Анализ - органичная составная часть всякого научного исследования, являющаяся обычно его первой стадией, когда исследователь переходит от нерасчлененного описания изучаемого объекта к выявлению его строения, состава, а также его свойств и признаков. 24

Теоретические методы: Синтез 4 Синтез – это метод научного познания, в основу которого положена процедура соединения различных элементов предмета в единое целое, систему, без чего невозможно действительно научное познание этого предмета. Другими словами, синтез - противоположный анализу способ, заключающийся в исследовании явления в целом, на основе объединения связанных друг с другом элементов в единое целое. Синтез позволяет обобщать понятия, законы, теории. 25

Теоретические методы : Синтез 4 Синтез выступает не как метод конструирования целого, а как метод представления целого в форме единства знаний, полученных с помощью анализа. В синтезе происходит не просто объединение, а обобщение аналитически выделенных и изученных особенностей объекта. Положения, получаемые в результате синтеза, включаются в теорию объекта, которая, обогащаясь и уточняясь, определяет пути нового научного поиска. 26

Теоретические методы : Синтез 4 Методы анализа и синтеза взаимоувязаны, существуют как целое, их одинаково используют в научных исследованиях. Методами анализа и синтеза проводится, например, начальный этап исследования – изучение литературы по теме исследования. 27

Теоретические методы: Восхождение от абстрактного к конкретному 4 Восхождение от абстрактного к конкретному осуществляется в два этапа. На первом этапе единый объект расчленяется на части, описывается при помощи понятий и суждений; а на втором этапе восстанавливается исходная целостность предмета. 28

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 При теоретических исследованиях используют как индукцию, так и дедукцию. Обосновывая гипотезу научного исследования, устанавливают её соответствие общим законам диалектики и естествознания (дедукция). В то же время гипотезу формулируют на основе частных фактов (индукция). 29

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Индукция - процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов, т. е. познание от частного к общему. 4 Непосредственной основой индуктивного умозаключения является повторяемость признаков в ряду предметов определенного класса. Заключение по индукции представляет собой вывод об общих свойствах всех предметов, относящихся к данному классу, на основании наблюдения достаточно широкого множества единичных фактов. 30

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Обычно индуктивные обобщения рассматриваются как опытные истины, или эмпирические законы. Различают полную и неполную индукцию. На практике чаще всего применяется неполная индукция, которая предполагает вывод о всех объектах множества на основании познания лишь части объектов. 31

Теоретические методы: Индукция и дедукция Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоретическое обоснование называется научной индукцией. Выводы такой индукции часто носят вероятностный характер. Это рискованный, но творческий метод. При строгой постановке эксперимента, логической последовательности и строгости выводов она способна давать достоверное заключение. По словам известного французского физика Луи де Бройля, научная индукция является истинным источником действительно научного 32 прогресса.

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Полная индукция строит общий вывод на основании изучения всех предметов или явлений данного класса. В результате полной индукции полученное умозаключение имеет характер достоверного вывода. 33

Теоретические методы: Индукция и дедукция Суть неполной индукции состоит в том, что она строит общий вывод на основании наблюдения ограниченного числа фактов, если среди последних не встретились такие, которые противоречат индуктивному умозаключению. Поэтому естественно, что добытая таким путем истина неполна, здесь мы получаем вероятностное знание, требующее дополнительного подтверждения. 34

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Таким образом, индуктивный - это такой способ исследования, при котором по частным фактам и явлениям устанавливаются общие принципы и законы. Данный способ широко применяют в теоретических исследованиях. Так, Д. И. Менделеев, используя частные факты о химических элементах, сформулировал закон, известный под названием «периодический» . 35

Теоретические методы: Индукция и дедукция Дедукция - процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему. Она тесно связана с обобщением, т. к. это метод научного познания, который заключается в переходе от некоторых общих посылок к частным результатам-следствиям. Если исходные общие положения являются установленной научной истиной, то метом дедукции всегда будет получен истинный вывод. 36

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Особенно большое значение дедуктивный метод имеет в математике. Математики оперируют математическими абстракциями и строят свои рассуждения на общих положениях. Эти общие положения применяются к решению частных, конкретных задач. 37

Теоретические методы: Индукция и дедукция Умозаключение по дедукции строится по следующей схеме; все предметы класса «А» обладают свойством «В» ; предмет «а» относится к классу «А» ; значит «а» обладает свойством «В» . В целом дедукция как метод познания исходит из уже познанных законов и принципов. Поэтому метод дедукции не позволяет получить содержательно нового знания. Дедукция представляет собой лишь способ логического развертывания системы положений на базе исходного знания, способ выявления конкретного содержания общепринятых 38 посылок.

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4. Решение любой научной проблемы включает выдвижение различных догадок, предположений, а чаще всего более или менее обоснованных гипотез, с помощью которых исследователь пытается объяснить факты, не укладывающиеся в старые теории. Гипотезы возникают в неопределенных ситуациях, объяснение которых становится актуальным для науки. 39

Теоретические методы: Индукция и дедукция Кроме того, на уровне эмпирических знаний (а также на уровне их объяснения) нередко имеются противоречивые суждения. Для разрешения этих проблем требуется выдвижение гипотез. Гипотеза представляет собой всякое предположение, догадку или предсказание, выдвигаемое для устранения ситуации неопределенности в научном исследовании. 40

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Поэтому гипотеза есть не достоверное знание, а вероятное, истинность или ложность которого еще не установлены. Любая гипотеза должна быть обязательно обоснована либо достигнутым знанием данной науки, либо новыми фактами (неопределенное знание для обоснования гипотезы не используется). 41

Теоретические методы: Индукция и дедукция Гипотеза должна быть либо подтверждена, либо опровергнута. Для этого она должна обладать свойствами фальсифицируемости и верифицируемости. Фальсификация- процедура, устанавливающая ложность гипотезы в результате экспериментальной или теоретической проверки. Требование фальсифицируемости гипотез означает, что предметом науки может быть только принципиально опровергаемое знание. 42

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Неопровержимое знание (например, истины религии) к науке отношения не имеет. При этом сами по себе результаты эксперимента опровергнуть гипотезу не могут. Для этого нужна альтернативная гипотеза или теория, обеспечивающая дальнейшее развитие знаний. В противном случае отказа от первой гипотезы не происходит. 43

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 Верификация - процесс установления истинности гипотезы или теории в результате их эмпирической проверки. Возможна также косвенная верифицируемость, основанная на логических выводах из прямо верифицированных фактов. 4 Таким образом, дедуктивный — это такой способ исследования, при котором частные положения выводятся из общих. 44

Теоретические методы: Индукция и дедукция 4 В истории естествознания были попытки абсолютизировать значение в науке индуктивного метода (Ф. Бэкон) или дедуктивного метода (Р. Декарт), придать им универсальное значение. Однако эти методы не могут применяться как обособленные, изолированные друг от друга. Каждый из них используется на определённом этапе процесса познания. 45

Теоретические методы: Классификация 4 Классификация - распределение тех или иных объектов по классам (отделам, разрядам) в зависимости от их общих признаков, фиксирующее закономерные связи между классами объектов в единой системе конкретной отрасли знания. Становление каждой науки связано с созданием классификаций изучаемых объектов, явлений. 46

Теоретические методы: Классификация 4 Классификация - это процесс упорядочивания информации. В процессе изучения новых объектов в отношении каждого такого объекта делается вывод: принадлежит ли он к уже установленным классификационным группам. В некоторых случаях при этом обнаруживается необходимость перестройки системы классификации. Существует специальная теория классификации - таксономия. 47

Теоретические методы: Классификация(таксономия) 4 Она рассматривает принципы классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение (органический мир, объекты географии, геологии и т. п. ). 48

Теоретические методы: логический и исторический методы. 4 Одной из первых классификаций в естествознании явилась классификация растительного и животного мира выдающегося шведского натуралиста Карла Линнея (1707 - 1778). Для представителей живой природы он установил определенную градацию: класс, отряд, род, вид, вариация. 4 В теоретических исследованиях применяют также логический и исторический методы. 49

Теоретические методы: логический и исторический методы. 4 Исторический метод подразумевает воспроизведение истории изучаемого объекта во всей своей многогранности, с учётом всех деталей и случайностей. 50

Теоретические методы: логический и исторический методы. 4 Исторический метод позволяет исследовать возникновение, формирование и развитие процессов и событий в хронологической последовательности с целью выявить внутренние и внешние связи, закономерности и противоречия. Данный метод исследования используется преимущественно в общественных и, главным образом, в исторических науках. В прикладных же науках он применяется, например, при изучении развития и формирования тех или иных отраслей науки и техники. 51

Теоретические методы: Логический метод 4 В решении эмпирических и сугубо теоретических задач научного исследования важная роль принадлежит логическому методу познания, позволяющему на основе умозаключительных трактовок объяснять явления и процессы, выдвигать различные предложения и идеи, устанавливать пути их решения. 52

Теоретические методы: Логический метод 4 Логический метод - это, по сути, логическое воспроизведение истории изучаемого объекта. При этом история эта освобождается от всего случайного, несущественного, т. е. это как бы тот же исторический метод, но освобожденный от его исторической формы. Этот метод базируется на результатах эмпирических исследований. 53

Теоретические методы: Логический метод 4 Между логическим и историческим методами существует единство, основанное на том, что любое логическое познание должно рассматриваться в историческом аспекте. 4 Соотношение рассмотренных теоретических методов можно представить в виде следующей схемы (рисунок 1). 54

Рисунок 1 – Соотношение теоретических методов 55

Эмпирические методы 4 Эмпирические методы: 4 • наблюдение; 4 • сравнение; 4 • эксперимент; 4 • интуиция. 56

Эмпирические методы: Наблюдение 4 Первичным в познании физической и экономической сущности процессов выступают наблюдения. 4 Наблюдение - целенаправленное, организованное восприятие предметов действительности и явлений, которые не должны быть изменены. 4 Наблюдение - это метод познания, при котором объект изучают без вмешательства в него; фиксируют, измеряют лишь свойства объекта, характер его изменения. 57

Эмпирические методы: Наблюдение 4 Научные наблюдения проводятся для сбора фактов, укрепляющих или опровергающих ту или иную гипотезу и являющихся основой для определенных теоретических обобщений. 4 Любой процесс зависит от многих действующих на него факторов. Каждое наблюдение или измерение может зафиксировать лишь некоторые факторы. Для того чтобы наиболее полно понять процесс, необходимо иметь большое количество наблюдений и измерений. 58

Эмпирические методы: Наблюдение 4 Выделить главное и затем глубоко исследовать процессы или явления с помощью обширной, но не систематизированной информации затруднительно. Поэтому такую информацию стремятся «сгустить» в некоторое абстрактное понятие - модель. 59

Эмпирические методы: Наблюдение 4 Наблюдение как метод познания действительности применяется либо там, где невозможен или очень затруднен эксперимент (в астрономии, вулканологии, гидрологии), либо там, где стоит задача изучить именно естественное функционирование или поведение объекта (в этологии, социальной психологии и т. п. ). 60

Эмпирические методы: Наблюдение 4 Наблюдение как метод предполагает наличие программы исследования, формирующейся на базе прошлых убеждений, установленных фактов, принятых концепций. Частными случаями метода наблюдения являются измерение и сравнение. 61

Эмпирические методы: Сравнение 4 Сравнение - одновременное соотносительное исследование и оценка общих для объектов свойств и признаков. 62

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Эксперимент - способ исследования, отличающийся от наблюдения активным характером. Это наблюдение в специальных контролируемых условиях. Эксперимент позволяет, во-первых, изолировать исследуемый объект от влияния побочных несущественных для него явлений. Во-вторых, в ходе эксперимента многократно воспроизводится ход процесса. В третьих, эксперимент позволяет планомерно изменять само протекание изучаемого процесса и состояния объекта 63 изучения.

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Эксперимент - метод познания, при помощи которого явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Он отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект, то есть активностью по отношению к нему. 64

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Проводя эксперимент, исследователь не ограничивается пассивным наблюдением явлений, а сознательно вмешивается в естественный ход их протекания путём непосредственного воздействия на изучаемый процесс или изменения условий, в которых проходит этот процесс. 65

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Специфика эксперимента состоит также в том, что в обычных условиях процессы в природе крайне сложны и запутанны, не поддаются полному контролю и управлению. Поэтому возникает задача организации такого исследования, при котором можно было бы проследить ход процесса в «чистом» виде. В этих целях в эксперименте отделяют существенные факторы от несущественных и тем самым значительно упрощают ситуацию. 66

Эмпирические методы: Эксперимент 4 В итоге такое упрощение способствует более глубокому пониманию явлений и создает возможность контролировать немногие существенные для данного процесса факторы и величины. Развитие естествознания выдвигает проблему строгости наблюдения и эксперимента. 67

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Дело в том, что они нуждаются в специальных инструментах и приборах, которые последнее время становятся настолько сложными, что сами начинают оказывать влияние на объект наблюдения и эксперимента, чего по условиям быть не должно. 68

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Это прежде всего относится к исследованиям в области физики микромира (квантовой механике, квантовой электродинамике и т. д. ). 4 Таким образом, эксперимент — это наиболее общий эмпирический метод познания, в котором производят не только наблюдения и измерения, но и осуществляют перестановку, изменения объекта исследования и т. д. В этом методе можно выявить влияние одного фактора на другой. 69

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Измерение - это материальный процесс сравнения какой-либо величины с эталоном, единицей измерения. Число, выражающее отношение измеряемой величины к эталону, называется числовым значением этой величины. 70

Эмпирические методы: Эксперимент 4 В современной науке учитывается принцип относительности свойств объекта к средствам наблюдения, эксперимента и измерения. Так, например, если изучать свойства света, изучая его прохождение через решетку, он будет проявлять свои волновые свойства. Если же эксперимент и измерения будут направлены на изучение фотоэффекта, будет проявляться корпускулярная природа света (как потока частиц - фотонов). 71

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Экспериментальное изучение объекта имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами. Экспериментальные методы позволяют глубоко изучить процессы в пределах точности техники эксперимента и сконцентрировать внимание на тех параметрах процесса, которые представляют наибольший интерес. 72

Эмпирические методы: Эксперимент 4 Однако результаты конкретного эксперимента не могут быть распространены на другой процесс, даже близкий по физической сущности, потому что результаты любого эксперимента отображают индивидуальные особенности лишь исследуемого процесса. . Из опыта еще невозможно окончательно установить, какие из параметров оказывают решающее влияние на ход процесса и как будет протекать процесс, если изменять 73 различные параметры одновременно.

Эмпирические методы: Эксперимент 4 При экспериментальном методе каждый конкретный процесс должен быть исследован самостоятельно. 4 В конечном счёте, экспериментальные методы позволяют установить частные зависимости между отдельными переменными в строго определенных интервалах изменения. Анализ переменных характеристик за пределами этих интервалов может привести к искажению зависимости, грубым ошибкам. 74

Эмпирические методы: Интуиция 4 Особым способом постижения истины является интуиция. Это вид знания, которое возникает как бы внезапно, как озарение у человека, долгое время пытавшегося решить мучивший его вопрос. Интуитивное познание является непосредственным - способ его осуществления не осознается человеком. Однако, после того, как задача решена, ход ее решения может быть осознан и проанализирован. Интуиция, таким образом, есть качественно особый вид познания, в котором отдельные звенья логической цепи 75 познания остаются на уровне бессознательного.

Эмпирические методы: Интуиция 4 Выдающийся французский ученый А. Пуанкаре (1854 -1912) подчеркивал, что в научном познании и логика и интуиция играют каждая свою необходимую роль. Даже в логических построениях современной науки, по его словам, просматриваются следы интуитивных понятий прежних эпох. Интуиция опирается на подсознательное восприятие, на опыт, запечатленный в подсознании. Когда же человек, обладающий даром интуиции и долго бившийся над какой-либо научной проблемой, сталкивается 76 с каким-либо новым фактом, ему может

Эмпирические методы: Интуиция 4 Когда же человек, обладающий даром интуиции и долго бившийся над какой-либо научной проблемой, сталкивается с каким-либо новым фактом, ему может открыться решение загадки. Однако интуиции недостаточно, чтобы открывшаяся истина стала действительно научной истиной. Для этого необходимо ее доказательство. 4 Другими словами, результаты интуитивного постижения нуждаются в логическом и 77 практическом доказательстве своей истинности.

Эмпирические методы: Интуиция 4 С развитием науки роль интуиции не ослабевает. Важна связь интуиции с творческим воображением. Способность к творческому воображению позволяет человеку в обычных фактах усмотреть нечто новое, постичь новый смысл, никем ранее не увиденный. Так, например, паутина, протянутая через дорожку, подсказала талантливому инженеру идею висячего моста. 78

Эмпирические методы: Интуиция 4 Люди в разной мере одарены способностью к интуиции и творческому воображению, однако, эту способность можно в значительной мере развить. Важную роль при этом играет искусство и чувство красоты, которое учит видеть и чувствовать гармонию мира, а она, в свою очередь, проступает в фундаментальных законах мироздания, в закономерностях, присущих окружающему миру. 79

Эмпирические методы: Интуиция 4 С развитием науки роль интуиции не ослабевает. Интуиция сближает научное творчество с художественным. 4 Таким образом, эмпирические методы познания играют большую роль в научном исследовании. Они не только являются основой для подкрепления теоретических предпосылок, но часто составляют предмет нового открытия, научного исследования. 80

Эмпирические методы: Интуиция 4 Теоретические задачи направлены на изучение и выявление причин, связей, зависимостей, позволяющих установить поведение объекта, определить и изучить его структуру, характеристику на основе разработанных в науке принципов и методов познания. В результате полученных знаний формулируют законы, разрабатывают теорию, проверяют факты и др. Теоретические познавательные задачи формулируют таким образом, чтобы их 81 можно было проверить эмпирически.

Рисунок 2 - 82

4 Математические методы: 4 • статистические методы; 4 • методы и модели теории графов и сетевого моделирования; 4 • методы и модели динамического программирования; 4 • методы и модели массового обслуживания; 4 • методы математического анализа 4 с использованием эксперимента; 4 • аналитические методы исследования 4 • метод визуализации данных (функции, графики 83 и др. ).

Математические методы: Вероятностно-статистические методы 4 Вероятностно-статистические методы исследования (статистика и теория вероятностей, дисперсионный и коррекционный анализы, теория надёжности, метод Монте-Карло и др. ) служат для изучения случайных процессов - дискретных и непрерывных. 4 Все процессы выполняются в условиях непрерывно меняющейся обстановки. Те или иные события могут произойти или не произойти. 84

Математические методы: Вероятностно-статистические методы 4 В связи с этим приходится анализировать случайные, вероятностные или стохастические связи, в которых каждому аргументу соответствует множество значений функции. Наблюдения показали, что, несмотря на случайный характер связи, рассеивание имеет вполне определённые закономерности. Для таких статистических законов теория вероятностей позволяет предсказать исход не одного какого-либо события, а средний результат случайных событий и тем точнее, чем больше число анализируемых явлений. 85

Математические методы: Вероятностно-статистические методы 4 Очень часто применяют методы теории вероятностей и математической статистики в теории надёжности, которая в настоящее время широко используется в различных отраслях науки и техники. Основной задачей теории надежности является прогнозирование (предсказание с той или иной вероятностью) различных показателей - безотказной работы, срока службы и т. д. Она связана с нахождением вероятностей. 86

Математические методы: Вероятностно-статистические методы 4 Для исследования сложных процессов вероятностного характера с 1950 г. стали применять метод Монте-Карло. С его помощью в настоящее время решают широкий круг задач, в которых ставят цель отыскать наилучшее решение из множества рассматриваемых вариантов. 87

Математические методы: Вероятностно-статистические методы 4 Метод Монте-Карло, называемый методом статистического моделирования или статистических испытаний, представляет собой численный метод решения сложных задач. Он основан на использовании случайных чисел, моделирующих вероятностные процессы. Результаты решения метода позволяют установить эмпирические зависимости исследуемых процессов. Решение задач методом Монте-Карло эффективно лишь с использованием быстродействующих ЭВМ. 88

Математические методы: 4 • методы и модели теории графов и сетевого моделирования; 4 • методы и модели динамического программирования; 4 • методы и модели массового обслуживания; 89

Математические методы : Методы математического анализа с использованием эксперимента (метод анализа, теория подобия, метод размерностей) 4 Явления, процессы изучаются не изолированно друг от друга, а комплексно. Различные объекты с их специфическими переменными величинами объединяются в комплексы, характеризуемые едиными законами. Это позволяет распространить анализ одного явления на другие или целый класс аналогичных явлений. При таком принципе исследований уменьшается число переменных величин, они заменяются обобщенными критериями. В результате 90 упрощается искомое математическое выражение.

Математические методы: Системный анализ 4 Методы системного анализа (исследование операций, теория массового обслуживания, теория управления, теория множеств и др. ) получили широкое распространение в последнее время, что в значительной степени обусловлено развитием ЭВМ, обеспечивающим быстрое решение и анализ сложных математических задач. 91

Математические методы: Системный анализ 4 Под системным анализом понимают совокупность приёмов и методов для изучения сложных объектов - систем, представляющих собой сложную совокупность взаимодействующих между собой элементов. Взаимодействие элементов системы характеризуется прямыми и обратными связями. Сущность системного анализа состоит в том, чтобы выявить эти связи и установить их влияние на поведение всей системы в целом. 92

Математические методы: Системный анализ 4 Системный анализ используют для исследования таких сложных систем, как экономика автомобильного транспорта, автотранспортное предприятие и др. Наиболее часто рассматривают развитие этих систем во времени. Эффективно методы системного анализа могут быть использованы при планировании и организации технологии производственных процессов предприятий. 93

Математические методы: Системный анализ 4 Системный анализ в большинстве случаев производят в целях оптимизации процессов и управления системами, заключающихся в выборе такого варианта управления, при котором достигается минимальное или максимальное значение заданной (выбранной) величины — критерия оптимизации. Сложность выбора надлежащего критерия состоит в том, что на практике в задачах оптимизации и управления имеют дело со многими критериями, которые часто бывают взаимно противоречивыми. 94

Математические методы: Системный анализ 4 Математически правильная постановка задачи оптимизации предполагает наличие лишь одного критерия. Наиболее часто выбирают какой-либо один критерий, а для других устанавливают пороговые (предельно допустимые) значения. Иногда применяют смешанные критерии, представляющие собой функцию от первичных параметров. Во многих случаях критерии оптимизации называют целевыми функциями. 95

Аналитические методы исследования (элементарная математика, дифференциальные и интегральные уравнения, вариационное исчисление и другие разделы высшей математики) 96

4 Аналитические методы исследования (элементарная математика, дифференциальные и интегральные уравнения, вариационное исчисление и другие разделы высшей математики), используемые для изучения непрерывных детерминированных процессов. С помощью аналитических методов исследования устанавливают математическую зависимость между параметрами модели. Эти методы позволяют глубоко и всесторонне изучить исследуемые процессы, установить точные количественные связи между аргументами и функциями, глубоко проанализировать 97 исследуемые явления.

Аналитические методы исследования 4 Аналитические зависимости позволяют на основе функционального анализа уравнений изучать процессы в общем виде и являются математической моделью класса процессов. Математическая модель может быть представлена в виде функции, уравнения, в виде системы уравнений, дифференциальных или интегральных уравнений. 98

Аналитические методы исследования 4 Такие модели обычно содержат большое количество информации. Характерной особенностью математических моделей является то, что они могут быть преобразованы с помощью математического аппарата. Так, например, функции можно исследовать на экстремум; дифференциальные или интегральные уравнения можно решить. При этом исследователь получает новую информацию о функциональных связях и 99 свойствах моделей.

Аналитические методы исследования 4 Использование математических моделей является одним из основных методов современного научного исследования. Но он имеет существенные недостатки. Для того чтобы из всего класса найти частное решение, присущее лишь данному процессу, необходимо задать условия однозначности. Установление краевых условий требует проведения достоверного опыта и тщательного анализа экспериментальных данных. 100