Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию
Пермский государственный технический университет
С.В. Раскопин, Т.А. Кырова
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Часть 1
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве конспек^ФЛШШй]
Издательство Пермского государственного технического университета
2006
УДК 691.7 Р24
Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент И. Ф. Кочуров
(Пермский государственный технический университет); канд. техн. наук, доцент А.Г Мелехин
(Пермский государственный технический университет)
Раскопин, С.В.
Р24 Современные методы исследования свойств строитель ных материалов: конспект лекций / С.В. Раскопин, Т.А. Кырова. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2006. - Ч. 1. - 60 с.
Изложены общие понятия научных исследований и методы приня тия решений. Описаны современные методы исследования свойств строительных материалов, рассмотрены химические и физико химические методы анализа, изложена методика проведения испытаний. Приведены методы анализа и моделирования объектов и явлений.
Предназначено для студентов дневного и заочного отделения спе циальности.
УДК 691.7
©Пермский государственный технический университет, 2006
|
Оглавление |
|
1. Основные понятия и определения |
4 |
|
2. |
Классификация и основные этапы научно-исследователь |
|
|
ских работ |
7 |
3. |
Научные учреждения и кадры |
9 |
4. |
Методы выбора и оценка тем научных исследований |
11 |
5. |
Научно-техническая информация............................................... |
13 |
6. |
Проработка и анализ информации, формулирование задач |
|
|
научного исследования................................................................... |
15 |
7. |
Методы теоретических исследований |
17 |
8. |
Модели исследования |
21 |
9. |
Аналитические методы исследования |
27 |
10. |
Вероятностно-статистические методы исследования |
36 |
11. |
Методы экспериментальных исследований |
44 |
12. |
Разработка плана-программы эксперимента......................... |
46 |
13. |
Методы и средства измерений |
50 |
14. |
Проведение эксперимента........................................................... |
54 |
15. |
Методы графического изображения результатов измере |
|
|
ний |
56 |
Список литературы |
59 |
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Наука - это непрерывно развивающаяся система знаний
объективных законов природы, общества и мышления, полу чаемых и превращаемых в непосредственную производитель ную силу общества в результате специальной деятельности людей.
Не всякое знание можно считать научным. Нельзя назвать научными те знания, которые человек получает лишь на основе простого наблюдения. Эти знания играют в жизни людей важ ную роль, но они не раскрывают сущности явлений, взаимосвя зи между ними, которая позволяла бы объяснить, почему данное явление протекает так или иначе, и предсказать дальнейшее его развитие.
Цель науки - познание законов развития природы и обще
ства, и воздействие на природу на основе использования знаний для получения полезных обществу результатов.
Развитие науки идет от сбора фактов, их изучения, систе матизации, обобщения и раскрытия отдельных закономерностей к связанной, логически стройной системе научных знаний, ко торая позволяет объяснить уже известные факты и предсказать новые.
Факты систематизируют и обобщают с помощью про стейших абстракций-понятий (определений). Наиболее широ кие понятия называют категориями. Это самые общие абстрак ции. Важная форма знаний - принципы (постулаты), аксиомы.
Это исходные положения какой-либо отрасли науки. Они явля ются начальной формой систематизации знаний (аксиомы Евк лидовой геометрии, постулат Бора в квантовой механике).
Важнейшим составным звеном в системе научных знаний являются научные законы. Они отражают наиболее существен
ные, устойчивые, повторяющиеся объективные внутренние свя зи в природе, обществе и мышлении.
Наиболее высокой формой обобщения и систематизации знаний является теория. Под теорией понимают учение об
обобщенном опыте, формулирующие научные принципы и ме тоды, которые позволяют обобщить, познать существующие процессы и явления, проанализировать действие на них разных
факторов и предложить рекомендации по использованию их в практической деятельности людей.
Наука включает в себя также методы исследования. Под
методом исследования понимают способ теоретического иссле дования или практического осуществления какого-либо явления или процесса. Метод исследования - это инструмент для реше
ния главной задачи науки - открытия объективных законов дей ствительности. Опираясь на общие и частные методы исследо вания, ученый получает ответ на то, с чего надо начинать иссле дования, как относиться к фактам, каким путем идти к выводам.
В настоящее время все большее значение приобретает ма тематический метод исследования, т.е. изучение явлений и про цессов при помощи ЭВМ. Когда ученые не располагают доста точным фактическим материалом, то в качестве средства дости жения научных результатов они используют гипотезы - научно
обоснованные предположения, выдвигаемые для объяснения ка кого-либо процесса, которые после проверки могут оказаться истинными или ложными. Большинство законов было сформу лировано на основе гипотез.
Формой осуществления и развития науки является науч ное исследование - изучение с помощью научных методов явле
ний и процессов, анализ влияния на них различных факторов, а также изучения взаимодействия между явлениями с целью по лучать убедительно доказанные и полезные для науки и практи ки решения с максимальным эффектом.
Цель научного исследования - определение конкретного
объекта и всестороннее, достоверное изучение его структуры, характеристик и связей на основе разработанных в науке прин ципов и методов познания, а также получение полезных для деятельности человека результатов, внедрение в производство и получение эффекта.
Основой разработки каждого научного исследования яв ляется методология, т.е. совокупность методов, способов, прие
мов и их определенная последовательность, принятая при раз работке научного исследования.
В конечном счете, методология - это схема, план, реше ние поставленной научно-исследовательской задачи. Важную
роль в научном исследовании играют познавательные задачи, возникающие при решении научных проблем. Наибольший ин терес представляют эмпирические и теоретические задачи.
Эмпирические задачи направлены на выявление, точное
описание и тщательное изучение различных факторов изучае мых явлений и процессов. Они решаются различными методами познания - наблюдением и экспериментом.
Наблюдение - это метод познания, при котором объект
изучают без вмешательства в него; фиксируют, измеряют лишь свойства объекта, характер его измерения. Пример - осадка зда ния и т.д.
Эксперимент - это наиболее общий эмпирический метод
познания, в котором производят не только наблюдения и изме рения, но и осуществляют перестановку, изменение объекта ис следования и т.д.
Теоретические исследования (задачи) направлены на изу
чение и выявления связей, зависимостей, позволяющих устано вить поведение объекта, определить и изучить его структуру, характеристику на основе разработанных в науке принципов и методов познания. В результате полученных знаний формули руют законы, разрабатывают теорию, проверяют факты и т.д.
Теоретические познавательные задачи формулируют та
ким образом, чтобы их можно было проверить эмпирически. Каждое научное исследование имеет тему. Темой могут быть различные вопросы науки и техники. Обоснование темы - это важный этап в разработке научного исследования. С чего начи нать исследование, как его организовать, каким образом кон тролировать? Предмет исследования - объект, который мог быть известен или неизвестен ранее. Выявление такого предме та - главная составная часть научного исследования, которая формулируется как с использованием старых, так и с использо ванием новых идей. Осмысление, формулирование научной проблемы является существенной предпосылкой для после дующей оптимизации научно-исследовательской работы.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ
Классификация:
1.По видам связи НИР с общественным производством:
-работы, направленные на создание новых процессов, машин, конструкций;
-работы, направленные на улучшение производствен ных отношений, повышения уровня организации производст венных отношений, баз создания новых средств труда;
-теоретические работы в области общественных, гума нитарных и других наук.
2.По степени важности:
-работы, выполненные по государственному плану России (важнейшие);
-работы, выполненные по плану министерств и ве
домств;
-исследования по плану научно-исследовательских ор ганизаций.
3.В зависимости от источников финансирования:
-работы госбюджетные;
-работы хоздоговорные.
4.По длительности разработки:
-работы долгосрочные;
-работы на несколько лет;
-работы краткосрочные (менее 1 года).
5.По целевому назначению:
-работы теоретические;
-работы прикладные;
-разработки.
Теоретические исследования направлены на создание но
вых принципов. Это обычно фундаментальные исследования. Цель их - расширить знания общества, более глубоко познать законы природы.
Прикладные исследования направлены на создание новых
методов, разработку новых материалов, машин, оборудования, способов производства и организацию работ.
Разработки направлены на преобразование прикладных
или теоретических исследований в техническое приложение. Они не требуют получения новых научных исследований. Ко нечная цель разработки - подготовить материал для внедрения.
Процесс выполнения исследовательских работ включает в себя 6 этапов:
1 этап. Формулирование темы. Общее ознакомление с
проблемой, по которой предстоит выполнить исследование. Предварительное ознакомление с литературой, классификация важнейших направлений. Формулирование темы научного ис следования. Составление аннотации (краткого содержания) на учно-исследовательской работы (НИР). Разработка техническо го задания. Составление общего календарного плана НИР. Предварительное определение ожидаемого экономического эф фекта.
2 этап. Формулирование цели и задач исследования. Под
бор и составление библиографических списков, отечественной и зарубежной литературы. Составление аннотаций источников. Составление рефератов по теме. Анализ, сопоставление, крити ка прорабатываемой информации. Собственные суждения по каждому анализируемому источнику. Обобщение информации и освещение состояния вопроса по теме. Формулирование мето дических выводов по обзору информации, цели и задачи иссле дования.
3 этап. Теоретическое исследование. Изучение физиче
ской сущности. Формулирование гипотезы и выбор физической модели. Математизация модели. Получение аналитических вы ражений. Теоретический анализ полученных выражений.
4 этап. Экспериментальные исследования. Разработка це
ли и задач эксперимента. Планирование эксперимента. Разра ботка методики программы. Выбор средств измерений. Конст руирование приборов, макетов, аппаратов, моделей стендов, ус тановок и других средств эксперимента. Обоснование способов измерений. Проведение эксперимента в лаборатории, на опыт ных участках или заводах.
5 этап. Анализ и оформление научных исследований. Об
щий анализ теоретико-экспериментальных исследований. Со поставление эксперимента с теорией. Анализ расхождений.
Уточнение теоретических моделей исследований и выводов. Превращение гипотезы в теорию. Формулирование выводов. Составление научно-технического отчета. Рецензирование, со ставление доклада. Исправление рукописи.
6 этап. Внедрение и экономическая эффективность. Вн
дрение результатов на производстве. Определение экономиче ского эффекта.
3. НАУЧНЫЕ УЧРЕЖДЕНИЯ И КАДРЫ
Научные учреждения. В нашей стране исследования ве
дутся в следующих учреждениях:
-научно-исследовательские институты, входящие в со став Академии наук России, отраслевые академии;
-высшие учебные заведения;
-научно-исследовательские институты отраслевых ми нистерств;
-проектно-конструкторские бюро и институты, техноло гические институты;
-обсерватории, лаборатории, опытные станции;
-музеи, библиотеки, архивы, заповедники и т.д.
Высшим научным учреждением страны является Акаде
мия наук. Она осуществляет общее научное руководство иссле дованиями по важнейшим проблемам естественных и общест венных наук, проводимых в НИИ, вузах и других научных уч реждениях. Основным органом научно-исследовательской дея тельности, согласно уставу Академии наук, является институт. Наряду с проведением научных исследований, институт коор динирует свою работу с исследованиями других учреждений, готовит научные кадры, организует дискуссии, конференции и совещания, пропагандирует научные знания и широко инфор мирует о полученных результатах. Основными структурными подразделениями институтов являются отделы, лаборатории, секторы, вычислительные центры, экспериментальные базы. В состав Академии наук России входят около 200 научных учреж дений. Около 200 научных учреждений входят в состав отрасле вых академий.
Разнообразные фундаментальные и прикладные исследо вания выполняются в вузах. Среди высших учебных заведений выделяются университеты, политехнические институты и специализированные (отраслевые) институты.
В нашей стране около 800 вузов, насчитывающих более 300 тысяч научно-педагогических работников, в том числе око ло 15 тысяч докторов и 120 тысяч кандидатов наук. Большинст во вузов страны входят в состав Министерства образования Рос сии. Некоторые вузы (медицинские) подчинены отрасли.
Важным преимуществом вузов в вопросах выполнения научной работы по сравнению с другими научными организа циями является наличие комплекса специалистов, что позволяет проводить крупные научные исследования на стыках научных дисциплин. Наряду с этим вузы имеют большие возможности отобрать талантливую молодежь.
Основным структурным подразделением вуза, осуществ ляющим учебную и научную работу является кафедра. Научны ми подразделениями в вузах руководит НИЧ или НИС.
Проблемные лаборатории создаются для решения акту альных проблем науки и техники.
Важным средством по внедрению результатов научных работ являются хозяйственные договоры вузов с предприятиями и учреждениями. Эти договоры взаимовыгодны.
Научные кадры. К научным кадрам и научным работни
кам относят лиц имеющих высшее образование и ведущих на учно-исследовательскую или научно-педагогическую работу.
Научным работникам, успешно выполняющим в соответ ствии с установленными требованиями научную и педагогиче скую работу, присуждают ученые степени и ученые звания. В нашей стране установлены две ученые степени - кандидат наук и доктор наук. Они присуждаются ученым после успешной за щиты диссертации, содержащей результаты самостоятельной научно-исследовательской работы соискателя ученой степени.
Ученые звания в России - академик и член-корреспондент АН РФ, действительный член и член-корреспондент отраслевых академий, профессор, доцент, старший научный сотрудник, младший научный сотрудник, ассистент. Требования высокие.
Выдающимся ученым присуждают почетные звания «Заслужен ный деятель науки» и «Заслуженный работник высшей школы».
Основной формой подготовки научных кадров у нас в стране является аспирантура, аспирантура бывает очная и за очная.
Общие характеристики научных работников:
-любознательность. Это один из важнейших критериев, определяющих стремление людей заниматься научно-иссле довательской деятельностью. Характерным признаком, отли чающим человека от всего живого, является жажда знаний, любознательность;
-трудолюбие. Залогом успешной деятельности в научноисследовательской работе является напряженная работа. Успех такой деятельности в значительной степени зависит от правиль ной организации труда, правильного распределения времени;
-знания. Научному работнику, занимающемуся исследо вательской работой важно знать, что в области его исследования уже сделано. Научному работнику нужна хорошая память;
-личная инициатива. Она определяет «горение» исследо вателя, направленное на постановку эксперимента и анализ его результатов;
-воображение - творческое осмысление впечатлений, на блюдений, информации и формирование на их основе новых ги потез. Всем известен ряд факторов, когда фантазии писателей через некоторое время становились результатами реального труда ученых;
-интуиция исследователя возможна там, где есть запас знаний, запас опыта. Внезапное «озарение», догадки возможны лишь как результат напряженного, систематического творче ского процесса.
4.МЕТОДЫ ВЫБОРА И ОЦЕНКА ТЕМ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Внаучных исследованиях различают научные направле ния, проблемы и темы. Под научным направлением понимают сферу научных исследований научного коллектива, посвящен ных решению каких-либо крупных, фундаментальных теорети
чески-экспериментальных задач в какой-либо отрасли науки. Структурными единицами направления являются комплексные проблемы, проблемы, темы и вопросы.
Под проблемой понимают сложную задачу, которая охва тывает значительную область исследования и имеет перспек тивное значение. Полезность таких задач и их экономический эффект иногда можно определить только ориентировочно.
Проблема состоит из ряда тем. Тема - это научная задача, охватывающая определенную область научного исследования. Она базируется на многочисленных исследовательских вопро сах. При разработке темы или вопроса выдвигается конкретная задача в исследовании - разработать новый материал, конструк цию, прогрессивную технологию и т.д. Решение проблем ставит общую задачу - сделать открытие, решить комплекс научных задач и т.д.
Постановка проблем или тем является трудной задачей, включающей в себя ряд этапов.
1 этап. Формулирование проблемы. На основе анализа
противоречий исследуемого направления формулируют основ ной вопрос-проблему и определяют в общих чертах ожидаемый результат.
2 этап. Разработка структуры проблемы. Выделяют те
мы, подтемы, вопросы. По каждой теме выявляется ориентиро вочная область исследования.
3 этап. Установление актуальности проблемы. Устанав
ливают и обосновывают актуальность проблемы на данном эта пе для науки и техники.
При обосновании проблем их коллективно обсуждают на заседаниях ученых советов, кафедр в виде публичной защиты, на которой выступают оппоненты и принимают окончательные решения.
После обоснования проблем и установления структуры научный работник или коллектив, как правило, самостоятельно приступают к выбору темы научного исследования. По мнению некоторых ученых, выбрать тему зачастую более сложно, чем провести само исследование. К теме предъявляют ряд требо ваний:
1 . Тема должна быть актуальной. Это требование одно
из основных. Критерия для установления степени актуальности пока нет. Так, при сравнении двух тем теоретических исследо ваний степень актуальности может оценить крупный ученый данной отрасли или научный коллектив. При оценке актуально сти прикладных разработок ошибки не возникнет, если более актуальной окажется та тема, которая обеспечит больший эко номический эффект.
2.Тема должна иметь научную новизну. Это значит, что
тема в такой постановке никогда не разрабатывалась и в на стоящее время не разрабатывается, дублирование исключается. При выборе тем, новизна должна быть не инженерной, а науч ной, т.е. принципиально новой. Если разрабатывается пусть да же новая задача, но на основе уже открытого закона, то эта об ласть инженерных, а не научных разработок. Все то, что уже из вестно, не может быть предметом научного исследования.
3.Тема должна быть экономически эффективной и иметь значимость. Любая тема прикладных исследований
должна давать экономический эффект. Это одно из важнейших требований. При разработке теоретических исследований требо вание экономичности может уступать требованию значимости.
4. Тема должна соответствовать профилю научного кол лектива. Каждый научный коллектив (НИИ, кафедра, отдел,
сектор) по сложившимся традициям имеет свой профиль, ква лификацию, компетентность. Такая квалификация и специали зация, способствующая накоплению опыта исследований, дает свои положительные результаты, повышается теоретический уровень разработок, качество и экономическая эффективность, сокращается срок выполнения исследований.
5. Тема должна быть внедрена на предприятии. Важней
шей характеристикой темы является осуществимость или внедряемость.
5. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Характерная черта нашего времени - бурный рост объема научно-технической информации. Ежегодно в мире издается приблизительно 500 тыс. книг по научной тематике. Еще боль
ше журналов. Несмотря на это, большое количество информа ции остается не опубликованной.
По вопросам строительства издается около 300 тыс. пуб ликаций в год (10 тыс. книг, 6 тыс. стандартов и т.д.).
Информация имеет свойство «стареть». «Старение» со ставляет 10 % в день для газет, 10 % в месяц для журналов, 10 % в год для книг.
Для ускорения отбора необходимой документации в стране создана общегосударственная служба НТИ, которая включает:
ВИНИТИ - Всероссийский институт научной и техниче ской информации;
ВНТИЦ - Всероссийский научно-технический информа ционный центр;
ВНИИКК - Всероссийский научно-исследовательский институт технической информации, классификации и коди рования;
ЦНИИПИ - Центральный научно-исследовательский ин ститут патентной информации;
ГПНТБ - Государственная публичная научно-техническая библиотека.
Общегосударственная служба информации включает: ЦНТИ; информационные центры при головных НИИ; отделы НТИ в институтах, конструкторских бюро, на предприятиях.
В области строительства всю НТИ организует Госстрой России, которому подчинены ЦИНИС - центральный институт научной информации по строительству; ЦНТБ - центральная научно-техническая библиотека по строительству и архитектуре Госстроя России. Книжный фонд более 1 млрд, экземпляров.
Носителями информации являются:
1.Книги (учебники, монографии, брошюры).
2.Периодические издания (журналы, бюллетени, труды институтов, научные сборники).
3.Нормативные документы (стандарты, СНиПы, ТУ, ин струкции).
4.Каталоги и прейскуранты.
5.Патентная документация (патенты, изобретения).
6.Отчеты НИИ и конструкторских бюро.
7.Информационные издания (сборники НТИ, обзоры, информационные листки, экспресс - информация, выставочные проспекты).
8.Переводы иностранной научно-технической литера
туры.
9.Материалы научно-технических и производственных совещаний.
10.Диссертации и авторефераты.
11.Производственно-техническая документация органи зации (отчеты, акты приемки работ и т.д.).
12.Вторичные документы (реферативные обзоры и жур налы, библиографические каталоги и указатели).
Для удобства сбора информации в стране с 1992 г. введена универсальная десятичная классификация документов инфор мации (УДК).
УДК разделяет все области знаний на 10 отделов, каждый из которых делится на 10 подразделов, а подраздел на 10 мелких частей. Каждая часть детализируется до требуемой степени.
Различные области строительства имеют следующие ин дексы УДК:
69- строительные материалы, строительно-монтажные работы, экономика и организация строительства;
624- теория строительства, расчеты сооружений, земля ные работы, устройство фундаментов, инженерные сооружения (мосты, тоннели, башни и т.д.);
625- транспортное строительство; 728,9 - сельскохозяйственное строительство.
Каждый индекс имеет дополнительное разделение, на пример: 625,122 - сооружение и уплотнение полотна дороги.
6.ПРОРАБОТКА И АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИИ, ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Каждое научное исследование после выбора темы начи нают с изучения научно-технической информации.
Цель поиска проработки анализа информации - всесто роннее освещение состояния вопроса по теме, уточнения ее, обоснование цели и задач научного исследования.
Следует уделить влияние изучению источников как в ори гинале, так и в переводном издании. Необходимо знание языков, изучение литературы по родственным специальностям. После сбора информации необходимо узнать мнение крупных ученых. Объем информации может достигать 100-200 наименований и более. Для эффективного анализа информации необходимо знать методы ее учета, проработки и анализа. Учет сводится к составлению библиографии. Библиографию составляют в алфа витном порядке по фамилиям авторов. Пример: Курбатова И.И. Современные методы химического анализа строительных мате риалов. - М.: Стройиздат, 2002 г.
Проработка информации сводится к ее изучению и запо
минанию.
Каждый источник должен быть тщательно проработан. Поэтому важно знать, как правильно работать над книгой. При работе необходимо соблюдать следующие условия:
1)установка, т.е. цель чтения, направленность;
2)вдохновение, если его нет - усилие воли;
3)внимание, сосредоточенность. Во время работы может мешать шум, разговоры, собственные мысли. Помехи необхо димо устранить;
4)самостоятельность, не полагаться на чьи-то выписки, конспекты;
5)настойчивость и систематичность до полного понима ния информации.
Через 1-2 часа работы необходим перерыв в 5-7 минут. Научный работник должен обладать искусством запоминания. Существуют следующие способы запоминания:
-Механический - многократное повторение и заучивание
прочитанного. Отсутствует логическая связь между отдельными элементами информации. Способ наименее эффективен. Приме няется для запоминания дат, цифр, формул, цитат, иностранных слов и т.д.
-Смысловой - основан на запоминании логических связей
между отдельными элементами. При чтении понимаются не от дельные элементы, а весь текст в целом, его смысл, направлен ность, значение.
- Произвольный - основан на применении различных мне монических приемов. Мнемоника - запоминание путем образо
вания искусственных ассоциаций. Способ имеет временную на правленность. Пример: студент запомнил, сдал экзамен и забыл.
-Непроизвольный - случайное запоминание (услышал по
радио, посмотрел по ТВ). Текст хранится в памяти некоторое время, а потом забывается. Через 1 день забывается 23-25 %
информации, через 5 дней забывается 35 % информации, через 10 дней забывается 40 % информации.
-Повторение - один из наиболее эффективных способов
запоминания. Повторение бывает пассивным и активным. Пас сивное - перечитывание без пересказа, активное - с пересказом.
Для проработки важна запись прочитанного текста. Про рабатывая НТИ, применяют выписки, аннотации, конспекты.
Выписки - краткое содержание отдельных фрагментов. Аннотации - сжатое содержание первоисточника. Конспект - подробное содержание информации.
При анализе информацию необходимо классифицировать и систематизировать. Систематизация возможна по этапам, т.е. в хронологическом порядке или тематическая - по вопросам раз рабатываемой темы. При анализе возникают собственные сооб ражения, мнения, формулируется научная гипотеза. По резуль татам проработки информации делают методологические выво ды, в которых подводят итог критического анализа.
Ввыводах должно быть отражено:
-актуальность и новизна темы;
-последние достижения в области теоретических и экс периментальных исследований по теме;
-важнейшие теоретические и экспериментальные за
дачи;
-техническая целесообразность и экономическая эф фективность.
На основе выводов формулируют цель и задачи исследо вания.
7. МЕТОДЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Теоретические исследования должны быть творческими. Творчество - это создание по замыслу новых ценностей, новых
открытий, изобретений, установление неизвестных науке фак тов, создание новой ценной для человечества информации.
Опровергнуть существующие или создать новые научные гипотезы, объяснить процессы или явления, которые раньше были непонятными или слабоизученными, связать воедино раз личные явления, научно обобщить большое количество опыт ных данных - все это невозможно без теоретического творче ского мышления.
Творческий характер мышления при разработке теоре тических аспектов научного исследования заключается в созда нии представлений воображения, т.е. новых комбинаций из из вестных элементов и базируется на следующих приемах:
-сбор и обобщение информации;
-постоянное сопоставление, сравнение, критическое ос мысливание;
-отчетливое формулирование собственных мыслей, письменное изложение;
-совершенствование и оптимизация собственных положений.
Творческий процесс теоретического исследования имеет несколько стадий:
1)выбор проблемы;
2)знакомство с известными решениями;
3)отказ от известных путей решения;
4)перебор различных вариантов решения;
5)решение.
Успешное выполнение теоретических исследований зави сит не только от кругозора, настойчивости и целеустремленно сти научного работника, но и от того, в какой мере он владеет методами и способами научного исследования, в первую оче редь, диалектическим методом.
Методы теоретических исследований бывают следующие: - дедуктивный - такой способ исследования, при котором
частные положения выводятся из общих положений. Например, законы механики - движение автомобиля. Недостаток дедук тивного способа - ограничения, вытекающие из общих законо мерностей, на которых исследуется частный случай. Например,
движение автомобиля зависит не только от законов механики, но и от внешней среды, водителя и т.д.;
-индуктивный - такой способ исследования, при котором
по частным фактам и явлениям устанавливаются общие прин ципы и законы. Например, таблица Менделеева;
-анализ - такой способ исследования, при котором явле
ния расчленяются на составные части;
-синтез - противоположный анализу способ, заключаю
щийся в исследовании явления в целом;
-ранжирование - это исключение всего второстепенного,
не влияющего существенно на исследуемое явление. Предпола гается, что основные способы и факты усиливаются, а второсте пенные ослабляются;
-абстрагирование - это сосредоточение на важнейших
особенностях изучаемого явления. Например, при исследовании работы механизма анализируют расчетную схему, которая ото бражает основные, существенные свойства механизма;
-формализация - способ исследования, при котором ос
новные положения процессов и явлений предоставляются в виде формул и специальной символики.
В теоретических исследованиях возможны два мето да - логический и исторический.
Логический метод включает в себя гипотетический и ак
сиоматический.
Гипотетический метод основан на разработке гипотезы,
научного предположения, содержащего элементы новизны и оригинальности.
Гипотеза должна полнее и лучше объяснять явления и процессы, подтверждаться экспериментально и соответствовать общим законам диалектики и естествознания. Этот метод иссле дования является наиболее распространенным в прикладных науках. Гипотеза составляет суть, методологическую основу, теоретическое предвидение, стержень теоретических иссле дований.
Сформулировать наиболее четко и полно рабочую гипоте зу, как правило, трудно. От того, как сформулирована гипотеза, определяется трудоемкость и продолжительность теоретических исследований.
На стадии формулирования гипотезы теоретическую часть необходимо расчленить на отдельные вопросы, что упростит ее проработку.
Аксиоматический метод основан на очевидных положе
ниях, принимаемых без доказательств. По этому методу теория разрабатывается на основе дедуктивного принципа. Более ши рокое распространение он получил в теоретических науках (ма тематике, математической логике и т.д.).
Исторический метод позволяет исследовать возникнове
ние, формирование и развитие процессов в хронологической по следовательности. Этот метод применяют в основном в истори ческих и общественных науках.
В прикладных науках основным методом теоретических исследований является гипотетический. Его методология вклю чает в себя следующее:
-изучение физической, химической и др. сущности яв
ления;
-формулирование гипотезы и составление модели иссле дования;
-выбор математического метода исследования, модели и
ееизучения;
-анализ теоретических исследований и разработка теоре тических положений.
При выполнении научных исследований в строительстве наиболее часто возникают вопросы и потребность в описании физической сущности следующих основных явлений и про цессов:
1)напряженно-деформативное состояние при статиче ских, динамических и вибрационных воздействиях;
2)разрушения (образование трещин, абразивного износа, разрыва и др.);
3)потеря устойчивости;
4)тепло-массообменные процессы (нагревание, охлажде ние, увлажнение, просыхание, промерзание, оттаивание, сушка);
5)химические и физико-химические процессы твердения вяжущих;
6)размельчение материалов;
7)перемешивание компонентов смеси;