4.3. Дослідна стадія науково-дослідного процесу

Дослідна стадія науково-дослідного процесу, як і організаційна, має кілька етапів (рис. 4.3.1).

Створення нової інформації відбувається в результаті проведення спосте­режень, експериментів та інших видів досліджень, спрямованих на отри­мання первісної інформації про об'єкт. При цьому передбачається пара­лельне вивчення процесів і явищ, що можуть впливати на стан об'єкта дослідження. Таке вивчення теми дає змогу виявити позитивні й негативні чинники впливу та визначити критерії їх оцінки.

Отриману інформацію про об'єкт та супутні процеси та явища збирають і групують для подальшого перетворення згідно з метою дослідження.

Нову інформацію про об'єкт можуть постачати джерела первісної та вто­ринної інформації. Це відбувається в тому випадку, коли дані, що були отримані раніше з іншою, не пов'язаною з конкретним дослідженням ме­тою, перетворюються або опрацьовуються таким чином, що стають при­датними для використання у вирішенні нового завдання.

Методів створення нової інформації про об'єкт є величезна кількість; біль­шість з них — конкретно-наукові методи, тобто такі, які застосовують тіль­ки в певній галузі науки та за певних умов проведення досліджень і харак­теристик об'єкта вивчення, наприклад метод максимального тиску в бульбочці для вимірювання поверхневого натягу під час вивчення та до­слідження фізико-хімічних властивостей матеріалів або вібраційний метод

для визначення в'язкості рідини. Такі спеціальні або специфічні методи розглядати детально немає потреби, їм присвячено спеціальну літературу з певних галузей знань. Зауважимо тільки, що велика кількість способів отримання нової інформації про об'єкт у природних науках заснована на різноманітних методах вимірювання, рахування та спостереження. У сус­пільних науках — спостереження та документалістики.

Зібрану нову інформацію про об'єкт групують і опрацьовують таким чи­ном, щоб мати можливість використовувати її в подальших процедурах згідно з метою роботи.

Етап виконання досліджень з використанням теоретичних і емпіричних ме­тодів дослідної стадії науково-дослідного процесу починається з доведен­ня гіпотези, що, власне, і є сенсом і метою дослідної стадії.

Шлях до гіпотези пролягає через ідеї — думки, що досягли найвищого ступеня об'єктивності, повноти і конкретизації і одночасно спрямовані на практичну реалізацію. Вони не виникають на пустому місці, їм передують базисні знання, наукові відкриття, винаходи, вивчення досвіду та результа­тів досліджень вітчизняних і закордонних колег. За підрахунками амери­канських учених, на кожен результат НДР, що використовується у вироб­ництві, припадає 8 патентів (авторських свідоцтв), 98 технічно здійсненних рішень і 540 ідей, з яких і формується гіпотеза.

Первинні, або попередні, гіпотези в процесі дослідження зазвичай неод­норазово аналізуються, критикуються, уточнюються і в результаті стають достовірнішими.

Проведення теоретичних досліджень з метою доведення гіпотези викону­ється згідно з програмою дослідження, методикою дослідження та робо­чим планом.

Формулювання попередніх висновків і рекомендацій виконується на під­ставі доведення або, однаковою мірою, спростування гіпотези з урахуван­ням всіх суттєвих змін, доповнень, уточнень та ін., що сталися в процесі її доведення або спростування.

Перш ніж робити висновки — стислий виклад отриманих результатів — до­слідник повинен ще раз перевірити завершеність кожної окремої частини роботи та доказовість аргументації в цілому. Лише після цього слід форму­лювати висновки по суті порушеної проблеми, побічних і другорядних пи­тань і питань практичного значення, використання отриманих результатів.

Висновки рекомендується формулювати ретельно, точно, не переобтяжу­ючи цифровими даними та додатковими окремими викладками. їх обгрун­тування повинно міститися в попередньому викладі. Висновки полегшують

читачеві оцінку та використання результатів дослідження, а самому вико­навцю слугують засобом самоперевірки.

Пропозиції та рекомендації щодо практичного використання висновків у вирішенні конкретного завдання в певних умовах повинні бути перспектив­ними. Тут необхідно враховувати не тільки існуючі умови, а й зміни, що повинні статися найближчим часом. У перспективних роботах, що вирішу­ють великі проблеми, такому прогнозуванню відводять особливе місце. В цьому разі втілення в життя прийнятих на підставі рекомендацій рішень пов'язано з чималими витратами, порушенням ходу великих технологічних процесів тощо. Тому повинні бути передбачені всі необхідні матеріальні та організаційні передумови. У процесі розроблення перспективних пропози­цій дослідник повинен найефективніше використовувати історичну частину своєї роботи. Неврахування загальної перспективи розвитку галузі, окре­мої проблеми стає причиною того, що результати дослідження залиша­ються нереалізованими. Як і висновки, пропозиції можуть мати і позитив­ний, і негативний характер (наприклад, відмова від методики планування окремих показників, що використовувалася раніше).

Попередні рекомендації зазвичай завершують теоретичну частину приклад­них досліджень. Однак вони можуть завершувати цілком теоретичну робо­ту і тому мати організаційно-методичний характер.

Висуваючи ті чи інші пропозиції, дослідник визначає їхню ефективність. І тут необхідно не тільки враховувати їхній позитивний ефект, а й зіставляти його з обсягом пов'язаних з їхнім упровадженням трудових, матеріальних та грошових витрат. Без такої оцінки неможливо визначити ступінь реаль­ності проведення та окупність відповідних заходів. Якщо пропозицію буде прийнято, розрахунок стане основою для планування їх здійснення.

Якщо рекомендується використання однієї з багатьох конкуруючих пропо­зицій, виконується порівняльний розрахунок ефекту й витрат за кожним варіантом і обирається той, що забезпечує найкращі показники. Розроб­ляючи таке економічне обгрунтування пропозицій, звертають увагу на такі два положення.

1. Поряд із прямим ефектом використання пропозицій враховують і побіч­ ний ефект. Наприклад, упровадження нової методики планування або нового технологічного процесу чи нових машин і механізмів може ско­ ротити чисельність планових працівників.

2. Крім економічного ефекту слід визначитися і з іншими його видами. Так, наприклад, удосконалення системи стимулювання праці сприяє закріп­ ленню кадрів. У такому разі розрахунок економічного ефекту повинен поєднуватися з обґрунтованою характеристикою ефекту політичного, пси-

Розділ 4. Організація та проведення наукових досліджень 127

хологічного, естетичного тощо. Тут зіставляти витрати з позаекономіч­ним ефектом не можна, оскільки вони виражаються в різних показни­ках, і кінцеве рішення повинно бути прийнято тільки на основі експерт­них оцінок широкого кола компетентних осіб. Таким чином, дослідник повинен у максимально конкретній формі з повною об'єктивністю ви­явити і переваги запропонованої ним пропозиції, і її вади.

Наступним кроком є науковий експеримент, тобто емпірична перевірка результатів теоретичної частини дослідження.

Загалом будь-яке експериментальне дослідження, незалежно від його різ­новиду, — це, так би мовити, дослідження в дослідженні, і воно має кілька стадій, схожих зі стадіями науково-дослідного процесу в цілому.

Передує плануванню і проведенню експерименту робота з літеретурою. Во­на дає змогу уникнути повторення вже проведених дослідів, використовува­ти сучасні методи, підвищити рівень знань, окреслити реальний план до­сліджень. Для цього вивчають спеціальну літературу (наприклад, рефера­тивні журнали, каталоги та ін.) і складають повний список публікацій з цього питання. Літературу опрацьовують згідно з таким списком і готують рефера­ти за кожною публікацією, де зазначають мету і зміст дослідження, коротко описують його методику, роблять висновки і посилання на джерела.

Реферати на кожну публікацію зазвичай пишуть на окремих стандартних аркушах, щоб у подальшому використати їх для складання огляду літера­тури, в якому систематизують прочитані джерела, узагальнюють і порівню­ють дані вже проведених експериментів, виявляють позитивні й негативні сторони методики і результатів досліджень.

На основі огляду літератури окреслюють експерименти, що раніше не бу­ли описані, і готують методику експерименту

Під методикою експерименту розуміють сукупність методів і прийомів, за допомогою яких буде вирішено завдання дослідження. Вона встановлює послідовність проведення спостережень і вимірів, вибір необхідних при­строїв, обладнання, машин, апаратів і в разі необхідності створення уні­кальних приладів, пристроїв, експериментального обладнання, стендів для розроблення теми дослідження.

Окремо треба відзначити, що виміри є основним складником кожного екс­перименту. Від ретельності вимірів і наступних розрахунків залежать ре­зультати будь-якого експерименту.

Зазвичай процес контролюється за допомогою пристроїв, що виміряють вхідні та вихідні параметри. За цільовим призначенням засоби контролю можна умовно поділити на дві групи: ті, що показують, і ті, що записують

показники процесу. Побудова пристроїв першої групи досить проста, вони легкі в експлуатації, складаються часто тільки з одного приладу зі шкалою. Водночас цими приладами незручно виміряти параметри процесу в дина­міці. Побудова пристроїв контролю із записом показників набагато склад­ніша. До них зазвичай належать кілька приладів (датчики, перетворювачі, джерела живлення, підсилювачі, записувачі та ін.), однак з їхньою допомо­гою можна стежити за зміною параметрів у часі. Тому для короткотарміно-вих досліджень рекомендують використовувати засоби контролю першої групи, а для довготермінових — засоби другої групи.

Процес виміру становить находження величини за допомогою технічних засобів; це процес порівняння отриманої величини з величиною відомою, прийнятою за одиницю (еталон). Виміри можуть бути прямими, непрями­ми, сукупними та спільними.

У прямих вимірюваннях шукані (вимірювані) величини визначають у ре­зультаті безпосереднього відліку показників приладу або за номінальним значенням (наприклад, вимірювання температури термометром, вимірю­вання довжини за допомогою лінійки та ін.).

У непрямих вимірюваннях невідомі величини визначають прямим вимірю­ванням кількох величин, функціонально пов'язаних з вимірюваною величи­ною, та розрахунків за рівнем функціонального зв'язку: d = f (a,b,c), де d — величина, знайдена за допомогою непрямих вимірів; a, b, c — за допомо­гою прямих вимірів.

Невідомі величини у сукупних вимірюваннях визначають вирішенням сис­теми рівнянь, вид яких досліднику відомий і в яких наводяться значення окремих параметрів, знайдених за допомогою прямих вимірювань. Що біль­ше рівнянь, то вища точність.

У спільних вимірюваннях дві або кілька неоднорідних величин вимірюють водночас з метою визначення взаємозалежності між ними.

Зазвичай у дослідницькій роботі головним чином використовують сукупні та спільні вимірювання.

Кожне вимірювання, як ретельно би його не виконували, супроводжується деякими помилками (похибками), обумовленими недосконалістю методів вимірювання та конструкції приладів. До того ж іноді дослідник недостат­ньо враховує вплив умов довколішнього середовища.

Розрізняють три класи вимірювань за ступенем точності.

1. Особливо точні — еталонні виміри з максимально можливою точністю.

2. Високоточні — похибка яких не повинна перевищувати заданих значень. Прилади цього класу точності використовують для контрольно-переві-

ряльних вимірювань приладів, а також у деяких найвідповідальніших екс­периментах. 3. Технічні — вимірювання, у яких похибка визначається особливостями

засобіз вимірювання.

У практичних розрахунках розрізняють два види похибок: абсолютну та відносну.

Абсолютна похибка — це різниця між виміряним А (що знайдено в резуль­таті вимірювання) та дійсним Ag значенням вимірюваної величини. Абсо­лютна похибка обчислюється за формулою

Похибка приладу, узята з протилежним знаком, називається поправкою. Для визначення дійсного значення вимірюваної величини необхідно до по­казання приладу додати поправку (алгебраїчне додавання).

Відносна похибка — це відношення абсолютної похибки до дійсного зна­чення, виражене у відсотках. Обчислюється за формулою

Відносна приведена похибка — це відношення абсолютної похибки до різ­ниці між верхньою А_тах та нижньою A_min границями шкали приладу, вира­жене у відсотках.

Найбільшу допустиму відносну похибку називають класом точності прила­ду і розрізняють два їхні види:

/ за абсолютними похибками;

/ за відносними похибками.

Клас точності приладу зазначається на його циферблаті. Дослідник пови­нен бути ознайомлений з вимірювальними приладами, які випускають віт­чизняні та закордонні виробники.

Однак далеко не всі галузі людської діяльності уможливлюють використан­ня технічних приладів і пристроїв для визначення кількісних характеристик процесів та явищ, що в них протікають. Насамперед це стосується суспіль­них наук, що вивчають об'єкти, основними характеристиками яких є якісні

показники. Процедура вимірювання в таких дослідженнях пов'язана з по­шуком і використанням таких фактів, які могли б стати кількісною (число­вою) характеристикою об'єкта. До таких фактів, зокрема, належать різно­манітні предмети, події, ознаки явищ і процесів, а також вчинки, оцінки, судження людей. У соціологічних дослідженнях, де найчастіше використо­вуються такий вид вимірювань, ці факти називають індикаторами.

Як індикатори доцільно використовувати об'єктивні факти, що підвищує достовірність отриманої інформації. Проте досить часто доводиться ко­ристуватися установками, оцінками й судженнями людей, що відобра­жають їхнє ставлення до різних аспектів суспільного життя. Такі індика­тори мають суб'єктивний характер, але практика соціологічних дослі­джень виробила цілу низку підходів до вимірювання установок, мотивів, навичок, інформованості, реальної поведінки людей, характеристик со­ціального оточення тощо. Вона базується на понятті шкали вимірюван­ня, яка становить характеристики обраного індикатора, розташовані в конкретній послідовності.

У соціологічних дослідженнях використовують три основних типи шкал: номінальні, рангові (порядкові) та інтервальні. На їхній основі будуються інші шкали і методики досліджень у тих галузях, що використовують соціологічні методи.

Загалом для визначення показників, що характеризують явище чи процес, слід вибирати найновіші методи дослідження. Тут необхідно враховувати рівень оснащеності лабораторії сучасними приладами, дефіцитними реак­тивами тощо. Однак можуть бути заплановані методи, які й раніше вико­ристовувалися під час таких досліджень, необхідно тільки перевірити, чи відповідають вони сучасному рівню науки та умовам, в яких виконується робота, а також завданням, які повинно вирішити це конкретне досліджен­ня. Метод може бути розроблений і самим експериментатором. Але всі методи, обрані для визначення показників, повинні бути апробовані та осво­єні дослідниками до початку проведення експерименту.

Під час виконання робіт методика може корегуватися та удосконалювати­ся. Всі методичні рішення, що ухвалюються під час підготовки та прове­дення експерименту, потрібно фіксувати. Це робиться у формі інструкцій за окремими методами, об'єктами, етапами дослідження. Ці матеріали пе­ріодично переглядають, особливо на початковій стадії виконання робіт, коли виявляється найбільша кількість помилок.

Під час відбору методів дослідження треба потурбуватися не тільки про точність і надійність даних, а й про простоту й доступність виконання окре­мих дослідів та експерименту в цілому.

Наступний етап підготовки експерименту — складання робочого плану йо­го виконання, в якому визначають:

/ уточнене формулювання теми;

/ загальні та окремі завдання роботи;

/ ступінь комплексності;

/ етапи роботи з визначенням їхнього обсягу і змісту, об'єктів, мето­дів і техніки їхнього дослідження, трудомісткість і терміни виконан­ня кожного етапу;

/ розподілення роботи між виконавцями;

/ форма представлення результатів (звіт, стаття, доповідь та ін.).

На цьому етапі дослідник повинен також перевірити забезпеченість по­дальшої роботи всім необхідним, щоб на відсутні предмети своєчасно по­дати заявку, зазначити можливі заміни обладнання. Якщо робота може бути виконана за допомогою стандартного обладнання, дослідник пови­нен взяти участь у його підборі. За необхідності використання нестандар­тного обладнання треба встановити зв'язок з проектувальниками, конст­рукторами, виробниками. Досліднику треба по можливості і самому долу­читися до процесу проектування, бо саме йому найкраще відомі ті вимоги, яким повинен відповідати результат.

Після цього настає черга підготовки об'єкта дослідження. Це досить відпо­відальна й трудомістка операція. Іноді вона потребує розвідувального до­слідження як попереднього етапу глибоких і масштабних експерименталь­них досліджень. Потреба в цьому виникає особливо в тих випадках, коли необхідна додаткова інформація про предмет і об'єкт досліджень, уточню­ється і корегується гіпотеза і завдання, удосконалюється методика тощо.

Проведення виробничих експериментів пов'язано з вивченням заводських або фабричних технологічних процесів, виробничого середовища тощо. Для досконалішого їх вивчення можуть бути проведені додаткові дослідження з метою отримання даних, які не містяться в наявній технологічній або аналі­тичній інформації про об'єкт. Крім того, для підготовки промислового об'єк­та необхідно згідно з методикою оснащувати його дослідницьким устатку­ванням, окреслити та обладнати місця відбору параметрів, механізувати та, якщо можливо, автоматизувати експериментальні роботи, домовитися про регламент проведення досліджень, а також про технічну допомогу.

Під час вивчення явища або процесу в лабораторних і напіввиробничих умовах підготовка об'єкта зводиться до виготовлення фізичної моделі (стенду) на підставі теорії моделювання. Наприклад, лабораторний екс­перимент, спрямований на оптимізацію технології, потребує виготовлен-

ня устаткування, що моделює технологічний процес. Це устаткування за своїм зовнішнім виглядом може бути зовсім не схоже на виробниче об­ладнання, але воно повинно повністю моделювати технологічний процес. Такі експерименти дають змогу з найменшими витратами, але з високим рівнем достовірності отримати узагальнений дослідний матеріал для ви­вчення промислових агрегатів, на яких ставити детальні експерименти важко або навіть неможливо.

Для проведення експерименту необхідно створити сприятливі умови пра­ці: зручне розміщення приладів і пристроїв; належне освітлення; доступ свіжого повітря; зручне місце для ведення записів, бажано подалі від дже­рел води й тепла тощо.

До початку експерименту доцільно провести пробні досліди з метою:

/ ознайомлення експериментатора з роботою, практичного оволодіння ним методикою експерименту, методів визначення різних показників;

/ перевірки роботи окремих елементів устаткування та апаратури;

/ виявлення проміжків часу, необхідних для визначення окремих по­казників, інтервалів для вимірювання кожної величини та ін.;

/ оцінки можливих помилок при визначенні показників, що буде вра­ховано в подальшому експерименті і надасть можливість приділити більше уваги вимірюванню величин, що вносять основний вклад у помилку кінцевого результату.

По закінченні експерименту, а іноді і в процесі його проведення, викону­ється перевірка відповідності експериментальних даних теоретичним пе­редумовам, тобто саме перевірка гіпотези дослідження і, таким чином, правильності зроблених на її підставі попередніх висновків і рекомендацій і в разі необхідності їх корегування.

Основою спільного аналізу теоретичних і експериментальних досліджень є зіставлення висунутої гіпотези з дослідними даними спостережень. У резуль­таті теоретико-експериментального аналізу можуть виникнути три випадки.

1. Встановлено повний чи достатньо повний збіг гіпотези, теоретичних передумов з результатами досліду. При цьому додатково групують отри­ маний матеріал досліджень таким чином, щоб з нього випливали ос­ новні положення розробленої раніше гіпотези, у результаті чого остан­ ня перетворюється на доведене теоретичне положення, теорію.

2. Експериментальні дані лише частково підтверджують положення гіпоте­ зи, а в тій чи іншій частині суперечать їй. У цьому випадку гіпотезу змінюють і переробляють таким чином, щоб вона найповніше відповіда­ ла результатам експерименту. Найчастіше після цього виконують до-

даткові корегувальні експерименти з метою підтвердження робочої гі­потези, після чого вона також перетворюється на теорію.

3. Гіпотеза не підтверджується експериментом. Тоді її критично аналі­зують і повністю переглядають. Потім проводять нові експеримен­тальні дослідження з урахуванням нової робочої гіпотези. Негативні результати наукової роботи зазвичай не відкидають, у багатьох ви­падках вони допомагають отримати правильні уявлення про об'єкти, явища та процеси.

Після виконаного аналізу ухвалюють остаточне рішення, яке формулюють як висновки або пропозиції чи рекомендації. Ця частина роботи потребує високої кваліфікації, оскільки необхідно стисло, чітко, науково виокремити те нове й суттєве, що є результатом дослідження, дати йому вичерпну оцінку, визначити шляхи подальших досліджень. За однією темою не реко­мендується складати багато висновків (не більше ніж 5—10). Якщо ж окрім основних висновків, що відповідають меті дослідження, можна зробити ще й інші, то їх формулюють окремо, щоб не відволікати від конкретної відпо­віді на основне завдання теми. Усі висновки доцільно поділити на дві гру­пи: наукові та виробничі.

Висновки та рекомендації, зроблені на підставі дослідження гіпотез, що пройшли експериментування та відповідне корегування, оприлюднюють як доповіді та повідомлення на семінарах й конференціях, публікації статей за наслідками дослідження окремих питань.

Контрольні запитання і завдання

1. Охарактеризуйте етапи створення нової інформації.

2. Формулювання попередніх висновків і рекомендацій.

3. Порядок підготовки і виконання наукового експерименту.

4. Корегування попередніх висновків і рекомендацій за результатами наукового експе­ рименту.

5. Оприлюднення результатів дослідження.