Методика та організація наукових досліджень

3.1. Завдання і структура теоретичних досліджень

Метою теоретичних досліджень є з´ясування в процесі синтезу знань суттєвих зв´язків між досліджуваним об´єктом і зовнішнім середовищем, пояснення й узагальнення результатів експериментальних досліджень та виявлення загальних закономірностей з їх наступною формалізацією [23].

Теоретичне дослідження завершується розробленням теорії, що не обов´язково пов´язана із побудовою її математичного апарату. Теорія проходить у своєму розвитку різні стадії - від якісного пояснення і кількісного вимірювання процесів до їх формалізації - і може бути представлена як у вигляді правил, так і у вигляді математичних рівнянь. Основні завдання теоретичних досліджень:

- узагальнення результатів дослідження, виявлення загальних закономірностей шляхом оброблення та інтерпретації дослідних даних;

- поширення результатів дослідження на низку подібних об´єктів без повторення всього обсягу досліджень;

- підвищення надійності експериментального дослідження об´єкта (пояснення параметрів і умов спостереження, точності вимірювань).

Теоретичні дослідження передбачають такі етапи виконання:

- аналіз фізичної суті процесів, явищ;

- формулювання гіпотези дослідження;

- побудова (розробка) фізичної моделі;

- проведення математичного дослідження;

- аналіз теоретичних рішень;

- формулювання висновків.

Якщо не вдається виконати математичне дослідження, то формулюється математичне дослідження в словесній формі з використанням графіків, таблиць та ін. У технічних науках необхідно прагнути до застосування математичної формалізації висунутих гіпотез і висновків.

Процес виконання теоретичних досліджень складається із декількох стадій [27, с. 109]. Перша стадія - оперативна, яка включає перевірку можливостей усунення технічних суперечностей, оцінку вірогідних змін у середовищі, що оточує об´єкт, аналіз можливості переносу вирішення завдання з інших галузей знань, застосування «зворотного» рішення. Друга стадія - синтезна, в процесі якої визначається вплив зміни однієї частини об´єкта на побудову інших його частин, а також необхідні зміни тих об´єктів, що працюють разом із цим об´єктом. Оцінюються можливості застосування зміненого об´єкта в нових умовах та знайденої технічної ідеї для розв´язання інших задач.

Виконання перших двох стадій дає можливість приступити до стадії постановки завдання, в процесі якого визначається кінцева мета розв´язання завдання, перевіряється можливість досягнення тієї ж мети іншими (можливо, більш простими) шляхами, обирається найефективніший спосіб розв´язання завдання та визначаються потрібні кількісні показники. Після цього, за необхідності, уточнюються вимоги до конкретних умов практичної реалізації одержаного розв´язку завдання [60].

Аналітична стадія включає визначення ідеального кінцевого результату; виявляються перешкоди, які заважають отримати ідеальний результат, та їх причини; визначаються умови, які забезпечують отримання ідеального результату з метою виявлення, за яких умов зникне «перешкода».

Постановка завдання є найважливішою частиною теоретичних досліджень. Розв´язання теоретичних завдань повинно носити творчий характер. Творчі рішення - це, по суті, розрив звичних уявлень і погляд на явище з іншої точки зору. Необхідно підкреслити, що власні творчі думки (оригінальні рішення) виникають частіше тоді, коли більше сил, праці, часу витрачається на постійне обдумування шляхів розв´язання теоретичного завдання, чим глибше науковець займається дослідницькою роботою. Окрім наведених вище методів, часто використовують й інші, логічні методи і правила, які мають нормативний характер. До них належать правила висновку, утворення складних понять із простих та ін. Спеціальними принципами побудови теорій служать також принципи формування аксіоматичних теорій, критерії несуперечності, повноти і незалежності систем, аксіом та гіпотез тощо.