Дисциплина «Методология диссертационного исследования» Лекция № 8

Ижевский государственный технический университет
имени М.Т. Калашникова
Профессор, д.т.н.
Селетков Сергей Григорьевич
Дисциплина
«Методология диссертационного
исследования»
Лекция № 8
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
1
Темы лекции № 8
Тема 1. Генерация и формулирование
гипотез.
Тема 2.Методы получения.
Тема 3. Методы обоснования.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
2
Тема 1. Генерация и
формулирование гипотез

Гипотеза – предложение о новом научном знании,
требующее обоснования (вероятностное объяснение).
Требования к гипотезе:
1. Релевантность (англ.relevant – уместный) –
согласованность с фактами.
2. Проверяемость (НО не все гипотезы проверяемы:
несоответствие технического уровня, историю не повторишь).
3. Совместимость – критерий преемственности научного
знания (соответствие известному).
4. Объяснительная способность (количество фактов разработки).
5. Предсказательная способность (новых фактов).
6. Простота – как критерий выбора гипотезы (бритва Оккамы).
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
3
Пять концепций получения нового знания
(Степин В.С. и др.Философия науки и техники: УП. - 1995):
Альфред Вегенер
I. «Пришельца» - перенос традиции одной отрасли (1880 – 1930 г.г.)
науки в другую отрасль науки.
1915 г. книга: «Происхождение континентов и океанов» дрейф ледников – дрейф материков планеты.
II. «Монтажа» - комбинирование универсальных
исследовательских приемов для достижения
результата в конкретном исследовании.
Набор приемов: шкала, световое плечо.
зеркало и измерение угловых перемещений.
Р.В. Поль (курс физики)– измерение прогиба стола.
К.А. Тимирязев – измерение роста растений.
III. «Движение с пересадками» - использование
одного способа для различных задач.
Ш. Кулон, инженер, строитель – крутильные весы – исследование
Материалов на скручивание – притяжение зарядов – закон Кулона.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
4
IV. «Метафорических программ» - одна теория
строится по образцу другой, используя ее
метафорическое истолкование.
М.В. Дэвис теория эрозионных циклов : поднятие суши –
вымывание верхних слоев.
Ч. Дарвин образование коралловых островов : опускание дна –
рост кораллов
V. «Неожиданный побочный результат» принятой
традиции.
Новый факт не объясняется известной теорией:
Луиджи Гальваний – препарирование лягушки – рядом стоял
электрогенератор – случайное касание контакта нерва
мышцы – непонятный эффект сокращения мышцы
лягушки (гальванизм).
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
5
Элементарная систематизация концепций
появления гипотез
«Пришельца»
«Неожиданный
побочный результат»
«Монтажа»
«Движение с пересадками»
«Метафорических программ»
Замечание. Четыре концепции из пяти, кроме «побочного результата»,
имеют общее методическое основание,
состоящее в комбинировании, перемешивании образов аналогий,
методов исследования, прототипов других теорий.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
6
Вероятность и гипотеза (объяснение)
Гипотеза (утверждение, объяснение) тем прочнее
(достовернее), чем больше фактов она объясняет!?
Где взять эти факты?!
Искать и находить (полная группа фактов, их совместимость).
F1
Да, нет, на сколько?. Вероятность 0 ≤ Р1 ≤ 1
Гипотеза
F2
Да, нет, на сколько?. Вероятность 0 ≤ Р2 ≤ 1
…
Fn
Да, нет, на сколько?. Вероятность 0 ≤ Рn ≤ 1
Σki = 1
Р = k1Р1 + k2Р2 +… + knРn
А если только один факт
точно подтверждается?
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
7
Методы генерации гипотез

Статистическая закономерность.
На основе статистической обработки данных выявлена устойчивая
среднестатистическая зависимость между … [социология, физика
частиц]

Мысленный эксперимент
Что если вращение Земли прекратится?
Что если метеорит «…» столкнется с Землей?
Что если Солнце начнет стареть быстрее?
Мысли о протекании процесса, структуре, отношениях, …

Известные действия с новыми объектами

Поиск «новее нового» - задача диссертанта!
(Математика: натуральные числа – отрицательные числа –
комплексные числа).
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
8
О конфликтах новизны
Конфликт технической и научной новизны?
Отличия технической новизны (ТН) на устройство и научной
новизны (НН) результата?
Аналоги: конфликт математической (физической
и т.д.) и научной новизны?
ТН: совмещение центральной оси трубы и плоскости скольжения
направляющих… (технические понятия).
НН: это совмещение (оси трубы и плоскости скольжения…)
исключает появление плеча изгибающего момента и
поперечной силы, вызывающей поперечные колебания трубы,
что существенно уменьшает вертикальное рассеивание
(понятия отрасли науки).
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
9
Методические приемы
достижения новизны




Детальное изучение предмета исследования,
поиск собственной точки зрения (своей гипотезы).
Систематизация и интеграция предметной
области (классифицирование).
Вовлечение в научный оборот новых данных
(например, новых данных эксперимента).
Использование новых методов исследования
(например, новый инструмент исследования).
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
10
Достижение новизны:

Введение в оборот нового понятия (предгипотеза), нового
объекта (устройство), класса объектов (способ).

Обнаружение (использование) нового эффекта
(физического, технологического, социального).

Установление закономерности в процессе.

Новый уровень технологии (макро – микро и нано уровень).

Новая постановка задачи (снять допущения).

Новое решение (численное, аналитическое).

Известное в новых условиях (эволюция, модернизация).
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
11
Достижение новизны:

Новое объяснение фактов (новая концепция).

Новые критерии (оценки эффективности).

Новая технология (патент на способ).

Новое устройство (патент на устройство)

Новый программный продукт (свидетельство).

Новое взаимодействие объектов исследования (в новых
условиях).

Новые эмпирические коэффициенты (например, для новых
материалов, сред).

Разработка теории расчета эмпирических или весовых
коэффициентов (нейронные
Селетков сети).
С.Г. Методология
диссертационного
исследования
12
Формулирование гипотез
Простые правила:
1. Формулировать как утверждение
(возможность проверки).
А) Повысить … можно за счет …, (применить…),
что объясняется … . (но может быть и что-то другое).
Б) Наблюдаемое … объясняется … . (м.б. другие версии).
2. Исключить самоочевидность (кто бы возразил!).
«Автоматизация …повышает производительность…»
«Стабильность … снижает риски …»
3. Иметь потенциальную опровержимость. Допускать
отрицательный результат.
(фальсифицируемость, искать опровержение К. Поппер).
Селетков С.Г. Методология
Но какой диссертант это
будет делать, если ДС не требует?
диссертационного
исследования
13
Формулирование новизны в ДИ
Использовать формулировки:

Расчет показал, что ... при условиях … возникает …
явление, которое объясняется …

Экспериментально установлено, что ... влияние …
ослабевающее при …,

выявлен эффект воздействия …, состоящий в том,
что при ... наблюдается ...,

сравнение результатов эксперимента и расчетных
исследований позволяет сказать, что ... в диапазоне
от ….,

различие результатов расчета и эксперимента на
участке изменения ... от ... и до … объясняется ... .
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
14
Формулирование гипотез

Абдукция (объяснение явления (факта)).
Пример абдукционной гипотезы. Непосещение занятий некоторыми
обучающимися можно объяснить неприритетностью знаний,
получаемых ими на этих занятиях, в сознании обучающегося для его
настоящей или будущей деятельности.

Аналогия (наличие прототипа).
Пример гипотезы по аналогии. Синергетические принципы
самоорганизации неживых структур можно использовать в объяснении
некоторых социальных процессов в сообществах и организациях.

Индукция (обобщение на основе данных).
Пример индукционной гипотезы. Полученные экспериментальные
данные позволяют сказать, что между значением … и фактором … в
данном диапазоне исследования наблюдается … зависимость.

Дедукция (логический вывод)
Если А включает В, а В включает С, то А включает С.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
15

Известные методы рождены практикой и в
своей основе пытаются организовать
(инициировать творческое) мышление,
результатом которого с определенной
долей вероятности может быть и новое
решение, построенное, прежде всего, на
личностном знании творца.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
16
Факторы вероятности появления
результативной гипотезы в ДИ
Общие представления о
картине предметной
области
Культура научного
творчества ученого
Принятая общенаучная и
предметная научная
рациональность
Вероятность появления
результативной
гипотезы в ДИ
Предполагаемый тип
научного результата
Образцы творческой
деятельности
Образцы продуктов
искомого результата
Творческий
потенциал ученого
Сопоставимость признаков
известных образцов и искомого
результата
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
17
Тема 2. Методы получения.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
18
Теория в диссертации
Философия о теории в науке:
 I уровень. Развитые научные теории отраслей
науки: физики, химии, математики, термодинамики,
газодинамики и других
(входят в учебники научных дисциплин, например –
законы сохранения).
 II уровень. Частные теоретические модели и схемы,
закономерности частных процессов. (статья,
диссертация, интерпретация законов сохранения).
Теории I уровня и теоретические схемы II уровня
развивают друг друга.
Замечание. Ссылка на I уровень:
(а) элемент обоснования;
(б) элемент оценки значения для теории.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
19
Классификация методов моделирования
Методы
моделирования
Материальное
Физическое
Аналоговое
Идеальное
Знаковое
Интуитивное
Математическое
Сценарий
Графическое
Мысленный
эксперимент
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
20
Математическое моделирование
Отрасли науки
и исторические
эпохи науки
Классика
Естественнонаучные
отрасли науки
Неклассика
Дифференциальное и
интегральное исчисление
Векторное и матричное исчисление
Теория вероятности и МС
Регрессионный анализ
Теория оптимизации
Симплекс-метод
Технологические
отрасли науки
Динамическое программирование
Постнеклассика
Нейронные сети
Социологические
отрасли науки
Генетические алгоритмы
Теория игр
Нечеткие множества
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
21
Простейшая методика создания теории
по данным практики (эксперимента)
это
ФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
(основа эмпирической и
теоретической интерпретации
данных)
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
22
Построение уравнения регрессии
M Y   f x1...xn 
Уравнение регрессии:
х1, х2, …, хn - факторы
3
Уравнение регрессии для 3-х факторов: Y  b0   bi x i 
1
Таблица
изменения
факторов:
План
факторного
эксперимента
Фкторы
x1
x2
x3
№
1
2
3
4
5
6
7
8
xmin(-1)
x1min
x2 min
x3 min
Уровни
xsr(0)
x1sr
x2sr
x3 sr
Х0
х1
х2
х3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
3
b x x
i , j 1; i  j
ij
i
j
xmax(+1)
x1max
x2 max
x3 max
х1х2 х1х3 х2х3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Y
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y8
23
Построение регрессии
Расчет коэффициентов уравнения регрессии:
8
b0 
Y
1
8
j
bi 
;
N
xY
i
1
8
j
N
bi 
;
x x Y
1
i
k
j
bi  t  S bi
N
Проверка модели на адекватность по критерию Фишера:
S ad2
Fp  2
SY
N
 Y
2
N
i
2
S ad

1
f ad
S Y2 
k
y  y 
k
S 2j 
1
k 1
S
2
j
1
N
2
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
24
Тема 3. Методы обоснования
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
25
Методы обоснования в ДИ
Главный метод
обоснования
СРАВНЕНИЕ
Теоретической и эмпирической интерпретации автора
Вариантов теоретического получения решения
Вариантов эмпирических формул одной топологии
Положений ДИ и фундаментальных ТП: соответствие
двух уровней теоретического исследования.
Теории автора и других авторов
Эмпирических данных автора и других авторов
Тестирование (сравнение с эталонами)
Первородное знание ДИ требует веских доводов обоснования!
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
26
Обоснование
(необходимое и достаточное условия)
Достаточное
условие обоснования
Теория
известная
Эксперимент
известный
Необходимое
условие обоснования
Теория
диссертанта
Эксперимент
диссертанта
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
27
Выводы:
1. Научись ставить и формулировать гипотезы.
2. Научись устанавливать новизну, используй приемы
поиска новизны.
3. Достоверное обоснование – залог успеха
при защите.
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
28


Спасибо!
До встречи на следующей лекции!
Селетков С.Г. Методология
диссертационного
исследования
29