Данная статья является фрагментом книги автора «Макаренко С.И. Оформление и защита кандидатской диссертации по техническим наукам. Часть 1». Скачать электронную версию этой книги можно на сайте издательства «Наукоемкие технологии» или в РИНЦ. Заказ бумажной версии книги доступен в интернет-магазине вышеуказанного издательства.
Как декомпозировать общую научную задачу в диссертации? Что такое частная задача? Что такое научная частная задача, а что такое прикладная задача? Что является их решением? Как частные задачи связанны с результатами диссертации? Ответы далее...
Основы формирования частных задач исследования. Научные и прикладные частные задачи
В соответствии с ГОСТ Р 7.0.11 – 2011 «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Диссертация и автореферат диссертации. Структура и правила оформления» в кандидатской диссертации должны присутствовать частные задачи исследования.
Разрешение общей научной задачи, как правило, требует прохождения определенных этапов исследования, связанных с последовательной разработкой отдельных частных научных (моделей, методов, математических алгоритмов и т. д.) и прикладных (технических средств и способов, архитектур систем, технических рекомендаций, программных средств и т. д.) результатов, совокупность которых и образует решение общей научной задачи.
Частная задача исследования – формулировка того, что необходимо сделать в науке (для частной научной задачи) или в практике (для частной прикладной задачи) чтобы достичь промежуточного научного или прикладного результата, который является составной и необходимой частью решения общей научной задачи и/или отдельным этапом в достижении цели исследования.
В процессе решения частных задач соискатель получает результаты и положения, выносимые на защиту. В связи с этим частные задачи исследования следует формировать таким образом, чтобы по количеству и формулировкам они строго соответствовали защищаемым результатам (положениям), выносимыми на защиту.
При формулировке частных задач следует выделять и отличать:
- частные научные задачи;
- частные прикладные задачи.
Результатом решения первых являются теоретические научные результаты (типа модель, метод, методика, математический алгоритм), а результатом решения вторых – практические результаты (типа технические или технологические решения, средства, способы, технические рекомендации или предложения и т. д.). При этом частные практические задачи должны логично вытекать из решения частных научных задач и содержательно отвечать на вопрос: «как реализовать полученные научные решения в реальной технической или технологической системе (процессе), являющейся объектом исследования?».
Пример 1 правильного формулирования частных задач исследования и соответствующих им результатов:
Во введении диссертации:
Цель исследования – повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами.
Общая научная задача – разработка элементов научно-методического аппарата (моделей и методики) повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи путем адаптивного распределения частотно-временного ресурса сети с учетом семантики, структуры и интенсивности трафика, передаваемого по каналам управления летательными аппаратами.
Общая научная задача была декомпозирована на следующую совокупность взаимоувязанных частных научных задач:
1) разработка модели трафика, передаваемого по каналам сетей воздушной радиосвязи при управлении летательными аппаратами;
2) разработка модели управления летательным аппаратом при наведении его на воздушный объект с учетом своевременности передачи трафика;
3) разработка методики повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи путем адаптивного распределения частотно-временного ресурса с учетом интенсивности передаваемого трафика;
и частную прикладную задачу:
4) разработка научно обоснованных технических рекомендаций по повышению скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи.
…
Положения, выносимые на защиту. Итогом решения вышеуказанных частных научных задач являются защищаемые положения, которые соответствуют частным научным результатам, обладающим научной новизной, теоретической и практической значимостью:
1) модель трафика, передаваемого по каналам сетей воздушной радиосвязи при управлении летательными аппаратами;
2) модель управления летательным аппаратом при наведении его на воздушный объект с учетом своевременности передачи трафика;
3) методика повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи путем адаптивного распределения частотно-временного ресурса с учетом интенсивности передаваемого трафика;
а также частный прикладной результат, являющийся вкладом в практику технических наук:
4) научно обоснованные технические рекомендации по повышению скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи.
Пример 2 правильного формулирования частных задач исследования и соответствующих им результатов:
Во введении диссертации:
Цель исследования – повышение точности изготовления проводящих, диэлектрических и полупроводниковых пленок.
Общая научная задача – исследование импульсного высокомощного магнетронного распыления и обоснование на его основе технологического процесса промышленного изготовления высокоточных проводящих, диэлектрических и полупроводниковых пленок.
Общая научная задача была декомпозирована на следующую совокупность взаимоувязанных частных научных задач:
1) разработка методики эмпирического исследования импульсного высокомощного магнетронного распыления и обработки результатов экспериментов;
2) исследование тепловых процессов при распылении охлаждаемой металлической мишени магнетрона при высокомощном импульсном магнетронном распылении;
3) исследование гистерезисных явлений при высокомощном импульсном магнетронном распылении;
4) исследование стационарного режима процессов осаждения пленок при высокомощном импульсном магнетронном распылении;
и частную прикладную задачу:
5) обоснование технологического процесса промышленного изготовления высокоточных проводящих, диэлектрических и полупроводниковых пленок.
…
Положения, выносимые на защиту. Итогом решения вышеуказанных частных научных задач являются защищаемые положения, которые соответствуют частным научным результатам, обладающим научной новизной, теоретической и практической значимостью, а также промышленной применимостью:
1) методика эмпирического исследования импульсного высокомощного магнетронного распыления и обработки результатов экспериментов;
2) научный эффект «дополнительного потока испаренного вещества», впервые выявленный в результате исследования тепловых процессов при распылении охлаждаемой металлической мишени магнетрона при высокомощном импульсном магнетронном распылении;
3) научный эффект «уменьшения ширины гистерезиса», впервые выявленный при исследовании гистерезисных явлений при высокомощном импульсном магнетронном распылении;
4) новая закономерность зависимости параметров стационарного режима работы от физико-химических параметров, впервые выявленная в результате исследования стационарного режима процессов осаждения пленок при высокомощном импульсном магнетронном распылении;
а также частный прикладной результат, являющийся вкладом в практику промышленного производства:
5) технологический процесс промышленного изготовления высокоточных проводящих, диэлектрических и полупроводниковых пленок.
Типовые ошибки при формулировании частных задач исследования
Не следует включать в число частных задач исследования те задачи, результатом которых не является какой-либо результат, выносимый на защиту. Например: «анализ существующего уровня развития науки и техники…», «исследование прототипов технических средств…», «анализ научно-методического аппарата…». Результатами этих задач не будут являться конкретные результаты (модели, методы, методики, алгоритмы, технические и технологические решения), соответственно при экспертизе работы это может привести к формированию такого недостатка как «частые задачи такие-то, поставленные в работе соискателем, остались не решенными…». Либо в диссертации могут появиться результаты, выносимые на защиту, которые не являются решением отдельных частных задач, что ведет к утрате диссертацией структурного и логического единства.
Пример неправильного формулирования частных задач исследования, когда частные задачи 1 и 2 оказываются нерешенными, а результаты 1, 2 и 5 оказываются «появившимся из неоткуда», отсутствует разделение на научные и прикладные задачи:
Во введении диссертации:
Общая научная задача – разработка элементов научно-методического аппарата (моделей и методики) повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи путем адаптивного распределения частотно-временного ресурса сети с учетом семантики, структуры и интенсивности трафика, передаваемого по каналам управления летательными аппаратами.
Общая научная задача была декомпозирована на следующую совокупность взаимоувязанных частных задач:
1) анализ технических и технологических решений, используемых в существующих сетях воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами;
2) анализ существующего научно-методического аппарата, известных подходов, методов и методик адаптивного распределения сетевых ресурсов;
3) разработка моделей сети воздушной радиосвязи и процесса передачи данных в ней при управлении летательными аппаратами;
4) разработка модели управления летательным аппаратом при наведении его на воздушный объект с учетом своевременности передачи трафика;
5) разработка методики повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи путем адаптивного распределения частотно-временного ресурса с учетом интенсивности передаваемого трафика;
…
Положения, выносимые на защиту. Итогом решения вышеуказанных частных научных задач являются защищаемые положения, которые соответствуют частным результатам, обладающим научной новизной, теоретической и практической значимостью:
1) модель сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами;
2) модель трафика, передаваемого по каналам сетей воздушной радиосвязи при управлении летательными аппаратами;
3) модель управления летательным аппаратом при наведении его на воздушный объект с учетом своевременности передачи трафика;
4) методика повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи путем адаптивного распределения частотно-временного ресурса с учетом интенсивности передаваемого трафика;
5) научно обоснованные технические рекомендации по повышению скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи.
Системы частных задач для диссертаций, посвящённых решению научной задачи, и диссертаций, посвященных разработке новых технических и технологических решений отличается. Это отличие будет рассмотрено далее.
Структура совокупности частных задач исследования в диссертациях, ориентированных на решение научной задачи
Кандидатские диссертации, ориентированные на решение научной задачи, составляют порядка 90 % от всего числа диссертационных работ. В таких диссертациях ставиться общая научная задача, которую надо решить, чтобы достичь цели исследования. Цель в технических науках, как правило, носит прикладной характер и ориентирована на улучшение каких-либо свойств или качеств объекта исследования.
Выписка из Положения о присуждении ученых степеней:
п. 9 … Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук должна быть научно-квалификационной работой, в которой
– содержится решение научной задачи, имеющей значение для развития соответствующей отрасли знаний,
– либо изложены новые научно обоснованные технические, технологические или иные решения и разработки, имеющие существенное значение для развития страны.
Традиционно, в диссертациях такого типа, общая научная задача следует из цели исследования и декомпозируется на 2-3 частные научные задачи разработки модели(-ей) и частную научную задачу разработки методики достижения цели. Кроме того, добавляется частная прикладная задача разработки технических или технологических решений (технических рекомендаций, программных средств, архитектур, технических алгоритмов и проч.), направленных на реализацию методики достижения цели в реальном или абстрактном прототипе объекта исследования. Таким образом, стандартным для кандидатской диссертации является наличие 3-5 частных задач, решениями которых являются научные и прикладные результаты, выносимые на защиту.
В случаях, когда в методике есть отдельные части, обладающие научно-технической самостоятельностью и логической завершенностью, их можно выделить в отдельные частные методики. Эти частные методики потом включается в методику достижения цели в качестве самостоятельных этапов исследования. Если в процессе исследования соискателем было получено обобщённое решение не только для поставленной общей научной задачи, но и решение для целого класса подобных задач, то его оформляют как метод, а решение поставленной общей научной задачи как методику, к которой сводится метод применительно к решению общей научной задачи диссертации. Если исследовательскую методику достижения цели можно представить в виде конечной последовательности операций, позволяющих достичь цель кратчайшим образом, то из методики формируют алгоритм.
Таким образом, рекомендуется структурировать совокупность цели, общей и частных задач кандидатской диссертации каким-то из следующих вариантов (но не ограничиваться ими).
Вариант 1:
а) цель исследования, направленная на улучшение качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
б) общая научная задача, которую надо решить в науке для достижения цели исследования;
в) частная научная задача разработки модели объекта/предмета исследования с учетом новых условий и факторов;
г) частная научная задача разработки методики достижения цели исследования с учетом новых условий и факторов;
д) частная прикладная задача разработки технических и технологических решений (технических рекомендаций, программных средств, архитектур, технических алгоритмов и проч.), обеспечивающих реализацию методики в объекте исследования.
Вариант 2:
а) цель исследования, направленная на улучшение качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
б) общая научная задача, которую надо решить в науке для достижения цели исследования;
в) частная научная задача разработки модели объекта/предмета исследования с учетом новых условий и факторов;
г) частная научная задача разработки метода обобщённого решения научных задач этого класса;
д) частная научная задача разработки методики достижения цели исследования с учетом новых условий и факторов;
е) частная прикладная задача разработки технических и технологических решений (технических рекомендаций, программных средств, архитектур, технических алгоритмов и проч.), обеспечивающих реализацию методики в объекте исследования.
Вариант 3:
а) цель исследования, направленная на улучшение качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
б) общая научная задача, которую надо решить в науке для достижения цели исследования;
в) частная научная задача разработки модели новых условий и факторов;
г) частная научная задача разработки модели объекта/предмета исследования с учетом новых условий и факторов;
д) частная научная задача разработки методики учета влияния новых условий и факторов;
е) частная научная задача разработки методики достижения цели исследования с учетом новых условий и факторов;
ж) частная прикладная задача разработки технических и технологических решений (технических рекомендаций, программных средств, архитектур, технических алгоритмов и проч.), обеспечивающих реализацию методики в объекте исследования.
Вариант 4:
а) цель исследования, направленная на улучшение качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
б) общая научная задача, которую надо решить в науке для достижения цели исследования;
в) частная научная задача разработки модели объекта/предмета исследования с учетом новых условий и факторов;
г) частная научная задача разработки методики достижения цели исследования с учетом новых условий и факторов;
д) частная научная задача разработки алгоритма достижения цели исследования с учетом новых условий и факторов;
е) частная прикладная задача разработки технических и технологических решений (технических рекомендаций, программных средств, архитектур, технических алгоритмов и проч.), обеспечивающих реализацию алгоритма в объекте исследования.
Во всех вышеуказанных вариантах важным является то, что ведущую роль играет постановка цели, вытекающей из нее общей научной задачи и ее декомпозиция на частные научные задачи. Именно решения этих научных задач составляют квалификационную часть диссертации рассматриваемого типа. Прикладная частная задача присутствует, но ее решение носит не квалификационный, а демонстрационный характер того, что научные решения имеют прикладной положительный эффект и могут быть использованы в практике.
Структура совокупности частных задач исследования в диссертациях, ориентированных на разработку новых технических и технологических решений
В диссертациях, ориентированных на разработку новых научно обоснованных технических или технологических решений и разработок, формулировка общей научной задачи может отсутствовать [26] т. к. в диссертациях такого типа соискатель, в большей степени, сосредотачивает свои усилия на решении прикладных частных задач исследования. Вместе с тем, даже в диссертациях такого типа, рекомендуется выделять частную научную задачу научного обоснования технических или технологических решений. Такое научное обоснование может быть представлено в форме:
а) центральной научной идеи, научной концепции, основного научного принципа, гипотезы исследования и ее научного доказательства, обосновывающих дальнейшую разработку технических и/или технологических решений;
б) модели объекта исследования;
в) методики оценки показателей качества объекта исследования (эффективности, результативности, ресурсоемкости, полезности, его эксплуатационных, экономических или потребительские свойств), составляющих предмет исследования, на улучшение которого направленны технические и/или технологические решения и разработки соискателя;
г) методики, ориентированной на поиск и изучение новых факторов и условий, научно обоснованную выработку конструктивных принципов, которые потом будут реализованы в технических и/или технологических решениях.
Независимо от формы представления научного обоснования, оно является научным первоисточником технических или технологических решений, логически объединяющим их и придающих диссертации, во-первых, структурное единство, во-вторых, привносящая в нее научный аспект, без которого никакое исследование не может считаться диссертацией.
В диссертациях, этого типа, ведущую роль играют именно технические и/или технологические решения, ориентированные на достижение цели исследования. Вместе с тем в такой диссертации обязательно должен присутствовать научный компонент, без которого это практико-ориентированное исследование перестает быть диссертацией и вырождается в обычную конструкторскую работу – постановка и решение частной научной задачи научного обоснования технических и/или технологических решений.
Технологические решения, в таких диссертациях, могут представлять собой способы и технические алгоритмы разработки и совершенствования технических и технологических систем. Отдельным типом технологических решений являются программы для ЭВМ (программные средства), топологии микросхем и базы данных. Высшей формой технологического решения является технология. Технические решения, могут представлять собой устройство, техническое средство или систему, технические рекомендации или предложения.
Рекомендуются следующие варианты структуризации совокупности цели и частных задач кандидатской диссертации такого типа.
Вариант 1:
а) цель исследования, направленная на улучшение качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
б) частная научная задача научного обоснования технических и/или технологических решений;
в) частная прикладная задача разработки технологического решения 1;
г) частная прикладная задача разработки технологического решения 2;
д) частная прикладная задача разработки технического решения, с использованием технологических решений 1 и 2.
Вариант 2:
а) цель исследования, направленная на улучшение качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
б) частная научная задача научного обоснования технических и/или технологических решений;
в) частная прикладная задача разработки совокупности технологического и технического устройства 1 (способа и технического устройства для его реализации);
г) частная прикладная задача разработки совокупности технологического и технического устройства 2 (способа и технического устройства для его реализации);
д) частная прикладная задача разработки совокупности технологического и технического устройства 3 (способа и технического устройства для его реализации).
Вариант 3:
а) цель исследования, направленная на улучшение качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
б) частная научная задача разработки модели объекта исследования;
в) частная научная задача разработки методики оценки качества, эффективности, результативности, полезности объекта исследования, его эксплуатационных, экономических или потребительских свойств;
г) частная прикладная задача разработки совокупности технологических и/или технических решений, направленных на совершенствование качества (свойства) 1;
д) частная прикладная задача разработки совокупности технологических и/или технических решений, направленных на совершенствование качества (свойства) 2.
Пример декомпозиции цели на частные научные и прикладные задачи исследования в диссертации, ориентированной на разработку новых технических или технологических решений:
Цель исследования – повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи управления летательными аппаратами.
Для достижения цели исследования в диссертации была поставлена следующая совокупность частных задач:
Частная научная задача:
1) разработка методики адаптивного распределения частотно-временного ресурса сети воздушной радиосвязи с учетом структуры и интенсивности передаваемого трафика в интересах научного обоснования технических и технологических решений, обеспечивающих повышение скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи;
частные прикладные задачи:
2) разработка технологического решения – способа повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи;
3) разработка технического решения – средства повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи в составе бортового комплекса связи летательного аппарата;
4) разработка технического решения – средства повышения скорости передачи данных в сети воздушной радиосвязи в составе наземного комплекса связи пункта управления летательными аппаратами.
Вся информация действительна на дату опубликования: 2 сентября 2024 г.
Об авторе: Макаренко Сергей Иванович, доктор технических наук, доцент, эксперт ВАК. Подробности здесь.