Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет 

имени Г.Ф. Морозова»

Л.Т. Свиридов, А.И. Третьяков

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Учебник

Воронеж 2016

УДК 625.7/8.08:658.562

С

Печатается по решению учебно-методического совета 
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г.Ф. Морозова» (протокол № __ от  _________2016 г.)

Свиридов Л.Т.

Основы научных исследований [Текст] : учебник / Л. Т. Свиридов, А.И. Третьяков
; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» имени Г.Ф. Морозова. –
Воронеж, 2016. – 362 с.  

УДК 625.7/8.08:658.562

зав. кафедрой «Эксплуатации машинно-тракторного парка» 
ФГБОУ ВО ВГАУ им. императора Петра I д-р техн. наук, 
доц. Пухов Е.В.;

ISBN
© Свиридов, Третьяков 2016

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный 
лесотехнический университет» 
им. Г.Ф. Морозова, 2016

Рецензенты:

ВВЕДЕНИЕ 

Эффективное развитие любой отрасли, включая и автомобильный комплекс 

страны, в современных условиях сопряжено со сложностью, уровнем и высокими 
темпами производственных разработок, новых, весьма сложных и перспективных 
технологических процессов, конструкций машин и оборудования.

Оно базируется на фундаменте научно-технического прогресса, созданного 

в мире, и направлено прежде всего на повышение эффективности производства и 
улучшение качества любой выпускаемой продукции. Научно-технический про-
гресс в настоящее время проявляется в виде научно-технической революции 
(НТР), которая имела бурное развитие в ХХI веке. Одними из особенностей НТР 
являются все возрастающая роль науки; высокий рост и обновление научно-
технической информации; быстрая смена материалов, конструкций, машин, тех-
нологических процессов; повышение уровня комплексной механизации, автома-
тизации и систем управления и, как следствие этого, резкое увеличение методов и 
разновидностей инженерных решений.

Следует подчеркнуть, что сложность и уровень производства с каждым го-

дом возрастают. Практика показывает, что любое производство становится все 
более многогранным, а крупное, и объемным, базируемое на знаниях и примене-
нии законов физики, химии, математики и основ электроники, вычислительной 
техники, кибернетики и автоматики. Непрерывно меняющаяся обстановка в ры-
ночных условиях России требует быстрого выбора оптимальных решений, ис-
пользования научного творчества и элементарных приемов научных исследова-
ний. В век формирования и развития рыночных отношений создаются достаточно 
благоприятные условия для организации, развития и деятельности малых и сред-
них инновационных предприятий для ускоренного производственного освоения 
результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, изобре-
тений и открытий, созданных учеными, профессорско-преподавательским соста-
вом, аспирантами и студентами вузов. Важно создать конкурентоспособные, экс-
портоориентированные импортозаменяющие технологии, машины и оборудова-
ние, товары и любые виды услуг и довести их до потребителя на коммерческой 
основе.

Поэтому выпускник вуза и современный инженер должен обладать доста-

точно глубокими профессиональными знаниями, на их основе иметь соответст-
вующее эффективное мышление и творческий подход к решению любой произ-

водственной задачи, владея при этом хотя бы минимальными знаниями в области 
научных исследований.

Ускорение научно-технического прогресса, внедрение науки в производст-

во, научных методов в различные сферы человеческой деятельности, необходи-
мость творческого решения производственных задач – все это непосредственно 
влияет на развитие высшей школы, призванной готовить специалистов на уровне 
мировых и современных требований. Если практический опыт молодые специа-
листы приобретают непосредственно на производстве, то навыки научно-
исследовательской работы они должны получать в вузах. В настоящее время на-
блюдается интеграция высшего образования и науки. И в этой связи научная под-
готовка студентов – является одной из важнейших форм обучения.

Научно-исследовательская работа студентов, как правило, реализуется в 

следующих формах учебного процесса: изучение курса «Основы научных иссле-
дований»; подготовка реферата по обзорной информации на заданную тему, про-
ведение исследований при выполнении лабораторных и практических занятий, 
подготовка доклада и выступление на научном семинаре, разработка некоторых 
научно-исследовательских вопросов в периоды прохождения учебных и произ-
водственных практик, курсового и дипломного проектирования, подготовка ста-
тей к опубликованию и заявок на изобретения, полезные модели и промышленные 
знаки. Участие в кафедральных научных студенческих кружках с последующим 
использованием полученных результатов в дипломных проектах углубляет знания 
по общепрофессиональным и специальным дисциплинам и способствует получе-
нию хороших навыков по вопросам научных исследований.

В процессе изучения курса и выполнения научных исследований студент 

должен освоить методологию, методику, планирование и организацию экспери-
мента. На первоначальной стадии он должен самостоятельно уметь отбирать и 
анализировать необходимую информацию по теме научного исследования, фор-
мулировать цель и его задачи, разрабатывать теоретические предпосылки или по-
лучать аналитические зависимости и математические модели. В дальнейшем –
планировать и проводить эксперимент, обрабатывать результаты измерений и 
оценивать их достоверность; сопоставлять результаты эксперимента с теоретиче-
скими исследованиями, формировать выводы научного исследования, составлять 
отчет, доклад или статью.

В данной книге изложены основные сведения о науке, методах обоснования 

научных тем, теоретических и экспериментальных исследованиях. Описаны ос-

новные положения по планированию многофакторных и экстремальных экспери-
ментов, средства, способы измерений, обработки и анализа результатов научных 
исследований. Здесь содержатся сведения о моделировании и оптимизации про-
цессов лесного комплекса, изобретательской деятельности и других вопросах, ко-
торые необходимы, как студентам, аспирантам, так и молодым ученым, зани-
мающимся совершенствованием и разработкой новых технологий, машин и обо-
рудования лесного комплекса.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ, НАУКЕ И 

ВКЛАДЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ УЧЕНЫХ В НАУКУ. 
ПРОБЛЕМЫ В ЛЕСНОМ КОМПЛЕКСЕ СТРАНЫ

1.1 Цель и задачи дисциплины «Основы научных исследований»
1.2 Основные понятия и определения
1.3 Значение науки
1.4 Историческая справка о вкладе отечественных ученых в науку
1.4.1 О роли и вкладе русских ученых в машиноведение
1.4.2 Создание машин
1.4.3 Создание двигателей внутреннего сгорания
1.4.4 Развитие производства тракторов
1.4.5 Создание и развитие производства автомобилей
1.4.6 Создание научных основ и разработка лесохозяйственных машин
1.4.7 Вклад ученых ВГЛТА в механизацию лесного хозяйства
1.5 Проблемы, стоящие перед лесным комплексом страны

1.1 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИС-

СЛЕДОВАНИЙ»

Ускорение научно-технического прогресса неразрывно связано с бурным 

ростом и обновлением научно-технической информации, быстрой сменой мате-
риалов, конструкций машин, оборудования, технологических процессов, с необ-
ходимостью повышения уровня комплексной механизации и автоматизации всех 
отраслей народного хозяйства.

Сложность и уровень производства с каждым годом возрастают, особенно с 

введением новых рыночных отношений в нашей стране. Производственная дея-
тельность на предприятиях резко меняется как по структуре, так и по номенкла-
туре выпускаемой продукции. В этой связи резко увеличивается выбор разновид-
ностей инженерных решений. Выбор оптимальных из них в такой сложной и не-
прерывно меняющейся обстановке затруднен без использования научного подхо-
да и владения элементарными приемами научных исследований. Поэтому совре-
менный инженер должен обладать не только глубокими профессиональными зна-
ниями, но и иметь знания по основам научных исследований.

Цель дисциплины – повысить научную подготовку студентов и научный 

уровень будущего инженера на основе изучения современных методов научных 
исследований в области механизации лесного комплекса и развития навыков са-
мостоятельного решения научно-технических и производственных задач отрасли.

Задачей дисциплины является подготовка студентов к проведению научных 

исследований и последующему использованию ими достижений науки и техники 
при проектировании, эксплуатации машин и оборудования лесного комплекса, 
организации технологических процессов в лесном и деревообрабатывающем про-
изводствах.

В учебном пособии излагаются исторические и современные аспекты разви-

тия и значения науки, методы выбора, обоснования и формулирования задач на-
учного исследования, основы системного подхода, методы организации поиска 
научной информации, методы теоретических и экспериментальных исследований, 
основы выбора контрольно-измерительного оборудования, планирования много-
факторных и экстремальных экспериментов, обработки, анализа и оформления 
результатов научных исследований, моделирования и оптимизации процессов в 
лесном комплексе, методы научно-технического прогнозирования и изобрета-
тельской деятельности, оценка эффективности и внедрения результатов научно-
исследовательских работ.

1.2 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В широком смысле слова под термином «наука» понимается как деятель-

ность человека, направленная на получение новых знаний, так и результат этой 
деятельности. В более строгом понимании наука – непрерывно развивающаяся 
система знаний о природе, обществе, мышлении и объективных законах их разви-
тия, получаемая в результате специальной деятельности людей и превращаемая в 
непосредственную производительную силу общества. Цель науки как одной из 
сфер человеческой деятельности – познать и правильно объяснить законы реаль-
ного мира, раскрыв существенные связи, свойства и отношения тех или иных яв-
лений и объектов и вооружить человека для их практического применения в на-
стоящее время или в будущем.

Не всякое знание можно рассматривать как научное. Те знания, которые по-

лучает человек лишь на основе простейшего наблюдения, нельзя признать науч-
ными. Эти знания играют в жизни людей важную роль, но не раскрывают сущно-

сти явлений, взаимосвязи между ними. Они не позволяют объяснить, почему дан-
ное явление протекает так, а не иначе, и предсказать дальнейшее его развитие.

Наука представляет собой процесс непрерывно углубляющегося познания 

законов существующего мира и имеет преемственность, основанную на обобще-
нии человеческой практики. Правильность научного знания определяется не 
только логикой, но прежде всего обязательной проверкой его на практике. Науч-
ные знания принципиально отличаются от слепой веры, от беспрекословного при-
знания истинным того или иного положения, без какого либо логического его 
обоснования и практической проверки. Раскрывая закономерные связи действи-
тельности, наука выражает их в абстрактных понятиях и схемах, строго соответ-
ствующих деятельности.

Процесс познания включает накопление фактов. Без систематизации и 

обобщения, без логического осмысления фактов не может существовать никакая
наука. И.П. Павлов говорил: «Хотя факты – это воздух ученого, сами по себе они 
еще не наука. Факты становятся составной частью научных знаний, если они вы-
ступают в систематизированном, обобщенном виде».

Факты систематизируют и обобщают с помощью простейших абстракций 

понятий (определений), которые являются важными структурными элементами 
науки. Широко распространенные понятия называют категориями (себестои-
мость, товар, прибыль и т.д.). Одними из важных форм знаний являются принци-
пы (постулаты) и аксиомы. Под принципами понимают исходные положения ка-
кой-либо отрасли науки. Они являются начальной формой систематизации знаний 
(принцип Даламбера в теоретической механике, постулаты Бора в квантовой ме-
ханике, аксиомы Евклидовой геометрии и т.д.)

Наиболее высокой формой обобщения и систематизации знаний является 

теория. Под теорией понимают учение об обобщенном опыте (практике), форми-
рующем научные принципы и методы, которые позволяют обобщить, познать су-
ществующие процессы и явления, проанализировать действие на них разных фак-
торов и предложить рекомендации по использованию их в практической деятель-
ности людей.

Важнейшим составным звеном в системе научных знаний являются научные 

законы, отражающие наиболее существенные, устойчивые, повторяющиеся объек-
тивные внутренние связи в природе, обществе и мышлении. Законы могут быть 
общие и частные, для отдельных явлений и объектов, например, в технике или жи-
вой природе.

В связи с этим следует отметить, что научные исследования разделяются на 

фундаментальные и прикладные. Фундаментальные научные исследования – экс-
периментальная или теоретическая деятельность, направленная на получение но-
вых знаний об основных  закономерностях строения, функционирования и разви-
тия человека, общества, окружающей природной среды (из закона «О науке и го-
сударственной научно-технической политике»). Задача фундаментальных на-
ук - познать общие законы, управляющие поведение базисных структур, таких, 
как атом, клетка, галактика и т.д. Без познания атома, в частности, деления атома 
урана, не заработали бы атомные станции и не произошло бы освоения космоса.

Общие законы, выявленные фундаментальными науками, уточняются для 

конкретных систем и объектов прикладными науками. Задачи прикладных наук
более конкретны: разработка новых технологий и создание более совершенных 
машин, определение и оценка качества функционирования систем, установление 
взаимосвязи между явлениями, объяснение их сущности. В результате этого по-
лучают частные законы.

Формой осуществления и развития науки является научное исследование –

изучение с помощью научных методов явлений и процессов, анализ влияния на 
них различных факторов, а также изучение взаимодействия между явлениями с 
целью получения убедительно доказанных и полезных для науки и практики ре-
шений с максимальным эффектом.

Метод исследования – совокупность приемов или операций для практиче-

ского и теоретического познания и освоения действительности, подчиненная ре-
шению конкретной задачи. Метод – это инструмент для решения главной задачи 
науки – открытия объективных законов действительности. Опираясь на общие и 
частные методы исследований, ученый получает ответ на то, с чего надо начинать 
исследования, как относиться к фактам, как обобщать, каким путем идти к выво-
дам. 
Метод 
исследования 
в 
науке 
играет 
первостепенное 
значение. 

От правильности метода во многом зависит объективность, а, следовательно, 
обоснованность и надежность полученных выводов. А.И. Герцен называл метод в 
науке «эмбриологией истины».

Когда ученые не располагают достаточным фактическим материалом, то в 

качестве средств достижения научных результатов они используют гипотезы –
научно обоснованные предположения, выдвигаемые для объяснения какого-либо 
процесса, которые могут подтвердиться или оказаться ложными. Большинство 
научных законов было сформулировано на основе ранее высказанных гипотез.

1.3 ЗНАЧЕНИЕ НАУКИ

Современная наука является основным двигателем научно-технического про-

гресса. Ушедшее столетие останется в памяти человечества как период неслыхан-
ного научно-технического прорыва, ставшего логическим результатом предшест-
вующих открытий фундаментальных законов природы: радиоактивности (Пьер и 
Мария Кюри) и изобретения на его основе ядерного оружия; уравнения электро-
динамики (Джеймс Максвелл) и получение электрической энергии в промышлен-
ных масштабах; разработка основных принципов кибернетики Норбертом Вине-
ром и другими математиками и развитие информационных технологий; открытие 
лазерного луча Николаем Басовым и Александром Прохоровым и его дальнейшее 
широкое использование в различных сферах человеческой деятельности; откры-
тие генетики и появление новой отрасли (биотехнологической) и т.д. К числу вы-
дающихся ученых XIX и XX столетий относятся И.М. Сеченов, Д.И. Менделеев, 
И.Е. Жуковский, И.П. Павлов, В.И. Вернадский, С.А. Чаплыгин, Н.И. Вавилов, 
П.Л. Капица, И.В. Курчатов и многие другие, обеспечившие мощное и бурное 
развитие науки в нашей стране и во всем мире. Наука в настоящее время опреде-
ляет содержание и темпы развития научно-технического прогресса. Внедрение 
научных разработок в производство позволяет создать новые машины и материа-
лы, повысить их надежность и долговечность, улучшить эксплуатационные пока-
затели и качество выпускаемой продукции, повысить эффективность различных 
технологических процессов и снизить себестоимость продукции. Наука является 
одной из самых эффективных отраслей народного хозяйства, обеспечивая наи-
больший экономический эффект от внедрения (1 рубль затрат дает 3-7 рублей 
прибыли в нашей стране, 1 доллар затрат на науку в США дает до 10 долларов 
прибыли).

В настоящее время наблюдается интенсивное внедрение научных достиже-

ний во многие отрасли народного хозяйства. Важнейшей задачей научных орга-
низаций является систематическое внедрение законченных научных разработок в 
производство. Для этого разработаны: целевая государственная программа по 
критическим технологиям, комплексные целевые программы во всех отраслях на-