Основы научных исследований (Общий курс)

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ 

ИССЛЕДОВАНИЙ

(ОБЩИЙ КУРС)

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Пятое издание, переработанное и дополненное

Москва
РИОР

ИНФРА-М

А.В. КОСМИН 
В.В. КОСМИН

УДК 001.8(075.8)
ББК 72я73
          К71

Автор:
Космин Александр Владимирович — канд. техн. наук, генеральный директор ООО 
«Шеллинг + Сервис»; в прошлом научный работник в НИИ железнодорожного транспорта (
аспирант, старший научный сотрудник ЦНИИ МПС, ВНИИЖТ), доцент 
в Российском открытом техническом университете путей сообщения; автор (соавтор) 
нескольких десятков научных и методических работ; 
Космин Владимир Витальевич — канд. техн. наук, действительный член Российской 
академии транспорта, профессор. Автор более 150 печатных работ. Многие годы 
работал в НИИ строительного и транспортного профиля, в том числе руководил 
научно-исследовательскими лабораториями и научными коллективами. Преподавал 
строительные и экономические дисциплины в государственных и негосударственных 
вузах Москвы (Российский государственный открытый технический 
университет путей сообщения, Московский институт экономики, политики и права, 
Московский физико-технический институт, Московский институт инженеров 
железнодорожного транспорта).
Рецензенты:
Дудников Евгений Евгеньевич — д-р техн. наук, Институт проблем управления РАН;
Маковский Лев Вениаминович — профессор Московского автомобильно-дорожного 
государственного технического университета (МАДИ).

Космин А.В., Космин В.В.

К71 
 
Основы научных исследований (Общий курс) : учебное пособие / А.В. Кос-

мин, В.В. Космин. — 5-е изд., перераб. и доп. — Москва : РИОР : ИНФРА-М, 
2022. — 298 с.  + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образова-
ние). — DOI: https://doi.org/10.29039/01901-6

ISBN 978-5-369-01901-6 (РИОР)
ISBN 978-5-16-017504-1 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-110024-0 (ИНФРА-М, online)

Учебное пособие знакомит читателя с сущностью и функциями науки, основ-

ными понятиями научного исследования, методами получения знаний и их фор-
мами, процессом научного исследования, в том числе сбором информации и ее 
обработкой, проведением экспериментальных исследований, а также с понятием 
защиты интеллектуальной собственности и ее экономической оценкой, системой 
подготовки и аттестации научных кадров. Приводятся сведения по подготовке, 
оформлению и публичному апробированию научной работы (оформление резуль-
татов исследования в виде научных отчетов, рефератов, диссертаций, подготовка 
научных статей, докладов на конференциях, семинарах, на защите диссертации).

В электронных приложениях помещены нормативные документы, регулирую-

щие организацию и проведение научных исследований и присуждение ученых 
степеней и званий в Российской Федерации.

Предназначено для обучающихся в высших учебных заведениях по программе 

бакалавриата, специалитета, магистратуры, аспирантуры, а также для соискателей и 
начинающих исследователей; может быть полезно заказчикам и инвесторам научных 
исследований и производственникам, участвующим в них.

УДК 001.8(075.8)
ББК 72я73

ISBN 978-5-369-01901-6 (РИОР)
ISBN 978-5-16-017504-1 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-110024-0 (ИНФРА-М, online)

©  Космин А.В.,  

Космин В.В.

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны в электронно-библиотечной 

системе ZNANIUM по адресу http://znanium.com.

Ссылку для доступа вы можете получить при сканировании  

QR-кода, размещенного на обложке

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ5

ВВЕДЕНИЕ7

Глава 1. ПОНЯТИЕ, СОДЕРЖАНИЕ И ФУНКЦИИ НАУКИ10

11Общеепредставлениеонаукеиеёразвитии10
12Спецификанаучнойдеятельности15
13Объектнаучногоисследования17

Глава 2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗНАНИЯ И ЕГО ФОРМЫ21

21Проблемакакформанаучногопознания21
22Общенаучныеметодыисследования22
23Эмпирическиеметодыисследования

Формызнанияэмпирическогоуровня26

24Методыиформыпознаниянатеоретическомуровне33

Глава 3. ПРОЦЕСС НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ42

31Формулированиенаучно-техническойпроблемы42
32Этапынаучногоисследования44
33Принципымоделирования47
34Разработкарабочейгипотезы49

Глава 4. МЕТОДЫ СБОРА КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ52

41Лабораторныеисследования52
42Натурные(производственные)эксперименты53
43Экспертныйопрос54
44Статистическоеисследование78
45Стохастическиеметоды82

Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ87

51Общиеположения87
52Планированиеисследованияпометодуполногофакторного

эксперимента88

53Методикапланированияпополномуфакторномуэксперименту,

илиплан2к90

54Методкрутоговосхождения(методБокса—Уилсона)92
55Определениенеобходимогочислаэкспериментов93
56Общиевопросыметодикимоделированиявнаучныхисследованиях97
57Подобиеиегокритериипримоделировании99
58Математическоемоделирование104
59Инструментымоделирования111
510Исследованиефизическихпроцессовиявлений112
511Методыматематическогопрограммирования113
512Программныесредствадлявычислительныхработ116

Глава 6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ123

Глава 7. ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВО131

Глава 8. ИНФОРМАЦИОННО-БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ143

81Информационныеибиблиографическиеисточникиинформации143
82Электронныеформыинформационныхресурсов145
83Анализисточниковинформации147
84Основныесредствапоиска,сбора,систематизацииианализа

исходныхисточниковинформации148

85Типыисодержаниепубликаций161
86Методикаинформационногопоиска181
87Научныебиблиотекииинформационныецентры186

Глава 9. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ188

91Общеепонятиеобинтеллектуальнойсобственности188
92Авторскоеправо191
93Интеллектуальнаяпромышленнаясобственность194
94Экономическиерасчётынаосновеоценкизначимости

объектаинтеллектуальнойпромышленнойсобственности194

95Расчётстоимостиобъектовинтеллектуальнойпромышленной

собственности196

Глава 10. ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В РОССИИ205

101Академическаянаука206
102Отраслеваянаука209
103Вузовскаянаука214
104Оценкарезультатовнаучногоисследования218
105Организацияиндивидуальнойработыисследователя220

Глава 11. СИСТЕМА АТТЕСТАЦИИ НАУЧНЫХ КАДРОВ234

111Аттестациянаучныхкадров234
112Аспирантураидокторантура243
113Учёныезвания249
114Диссертация253
115Темаисследования260
116Основныетребованиякоформлению

научно-исследовательскогоотчёта261

117Основныетребованиякоформлениюдиссертации271
118Подготовканаучнойстатьи279
119Подготовкавыступления288
1110Публичнаязащитадиссертации292

ЗАКЛЮЧЕНИЕ294

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА295

ПРИЛОЖЕНИЯ296

ПРЕДИСЛОВИЕ

В современных условиях наука выступает одной из важнейших 

составляющих обеспечения конкурентоспособности фирм, произ-
водств, предприятий, организаций и т.д. Поэтому основы научных 
исследований необходимо знать не только тем, кто собирается свя-
зать свою деятельность с наукой, но и каждому, кто использует на-
учно-технические достижения в практической деятельности, а так-
же инвесторам и заказчикам научных исследований, экспертам и т.д.

Цель изучения дисциплины «Основы научных исследований», 

излагаемой в этом учебном пособии, — ознакомить студентов, 
специализирующихся в различных областях, и других субъектов 
научных исследований с методами и содержанием прикладных на-
учных исследований, их организацией и проведением.

Содержание пособия предусматривает, что после изучения кур-

са «Основы научных исследований» читатель должен, в частности:

знать методы проведения научных исследований, этапы их ор-

ганизации; виды и специфику научных работ; особенности и эти-
ку научного труда; методы моделирования и сферы их рациональ-
ного применения; методы статистической обработки результатов 
наблюдений и экспериментов; систему информационного обеспе-
чения научных исследований;

уметь формулировать объект, цели и задачи исследования; со-

ставлять научно-технический отчёт о проведённых работах; под-
готовить доклад и презентацию; редактировать научно-техниче-
ские тексты; правильно оформить библиографическое описание; 
выбрать метод моделирования изучаемого явления, процесса, си-
туации и т.п. и методы статистической обработки результатов на-
блюдения и эксперимента; вести информационный поиск по теме 
научного исследования; 

иметь представление о месте научного исследования в развитии 

производства; об этапах научного исследования, их организации 
и проведении научно-исследовательских работ (НИР); о структуре 
научно-исследовательской организации; о составе и порядке 
оформления отчёта о научной работе; о публикации результатов 
научного исследования; о системе подготовки, повышения квали-

фикации и аттестации научных кадров, а также навыки и опыт пу-
бличной дискуссии; изложения научных материалов; организации 
исследовательской работы в коллективе.

Содержание учебного пособия охватывает основные аспекты 

НИР и подготовки научно-квалификационной работы (диссерта-
ции). Наука рассматривается как особый вид деятельности, наце-
ленный на получение и исследование новых фактов и явлений 
в природе. Показаны структура научного знания, специфика науч-
ных методов исследования в них, особенности науки в современных 
условиях, государственное и негосударственное её регулирование, 
важнейшие научные понятия, структура и специфика творческого 
процесса. Описаны этапы научного исследования, информационный 
поиск, источники информации (публикации, Интернет, научно-
техническая документация), основы авторского права и права 
собственности на результаты научных исследований, формулирование 
и анализ задачи исследования, теоретические методы исследования (
аналитические методы), моделирование в науке и его место 
в исследовании, виды моделирования, статистические методы 
исследования, статистические оценки экспериментальных данных 
и их совокупностей, математические основы планирования эксперимента, 
публикация результатов научного исследования, депонирование, 
устное представление информации, экономические аспекты 
НИР. Рассмотрены система аттестации научных кадров, учёные 
звания и степени, система подготовки и повышения квалификации 
научных работников (магистратура, аспирантура, докторантура).

Учебное пособие существенно обновлено и дополнено по сравнению 
с предыдущим изданием, в том числе в связи с необходи-
мостью актуализации нормативной базы. Значительно пополнены 
и обновлены приложения, содержащие первоисточники законо-
дательных и других нормативных актов.

Авторы выражают глубокую благодарность уважаемым рецен-

зентам за внимание к книге и ценные замечания и рекомендации 
по её улучшению, а читателям желают успехов в нелёгком, но ув-
лекательном труде исследователя.

ВВЕДЕНИЕ

Научно-технический прогресс и развитие науки в Российской 

Федерации определяются Федеральным законом Российской Фе-
дерации «О науке и государственной научно-технической полити-
ке» (Приложение 1).

Предусматривается, что научный потенциал страны в ближай-

шие десятилетия будет фокусироваться на решении крупных задач, 
в том числе охватывающих основные риски, связанные с антропо-
генной нагрузкой на природу; исчерпание возможностей развития 
экономики вследствие экстенсивной эксплуатации ресурсов; по-
требности в наращивании энергетических мощностей и ряд других, 
не менее важных и масштабных.

В числе приоритетных направлений развития отечественной 

науки выделены цифровые производственные технологии, созда-
ние новых материалов, развитие систем, способных обрабатывать 
большие объёмы данных, искусственный интеллект и машинное 
обучение, переход к экологически чистым и ресурсосберегающим 
источникам энергетики, персонифицированная медицина.

Столь масштабные задачи, поставленные перед российской на-

укой, требуют привлечения к их решению широких масс специа-
листов из различных отраслей экономики, из вузов и др. В услови-
ях организационного реформирования науки в Российской Феде-
рации и сложного положения российской науки максимальное 
информирование молодого поколения, в том числе студентов учеб-
ных заведений системы высшего профессионального образования, 
о сути и методах научного исследования, о современных его воз-
можностях и инструментарии может послужить эффективным 
и плодотворным источником развития науки в нашей стране. 

В 1991 г. с образованием Российской Федерации и переходом 

экономики на рыночный путь развития возникла необходимость 
заново определить место науки в российском обществе. Государ-
ственная научно-техническая политика с 1991 г. прошла два зна-
чимых этапа:

а) первый этап (1991–2001 гг.) — этап кризисной оптимизации 

и адаптации к рыночной экономике, основной стратегической це-

лью которого было сохранение научно-технологического потен-
циала страны, формирование новых институциональных механиз-
мов поддержки развития науки и технологий, адресное финанси-
рование ведущих научных организаций, создание условий для 
международной кооперации;

б) второй этап (с начала 2000-х гг. и по настоящее время) — этап 

перехода России к инновационной экономике, который сопрово-
ждался существенным увеличением объёма финансирования науки.

В настоящее время российская наука продолжает играть важную 

роль в обеспечении безопасности страны и развитии мировой на-
уки. Современный этап характеризуется наличием как конкурент-
ных преимуществ Российской Федерации, так и неразрешённых 
проблем, препятствующих научно-технологическому развитию 
страны:

а) имеется значительный потенциал в ряде областей фундамен-

тальных научных исследований, что находит отражение в том чис-
ле в рамках совместных международных проектов, включая созда-
ние и использование уникальных научных установок класса «ме-
гасайенс». Однако направления исследований и разработок 
в значительной степени соответствуют направлениям, актуальным 
для последних десятилетий прошлого века;

б) существует несколько сотен научных и образовательных цен-

тров, проводящих исследования и разработки мирового уровня. 
Вместе с тем наблюдаются значительная дифференциация научных 
и образовательных организаций по результативности и эффектив-
ности работы, концентрация исследовательского потенциала лишь 
в нескольких регионах страны;

в) российские школьники и студенты традиционно оказывают-

ся в числе лидеров международных соревнований в области есте-
ственных и технических дисциплин, однако не все они реализуют 
себя в этой области. Это не позволяет преодолеть сложившиеся 
негативные тенденции в части демографического состояния, ква-
лификации и уровня мобильности российских исследователей: 
в глобальном рейтинге привлечения талантов Россия находится 
в шестом десятке стран, выступая в роли донора человеческого 
капитала для мировой науки;

г) при имеющемся положительном опыте реализации масштаб-

ных технологических проектов, в том числе в сфере обеспечения 
обороны и безопасности государства, сохраняется проблема не-
восприимчивости экономики и общества к инновациям, что пре-

пятствует практическому применению результатов исследований 
и разработок. Практически отсутствует передача знаний и техно-
логий между оборонным и гражданским секторами экономики, 
что сдерживает развитие и использование технологий двойного 
назначения;

д) эффективность российских исследовательских организаций су-

щественно ниже, чем в странах-лидерах (Соединённые Штаты Аме-
рики, Япония, Республика Корея, Китайская Народная Республика);

е) слабое взаимодействие сектора исследований и разработок 

с реальным сектором экономики, разомкнутость инновационного 
цикла приводят к тому, что государственные инвестиции в челове-
ческий капитал фактически обеспечивают рост конкурентоспособ-
ности других экономик, вследствие чего возможности удержания 
наиболее эффективных учёных, инженеров, предпринимателей, 
создающих прорывные продукты, существенно сокращаются 
в сравнении со странами, лидирующими в сфере инноваций;

ж) сохраняется несогласованность приоритетов и инструментов 

поддержки научно-технологического развития Российской Феде-
рации на национальном, региональном, отраслевом и корпоратив-
ном уровнях, что не позволяет сформировать производственные 
цепочки создания добавленной стоимости высокотехнологичной 
продукции и услуг, обеспечить наибольший мультипликативный 
эффект от использования создаваемых технологий.

Глава 1.  ПОНЯТИЕ, СОДЕРЖАНИЕ И ФУНКЦИИ НАУКИ

1.1. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О НАУКЕ И ЕЁ РАЗВИТИИ

Возникновение науки как сферы человеческой деятельности 

тесно связано с естественным процессом разделения обществен-
ного труда, первоначальным выделением научного исследования 
из сферы производства.

Содержанием науки выступают:
•  теория как система знаний, являющихся формой обществен-

ного сознания;

•  содействие практическому использованию выработанных 

наукой рекомендаций для производства благ, являющихся 
жизненной потребностью людей.

Суть понятия «наука» может быть представлена схематично 

в виде иерархической структуры (рис. 1.1).

Рис. 1.1Структурапонятия«наука»

Рис. 1.2Системафункцийнауки

Главная функция науки — познание объективного мира, при-

ведение знаний о нем в стройную и адекватную систему (рис. 1.2). 
При этом не все знания, приведённые в систему, составляют науку. 

Например, практические пособия по строительству, проекти-

рованию, планированию, нормированию представляют опреде-
лённую систему знаний, но их нельзя отнести к сфере науки, по-
скольку эти тексты, опираясь на достижения науки, содержат лишь 
инструктивные указания по выполнению конкретных работ про-
изводственного характера.

Наука — это динамичная система знаний, раскрывающих новые 

явления в обществе и природе, нацеленная на применение их 
в практической деятельности людей.

Теоретические знания основываются на научных теориях. На-

учная теория (от греч. theoria — наблюдение, исследование) — ло-
гическое обобщение опыта, практики, отражающее объективные 
закономерности развития природы и общества. Теоретические 
знания охватывают процессы как создания теорий (выдвижения 
гипотез), так и выведения следствий из них. 

Любая теория по мере своего развития заменяется более глубо-

кой теорией. Однако если теория прошла хорошую экспериментальную 
проверку, она не отбрасывается полностью, а сохраняет 
своё значение в соответствующей науке. 

Научная теория обладает характерными для неё границами применимости, 
за пределами которых она имеет ограниченное действие 
или полностью неприменима. Границы применимости теории 
устанавливает обычно более общая теория. Из этого следует, 
что любая теория имеет сложную структуру. 

Теория неразрывно связана с практикой, ставящей перед знанием 
назревшие задачи и требующей их решения. 

Научная теория как форма организации знаний обеспечивает 

расширение сферы знания за пределы непосредственно наблюда-

емого, поэтому она отличается от простой регистрации наблюдений 
и характеризуется наличием следующих элементов:

•  общие законы и сферы их применимости, где научная теория 

объясняет происходящие явления;

•  сферы предсказания неизвестных явлений;
•  логико-математический аппарат выведения следствий из законов;

•  
концептуальная схема, без которой невозможно понимание 

объектов изучения конкретной научной теории.

Отличительной чертой науки является её активный поисковый 

характер. Наука должна постоянно изменяться, развиваться, нахо-
дить новые решения и получать новые результаты. Если наука не 
выявляет рациональные пути решения практических задач, то она 
не сможет удовлетворять потребности, которыми вызвано её раз-
витие. Поэтому наука — не только система научных знаний, объ-
ясняющих мир, но одновременно — и средство, метод его измене-
ния и преобразования. Она влияет на познание окружающего мира 
человеком не через эмоциональное или эстетическое восприятие, 
а посредством систематизированного, строго логического выявле-
ния объективных законов. 

Науки делятся на фундаментальные и прикладные, хотя такое 

деление относительно, в определённой степени условно. Так, фун-
даментальные науки, занимаясь поисками и открытиями новых 
закономерностей (например, в области теории прочности бетона 
или структуры металла), отдалены от непосредственного примене-
ния их результатов на практике, в прикладных исследованиях от-
раслевого характера. Прикладные науки более тесно связаны 
с практической деятельностью людей, будучи нацелены на разра-
ботку технико-экономически наиболее рациональных способов 
внедрения открытий фундаментальной науки.

Наука как система знаний имеет специфическую структуру, 

включающую ряд элементов.

Главным составным элементом науки являются научные законы, 

которые должны соответствовать законам объективного мира, быть 
их более или менее точным отражением. Частные законы раскры-
ваются через обобщение развития науки, через анализ особенно-
стей её поступательного движения, а общие законы связывают 
конкретную науку с другими науками и явлениями. 

Процесс становления науки эволюционный (рис. 1.3).

Рис. 1.3Эволюциястановленияиразвитиянауки

Все науки проходят в своём развитии два основных этапа:
1)  описательный, связанный со сбором фактов и их первона-

чальной группировкой;

2)  логико-аналитический — качественный анализ фактов и по-

следующее сочетание качественных и количественных (ма-
тематических) методов научного познания.

Таким образом, любая наука вместе с законами включает в себя, 

с одной стороны, факты и опыт, а с другой — систематизацию кон-
кретных знаний в виде теории.

Факты составляют реальную основу всех выводов и заключений 

учёных. Без систематизации и обобщения, логического осмысле-
ния фактов наука не может существовать: факты становятся со-
ставной частью научных знаний только тогда, когда они выступают 
в систематизированном, обобщённом виде, служат основанием 
и подтверждением законов действительности. Законы и факты 
в науке получают конкретную интерпретацию и служат базой для 
более широких научных выводов, обобщаемых в теориях.

В науке различают такие элементы как принципы, постулаты, 

правила. Принципы тесно связаны с законами. Они специально 
формулируются в процессе систематизации знаний, но, в отличие 
от законов, объективно в природе не существуют. Принципы могут 
выступать и в форме постулатов, т.е. предварительных предполо-
жений, которые служат основой для масштабных теоретических 
обобщений.

Развитие науки прошло длительный путь и занимает важное 

место в истории человечества. Она развивалась как эволюцион-
ным, так и революционным путём.

Революция в науке — это перерыв постепенности, разрыв фор-

мально-логической последовательности развития, скачок в исто-
рическом прогрессе знаний, разрушение сложившихся научных 
представлений, пересмотр фундаментальных понятий, рождение 
новых научных открытий, новой системы знаний, выступающих 
движущей силой в развитии техники. В истории науки выделяют 
ряд научно-технических революций.

Первая революция (XVII — первая пол. XVIII в.) связана со ста-

новлением классического естествознания. Её основные характе-
ристики: 

•  механистическое представление мира как общенаучной кар-

тины реальности; 

•  объект как малая система в виде механического устройства 

с жёстко детерминированными связями; 

•  свойство целого полностью определяется свойствами частей; 
•  субъект и процедуры его познавательной деятельности пол-

ностью исключаются из знания для достижения его объек-
тивности; 

•  объяснение как поиск механических причин и сущностей;
•  сведéние знаний о природе к принципам и представлениям 

механики.

Вторая революция (кон. XVIII — первая пол. XIX в.) представ-

ляет собой переход естествознания в дисциплинарно организован-
ную науку. Основные характеристики периода второй революции: 

•  механическая картина мира перестаёт быть общенаучной, 

формируются биологические, химические и другие картины 
реальности, не сводимые к механической картине мира; 

•  объект описывается (в соответствии с научной дисциплиной) 

не только в понятиях механики; 

•  субъект исключается из результатов познания; 
•  формируется разнообразие методов, развивается классифи-

кация наук; 

•  сохраняются общие познавательные установки классической 

науки, её стиля мышления.

Третья революция (кон. XIX — сер. XX в.) характеризуется пре-

образованием основных черт классической науки, становлением 
неклассического естествознания. Существенные революционизи-
рующие события периода третьей революции: 

•  становление релятивистской и квантовой теорий в физике, 

а также генетики, квантовой химии, концепции нестацио-
нарной Вселенной, 

•  возникновение кибернетики и теория систем. 
Основные характеристики науки периода третьей революции: 
•  интеграция частнонаучных картин реальности на основе по-

нимания природы как сложной динамической системы; 

•  объект представляется как процесс с устойчивыми состояни-

ями;