Giáo trình phương pháp nghiên cứu khoa học

NG Ư Y ỄN X Ư Â N HƯY

GlÁO TRÌNH

PHƯƠNG PHẤP

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC■

3UYẺN

LIỆU

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐẠI HỌC THÁI NG UYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRƯYÊN THÔNG

NGƯYẺN XUÂN HUY

GIAO TRINH

PHUONG PHÁP

NQHIÊN C0II

KHOA HỌC■

NHÀ XUÁT BẢN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

NĂM 2015

,,r _ , 03-35 MÃ SỐ:— —---------

ĐHTN-2015

Biên mục trên xuất bản phẩm của Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyênn

Nguyễn, Xuân Huy

Giáo trình phương pháp nghiên cứu khoa học / Nguyễn Xuân Huy. - TFhái

Nguyên: Đại học Thái Nguyên ,2015 - 260 t r .; 24 cm.

ISBN: 978-604-915-251 -1

1. Phương pháp luận nghiên cứu khoa học

001.4 -d c l4

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐÂU.............................................................................................6

1. CÔNG TRÌNH KHOA HỌC....................................................................8

1.1. Khái niệm về công trình khoa học - công nghệ............................. 9

1.2. Các công trình khoa học cơ bản và khoa học - công nghệ............9

1.3. Sự hình thành các đề tài nghiên cứu......................................... 17

1.3.1. Do nhu cầu của xã hội.......................................................... 17

1 3.2. Do ham thích của cá nhân....................................................20

1.3.3. Do bản thân các nhà khoa học đề xuất...............................21

1.3.4. Do các tổ chức vả đơn vị đặt hàng.......................................23

1.4. Các tiêu chí của một công trình khoa học - công nghệ............. 24

1.4.1. Tính đúng.............................................................................. 25

1.4.2. Tính mới, tính sáng tạo........................................................50

1.5. Nhận dạng một công trình khoa học - công nghệ.......................57

2. NĂNG LỰC, Tư DUY....................................................................... 66

21. Các phẩm chất của con người hiện đại.....................................67

22. Các đặc thù của khoa học - công nghệ......................................68

2 3. Các tiêu chí thể hiện năng lực............................................................ 71

2.3.1. Năng lực tiếp thu kiến thức....................................................71

2.3.2. Năng lực suy luận lôgic........................................................ 72

2.3.3. Năng lực lao động sáng tạo.................................................. 72

2.3.4. Năng lực đặc tả .....................................................................72

2.3.5. Năng lực kiểm chứng........................................................... 73

24. Các cấp độ nhận thức..................................................................73

2.4.1. Biết.........................................................................................73

2.4.2. Hiểu.......................................................................................73

2.4.3. Vận dụng............................................................................ 74

2.4.4. Phân tích........................................................................... 74

2.4.5. Tổng hợp............................................................................ 74

2.4.6. Đánh giá............................................................................. 74

2.5. Lập luận.................................................................................... 75

2.5.1. Đặt vấn đề.......................................................................... 75

2.5.2. Các yêu cầu khi lập luận..................................................... 76

2.5.3. Minh họa................................................................................ 77

2.5.4. Các dạng thức lập luận.......................................................... 78

2.6. Chứng minh................................................................................ 80

2.6.1. Đặt vấn đề............................................................................. 80

2.6.2. Các yêu cầu khi chứng minh..................................................81

2.6.3. Chứng minh bằng phản chứng...............................................81

2.6.4. Qui nạp toán học................................................................... 86

2.6.5. Qui nạp không hoàn toàn.......................................................87

2.7. Minh chứng.................................................................................. 90

2.8. Những sai lầm thường gặp...........................................................90

2.9. Minh họa.......................................................................................91

3. TIỂU LUẶN, CHUYÊN ĐỀ...................................................................98

3.1. Nhiệm vụ......................................................................................99

3.2. Báo cáo khoa học của học viên.................................................1107

3.3. Nhận xét và bình luận................................................................1154

4. LUẬN VĂN CAO HỌC..................................................................................1160

4.1. Khái niệm chung........................................................................ 1161

4.2. Hình thành đề tài nghiên cứu....................................................1163

4.3. Tổ chức nghiên cứu..................................................................1174

4.3.1. Đọc-Hiểu..........................................................................1174

4.3.2. Đọc bài báo nước ngoài....................................................'183

4.3.3. Tóm tắt những gì đã đọc.....................................................'187

4.4. Viết kết quả nghiên cứu.............................................................'190

4.4.1. Đặt vấn đề..........................................................................'190

4

4.4.2. Các yêu cầu chung...............................................................191

4.4.3. Cấu trúc luận vãn..................................................................191

4.4.4. Lời nói đầu............................................................................ 192

4.4.5. Nội dung các chương, phần............................................... 193

4.4.6. Những sai lầm thường gặp..................................................196

4.5. Bảo vệ kết quả nghiên cứu......................................................... 199

4.5.1. Quan niệm sai về bảo vệ luận văn...................................... 199

4.5.2. Tâm lí người nghe............................................................... 200

4.5.3. Tâm lí của các thành viên hội đồng khoa học....................203

4.5.4. Càu chuyện thứ nhất: Hệ thống thông minh....................... 203

4.5.5. Câu chuyện thứ hai: Khóa xe thông minh.......................... 205

4.5.6. Cáu chuyện thứ ba: Thưa thầy chính em cũng băn khoăn......208

4.6. Chuẩn bị hồ sơ............................................................................208

4.7. Tóm tắt luận văn.......................................................................... 211

4.8. Chuẩn bị bản thuyết trình........................................................... 213

4.8.1. Bàn thuyết trình....................................................................213

4.8.2. Những sai lầm thường gặp khi chuẩn bị PPT....................214

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................219

PHỤ LỤC................................................................................................220

5

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình này chia sẻ với bạn đọc một số nguyên tỉắc,

phương pháp và kinh nghiệm của người viết thu nhận được từ

những người thầy và các nhà khoa học, may chăng có thể chia I sẻ

phần nào với bạn đọc trong quá trình thực hiện các đề tài khioa

học nói chung và các đề tài luận văn thạc sĩ nói riêng.

Người viết quan niệm rằng: “Thạc s ĩ là những nhà khoa học trẻ

và luận văn thạc s ĩ của họ chính là bước thử nghiệm đầu triên

của quá trình hoàn thiện một công trình nghiên cứu khoa hiọc

hoàn chỉnh”. Vì lẽ đó, đa phần nội dung trong giáo trình tập traing

cho đối tượng này. Đôi chỗ, nội dung được nới rộng ra chút ít, có

chăng cũng chỉ là để cho dễ diễn đạt. Chẳng hạn như khi bỉàn

luận về các tiêu chí của một công trình khoa học hay một số

phương pháp sáng tạo. Nếu đặt các nội dung này vào bối cảảnh

chung thì người viết sẽ thấy tự nhiên hơn, đỡ chung chiêng hìơn

là để riêng biệt.

Trong phương án đầu tiên này, giáo trình bao gồm phiần

mờ đầu, bốn chương nội dung, phần tài liệu tham khảo và ptnần

phụ lục.

Chương 1 dành cho các quan niệm về một công trình khnoa

học - công nghệ. Các tiêu chí nhận biết và đánh giá một công trìình

khoa học - công nghệ hoàn chỉnh được phân tích trên cơ sở téổng

hợp từ kinh nghiệm cùa các nhà khoa học có tầm ảnh hưởng I lớn

trong lịch sử phát triển khoa học - công nghệ của nhân loại.

Các phẩm chất, năng lực tư duy và tổ chức hoạt động sểáng

tạo của một người làm khoa học được bàn luận trong Chươntg 2

của giáo trình.

Chương 3 tìm hiểu về các hoạt động nhóm như báo ccáo

chuyên đề, seminar, trong quá trình làm luận văn thạc sĩ.

6

Chương cuối cùng, Chương 4 phác thảo những thủ tục và

kinh nghiệm chung trong quá trình viết và bảo vệ một luận văn

thạc sĩ.

Cùng với giáo trình này, bạn đọc có thể tham khảo thêm

nhiều kiến thức bổ ích trong ba tài liệu chính dưới đây:

[1] Nguyễn Đăng Bình, Nguyễn Văn Dự, Phương pháp nghiên

cứu khoa học, Nxb Khoa học Kỹ thuật, 2010.

[2] Phan Dũng, Giáo trình phương pháp luận sáng tạo Khoa

học Kỹ thuật giải quyết vấn đề và ra quyết đinh, Trung tâm Sáng tạo

khoa học kỹ thuật (TSK), Trường đại học khoa học tự nhiên, Đại

học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2002.

[3] Vũ Cao Đàm, Phương pháp luận nghiên cứu khoa học,

Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2005, in lần thứ 10.

Giáo trình có trích dẫn một số hình ảnh và tiểu sử vắn tắt về

các nhà khoa học đã được quảng bá rộng rãi trong các sách giáo

khoa, từ điển và theo nhiều nguồn tài liệu phổ thông khác.

Lời cảm ơn

Người viết xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Việt Bình,

Ban Giám hiệu và các đồng nghiệp Trường Đại học Công nghệ

thông tin và Truyền thông, Đại học Thái Nguyên và Viện Công

nghệ Thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

đã trao đổi, cung cấp nhiều kinh nghiêm quí báu cũng như tạo

điều kiện để có thể hoàn thành giáo trình này.

Đặc biệt, GS.TS Nguyễn Đăng Bình đã cung cấp cho người

viết bản thảo của giáo trình [1] và thay mặt nhóm tác giả cho phép

người viết được sử dụng. Người viết xin trân trọng cảm ơn.

Tháng Giêng năm 2015

Đèn Thờ Chu Văn An,Chí Linh, Hải Dương

N X H

7

1. CÔNG TRÌNH KHOA HỌC

Chương này trình bày các tiêu chí đánh giá một công trình khcoa

học. Các tiêu chí được trình bày và phân tích cùng với các kĩ thuật \ và

phương pháp nghiên cứu khoa học và/ hoặc các phương pháp pHìát

minh, sáng chế.

Cách trình bày này có thể cung cấp cho bạn đọc một qui trình thneo

dõi một cách tự nhiên những kinh nghiệm hữu ích phục vụ cho các mìục

đích sau đây:

• Các đề tài khoa học - công nghệ được hình thành ra sao?

• Các nhiệm vụ khoa học - công nghệ được giải quyết ra sao?

• Một số kĩ năng và phương pháp sáng tạo trong khoa học - côìng

nghệ.

1.1. Khái niệm về công trình khoa học - công nghệ

1.2. Các công trình khoa học cơ bản và khoa học - công nghệ

1.3. Sự hình thành các đề tài nghiên cứu

1.3.1. Do nhu cầu của xã hội.

1.3.2. Do ham thích của cá nhân.

1.3.3. Do bản thân các nhà khoa học đề xuất.

1.3.4. Do các tổ chức và đơn vị đặt hàng.

1.4. Các tiêu chí của một công trình khoa học - công nghệ

1.4.1. Tính đúng

1.4.2. Tính mới, tính sáng tạo

1.5. Nhận dạng một công trình khoa học - công nghệ

1.1. Khái niệm về công trình khoa học -

công nghệ

Một công trình khoa học - công nghệ (KHCN, đôi khi viết tắt là

KC) là sản phẩm lao động của con người và đáp ứng được các

tiêu chí sau đây:

• Tính đúng

• Tính mới, sáng tạo

• Có ý nghĩa khoa học - công nghệ

• Có ý nghĩa thực tiễn

1.2. Các công trình khoa học cơ bản và khoa học -

công nghệ

Các công trình KC có thể được tạm chia thành hai loại là các

công trình khoa học và các công trình khoa học - công nghệ.

Các công trình khoa học, thường được gọi là các công trình

khoa học cơ bản, giải quyết các nhiệm vụ lí thuyết trong các

ngành khoa học cơ bản tự nhiên và xã hội. Các kết quả lí thuyết

được bổ sung vào phần nền tảng, phục vụ cho những phát triển

KC tiếp theo. Các kết quả này thường liên quan đến những học

thuyết, mô hình, nguyên lí, định lí, hệ thống tiên đề làm thay đổi

quan niệm của giới khoa học, dẫn đến các kết quả đúng đắn hơn,

phù hợp hơn với tự nhiên và xã hội.

Các thí dụ về các công trình khoa học:

Học thuyết Darwin vè phát triển sinh giới

Dựa trên các khảo sát sinh giới hầu khắp trên Địa cầu, nhà Tự

nhiên học Anh - Charles Darwin đã khởi xướng học thuyết lí giải

về nguồn gốc các loài và sinh giới được phát triển theo nguyên lí

đấư tranh sinh tồn. Khi môi trường biến đổi, cá thể nào thay đổi

9

phù hợp với điều kiện sống thì sẽ được tồn tại và phát triển, cá

thể nào không phù hợp được với thay đổi của thiên nhiên sẽ bị

diệt vong. Loài người được sinh ra từ họ vượn dạng người và

phát triển thông qua lao động.

Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu của Darwin:

> Quan sát, khảo sát, phân tích, phản loại để phát hiện qui

luật.

> Khi đã hình thành luận chứng, giả thuyết thì tiếp tục củng

cố, minh chứng cho luận chứng đó.

Hệ thống hình học Euclid

Euclid đã tổng hợp và hệ thống hóa các kết quả của các nhà

toán học trước và cùng thời đại với ông để xây dựng lại kiến trúc

toán học chặt chẽ, dựa trên hệ thống tiên đề và suy luận logic.

Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu của Euclid:

> Các phương pháp hình thức.

> Lập luận (logic).

> Tiên đề hóa.

> Dự đoán, sau đó kiểm chứng và/ hoặc chứng minh hoặc

bác bỏ dự đoán.

Nguyên lí dùng chung bộ nhớ trong thiết kế máy tính

điện tử của John von Neumann

Nhà toán học gốc Áo - Hung

John von Neumann (1903 -

1957) đã đề xuất nguyên lí kiến

trúc và vận hành máy tính điện

tử. Toàn bộ các máy tính, từ

năm ra đời chiếc máy tính điện

tử đầu tiên (1949) đến nay đều

được thiết kế và vận hành theo

nguyên lí Neumann.

John von Neumann

(1903- 1957)

10

Nội dung nguyên lí này đơn giản đến mức bất ngờ: chương

trình (được hiểu là dãy lệnh) và dữ liệu (đối tượng được chương

trình xử lí), được lưu trữ đồng thời trên bộ nhớ (chứ không lưu trữ

riêng thành hai miền phân biệt như thiết kế ban đầu).

ích lợi của nguyên lí này là vô giá. Vì lệnh và dữ liệu cùng được

quản lí theo địa chỉ cho nên một chương trình có thể tự sửa lại

một lệnh của nó trong quá trình thực hiện. Kết quả là ta thu được

một chương trình có khả năng biến đổi hành vi. Nhờ vậy ta có thể

dễ dàng tổ chức các vòng lặp, gọi đệ qui và cài đặt được các

chương trình thông minh.

Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu của Neumann:

> Các phương pháp hình thức.

> Lập luận (logic).

> Qui hoạch, tối ưu hóa.

> Heuristic (kinh nghiệm): chia sẻ (dùng chung) sẽ không xảy

ra hiện tượng bên thiếu, bên thừa.

> Nguyên lí tự thích nghi.

Máy Turing

Alan Mathison Turing (1912 -

và máy Turing - định nghĩa toán học về thuật toán

Từ hàng ngán năm trước các nhà toán học tạm chấp nhận khái

niệm trực giác về thuật toán như một dãy hữu hạn các thao tác

11

dẫn đến một kết quả nhất định. Quan niệm này khống thể giúp ta

đánh giá, so sánh hai thuật toán giải cùng một bài toán để xác

định thuật toán nào tốt hơn. A.M. Turing đả xem thuật toán như

một máy tự động được lập trình để thực hiện các thao tác. Công

trình xuất sắc này kết hợp với các kết quả phát triển tiếp theo của

Church và Godel đã đặt nền mỏng cho lí thuyết toán học về thuật

toán, cung cấp độ đo thống nhất để đánh giá độ phức tạp của các

thuật toán thể hiện qua không gian (bộ nhớ) mà thuật toán chiếm

dụng và thời gian (số nhịp - thao tác cơ sờ) mà thuật toán thực

hiện.

Luận đề Turing - Church cho ta thấy mọi thuật toán hiểu theo

nghĩa trực giác đều có thể thực hiện trên một máy Turing. Các

công trinh này đã mở đường cho sự xuất hiện của lí thuyết

otomat, xử lí ngôn ngữ và đặt nền tảng cho kiến trúc và hoạt động

của máy tính điện tử gần 20 năm sau đó (1949).

Turing được tôn vinh là cha đẻ của công nghệ thông tin.

Các phương pháp và nguyên tắc nghiên cứu chủ yếu của

Turing và đồng nghiệp:

> Các phương pháp hình thức.

> Lập luận (logic).

> Nguyên tắc: hình thức hóa, tổng quát hóa sẽ giúp ta giải bài

toán tốt hơn.

> Toán học rời rạc.

> Mô hình hóa.

Cơ sờ ngôn ngữ hình thức của Chomsky

Trước Chomsky các nhà khoa học, đặc biệt là các nhà ngôn

ngữ học, lúng túng trong việc tìm một công cụ để biểu diễn chính

xác cú pháp (ngữ pháp) của các ngôn ngữ. Chomsky và các cộng

sự đã phát triển các công trình của Turing thành lí thuyết otomat

dùng để đoán nhận và xử lí ngôn ngữ. Công trình này giúp cho

nhân loại thiết kế được hàng loạt ngôn ngữ lập trình trên máy tính,

phân loại và đặc tả các ngôn ngữ tự nhiên và ngôn ngữ hình thức.

12

Các phương pháp và nguyên tắc nghiên cứu chủ yếu của Chomsky

và đồng nghiệp:

> Các phương pháp hình thức.

> Lập luận (logic).

> Nguyên tắc: hình thức hóa, tổng quát hóa sẽ giúp ta giải bài

toán tốt hơn.

> Toán học rời rạc.

> Mô hình hóa.

Hệ tiên đề Hoare, cơ sở để chứng minh tính đúng của chương

trình máy tính

Khi thiết kế các thuật toán, chúng ta dùng các công cụ toán học

để chứng minh tính đúng đắn và đánh giá độ phức tạp của chúng.

Tuy nhiên, khi chuyển thuật toán thành chương trình máy tính

(được gọi là mã hóa) thì thường xảy ra hiện tượng sai lệch:

chương trình thực hiện không đúng với thuật toán.

Vấn đề đặt ra là phải chứng minh tính đúng của chương trình

máy tính chứ không chỉ chứng minh tính đủng của thuật toán.

Hoare đã xây dựng hệ tiên

đề và các kĩ thuật chứng minh

tính đúng của chương trình.

Công trình này mở đường cho

lĩnh vực chứng minh tự động

tinh đúng của câc chương trinh

máy tính, đặc tả phần mềm và

các ngôn ngữ lập trình.

Các phương pháp nghiên

cứu chủ yếu của Hoare và đồng

Tony Hoare (1934) nghiệp:

> Các phương pháp hình thức.

> Lập luận (logic).

13