Основы научных исследований: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задание на контрольную работу

Министерство образования Российской Федерации СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра приборов контроля и систем экологической безопасности

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Рабочая программа Методические указания к изучению дисциплины Задание на контрольную работу

Факультет машиностроительный Направление и специальность подготовки дипломированных специалистов: 653700 - приборостроение 190100 - приборостроение Направление подготовки бакалавров: 551500 - приборостроение

Санкт-Петербург 2001

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 62.001.85(075) Основы научных исследований: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задание на контрольную работу. - СПб: СЗТУ, 2001, 30с.

Методический сборник рассчитан на студентов специальности 190100 - "Приборостроение" и содержит рабочую программу, методические указания к изучению дисциплины, тематический план лекций, перечень основной и дополнительной литературы, задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению. Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры приборов контроля и систем экологической безопасности 15 февраля 2001 года. Одобрено методической комиссией машиностроительного факультета 26 февраля 2001 года. Рецензенты: кафедра приборов контроля и систем экологической безопасности СЗТУ (зав. кафедрой А.И.Потапов, д-р техн.наук, проф.); Л.Б.Ганзбург, д-р техн.наук, проф., зав. кафедрой технологии автоматизированного машиностроения СЗТУ. Составитель: Т.П.Курчавова, канд.техн.наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2001

1. Цели и задачи изучения дисциплины Уровень развития промышленности на современном этапе определяется научно-техническим потенциалом. Выпускники высшей школы должны иметь высокую общенаучную и профессиональную подготовку, уметь самостоятельно решать научно-технические задачи с применением новейших достижений науки и техники. Целью дисциплины «Основы научных исследований» является обучение студентов приемам использования знаний, полученных при изучении фундаментальных и специальных дисциплин, для решения задач в области приборостроения. Основными задачами дисциплины являются развитие у студентов творческого мышления при решении конкретных производственных задач, привитие навыков работы по поиску, а н а лизу и обобщению научно-технической информации, ознакомление с основами теоретических и экспериментальных исследований. В процессе изучения дисциплины студентам важно уяснить, что современный специалист обязан уметь ставить инженерные задачи, выполнять теоретические и прикладные научные исследования, сопутствующие их решению. Знания основ научных исследований позволяют специалистам на более высоком техническом уровне решать конкретные производственные задачи по месту их работы.

Организация работы в научном коллективе

Оформление результатов научной работы

Обработка результатов исследований

Экспериментальные исследования

Теоретические исследования

Выбор направления научного исследования

Методологические основы научного познания и творчества

Система научной подготовки студентов

2. Структура дисциплины

Основы научных исследований

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем дисциплины 90 часов) ВВЕДЕНИЕ (2 часа) Основное содержание и роль дисциплины «Основы научных исследований» в подготовке специалистов. Наука — сфера исследовательской деятельности, направленная на получение новых знаний о природе, обществе и мышлении. Задачи науки в развитии промышленности в стране. Организационная структура науки в стране. Система подготовки научно-технических кадров. Основные направления развития высшего образования в стране и повышения качества подготовки специалистов. 3.1. СИСТЕМА НАУЧНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ (6 часов) Роль высшей школы в подготовке специалистов. Постановления правительства по высшей школе. Значение научных исследований в формировании современного специалиста. Организационные и методические основы научно-исследовательской работы студентов (НИРС). Формы и методы НИРС в учебном процессе университета. Элементы НИРС: научное реферирование, контрольные и лабораторные работы, курсовые и дипломные научно-исследовательские работы. Компьютеризация НИРС. Студенческие научнотехнические семинары, конференции, конкурсы. Комплексное планирование организации НИРС в период обучения в вузе.

3.2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ И ТВОРЧЕСТВА (8 часов) Понятие научного знания и определение научных проблем. История развития основных методов научных исследований в приборостроении. Методы теоретических и эмпирических исследований: их сущность, возможности и ограничения. Анализ и синтез, абстрагирование, индукция и дедукция. Вероятностностатистические методы. Наблюдение, сравнение и измерение. Эксперимент и экспериментально-аналитический метод. Методы моделирования изучаемых объектов. Классификация методов моделирования. Математическое и физическое моделирование. Критерии подобия и масштабы моделирования. Моделирование изучаемых объектов. Элементы теории и методологии научного творчества. Методы генерирования идей, развития творческого воображения и преодоления инерции мышления при решении нестандартных задач. 3.3. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭТАПЫ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ. ПОИСК, НАКОПЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА НАУЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ (8 часов) Выбор направления научного исследования в различных областях применения контрольно-измерительных приборов и систем. Классификация научно-исследовательских работ (НИР). Основные этапы выполнения НИР. Критерии актуальности НИР. Сбор и анализ информации по теме

исследования. исследования.

Рабочая

гипотеза,

составление

плана

Организация работы с научно-технической и патентноинформационной литературой. Рациональные приемы работы с научной литературой. Принципы научного реферирования и составления научного обзора. Методы извлечения фактов и идей из печатных материалов. Выбор и разработка общей или частной методик проведения исследования. Процесс проведения исследования. Обработка и анализ результатов исследований. Представление информации. Внедрение результатов научных исследований. Планирование дальнейших исследований. 3.4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. МОДЕЛИРОВАНИЕ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (16 часов) Задачи и методы теоретического исследования. Основные стадии выполнения теоретических исследований. Математические методы в исследованиях. Математическое моделирование. Типы математических моделей. Схемы взаимодействия объекта с внешней средой по соотношению входных и выходных величин. Виды уравнений, описывающих динамику объекта. Аналитические методы исследования математических моделей. Вероятностно-статистические методы исследования. Случайные величины, законы их распределения и основные характеристики. Методы статистического анализа. Дисперсионный, регрессионный, корреляционный и спектральный анализы.

Понятие о системном анализе и методах моделирования. Виды подобия явлений. Теоремы подобия. Классификация моделей. Физическое моделирование механических систем. Точность и достоверность результатов моделирования.

3.5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (20 часов) Основные задачи эксперимента: выявление неизвестных характеристик объекта; проверка гипотезы; создание модели связи входных и выходных параметров; поиск оптимума. Основные виды эксперимента: естественный и искусственный; лабораторный, натурный, полевой и производственный; пассивный и активный; однофакторный и многофакторный. Стратегия и тактика проведения эксперимента. Основы планирования эксперимента: критерии планирования, выбор варьирующих факторов; принципы отбора образцов. Метрологическое обеспечение экспериментальных исследований. Государственная система обеспечения единства измерений. Методы измерений: прямые и косвенные, абсолютные и относительные. Методы непосредственной оценки и дифференциальной. Средства измерений, принципы их выбора. Погрешности измерений. Точность средств измерений. Поверка средств измерений, виды поверок. Рабочее место исследователя и его организация. Безопасность проведения эксперимента. Рабочая документация при проведении эксперимента. Предварительная оценка результатов эксперимента. Ошибки начинающего исследователя (экспериментатора). Методы исключения систематических погрешностей. Корректировка программы эксперимента и совершенствование модели.

Применение вычислительной техники в научных исследованиях. Типы и возможности вычислительных систем. Автоматизированные системы научных исследований и автоматизированные системы обработки экспериментальных данных.

3.6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ (10 часов) Основы теории случайных ошибок и методов оценки случайных погрешностей при измерениях. Установление минимального числа измерений. Определение связи между признаками. Методы графической обработки данных эксперимента. Аналитическое описание экспериментальных данных. Методы подбора эмпирических формул, аппроксимация. Метод выравнивания. Статистическая обработка результатов эксперимента. 3.7. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНОЙ РАБОТЫ. ВНЕДРЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ (10 часов) Анализ полученных результатов исследований, формулирование выводов и предложений. Формы представления результатов исследований. Научный отчет, его содержание. Реферат и аннотация. Выявление в процессе исследования новых технических решений; оформление заявок на изобретение, открытие. Распространение информации о научной работе в виде

доклада, публикации. Рецензирование и оппонирование научной работы. Оформление студенческих научноисследовательских работ на конкурсы и выставки. Государственная система внедрения результатов научных исследований, ее формы и этапы. Методы оценки эффективности научной работы. Виды эффектов от проведения НИР. Экономическое стимулирование творческих работников. 3.8. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ В НАУЧНОМ КОЛЛЕКТИВЕ (2 часа) Принципы организации и управления научным коллективом. Формирование и методы сплочения коллектива. Взаимоотношения руководителя и подчиненного. Профилактика конфликтов в коллективе. Научная организация и гигиена умственного труда. Нравственная ответственность ученого.

3.9. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНО-ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ (16 часов) Темы лекций 1. Научно-технический прогресс и роль науки в его ускорении. Организация НИР. Система научной подготовки студентов. Формы и методы организации НИРС……………………………. 2.Методология научных исследований…………… 3.Теоретические исследования. Моделирование в

Объем, часы

2 2 4

научных исследованиях………………………… 4.Экспериментальные исследования……………… 5.Накопление, обработка и анализ результатов эксперимента. ……………….…………………… 6. Оформление научных исследований. Внедрение НИР и их эффективность…………………….

4 2 2

3.10. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (8 часов) Темы лабораторных работ 1. Способ построения обобщенного параметра оптимизации исследуемого объекта

Объем, часы

2

Описание деятельности студента При выполнении работы студент рассматривает классификацию параметров оптимизации исследуемых объектов; выбирает показатель качества исследуемого в работе объекта; проводит необходимые измерения; оформляет полученные результаты и рассчитывает обобщенный показатель оптимизации объекта

2. Сопоставительный анализ способов контроля дефектов в изделии. Разработка учебной заявки на изобретение

3. Планирование эксперимента при низкочастотном акустическом контроле качества изделия

4

2

Студент изучает два различных способа акустического контроля качества изделия; проводит оценку дефектности исследуемого изделия, используя информативные физические параметры, характерные для рассматриваемых способов; оформляет и анализирует полученные результаты; осуществляет описание заявки на изобретение Студент знакомится с результатами теоретического исследования по оценке дефектности изделия и разрабатывает планпрограмму экспериментального исследования для проверки достоверности результатов

4. ПЕРЕЧЕНЬ УЧЕБНОЙ И УЧЕБНОМЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основная: 1. Сиденко В. М., Грушко И. М. Основы научных исследований. — Харьков: Выща шк., 1977. 2. Василенко П. М., Погорелый Л. В. Основы научных исследований. — Киев: Выща шк., 1985. 3.Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов / Под ред. В. И. Крутова, В. В. Попова.— М.: Высш. шк., 1989. Дополнительная: 4. Деденко Л. Г., Керженцев В. В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента. — М.: Наука, 1977. 5. Зажигаев Л. С., Кищвян А. А., Романиков Ю. И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. — М.: Атомиздат, 1978. 6.Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. — М.: Наука, 1971.

5.ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ 1. Классификация научно-исследовательских работ. 2. Государственная система научно-технической информации. 3. Теоретические научно-исследовательские работы. Этапы выполнения работ. 4. Методы и способы, используемые в процессе теоретических исследований. 5. Эксперимент. Виды эксперимента.

6.ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ 1. Дайте определение понятиям "наука" и "цель науки". 2. Перечислите основные понятия, определяющие

содержание научных исследований. 3. Назовите методы познания, составляющие основу решения эмпирических задач при научных исследованиях. 4. Перечислите приведенные ниже структурные единицы научного творчества в последовательности, определяющей широту охвата области исследований, а именно: проблема, научный вопрос, научное направление, тема. 5. Назовите функции, выполняемые органами научнотехнической информации. 6. Перечислите основные этапы, сопровождающие процесс выполнения теоретических и прикладных научноисследовательских работ. 7. Перечислите основные признаки системы классификации научно-исследовательских работ. 8. Дайте ответ на вопрос о том, могут ли теоретические научные исследования быть направлены на открытие известных фактов, законов, принципов? 9. От каких из перечисленных параметров зависит успех проводимых научных исследований: научная гипотеза, цель, длительность выполнения, профиль научного коллектива. 10. Перечислите основные требования, предъявляемые к теме научного исследования. 11. Соотнесите приведенные ниже понятия соответственно к методам и способам, используемым в процессе теоретических исследований: аксиометрический, абстрагирование, синтез, гипотетический, исторический, логический, анализ, дедуктивный, синтез, индуктивный. 12. Дайте определение понятию "модель исследования" и перечислите виды моделей, используемых при изучении явлений и процессов. 13. Дайте определение понятиям "эксперимент" и "цель эксперимента". 14. Перечислите основные признаки системы классификации видов эксперимента. 15. Из приведенных ниже видов эксперимента выделите относящиеся к такому признаку, как "организация проведения": производственный, естественный, натурный, искусственный, полевой, лабораторный.

16. Назовите основные этапы разработки плана-программы экспериментальных исследований.

7. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина «Основы научных исследований» относится к числу специальных дисциплин в учебном плане специальности 190100-"Приборостроение". Дисциплина охватывает общие вопросы постановки и проведения научных исследований, методы теоретических исследований, основные положения организации и проведения экспериментальных исследований, методы анализа и обработки данных, применения вычислительной техники при обработке информации, существующие правила и рекомендации по оформлению и представлению результатов научной работы, рекомендации по расчету экономической эффективности научных исследований. В целом изучение дисциплины ориентировано на формирование базовой научной подготовки студентов, развиваемой в при изучении последующих специальных дисциплин. Основной формой освоения дисциплины является самостоятельная работа студентов с предлагаемым учебным материалом и дополнительное изучение рекомендуемой преподавателем научно-технической литературы по решению конкретных производственных задач в соответствии с профессиональной деятельностью студентов. Учебным планом обучения студентов очно-заочной формы по дисциплине «Основы научных исследований» предусмотрено проведение лекционных занятий в объеме 16 часов, выполнение контрольной работы, лабораторных работ и

сдача зачета. Для студентов, производственная деятельность которых связана в той или иной мере с научными исследованиями, контрольная работа может быть заменена выполнением индивидуальной учебной исследовательской работы в соответствии с заданием, согласованным с преподавателем, ведущим настоящую дисциплину.

ВВЕДЕНИЕ [1], с. 3...5; [3], 6...13 Предметом дисциплины «Основы научных исследований» является изучение методологии науки, освоение существующих методов и способов реализации научных исследований для успешного решения сложных научнотехнических задач. Цель дисциплины — раскрытие сущности научных исследований и их возможностей с тем, чтобы, используя полученные знания и навыки, студент мог более грамотно и сознательно подходить к освоению последующих специальных дисциплин, а также к последующей профессиональной деятельности. В частности, настоящая дисциплина является базой для изучения на старших курсах таких дисциплин, как «Физические основы получения информации», «Конструирование измерительных приборов», «Основы проектирования приборов и систем», «Эксплуатация контрольно-измерительных приборов и систем» и др.

7.1. СИСТЕМА НАУЧНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ [3], с.15-40 Основные направления развития высшей школы поставили задачу повышения качества подготовки специалистов и повышения эффективности использования научного потенциала вузов. Важнейшей функцией высшей школы является превращение вузов в учебно-научные комплексы, сочетающие фундаментальные исследования с подготовкой высококвалифицированных специалистов, способных решить конкретные научно-технические задачи с учетом потребностей науки и производства. Специфика заочного образования предусматривает использование различных форм НИРС в учебном процессе: выполнение контрольных и лабораторных работ с элементами научных исследований; написание научных рефератов; выполнение курсовых и дипломных научно-исследовательских работ. Важнейшими формами НИРС в учебном процессе являются курсовое и дипломное проектирование с элементами научных исследований, выполняемое, как правило, по реальной производственной тематике. Научно-исследовательские работы, проводимые кафедрой, позволяют включать конкретные производственные задачи в качестве типовых заданий в учебный процесс.

7.2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ И ТВОРЧЕСТВА [1], с. 49...56; [3], с. 44...78 Изучая данную тему, необходимо, прежде всего, уяснить основную схему проведения научных исследований: исходные

данные и предпосылки — теоретические исследования — экспериментальные исследования — выводы и рекомендации. Исходные данные должны включать следующие аспекты: анализ состояния исследуемого вопроса с показом неполноты или противоречивости существующих положений, доказательство целесообразности постановки дальнейших исследований и формулировку поставленной задачи. Теоретические исследования обычно предваряются этапом выбора допущений (исключение несущественных фактов изучаемого явления, процесса). Указанный этап может сопровождаться проведением ориентировочных расчетов и пробных экспериментов. Важнейшим этапом проведения теоретических исследований является моделирование изучаемых процессов. Объект исследования и изучаемые процессы, явления представляются в виде моделей или схем. Модель должна отображать существенные особенности процесса, явления. Анализ и синтез рассматриваемых процессов и явлений проводятся на основе использования математических формул, функций, систем уравнений, описывающих различные стороны процессов и явлений. При изучении вопросов данного раздела необходимо обратить внимание на важную роль экспериментальных исследований при создании различных измерительных и контролирующих приборов и систем. Особое внимание следует уделить возможности использования ЭВМ и микропроцессорной техники в процессе моделирования исследуемых процессов, а также при обработке результатов эксперимента. Важнейшим критерием творческой активности исследователя в любой области творчества является его способность к созданию принципиально новых решений, т. е.

изобретательская деятельность. Важно уяснить особенности эвристической деятельности инженера-исследователя и существующие методы преодоления инерции мышления при решении задач создания контрольно-измерительных приборов и их конкретного использования. 7.3.ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭТАПЫ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ. ПОИСК, НАКОПЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА НАУЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ [1], с. 24... 32; [3], с. 79... 87 Процесс изучения материала данного раздела необходимо начать с определения цели любого научного исследования, как всестороннего, достоверного изучения объекта, процесса или явления; их структуры, связей на основе разработанных в науке принципов и методов познания, а также получения и внедрения в производство полезных для человека результатов. Важно различать такие понятия в научных исследованиях, как научное направление, проблема, тема, научный вопрос. Необходимо ознакомиться с основами классификации НИР и этапами их выполнения. Одной из важных задач при выполнении НИР является поиск, накопление и анализ научной информации о важнейших научных достижениях в выбранной области исследований, а также выработка на их основе выводов. Информационный поиск позволяет обоснованно подойти к определению технической целесообразности и эффективности новой разработки и формулированию цели и конкретных задач исследования. При изучении раздела необходимо также обратить

внимание на общую характеристику задач исследования при создании контрольно-измерительных приборов и систем и их использование в различных отраслях народного хозяйства. 7.4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. МОДЕЛИРОВАНИЕ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ [2], с. 45... 47; [3], с. 130... 186 Теоретические исследования сопровождаются выделением в процессе синтеза знаний существенных связей между исследуемым объектом и окружающей средой, анализом и обобщением результатов эмпирического исследования, выделением общих закономерностей и их формализацией. При изучении данной темы необходимо понять значимость теоретических исследований при оценке показателей качества объектов, освоить виды рассматриваемых задач и основные стадии их решения. Следует сконцентрировать внимание на существующих методах и математическом аппарате решения задач. Использование математических методов при решении задач сопровождается выбором математической модели, метода ее исследования и анализом полученных математических результатов. Необходимо рассмотреть основные этапы математического моделирования объектов и их особенности: постановка задачи и цели исследования; установление границ области влияния объекта; выбор типа математической модели. На этапе выбора типа математической модели следует ознакомиться с такими признаками объектов или процессов, как их линейность или нелинейность, стационарность или нестационарность, статичность или динамичность, степень детерминированности объекта или процесса.

Применительно к этапу выбора метода исследования модели необходимо иметь представление об аналитических методах, вероятностно-статистических методах, системном анализе. Моделирование объектов, процессов и явлений должно сопровождаться выбором определенных соотношений, устанавливающих условия перехода от моделей к оригиналу. При осуществлении моделирования необходимо четко представлять виды подобия (абсолютное, полное, неполное, приближенное), сущность основных теорем подобия, а также ряд дополнительных требований, определяющих точность и достоверность результатов моделирования. 7.5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ [1], с. 93 ... 105; [2], с. 234 ... 246; [3], с. 244 ... 276; [6] Процесс экспериментального изучения объектов, процессов является логическим продолжением теоретических исследований. При постановке экспериментальных исследований может ставиться задача изучения новых закономерностей, проверки полученных теоретических результатов или определения соотношений между различными параметрами изучаемого объекта, процесса, явления. При постановке эксперимента должны быть четко определены его задачи и цель. Необходимо представлять основные признаки и виды классификации экспериментов, а также их общую структуру. Рациональная стратегия осуществления экспериментального исследования предполагает использование специальных методов его планирования и проведения. Планирование эксперимента заключается в разработке процедуры выбора числа факторов и условий проведения

опытов, обеспечивающих достижение поставленной цели и получение численных оценок показателей эффективности с необходимой точностью. В теории планирования эксперимента разработаны разнообразные приемы и планы, имеющие соответствующие критерии оптимальности по точности и трудоемкости. Одной из основных задач при проведении эксперимента является его метрологическое обеспечение. Важнейшими показателями качества измерений являются их точность, достоверность, воспроизводимость и сходимость. Обеспечение единства измерений в сочетании с требуемой точностью является главной целью существующей системы метрологического обеспечения. При изучении данной темы необходимо обратить внимание на вопросы методологии и психологии научного творчества, а также на основы организации научного труда. Повышение качества экспериментальных исследований связано с применением электронных устройств обработки информации, а также автоматизированных систем научных исследований. 7.6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ [3], с. 277... 317; [4]; [5] Обработка результатов эксперимента проводится с использованием методов теории вероятностей и математической статистики. Математическая обработка результатов экспериментального исследования проводится с целью получения их числовых характеристик, а также оценки их точности, достоверности и надежности. Обработка результатов эксперимента связана с

выявлением грубых ошибок ряда данных, построением законов распределения параметров исследуемых процессов, определением статистических характеристик распределения, установлением доверительной вероятности интервалов оценки. При обработке результатов измерений используются методы графического изображения, позволяющие наглядно представить полученные результаты, уяснить физическую сущность исследуемого процесса и установить характер функциональной зависимости переменных величин. Полученный статистический ряд измерений двух величин требует подбора соответствующей эмпирической формулы. Графическая интерпретация экспериментальных данных обнаруживает различные случайные отклонения от видимой закономерности. Существующие графические приемы и численные методы позволяют осуществить сглаживание экспериментальных зависимостей, исключение случайных отклонений, обусловленных погрешностями наблюдений. 7.7. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНОЙ РАБОТЫ. ВНЕДРЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ [1], с. 161 ... 177; [3], с. 318... 352 При оформлении результатов НИР необходимо учитывать требования и рекомендации следующих нормативных документов: ГОСТ 2.105 — 95 «Общие требования к текстовым документам», ГОСТ 7.32 — 91 «Отчет о научноисследовательской работе. Структура и правила оформления», ГОСТ 7.9 — 95 «Реферат и аннотация. Общие требования». К научно-техническому отчету предъявляются следующие требования: логическая последовательность изложения материала, точность формулировок, конкретность изложения

результатов работы, убедительность аргументации и доказательность выводов и рекомендаций. При изучении материалов настоящего раздела необходимо обратить внимание на формы и этапы внедрения результатов научной работы, проблемы повышения эффективности исследований, существующие формы и методы межотраслевой координации научных исследований. Следует различать виды эффектов при выполнении НИР и существующие критерии (научно-технический, социальный и экономический). Необходимо также представлять существующие формы экономического стимулирования творческих работников за высокую эффективность выполненных научных исследований. 7.8. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ В НАУЧНОМ КОЛЛЕКТИВЕ [3], с. 353 ... 382 Важнейшим источником развития науки является совершенствование социально-психологических отношений в научных коллективах. Социально-психологический климат в научном коллективе определяется организацией управления коллективом. Успех в реализации принципов управления коллективом в значительной мере зависит от подбора, расстановки и воспитания исполнителей, стиля руководства, моральных качеств руководителя. Важнейшая роль в организации работы коллектива отводится организатору научной деятельности коллектива. Необходимо обратить внимание на сложность и многоплановость функций ученого-организатора, от

инициативы и творческих возможностей которого зависит общий облик исследовательского коллектива и эффективность его деятельности.

8. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ В процессе изучения дисциплины «Основы научных исследований» студенты выполняют одну контрольную работу. При подготовке к выполнению контрольной работы необходимо ознакомиться с соответствующими разделами теоретического материала по рекомендованной учебной литературе. Условие задачи переписывается полностью. Каждый этап расчета следует сопровождать необходимым пояснением со ссылкой на литературный источник, приведением необходимого расчетного выражения и полученных результатов вычислений. Контрольная работа выполняется в тетради. Выполненная работа сдается на рецензирование. Варианты и значения исходных данных задания определяются студентом по его шифру и должны строго соответствовать приведенным указаниям по их выбору. Вариант контрольного задания выбирается по предпоследней цифре шифра студента, вариант числовых значений — по последней. 8.1.СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ В процессе проведения экспериментальных исследований производятся измерения выходного параметра, характеризующего техническое состояние объекта

исследования. Измерения проводятся в ряде точек контроля. Ставится задача сокращения полученной информации, т.е. выделения точек, несущих достаточную информацию о техническом состоянии объекта и обладающих также необходимой чувствительностью к определенным видам его состояния. Стохастическая природа параметров технического состояния объекта и характеристик исследуемого сигнала позволяет рассматривать их как случайные величины. Рассматриваемая задача представляет собой обнаружение взаимных связей между рядом случайных величин, т. е. установление связи между характеристиками исследуемого сигнала в точках контроля. Результаты эксперимента по оценке характеристик исследуемого сигнала в точках контроля объекта приведены в табл. 1. В таблице даны значения амплитуд ускорения ax в трех точках контроля объекта на конкретных частотах fi. Совокупность значений амплитуд в рассматриваемом частотном диапазоне (в каждой точке) представляет собой спектр амплитуд колебательного ускорения. В контрольной работе необходимо произвести следующие оценки: 1. Установить корреляционную связь между спектрами амплитуд колебательного ускорения в точках контроля объекта. 2. Установить корреляционную связь между спектром амплитуд колебательного ускорения в каждой точке контроля ayk и спектром, являющимся обобщенной характеристикой колебательного ускорения объекта, axk. 3.

Построить

корреляционную

таблицу,

используя

3

34

43

33

34

39

27

35

33

2

37

43

33

35

39

26

29

32

34

30

24

40

37

28

45

37

1

30

30

24

36

28

33

43

34

2

32

28

25

38

30

32

43

32

3

40

39

40

43

40

41

38

2

36 41

40

34

34

40

38

40

34

1

42

38

41

40

46

41

45

39

3

25

27

23

29

32

29

36

40

1

20

28

20

33

23

27

37

41

2

30

24

34

26

31

39

38

3

30

Номер точки контроля объекта исследования

Варианты числовых значений axk ,дБ (последняя ф ф ) 2-3 4-5 6-7 8-9

38

40

42

43

46

44

52

41

0-1

42

40

38

40

42

40

45

40

2-3

42

41

42

44

48

42

53

42

4-5

40

42

40

42

44

40

50

41

6-7

38

40

42

44

48

42

48

38

8-9

последняя цифра шифра)

значений axk ,дБ (пред-

Варианты числовых

полученные значения коэффициентов корреляции. 4. Определить статистическую значимость полученных коэффициентов корреляции. 5. Произвести анализ полученных результатов расчетов и сделать выводы о возможности (невозможности) сокращения точек контроля амплитуд колебательного ускорения на исследуемом объекте.

34

41

30 25 6400 33

24 3200 36

32

24 26 1600 31

30

43 28 40 800

29

38 26 34 400

30

37 40 40 200

38

40 52 50 100

49

40 38 39 50

40

1 3 2 1 f,Гц

0-1

8.2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 1. Спектр амплитуд колебательного ускорения представляет совокупность частот и амплитуд спектральных компонент

a& x&k={ a & x&1, a & x&2, …, a & x&n},

(1) где a & x&k — спектр амплитуд колебательного ускорения в k-й точке; a& x&1, a & x&2, …, a & x&n - амплитуды колебательного ускорения на частотах f1, f2 … fn; n - число исследуемых частот. 2. Связь между спектрами амплитуд колебательного ускорения в точках контроля объекта можно установить, используя коэффициент корреляции

Σ (a & x&i - a & x&k)(a & x&i - a & x&m) r(a & x&k, a & x&m)=

2 2 1/2 [Σ (a & x&i - a & x&k) Σ (a & x&i - a & x&m) ]

(2)

где a & x&k и a & x&m — эмпирические средние значения n спектральных составляющих в k-й и m-й точках.

3. Связь между спектрами амплитуд колебательного ускорения в точках контроля и спектром — обобщенной характеристикой колебательного ускорения объекта устанавливается коэффициентом корреляции

Σ (a & x&i - a & x&k)(a & x&i - a & x&x)

1

r (a & x&k, a & x&x)=

2 2 1/2 [Σ (a & x&i - a & x&k) Σ (a & x&i - a & x&x) ]

(3)

где a & - эмпирическое среднее значение n x&x спектральных составляющих обобщенной характеристики колебательного ускорения объекта. 4. Для оценки полученных значений коэффициентов корреляции производится проверка, свидетельствующая о существовании статистической значимости корреляции между рассматриваемыми спектрами. Оценивается гипотеза r(a & т.е. рассматривается область принятия x&k,a & x&m)=0, гипотезы 1+ r(a & x&k, a & x&m)

n−3

—rα/2 <

ln 2

< rα/2

(4)

1- r(a & x&k, a & x&m)

В случае непопадания полученного значения в рассматриваемую область, признается наличие статистической корреляции рассматриваемых спектров с уровнем значимости α. 5. С использованием полученных значений коэффициентов корреляции строится корреляционная таблица вида

r k, m 1 2 3

1 r11 r21 r31

r(a & x&k, a & x&m) 2 r12 r22 r32

3 r13 r23 r33

r`(a & x&k, a & x&x) OX r1x r2x r3x

Содержание 1. Цели и задачи изучения дисциплины …………………… 2. Структура дисциплины …………………………………... 3. Содержание дисциплины. Рабочая программа …………. 4. Перечень учебной и учебно-методической литературы... 5. Темы рефератов …………………………………………... 6. Тестовые задания …………………………………………. 7. Методические указания к изучению дисциплины ……... 8. Задание на контрольную работу …………………………

3 4 5 13 13 13 15 25

Редактор А.В.Алехина Сводный темплан 2001 г. Лицензия ЛР N020308 от 14.02.97 __________________________________________________ Подписано в печать .06.2001. Формат 60x84 1/16 Б.кн.-журн. П.л. 1,0. Б.л. 0,5. РТП РИО СЗТУ. Тираж . Заказ . __________________________________________________ Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул.Миллионная, 5