Основы научных исследований: Рабочая программа, задание на контрольную работу

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра технологии автоматизированного машиностроения

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Рабочая программа Задание на контрольную работу

Факультет технологии и автоматизации управления в машиностроении Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста: 657800 – конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительного производства 120100 – технология машиностроения Специализация: 120101 – технология автоматизированного производства 120127 – технология, промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении

Санкт-Петербург 2004

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.01(07) Основы научных исследований: Рабочая программа, задание на контрольную работу. – СПб.: СЗТУ, 2004. –15 с. Рабочая

программа

разработана

государственными

образовательными

профессионального

образования

дипломированного

специалиста

по

657800

в

соответствии

стандартами

с

высшего

направлению

подготовки

(специальность

120100

–

технология машиностроения, специализации 120101 – технология автоматизированного

производства;

120127

–

технология,

промышленный менеджмент и маркетинг в машиностроении. Рабочая методологию, исследований

программа

охватывает

теоретические и

организацию

и

основные

разделы

экспериментальные

курса: методы

научно-исследовательских

работ.

Приводятся задания на контрольную работу и соответствующие указания к их выполнению. Рассмотрено

на

заседании

кафедры

технологии

автоматизированного машиностроения 26 декабря 2003г., одобрено методической комиссией машиностроительного факультета 5 января 2004 г. Рецензенты:

кафедра

технологии

автоматизированного

машиностроения (зав. кафедрой В.В. Максаров, д-р техн. наук, проф.); СЗТУ А.Г.Маковский, канд. техн. наук, доц. кафедры ТУС ГМА им. акад. С.О.Макарова. Составители: В.А.Клевцов, канд. техн. наук, доц.; Л.В.Одинцова, канд. техн. наук, доц. © Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004

ПРЕДИСЛОВИЕ Дисциплина «Основы научных исследований» предусмотрена программой подготовки инженеров специальности 120100 – технология машиностроения. Цель изучения дисциплины – приобрести знания в области методологии научных исследований, углубить и конкретизировать прикладной

аспект

теоретических

и

экспериментальных

методов

познания, без чего невозможно создание современной технической базы знаний, а главное, её успешное использование. При изучении курса необходимо: - Знать методы реализации научных исследований, порядок их проведения и оформления результатов научной работы; -

уметь выбрать из освоенного арсенала знаний необходимые математические

модели

и

применить

соответствующую

методику их использования при решении задач подготовки и управления производством. Настоящая дисциплина базируется на знании основ философии, соответствующих разделов высшей математики, информатики. В свою очередь, материалы курса должны использоваться в дальнейшем при изучении дисциплин «Математическое моделирование процессов в машиностроении», «САПР технологических процессов», а также при выполнении дипломного

курсовых проекта.

работ Для

по

специальным

самостоятельного

дисциплинам

освоения

и

материала

студентам предлагается воспользоваться рекомендуемой литературой.

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Объем дисциплины и виды учебной работы Виды занятий

Всего часов

10 семестр

Общая трудоемкость

80

80

Аудиторные занятия

20

20

Лекции

16

16

Практические занятия

4

4

Самостоятельная работа

60

60

Вид итогового контроля - ЗАЧЕТ 1.1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объём курса 80 часов) ВВЕДЕНИЕ (2 часа) [9], с. 5…14 Накопление и использование научных знаний об окружающем мире.

Объекты

и

субъекты

процесса

познания.

Роль

научных

исследований в сфере человеческой деятельности, направленной на расширение базы знаний о действительности. Структура

и

цель

изучения

дисциплины

при

подготовке

специалистов. 1.1.1. Методология научного познания и научно-технического творчества (16 часов) [1], с.4…12, [9], с.15…44 Понятие научного знания. Теория познания – фундаментальный раздел философии, методологическая основа всех отраслей науки. Диалектика процесса познания действительности. Создание научной

базы знаний об окружающем мире – важная научная проблема современного этапа развития общества. Принципы создания научной базы знаний. Научные исследования -

основная деятельность в

процессе познания. Этапы научных исследований. 1.1.2. Методы эмпирических и теоретических исследований (24часа) [9], с. 9…50, [9], с. 162…170, 178…184 Задачи и методы теоретических исследований. Системный подход при исследовании объектов и процессов. Анализ и синтез – основные методы

изучения

и

создания

объектов

и

процессов.

Порядок

теоретических исследований: анализ физической сущности процессов , явлений,

формулирование

исследований,

анализ

гипотезы,

теоретических

проведение

математических

решений,

формулирование

выводов. Использование математических методов в исследованиях. Научно-техническое

творчество.

Методы

активизации

творческого

мышления. Метод эвристических приемов в научных исследованиях. Эмпирические методы: наблюдение, сравнение, счет, измерения, экспериментальные исследования. Классификация, типы и задачи эксперимента. Методика проведения эксперимента и разработка плана его реализации. Обработка и анализ экспериментальных данных. Метрологическое обеспечение экспериментальных данных. 1.1.3. Моделирование в научном и техническом творчестве (16 часов) [6], с. 433…451; [2], с.12…57; [10], с. 4…112 Моделирование

–

основа

научно-технического

творчества

исследователей. Виды моделей. Физическое подобие и моделирование объектов и процессов. Математический аппарат для построения математических моделей при исследовании

Аппроксимация

экспериментальных

данных.

Регрессионный

анализ. Статистическая обработка результатов эксперимента. Понятие

имитационного

моделирования.

Имитационное

моделирование с помощью ЭВМ. 1.1.44. Организация научно-исследовательской работы (8 часов) [9], с. 70…93; [3], с. 144…210 Организационная структура научных исследований в Российской Федерации. Подготовка и повышение квалификации научно-технических работников и специалистов. Выбор направления научных исследований. Структура научного направления: комплексные проблемы, проблемы, темы и научные вопросы. Особенности фундаментальных, прикладных и поисковых научно-исследовательских последовательность

работ

выполнения

(НИР).

Основные

этапы

научно-исследовательских

и

работ.

Определение цели, задач и особенности выполнения отдельных этапов НИР. Научно-исследовательская работа студентов в высшей школе. Принципы

создания

и

управления

научным

коллективом.

Эффективность работы с информационными потоками. Организация обмена

полученными

результатами,

способы

ведения

деловых

совещаний. Психологические аспекты взаимоотношений руководителя и подчиненных в коллективе. 1.1.5. Информационное обеспечение научных исследований (8 часов) [10], с. 232…274 Роль научно-технической информации в развитии общества. Полнота, достоверность и оперативность информации – необходимый фактор в решении научно-технических задач.

Применение методов информатики для создания эффективных информационных

систем

в

сфере

научных

исследований.

Информационные продукты и технологии, базы и банки данных. Виды научных документов и изданий. Электронные носители информации. Государственная Автоматизированные

система

научно-технической

информационно-поисковые

информации.

системы.

Научно-

техническая патентная информация. 6. Внедрение и эффективность научных исследований (4 часа) [10], с. 232…274 Представление результатов научных исследований в виде отчета, доклада, реферата, статьи, диссертационной работы. Оформление научной рукописи и план изложения полученных результатов. Открытие в области науки и техники. Понятие и признаки открытия. Субъекты права на открытие. Оформление права на открытие и защита прав авторов. Патентное право. Понятие и признак изобретения. Составление и подача заявки на предполагаемое изобретение. Экспертиза заявки и выдача патента. Понятие

и

признаки

рационализаторского

предложения.

Оформление права и защита прав авторов рационализаторских предложений. Внедрение результатов научно-исследовательской работы в практическую деятельность. Эффективность и критерии оценки научной работы. Понятие о годовом

экономическом

эффекте.

Виды

годового

экономического

эффекта: предварительный, ожидаемый, фактический, потенциальный. Оценка эффективности работы научного коллектива.

Заключение (2 часа) Направления

дальнейшей

работы

по

систематизации,

дополнению и использованию научных знаний. 1.2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНО-ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ (16 часов) Темы лекций

Объем, ч

Введение. Методология научного познания. Построение 2

и развитие технической базы знаний Эмпирические методы научных исследований

2

Теоретические методы научных исследований

2

Анализ и синтез – основные методы исследования технических объектов при их создании и исследовании

2

Моделирование в научном и техническом творчестве

2

Создание

2

и

использование

информационной

базы

знаний Организация научно-исследовательских работ

2

Внедрение и эффективность научных исследований

2

1.3. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (4 часа) Темы занятий

Объем, час

Обработка результатов экспериментальных исследований

2

Организация работы с информационной базой данных

1

Реализация задач с использованием процедур анализа и синтеза объектов.

2

2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной: 1. Анкудинов И.Г., Митрофанов А.М., Соколов О.Л. Основы научных исследований: Учеб. пособие. – СПб.: СЗТУ, 2002. – 67 с. 2. Основы научных исследований: Учебник для техн. вузов. Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. – М.: Высш. Шк., 1989. Дополнительный: 3.Сергеев А.П. Право интеллектуальной собственности в Российской Федерации: Учебник. Издание 2 -е, перераб. и доп.. - М.: ПБОЮЛ Гриженко Е.М., 2000. – 752 с. 4.Философский словарь / Под ред. П.Т. Фролова – М., 2001. 5.Алтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. – М.: Сов.Радио, 1979. 6.Лебедев А.Н. Моделирование в научно-технических исследованиях. – М.: Радио и связь, 1989. 7.Иванов М.М., Колупаева С.Р., Кочетков Г.Б. Управление наукой и нововведениями. – М.: Наука, 1990. 8.Эффективность научных исследований и разработок /Под ред. Г.Фосфельда, Р.Ландау. – М.: Экономика, 1986. 9.Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие для студентов втузов. – М.: Машиностроение, 1988. 10.Основы теории системного подхода / Под ред. Колесникова Л.А. – Киев: Наук. Думка, 1988. Средства обеспечения освоения дисциплины (ресурсы Internet) 11. http:/www.mathsoft.com 12. http:/www.informika.ru

3. ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ (с методическими указаниями к ее выполнению) В соответствии с учебным планом по дисциплине «Основы научных

исследований»

студенты

заочной

формы

обучения

специальности 120100 выполняют контрольную работу. Целью контрольной работы является приобретение студентами практических навыков использования математических методов для обработки результатов экспериментальных исследований, а также представление в виде реферата самостоятельно изученных тем по одному из разделов дисциплины Контрольная работа состоит из двух заданий и выполнятся в отдельной тетради. Все записи располагаются на одной стороне листа с тем, чтобы с другой стороны можно было внести дополнения или исправления после рецензирования. Буквенные обозначения должны быть расшифрованы, указаны единицы

измерения

используемых

и

получаемых

в

процессе

вычисления величин. В

конце

контрольной

работы

надо

привести

список

использованной литературы, поставить дату выполнения. По согласованию с преподавателем студент может выполнять контрольную работу по темам, связанным с его производственной деятельностью. Студент может представить контрольную работу в виде оформленных

результатов

своей

научно-исследовательской

или

опытно-кострукторской разработки Задания

для

выполнения

контрольной

работы

выдаются

студентам индивидуально и приведены в методических указаниях.

Задание 1 При проведении серии опытов по определению усилий резания, получены результаты, представленные в таблице. По заданным значениям

величин

создать

математическую

модель

в

виде

аппроксимирующей функции вида Р = f (t). Представить в виде таблицы и

графика

экспериментальные

данные

и

рассчитанную

по

аналитической формуле зависимость усилия резания от глубины резания. № опыта

№ вар

t, мм

1

2

3

4

1

2

3

4

Pэксп, Н

1. 1

200

167

198

310

Pэксп, Н

2.

140

210

220

310

Pэксп, Н

3.

170

160

250

290

Pэксп, Н

4.

110

190

270

305

Pэксп, Н

5.

190

180

210

320

Pэксп, Н

6.

200

320

370

420

Pэксп, Н

7.

250

290

400

410

Pэксп, Н

8.

240

310

350

460

Pэксп, Н

9.

210

330

380

440

Pэксп, Н

10.

230

300

390

450

Pрасч, Н

Задание 2 Задание выполняется в виде реферата по одному из разделов дисциплины. Тему реферата студент выбирает из приведенного списка по согласованию с преподавателем. Студент может представить реферат на тему, связанную с его производственной исследовательской деятельностью.

или научно-

Список тем рефератов: 1. Информатизация в современном обществе. 2. Особенности

научного

познания

современного

этапа

развития

общества. 3. Исторические этапы процесса познания окружающего мира. 4. Научный эксперимент, обработка результатов экспериментальных исследований. 5. Математика как универсальный язык познавательной деятельности. 6. Системный подход в исследовании объектов, процессов, явлений. 7. Аналитические методы исследований. 8. Организация работы с научной информацией. 9. Моделирование в научных исследованиях и техническом творчестве. 10. Методы исследования и описания сложных технических объектов. 11. Применение ЭВМ в научных исследованиях. 12. Методы активизации инженерного творчества. 13. Поиск, накопление и обработка научной информации. 14. Правовые

вопросы

в

исследовательской

и

изобретательской

деятельности. 15. Научно-исследовательская работа студентов в высшей школе. 16. Методы аппроксимации экспериментальных данных 17. Макро- и микроисследования технических систем при их анализе и синтезе. 18. Системное

исследование

изделий

машиностроительного

производства. 19. Исследование

технологического

процесса

как

объекта

проектирования. 20. Исследование технологической оснастки с позиций системного подхода.

4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ: Каково соотношение терминов «понятие», «суждение», «умозаключение»? Каким образом происходит эволюция научной идеи в гипотезу и, далее, в закон? Какова структура научной теории? В чем различие диалектического и метафизического подходов познания? Перечислите общенаучные эмпирические методы исследований и приведите примеры их использования для получения нового научного знания. Перечислите общенаучные теоретические методы исследований и приведите примеры их использования в процессе обучения студентов специальности технология машиностроения. Каково содержание и методы решения задачи анализа структурной схемы машин? Каково содержание и методы решения задачи параметрического синтеза? Как графически изобразить на плоскости функцию двух переменных? В каких случаях при построении графика применяется логарифмический масштаб? В чем суть задачи аппроксимации экспериментальных данных, каковы этапы её решения? Как следует ответить о том, какой из двух методов – метод средних или метод наименьших квадратов лучше при аппроксимации? В чем состоит различие выборочной и генеральной совокупности измерений? В чем состоит различие точечной и интервальной оценок параметра закона распределения случайной величины?

В каких случаях возникает необходимость применения численных методов решения уравнений? В чем принципиальная разница аналитических и численных методов решения уравнения? Каковы основные этапы при численном решении уравнений? Проведите сравнительную оценку изученных методов численного решения уравнений с точки зрения простоты алгоритма, скорости сходимости, величины области сходимости. Завершите самостоятельно решения примеров 3.2 и 3.3. В чем состоит преимущество и недостатки исследования математических моделей вместо реальных объектов? В каких случаях при математическом моделировании используется генерация случайных чисел? Зачем при математическом моделировании процессов, содержащих элемент случайности, используется многократное повторение эксперимента с последующим усреднением результатов? Каким образом точные аналитические расчеты могут быть заменены использованием метода статистических испытаний (Монте-Карло)?

СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 3 1. Содержание дисциплины 4 1.1. Рабочая программа 4 1.2. Тематический план лекций для студентов очно-заочной формы обучения 8 1.3. Перечень тем практических занятий .8 2. Библиографический список 9 3. Задания на контрольную работу. 10 4. Вопросы для самоконтроля

Редактор И.Н. Садчикова Сводный темплан 2004 г. ЛР № 020308 от 14.02.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г. ___________________________________________________________ Подписано в печать Б. кн.-журн. П.л.

2004. Бл.

Формат 60х84 1/16. 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, д.5