Схемы выполнения исследований

Схемы выполнения исследований
Схемы выполнения исследований
Схемы выполнения исследований
Схемы выполнения исследований

1.      ЭТАПЫ, СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ .

Каждый последующий этап КНИР , соответствующий этапу обучения , содержательно связан  с предыдущим ,однако ориентирован на решение самостоятельных задач, полноценное выполнение которых позволяет достичь поставленной цели исследования .

1 этап Характеристика объекта исследования. Выбор объекта исследования. Литературный обзор состояния проблемы. Формулирование задачи исследования.

На проведение работ по этому этапу выделяется 68 часов самостоятельной работы студента. Заканчивается этап зачетом по результатам  проделанной работы.

Характеристика объекта исследования. Выбор объекта исследования.

Выбрав направление исследования студент, как правило, должен проанализировать технические характеристики нескольких аналогичных объектов исследования и выбрать наиболее характерный для данного класса и провести анализ состояния проблемы, связанный с ранее выполненными исследованиями выбранного объекта.

Литературный обзор состояния проблемы.

Обязательная часть каждого исследования. В результате литературного обзора необходимо:

- полно и систематизировано изложить состояние проблематики исследования;

- объективно оценить научно-технический уровень работы;

- правильно выбрать пути и средства достижения поставленной цели;

- оценить эффективность этих средств и работы в целом.

Предметом анализа в обзоре должны быть новые идеи и проблемы, возможные подходы к решению этих проблем, результаты предыдущих исследований. Должны быть также проанализированы и оценены противоречивые сведения, имеющиеся в различных исходных документах.

Примерный объем работ при составлении обзора:

- выписки из справочников, чтение и конспектирование основных монографий по теме 3-5%;

- составление рабочего плана обзора 1-2%;

- поиск периодики и составление картотеки 5-8%;

- чтение и конспектирование периодики 30-40%;

- выбор материалов из конспектов, его сопоставление и анализ 20-30%;

- написание обзора 10-20%;

- правка текста 10-15%;

- корректировка и оформление рисунков 5-6%.

Целесообразно также провести патентный поиск глубиной не менее 5 лет.  В заключение обзора обосновываются цели и задачи проведения исследований.

Формулирование цели и  задачи  исследования.

Цель работы, как правило, ставится при получении задания, но окончательно формулируется после литературного аналитического обзора . Под целью работы понимают достижение каких-то конкретных практических результатов, например, повышение производительности обработки , обеспечение качества обработки и т.д.

Иногда цель работы отражается в названии, например: “Исследование процесса автоматизированной сборки резьбовых соединений с целью повышения его надежности”; “Разработка новых структур операций токарной обработки с целью повышения производительности станочных модулей с ЧПУ”.

 Задачи работы - это обычно ряд отдельных конкретных вопросов, решение которых

позволит достигнуть поставленную цель. Чаще всего задачи соответствуют отдельным этапам работы и определяются при составлении их  общего плана. 

 

2 этап Разработка методики проведения исследования.Теоретическое исследование проблемы. Выбор оборудования ,приспособлений контрольно-измерительной аппаратуры для выполнения исследований . Планирование и разработка методики эксперимента.

На проведение работ по этому этапу выделяется 52 часа самостоятельной работы студента. Заканчивается этап защитой результатов  проделанной работы .

            Разработка методики проведения исследований – один из наиболее ответственных этапов, так как допустима многовариантность путей и методов построения исследования, а выбор оптимального варианта полностью зависит от исполнителя работы. Как правило  , чем выше его научная квалификация ,тем более современные ,логичные и надежные методы исследования он старается поменять.

            Для работ теоретического характера под методикой понимают ход решения задачи (или ряда задач) на основании расчетов ,  выводов математических зависимостей ,логических операций и т.д. Эксперимент в данном случае может не проводиться или быть очень ограниченным.

            В работах экспериментального плана методика определяет вид ,характер и количество экспериментов , уровень точности измерений и ,самое главное , способ их проведения . Для большей  достоверности  данных иногда в исследовании  предусматривают несколько путей

их получения .

            Большинство технологических работ носит смешанный характер и предусматривает , как правило , теоретическое исследование проблемы с последующей экспериментальной проверкой его результатов. Взаимосвязь теоретической и экспериментальной частей исследования должна быть учтена в методике.

            Чтобы сэкономить время и повысить надежность  получаемых данных ,исследователь должен знать и активно применять для решения отдельных задач отработанные (стандартные) методики ,описание которых приводится в литературе.

            Теоретическое исследование проблемы , как правило ,является основным этапом работы .На этом этапе может быть разработана теория исследуемого процесса или явления , что всегда желательно , так как в этом случае наиболее полно и достоверно вскрываются

все внутренние закономерности явления.

            В теоретическом исследовании  значительная роль отводится рабочим гипотезам. Гипотеза отличается  от теории тем ,что в ней имеется ряд неподтвержденных или неправомерных положений ,которые принимаются исследователем до тех пор , пока не появятся явные опровержения принятых положений . Создание гипотезы менее трудоемко ,чем теории. При

Подтверждении всех положений гипотеза обычно превращается в теорию , а если возникают противоречия , старую гипотезу заменяют новой.

            Рабочая модель процесса (явления) обычно объединяет всего несколько факторов или параметров процесса и устанавливает между ними внутренние связи , вскрывающие суть процесса (явления). Наибольшее распространение получили математические и физические модели явлений.

 

Выбор оборудования , приспособлений, контрольно-измерительной

 аппаратуры для выполнения исследований

            Чаще всего возможности эксперимента ограничиваются  оборудованием .В ряде случаев порядок проведения эксперимента зависит от наличия у исследователя конкретного оборудования ,измерительной и вычислительной техники.

            При     разработке общей методики и выборе оборудования большое внимание следует уделять обеспечению достоверности результатов исследования .С этой целью необходим предварительный анализ ошибок измерений.

При разработке испытательного стенда необходимо учитывать:

- ожидаемые выводы, которые можно будет сделать из планируемых наблюдений;

- количественную оценку ожидаемого эффекта, оценку источников погрешностей;

- конструктивные особенности стенда (кинематические, тепловые, электрические нагрузки и т. п.);

- особенности сборки и наладки стенда;

- поверочные испытания стенда для определения его работоспособности;

- количество испытаний в первой серии эксперимента.

Планирование  и разработка методики эксперимента.  С  целью сокращения трудоемкости экспериментов  применяют их математическое планирование  [3]- [6].

Каким бы простым не был эксперимент, вначале необходимо составить план его проведения. При планировании эксперимента всегда решается вопрос дальнейшего использования полученного результата. В большинстве случаев конечная цель эксперимента – не число, а понимание сущности результата. 

План эксперимента – набор инструкций по проведению эксперимента, в которых указывается последовательность работы, характер и величина изменений переменных и даются указания на проведение повторных экспериментов.

Последовательность проведения эксперимента – порядок, в котором вносятся изменения в работу испытательной аппаратуры.

Всегда надо стремиться к проведению контролируемого эксперимента.

Контролируемый эксперимент – эксперимент, ограничивающий влияние внешних переменных.

Внешняя переменная – параметр, оказывающий влияние на эксперимент, изменяющийся случайным, не контролируемым образом.

Программа эксперимента всегда корректируется в ходе работы, поэтому при разработке плана эксперимента необходимо учитывать:

 

- возможность изменения условий измерения, для устранения нестабильности результатов;

- количество измерений для оценки воспроизводимости результатов и сравнения ее с априорной оценкой суммарной погрешности;

- возможность изменения условия эксперимента в случае плохой воспроизводимости результатов.

Экспериментальные точки выбирают на основе двух основных критериев:

- относительной точности данных на различных участках области исследуемых значений (четыре точки дают вдвое большую, а девять – втрое большую точность, чем одна);

- характера экспериментальной функции: стремятся в любой части экспериментальной кривой иметь одинаковую точность.

Если по своему характеру эксперимент допускает наличие ошибки, превышающий два-три  средних  квадратических  отклонений, то достаточно одного отсчета.

Методика проведения эксперимента должна быть разработана настолько подробно, чтобы любой другой исследователь мог поставить эксперимент только по ее описанию и получить аналогичный результат [6].

Экспериментальное исследование считается подготовленным , если:

- подготовлены оборудование, приборы ,  материалы ;

- разработан и утвержден руководителем подробный план исследования  ;

- изготовлено необходимое количество экспериментальных образцов ;

- составлены формы таблиц для регистрации исходных данных и полученных результатов.

3 этап. Проведение эксперимента. Обсуждение результатов исследования. Оценка эффективности проведенных исследований. Разработка рекомендаций по практическому применению результатов исследования. Общие выводы по работе.

 

На проведение работ по этому этапу выделяется 78 часов самостоятельной работы студента. Заканчивается этап защитой проделанной результатов работы.

Проведение эксперимента. Позволяет получить объективную , основанную на опыте количественную  и качественную информацию о параметрах ,характеризующих исследуемый процесс или явление. В ходе эксперимента проверяют результаты, полученные на этапе теоретического исследования , и адекватность разработанных математических моделей, уточняются параметры последних .Эксперимент является  единственным способом проверки теории, правомерности упрощающих допущений и проводится в строгом соответствии с заранее  разработанным планом. Экспериментальные исследования обычно носят комплексный характер , так как посвящены изучению комплекса параметров процесса или явления .Они  состоят из серий опытов , в каждом из которых выявляется влияние какого- либо одного параметра на процесс или явление .Для повышения достоверности результатов каждый опыт может  быть повторен несколько раз (при постоянных условиях).Полученные в ходе эксперимента данные вносятся в таблицы  и на графики без всякой коррекции , а затем обрабатываются .

Общая последовательность проведения эксперимента:

1.      Формулирование цели .

2.      Выдвижение гипотезы об исследуемом объекте.

3.      Планирование эксперимента.

4.      Проведение эксперимента.

5.      Обработка и анализ результатов эксперимента.

6.      Проверка правильности выдвинутой гипотезы .

7.      Окончание эксперимента .

            Если правильность выдвинутой гипотезы  (п.6) не подтвердилась ,то осуществляется переход к п.2 , в противном случае – к п.7.

            Обработка данных эксперимента проводится ,чтобы очистить их от различных погрешностей и ошибок и выявить общие закономерности исследуемых явлений. Эта обработка ведется обычно на статистической основе  по разработанным методикам с широким использованием компьютерной техники [6].

            Обработанные данные сводятся в таблицы , графики , формулы ,модели , удобные для использования .

 Обсуждение результатов исследования. В процессе любого эксперимента необходимо анализировать получаемые результаты и давать их интерпретацию, поскольку без этого весь процесс  исследования не имеет смысла

            Главная задача этого этапа – уточнение причинно-следственных связей  исследуемых параметров процесса или явления. Окончательно устанавливается степень адекватности разработанной теории ,рабочих моделей ,выдвинутых гипотез описываемому процессу, явлению и т.п. Делается заключение о целесообразности практического использования разработанной модели процесса или явления ,устанавливаются границы применимости разработанных моделей . Делаются необходимые обобщения, при этом стремятся , по возможности , распространять результаты на значительно более широкий круг явлений .

             По результатам этого этапа возможно проведение дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

  Оценка эффективности проведенных исследований.       Выполняют анализ эксперимента

с целью: определения и указание доверительного интервала для измеряемых величин; оценки достоверности измерений ; установление существования корреляционной связи между измеряемыми величинами ; установления соответствия результатов наблюдений некоторому физическому закону или математической зависимости ; определения необходимых констант и доверительных интервалов для них ( параметризация гипотезы ).

  В наиболее общем случае количественный анализ эксперимента сводится к ряду действий:

- оценка рассеяния данных, отбор значимых изменений, оценка сложности разрешимых гипотез по объему информации;

- формулировка гипотез   для   альтернативных физических моделей и выбор (по максимуму правдоподобия) модели, не противоречащей совокупности измерений;

- определение параметров моделей, их дисперсий и анализ их зависимостей от прочих условий эксперимента.

Даже если рабочая гипотеза не подтвердилась, необходимо упомянуть о первоначальной идее и причинах, по которым она не реализовалась.

Общая схема изложения результатов:

1.                  Описание отдельной зависимости, выявление в ней значимых эффектов.

2.                  Сопоставление однотипных зависимостей при различии некоторых параметров; анализ качественных изменений вида зависимости и величины эффекта при изменении этого параметра.

3.                  Сопоставление взаимосвязей зависимостей, полученных разными методами, анализ внутренней непротиворечивости.

4.                  Сравнение с литературой – выявление качественных и количественных соответствий, противоречий и отделение действительно нового материала.

5.                  Собственно обсуждение – сопоставление с теорией, выдвижение гипотез о природе явлений и причинах вновь обнаруженных зависимостей; анализ альтернатив и отбор гипотез.

Разработка рекомендаций по практическому применению результатов исследования. Общие выводы по работе.

 Рекомендации к практическому применению полученных данных    в значительной степени определяют  ценность выполненного технического (технологического ) исследования . Научно- исследовательская работа должна завершаться получением данных ,важных для практики и представленных в виде ,удобном для практического использования (рабочие методики ,программное обеспечение ,количественные значения оптимальных параметров процессов и т.д.). Отсутствие практических рекомендаций в технических исследованиях крайне нежелательно.

Общие выводы  по проделанной работе совершенно обязательны в конце любого исследования. Выводы не должны носить констатирующего характера , т.е. содержать лишь краткое изложение результатов и хода выполнения НИР (например, “проведено исследование…” или “разработана методика …”  и т.д.). Наиболее ценным являются рецептурные выводы ,в которых четко и кратко сформулированы причинно-следственные связи рассматриваемых в работе явлений (например , “установлено ,что увеличение подачи до 0.5…0.8 мм/об  на приводит к увеличению погрешности обработки  ,а позволяет повысить производительность в 2-2.5 раза ”).

            Выводы должны отражать те внутренние связи ,которые вскрыл автор работы в ходе исследования, а также разработанные теоретические положения ,гипотезы ,рабочие модели и конкретные предложения по их практическому использованию.

            Выводы  должны быть такими ,чтобы при их чтении можно было получить полную информацию о всех сторонах  проделанной работы. Объем выводов не должен превышать 1-2 стр.

Число выводов, независимо от объемов самой работы, обычно от трех до десяти. В противном случае, скорее всего, в работе не было главной цели.

В нескольких пунктах выводов (по 2-4 строки в каждом) должны уложиться:

- вновь созданные методы исследования и их основные преимущества перед известными ранее;

- достоверные новые результаты – главные факты и обобщения;

- найденное решение технической задачи и главные технологические рекомендации;

- степень продвижения к решению более общей проблемы и рекомендуемый путь решения проблемы.

                По результатам проведения КНИР  рекомендуется подготовка публикаций технической статьи или доклада на одной из ежегодных студенческих конференций МГТУ им. Н. Э. Баумана .Работа заканчивается составлением общего отчета по проведенной КНИР.

 Отчет по КНИР является основным документом ,который содержит исчерпывающие сведения о выполненной работе. Он составляется исполнителем работы ,рассматривается и подписывается научным руководителем и только после этого может быть представлен для зачета.

Требования  к составлению научно-технических отчетов регламентируются  ГОСТ 7.32-2001 ,соблюдение которого при подготовке отчетов по КНИР  обязательно.

Общими требованиями к отчету являются :

- четкость и логическая последовательность изложения материала ;

- убедительная аргументация;

- краткость и  точность формулировок , исключающих возможность неоднозначного толкования ;

- конкретность изложения результатов работы ;

- обоснованность рекомендаций и предложений ;

Отчет по КНИР должен содержать:

1)      титульный лист;

2)      задание по КНИР;

3)      реферат;

4)      содержание;

5)      перечень условных обозначений, символов ,единиц и терминов ;

6)      введение ;

7)      основную часть ;

8)      заключение ;

9)      список использованных источников ;

10)  приложения (если в них есть необходимость ).

            Отчет пишется от руки ,печатается на машинке или набирается с помощью текстового редактора  и распечатывается на принтере компьютера на одной стороне листа белой бумаги формата А4 (297 210 мм) через полтора межстрочных интервала .Шрифт “Times New Roman ”  Cyr ,кегль не менее 12.

            Требования к содержанию отчета . Реферат должен содержать сведения об объеме ,количестве иллюстраций ,таблиц ,количестве использованных источников ,перечень ключевых слов , текст реферата. Перечень ключевых слов должен характеризовать содержание отчета и включать от 5 до 15 ключевых слов в именительном падеже ,написанных в строку через запятые. Текст реферата должен включать описание объекта исследования ,цели работы , метода исследования и аппаратуры ,полученных результатов ,области применения основных конструктивных и технико-эксплуатационных  характеристик . Если реферат не содержит сведений по какой-либо структурной части ,то в нем отражают только оставшиеся части ,сохраняя последовательность изложения .

            В содержании указывается наименование всех разделов , подразделов и пунктов , номера страниц , на которых размещается начало материала разделов (подразделов , пунктов).

            Если в отчете принята специфическая терминология ,а также употребляются малораспространенные сокращения ,новые символы ,обозначения и т.п., то их перечень должен быть представлен в виде отдельного списка .Перечень располагают столбцом , в котором слева в алфавитном порядке приводят сокращения ,справа – их детальную расшифровку . Перечень не составляют ,если в отчете специальные термины , сокращения ,символы , обозначения и т.п. повторяются менее трех раз .Расшифровку приводят в тексте при первом упоминании.

            В отчетах обосновывается выбор принятого направления исследования ; приводятся методы решения задачи и их сравнительные оценки , общая методика проведения НИР ,анализ и обобщение существующих результатов ; раскрывается характер и  содержание выполненных теоретических исследований , методы исследований и расчета ;   необходимость экспериментальных исследований ; оцениваются погрешности измерения , полученные экспериментальные данные , полнота решения поставленной задачи  ,достоверность полученных результатов ; последние сравниваются с аналогичными результатами отечественных и зарубежных работ.

 Использованные при выполнении отчета источники следует располагать в списке в порядке появления ссылок в тексте отчета. Каждое приложение начинается с нового листа с указанием в правом верхнем углу слова “Приложение ”. Если в отчете более одного приложения , их нумеруют арабскими цифрами : “Приложение 1 ” и т.д. В них следует включать вспомогательный материал ,необходимый для полноты отчета : промежуточные математические доказательства ,формулы и расчеты : таблицы вспомогательных цифровых данных ; протоколы и акты испытания ; описания аппаратуры и приборов , применяемых при проведении экспериментов , измерений и испытаний ; инструкции и методики ; описание алгоритмов и программ задач , решаемых с помощью компьютера ,разработанных в процессе выполнения КНИР.

            Зачет по КНИР .

Результаты законченной КНИР в виде отчета представляются студентом на кафедру. Зачет сдается комиссии кафедры каждым студентом индивидуально . Любой сдающий зачет , если выполнилось групповое задание по КНИР, должен знать методику проведения работы и ее результаты и уметь аргументировано отвечать на любой вопрос , касающийся выполненной КНИР.

 

Схемы выполнения исследований Схемы выполнения исследований Схемы выполнения исследований Схемы выполнения исследований Схемы выполнения исследований Схемы выполнения исследований Схемы выполнения исследований

Изучаем далее:



Поздравления с 1 годиком диму

Как сделать томагавк из assassins creed

Как самому сделать otg-кабель

Как сделать фундамент под водонапорную башню

Установка музыки в лодку своими руками