Под наукой понимают систему объективных знаний о действительности, это одна из форм общественного сознания, включающего как деятельность по получению научного знания, так и её результаты.
Как любая из сфер человеческой деятельности наука оперирует рядом терминов и определений, усвоение которых необходимо студенту, обучающемуся в магистратуре.
Под знанием понимают достоверный результат познания мира, истинность которого проверена практикой. Научное знание характеризуется объективностью и системностью, То есть знания могут быть представлены (структурированы) как система, состоящая из множества взаимосвязанных как прямыми, так и обратными связями элементов.
Получение научного знания осуществляется на основе целенаправленного изучения (восприятия) имеющих место явлений, событий и т.п.; осмысленное наблюдение позволяет получить знания, которые не могут быть отражены на чувственном уровне познания. На основе наблюдения формируются суждения; умозаключения; понятия, как форма мышления от частного к общему, отражающая существенные свойства и связи явлений и событий; законы и теории.
Вот почему, принципиально важным в научном поиске является глубокое изучение ранее полученных в исследуемой области результатов для формирования собственных умозаключений, своего понимания (понятия) того или иного предмета исследования; осмысление существующих законов и теорий, как системы основных идей, дающих наиболее полное представление об объекте и предмете исследования. В научной области «древесиноведение» важными, на наш взгляд, являются теории резания, тепломассопереноса, упругости, наследственности, связанного деформирования и фильтрации, адгезии и другие.
Изучение наследия своих предшественников, результатов исследований в смежных областях позволяет изложить научную гипотезу, т.е. свое собственное предположительное суждение о предмете исследования, его причинно-следственных (прямых и обратных) связях.
Одним из видов наблюдения является эксперимент. Эксперимент позволяет устанавливать влияние одного (нескольких) факторов на свойства объекта и/или предмета исследования. В научной области «древесиноведение» во многих случаях объектами исследований выступают различные продукты (материалы и изделия) из древесины. Предметами исследований - методы и средства обработки (процессы и явления, имеющие место при обработке древесины (материалов из древесины) с применением различных машин, механизмов, аппаратов, инструмента) и контроля качества, как технологии, так и предмета труда. Факторами являются изменяющиеся во времени и/или пространстве величины, способные влиять на свойства объекта и/или предмета исследования. В рамках одного эксперимента факторы могут быть постоянными (принимать только одно значение во всех опытах) и переменными (принимать иное значение в каждом последующем опыте). Под опытом понимают единичную часть эксперимента, проводимую при фиксированных значениях и постоянных, и переменных факто- ров. Различают одно- и многофакторные эксперименты. При однофакторном эксперименте изучают влияние одного фактора на наблюдаемый параметр, характеризующий объект и /или предмет исследования, при многофакторном - нескольких.
В научной среде существует дискуссия о необходимости и достаточности одно- и/или многофакторного эксперимента, их достоинствах и недостатках. С нашей точки зрения, и тот, и другой виды эксперимента имеют равное право на существование, более того, глубокое изучение требует проведения исследования на основе и одно- и многофакторных планов. Однофакторный эксперимент позволяет научно обосновать уровни варьирования (изменения) влияющих факторов» изучить характер их влияния, а многофакторный дает возможность оценить влияние взаимодействия факторов, ускорить процесс исследования.
5.2 Методические указания по подготовке и проведению эксперимента
Постановка цели исследования
Целью научно-исследовательской работы (НИР) является получение научного знания. Полученное знание может иметь фундаментальный (теоретический) или прикладной характер, может быть новым или подтверждающим (уточняющим) ранее полученное.
На основе нового фундаментального знания может быть создана новая, либо развита известная научная теория.
Прикладные знания направлены, как правило, на развитие техники, технологии, методов и средств выполнения тех или иных операций, расчетов и т. п. В этой связи, цель прикладной НИР может носить практический характер и отражать производственный результат, который будет получен после внедрения результатов исследования. Например:
— повышение качества сушки пиломатериалов;
— повышение эффективности процессов склеивания древесины;
— повышение производительности бревнопильного оборудования и т. п.
Тем не менее, студент должен понимать необходимость достижения научного знания, ибо, возвращаясь к первому примеру цели прикладной НИР, повышение качества сушки пиломатериалов достигается, как правило, не на основе метода необоснованных проб и ошибок, а в результате изучения взаимодействия высушиваемой древесины с окружающей её средой в соответствующем агрегате.
Цель фундаментальной НИР, например, формируется следующим об- разом:
— развитие теории связанного деформирования и фильтрации при склеивании древесины;
— моделирование процесса вакуумной сушки древесины;
— создание метода неразрушающего контроля сплошности клеевого слоя;
— создание метода непрерывного контроля влажности пиломатериалов и т. д.
Из формулировок цели фундаментальных НИР видно, что результаты этих исследований могут иметь прикладной характер, как в отраслевой и корпоративной науке.
Постановка задач исследования
Сформулировав цель исследований, необходимо провести анализ со- стояния вопроса, заключающийся в изучении предметной и смежных областей науки и практики в направлении исследования, заданного целью работы. Анализу должна подлежать вся доступная исследователю информация: патенты и авторские свидетельства, научные статьи и монографии, учебники и учебные пособия, тезисы докладов и т.п.
Какова цель анализа состояния вопроса? Это обоснование задач исследования, направленных на достижение цели работы.
Задачи анализа состояния вопроса следующие:
— определить решалась ли подобная проблема ранее и, если да, то каковы результаты её решения (следует ли изобретать велосипед?);
— сформулировать своё представление (понятие, понимание, умозаключение, суждение) проблемы;
— определить перечень неисследованных вопросов поставленной проблемы;
— определить степень достоверности ранее полученных результатов с учетом развития научно-технического прогресса;
— определить возможность достижения цели с учетом уровня развития науки и техники;
— определить методы и средства исследования;
— определить возможность внедрения полученных результатов в производство.
На основе анализа состояния вопроса обосновываются задачи исследования, основные из которых направлены:
— на исследование нерешенных вопросов (белых пятен) проблемы;
— создание, если это необходимо, методов и средств исследования;
— разработку технического задания (экспериментального образца) на промышленную установку для внедрения результатов исследования;
— разработку технологического регламента, технических условий, проекта стандарта на продукцию;
— оценку экономической эффективности и/или социальной значимости от внедрения результатов исследований;
— обоснование научной новизны и практической значимости результатов исследований;
— защиту интеллектуальной собственности.
Разработка методики экспериментального исследования
Разработка методики экспериментального исследования включает:
— обоснование параметров оценки (выходных параметров) продукции, предмета труда, процесса, средства производства;
— установление факторов, оказывающих влияние на исследуемый предмет труда и процесс его обработки;
— обоснование постоянных и переменных факторов эксперимента, уровней их варьирования;
— построение методической сетки эксперимента (табл. 3);
— обработку результатов предварительных экспериментов, обоснование требуемого числа наблюдений, вида эксперимента;
— построение плана эксперимента (табл. 4,5);
— обоснование методов и средств эксперимента, исходя из требуемых глубины поиска и точности получаемых результатов;
— обоснование методики обработки экспериментальных данных.
Т а б л и ц а
Методическая сетка эксперимента (пример)
| Задачи исследований | Постоянные факторы | Переменные факторы | Выходной параметр | Кол-во опытов | Количество повторений опытов | Кол-во наблю-дений | Общее коли-чество наблю-дений | ||
| Наименование | Значение | Наименование | Значе-ние | ||||||
| Исследование зависимости продолжительности отверждения и прочности фанеры от количества вводимого модификатора в клей | Марка смолы Порода шпона Температура окружающей среды, 0С Толщина фанеры, мм Вязкость клея, с Концентрация клея, % Давление прессования, МПа | СФЖ–3013 сосна 20 9,0 82 41 1,45 | Содержание модификатора в смоле, % Продолжитель-ность прессования, мин. Температура плит пресса, ºC | 5 10 15 6,5 7,5 8,5 108 115 122 | Предел прочности при изгибе, МПа Предел прочности при скалывании после кипячения в течение часа, МПа | 14 14 | 3 3 | 4 4 | 168 168 |
Т а б л и ц а
Переменные факторы и уровни их варьирования во многофакторном эксперименте (пример)
| Наименование фактора | Единица измерения | Кодиро-ванное обозна-чение фактора | Натураль-ное обозначе-ние фактора | Интервал варьиро-вания | Уровни варьирования | ||
| Нижний (–1) | Средний (0) | Верхний (+1) | |||||
| Содержание модификатора в смоле | % | X1 | n | 5 | 5 | 10 | 15 |
| Продолжитель-ность прессования | мин | X2 | t | 1 | 6,5 | 7,5 | 8,5 |
| Температура прессования | 0С | X3 | T | 7 | 108 | 115 | 122 |
Т а б л и ц а
План многофакторного эксперимента
| Номер опыта | Значения переменных факторов | Результат опыта (Y) | ||
| X1 | X2 | X3 | ||
| 1 | -1 | -1 | -1 | Y1 |
| 2 | +1 | -1 | -1 | Y2 |
| 3 | -1 | +1 | -1 | Y3 |
| 4 | +1 | +1 | -1 | Y4 |
| 5 | -1 | -1 | +1 | Y5 |
| 6 | +1 | -1 | +1 | Y6 |
| 7 | -1 | +1 | +1 | Y7 |
| 8 | +1 | +1 | +1 | Y8 |
| 9 | -1 | 0 | 0 | Y9 |
| 10 | +1 | 0 | 0 | Y10 |
| 11 | 0 | -1 | 0 | Y11 |
| 12 | 0 | +1 | 0 | Y12 |
| 13 | 0 | 0 | -1 | Y13 |
| 14 | 0 | 0 | +1 | Y14 |
Обработка результатов исследований, их анализ и представление
Обработка результатов эксперимента проводится по методикам, изложенным в рекомендуемой литературе. Результаты эксперимента целесообразно представлять не в одной, а в нескольких формах: таблицы, рисунки, уравнения, модели – то есть то, что на наш взгляд, упрощает задачу их анализа. Наибольшее распространение, как для анализа, так и для оформления отчета, в первую очередь, презентации (доклада) работы получила графическая форма представления результатов исследований, а для разработки программных (компьютерных) продуктов – в виде уравнений (математических моделей). Методики и результаты эксперимента представляют в табличной форме.
Графики строят в тех случаях, когда есть функциональная зависимость между функцией и аргументом, который может быть количественно измерен. В противном случае строят диаграммы.
На основе результатов исследования получают уравнения регрессии, идя от простого к сложному, в том виде, в котором они адекватно описывают экспериментальную зависимость.
Т а б л и ц а
Прочность березовой фанеры марки ФСФ при скалывании по клеевому слою в зависимости от давления прессования (пример)
| Толщина фанеры, мм | Давление прессова-ния, X, МПа | Результаты опытов | |||
| Среднее значение | Среднее квадрати- ческое отклонение, S | Коэффи-циент вариации, v | Уравнение регрессии | ||
| 10 | 1,0 | | |||
| 1,2 | |||||
| 1,4 | |||||
| 1,6 | |||||
| 1,8 | |||||
| 2,0 | |||||
| 2,2 | |||||
Представив результаты эксперимента в одной или нескольких формах, приступают к их анализу, сравнивая собственное представление, полученное на основе изучения состояния вопроса о характере влияния того или иного фактора на выходной параметр(ы), с полученными результатами, устанавливая причинно-следственные связи.
В случае совпадения исследователь вправе подтвердить известные суждения, умозаключения, понятия, законы, теории, ссылаясь на первоисследователей. Если получены новые результаты, совпадающие с гипотезой исследователя, он вправе считать ее подтвержденной, при этом принципиально важным является обоснование полученного результата на основе анализа сущности процессов, явлений и т.п.
При несовпадении полученных результатов с гипотезой, необходимо выяснить возможные причины на основе повторного анализа состояния вопроса, физико-химической или иной сущности исследуемых предметов и/или объектов.
Анализ результатов исследований предполагает установление их научной новизны, теоретической и практической значимости, эффективности использования, что отражается в выводах по работе.
При этом научная новизна, теоретическая значимость излагаются не в виде аннотации полученного результата (например, получена математическая модель процесса в виде системы уравнений регрессии, которая использована для поиска оптимальных параметров режимов обработки), а в виде описания причинно-следственных связей между функцией и аргументом, их сущности, позволивших, опираясь на классическое представление, либо отвергая его, получить адекватное математическое описание зависимости функции от аргумента.
Результаты исследований и их объяснение необходимо обсуждать публично (в печати, на конференциях), что дает возможность их общественного признания.
6. Организация и проведение практики
Практика проводится, как правило, в университете на базе лабораторий кафедр технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины и технологии деревообрабатывающих производств. В процессе прохождения практики студенты изучают методы проведения лабораторных исследований, выполняют исследования, обрабатывают и анализируют результаты. Студент вправе пройти практику на рекомендовавшем его предприятии и/или предприятии, на котором студент планирует работать в будущем на основании договора о практике. В этом случае студент проходит практику в заводской лаборатории.
7. Содержание отчёта по практике.
Содержание отчёта по практике:
Введение.
1. Анализ состояния вопроса.
2.Цель и задачи исследования.
3.Методика исследования.
4.Результаты исследования и их анализ.
5.Выводы и рекомендации.
Заключение.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 143.
