231

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Методические указания для самостоятельной работы

студентов по направлению подготовки

35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств

Воронеж 2018

УДК 674

Кантиева, Е. В. Методы и средства научных исследований [Электронный ре-

сурс]: методические указания для самостоятельной работы студентов по на-

правлению подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и дере-

вообрабатывающих производств / Е. В. Кантиева; М-во образования и науки РФ; ФГБОУ ВО «Воронеж. гос. лесотехн. универ.» – Воронеж 2018 – 8 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФБГОУ ВО «ВГЛТУ»

Рецензент: директор ООО «Перфект - Воронеж» Золотухин Д.Ю.

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств, профиль - «Технологии мебели, материалов и изделий из древесины», «Дизайн мебели» предусмотрено изучение курса «Методы и средства научных исследований».

Программа курса включает изучение современных методов научных исследований в деревообрабатывающей промышленности и обработки полученных результатов.

Врезультате изучения данной дисциплины студент должен:

-знать: приемы статистической обработки результатов опытов, методы планирования эксперимента с целью получения математических моделей процессов деревообработки, методы экспериментальной оптимизации;

-уметь: формулировать научно-техническую задачу, наметить пути решения, сделать литературный обзор, обосновать выбор материалов для экспериментов, средств измерения, организовать проведение научного исследования, планировать эксперимент, получать математическую модель изучаемого процесса, определять адекватность модели, вырабатывать рекомендации внедрения в производство, правильно оформлять результаты исследований.

2. Общие указания

Методические указания предназначены для студентов 4 курса очного обучения.

Рабочей программой дисциплины для студентов очного обучения предусмотрены:

-лекции (18 часов);

-практические занятия (36 часов);

-самостоятельная работа студентов (54 часов);

-зачет.

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к зачету.

Практические занятия посвящены получению навыков по первичной статистической обработке экспериментальных данных и получению математической модели объекта различными способами.

3. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Введение Основные сведения о науке. Классификация научно-исследовательских

работ. Этапы научно-исследовательских работ.

Раздел 2. Объекты исследований.

Система как объект исследования. Классификация систем. Управление и связь с объектом. Понятие «черный ящик». Методы научных исследований в деревообработке.

Раздел 3. Первичная статистическая обработка экспериментальных данных.

Ошибка опытов. Понятие о рандомизации. Погрешности вычислений. Статистические характеристики. Законы распределения случайных величин. Распределение, связанное с нормальным законом. Проверка статистических гипотез. Критерии Стьюдента, Фишера, Кохрена и др. Уровень значимости. Определение необходимого объема выборки.

Раздел 4. Корреляционный и регрессионный анализ.

Корреляция. Коэффициент корреляции, множественная корреляция. Линейная и нелинейная зависимость. Вычисление коэффициентов уравнений методом наименьших квадратов. Исследование объектов с качественными признаками.

Раздел 5. Основные понятия, задачи и этапы планирования эксперимента.

Определение цели и задачи исследования. Теоретические и экспериментальные методы исследований. Факторы и их классификация. Требования, предъявляемые к факторам. Виды экспериментов. Этапы экспериментальной работы. Выбор параметров процесса. Выбор модели. Функция отклика.

Раздел 6. Планирование эксперимента.

Полный факторный план. Оценка коэффициентов регрессионной модели. Учет эффектов взаимодействия факторов. Оценка значимости коэффициентов регрессии и проверка адекватности математической модели. Дробный факторный план. Генерирующие соотношения и их использование. Планы второго порядка. В-план. Униформ-ротатабельный план. Применение несимметричных планов второго порядка в деревообработке.

Раздел 7. Методы экспериментальной оптимизация.

Методы оптимизации однофакторного эксперимента: пассивного поиска, дихотомии, золотого сечения. Методы оптимизации многофакторного эксперимента: покоординатного поиска, крутого восхождения, симплексметод.

Раздел 8. Имитационное моделирование и оптимизация процессов раскроя хлыстов и бревен.

Понятие об имитационном моделировании. Разработка и описание имитационной модели. Исследования на имитационной модели.

4. Практические занятия

Перечень практических работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.1.

Таблица 1 - Перечень практических работ

5. Самостоятельная работа студентов

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение студентов. Темы этой работы представлены в табл.2.

Таблица 2 - Перечень тем и источников

Контроль самостоятельной работы студентов осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся.

Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний студента.

Студент получает зачет после выполнения практической и контрольной работ и сдачи вопросов теоретического курса.

Контрольные вопросы к зачету для студентов очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Основные сведения о науке.

2.Классификация научно-исследовательских работ.

3.Этапы научно-исследовательских работ.

4.Факторы и их классификация, ошибка опытов.

5.Статистические характеристики результатов наблюдений.

6.Нормальный закон распределения случайной величины.

7.Проверка статистических гипотез. Проверка однородности наблюдений.

8.Сравнение дисперсий, сравнение средних.

9.Коэффициент корреляции. Множественная корреляция.

10.Ранговая корреляция.

11.Использование коэффициента конкордации для обработки экспертных оценок при ранжировании.

12.Нахождение линейной регрессионной зависимости.

13.Нахождение нелинейной регрессионной зависимости.

14.Математическое описание процесса. Основные виды математических моделей, применяемых в д/о.

15.ПФП: геометрическое представление, связь между кодированными

инатуральными факторами.

16.ПФП: матрица планирования, расчет коэффициентов, проверка значимости коэффициентов.

17.Нахождение дисперсии воспроизводимости.

18.Проверка адекватности модели.

19.ДФП.

20.Реализация ПФП и ДФП при отклонении уровней факторов от заданных значений.

21.В-план.

22.УРП: геометрическое представление, матрица планирования, связь кодированных и натуральных значений факторов.

23.Об интервале съема данных и продолжительности пассивного эксперимента.

24.Методы оптимизации однофакторных экспериментов.

25.Метод покоординатного поиска. Симплекс-метод.

26.Метод крутого восхождения.

27.Дисперсионный анализ.

28. Планирование эксперимента по схеме латинских квадратов.

Библиографический список

Основная литература:

1. Кантиева Е.В. Методы и средства научных исследований [Текст]: учеб. пособие / Е.В. Кантиева, Е.М. Разиньков ; ВГЛТА. Воронеж, 2012. – 108 с.

Дополнительная литература:

1.Методы и средства научных исследований [Электронный ресурс]: рек. УМО по образованию в области лесного дела в качестве учебника/А.А.Пижурин, А.А.Пижурин (мл.), В.Е.Пятков - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 264 с. - ЭБС "Знаниум".

2.Кантиева Е.В. Методы и средства научных исследований [Электронный ресурс]: методические указания к практическим работам с элементами УИРС для студентов по направлению подгот. 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих пр-в, профиль – Технологии мебели, материалов и изделий из древесины, Дизайн мебели / Е.В. Кантиева; ВГЛТУ. - Воронеж, 2018. – 56 с. - ЭБС ВГЛТУ.