3126

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

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

История и методология науки в области технологии машиностроения

Методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 15.04.02 – Технологические машины и оборудование

Воронеж 2016

2

УДК 621.9.

Попиков, П. И. История и методология науки в области технологии машиностроения : Методические указания к практическим занятиям для

студентов по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование»/ П . И. Попиков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 28 с.

Печатается по решению учебно-методической комиссии по направлению подготовки 15.04.02 «Технологические машины и

оборудование» (протокол №3 от 22.04.16 г.)

Рецензент заведующий кафедрой технического сервиса и технологии машиностроения ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ имени императора Петра I , д-р техн. наук А.К. Астанин

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

Практическое занятие № 1…………………………………………………………4 Практическое занятие № 2…………………………………………………………6 Практическое занятие № 3……………………………………………………… 8 Практическое занятие № 4………………………………………………………….9 Практическое занятие № 5……………………………...…………………………..11 Практическое занятие № 6………………………………………………………….12 Практическое занятие № 7…………………………………………...……………..16 Практическое занятие № 8…………………………………………….……………18 Практическое занятие № 9………………………………………………………….19

Вопросы к зачету……………………………………………………………………21

Словарь терминов……………………………………………………………………22

Библиографический список……………………………………………………….. 27

4

Практическое занятие № 1.

Изучение форм и методов научного познания как предмета методологического анализа

Учебные вопросы:

1.Познание как процесс. Особенности познавательных способностей

человека.

2.Специфика научного познания. Характер научной деятельности.

3.Формы и методы научного познания.

4.Понятие и типы научной рациональности.

5.Специфика открытой и закрытой научной рациональности.

Методические указания по подготовке к семинару

1.Раскройте содержание понятия «познание» и перечислите основные структурные элементы познавательной деятельности. Существуют различные виды познания: мифологическое, религиозное, философское, художественное, обыденное. Дайте краткую характеристику некоторых из этих видов, приведите примеры.

Познание и знание характерны для человека и высших животных. Но только человек осознает познавательный процесс и его результаты. Характеризуя познавательные способности человека, необходимо выделить специфику чувственного и рационального познания, а также особенности интуиции, ее свойства и условия проявления. Научное познание – это особый вид познавательной деятельности. Для подтверждения данного положения необходимо выделить основные признаки, отличающие научное познание от всего многообразия указанных выше видов познания. Как Вы думаете, почему на современном этапе развития науку (научное познание) считают основной формой познавательной деятельности? Знание – результат познавательной деятельности людей, на основе которой возникают цели и мотивы человеческих действий. Другими словами, знание формируется как результат познания и одновременно является предпосылкой его дальнейшего развития.

2. Классификацию знаний можно осуществлять по различным основаниям. По характеру познавательных способностей человека, участвующих

5

в познании, знания бывают: а) перцептивные (основанные на информации, полученной от органов чувств человека при непосредственном контакте с предметами), б) рациональные (отвлеченные, обобщенные, выражающиеся в понятиях, суждениях и умозаключениях), в) предметно-практические (жизненный опыт, традиции, здравый смысл). По истинности знания бывают: а) достоверные, б) вероятные; в) ошибочные. По степени научности знания могут быть: а) ненаучные (донаучные, обыденные, вненаучные или паранаучные); б) научные (опытные и теоретические). Дайте общую характеристику научного знания, укажите его отличия от существующего многообразия ненаучного знания.

3. В структуре научного познания принято выделять эмпирический, теоретический и метатеоретический уровни. Охарактеризуйте данные уровни, отметьте их общие и отличительные признаки.

Научное познание функционирует, применяя специально разработанные методы. Раскройте содержание понятий «метод», «научный метод»; охарактеризуйте частные, общие и всеобщие методы исследования; перечислите эмпирические и теоретические методы исследовательской деятельности, расскажите об основных формах научного познания (научный факт, научная проблема, гипотеза, теория, категории, принципы, законы, парадигма).

4.Ответ на четвертый вопрос целесообразно начать с определения рациональности. Рациональность — тип мышления и соответствующего ему продукта, которые обладают: а) языковой выразительностью; б) определѐнностью понятий, терминов и состоящих из них суждений, их значение и смысл; в) системностью; г) обоснованностью (наличием логической связи между суждениями); д) открытостью для внутренней и внешней, критики, оснований и средств; е) рефлексивностью (самоуправляемостью процессом мышления); ѐ) способностью к изменению всех компонентов мышления, включая продукт мышления. Раскройте содержание дефиниции «научная рациональность», охарактеризуйте сложившееся исторические типы научной рациональности: классический, неклассический и постнеклассический.

5.В заключении следует указать, что различают закрытую и открытую рациональность. Закрытая реализуется в режиме заданных целеориентиров, но является универсальной. Рациональное в закрытой рациональности может не быть таковым в открытой. Например, решение производственных проблем не всегда рационально в экологическом контексте. Открытая рациональность не руководствуется принципом: «этого не может быть, потому что не может быть никогда», она основывается на известном шекспировском изречении о тайнах мира, не доступных нашим мудрецам; она позволяет проводить рефлексивный анализ альтернативных познавательных практик, предполагает внимательное и уважительное отношение к альтернативным картинам мира. Открытую рациональность связывают с антидогматизмом, но в ней существует опасность релятивизма и ситуация постоянного поиска «твѐрдой почвы».

1.4. Содержание отчета

6

1.Познание как процесс. Особенности познавательных способностей человека.

2.Специфика научного познания. Характер научной деятельности.

3.Формы и методы научного познания.

4.Понятие и типы научной рациональности.

5.Специфика открытой и закрытой научной рациональности.

1.5. Контрольные вопросы

1. Укажите на отличие видов познания: мифологическое, религиозное, философское, художественное, обыденное.

2.Укажите общие и отличительные признаки эмпирического, теоретического и метатеоретического уровней процесса познания.

3.В чем заключается различие закрытой и открытой рациональности?

Практическое занятие № 2. Изучение логики и психологии научного творчества

Учебные вопросы:

1.Сущность процесса научного творчества. Взаимосвязь интуитивного, неосознанного и осознанного в научном творчестве.

2.Психология научного творчества.

3.Социокультурные и индивидуальные начала научного творчества. Методические указания по подготовке к семинару.

1.Научное творчество - это целый комплекс различных сторон и

факторов. В нем в единстве функционируют и взаимодействуют логическое и психологическое, сознательное и бессознательное, рациональное и иррациональное, продуктивное и репродуктивное, индивидуальное и социальное, а в последнее время человеческий и машинный факторы. Целостный и многомерный подход к научному творчеству требует анализа всех этих аспектов. В рамках заявленной темы семинарского занятия раскройте содержание данных факторов. Следует иметь в виду, что проблема соотношения перечисленных факторов весьма неоднозначно решается специалистами. При подготовке данного вопроса проанализируйте следующие утверждения: 1. Научное познание и научное творчество существуют как неразрывное целое. 2. В научном познании прослеживается взаимосвязь репродуктивной и творческой деятельности. 3. Научное познание не всегда является творчеством. С каким из этих утверждений Вы согласны? Ответ аргументируйте. Научное познание движется вперед благодаря положительным результатам исследования и, прежде всего, новым открытиям. Раскройте содержание понятий «открытие», «научное открытие».

2. Обширная сфера творческой деятельности исследуется с позиций психологии. В последние десятилетия здесь получены важные результаты. Они позволяют вполне явно и определенно описать многие компоненты и психологические приемы творческого мышления. Проанализируйте сложившиеся в отечественной и западной психологии подходы по общей проблематике

7

творчества: психоаналитический, психометрический, прагматический, когнитивный и социально-личностный. Обратите внимание на плодотворность интегративного подхода, который объединяет знания о множестве составляющих творческого процесса и об условиях, необходимых для его функционирования. Для творчества, согласно этому подходу, необходимы следующие взаимосвязанные факторы: интеллектуальные способности, знания, стиль мышления, специфические личностные характеристики, мотивация, профессиональное окружение. Данный подход ориентирует творческих людей на проявление интереса и на развитие идей, которые еще не пользуются популярностью, но, тем не менее, содержат в себе большой потенциал. В наиболее общем виде этику науки можно определить как совокупность официально опубликованных правил, нарушение которых ведет к административному разбирательству.

3. Учѐный должен следовать принципам научной этики, чтобы успешно заниматься научными исследованиями. В науке в качестве идеала провозглашается принцип, что перед лицом истины все исследователи равны, что никакие прошлые заслуги не принимаются во внимание, если речь идѐт о научных доказательствах. Не менее важным принципом научного этоса является требование научной честности при изложении результатов исследования. Учѐный может ошибаться, но не имеет права подтасовывать результаты, он может повторить уже сделанное открытие, но не имеет права заниматься плагиатом. Ссылки как обязательное условие оформления научной монографии и статьи призваны зафиксировать авторство тех или иных идей и научных текстов и обеспечивать чѐткую селекцию уже известного в науке и новых результатов. Существуют детально разработанные правила о том, каким условиям должны отвечать соавторы научной статьи.

В различных научных сообществах может устанавливаться различная жѐсткость санкций за нарушение этических принципов науки. Снижение «качества знания» при нарушении этики науки ведѐт к макулатурной науке, идеологизации науки, и коммерциализации науки (когда основной целью является гонка за финансированием). Одним из рычагов контроля за выполнением научной этики является анонимное рецензирование научных статей, проектов и отчетов.

Характеризуя общие принципы научной деятельности, необходимо подробно рассмотреть нормы, регулирующие повседневную научную деятельность; нормы, регулирующие отношения между коллегами и сотрудниками, а так же нормы, регулирующие публикацию результатов исследования. Научное творчество связано с решением непарадигмальных научных проблем, вот почему необходимо рассмотреть данный феномен. Как известно, проблемы возникают и формулируются на основе проблемных ситуаций. Среди таких ситуаций можно различать стандартные и нестандартные ( оригинальные, творческие ). Суть первых заключается в том, что они дают знание, принципиально не отличающееся от имеющегося, а, кроме того, в существующем арсенале науки имеются средства и методы разрешения проблем, порожденных этими ситуациями. Нестандартные ситуации проблематичны в двух отношениях: они содержат в себе проблему, относящуюся к самому объекту

8

исследования, во-первых, а, во-вторых, проблемой для исследователя являются методы, способы и средства решения обнаруженной проблемы. Нестандартные проблемы называют непарадигмальными, поскольку решение таких проблем нельзя получить с помощью существующих представлений, методов и приемов решения проблем, т. е. на базе имеющихся парадигм. Полученные в результате решения таких проблем знания не укладываются в рамки существующих теорий

ипредставлений. Источником, порождающим непарадигмальные проблемы, выступают противоречия познания. Укажите известные Вам виды противоречий

иприведите примеры непарадигмальных проблем из истории науки.

1.4.Содержание отчета

1.Сущность процесса научного творчества. Взаимосвязь интуитивного, неосознанного и осознанного в научном творчестве.

2.Психология научного творчества.

3.Социокультурные и индивидуальные начала научного творчества.

Практическое занятие № 3.

Изучение современных способов обработки металлов

Для обсуждения студентам предлагается подготовить к занятиям следующие темы рефератов:

1. Электрические способы обработки металлов.

2.Плазменная обработка.

3.Лазерная обработка.

4.Электронно-лучевая обработка.

5. Нанотехнология.

Методические указания по подготовке к семинару 1. Современный этап развития технологической науки характеризуется

постепенной интеграцией ее традиционных отраслей в единую теорию, в основе которой лежит представление о технологии как особой форме движения вещества и энергии. С другой стороны, по мере качественного роста знаний о фундаментальных законах строения и функционирования материи происходит дифференциация технологий как посредством реализации технологических воздействий, так и по природе используемых материально-энергетических и информационных процессов, которые лежат в их основе.

9

непосредственно (гальваническая связь) к детали и инструменту. При этом преобразование электрической энергии в другие виды энергии происходит в зоне обработки, образованной взаимодействующими поверхностями инструмента

иобрабатываемой детали.

2.Плазменная обработка

Обработка материалов низкотемпературной плазмой, генерируемой дуговыми или высокочастотными Плазматронами. При П. о. изменяется форма, размеры, структура обрабатываемого материала или состояние его поверхности. П. о. включает: разделительную и поверхностную резку, нанесение покрытий, наплавку, сварку, разрушение горных пород (Плазменное бурение).

3.Лазерная обработка Возможность получать с помощью лазеров световые пучки высокой

мощности до 1012 –1016 вт/см2 при фокусировки излучения в пятно диаметром до 10-100 мкм делает лазер мощным средством обработки оптически непрозрачных материалов, недоступных для обработки обычными методами (газовая и дуговая сварка). Это позволяет осуществлять новые технологические операции, например, просверливание очень узких каналов в тугоплавких материалах, различные операции при изготовлении пленочных микросхем, а также увеличения скорости обработки деталей. Электроннолучевая обработка материалов

4.Электронно-лучевая обработка осуществляется в вакууме при наличие специального оборудования: технологической камеры с вакуумной системой и электронной пушки с высоковольтным источником питания.

К электронно-лучевым установкам предъявляется ряд общих требований. Рабочая камера должна быть газонепроницаемой и обладать прочностью, достаточной, чтобы выдержать атмосферное давление при создании вакуума внутри камеры. В качестве материала камеры лучше применять нержавеющую сталь.

5. Нанотехнология объединяет различные способы размерной обработки: механические, электрофизические и электрохимические, комбинированные. Из них наиболее широко применяют механическую обработку с лезвийным и алмазным наноточением.

1.4.Содержание отчета

1.Электрические способы обработки металлов. Привести схемы установок.

2.Плазменная обработка. Дать описание одорудования.

3.Лазерная обработка. Привести схемы установок и принцип их действия.

4.Электронно-лучевая обработка.

5. Нанотехнология. Привести примеры применения в машиностроении.

Практическое занятие № 4 Изучение современных методов повышения надежности

металлических конструкций гидроманипуляторов

10

Оценка надежности металлических конструкций гидроманипуляторов производится по критерию прочности. Степень рассеивания эксплутационных напряжений зависит, как показывает опыт эксплуатации лесозаготовительных машин, от таких факторов: условий эксплуатации, разброса характеристик поднимаемых грузов (деревьев), деятельности оператора.

На основе анализа работ и с учетом опыта проектирования, изготовления, эксплуатации гидроманипуляторов определены направления повышения надежности металлоконструкции.

А) Совершенствование методов расчета путем повышения достоверности расчетных схем и нагрузок с использованием результатов тензометрирования натурных образцов манипуляторов, ресурсных стендовых испытаний, сбора и обработки информации по эксплуатационной надежности металлоконструкции, применения методов расчета по предельному состоянию с учетом числа циклов за срок службы.

Б) Применение низколегированных сталей с пределом текучести

т=430 450 МПа.

В настоящее время для изготовления сварных стальных конструкций манипуляторов широко применяются низколегированные стали марок 09Г2С, 10ХСНД, 15ХСНД, 12-ой категории (с проверкой ударной вязкости при температуре -40°С и после механического старения). Эти стали отличаются более высоким пределом текучести по сравнению с углеродистыми сталями, более низкой температурой перехода в хрупкое состояние и повышенной коррозионной стойкостью. К недостаткам низколегированных сталей относятся большие стоимость и чувствительность к концентрациям напряжений. В обоснованных случаях, когда определяющим является критерий прочности, а не жесткости, необходимо применять низколегированные стали с пределом текучестит = 590 780 МПа (например сталь 12ГМ2МФАЮ). При выборе материалов для сварных стальных конструкций необходимо учитывать не только механические характеристики, но также технологические свойства и в первую очередьсвариваемость.

С) Обеспечение высокого качества сварных соединений. Для этого необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

-требовать снятия усиления шва в зоне с высоким уровнем переменных напряжений, так как усиление шва значительно снижает предел выносливости;

-избегать крепления каких-либо деталей к элементам конструкций, работающих при высоких переменных напряжениях;

-размещать сварные швы в местах с низким уровнем напряжении и малой переменной составляющей напряжений;

-нагрузки от кронштейнов передавать не на пояса, а стенки или одновременно на пояса и стенки конструкции;

-элементы конструкций, воспринимающие давление выдвижных секций, усиливать накладками, длина которых превышает ход удлинителя.