4088

УДК 629.33.004.67

Кадырметов, А. М. Основы научных исследований: методические указания для самостоятельной работы студентов по специальности 23.05.01 Наземные транспортно-технологические средства / А. М. Кадырметов, Д. А. Попов, Е.

В. Снятков. – Воронеж. – 2019. – 14 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г. Ф. Морозова

Рецензент заведующий кафедрой эксплуатации транспортных и технологиче-

ских машин ФГБОУ ВО ВГАУ доктор техн. наук, профессор Е. В. Пухов

2

1. ПОДГОТОВКА И ВЫПОЛНЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.1.Общая информация и выбор номеров вопросов в разделах для самостоятельной подготовки

Самостоятельная работа студентов по дисциплине «Основы научных исследований» включает в себя подготовку к теоретическому курсу и практическим работам.

Согласно рабочей программе общая трудоемкость дисциплины составляет 252 часа. На самостоятельную работу отводится 144 часа (табл. 1).

Изучаемые разделы дисциплины и количество часов, отводимое на самостоятельное изучение теоретического курса, представлено в таблице 2.

Таблица 1 – Объем дисциплины и виды учебной работы

При изучении вопросов, выносимых на самостоятельное изучение, студентам необходимо письменно подготовить ответы на контрольные вопросы. Основной информационный материал находится в учебных пособиях [1, 2], а также в дополнительных информационных источниках [3, 7, 8]. На самостоятельное изучение выносятся также и контрольные вопросы к практическим работам, приведенные в конце каждой практической работы методических указаний [4], на которые необходимо подготовить ответы в устной форме.

Вопросы составлены таким образом, чтобы студент выбирал из разделов 1-8 по 2 вопроса (всего 16 вопросов).

Для студентов очного обучения номера вопросов для каждого раздела выбираются равными номеру фамилии студента в списке группы. Например, если фамилия студента в списке группы стоит седьмой, то из каждого раздела студент выбирает вопросы №7 и №8. Если номер вопроса больше количе-

3

ства вопросов в каком-либо разделе, то для такого раздела номер вопроса выбирается по принципу продолжения счета по кругу. Например, если номер фамилии в списке группы равен 20, то в разделе №3, имеющем 8 вопросов, выбирается вопрос под номером 4 (= 8 + 8 + 4 = 20); в разделе №7, имеющем 11 вопросов, выбирается вопрос под номером 9 (= 11 + 9 = 20), а в разделе №8, имеющем 19 вопросов, выбирается вопрос под номером 1 (= 19 + 1 = 20).

Для студентов заочного обучения номера вопросов выбираются следующим образом: по номеру зачетной книжки и начальной букве фамилии студента из таблицы 3 заданий на самостоятельную работу определяются необходимые варианты. Например, номер зачетной книжки студента Иванова А. А. – 896001. Выбираем сочетание первой буквы и цифр зачетной книжки: И8, И9, И6, И0, И0, И1. Сочетание буквы «И» и цифры «0» повторяются, поэтому одно сочетание «И0», меняем на сочетание следующей буквы фамилии «В», а цифру «0» оставляем. Сочетание «И8» соответствует номеру вопроса из раздела 2, «И9» – раздел 3, «И6» – раздел 4, «И0» – раздел 5, «В0» – раздел 6, «И1» – раздел 7. В итоге из раздела 2 берется вопрос № 1, раздела 3 – вопрос № 12, раздела 5 – вопрос № 13, раздела 7 – вопрос № 9, раздела 9 – вопрос № 3, раздела 11 – вопрос № 20.

Таблица 2 – Разделы дисциплины, изучаемые на аудиторных занятиях, и время, отводимое на самостоятельную работу, ч.

Ответы на вопросы оформляются в виде реферата объемом от половины до одной страницы на каждый вопрос. В некоторых случаях допускается ответ на вопрос объемом до трех страниц.

Таблица 3 – Варианты заданий на самостоятельную работу

1.2. Вопросы для самостоятельного изучения и поиск ответов для них

Раздел 1. Понятие, содержание и функции науки. Методы получения знания и его формы.

1.Что такое методология науки?

2.Какие уровни методологии вам известны?

3.Методы и формы научного познания.

4.Что такое наблюдение, счет, измерение, сравнение, эксперимент, обобщение, анализ, аналогия, моделирование?

5.Перечислите этапы и законы развития технической системы.

6.Что такое наука?

7.Каково деление наук по отраслям знаний?

8.В чем заключается специфика научной деятельности?

9.Дайте понятия объекта, предмета и субъекта научного исследования.

10.Вклад российских ученых в машиноведение.

11.Вклад российских ученых в становление и развитие двигателей внутреннего сгорания и автомобилестроение.

5

12.Понятие «наука».

13.Понятие «теория».

14.Актуальность теоретических исследований.

15.Что является формой существования науки?

16.В чем различие фундаментальных и прикладных наук?

17.Значение науки.

18.Что дают научные исследования. Пример из области автомобилестроения, эксплуатации или ремонта автомобилей.

19.Отличие научно-исследовательских работ от опытно-конструкторских разработок.

20.Отличие этапов проведения НИР от этапов ОКР.

Ответы на вопросы искать в источниках [1] стр. 11-20; [3] стр. 6-21.

Раздел. 2 Процесс научного исследования.

1.Формулирование научно-технической проблемы.

2.Понятие научного направления.

3.Понятие научной темы.

4.Что такое техническая наука, предвидение, информация (и каковы ее свойства), факт, гипотеза, знание, познание?

5.Что такое идея и теория?

6.Понятие гипотезы. Пример из области исследований автомобильной техники.

7.Перечислите основные методы исследований.

8.Что такое системный анализ, каковы его этапы?

9.Что такое научное исследование и какова его цель?

10.Что такое тема научного исследования?

11.Как можно охарактеризовать свойства научного исследования: актуальность, научная новизна и практическая ценность?

12.Какие этапы научного исследования вам известны?

13.Перечислите основные принципы моделирования при выполнении научных исследований.

Ответы на вопросы искать в источнике [1] стр. 21-38.

Раздел 3. Информационно-аналитические исследования.

6

1.Перечислите основные информационные и библиографические источники информации.

2.Методика проведения поиска, систематизации информации при написании литературного обзора.

3.Методические вопросы анализа информационных источников.

4.Основные средства поиска, сбора, систематизации и анализа исходных источников информации.

5.Типы и содержание публикаций.

6.Цель и задачи информационно-аналитических исследований.

7.Методика конспектирования источников информации.

8.Научные библиотеки и информационные центры.

Ответы на вопросы искать в источниках [1] стр. 129-156; [4] стр. 8-18.

Раздел 4. Методы сбора количественной информации.

1.Методы экспертного опроса. Случаи использования.

2.Методика и особенности лабораторных испытаний.

3.Методика и особенности стендовых, полигонных и производственных испытаний.

4.Сформулируйте основные причины появления неопределенностей. Какие из них являются субъективными, а какие – объективными?

5.Как описывается неопределенность математически?

6.Когда в задаче математического моделирования применяется стохастическое описание переменных?

7.Стохастические методы при сборе количественной информации.

8.Характеристики случайных величин при статистической обработке информации.

9.Дайте определение функции и плотности распределения.

10.Меры положения и рассеяния кривой распределения. Объясните различие между модой, медианой и математическим ожиданием.

11.Что характеризуют дисперсия, стандартное отклонение, коэффициент корреляции?

12.Дайте характеристики законам распределения: нормальному, экспоненциальному, равномерному.

13.Что характеризуют начальный и центральные моменты?

14.Квантили распределения.

15.Интервальные оценки, доверительные интервал и вероятность.

7

16.Ошибки диагностирования первого и второго рода, их значение.

17.Способы представления параметров распределения: эмпирическая функция распределения, полигон частот, гистограмма частот.

18.Что такое корреляционное поле, линии регрессии?

19.Метод наименьших квадратов для получения уравнения линейной регрессии.

20.Коэффициент корреляции, его смысл.

Ответы на вопросы искать в источнике [1] стр. 47-76

Раздел 5. Экспериментальные исследования.

1.Виды экспериментов и испытаний.

2.Понятие пассивного эксперимента. Пример.

3.Понятие активного эксперимента. Пример.

4.Назовите основные этапы статистической обработки пассивного эксперимента.

5.Планирование многофакторного эксперимента. Исходные положения и преимущества перед традиционной методикой. Понятие «проклятие размерностей».

6.Построение полного факторного эксперимента 1-го порядка. Пример.

7.Построение полного факторного эксперимента 2-го порядка. Пример.

8.Построение дробного факторного эксперимента. Пример.

9.Понятие звездной точки, фактора и отклика в плане эксперимента 2-го

порядка.

10.Определение необходимого количества экспериментов.

11.Основные цели планирования эксперимента.

12.Метод крутого спуска (крутого восхождения) и его назначение при планировании эксперимента.

13.Метод наименьших квадратов при построении уравнения регрессии. Пример на графике.

14.Какие этапы необходимо реализовать для проведения эксперимента? 15.Что такое поисковый, лабораторный, натурный, простой, сложный, ве-

щественный, модельный эксперименты?

16.В чем заключается принципиальное отличие однофакторного эксперимента от многофакторного?

17.Что такое технологический эксперимент?

18.Что должен включать в себя план эксперимента?

8

19.Каким статистическим требованиям должны отвечать результаты экспериментальных исследований?

20.В чем сущность планирования эксперимента? Поясните разницу между активным и пассивным экспериментом.

21.Какие задачи решает теория планирования эксперимента?

22.Как выбрать уровни варьирования факторов?

23.Что такое полный факторный эксперимент?

24.В чем сущность дробного факторного эксперимента, и какими математические модели он позволяет исследовать?

25.Какую область описывает уравнение регрессии, полученное с помощью дробного факторного эксперимента, и в каких границах его можно использовать?

26.Что такое взаимодействие факторов и сколько их может быть в дробном факторном эксперименте?

27.В чем сущность и цели стандартизации масштаба факторов?

28.Как составляется и какими свойствами обладает матрица планирования дробного факторного эксперимента?

29.Виды погрешностей измерений.

30.Оценка погрешностей при конечном числе измерений, коэффициент Стьюдента.

31.Определение суммарной погрешности измерений.

32.Погрешности косвенных измерений.

33.Что включает метрологическое обеспечение эксперимента? 34.Измерительные характеристики приборов: погрешность, точность, ста-

бильность.

Ответы на вопросы искать в источниках [1] стр. 77-85; [2] стр. 27-52; 3-72; 73-107; [3] стр. 96-124.

Раздел 6. Теоретические исследования. Методы инженерного творче-

ства.

1.Общие вопросы моделирования в научных исследованиях. Классификация моделей научного познания.

2.Понятие абстрагирования и идеализации. Пример из области производства, ремонта и эксплуатации автомобильной техники.

3.Понятие анализа и синтеза. Пример из области производства, ремонта и

эксплуатации автомобильной техники.

9

4.Понятие дедукции и индукции. Пример из области производства, ремонта и эксплуатации автомобильной техники.

5.Перечислите функции моделей.

6.Дайте понятие моделей и моделирования.

7.Дайте понятие аналитической и численной моделей.

8.Понятие вычислительного эксперимента.

9.Методы теоретического исследования. Примеры.

10.Понятие оптимизации. Пример из области производства, ремонта и эксплуатации автомобильной техники.

11.Применение теории подобия и размерностей в научных исследованиях. Случаи и достоинства их использования в исследованиях. Пример.

12.Критерии теории подобия. Примеры.

13.Сформулируйте теоремы подобия. Приведите пример.

14.Раскройте понятие математического моделирования. Пример.

15.Раскройте понятие имитационного моделирования. Пример.

16.Дайте классификацию математических моделей.

17.Перечислите основные типы математических моделей, применяемых в сфере автомобильного транспорта.

18.Какие процессы называются равновесными?

19.Аналитические методы оптимизации.

20.Градиентные методы оптимизации.

21.Оптимизация методами линейного и нелинейного программирования.

22.Оптимизация методами динамического программирования.

23.Методы дисперсионного, регрессионного, корреляционного и спектрального анализа.

24.Метод Монте-Карло.

25.Понятие и использование графов.

26.Этапы вычислительного эксперимента.

27.Основы метода сеток, конечных элементов и дискретных элементов. 28.Перечислите основные типы математических моделей процессов в дви-

гателях внутреннего сгорания. Пример.

29.Перечислите основные типы математических моделей в транспортных задачах. Пример.

30.Задачи теории массового обслуживания в задачах технического обслуживания, ремонта и перевозок. Пример.

10