Основы научных исследований в горном деле

Наиболее целесообразно начинать поиск с просмотра соответствующих отраслевых выпусков реферативных журналов РЖ ВИНИТИ, авторские свидетельства, патенты.

В РЖ ВИНИТИ распределение патентных документов производится по предметно-тематическому принципу, т.е. по отраслям науки и техники в соответствии с классификацией РЖ ВИНИТИ.

По вопросам горного дела следует просматривать реферативный журнал «Горное дело».

Патентный поиск рекомендуется вести по патентным фондам наиболее развитых в техническом отношении стран: России(СССР), Великобритании, США, ФРГ, Франции и Японии на глубину, достаточную для установления уровня и тенденций развития данного вида техники (в среднем за пять-семь лет). В таблицу 4.2 вносятся сведения обо всех патентных документах, непосредственно относящихся к предмету поиска.

Научно-техническая информация, относящаяся к предмету поиска вносится в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Научно-техническая информация, отобранная для последующего анализа

В результате патентных исследований выявляется современный уровень научно-технических достижений по разрабатываемой теме.

4.3 Основные формы работы над научно-технической литературой

Основные формы работы над научно-технической литературой: конспектирование, анализирование и обобщение (научный обзор, реферат).

Конспект – это сжатое изложение самого существенного в данном материале. Конспект должен быть кратким и точным в выражении мыслей автора своими словами. Слова автора обязательно оформлять в цитаты. Максимально точно записывать формулы, определения, схемы, статистику.

Форма ведения записей:

72

а) на карточках – их удобно хранить, а недостаток – малый размер не позволяет часто умещать материал на одной карточке; б) в тетрадях – помещаются несколько источников, а недос-

таток – требуется специальный указатель.

Удобна смешанная форма – на карточках аннотации, а более полно материал в тетрадях.

При ссылке на источник информации необходимо соблюдать ГОСТы 7.1 - 2003 и 7.82 - 2001 и Библиографическое описание документа.

Анализирование – это раскрытие внутреннего содержания документа с использованием личных знаний и данных других авторов. Позволяет выявить авторский замысел, вскрыть недостатки работы.

Обобщения выполняются в виде обзоров литературы или рефератов.

Научный обзор – это сжатое, систематизированное, с выводами и рекомендациями изложение современного состояния проблемы, основных тенденций ее развития, рассматриваемых в книгах, статьях, патентах и т.п., отобранных для составления обзора.

Реферат – краткое изложение содержания документа или его части с основными фактическими сведениями и выводами. Реферат содержит тему, предмет (объект) исследований, цель, метод проведения работы, полученные результаты, выводы, область применения.

4.4 Формы научной коммуникации (апробации)

Информация нарастает быстрыми темпами и также быстро устаревает. В связи с этим является важной научная коммуникация: это общение ученых в коллективе, соавторство, популяризация, передача другим специалистам, сообщения инженерноприкладной сфере.

Виды научной коммуникации:

Публикации. Данные, полученные в результате исследований и имеющие существенное научное или практическое значение, публикуются в виде статьи.

73

Общий план статьи: введение, аналитический обзор (обзор источников, постановка задачи), методика, содержание и результаты выполненной работы, выводы и предложения.

Личные контакты включают общение сотрудников лаборатории, кафедры и до международных встреч. Не рекомендуется при этом сообщать сведения о незавершенных работах, о содержании заявок по которым не прекращено делопроизводство и т.д.

Переписка со знакомыми и незнакомыми исследователями для уточнения данных, которые не попали в статью, получение консультаций у известных специалистов по узким вопросам и т.д.

Научные семинары проводятся по относительно узкому кругу вопросов, чаще внутри лаборатории, кафедры, иногда с привлечением специалистов из других организаций.

Координационные совещания проводятся ежегодно при об-

суждении планов НИР, кратких отчетов о законченных и незаконченных работах.

Научные конференции (эпизодические и периодические) – организуют крупные НИИ и вузы, занимающие ведущее положение в разработке рассматриваемых проблем: периодические конференции проводятся раз в два – пять лет. Извещения о конференции рассылаются заинтересованным учреждениям, предприятиям и отдельным лицам заблаговременно, чтобы дать возможность подготовить тексты докладов, сообщений или их тезисы.

Информацию публикуют в таких изданиях как тезисы докладов (материалы) научной конференции или сборники научных трудов. На конференциях налаживают личные контакты, которые способствуют обмену информацией.

Контрольные вопросы и задания

1.Что относится к опубликованным и неопубликованным источникам научной информации и приведите примеры по вопросам горного дела?

2.Что означает первичные и вторичные источники научной информации и приведите примеры по вопросам горного дела ?

3.Что признается изобретением?

4.Что означает и предусматривает Международная патентная классификация (МПК)?

74

5.Какие этапы включают в себя патентные исследования и на основании каких источнков информации они проводятся?

6.Что означает конспект и какие основные требования предъявляются к конспектированию?

7.Что означает анализирование научного документа?

8.Что означает научный обзор литературных источников?

9.Что означает реферат и какие основные части он включает?

10.Перечислите наиболее известные формы научной коммуникации (апробации).

75

5 ПРОВЕДЕНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПАССИВНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

5.1 Первичная обработка экспериментальных данных

Экспериментальный метод исследования обычно связан со стабилизацией исследуемых факторов и изменения только одного из них, влияние которого изучается. Затем изменяется следующий фактор, а остальные остаются постоянными и т.д. Такая схема эксперимента называется пассивной.

Для удобства анализа данные опытов необходимо систематизировать и обобщить, сопоставить с теоретическими положениями, т.е. провести их первоначальную обработку [11, 14, 20].

Первичная обработка экспериментальных данных заключается в первую очередь в их систематизации (размещение данных в таблицах или на отдельных карточках), определении диапазона изменения функции и аргумента, средних значений величин и их частотных характеристик. Для наглядности на основе первичных данных строят графики зависимости исследуемой величины от факторов, которые изменялись в ходе эксперимента. К первичной обработке относится и подбор эмпирических формул по зависимостям, полученным на графиках.

Материал в таблицах располагают в хронологической последовательности (временной ряд) или в соответствии с изменениями одного из основных параметров (ряды распределения). Работать с таблицами, имеющими большой массив данных очень неудобно и поэтому их надо упрощать (объединять идентичные опыты с указанием обобщенного материала; из значений, несущих одинаковую информацию использовать те, которые более представительны и точны и т.д.) В окончательной форме таблицы оставляют только исходные данные и полученные результаты.

Обобщающими характеристиками ряда экспериментальных данных служат средние величины и характеристики изменчивости (рассеяния).

При обработке экспериментальных данных используются методы математической статистики. Математическая статистика − раздел математики, изучающий математические методы сис-

76

тематизации, обработки и использования статистических данных для научных и практических выводов.

Математическая статистика опирается на теорию вероятностей и ее применение для обработки опытных данных в горном деле обусловлено случайным характером изменяемых величин и ошибок измерения, разнообразием влияющих на исследования факторов и значительным объемом выборки [1, 13, 14, 20, 22]. Методы математической статистики дают возможности оценивать достоверность полученного результата и область, в которой с требуемой вероятностью будет лежать искомое значение; определять основные факторы и их количественное влияние на изучаемые явления, устанавливать математические модели и уравнения, оценивать достоверность полученных уравнений, их адекватность изучаемым процессам и явлениям.

О характере и структуре экспериментальных данных дают представление кривые частного распределения. Вариационный ряд графически изображают в виде гистограммы, полигоны, кумуляты (кумулятивная кривая) – накопленная частота и огивы (рисунок 5.1).

Вариационный ряд разбивают на интервалы (нечетное количество). Оптимальный размер интервала И может быть определен по формуле

где Р = Хmax − X min − размах вариации (разность между макси-

мальным и минимальным значениями фактора); n - количество экспериментальных данных.

В пределах каждого интервала подсчитывают количество точек и находят долю или процент от общего числа выборки. Эти величины представляют в виде графиков.

77

Рисунок 5.1 – Кривые частного распределения а – гистограмма; б – полигона

78

Рисунок 5.1 (продолжение) – Кривые частного распределения в – кумулята; г - огива

79

5.2Оценочные характеристики экспериментальных данных

5.2.1Оценка погрешностей измерений. Анализ погрешно-

стей измерений основывается на теории случайных ошибок, которая позволяет оценить надежность измерения при заданном количестве замеров или определить минимальное количество замеров, гарантирующее требуемую (заданную) точность и надежность измерений. Наряду с этим, возникает необходимость исключить грубые ошибки ряда и определить достоверность полученных данных.

Погрешность данного числа yi , которое рассматривается

как приближенное значение другого числа y, есть разность y − yi , т.е. абсолютная погрешность.

Относительная погрешность определяется по выражению

y − yi (измеряется в процентах). yi

Для характеристики точности (степень приближения истинного значения параметра к его теоретическому номинальному значению) приближенного равенства (y ≈ yi ) используется выра-

5.2.2 Определение обобщающих характеристик измерений.

Для большой выборки и нормального закона распределения обобщающими оценочными характеристиками измерений являются

среднее значение выборки у, дисперсия σ 2 и среднеквадратич-

ное отклонение σ (корень квадратный из дисперсии), определяемые по формулам [20, 22]: