Методы и средства исследований

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Пермский государственный педагогический университет
Кафедра технологии и методики преподавания технологии
Учебно-методический комплекс по дисциплине
«МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ»
Специальность:
260901.65 – «Технология швейных изделий»
Пермь
ПГПУ
2009
1
Автор-составитель: доцент, к.п.н., Никонова Т.В.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Методы и средства
исследований» составлен в соответствии с требованиями Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по
специальности 260901.65 «Технология швейных изделий».
Дисциплина относится к федеральному компоненту цикла естественнонаучных дисциплин.
Утверждено на заседании учебно-
Утверждено на заседании кафедры
методической комиссии физического
технологии и методики преподавания
факультета:
технологии:
Протокол №
Протокол №
«___» _______________2009г.
«___»___сентября__________2009г.
Председатель УМК________________
Зав. кафедрой_________________
2
Содержание
I. Рабочая программа дисциплины………………………………………………4
1. Цели и задачи изучения дисциплины…………………………………………4
2. Требования к уровню освоения дисциплины ………………………………...5
3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля …….…5
3.1. Объем дисциплины и виды учебной работы ………………………………..5
3.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы………………….6
4. Содержание разделов, основных тем учебной дисциплины………………...7
5. Темы практических работ……………………………………………………...9
7. Тематика курсовых/контрольных работ и методические указания по их
выполнению……………………………………………………………………....10
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины ……………………………10
8.1. Список литературы…………………………………………………………..10
8.2.Материально-техническое и информационное обеспечение
дисциплины…………………………………………………………………….…10
8.3. Методические указания для студентов……………………………………..11
8.4. Методические рекомендации для преподавателя………………………….11
II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и
итоговых аттестаций………………………………………………………………11
Приложение 1. Примерные вопросы к зачету…………………………………...11
I. Рабочая программа дисциплины
1. Цели и задачи изучения дисциплины
В современных условиях процессы конструирования и технологии
выполнения
швейных
изделий
приобретают
все
более
творческий,
поисковый характер. И для решения нестандартных задач работникам
требуются знания по вопросам проведения научного исследования и
правилам апробации новых технологий. Поэтому будущие специалисты
должны ориентироваться в методах и средствах исследований.
Помимо этого учебный процесс подготовки инженерных кадров
предусматривает участие студентов в научно-исследовательской работе,
которая является обязательной для всех студентов и проводится при
освоении различных дисциплин в установленные рабочим планом сроки.
Знания методов и средств исследований необходимы студентам для принятия
технических решений при выполнении научно-исследовательских работ,
курсовых и выпускных квалификационных работ.
Дисциплина
«Методы
и
средства
измерений»
относится
к
естественнонаучному циклу федерального компонента образовательной
программы по специальности 260901.65 «Технология швейных изделий» и
предполагает освоение основных принципов решения задач, связанных с
проведением различного рода исследований и получения математических
моделей технологических процессов текстильной промышленности. Здесь
также изучается методика планирования и проведения эксперимента,
излагаются основные принципы измерения различных физических величин.
Данная дисциплина обеспечивает базовую подготовку студентов,
освоение теоретической базы знаний, необходимой для осуществления
самостоятельной научно-исследовательской и практической деятельности на
предприятиях швейной промышленности.
Цель дисциплины – формирование у студентов первоначальных навыков,
необходимых для осуществления научно-исследовательской деятельности на
4
предприятиях швейной промышленности или научных организациях этого
профиля, включающих в себя как общие вопросы организации исследования,
так и работы с математическими моделями, описывающими технологический
процесс.
Изучение дисциплины «Методы и средства исследования» обеспечит
формирование широты мышления будущего специалиста путем получения
наряду
с
базовыми
необходимых
знаний
в
области
исследования
технологических процессов и продуктов их производства.
Основными задачами курса является ознакомление студентов с
научным подходом и методологией проведения научных исследований, с
целями и методами осуществления основных этапов научного исследования,
с современными методами обработки экспериментальных данных.
2. Требования к уровню усвоения содержания дисциплины
Содержание дисциплины включает в себя как общие вопросы
организации научного эксперимента, так и практические умения, связанные с
проведением соответствующих расчетов.
В результате изучения дисциплины студент должен
иметь представление о:
- видах и этапах научно-исследовательской работы;
- способах обработки и представления результатов исследования;
знать:
- методы и средства проведения исследований;
- методики статистической обработки материала;
уметь:
- грамотно планировать экспериментальную деятельность;
- выполнять соответствующие измерительные процедуры;
- обрабатывать и анализировать результаты исследовательской работы;
владеть:
- умениями обрабатывать статистический материал различными
методами;
5
3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного
контроля
3.1 Объем дисциплины и виды учебной работы
Дисциплина изучается на 3 курсе. Согласно учебному плану на нее
отводено 100 часов, из которых 48 часов – аудиторных, из них 18 часов - на
лекции и 30 часов - на практические занятия. На самостоятельную работу
студентов отводится 52 часа.
Учебным планом предусмотрена самостоятельная работа, которая
включает изучение учебной и научно-технической литературы, посвященной
вопросам, связанным с тематикой дисциплины; выполнение расчетных
заданий по определению влияния различных параметров на технологические
процесса швейного производства; решение задач, связанных с оптимальным
выбором
швейного
оборудования
и
методов
определения
качества
продукции.
Текущий контроль знаний предусмотрен по результатам расчетных,
контрольных и самостоятельных работ.
Итоговый контроль предполагает зачет по курсу.
3.2 Распределение часов по темам и видам учебной нагрузки
Наименование разделов, тем
Количество часов
Всего Лекц.
Введение
Раздел
1.
Общая
характеристика
научноисследовательских и учебноисследовательских работ
Тема 1.1 Виды и этапы научных
исследований.
Тема
1.2
Характеристика
исследовательского
аппарата.
Требования
к
учебноисследовательским студенческим
работам
Раздел 2. Методы исследований
Контроль
Практ.,
Лаб.
Сам.
семинарск.
раб
раб
1
1
21
4
7
10
7
2
1
4
14
2
6
6
78
13
23
42
6
Тема 2.1 Применения числовых
и
функциональных
характеристик
случайных
величин
для
анализа
технологических процессов.
Тема
2.2
Точечное
и
интервальное
оценивание
параметров выборки. Требования
к объему выборки.
Тема 2.3 Применение основных
статистических критериев для
сравнения
числовых
характеристик продукта или
технологического процесса.
Тема 2.4 Планирование и
обработка
активного
однофакторного эксперимента.
Тема
2.5
Планирование
эксперимента для получения
линейных
моделей
многофакторного порядка
Тема 2.6 Анализ математических
моделей
с
использованием
аналитических и численных
методов
Тема
2.7
Применением
измерительной
техники
для
исследования
материалов
и
технологических процессов.
ИТОГО
11
2
3
6
11
2
3
6
10
2
2
6
12
2
4
6
14
2
4
8
8
2
2
4
9
1
5
6
100
18
30
52
4. Содержание курса
Введение.
Тенденции развития научной деятельности в современном мире.
Основные направления научно–исследовательских работ в швейной
промышленности.
Специфика учебно-исследовательских работ в вузе.
Раздел 1. Общая характеристика научно-исследовательских и
учебно-исследовательских работ
Тема 1.1 Виды и этапы научных исследований
Виды исследований: фундаментальные, прикладные.
Основные этапы исследовательской деятельности. Цели и задачи
этапов. Планирование этапов и содержания исследовательской деятельности.
7
Тема
1.2
Характеристика
исследовательского
аппарата.
Требования к учебно-исследовательским студенческим работам.
Методологические компоненты исследовательской работы: их
характеристика, требования к формулировке. Взаимосвязь компонентов.
Виды учебно-исследовательских работ студентов: реферативные
работы, курсовые работы, выпускные квалификационные работы.
Структура
учебно-исследовательской
работы.
Требования
к
оформлению.
Раздел 2. Методы исследований
Тема 2.1 Применение числовых и функциональных характеристик
случайных величин для анализа технологических процессов
Основные статистические характеристики рядов измерений.
Дисперсия, среднеквадратичное отклонение, коэффициент вариации.
Исключение резко выделяющихся значений. Нормальный закон
распределения, его параметры и использование. Проверка гипотезы о законе
распределения.
Тема 2.2 Точечное и интервальное оценивание параметров.
Планирование объема выборки
Понятие доверительного интервала и доверительной вероятности.
Критерий Стьюдента. Оценка доверительного интервала для среднего из
выборки. Планирование объема необходимой выборки для обеспечения
нужной точности.
Тема 2.3 Применение основных статистических критериев для
сравнения числовых характеристик продукта или технологического
процесса.
Виды критериев: непараметрические, параметрические. Категории
статистических критериев: Критерии значимости, критерии согласия,
критерии проверки на однородность. Основные понятия: статистическая
значимость критерия, мощность критерия. Уровни ряда. Индексы и средние
величины как наиболее распространенные статистические показатели.
Тема 2.4 Планирование и обработка активного однофакторного
эксперимента
Изучение методов планирования и обработки однофакторного
эксперимента. Получение и анализ параметров линейной зависимости,
получаемой на основе экспериментальных данных.
Тема 2.5 Планирование эксперимента для получения линейных
моделей многофакторного порядка
Матрицы планирования. Входные и выходные параметры.
Натуральные и кодированные значения факторов. Изучение методов
определения регрессионных многофакторных моделей первого порядка.
Оценка влияния фактов.
8
Тема 2.6 Анализ математических моделей с использованием
аналитических и численных методов
Физическая постановка задачи. Поиск, выбор или модификация
математической модели. Выбор аналитического или численного метода
анализа. Выбор и применение программного обеспечения.
Тема 2.7 Применением измерительной техники для исследования
материалов и технологических процессов.
Физические принципы измерения различных технологических
параметров в процессе швейного производства. Важнейшие функциональные
блоки измерительной системы.
Виды физических эффектов, используемых для первичной регистрации
нужных технологических параметров.
Первичное преобразование измеренной физической величины. Виды
первичных преобразователей. Виды чувствительных элементов с
различными видами выходных сигналов. Практические примеры построения
приборов для измерения параметров нетканых материалов или
технологических процессов.
5.Темы практических и/или семинарских работ
Тема дисциплины
Название практической работы
Тема 1.1 Виды и этапы научных
Практическая
работа
1.1.
исследований
Оформление
информационных
источников
Тема
1.2
Характеристика
Практическая
работа
1.2.1
исследовательского
аппарата. Разработка исследовательского аппарата
Требования
к
учебно- по теме, связанной с технологическими
исследовательским
студенческим процессами в швейном производстве.
работам.
Практическая
работа
1.2.2
Разработка
содержания
учебноисследовательской
работы
в
соответствии с заданной темой.
Тема 2.1 Применение числовых и
Практическая работа 2.1. Расчет
функциональных
характеристик статистических
характеристик
в
случайных величин для анализа эксперименте.
технологических процессов
Тема 2.2 Точечное и интервальное
Практическая работа 2.2. Проверка
оценивание
параметров. гипотез (статистических критериев),
Планирование объема выборки
основанных
на
распределении
Стъюдента
Тема 2.3 Применение основных
Практическая работа 2.3. Проверка
статистических
критериев
для статистических гипотез
сравнения числовых характеристик
продукта или технологического
процесса.
Колво
часов
1
4
2
3
3
2
9
Тема 2.4 Планирование и обработка
активного
одно-факторного
эксперимента.
Тема
2.5
Планирование
эксперимента
для
получения
линейных моделей многофакторного
порядка
Тема 2.6 Анализ математических
моделей
с
использованием
аналитических и численных методов
Практическая работа 2.4 Расчет
линейной однофакторной регрессионной
модели
Практическая
работа
2.5.
Эксперимент для получения линейных
многофакторных моделей
4
Практическая работа 2.6. Практика
применения
аналитических
и
математических методов для анализа
модели.
Тема
2.7
Применением
Практическая
работа
2.7.1
измерительной
техники
для Изучение конструкции датчиков.
исследования
материалов
и
Практическая
работа
1.7.2.
технологических процессов.
Разработка
схем
подключения
электроизмерительных приборов для
измерения неэлектических величин.
2
6. Лабораторные
предусмотрены
работы
(лабораторный
практикум)
4
2
3
–
не
7.
Тематика
курсовых/контрольных
работ/рефератов
методические указания по их выполнению – не предусмотрены
и
8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
8.1 Список литературы
Основная:
1.
Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая
статистика [Текст] : учеб. пособие для студентов вузов / Гмурман Владимир
Ефимович. - Изд. 8-е, стер. - М. : Высш. шк., 2002. - 479 с.
Дополнительная:
1. Бешелев С.Д. Математико–статистические методы экспертных
оценок / С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич. – Статистика, 1980. – 260с.
2. Кузьмичев В.Е. Практикум по методам и средствам исследований в
швейном производстве / В.Е. Кузьмичев, В.В. Козырев: Учебное пособие. Иваново, 1997. – 107с.
3. Стельмашенко В.И., Розаренова Т.В. Материаловедение швейного
производства. – М.: Легпромбытиздат.-1997
4. Скирута М.А., Комиссаров О.Ю. Инженерное творчество в легкой
промышленности. – М.: Легпромбытиздат, - 1990.
5. Новожилова М.М., Воровщиков С.Г. Таврель И.В. Как корректно
провести учебное исследование: От замысла к открытию. – М.: 5 за знания,
2007. – 160 с.
6. Павлов А.Н. Соколов Б.В. Методы обработки экспертной
информации: учебно-метод. пособие. СПб., ГУАП, 2005. - 42 с.
10
8.2 Материально-техническое и/или информационное обеспечение
дисциплины
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
Наименование
Краткая характеристика
ресурса
Консультатнт+
http:// www iglib.ru
www
sovremenniy.doko.ru
Справочно-правовая система
Интернет-библиотека образовательных изданий, в
которой собраны учебники, учебные пособия, справочные
издания. Удобный поиск по ключевым словам,
отдельным темам и отраслям знаний
Современный словарь
8.3 Методические указания студентам
При выполнении практических работ необходимо использовать
компьютерные программы, которые обеспечивают быстродействие при
расчетах и предполагают возможность графических построений.
Оформление работ производится на основе требований ГОСТ и ЕСКД и
должно включать в себя традиционные структурные элементы: введение,
основная часть, заключение, литература.
Самостоятельные работы выполняются с целью углубления и
расширения знаний по курсу и предполагает самостоятельное освоения
методов экспертной оценки объектов исследования
8.4 Методические указания преподавателям
В процессе изучения материала курса необходимо использовать как
традиционные
методы
обучения
(объяснительно-иллюстративные,
практические),
так
и
современные
(проектные,
интерактивные,
исследовательские).
В качестве средств обучения применяются мультимедийные средства,
используются графические программы.
II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок
проведения промежуточных и итоговых аттестаций
Промежуточная аттестация проводится по итогам практических работ,
которые выполняются в течение семестра.
Итоговый контроль знаний представляет собой проведение зачета по
дисциплине в конце семестра. К сдаче зачета допускаются студенты,
своевременно отчитавшиеся по результатам практических работ.
Приложение 1. Примерный перечень вопросов к зачету
1. Полный факторный эксперимент.
11
2. Среднее квадратичное отклонение.
3. Практическое применение методов математической статистики для оценки
результатов измерений в швейной промышленности.
4. Выбор параметра оптимизации.
5. Статистические характеристики. Среднее арифметическое. Размах.
6. Погрешности технических измерений.
7. Обобщенный параметр оптимизации.
8. Полигоны. Гистограммы.
9. Основные метрологические показатели приборов. Поверка средств
измерений.
10. Таблицы распределения частот.
11. Нормальный закон распределения.
12. Полный факторный эксперимент. Выбор области исследования.
13. Закон распределения Стьюдента.
14. Дробный факторный эксперимент.
15.Контроль и измерение температуры.
16. Численность и частотность.
17. Таблицы распределения численностей.
УМК разработан на основании требований ГОС и учебного плана
специальности _260901 «Технология швейных изделий»
и рассмотрен на заседании кафедры технологии и методики преподавания
технологии и утвержден .
Протокол № ___ от «___»__________2009г.
Заведующий кафедрой _________________
Ильин А.Н
подпись
12