Основы научных исследований_Папко Л. Ф

Инвестиции инноваций – совокупность материальных и интеллектуальных ценностей, вкладываемых в реализацию инновационного проекта.

Для изучения вопросов, связанных с инновационной деятельностью (№ 35–54), рекомендуется использовать источники [1, 3, 4, 6, 16].

Основные направления инновационной деятельности в облас-

ти производства керамических, вяжущих и стекловидных материалов и изделий, минеральных удобрений (вопрос № 55) определяются на основе анализа собранной информации по инновационным проектам, реализованным (либо находящимся в стадии реализации) на предприятии, на котором работает студент. Может быть также представлена информация об инновациях, реализованных в учреждении, отрасли, стране. При этом излагаются следующие данные:

−название и цель инновационного проекта;

−организация, в которой выполняется работа, сроки реализации проекта;

−основные стадии проекта;

−эффективность инновационного проекта.

Математическая обработка результатов измерений прочности

(вопрос № 56) проводится по методике, изложенной в разд. 5. Показатели прочности силикатных материалов (пределы прочности при сжатии и изгибе) приведены в приложении. Ряд значений показателей прочности образца выбирается по таблице приложения в соответствии с номером задания, указаннымвтабл. 1.

21

4. ПОИСК НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Научное исследование, конструкторская или технологическая разработка, организация производства начинаются с поиска информации. Поиск научно-технической информации осуществляется с помощью библиотечных каталогов, которые бывают трех видов: алфавитный, систематический и предметный.

Валфавитном каталоге карточки, в которых содержатся сведения о печатных изданиях, расположены в алфавитном порядке фамилий первого автора (если авторов не более трех) или заглавий произведений (авторов более трех, автор не указан).

Всистематическом каталоге карточки расположены по отраслям знаний в соответствии с библиотечной классификацией. Чаще всего используется Универсальная десятичная классификация (УДК). Применяется также библиотечно-библиографическая классификация (ББК).

Впредметном каталоге в алфавитном порядке перечисляются наименования отраслей знаний, отдельных тем.

Внастоящее время библиотеками создаются электронные базы данных. Поиск информации по таким базам может производиться по фамилии автора, названию книги или журнала, индексам УДК, а также ключевымсловам, т. е. словам, наиболееполноотражающимпредметпоиска.

Наиболее обширные фонды научных документов и изданий имеются в Национальной библиотеке Республики Беларусь, Центральной научной библиотеке имени Якуба Коласа Национальной академии наук Беларуси, Республиканской научно-технической библиотеке (РНТБ). Кроме этого, студенты могут пользоваться фондами библиотек высших учебных заведений.

4.1. Научные документы и издания

Все научно-технические издания можно разделить на первичные и вторичные.

Первичные документы – книги (за исключением справочной литературы), периодические издания, научно-технические отчеты, диссертации – содержат непосредственные результаты научных исследований и разработок, новые научные сведения.

Научная книга (текстовое издание объемом свыше 48 страниц) является первоисточником научных знаний. В наиболее обобщенном виде научная информация представлена в монографиях и тематических сборниках.

22

Монография – научный труд одного или нескольких авторов, содержащий всестороннее теоретическое исследование одной проблемы или темы. В монографиях приводятся сведения об уровне научных разработок в рассматриваемой области знаний, а также современные теории и технические разработки.

Тематический сборник состоит из отдельных статей коллектива авторов, в которых представлено всестороннее исследование одной научной проблемы.

Материалы научных конференций содержат тексты докладов или их краткое изложение – тезисы. Это один из наиболее оперативных источников информации, в котором отражается современный уровень исследований.

Монографии, тематические сборники и материалы конференций предназначены в основном для квалифицированных специалистов. Для учебных целей издаются учебники и учебные пособия, в которых систематизированные сведения научного и прикладного характера изложены в форме, удобной для преподавания и изучения.

Производственно-технические книги содержат описание принципов действия машин, приборов, а также технологии.

Официальные издания содержат информацию законодательного, нормативного или директивного характера.

Наиболее важным оперативным источником научно-технической информации являются периодические издания: журналы, бюллетени, газеты. Информация из специализированных научно-технических журналовсоставляет до70% отобщегообъема используемойинформации.

Перечень специализированных периодических изданий, в которых публикуются результаты научно-исследовательских работ в области технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов:

«Стекло и керамика»; «Стекло мира»; «Стеклянная тара»;

«Огнеупоры и техническая керамика»; «Строительные материалы»; «Цемент и его применение»; «Бетон и железобетон»;

«Journal of the Amerikan Сeramik Society»; «Berichte der Deutschen Keramischen Geselschaft»; «Silikattechnik»;

«Ceramic»;

23

«Glass Technology»;

«Glass Science and Technology»;

«Cement and Concrete Research»; «Zement − Kalk − Gips».

К периодическим изданиям относятся также продолжающиеся издания – сборники научных трудов вузов, научных обществ, академий и других учреждений («Труды», «Известия»). В отличие от журналов они выходят без строгой периодичности. Выпуски продолжающихся изданий нумеруются. В частности, «Труды БГТУ» издаются один раз в год. В них представлены статьи сотрудников университета, подготовленные по материалам проводимых научных исследований.

Нормативно-техническая документация – специальный вид тех-

нических изданий. К ним относятся стандарты, технические условия, инструкции, методические указания. Стандарт устанавливает комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации. Стандарты содержат техническую характеристику продукции, регламентируют качество продукции, методы испытаний, упаковки, маркировки, хранения и транспортировки. Отраслевые технические документы (технические условия, нормы) имеют ограниченную сферу действия и издаются при отсутствии стандартов на данную продукцию.

Патентная документация содержит сведения об изобретениях и других видах промышленной собственности. Патентная литература является важным источником научно-технической информации. Она позволяет выявить современное состояние и направление развития техники в различных странах.

Первичные непубликуемые документы – научно-технические от-

четы, диссертации, научные переводы – могут быть размножены в необходимом количестве экземпляров. Научно-технические отчеты содержат результаты законченных научно-исследовательских работ. В отчетах, в отличие от журнальных статей, полнее отражаются методика и результаты проведения экспериментальных работ. Диссертация – науч- но-исследовательская работа, представленная на соискание автором ученой степени доктора или кандидата наук.

Вторичные документы и издания являются результатом преоб-

разования информации первичных научных документов. К вторичным изданиям относятся справочники, словари, обзорные и реферативные издания, библиографические указатели.

Обзорные издания содержат систематизированные сведения из большого количества первоисточников по определенной теме. В аналитических обзорах проводится анализ первичных научных доку-

24

ментов и аргументированно оценивается перспективность рассматриваемых исследований. Реферативные обзоры носят более описательный характер.

Реферативные издания содержат сокращенное изложение первичных документов с основными фактическими сведениями и выводами. Реферативный журнал Всероссийского института научно-иссле- довательской и технической информации (ВИНИТИ) – периодическое издание, содержащее рефераты опубликованных научных документов. Научные сведения в области силикатных материалов представлены в реферативном журнале «Химия» (выпуск «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов»).

Библиографические указатели являются изданиями книжного или журнального типа. Они содержат библиографические описания вышедших изданий. Например, Российская книжная палата еженедельно издает «Книжную летопись», «Летопись журнальных статей». Национальная книжная палата Беларуси ежемесячно издает библиографические указатели, например «Кнiжны летапiс». Библиографические указатели распространяются также в электронной форме.

Экспресс-информация – информационные издания о новых публикациях. Экспресс-информация выпускается в виде периодических бюллетеней по различным отраслям промышленности.

Патентные бюллетени. Национальным центром интеллектуальной собственности Республики Беларусь издается официальный бюллетень «Вынаходствы. Карысныя мадэлi. Прамысловыя ўзоры». Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам Российской Федерации издает бюллетень «Изобретения. Полезные модели». На официальных сайтах патентных ведомств находятся электронные бюллетени.

4.2. Классификация научных документов

Средством упорядочения документальных фондов являются документные классификации. Наибольшее распространение получила Уни-

версальная десятичная классификация (УДК). Она используется в

80 странах мира как система классификации всех публикаций по точным, естественным наукам и технике. УДК позволяет детально представить содержание документальных фондов и обеспечивает оперативный поиск информации.

Для обозначения разделов применены арабские цифры (индексы), что делает УДК общедоступной международной системой. Десятичный

25

принцип структуры УДК позволяет практически неограниченно расширять ее путем добавления новых цифр к уже имеющимся, не ломая всей системы в целом. Индексы УДК могут быть связаны друг с другом во всевозможных комбинациях, благодаря чему в схеме классификации можно отразить бесчисленное количество понятий. Для наглядности и удобства чтения индекса после каждых трех цифр ставится точка. Положение точки в основном индексе не меняется.

Десятичной УДК называется потому, что в основе ее структуры лежит принцип десятичных дробей. УДК – это схема, в которой все отрасли знаний делятся на 10 классов с последующим делением каждого класса на 10 разделов. Каждый последующий раздел делится на 10 подразделов и т. д. Вся схема в целом построена «от общего к частному» в каждом из 10 разделов, отражающих определенные отрасли знаний.

Основные разделы УДК:

0– Общий раздел;

1– Философские науки. Философия;

2– Религия. Атеизм;

3– Общественные науки;

4– Свободный индекс с 1961 г.;

5– Математика. Естественные науки;

6– Прикладные науки. Медицина. Техника;

7– Искусство. Декоративно-прикладное искусство. Фотография. Музыка. Игры. Спорт;

8– Языкознание. Художественнаялитература. Литературоведение;

9– География. Биография. История.

Содержанием общего раздела являются: наука в целом, письменность, информация, культура, журналистика, музейное дело, библиография, библиотечное дело и т. д.

Индексы УДК построены так, что каждая последующая присоединяемая цифра не меняет значения и смысла предыдущих, а лишь уточняет их, обозначая более узкое понятие. Например, индекс понятия «Процессы стекловарения» 666.1.031.1 складываетсяследующимобразом:

6 – Прикладные науки.

66 – Химическая промышленность. Химическая технология. 666 – Стекло. Керамика. Эмаль. Искусственные камни. Цемент.

666.1 – Стекольная промышленность. Технология стекла. Общие сведения о производстве стекла.

666.1.031 – Стекловарение. 666.1.031.1 – Процессы стекловарения.

26

Таким образом, за счет удлинения индексов понятия детализируются, например:

666.5 – Фарфор.

666.59 – Технический фарфор.

666.591 – Лабораторный (химический) фарфор.

УДК обладает богатым набором различных знаков (символов). Их основное назначение – фиксация отношений, существующих между понятиями, отраженными в документах, создание правильного поискового образа документа, что в конечном итоге обеспечивает полноту и точность поиска информации.

Определение индексов УДК осуществляется с помощью основной и вспомогательной таблиц, а также алфавитно-предметного указателя к таблицам. При поиске литературы в систематическом каталоге в первую очередь следует пользоваться алфавитно-предметным указателем индексов УДК.

27

5. ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Измеренное значение любой физической величины никогда не соответствует ее истинному значению, поскольку полученные результаты всегда содержат некоторую ошибку. Особенно существенно отклонения измеренных значений проявляются в показателях механических свойств, таких как предел прочности, микротвердость, модуль упругости и т. п. Для оценки данных показателей необходимо провести серию измерений.

Различают следующие основные виды ошибок измерений. Систематические ошибки. Величины систематических ошибок

остаются постоянными в серии измерений, выполненных одним и тем же методом с помощью одного и того же прибора. Такие ошибки обычно связаны с ограниченной точностью измерительных приборов. Причины, вызывающие систематические ошибки, в большинстве случаев известны, поэтому ошибки могут быть исключены изменением метода измерений, введением поправок к показаниям приборов и т. д.

Случайные ошибки. Величины случайных ошибок изменяются от опыта к опыту и остаются непостоянными даже в серии измерений, выполненных одним и тем же методом в одинаковых условиях эксперимента. Случайные ошибки вызываются большим числом случайных причин, действие которых на каждое измерение различно и не может быть заранее учтено. Такие ошибки могут быть обусловлены, например, наличием скрытых дефектов в образцах, погрешностями измерений размеров образцов и т. д.

Оценка точности и надежности результатов серии измерений в основном связана с необходимостью оценки величины случайных ошибок (погрешностей). Теория случайных погрешностей, позволяющая оценить ихвеличину, базируетсянадвухосновныхположениях(аксиомах).

1. При большом числе измерений случайные погрешности одинаковой величины, но разного знака встречаются одинаково часто.

2. Большие (по абсолютной величине) погрешности встречаются реже, чем малые, т. е. вероятность появления погрешности уменьшается с ростом величины погрешности.

Допустим, что было проведено n измерений некоторой величины,

истинное значение х которой неизвестно. Обозначим через х1, х2, ..., хn
результаты отдельных измерений, а через xi = x − xi – истинную аб-
солютную погрешность i-го измерения. Тогда x = x −	x* , и, соот-
i	i

ветственно,

28

	∑ xi = nx − ∑ xi		или x = x +	1 ∑ xi ,
	n	n		n
	i=1	i=1		n i=1
где x =	n
	1 ∑ xi – среднеарифметическая величина.
	n i=1
Если число измерений n достаточно велико (n → ∞), то согласно
теории случайных погрешностей
		lim 1	n
			∑ xi =0,
		n→∞ n i=1

поскольку в серии из большого числа измерений всякой положительной погрешности должна соответствовать равная ей по абсолютной величине отрицательная погрешность.

Таким образом, при n → ∞ имеем равенство x = x, т. е. при бес-

конечно большом числе измерений истинное значение измеряемой величины равно среднеарифметическому значению x всех результатов измерений данной серии. Однако обычно на практике число проводимых измерений ограничено (n ≠ ∞), и, соответственно, среднеарифметическое значение x отличается от истинного значения х. Необходимо оценить величину расхождения х = х – x , т. е. величину абсолютной погрешности результатов серии измерений.

При нормальном распределении случайной величины x она изменяется в пределах: x − x ≤ x ≤ x + x .

Интервал от x – x до x + x называют доверительным интервалом. Истинное значение измеряемой величины x попадает в доверитель-

ный интервал с некоторой доверительной вероятностью (или надежно-

стью) p, выражаемой в долях единицы. Так, если p = 0,9, то это значит, что в 90% измерений значения x будут отличаться от истинного значения x не более чем на x, и лишь для остальных 10% они будут выходить за данный интервал. Соответственно, чем больше доверительная вероятность, тем более широким будет доверительный интервал.

В математической статистике среднеквадратическая погрешность серии измерений определяется по формуле

∑n (x − xi )2

Sn = Sn2 =	i=1	.
	n(n −1)

Доверительный интервал для измеренного значения x при заданной доверительнойвероятностиp ичислеизмеренийn находятпоформуле

29

x = Sn tp,n,

где Sn – среднеквадратическая погрешность серии измерений; tp,n – коэффициент Стьюдента для заданных значений p при числе опытов n

(табл. 2).

		Значения коэффициента Стьюдента при n ≤ 30							Таблица 2
			и заданной доверительной вероятности p
n – 1			p		n – 1			p
	0,90		0,95	0,99		0,90		0,95	0,99
1	6,31		12,70	63,70	16	1,75		2,12	2,92
2	2,92		4,30	9,92	17	1,74		2,11	2,90
3	2,35		3,18	5,84	18	1,73		2,10	2,88
4	2,13		2,78	4,60	19	1,73		2,09	2,86
5	2,02		2,57	4,03	20	1,72		2,09	2,85
6	1,94		2,45	3,71	21	1,72		2,08	2,83
7	1,89		2,36	3,50	22	1,72		2,07	2,82
8	1,86		2,31	3,36	23	1,71		2,07	2,81
9	1,83		2,26	3,25	24	1,71		2,06	2,80
10	1,81		2,23	3,17	25	1,71		2,06	2,79
11	1,80		2,20	3,11	26	1,71		2,06	2,78
12	1,78		2,18	3,05	27	1,70		2,05	2,77
13	1,77		2,16	3,01	28	1,70		2,05	2,76
14	1,76		2,14	2,98	29	1,70		2,05	2,76
15	1,75		2,13	2,95	−	−		−	−

Если серия измерений содержит грубую погрешность – промах, то его необходимо исключить из окончательного результата. Для выявления промахов в малой серии измерений рассчитывают значения относительных отклонений

νi = x − xi

Sn n

и сопоставляют их со значениями νмакс при числе опытов n и заданной доверительной вероятности p (табл. 3).

Если величина νi > νмакс при заданном значении pi, то соответствующее значение хi является промахом и исключается из серии

n измерений. Следует определить новые значения x и x для серии из оставшихся n – 1 измерений.

30