Програма дисципліни " Основи наукових досліджень" для магістрів спеціальності 092502 комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси І виробництва

Вид материала

Документы

Содержание Семест. атест. Iii. мета і завдання дисципліни ІV. Тематичний план ІV.1 Розподіл навчального часу за темами (в академічних годинах) Найменування розділів, тем Розділ 1. Головні закономірності і тенденції розвитку науки, її особливості на сучасному етапі. Розділ 2. Методичні засоби наукового пошуку, планування експерименту. Тема 2.1 Огляд сучасних методів планування експерименту. Тема 2.2 Основні поняття експерименту Тема 2.3 Попередній експеримент для різних технологічних систем Тема 2.5 Організаційні аспекти статистичного експерименту. Розділ 3. Впровадження та ефективність наукових досліджень. iV.2. ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ Розділ 2. Методичні засоби наукового пошуку, планування експерименту. Розділ 3. Впровадження та ефективність наукових досліджень. Iv.4 індивідуальні завдання Iv.4 контрольні роботи V. методичні вказівки Основна література Додаткова література

Подобный материал:

• Робоча навчальна програма навчальної дисципліни „Аналітичне конструювання динамічних, 385.45kb.
• Програма навчальної дисципліни "Економіка та організація виробництва" (за кредитно-модульною, 445.26kb.
• Робоча навчальна програма навчальної дисципліни " Організація та управління комп’ютерно-інтегрованими, 372.13kb.
• Робоча навчальна програма навчальної дисципліни " Надійність та діагностика технічних, 450.74kb.
• Робоча навчальна програма з навчальної дисципліни " Правове забезпечення професійної, 350.85kb.
• Робоча навчальна програма навчальної дисципліни " Графічне та геометричне моделювання, 352.28kb.
• Робоча навчальна програма дисципліни "метрологія та основи вимірювань" (за кредитно-модульною, 797.27kb.
• Робоча навчальна програма навчальної дисципліни „ Технологічні вимірювання І прилади", 532.57kb.
• Робоча навчальна програма з дисципліни " Цифрові системи керування та обробки інформації, 419.12kb.
• Робоча навчальна програма навчальної дисципліни " Автоматизація управління виробництвом", 433.93kb.

ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ


“Основи наукових досліджень”

для магістрів спеціальності 8.092502 - комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси і виробництва


І. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Зростання ролі науки в усіх сферах життя суспільства – одна з характерних рис сучасності. Виступаючи в якості засобу пізнання світу, наука перетворилася в дійсний інструмент перетворення природи, суспільства і людини. Реалізація наукових знань стала основним шляхом розвитку виробничих сил, а динамічний процес єднання науки з виробництвом виразився в стрімкому і всеохоплюючому розгортанні науково-технічної революції (НТР). Природно, що НТР відіграє роль у вдосконаленні вищої освіти. Це висуває нові підвищені вимоги до знань студентів і щоб задовольнити такі вимоги необхідно озброїти молодих спеціалістів знаннями з новітніх методів та засобів наукових досліджень.

З кожним роком підвищення ефективності наукових досліджень стає все більше актуальною. Проведення експериментів, або взагалі дослідницьких робіт потребує не тільки поліпшення матеріально-технічної бази науки, але й вдосконалення організації таких робіт . Дослідницькі роботи можуть бути оптимально спланованими за рахунок зменшення числа експериментів, а значить дозволять зменшити витрати матеріальних ресурсів без втрати вірогідності достовірних висновків щодо отриманої техніко-економічної інформації.

З другого боку можна значно збільшити об’єм нової наукової інформації при збереженні загального об’єму витрат на повне наукове дослідження Ці положення повністю відносяться і до обчислювального експерименту, який все частіше реалізується на моделях об’єкту дослідження. В ряді випадків, а саме при дослідженні складних сумішей та рецептур, планування оптимального експерименту стає єдиною можливістю оптимізації властивостей продукту, на який чекає ринок.

Курс сприяє засвоєнню студентами елементів методики наукових досліджень, що в свою чергу, сприяє розвитку раціонального творчого мислення, організації їх оптимального мислення. Курс оснащений рядом прикладів практичної реалізації замислів вчених і дослідників, що дозволяє привити студентам етичні норми взаємовідносин у науці.

Вивчення дисципліни ОНД спирається на знання і вміння студентів, набуті при вивченні курсів філософії, економіки та організації хімічних виробництв, загальної хімічної технології, процесів та апаратів хімічних виробництв, математичного моделювання в хімічній технології, обчислювальної математики та програмування та ін.

Вивчення дисципліни ОНД потребує знань, отриманих при вивченні фундаментальних дисциплін та дисциплін професійної орієнтації підготовки бакалавра та магістра, зокрема: вищої математики (математична статистика та матрична алгебра), основ планування експерименту, математичного моделювання та оптимізації процесів хімічних виробництв.

ІІ. РОЗПОДІЛ НАВЧАЛЬНОГО ЧАСУ

Семеcтр	Всього	Розподіл за семестрами та видами занять					Семест. атест.
		Лекц.	Практ.	Семін.	Лабор.	СРС
9	72	16	16			40	залік
Всього	72	16	16	-		40

III. МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ

Мета курсу – прищепити студенту знання підходів і прийомів науково-дослідницької діяльності, вміння планувати експеримент, знаходити найбільш раціональні, конструктивні, технологічні, організаційні і економічні рішення; добре орієнтуватися у відборі наукової інформації з проблем хімії, хімічної технології та інженерії, біотехнології та технології взагалі і вміти оформити свої науково-дослідницькі результати.

Студент отримує знання в трьох напрямках: головні закономірності і тенденції розвитку науки та ії особливості на сучасному етапі, методичні засоби наукового пошуку, зокрема, планування експерименту, впровадження та ефективність наукових досліджень.

Уміння та навички, одержані в даній дисципліні, призначені для використання в професійній діяльності майбутнього магістра при роботі на виробництві та в дослідних лабораторіях по оптимізації процесів, створенню нових продуктів в хімічній, харчовій, лакофарбовій промисловості, фармакології, тощо, а також при керуванні технологічними процесами на підприємствах. Інструмент планування, аналізу і обробки експерименту може ефективно використовуватись при розв’язувані соціальних і екологічних проблем суспільства. Курс лекцій оснащено багато чисельними прикладами з таких важливих технологій як хлорування метану, переробка нафти, виробництво полімерів, покриття фармопрепаратів та ін.

Лабораторний практикум дисципліни базується на розглянутих в курсі лекцій задачах і методах їх розв’язування, а також на спеціальному програмному забезпеченні (зокрема, пакеті STAT-SENS, розробленому на кафедрі КХТП).

ІV. Тематичний план

ІV.1 Розподіл навчального часу за темами (в академічних годинах)

Найменування розділів, тем	Розподіл за семестрами та видами занять
	Всього		Лекц.	Прак.	Сем.	Лабор.	Індив.	СРС
Семестр 11
Розділ 1. Головні закономірності і тенденції розвитку науки, її особливості на сучасному етапі.		20	8					12
Тема 1.1 Стійкий розвиток суспільства – безальтернативна перспектива сучасності.		5	2					3
Тема1.2 Характеристика можливостей сучасної науки про технології в здійсненні установок суспільства на покращення якості життя людини		4	2					2
Тема1.3.Хімічна інженерія, її сутність і можливості. Масштаби “діяльності” хімічної інженерії, хімічна і рецептурно-продуктова промисловості.		5	2					3
Тема 1.4 Сучасна методологія наукового дослідження: моделювання, оптимізація, планування експерименту.		6	2					4
Розділ 2. Методичні засоби наукового пошуку, планування експерименту.			10			16		18
Тема 2.1 Огляд сучасних методів планування експерименту.			2					4
Тема 2.2 Основні поняття експерименту			2			4		4
Тема 2.3 Попередній експеримент для різних технологічних систем			2			4		4
Тема 2.4 Плани основного експерименту - моделі першого і другого порядків.			2			4		4
Тема 2.5 Організаційні аспекти статистичного експерименту.			2			4		2
Розділ 3. Впровадження та ефективність наукових досліджень.			6					10
Тема 3.1 Оцінка ефективності наукових досліджень			2					4
Тема 3.2 Національна доктрина інноваційного розвитку і модернізації економіки України			2					3
Тема 3.3 Специфіка праці та особистості дослідника			2					3
Всього в семестрі		80	24			16		40

iV.2. ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ

Вступ. Основи наукових досліджень як дисципліна сучасної вищої технічної освіти.


Розділ 1. Головні закономірності і тенденції розвитку науки, її особливості на сучасному етапі.

Лекція 1.1 Сталий розвиток суспільства – безальтернативна перспектива сучасності. Найбільш вагомі науково-суспільні події останніх десятиліть, що зробили визначальний вплив на розвиток науки в першу декаду 21 століття (ідея захисту навколишнього середовища – в Стокгольмі, принципи сталого розвитку – в Ріо-де-Жанейро, розвиток цих принципів – в Йоганнесбурзі). Роль і місце інженерів-хіміків в сучасній науці (Мельбурнське комюніке)

Лекція 1.2 Характеристика можливостей сучасної науки про технології в здійсненні установок суспільства на покращення якості життя людини. Проблеми сталого розвитку суспільства і хімічна інженерія. Економічно виправдані чисті технології і безпечні по відношенню до навколишнього середовища – основа сталого розвитку суспільства.

Лекція 1.3 Хімічна інженерія, її сутність і можливості. Масштаби “діяльності” хімічної інженерії, хімічна і рецептурно-продуктова промисловості. Продуктова інженерія – новий напрям хімічної інженерії. Особливості розвитку продуктової інженерії і її зв’язок з досягненнями хімії. Комп’ютерне моделювання в продуктовій інженерії.

Лекція 1.4 Сучасна методологія наукового дослідження: моделювання, оптимізація, планування експерименту. Комп’ютерна підтримка сучасної методології наукового дослідження. Огляд пакетів програм: GAMS, CHEMCAD, HYSYS, MATLAB, STAT-SENS та інших.

Розділ 2. Методичні засоби наукового пошуку, планування експерименту.

Лекція 2.1 Огляд сучасних методів планування експерименту. Багатофакторні та багатокомпонентні системи. Нові плани та моделі експерименту. Оптимальні та робастні плани. Проблеми інтерпретації та прийняття рішень в планування експерименту. Ймовірні оцінки якості продукту. Проблема багатокритеріальності.

Лекція 2.2 Основні поняття експерименту: досліджувана система, типи досліджуваних систем, вплив динаміки і шумів на процес дослідження, план експерименту і основні визначення (фактори, змінні стану, рівні факторів, область існування (інтересів) і область проведення експерименту, матриці дисперсійна та інформаційна)

Основні концепції планування експерименту : стохастичність, цілі, моделі, оптимальне використання факторного простору, послідовний експеримент, та ін. Критерії оптимальності планів: D-оптимальні плани, ортогональні, G-оптимальні та рототабельні плани, насиченість планів, приклади.

Пре-експериментальне прийняття рішень, приклади. Відношення між модельєрами та експериментаторами (хіміками-технологами).


Лекція 2.3 Попередній експеримент для різних технологічних систем (“якість-властивість”, “технологія-властивість”, “суміш-властивість” і їх комбінацій). Дисперсійний аналіз, латинські квадрати і більш складні комбіновані плани. Дробовий факторний експеримент, плани Плакетта-Бермана і симплексні плани. Комбіновані плани факторного експерименту і латинських квадратів. Уявлення про симплекс-решіткові плани в задачах продуктової інженерії.

Лекція 2.4 Плани основного дисперсійного моделювання першого і другого порядків.

Прийняття рішень по попередньому експерименту, умови успішного прийняття стратегії планованого експерименту. Основний експеримент. Повний факторний експеримент, дробовий факторний експеримент. Поняття послідовного експерименту, прийняття рішень. Круте сходження по лінійній моделі. Плани для моделей другого порядку, 3ⁿ плани, ЦКРП, ЦКОП. Приклад ЦКРП – процес очищення ртуті. Огляд методів для отримання моделей другого порядку. Дослідження поверхні оптика. Уявлення про D-оптимальні плани експерименту.

Лекція 2.5 Організаційні аспекти статистичного експерименту. До-експериментальне прийняття рішень. Міждисциплінарна команда, листки опису факторів і змінних стану. Таблиці змінних, їх характеристики. Приклад організації експерименту.


Розділ 3. Впровадження та ефективність наукових досліджень.

Лекція 3.1 Оцінка ефективності наукових досліджень. Впровадження наукових досліджень, постановка задачі. Поняття ефективності наукових досліджень. Максимум економічного ефекту – як функція цілі і фактор економії часу. Інструментальна озброєність науки.

Лекція 3.2 Національна доктрина інноваційного розвитку і модернізації економіки України: потенційні можливості та стимулюючі недоліки національної системи інновацій, основа і засади державної політики щодо створення ефективної системи інноваційного розвитку України, основні механізми підтримки інноваційно-відтворювальних процесів.

Лекція 3.3 Специфіка праці та особистості дослідника. Проблема підготовки вчених. Вибір проблеми і теми досліджень. Розробка робочої гіпотези та плану досліджень. Основні принципи організації і керування науковим колективом. Формування і методи об’єднання колективу. Психологічні аспекти відносин керівника і підлеглого. Конфлікти, їх профілактика та усунення. Наукова організація та гігієна наукової праці. Нормальна відповідальність вченого. Етика творчості. Наукова школа, її характерні риси. Система захисту наукових досліджень. (2години).


ІV.3. лабораторні роботи

1. Вивчення технології застосування програмного комплексу STAT-SENS для планування експерименту.

2. Використання регресійного аналізу для побудови статистичних моделей методом повного факторного експерименту.

3. Дослідження урахування нелінійності математичних моделей за методом дрібного факторного експерименту.

4. Побудова і обробка результатів центрального композиційного ортогонального плану. Центральний композиційний рототабельний план.

5. Прийняття рішень по результатам обробки планів другого порядку.

6. Використання дисперсійного аналізу на основі латинських та греко-латинських квадратів для оцінки значимості впливу технологічних факторів на змінні стану процесу.

7. Побудова Д-оптимальних планів.


(Методична література яка використається при проведенні лабораторних робіт: А.Г.Бондарь, Г.А.Статюха – Планирование эксперимента в химической технологии. – К.: “Вища Школа” 1976, 184 с., та методичні вказівки до лабораторних робіт до курсу: “Моделювання складних фізико-хімічних систем-сумішей та композитів”, Київ, КПІ. Програмне забезпечення до планування експерименту - STAT-SENS).


IV.4 ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ


Приблизна тематика, яка пропонується студентам при виконанні самостійної роботи:

• Критичний аналіз досягнень та існуючих проблем відповідної спеціальності.
  
• Проблеми вищої хіміко-технологічної освіти і дослідницької підготовки майбутнього фахівця очами студента.
  
• Прийоми наукової організації творчого процесу.
  
• Наука на сучасному етапі і молодь.
  
• Проблеми стійкого розвитку України та роль фахівця відповідної спеціальності в їх вирішенні.
  
• Роль українських вчених в розбудові Держави.
  
• Ерудиція та інтуїція у науковому пошуку.
  
• Математика в хіміко-технологічних дослідженнях.
  
• Підготовка і оцінка діяльності наукових кадрів в розвинутих країнах.
  
• Пошук науково-технічної інформації в Internet.
  

IV.4 КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ


Модульні контрольні роботи необхідні для перевірки теоретичних знань магістрів, набутих як при засвоєнні лекційного матеріалу, так і при виконанні самостійної роботи. Питання контрольної роботи пов’язані як з розділом 1 „Головні закономірності і тенденції розвитку науки, її особливості на сучасному етапі” , так і стосуватися більш конкретних знань за розділом 2 „Методичні засоби наукового пошуку, планування експерименту” та розділом 3 „Впровадження та ефективність наукових досліджень”.


V. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ


Тематика кожного з розділів курсу лекцій запропонована хіміко-технологічним факультетом. Інші факультети технологічного профілю можуть замовити свою специфіку та об’єм викладання кожного з розділів курсу лекції й відповідно лабораторне супроводження.


VI. НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ

Основна література

1. Методичні вказівки до курсу «Основи наукових досліджень» КПІ проф. Астрелін І.М., 1990, 63 с.
   
2. А.А. Лудченко, Я.А. Лудченко, Т.А. Примак. Основы научных исследований. Уч. пособие, Киев, Знання, 2001, 114с.
   
3. А.Р. Наринян, В.А. Поздеев. Основы научных исследований. Изд-во Европейского Ун-та, Киев, 2002, 110 с.
   
4. Бондарь А.Г., Статюха Г.А., Потяженко И. А. Планирование эксперимента при оптимизации процессов химической технологии. К., Вища школа, 1980 г.
   
5. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М., Высшая школа, 1985г.
   
6. G. Statyukha. Experimental design and analysis in the scientific and industry investigations, Куіv, 1997 (матеріали до лекцій).
   
7. Г.О.Статюха. Р.М. Колеснікова, А.Г. Петрань. Моделювання складних фізико-хімічних систем –сумішей і композитів. Методичні вказівки. НТУУ”КПІ”, “2000.-40с.
   

Додаткова література

8. Білуха М.Т. Основи наукових досліджень. Київ, Вища школа, 1997, 271с.
   
9. П.Л. Капица. Эксперимент, теория, практика. М. Наука , 1981, 494 с.
   
10. Омаров А.М. М. 1984, 255с. , глава 3 “Руководитель и подчинённые”.
    
11. М.М. Моисеев. Математика ставит эксперимент. 215с.
    
12. Хургин Я.И. Да, нет или может быть, Рассказы о статистической теории управления и эксперимента. М. Наука , 1977, 95 с.
    
13. Національна доктрина інноваційного розвитку і модернізації економіки України (проект), Екологія і ресурси, №5, 2003, с.5-18,
    
14. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. Под ред. З.К. Лецкого. М., Мир, 1977г.
    
15. Налимов В.В, Голикова Г.М. Логические основания планирования эксперимента. М., Металлургия, 1981 г.
    
16. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов. М., Металлургия, 1974г.
    
17. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М., Финансы и статистика, 1981 г.
    
18. Горский В.Г. Планирование кинетических экспериментов. М., Наука, 1984г.
    
19. Маркова Е.В., Лисенков А.Н. Комбинированные планы в задачах многофакторного эксперимента. М., Наука, 1979 г.
    
20. Статистические методы повышения качества. Под ред. Хитоси Кунэ. Перевод Ю.П. Адлера, М., Финансы и статистика, 1990 г.
    
21. John A Cornel. Experiments with mixtures. N.Y., 1980.
    
22. J. Churi, J.A. Cornel. Response surface design and analysis. N.У., 1987.
    
23. Douglas Montgomery. Design and analysis of experiment. N.Y.,1991.
    
24. Проблеми сталого розвитку України. К., “БМТ”, 2001, 424 с.
    
25. Статюха Г.О. Продуктова інженерія: проблеми моделювання та освіти. Наукові вісті НТУУ “КПІ”, № 5, 2003.