МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский государственный горный университет»

Кафедра физико-технического контроля процессов

горного производства

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по методической работе и качеству образования В. Л. Петров «» _2011 г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

СД.Ф.12. МЕТОДЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Направление подготовки 130400 «Горное дело»

Специальность «Физические процессы горного или нефтегазового производства»

Форма обучения:

очная Москва

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью изучения дисциплины является формирование у студентов знаний в области методологии проведения научных исследований на базе освоения теории и практики решения изобретательских задач, методики рационального планирования, постановки и проведения экспериментов, обработки статистических комплексов.

Основные задачи дисциплины заключаются в обучении студентов:

правилам организации творческого процесса; эвристическим методам решения научно-технических и изобретательских задач; использованию физических эффектов в твердых, жидких и газообразных телах при решении задач горного производства; элементам функционально-стоимостного анализа технических решений; методике рационального планирования и проведения экспериментов; методам обработки на базе ЭВМ статистических комплексов с использованием критериев достоверности и построением корреляционных зависимостей.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

Получаемые знания. Правила организации творческого процесса;

эвристические методы решения научно-технических и изобретательских задач; использование физических эффектов в твердых, жидких и газообразных телах при решении задач горного производства; элементы функционально-стоимостного анализа технических решений; методика рационального планирования и проведения экспериментов; методы обработки на базе ЭВМ статистических комплексов с использованием критериев достоверности и построением корреляционных зависимостей.

Получаемые умения. Умение сформулировать техническую задачу, проанализировать возможные пути решения, выбрать или создать техническое решение, провести эксперимент и обработать его результаты.

Получаемые навыки. Навыки индивидуального и коллективного решения технических задач, экспериментального получения, проверки и обработки научных результатов.

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы Всего часов Семестры Общая трудоемкость дисциплины 100 Аудиторные занятия 51 Лекции 34 Практические занятия (ПЗ) 17 Самостоятельная работа 49 Вид итогового контроля зачет

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ

№ Раздел дисциплины Лек- ПЗ п/ ции п 1. Введение + 2. Методы решения технических задач + + Аналитические решения научно-технических задач 3. + + 4. Экспериментальные исследования в лабораторных и + + промышленных условиях 5. Методика планирования и обработка результатов экс- + + периментальных исследований

4.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ История вопроса. Особенности современных научных исследований.

Направления исследований. Стадии исследований. Специфика научных исследований в горном деле.

Раздел 2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ Выбор объекта научных исследований. Психологические особенности творческого процесса. Обзор методов поиска новых технических решений.

Уровни технических решений. Активация творческих процессов с помощью методов ассоциации, каталога, контрольных вопросов. Морфологический анализ технических задач. Метод «мозгового штурма» и его разновидности.

Типовые приемы решения технических задач. Использование фонда физических эффектов и технических решений. Закономерности использования в области техники теплового поля, фазового перехода, электромагнитного поля, колебаний и резонанса, капиллярно-пористых материалов, геометрических и физико-химических эффектов.

Функционально-стоимостный анализ (ФСА) технических объектов.

Порядок проведения ФСА. Сбор и анализ информации. Разработка улучшенных технических решений. Методический пример. Развитие ФСА.

Раздел 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ Цель и задачи аналитических исследований. Математическое моделирование процессов горных работ. Постановка задачи. Уравнение гиперболического и параболического типов для описания процессов распространения волн, колебаний, тепла. Решение уравнений и их анализ. Применение ЭВМ для решения задач горного производства.

Раздел 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В

ЛАБОРАТОРНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Цель, задачи лабораторных исследований. Методы экспериментальных исследований. Меры и измерительные приборы. Погрешности измерительных приборов. Преобразователи физических величин.

Методы физического моделирования процессов горных работ. Критерии термодинамического, гидродинамического и механического подобия.

';

Перенесение результатов моделирования на натурный объект.

Цель и задачи промышленного эксперимента. Методика промышленного эксперимента и порядок ее согласования. Методы исследования деформаций и напряжений в массиве при подземной разработке полезных ископаемых. Методы и средства определения прочностных параметров массива. Определение гидродинамических параметров массива. Средства и способы определения состояния массива. Компьютерное моделирование. Вычислительный эксперимент. Методы распознавания образов.

Раздел 5. МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКА

РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Числовые характеристики случайных величин (среднее, дисперсия и т.д.). Статистические закономерности случайных величин. Нормальное распределение случайной величины. Распределение Пуассона. Распределение Пирсона, Фишера, Стьюдента. Дисперсионный анализ. Проверка статистических гипотез о равенстве дисперсий и средних величин. Оценка доверительного интервала. Методика рационального планирования эксперимента с помощью греко-латинского квадрата. Классификация воздействующих факторов. Обработка многофакторного равномерного статистического комплекса. Метод наименьших квадратов. Нахождение корреляционных зависимостей. Коэффициент корреляции. Порядок обработки результатов на ЭВМ. Пакеты прикладных программ статистической обработки результатов экспериментов.

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

№ № раздела Наименование практических занятий, их содержание 1. 2 Применение метода морфологического ящика при решении технических задач (формулировка технической задачи, выбор основных вариантов характеристик объекта, синтез вариантов, выбор рациональных вариантов) 2. 2 Организация «мозгового штурма» при коллективном решении технических задач (формулировка задачи, генерация идей, выбор рациональных предложений) № № раздела Наименование практических занятий, их содержание 3. 2 Решение задач с помощью эвристических приемов (формулировка задачи, генерация идей с помощью метода ассоциаций, контрольных вопросов, с использованием аналогий в 4. 2 Решение задач методом АРИЗ – автоматизации решения изобретательских задач (формулировка задачи, выявление технического противоречия, анализ физических эффектов, выбор физического эффекта, формулировка технического 5. 2 Выбор рационального технического решения на основе функционально-стоимостного анализа 6. 3, 4 Настройка пакета прикладных программ и подготовка данных для обработки 7. 3, 4 Построение графиков зависимостей с использованием пакетов прикладных программ 8. 3, 4 Статистическая обработка экспериментальных данных на ЭВМ. Сводная статистика. Регрессионные зависимости 9. 3, 4 Планирование эксперимента с помощью компьютеров

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная литература:

1. Набатов В.В., Вознесенский А.С. Применение пакета программ Statistica для научных исследований. Учебное пособие. М.: – МГГУ, 2009. – 77 с.

2. Набатов В.В. Применение пакета программ Surfer для научных исследований. Учебное пособие. М.: – МГГУ, 2010. – 71 с.

3. Набатов В.В. Методы научных исследований. Учебное пособие. М.: – МГГУ, 2007. – 86 с.

4. Пушкарь А.И., Потрашкова Л.В. Основы научных исследований и организация научно-исследовательской деятельности. – М.: ИНЖЭК, 2008.

5. Новиков А.М., Новиков Д.А. Методология научного исследования. – М.:

Либроком, 2010.

6. Каркашадзе Г.Г. Методы научных исследований. Часть I. Методы решения технических задач: Учебное пособие. – М., МГИ, 1989.

7. Каркашадзе Г.Г. Методика планирования и обработки эксперимента:

Учебное пособие. – М., МГИ, 1990.

8. Каркашадзе Г.Г. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Методы научных исследований». – М., МГИ, 1993.

9. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. – М.: Московский рабочий, 1973.

10. Буш. Рождение изобретательских идей. – Рига: Лиэсма, 1976.

11. Мюллер И. Эвристические методы в инженерных разработках. Пер. с нем. – М.: Радио и связь, 1984.

12. Чус А.В., Данченко В.А. Основы технического творчества: Учебное пособие. – Киев–Донецк: Вища школа, 1983.

13. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учебное пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 1988.

Дополнительная литература:

1. Кожухар В.М. Практикум по основам научных исследований. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008 г.

2. Кожухар В.М. Основы научных исследований. – М.: Дашков и Ко, 2010 г.

3. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: методы планирования эксперимента. Пер. с англ. – М.: Мир, 1981.

4. Длин А.М. Факторный анализ в производстве. – М.: Статистика, 1975.

5. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. 13-е изд., испр. – М.: Наука, Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1985.

6. Зильбершмидт М.Г., Ржевская С.В. Рентгеновские методы исследования горных пород, ч. 1, 2. – М.: МГИ, 1981.

7. Протасов Ю.И., Кузяев Л.С. Методы экспериментальных исследований. – М., МГИ, 1967.

8. Турицын А.М. Электрические измерения неэлектрических величин. – М.– Л.: Энергия, 1966.

9. Ямщиков В.С. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. – М.: Недра, 1987.

10. Ржевская С.В. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Качество и переработка полезных ископаемых» для студентов спец. 0202. – М.: МГИ, 1987.

11. Ржевский В.В. Методические рекомендации по выполнению научных работ и составлению отчета по НИР, НИРС и УНИРС. – М., МГИ, 1982.

6.2. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Программное обеспечение:

– программный пакет Statistica;

– программный пакет Surfer.

http://www.statsoft.ru/ (Русскоязычный сайт компании Statsoft, производителя программного пакета Statistica, содержит много примеров применения статистических подходов в научных исследованиях).

Проверенно: 21-03-2011.

http://www.biometrica.tomsk.ru/ (Сайт В. П. Леонова. Содержит много примеров применения статистических подходов в научных исследований). Проверенно: 21-03-2011.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Научный_метод (Раздел в электронной энциклопедии, посвящённый научному методу). Проверенно: 21-03http://elibrary.ru (Научная электронная библиотека России). Проверенно:

1. «Наукоемкие технологии»

2. «Наука и техника в газовой промышленности»

3. «Научный альманах фундаментальных и прикладных исследований»

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

Класс с компьютерами Pentium.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки дипломированных специалистов по направлению 130400 по специальности "Физические процессы горного или нефтегазового производства".

Программу составил:

Программу составил