Поиск научно-технической информации

Е.А. Соснов, Н.В. Захарова

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы

Санкт-Петербург

2016

УДК 001.891.32 + 001.891.53 (076.5)

Соснов, Е.А. Основы научных исследований: Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы / Е.А.Соснов, Н.В.Захарова.- СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2016.- 40 с.

Пособие содержит теоретические материалы и методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Основы научных исследований" и предназначено для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 18.03.01 (240100.62) "Химическая технология" и 22.03.01 "Мате­риаловедение и технологии материалов". В пособии рассмотрены вопросы поиска и первичной обработки (реферирование) научно-технической и патентной информации, а также методы статистического и регрессионного анализа экспериментальных данных.

Пособие соответствует рабочим программам дисциплин "Основы научных исследований" (18.03.01 (240100.62)) и "Основы научных исследований и введение в специальность" (22.03.01) и предназначено для освоения студен­тами следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:

- направление подготовки 18.03.01 (240100.62) - ОК-1, ОК-12, ПК-5, ПК-21, ПК-25;

- направление подготовки 22.03.01 - ОПК-1, ПК-1, ПК-2.

Илл. 3, табл. 3, библиогр. 9 назв.

Рецензент:    Н.О.Тагильцева, канд. техн. наук,
доцент кафедры химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов СПбГТИ(ТУ)

Издание подготовлено в рамках выполнения государственного задания по оказанию образовательных услуг Минобрнауки России.

Утверждено на заседании учебно-методической комиссии факультета химии веществ и материалов 21.04.2016 г.

Рекомендовано к изданию РИС СПбГТИ(ТУ).

Введение

Изучение дисциплины "Основы научных исследований" помимо лекционного курса, практических и лабораторных занятий предусматривает закрепление у студентов навыков проведения научной исследований в рамках выполнения курсовой работы.

Данное пособие содержит методические материалы, необходимые студентам, независимо от направления их подготовки и специализации, для осуществления поиска и оформления библиографического описания научно-технических и патентных источников информации, а также проведения статистической обработки и регрессионного анализа экспериментальных данных. Также представлены типовое задание для выполнения работы, требования к оформлению и примеры оформления результатов курсовой работы.

 

В пособии используются следующие сокращения:

МНК – метод наименьших квадратов

НИР – научно-исследовательская работа

ОКР(ОТР) – опытно-конструкторская (опытно-технологическая) работа

РЖ – реферативный журнал

СИ – сигнальная информация

СКО – среднеквадратичное отклонение

Поиск научно-технической информации

Реферирование научной статьи

Просмотренный в ходе литературного поиска материал может пригодиться в будущем. Поэтому необходимо, чтобы при возникновении потребности, материал можно было легко найти и восстановить в памяти. Для этого рекомендуется по каждому найденному научно-техническому источнику подготовить реферат публикации.

Структура научной статьи

Научная статья состоит из трех частей и включает не только текст с основным содержанием, но и другие обязательные элементы [3]:

1. Реферативный раздел (основные элементы, используемые для идентифи­кации документа), включающий:

- заголовок статьи;

- имя и фамилия автора(ов), контактные данные;

- место работы автора(ов) – опционально;

- аннотация (реферат) ‑ краткая характеристика назначения, содержания, вида, формы и других особенностей статьи;

- перевод аннотации (реферата) на другие языки – опционально;

- ключевые слова ‑ набор слов и фраз, отражающих содержание текста в терминах объекта, научной отрасли и методов исследования.

2. Основной текст статьи (излагается в определенной последовательности, даже при отсутствии выделенных подзаголовков):

- введение (Introduction) – предмет и задачи исследования, результаты предшествующих работ по тематике исследования;

- материалы и методы (Materials and Methods) - описание объекта и методов исследования, процедур, оборудования, параметров измерения, для оценки достоверности и/или воспроизводимости исследования;

- результаты (Results) – в разделе приводят основные результаты иссле­дования (могут быть представлены как в текстовой форме, так и в виде таблиц, графиков, спектров, статистических показателей, харак­теризующих основные выявленные закономерности);

- дискуссия (Discussion) – обсуждение полученных результатов на основе объединения опыта, базовых знаний и научного потенциала;

- заключение (выводы) (Conclusions) - интерпретация полученных результатов в соответствии с поставленными задачами исследования;

- благодарности (Acknowledgments);

- библиография (References) - сведения о цитируемом или упоминаемом в тексте статьи документе, достаточные для его идентификации.

3. Вспомогательный аппарат публикации (не обязателен):

- приложения,

- примечания,

- ссылки (при оформлении подстрочных библиографических ссылок),

- указатели.

Патентная документация

Промышленная собственность – это разновидность интеллектуальной собственности, объектами которой (в соответствии с п. 2 ст. 1 Парижской конвенции… [5]) являются:

· патенты на изобретения,

· патенты на полезные модели,

· патенты на промышленные образцы,

· товарные знаки и знаки обслуживания,

· наименования места происхождения товаров,

· фирменные наименования,

· коммерческие обозначения,

а также пресечение недобросовестной конкуренции.

По характеру регулируемых отношений исключительные права на объекты промышленной собственности подразделяются на две основные группы:

· права, связанные с созданием материальных объектов:

- право на изобретение,

- право на полезную модель,

- право на промышленный образец,

· права, связанные с реализацией созданных материальных объектов

- право на товарный знак,

- право на знак обслуживания,

- право на указание места происхождения товара,

- право на фирменное наименование,

- право на коммерческие обозначения,

- пресечение недобросовестной конкуренции).

Специфические особенности прав на объекты промышленной собст­венности – необходимость государственной регистрации (кроме объектов "ноу-хау") и строго территориальный характер их действия. Право на изобретение или товарный знак, возникшее в одном государстве, действует только в его пределах; для обеспечения правовой охраны в других странах, необходимо получение охранных документов в этих государствах.

Патентное право

Объекты патентных прав - результаты интеллектуальной деятельности в научно-технической сфере, отвечающие установленным требованиям к изобретениям и полезным моделям, и результаты интеллектуальной деятель­ности в сфере художественного конструирования, отвечающие установленным требованиям к промышленным образцам.

· Изобретение - это техническое решение в любой области, относящееся к продукту (в частности, устройству, веществу, штамму микроорганизма, культуре клеток растений или животных) или способу (процессу осуществления действий над материальным объектом с помощью материальных средств).

· Полезная модель - техническое решение, относящееся к устройству.

· Промышленный образец - художественно-конструкторское решение изделия промышленного или кустарно-ремесленного производства, определяющее его внешний вид.

Автору изобретения, полезной модели или промышленного образца принадлежат следующие авторские права:

· исключительное имущественное право,

· право авторства,

· право на получение патента,

· право на вознаграждение за использование служебного изобретения, полезной модели или промышленного образца.

Исключительное право на изобретение, полезную модель или промышленный образец признается и охраняется при условии государственной регистрации соответствующих изобретения, полезной модели или промышленного образца, на основании которой федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности выдает патент на изобретение, полезную модель или промышленный образец.

Таблица 1 – Формулы расчета погрешностей при косвенных измерениях

Вид функции	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность

Регрессионный анализ

Метод наименьших квадратов

Наиболее простым методом оценки функциональной зависимости экспериментальных данных является метод наименьших квадратов (МНК). Рассмотрим однофакторный эксперимент, где функция отклика имеет вид: . Если бы все экспериментальные точки лежали строго на прямой линии, то для каждой из них было бы справедливо равенство:

,                                     (9)

где i = 1, 2,..., n– номер опыта.

На практике вследствие погрешностей проведения эксперимента (в том числе погрешности измерения) равенство нарушается и его приходится записывать в форме:

,                                  (10)

где x_i – разность между экспериментальным и вычисленным по уравнению регрессии значениями величины y в i -йэкспериментальной точке (невязка).

Поскольку через ряд экспериментальных точек (с учетом погрешности эксперимента в каждой точке) можно провести несколько линейных зависимостей (см. рис. 3), необходимо найти коэффициенты регрессии, при которых невязки будут минимальны.

                                    (11)

Рисунок 3 – Возможные варианты проведения регрессионной прямой

При выполнении эксперимента обычно количество опытов превышает число неизвестных коэффициентов, поэтому экспериментальные данные оказываются переопределенными (число уравнений больше числа неизвестных) и часто противоречивыми (некоторые из уравнений невязок несовместимы друг с другом). МНК позволяет сделать определенной любую произвольную систему уравнений (делает число уравнений равным числу неизвестных коэффициентов).

                        (12)

Минимум функции U, если он существует, достигается при одновременном равенстве нулю частных производных по всей неизвестным:

                           (13)

                                   (14)

Тогда формулы для вычисления коэффициентов регрессии имеют вид:

(15)

Проверить гипотезу о зависимости и измерить силу зависимости двух переменных позволяет коэффициент корреляции. Наиболее часто применяют коэффициент корреляции Пирсона (R), который позволяет измерить степень линейных связей между переменными.

                     (16)

Для использования коэффициента корреляции Пирсона необходимо выполнение следующих условий:

1. Переменные x и y должны быть распределены нормально.

2. Переменные x и y должны быть измерены в интервальной шкале или шкале отношений.

3. Количество значений в исследуемых переменных x и y должно быть одинаковым.

При этом значение коэффициента корреляции не зависит от масштаба измерения.

Коэффициент корреляции принимает значения от –1,0 (строгая отрицательная корреляция) до +1,0 (строгая положительная корреляция). Значение 0,0 означает отсутствие корреляции. Связи между переменными могут быть слабыми и сильными (тесными). Их критерии можно оценивать по различным шкалам, из которых наиболее часто применяют шкалы Чеддока и Е.П.Голубкова (табл. 2).

Таблица 2 – Шкалы для оценки линейной корреляции [7]

Шкала Чеддока		Шкала Е.П.Голубкова
R	Интерпретация	R	Интерпретация
0,1 – 0,3	Слабая	0,00 ‑ 0,20	Отсутствует
0,3 – 0,5	Умеренная	0,21 ‑ 0,40	Очень слабая
0,5 – 0,7	Заметная	0,41 ‑ 0,60	Слабая
0,7 – 0,9	Высокая	0,61 ‑ 0,80	Умеренная
0,9 – 1,0	Весьма высокая	0,81 ‑ 1,00	Сильная

 

СКО найденных коэффициентов регрессии можно определить по формулам:

                          (17)

                                  (18)

                                  (19)

Доверительный интервал коэффициентов регрессии рассчитывается по формуле (8).

Вид зависимости

Замены

Ограниче ­ния

n u k z Парабола второго (или высшего) порядка y x² a b   Гипербола y a b x ¹ 0 Логарифмическая функция y ln x a b x > 0 Показательная функция ln y x ln a ln b y > 0 a > 0 b > 0 Степенная функция ln y ln x a ln b y > 0 x > 0 b > 0 Экспоненциальная функция ln y x a ln b y > 0 b > 0 Экспоненциальная функция ln y a ln b y > 0 b > 0 a b y ¹ 0 x ¹ 0 y xy   e^-x a b y ¹ 0

Оформление научной работы

По результатам выполнения НИР составляется отчет о работе, требования к содержанию и оформлению которого регламентируются ГОСТ 7.32-2001 [8].

Структурными элементами отчета о НИР являются:

1. Титульный лист

2. Список исполнителей

3. Реферат

4. Оглавление (содержание)

5. Нормативные ссылки

6. Определения

7. Обозначения и сокращения

8. Введение

9. Главы основной части работы

10. Заключение

11. Список использованных источников (библиография)

12. Приложения

Обязательные структурные элементы выделены полужирным шрифтом. Остальные – включают в отчет по усмотрению исполнителя НИР.

 

Оформление отчета по НИР.

1. Текст работы печатается на листах белой бумаги формата А4 (210х297 мм) с одной стороны. Цвет шрифта должен быть черным, кегль не менее 12, через полтора интервала. Размеры полей: правое – 10 мм, левое, верхнее и нижнее – 20 мм. Абзацы в тексте начинают с отступом 15-17 мм.

2. Разделы и подразделы должны иметь заголовки (прописными буквами без точки в конце), начинающиеся с абзацного отступа. Расстояние между заголовками и текстом должно быть увеличено для выделения заголовка.

3. Заголовки разделов и подразделов нумеруются арабскими цифрами. Разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах всего текста. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделенных точкой (например, 1.1, 1.2.1 и т.д.).

4. Сноски печатаются на тех страницах, к которым относятся, и имеют постраничную нумерацию.

5. Примечания приводят, если необходимы пояснения или справочные данные к содержанию текста, таблиц или графического материала, и помещают непосредственно после материала, к которому относятся эти примечания. Одно примечание не нумеруют; несколько примечаний нумеруют по порядку арабскими цифрами.

6. Таблицы помещают либо в тексте работы сразу после ссылок на них, либо в приложениях. И в том, и в другом случае они должны иметь сквозную нумерацию (допускается нумерация таблиц в пределах раздела). Наименование таблицы следует помещать над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером через тире. Заголовки граф и строк таблицы следует писать с прописной буквы в единственном числе. В конце заголовков и подзаголовков таблицы точки не ставят.

7. Графический материал должен располагаться непосредственно после текста, в котором о нем упоминается впервые, или на следующей странице, а при необходимости – в приложениях. Графический материал должен иметь тематическое наименование (название), которое помещается под рисунком. Слово " Рисунок " и наименование помещают после пояснительных данных и располагают посередине строки. Точка после наименования не ставится. При ссылках на иллюстрации следует писать "… в соответствии с рисунком 2 " ("рисунок" - полностью).

8. Формулы расчетов в тексте надо выделить, записывая их более крупным шрифтом и отдельной строкой, давая подробное пояснение каждому символу, когда он встречается впервые. Формулы должны иметь сквозную нумерацию арабскими цифрами в пределах всего текста (допускается нумерация в пределах раздела) в круглых скобках в крайнем правом положении в строке. Ссылки в тексте на порядковые номера формул дают в скобках (например, " формула (3) ").

9. Внутри работы могут использоваться перечисления; перед каждым элементом перечисления следует ставить дефис или строчную букву со скобкой.

10. Каждое приложение следует начинать с нового листа, в правом верхнем углу которого пишется слово "Приложение" и номер, обозначенный арабской цифрой (без знака №).

11. Нумерация страниц – арабскими цифрами в правой нижней части листа, сквозная на весь отчет, включая библиографию и приложения. Титульный лист включают в нумерацию страниц отчета, но номер страницы на нем не проставляют. Иллюстрации и таблицы на листе формата А3 учитывают как одну страницу.

Задание на курсовую работу

Курсовая работа по дисциплине "Основы научных исследований" включает следующие элементы выполнения НИР:

1. С использованием поисковых интернет-систем осуществить поиск научных публикаций по теме работы в периодических изданиях и оформить список источников (6-8 шт.) в соответствии с ГОСТ 7.1-2003.

2. Подготовить научные рефераты 2-3 статей в соответствии с ГОСТ 7.9-95.

3. С использованием информационно-поисковых патентных систем осуществить поиск объектов патентного права по теме работы и оформить список источников (2-3 шт.) в соответствии с ГОСТ 7.1-2003.

4. Провести статистическую обработку выборки экспериментальных данных:

4.1. Записать исходную выборку в виде таблицы.

4.2. Построить статистический ряд.

4.3. Записать сгруппированную выборку в виде таблицы.

4.4. Построить гистограмму на участке [23,5; 53,5], число интервалов m = 10.

4.5. Найти среднее значение и дисперсию случайной величины Х при вероятности a = 0,95.

4.6. Построить график распределения величины Х и записать оценку величины Х с учетом погрешности измерения.

5. Определить формулу экспериментальной зависимости:

5.1. Линеаризовать экспериментальные данные в предложенных представлениях.

5.2. Рассчитать коэффициенты корреляции для всех способов линеаризации.

5.3. Определить форму кривой и методом наименьших квадратов рассчитать параметры a и b, их дисперсию и отклонения.

5.4. Записать выражение, описывающее экспериментальную зависимость.

 

Задание на курсовую работу включает:

1. Тему поиска научных и патентных публикаций.

2. Выборку экспериментальных данных для статистической обработки.

3. Результаты измерений для построения экспериментальной зависимости.

 

Оформление курсовой работы – в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32-2001. Работа должна включать:

1. Титульный лист.

2. Введение.

3. Элементы курсовой работы (литературный поиск, реферирование, патентный поиск, статистический и регрессионный анализ).

 

Примеры оформления титульного листа работы (в соответствии с требованиями СТО СПбГТИ(ТУ) 044-2012 [9]) и результатов обработки экспериментальных данных представлены в Приложениях Г, Д и Е соответственно.

Литература

1. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления.‑ Введ. 2004-07-01.‑ М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004.‑ 166 с.

2. Р 01-2007. Библиографическое описание документа. Примеры оформления.‑ Введ. 01.01.2008.‑ СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2008.‑ 10 с.

3. Попова, Т.Г. Параметры научно-технической статьи (на материале испанского языка).// Вестник Оренбургского ГУ.‑ 2004.‑ № 11.‑ С.149-153.

4. ГОСТ 7.9-95 (ИСО 214-76) Реферат и аннотация. Общие требования.‑ Введ. 1997-07-01.‑ Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1996.‑ 8 с.

5. Парижская конвенция по охране промышленной собственности от 20.03.1883, пересмотренная в Брюсселе 14.12.1900, в Вашингтоне 02.06.1911, в Гааге 06.11.1925, в Лондоне 02.06.1934, в Лиссабоне 31.10.1958 и в Стокгольме 14.07.1967 и измененная 02.10.1979.

6. ГОСТ Р 8.736-2011. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения.‑ Введ. 2013-01-01.‑ М.: Стандартинформ, 2013.‑ 20 с.

7. Агентство МАРКТИКА (г. Рязань)// http://www.marktika.ru/index.htm

8. ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.‑ Введ. 2002-07-01.‑ М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.‑ 19 с.

9. СТО СПбГТИ(ТУ) 044-2012. Виды учебных занятий. Курсовой проект. Курсовая работа. Общие требования.‑ Введ. 01.06.2012.‑ СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2012.‑ 44 с.

Приложение А
(справочное)

Библиографическое описание документа.
Примеры оформления

Описание стандартов

ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин. – Взамен ГОСТ 8.417-81; введ. 2003-09-01.– Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 2003.– 27 с.

СТП СПбГТИ(ТУ) 039-2013. Магистратура. Общие требования.‑ Взамен СТП СПбГТИ 039-97, СТП СПбГТИ 049-98; введ. 2013-01-01.– СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2013.‑ 25 с.

Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы

Основы научных исследований

Евгений Алексеевич Соснов

Наталия Владимировна Захарова

Отпечатано с оригинал-макета. Форма 60´90. 1/16
Печ. л. 2,5. Тираж 100 экз. Заказ от.04.2016 г.

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)

190013, Санкт-Петербург, Московский пр. 26

Е.А. Соснов, Н.В. Захарова

ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы

Санкт-Петербург

2016

УДК 001.891.32 + 001.891.53 (076.5)

Соснов, Е.А. Основы научных исследований: Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы / Е.А.Соснов, Н.В.Захарова.- СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2016.- 40 с.

Пособие содержит теоретические материалы и методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Основы научных исследований" и предназначено для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 18.03.01 (240100.62) "Химическая технология" и 22.03.01 "Мате­риаловедение и технологии материалов". В пособии рассмотрены вопросы поиска и первичной обработки (реферирование) научно-технической и патентной информации, а также методы статистического и регрессионного анализа экспериментальных данных.

Пособие соответствует рабочим программам дисциплин "Основы научных исследований" (18.03.01 (240100.62)) и "Основы научных исследований и введение в специальность" (22.03.01) и предназначено для освоения студен­тами следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:

- направление подготовки 18.03.01 (240100.62) - ОК-1, ОК-12, ПК-5, ПК-21, ПК-25;

- направление подготовки 22.03.01 - ОПК-1, ПК-1, ПК-2.

Илл. 3, табл. 3, библиогр. 9 назв.

Рецензент:    Н.О.Тагильцева, канд. техн. наук,
доцент кафедры химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов СПбГТИ(ТУ)

Издание подготовлено в рамках выполнения государственного задания по оказанию образовательных услуг Минобрнауки России.

Утверждено на заседании учебно-методической комиссии факультета химии веществ и материалов 21.04.2016 г.

Рекомендовано к изданию РИС СПбГТИ(ТУ).

Введение

Изучение дисциплины "Основы научных исследований" помимо лекционного курса, практических и лабораторных занятий предусматривает закрепление у студентов навыков проведения научной исследований в рамках выполнения курсовой работы.

Данное пособие содержит методические материалы, необходимые студентам, независимо от направления их подготовки и специализации, для осуществления поиска и оформления библиографического описания научно-технических и патентных источников информации, а также проведения статистической обработки и регрессионного анализа экспериментальных данных. Также представлены типовое задание для выполнения работы, требования к оформлению и примеры оформления результатов курсовой работы.

 

В пособии используются следующие сокращения:

МНК – метод наименьших квадратов

НИР – научно-исследовательская работа

ОКР(ОТР) – опытно-конструкторская (опытно-технологическая) работа

РЖ – реферативный журнал

СИ – сигнальная информация

СКО – среднеквадратичное отклонение

Поиск научно-технической информации