Київський національний університет імені тараса шевченка




Сторінка1/10
Дата конвертації17.01.2017
Розмір5.01 Kb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Геологічний факультет Кафедра гідрогеології та інженерної геології



«ЗАТВЕРДЖУЮ»


















Заступник декана


















з навчальної роботи
Демидов В.К.




______________________




«____»___________2014 р.


Р
Р
О
О
Б
Б
О
О
Ч
Ч
А
А




П
П
Р
Р
О
О
Г
Г
Р
Р
А
А
М
М
А
А




Н
Н
А
А
В
В
Ч
Ч
А
А
Л
Л
Ь
Ь
Н
Н
О
О
Ї
Ї




Д
Д
И
И
С
С
Ц
Ц
И
И
П
П
Л
Л
І
І
Н
Н
И
И




ПЛАНУВАННЯ ТА АНАЛІЗ
НАУКОВОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ

для магістрів напрям підготовки 040103 Геологія спеціальність 8.04010302 Гідрогеологія




КИЇВ – 2014


2 Робоча програма «
Планування та аналіз наукового експерименту»
для студентів напряму підготовки
040103 «Геологія».
«____» ______________ 2013 року – 156 с. Розробники
Долін Віктор Володимирович, професор, доктор геологічних
наук Робоча програма дисципліни «
Планування та аналіз наукового експерименту»
затверджена на засіданні кафедри гідрогеології та інженерної геології Протокол № 14 від «16» червня 2014 року Завідувач кафедри ____________________
(Кошляков О.Є.)

«_____» ___________________ 2014 року
Схвалено науково-методичною комісією геологічного факультету Протокол від «23» червня 2014 року № 9 Голова науково-методичної комісії ____________________ (Павлов Г.Г.)
«_____» _________________ 2014 року

© ____Долін ВВ, 2014 рік
© ______________, 20___ рік
© ______________, 20___ рік


3
ВСТУП
Навчальна дисципліна Планування та аналіз наукового експерименту є складовою освітньо-професійної програми підготовки фахівців за освітньо- кваліфікаційним рівнем «магістр» галузі знань Природничі науки»

з напряму
підготовки 040103 «Геологія», спеціальності 8.04010302 «Гідрогеологія».
Дана дисципліна циклу професійної фундаментальної, математичної та природничо-наукової підготовки. Викладається у 1 семестрі 1 курсу магістратури в обсязі108 год. ( 3
кредити ECTS) зокрема лекції – 34 год., практичні 17 год., самостійна робота
57 год. У курсі передбачено 2 змістових модулі та 2 контрольні модульні ро-
боти. Завершується дисципліна іспитом в письмово-усній формі.
Мета дисципліни – надати базові знання щодо основних принципів і стадій планування, проведення та аналізу результатів наукового експерименту методами математичної статистики зі застосуванням стандартного програмного забезпечення.
Завдання – сформувати практичні навички з критичного аналізу літературних джерел, постановки наукового завдання, визначення шляхів його вирішення, розроблення методики експерименту, отримання аналітичних результатів, вибору та послідовності їх статистичного оброблення, формулювання висновків.
Предмет вивчення – логічна послідовність теоретичних та експериментальних етапів вивчення еволюції складових навколишнього природного середовища у просторово-часовій динаміці.
Структура курсу: навчальна дисципліна складається з двох модулів. Кожний з модулів складається з двох тем. Детальніше структура навчальної дисципліни, тематичний план лекцій і лабораторних занять викладені в таблиці на стор. 8. В результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен
знати:
- базові поняття, методологію, методи та шляхи наукового пізнання
- логічну послідовність постановки наукової задачі та її вирішення
- види наукового експерименту та основні принципи його планування
- типи та види експериментальних похибок
- основні статистичні методи оброблення результатів наукового експерименту
- основи просторово-часового моделювання аналітичних даних.
вміти:
- здійснювати збір та критичний аналіз літературних даних
- визначати доцільність та методику проведення експерименту
- визначати похибки різних типів
- застосовувати методи статистичного оброблення аналітичних даних
- визначати вид та спрямованість контрольованого процесу, застосовувати наявні аналітичні залежності для моделювання.


4
Місце дисципліни в структурно-логічній схемі підготовки фахівців – дисципліна є складовою циклу професійної фундаментальної, математичної та природничо-наукової підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня магістр спеціальності Гідрогеологія.
Зв’язок з іншими дисциплінами: для опанування навчальної дисципліни необхідні знання з Фізики, Математики, Хімії, Гідрології, Основ гідрогеології, Гідрогеохімії. Планування та аналіз результатів наукового експериментує базовою для проведення наукового дослідження та оформлення магістерської дипломної роботи.

Контроль знань і розподіл балів, які отримують студенти.
Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою. У змістовий модуль 1 (ЗМ1) входять теми 1 - 4, у змістовий модуль 2 (ЗМ2) – теми 5 – 8. Обов’язковим для допуску до іспитує виконання практичних робіт.
Оцінювання за формами контролю

ЗМ1
ЗМ2
Min. 10 балів
Max. 30 балів
Min. 10 балів
Max. 30 балів
Модульна контрольна робота 1
10
30


Модульна контрольна робота 2


10
30
Студенти, які набрали сумарно меншу кількість балів ніж критично-
розрахунковий мінімум – 20 балів, не допускаються до іспиту і вважаються такими, що не виконали всі види робіт, які передбачені навчальним планом з дисципліни Планування та аналіз наукового експерименту».
У випадку відсутності студента з поважних причин відпрацювання та перездачі здійснюються у відповідності до Положення про порядок оцінювання знань студентів при кредитно-модульній системі організації навчального процесу від 1 жовтня року.
При простому розрахунку отримаємо
Змістовий модуль 1 Змістовий модуль 2 Іспит Підсумкова оцінка
Мінімум
10
10
15
35
Максимум
30
30
40
100
При цьому, кількість балів
1-34 відповідає оцінці незадовільно з обов’язковим повторним вивченням дисципліни
35-59 відповідає оцінці незадовільно з можливістю повторного складання
60-64 відповідає оцінці задовільно (достатньо
65-74 відповідає оцінці задовільно
75-84 відповідає оцінці добре
85-89 відповідає оцінці добре (дуже добре»);


5
90-100 відповідає оцінці відмінно.

Шкала відповідності (за умови іспиту) За 100 – бальною шкалою За національною шкалою
90 – 100 5 відмінно
85 – 89 75 – 84 4 добре
65 – 74 60 – 64 3 задовільно
35 – 59 2 незадовільно
1 – 34



6
П
П
Р
Р
О
О
Г
Г
Р
Р
А
А
М
М
А
А




Н
Н
А
А
В
В
Ч
Ч
А
А
Л
Л
Ь
Ь
Н
Н
О
О
Ї
Ї




Д
Д
И
И
С
С
Ц
Ц
И
И
П
П
Л
Л
І
І
Н
Н
И
И




Змістовий модуль 1. Базові поняття, методологія, методи та шляхи науко-
вого пізнання
Вступ. Короткий нарис з історії науки. (2 год.) Історіографія науки. Наука в період античності та середньовіччя. Натуральна філософія. Наукова революція. Промислова революція. Наука в Росії та Україні до 1917 р. Діалектичний матеріалізм. Наука в ХХ столітті. Наука в СРСР.
Тема 1. Організація і структура наукових досліджень (18 год.)
Поняття, завдання, методологія науки. Критерії науковості. Методи сучасного науково-теоретичного мислення. Властивості наукового знання. Поняття наукового дослідження. Послідовність процедури наукового методу. Об’єкт і предмет пізнання. Об’єкт наукового дослідження. Фундаментальні та прикладні дослідження. Етапи та шляхи наукового пізнання. Об’єкт і предмет наукового дослідження. Експеримент та його види. Наукова проблема. Наукове завдання. Послідовність вирішення наукового завдання. Літературний пошук. Узагальнення літературних даних та підготування огляду літературних джерел.
Тема 2. Планування експерименту (18 год.)
Математичне планування експерименту. Мета та основні принципи планування експерименту. Факторний простір. Фактори і рівні та їх вибір. Відклики та їх вибір. План та математична модель експерименту. Розкладання функції відгуку в степеневий ряд. Кодування факторів. Ортогональне планування эксперименту. Плани повного факторного експерименту 2
n
. Плани дробового факторного експерименту. Насичені плани першого порядку. Плани другого порядку.
Рототабельні плани. Плани другого порядку з одиничною областю планування.

Змістовий модуль 2. Аналіз експериментальних даних

Тема 3. Основні методи статистичного аналізу (24 год.)
Класифікація і типи похибок. Прямі та непрямі вимірювання. Випадкові вимірювання та похибки. Поняття ймовірності випадкової величини. Розподілення
Гаусса для безкінечного числа випадкових вимірювань. Середньоквадратична похибка. Довірча ймовірність. Закон додавання випадкових похибок. Середнє арифметичне та істинне значення вимірюваної величини. Розподілення Стьюде- нта. Виявлення промахів. Спільний облік систематичних, випадкових похибок та декількох випадкових величин. Обробка вимірювань. Число знаків при обрахуванні похибок. Точність розрахунків. Процес оброблення розрахунків. Основні поняття та категорії прикладної статистики. Методи зведення, групування і зображення статистичних даних. Критерії оцінювання подібності (чи відмінності) двох статистичних вибірок критерій Фішера (порівняння дисперсій, критерій Стьюдента, критерій Колмогорова та Колмогорова-Смирнова. Факторний


7 аналіз. Кореляційний аналіз. Регресійний аналіз.
Тема 4. Моделювання фізико-хімічних процесів на основі експерименталь-
них даних (42 год.)
Основні термодинамічні параметри еволюції навколишнього природного середовища залежні та незалежні параметри. Поняття ентропії. Ентальпія. Енергія
Гіббса. Кінетика хімічних реакцій. Особливості програмного забезпечення пакету аналізу в Microsoft Excel. Однофакторний дисперсійний аналіз. Двофактор- ний дисперсійний аналіз з повтореннями. Двофакторний дисперсійний аналіз без повторень. Кореляція. Коваріація. Описова статистика. Експоненційне згладжування. Двовибірковий тест для дисперсії. Аналіз Фур’є. Гістограма. Ковзне середнє. Генерування випадкових чисел. Ранг і персентиль. Регресія. Вибірка. Парний двовибірковий тест для середніх. Двовибірковий тест з однаковими дисперсіями. Двовибірковий тест з різними дисперсіями. Двовибірковий z- тест для середніх. Ознайомлення з програмою STATISTICA. Інтерфейс користувача. Налаштування системи STATISTICA. Управління виведенням. Робочі книги. Таблиці даних. Звіти. Графіки. Вирішення задачу програмі STATISTICA. Аналіз результатів статистичної обробки та моделювання. Формулювання висновків
С
С
Т
Т
Р
Р
У
У
К
К
Т
Т
У
У
Р
Р
А
А




Н
Н
А
А
В
В
Ч
Ч
А
А
Л
Л
Ь
Ь
Н
Н
О
О
Ї
Ї




Д
Д
И
И
С
С
Ц
Ц
И
И
П
П
Л
Л
І
І
Н
Н
И
И


ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ І ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ

Кількість годин
№ теми Назва лекції лекції практичні роботи самост. роб.
Змістовий модуль 1. Базові поняття, методологія, методи та шляхи науко-
вого пізнання
1 Вступ. Короткий нарис з історії науки
2

2 Тема 1. Організація і структура наукових досліджень
6 4
8 3 Тема 2. Планування експерименту
8 2
8

Модульна контрольна робота
*

2
Змістовий модуль 2. Аналіз експериментальних даних
4 Тема 3. Основні методи статистичного аналізу Тема 4. Моделювання фізико-хімічних процесів на основі експериментальних даних
8 5
29
Модульна контрольна робота
*

2
Іспит

ВСЬОГО
34
17
57
Загальний обсяг 108 год., в тому числі Лекції 34 год. Практичні роботи17 год. Самостійна робота - 57 год.

*
- модульні контрольні роботи виконуються за рахунок практичних годин















9
ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1. БАЗОВІ ПОНЯТТЯ, МЕТОДОЛОГІЯ, МЕТОДИ
ТА ШЛЯХИ НАУКОВОГО ПІЗНАННЯ

ВСТУП.
Лекція 1. Короткий нарис з історії науки 2 години. План лекції Наука в період античності та середньовіччя. Наукова революція. Наука в Україні. Історія науки — це дослідження феномену науки в його історії. Наука, зокрема, являє собою сукупність емпіричних, теоретичних і практичних знань про навколишній світ, отриманих науковою спільнотою. Оскільки з одного боку наука представляє об'єктивне знання, аз іншого — процес його отримання і використання людьми, сумлінна історіографія науки повинна брати до уваги не тільки історію думки, ай історію розвитку суспільства в цілому. Вивчення історії сучасної науки спирається на безліч збережених оригінальних або перевиданих текстів. Однак самі слова наука і учений увійшли у вжиток лише в XVIII—XX століттях, а до цього натуралісти називали своє заняття натуральною філософією. Хоч емпіричні дослідження відомі щез античних часів (наприклад, роботи Арістотеля і Теофраста), а науковий метод був у своїх основах розроблений в Середні століття (наприклад, у Ібн ал-Хайсама, Аль-Біруні або Роджера Бекона), початок сучасної науки сходить до Нового часу, періоду, що зветься індустріальною революцією, що сталася в XVI—XVII століттях у Західній Європі. Науковий метод вважається таким істотним для сучасної науки, що багато вчених і філософів вважають роботи, зроблені до наукової революції, «преднау- ковими». Тому історики науки нерідко дають науці ширше визначення, ніж прийнято в наш час, щоб включати в свої дослідження період античності та
середньовіччя. Наука виникла з практичних потреб людей, пов'язаних з розвитком землеробства, будівельної техніки, мореплавства, ремесел. Вже в античну епо-
ху:
 складаються перші теоретичні системи знання в галузі геометрії, механіки, астрономії (Евклід, Архімед, Птолемей
 розвивається натурфілософська концепція атомізму (Демокріт, Епікур);
 робляться спроби аналізу закономірностей суспільства і мислення
(Арістотель, Платон, Геродот.
Наукова революція. Виникнення капіталізму, розвиток промисловості й торгівлі, мореплавства і військової техніки стимулювали бурхливе зростання науки вже в епоху Відродження. Наука пориває з теологією, сприяючи утвердженню матеріалістичних ідей (Джордано Бруно, Леонардо да Вінчі, Френсіс Бекон. Великого поширення набуває експериментальне вивчення природи, об-


10
ґрунтування якого мало революційне значення для науки. Справжній переворот відбувається в астрономії (Микола Коперник, Галілео Галілей). У
XVII

XVIII століттях створюються класична механіка, диференціальне й інтегральне числення, аналітична геометрія, хімічна атомістика, система класифікації рослині тварин, стверджується принцип збереження матерії і руху (Ісаак Ньютон, Г.В. Лейбніц, Рене Декарт, Джон Дальтон, Карл
Лінней, М.В. Ломоносов та ін.). В цей же час відбувається дальше оформлення науки як соціального інституту, створюються перші європейські академії, наукові товариства, починається видання наукової періодичної літератури.
Промислова революція. У зв'язку з промисловим переворотом кінця XVIII століття почався новий етапу розвитку науки. В XIX столітті виникли нові фізичні дисципліни (термодинаміка, класична електродинаміка, створюються еволюційне вчення і клітинна теорія в біології, формулюється закон збереження і перетворення енергії, розвиваються нові концепції в астрономії і математиці
(Дж.К. Максвелл, М. Фарадей, Ж.Б. Ламарк, Ч. Дарвін, Т. Шванн, М. Шлейден та ін.).
Наука в Росії. У кінці XVIII – XIX століть плеяда видатних учених працювала в Росії (ОМ. Бутлеров, П.М. Лебедєв, МІ. Лобачевський, ДІ. Менделєєв, ОС. Попов, К.А. Тімірязєв, О.Г. Столєтов, К.Е. Ціолковський та інші.
Наука в СРСР. З часу створення СРСР був розроблений план науково- технічних робіт, який по суті став програмним документом розвитку радянської науки, який планувався в загальнодержавних масштабах. На науковій основі здійснювалось планове господарство і перетворення суспільних відносин. СРСР давав близько 1/3 наукової продукції всього світу. Вкраїні працювало 1,5 млн наукових працівників, більш ніж де у світі. Радянська наука завдячує своєму розвитку таким вченим, як В.І. Вернадський, СІ. Вавилов, О.О. Богомолець,
Д.К. Заболотний,М.Д. Зелінський,О.П. Карпінський, В.Л. Комаров, І.В. Кур- чатов, С.П. Корольов, І.П. Павлов, Є.О. Патон, В.І. Липський, ПІ. Кравчук, ДМ. Прянинников, ММ. Покровський, БД. Греков, М.В. Келдиш, Л.Д. Ландау та ін. Радянська наука, що ґрунтувалась на діалектико-матеріалістичній методології, посідає важливе місце в історичному розвитку людства. У космосі слідом за польотом першого у світі супутника Землі і першого у світі космічного польоту людини, здійсненого Ю.О. Гагаріним, почали працювати штучні супутники, станції з космонавтами на борту, розроблялися шляхи мирного використання термоядерної енергії. Радянська наука зробила значний внесок в дослідженні галактик, становленні зоряної космології, в розвиток проблем квантової оптики, фізику напівпровідників та в інших напрямах. На рахунку радянських учених кількасот відкриттів, понад 1 млн. винаходів, десятки тисяч патентів. У систему єдиної радянської науки входила Академія наук СРСР, республіканські Академії наук, філіали, центри, відділення АН СРСР, вищі навчальні заклади, дослідницькі центри Академії медичних наук СРСР, Академії педагогічних наук СРСР, Всесоюзної академії сільськогосподарських наук, галузеві на-


11 уково-дослідні інститути, науково-виробничі об'єднання й лабораторії в промисловості.
Діалектико-матеріалізм. Подальшого розвитку в XIX столітті набули й суспільні науки. Соціалісти-утопісти закликали до заміни капіталістичного суспільства соціалістичним. Класики політичної економії заклали основи трудової теорії вартості. Праці в галузі діалектики й матеріалізму була видатним досягненням філософської думки. Закономірним наслідком революційної класової боротьби трудящих стало виникнення марксизму Карла Маркса і Фрідріха Енгельса століття.
На рубежі XIX – XX століть великі змінив науковій картині світу і ряд нових відкриттів у фізиці (електрон, рентгенівське випромінювання, радіоактивність тощо) призводять до кризи класичного природознавства і насамперед його механістичної методології. У XX значних успіхів досягли математика і фізика, виникли такі галузі технічних наук, як радіотехніка, електроніка. З'явилась кібернетика, яка збільшує свій вплив на подальший розвиток науки і техніки. Успіхи фізики і хімії сприяють глибшому вивченню біологічних процесів у клітинах, що стимулює розвиток сільськогосподарських і медичних наук. Відбувається тісне зближення науки з виробництвом, зростають і зміцнюються її зв'язки з суспільним життям. Сучасна наука становить важливу складову частину науково-технічної революції. Уроці було встановлено професійне свято наукових працівників День науки, кожна третя неділя квітня.
Наука в Україні. З першої половини XVIII століття починається піднесення науки й в Україні (Ф. Прокопович, Г.С. Сковорода, працює Київська академія. У XIX столітті визнаними науковими центрами стали Харківський і Київський університети та Новоросійський університет в Одесі, де успішно працювали видатні російські вчені І.М. Сєченов, І. І. Мечников, МІ. Пирогов, О. О. Ковалевський, ВВ. Докучаєв та інші, а також відомі українські вчені М.О. Максимович, В.О. Бец, ОС. Роговин, А.О. Потебня та інші.
Наука в УРСР. Вчені Української Радянської Соціалістичної Республіки внесли вагомий вкладу скарбницю світової науки. Багато їхніх розробок стали основою створення нових галузей промисловості, прогресивних технологій, матеріалів, машині механізмів. У республіці працювало 200 тис. наукових працівників, утому числі 62 тис. докторів і кандидатів наук. В УРСР налічувалось 150 вузів, в яких працювало 1,4 тис. професорів і докторів наук, близько 16 тис. доцентів і кандидатів наук. Великий загін учених працював у Південному відділенні Всесоюзної Академії сільськогосподарських наук імені В.І. Леніна. Найбільшим науковим центром УРСР була Академія наук Української PCP

81 тис. співробітників, утому числі 14 тис. наукових працівників, серед яких понад
1000 докторів і 7000 кандидатів наук, 300 академіків і членів-кореспондентів АН УРСР. Результати фундаментальних досліджень дали змогу пояснити ряд явищ при поділі атомних ядер, створити принципово нові стани речовини з наперед заданими властивостями, розшифрувати структуру складних хімічних речовин,


12 створити наукові передумови управління спадковістю й мінливістю живих організмів. Підтвердженням високої якості цих технологій є продаж ліцензій промислово розвинутим країнам.
Історія НАН України
27 листопада 1918 р. відбулися установчі Загальні збори Української академії наук, на яких першим президентом Академії було обрано видатного вче- ного-геолога і геохіміка зі світовим ім'ям В. І. Вернадського. Протягом багаторічної історії президентами Академії обиралися М. П. Василенко (1921-
1922 рр.), О. І. Левицький (1922 р, В. І. Липський (1922-1928 рр.), Д. К. Заболотний (1928-1929 рр.), О. О. Богомолець (1930-1946 рр.), О. В. Палладін (1946-1962 рр.). З 1962 року на чолі Академії – Б. Є. Патон. Назва Академії зазнавала змін чотири рази. У 1918-1921 рр. вона іменувалася Українська академія наук (УАН), з 1921 по 1936 р. – Всеукраїнська академія наук (ВУАН), у 1936-1991 рр. – Академія наук Української РСР, з 1991 по 1993 р. – Академія наук України, аз р. – Національна академія наук України. Українська академія наук була найстарішою з республіканських академій за часів існування СРСР. У перший рік своєї діяльності вона складалася з трьох наукових відділів – історико-філологічного, фізико-математичного і соціальних наук, які охоплювали 3 інститути, 15 комісій і національну бібліотеку. Тепер у НАН України є 3 секції, 14 відділень, близько 170 інститутів та інших наукових установу яких працює понад 19 тисяч науковців. В Академії сформувалося чимало наукових шкіл. Їх засновниками були видатні вчені-математики ДО. Граве, ММ. Крилов, ММ. Боголюбов,
Ю.О. Митропольський, механіки
С.П.Тимошенко, ОМ. Динник,
М.О. Лаврентьєв, Г.С. Писаренко, фізики КД. Синельников, Л.В. Шубников,
В.Є. Лашкарьов, О.І. Ахієзер, ОС. Давидов, А.Ф. Прихотько, О.Я. Усиков, астрономи О.Я. Орлов, М.П. Барабашов, Є.П. Федоров, С.Я. Брауде, геологи ПА.
Тутковський, М.П. Семененко, ЯМ. Белєвцев, Е.В. Соботович матеріалознавці
І.М. Францевич, В.І. Трефілов, хіміки Л.В. Писаржевський, О.І. Бродський, А.В.
Думанський, біологи і медики Д.К. Заболотний, О.О. Богомолець, В.П. Філатов,
М.Г. Холодний, І.І. Шмальгаузен, ММ. Амосов. У всьому світі відомі українські школи електрозварювання Є.О. Патона і кібернетики В.М. Глушкова. Набули широкого визнання економічній гуманітарні школи, які очолювали економісти М.В. Птуха і КГ. Воблий, історики МС. Грушевський і ДІ. Явор- ницький, правознавець В.М. Корецький, філософ В.І. Шинкарук, сходознавець
А.Ю. Кримський, мовознавці Л.А. Булаховський, І.К. Білодід, В.М. Русанівсь- кий, літературознавці С.О. Єфремові О.І. Білецький.


13


Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал