OHJEITA TYÖSELOSTUKSEN LAATIMISEEN

Transkriptio

1 OHJEITA TYÖSELOSTUKSEN LAATIMISEEN Raportointi kuuluu tärkeänä osana jokaisen fyysikon työhön riippumatta siitä työskenteleekö hän tutkijana yliopistossa, opettajana koulussa vai teollisuuden palveluksessa. Fysiikan harjoitustöiden tärkeimpiä tavoitteita onkin työselostusten laatimisen avulla totuttaa opiskelijoita raporttien kirjoittamiseen ja tieteellisen tekstin tuottamiseen. Selostuksen laatiminen alkaa jo työhön valmistauduttaessa. Jo tässä vaiheessa kannattaa työtä ajatella siitä näkökulmasta, että sen mittauksista, tuloksista ja niistä tehtävistä johtopäätöksistä tullaan raportoimaan. MITTAUSPÖYTÄKIRJASTA Tärkeänä apuna selostuksen laatimisessa on mittauspöytäkirja, jonka tarkoituksena on auttaa muistamaan, mitä mittauksissa on tehty. Mittauspöytäkirjassa ei oikeastaan voi olla liikaa tietoa. Hyvään mittauspöytäkirjaan merkitään selvästi ja tarkasti kaikki mittauksiin vaikuttavat asiat. Varsinaiset mitatut arvot merkitään sellaisenaan, siis kuten ne mittarista tai vastaavasta luetaan. Laskutoimitukset tehdään vasta tulosten käsittelyvaiheessa. Myös mitattujen arvojen yksiköt merkitään huolellisesti näkyviin. Mittauspöytäkirjaan kirjataan lisäksi virheen arviointia varten tarvittavat tiedot. Mittauspöytäkirjaan on usein syytä kirjata myös tietoja mittauksessa käytetyistä välineistä. Osassa tämän kurssin töistä mittauspöytäkirjaan on valmis pohja, joka löytyy näiltä sivuilta työohjeen yhteydestä. Osassa töistä mittauspöytäkirjan suunnittelu on annettu opiskelijan tehtäväksi. Mittauspöytäkirjaa suunniteltaessa yleisen muodon voi tehdä samantapaiseksi kuin valmiissa pohjissa. Yksityiskohtaisempaa suunnittelua varten kannattaa lukea työohjeesta huolellisesti erityisesti kohta Mittaustehtävät, jossa on kerrottu, millaisia mittauksia ja missä järjestyksessä työssä on tarkoitus tehdä. Jos työssä on monia vaiheita, joihin jokaiseen liittyy oma mittaussarjansa, kannattaa niihin liittyvät taulukot sijoitella mittauspöytäkirjaan erillisiksi kokonaisuuksiksi. Mitattavat suureet symboleineen löytyvät työohjeesta, mutta yksiköihin on kiinnitettävä erityistä huomiota mittaustilanteessa, koska yleensä suureiden yksiköitä ei ole työohjeessa annettu. Etukäteen kannattaa myös miettiä, mitä tietoja virheen arviointia varten on kirjattava mittauspöytäkirjaan. MITEN JA KENELLE SELOSTUS KIRJOITETAAN? Työselostus kirjoitetaan joko tietokoneella tai käsin kuivamustekynällä. Selostuksen sivut niitataan yhteen, ei siis käytetä paperiliittimiä. Selostus tulee kirjoittaa hyvällä suomen kielellä käyttäen kokonaisia lauseita.

2 Tieteelliset raportit on tapana kirjoittaa ajatellen kuviteltua lukijaa, joka kuuluu samaan vertaisryhmään kuin kirjoittaja. Selostusta kirjoitettaessa voi siis ajatella lukijana toista opiskelijaa, jolla on perustiedot fysiikasta, mutta joka ei ole tehnyt kyseistä työtä, eikä siksi tunne sen yksityiskohtia. MITÄ SELOSTUKSESSA KUULUU OLLA? Koska selostuksen laatimisen avulla on tarkoitus harjoitella tieteellistä raportointia, vaaditaan selostukselta yleensä tiettyä muotoa. Yksi esimerkki selostuksen muodosta on annettu jatkossa. Annettua mallia ei tarvitse noudattaa orjallisesti, esimerkiksi kaikkia kappaleita ei tarvita kaikissa töissä. Myös kappaleiden otsikointi voi vaihdella. Koska työselostuksen kuitenkin on tarkoitus olla lyhyt ja selväpiirteinen raportti siitä, mitä työssä on tehty, kuuluu sen perusvaatimuksiin esittää - mitä ilmiöitä on tutkittu - teoreettinen tausta - koeolosuhteet ja välineet - välittömät mittaustulokset havaintotilanteessa - mittaustulosten matemaattinen käsittely - mittaustulosten tarkkuuden tai luotettavuuden arviointi - lopputulokset ja niistä tehdyt päätelmät. Selostusmalleja löytyy kurssin P Fysiikan laboratoriotyöt 1 noppasivuilta. Seuraavassa on ehdotus selostuksen muodoksi: Kansilehti Kansilehdellä tulee näkyä: - Tiedot työstä: Työn nimi ja se, mihin kurssiin työ kuuluu - Tiedot tekijästä: Nimi, sähköpostiosoite ja koulutusohjelma - Työn tekemiseen liittyvät tiedot: Mittauspäivä ja työn ohjaajan nimi. Johdanto Johdantokappaleessa kuvataan lyhyesti ja täsmällisesti eli muutamilla lauseilla työn tarkoitus, siis sen tärkeimpänä kohteena olleet ilmiöt, laitteet tms. Lisäksi kuvaillaan mittausmenetelmät sekä ne tutkittavat suureet, joiden arvot oli määritettävä. Suureet ilmaistaan tässä sanallisesti, ei symboleilla.

3 Teoria Tässä kappaleessa esitetään lyhyt katsaus työn teoriaan. Kaikki tarvittavat yhtälöt esitetään numeroituina ja ilman johtoa (ellei erikseen vaadita). Yhtälöissä esiintyvät suureiden symbolit on määriteltävä yksikäsitteisesti. Esityksen pohjana voi käyttää työohjetta, sopivan kurssin luentoja tai muuta kirjallisuutta. Asia on kuitenkin esitettävä omin sanoin kopioimatta lähteen tekstiä sellaisenaan. Teoriaosa ei siis ole pelkkä luettelo kaavoja ja symboleita ilman selittäviä lauseita, mutta ei myöskään työohjeen teoriaosan tai luentojen tapainen pitkä, yksityiskohtainen ja perusteellinen selitys työhön liittyvästä fysikaalisesta mallista. Hyvä selostuksen teoriaosa on omaperäinen ja johdonmukainen tiivistelmä työssä tarvittavasta mallista yhtälöineen esitettynä kuvitellulle vertaislukijalle. Mittauslaitteisto ja kokeelliset menetelmät Tässä esitellään käytetty koelaitteisto ja kuvataan suoritetut mittaukset. Työssä käytetyt välineet voi esittää esimerkiksi luettelona. Mahdollisista sähköisistä kytkennöistä esitetään kytkentäkaaviot ja nimetään niissä esiintyvät komponentit. Kytkentäkaavio voi esiintyä myös teoriaosassa, jolloin siihen voi viitata. Koska yksi kuva kertoo usein enemmän kuin tuhat sanaa, voi myös muita kuin sähköisiä mittauslaitteistoja esittää sopivan kaaviokuvan avulla. Mittaustulokset ja niiden käsittely Tämän kappaleen tarkoituksena on kertoa lukijalle, miten mittaustuloksista päästään tuloksiin. Mittaustulokset sijoitetaan teoriaosassa esitettyihin yhtälöihin, joihin viitataan numeroin. Yksi mallisijoitus kustakin laskettavasta suureesta on kirjoitettava yksikköineen näkyviin. Laskuissa tulee käyttää riittävää tarkkuutta, välituloksia ei pidä pyöristää, vaan kaikki pyöristykset tehdään vasta lopputuloksiin. Selventävien taulukoiden ja graafisten esitysten käyttö on luonteenomaista tieteelliselle raportoinnille. Etenkin sellaiset taulukot, joissa esitetään lopputuloksia tai tärkeitä välituloksia, on numeroitava ja otsikoitava. Graafisten esitysten tulee olla selkeitä. Akselit on nimettävä yksikköineen ja jaoteltava selvästi. Havaintopisteet tulee sijoittaa kuvaan mielekkäästi niin, että ne täyttävät mahdollisimman suuren osan kuvan alasta. Havaintopisteet merkitään niin, etteivät ne jää pisteisiin liittyvän kuvaajan alle. Pisteet voi merkitä esimerkiksi rastein tai niiden ympärille voi piirtää ympyrän. Kuvaajia piirrettäessä tulee tehdä graafinen tasoitus eli kuvaajia ei piirretä pisteestä

4 pisteeseen, vaan pisteitä myötäillen. Kuvaajien piirtämiseen ja graafiseen tasoitukseen on käytettävissä myös tietokoneohjelmia, jotka sovittavat annettuun pistejoukkoon suoran tai halutun tyyppisen käyrän. Kuvaajat on numeroitava ja otsikoitava ja ne on piirrettävä millimetripaperille tai tulostettava tietokoneella. Jos kuvat ovat erillisillä papereilla, ne on liitettävä työselostuksen loppuun. Myös tietokoneohjelmiin syötetyt taulukot sekä tiedot ohjelmilla tehdyistä sovituksista kannattaa tulostaa ja liittää selostukseen. Taulukoiden ja kuvaajien käytöstä selostuksessa on ohjeita myös kurssin P Fysiikan laboratoriotyöt 1 NOPPA-sivulla työn nro 3 ohjeissa. Tulosten luotettavuuden arviointi Tulosten luotettavuuden arvioinnin voi esittää joko omana kappaleenaan tai se voi olla osana mittaustulosten käsittelyä. Mittaustulosten luotettavuutta arvioidaan monissa töissä tekemällä erillinen virheen arviointi. Sopivan virheenarviointimenetelmän valintaan on kiinnitettävä huomiota. Mittauksissa esiintyviä systemaattisia virheitä ja niiden vaikutusta ja merkitystä voi tarkastella tässä työselostuksen osassa. Työohjeissa on lisätietoja virheen arvioinnin tarpeellisuudesta ja suoritustavasta eri tapauksissa. Kun satunnaisvirhettä arvioidaan kokonaisdifferentiaalia käyttäen, differentiaalilauseke on yleensä johdettava ja ainakin mallisijoitus esitettävä. Jos virheen arviointi on tehty tietokoneella, esimerkiksi pienimmän neliösumman suoran sovituksen avulla, tiedot sovituksesta on liitettävä selostukseen. Lopputulosten ilmoittamista varten vaaditaan pääsääntöisesti absoluuttisen maksimivirheen laskeminen. Myös suhteellinen maksimivirhe, joka eräissä tapauksissa voi olla havainnollisempi ja myös laskennollisesti vaivattomampi johtaa, voidaan arvioida ja ilmoittaa. Virheen arvioinnin perusteita käsitellään P Fysiikan laboratoriotyöt 1 kurssin NOPPA-sivuilla Lopputulokset Tähän kappaleeseen kootaan selkeästi näkyville työn lopputuloksena saadut suureitten arvot. Selkeyden vuoksi lopputulokset kannattaa esittää samassa järjestyksessä kuin mitattavat suureet kohdassa Työn tarkoitus. Lopputulosten numeeriseen tarkkuuteen ja esitysmuotoon on kiinnitettävä erityistä huomiota. Lopputulokseen mukaan otettavien numeroiden määrän tulee vastata tuloksen laskettua tai arvioitua absoluuttista virhettä.

5 Virheraja ilmoittaa suoraan, kuinka monta yksikköä kunkin numeron epävarmuus on. Yhtään oikeata numeroa ei jätetä ilmoittamatta, ts. mukaan otetaan kaikki merkitsevät numerot. Merkitsevinä numeroina voidaan pitää numeroita, joiden epävarmuus on enintään 15 yksikköä. Siispä esim. tulos 1,76 ± 0,32 on ilmoitettava muodossa 1,8 ± 0,4, koska tuloksen numeron 6 epävarmuus on 32 yksikköä. Lopputulos ja virheraja ilmoitetaan aina samalla desimaalisella tarkkuudella. Kaikki tulokset ilmaistaan SI-yksiköissä tai eräissä sallituissa lisäyksiköissä. Lopputulosten numeerisessa esitysmuodossa tulee käyttää kymmenen potenssia. Samoin on suositeltavaa käyttää etuliitteitä. Esim. 5, s tai 5,2 ms (ei: 0,0052 s). Johtopäätökset Tässä selostuksen tärkeimmässä kappaleessa arvioidaan saatuja tuloksia ja niiden oikeellisuutta esimerkiksi vertaamalla niitä teoreettisiin arvoihin tai vertaamalla keskenään esimerkiksi erilaisin kokeellisin menetelmin saatuja tuloksia. Myös muut omat päätelmät työstä esitetään tässä. Mikäli tuloksia ei ole kovin paljon, kaksi viimeistä kappaletta voi myös yhdistää esimerkiksi otsikon Tulokset ja niistä saadut johtopäätökset alle. Liitteet Jokaisessa selostuksessa tulee olla liitteenä mittauspöytäkirja, josta löytyvät tiedot mittaustilanteesta ja välittömät havaintoarvot. Lisäksi liitteenä on usein kuvaajia ja esimerkiksi tietoja tietokoneohjelmilla tehdyistä sovituksista. Myös ennakkotehtävien ratkaisut pannaan liitteeksi selostukseen. Liitteeksi voi sijoittaa joskus myös isompia kuvia esimerkiksi mittausjärjestelystä tai joitakin pidempiä laskuja. Liitteet on numeroitava ja otsikoitava ja niihin on muistettava viitata selostuksen tekstissä.