KON-C3004 Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt. Aloitusluento Panu Kiviluoma

Transkriptio

1 KON-C3004 Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Aloitusluento Panu Kiviluoma

2 KON-C Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Vastaava opettaja: TkT Panu Kiviluoma, Vanhempi yliopiston lehtori Huone K237 (Otakaari 4) Assistentti: TkK Tommi Lintilä Huone K238a etunimi.sukunimi@aalto.fi 2

3 KON-C Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Kurssin suoritettuaan opiskelija tunnistaa kokeellisiin menetelmiin liittyvät peruskäsitteet ja mittauksiin vaikuttavat tekijät osaa laatia tutkimus- ja koesuunnitelman ja toteuttaa yksinkertaisen mittauksen käytännössä osaa valita kokeelliseen tutkimukseen soveltuvat mittalaitteet ja - välineet sekä ohjelmistot ja arvioida niiden vaikutusta tuloksiin osaa dokumentoida, raportoida ja esittää kokeellisen tutkimuksen tulokset tunnistaa mittausten virhelähteet ja räikeät virheet mittaustuloksissa. 3

4 Suoritus Laboratorioharjoitukset Tutkimusprojekti Viikko Luento (Pe 12-14) (Ma-Ti) Laboratorioharjoitukset Tutkimusprojekti Yksilö- ja ryhmätehtäviä Aloitusluento Mittauksen peruskäsitteet Tiedonkeruu & Analysointi Labra 1 Ryhmien muodostaminen Ryhmien muodostaminen Tutkimuaiheen valinta 40 Koesuunnitelma Labra 2 Koesuunnitelma-analyysi 41 Anturit ja eril. suureiden mittaaminen Koesuunnitelma 42 Mittausepävarmuus ja raportointi Koesuunnitelman vertaisarvio 43 Arviointiviikko 44 Koesuunnitelmaesitykset Labra 3 Päivitetty koesuunnitelma 45 Koesuunnitelmaesitykset Labra Rakennustekniikan kokeelliset menetelmät 48 Tulosten esitykset 49 Tulosten esitykset Loppuraportti, alustava 50 Arviointiviikko Loppuraportti, lopullinen 4

5 Arviointi Laboratorioharjoitukset Esitehtävät Raportit Tutkimusprojekti Koesuunnitelma Loppuraportti Lopputesti

6 KON-C3004 kokeilut oppimisen tukemiseksi

7 Oppiminen keskiöön Mitä on hyvä ja tehokas oppiminen? Miten tätä voidaan tukea tietokoneavusteisesti? Kokeiltavat menetelmät liittyvät Tommi Lintilän diplomityöhön

8 Kokeiltavia ja tutkittavia asioita Projektinhallinnan tukeminen Ajanhallinta Millaista on hyvä dokumentaatio? Itse- ja vertaisarvio

9 Projektinhallinnan tukeminen Ryhmäytymistehtävä Projektinhallinnan työkalut Ohjeistus Kysely

10 Ajanhallinta Prosessikaavio Projektinhallintatyökalut

11 Opiskeluajan hallinta Viikoittaisen työmäärän suunnittelu 35 h/vko? Deadlinejen kanssa opiskelu Viivyttely = Procrastination Opiskelukuormitus kertyy deadlineja edeltävään aikaan. Asioita on mahdollista tehdä myös ajallaan! Käytäntö on yleensä jossain välimaastossa guru/can-stoppingprocrastinatingmake-us-happier/

12 Millaista on hyvä dokumentaatio? Missä muodossa olevasta materiaalista haluan opiskella? Missä muodossa palautan tehtäviä?

13 Itse- ja vertaisarvio Reflektointi Oman työpanoksen vertaaminen muihin

14 Pari sanaa itseohjautuvasta opiskelusta Oppiminen on riippuvainen opiskelusta Opetuksella pyritään tukemaan oppimista! Riippuen opiskelijasta, käytetyt opetusmenetelmät voivat olla liian avoimia, eli tehtävien pitäisi olla ohjatumpia liian rajoittavia, eli opiskelija kokee sisäistävänsä asian paremmin, jos ohjattua opetusta olisi vähemmän.

15 Tutkimusprosessi 1. Idea 2. Kirjallisuustutkimus 3. Tutkimusaihe Looginen induktio TEORIAT Looginen deduktio 4. Tutkimusstrategia 5. Koesuunnittelu EMPIIRISET YLEISTYKSET METODIT HYPOTEESIT 6. Tietojen keruu 7. Tietojen analysointi 8. Tulosten julkaiseminen Luokitus- ja laskentatoimet HAVAINNOT Operationaalistaminen ja mittavälineiden laadinta Järvinen, P. & Järvinen, A., Tutkimustyön metodeista, Opinpajan kirja, Tampere, 2004, ISBN

16 Tutkimusprosessi 1. Idea 2. Kirjallisuustutkimus 3. Tutkimusaihe Looginen induktio TEORIAT Looginen deduktio 4. Tutkimusstrategia 5. Koesuunnittelu EMPIIRISET YLEISTYKSET METODIT HYPOTEESIT 6. Tietojen keruu 7. Tietojen analysointi 8. Tulosten julkaiseminen Luokitus- ja laskentatoimet HAVAINNOT Operationaalistaminen ja mittavälineiden laadinta Järvinen, P. & Järvinen, A., Tutkimustyön metodeista, Opinpajan kirja, Tampere, 2004, ISBN

17 Hypoteettis-deduktiivinen menetelmä Todistettavissa oleva väittämä keksiminen deduktio Ongelma Hypoteesi Ennuste Konfirmaatio Falsifikaatio Vertailu Todellisuus 17

18 Teoreettinen vs. kokeellinen Likiarvo todellisuudesta o Yksinkertaistukset välttämättömiä o Vaatimusten kasvaessa monimutkaisuus lisääntyy Yleiset ratkaisut o Yleistettävissä laajaan ongelmajoukkoon Tutkittavan ilmiön periaatteet tunnettava riittävän hyvin Kohtuulliset resurssivaatimukset Tulokset todellisesta maailmasta (yleensä) o Ei yksinkertaistuksia tai oletuksia (yleensä) Tulokset pätevät mitatun kohteen osalta o Mittausolosuhteet huomioitava Pärjätään yleensä vähemmällä teorialla Vaatii runsaasti resursseja o Eri alojen henkilöstö o Koelaitteet, mittalaitteet ja -välineet Suurempi tarkkuus suurempi hinta o Laboratoriotilat tms. o Rakenteluaika, mittausaika, analysointiaika 18

19 Kokeellinen tutkimus Materiaaliominaisuuksien ja mittojen selvittäminen Parametrien, muuttujien ja suorituskyvyn selvittäminen Teoreettisten mallien todentaminen ja kehittäminen Tuotteiden ja prosessien kehittäminen testaamisen kautta Hyväksyntätestit, turvallisuustestit Tutkimus ja opetus Reaalimaailman huomioonottaminen MITATAAN ARVO tai MITATAAN TOIMINTA 19

20 Kokeellinen tutkimus Mitataan arvo 1. Tunnistetaan selkeästi määritelty suure 2. Suunnitellaan menettely suureen mittaamiseksi 3. Suoritetaan kokeet 4. Analysoidaan ja raportoidaan tulosten tarkkuus Mitataan toiminta 1. Tarkkaillaan ilmiötä ja muodostetaan testattavat kysymykset 2. Tunnistetaan ohjausmuuttujat ja vasteet 3. Suunnitellaan koemenettely, jossa muutetaan ohjausmuuttujia, mitataan vasteet ja pidetään muut tekijät vakiona 4. Suoritetaan kokeet 5. Analysoidaan ohjausmuuttujien ja vasteiden välinen yhteys ja kuvataan se matemaattisesti 20

21 Mitattava suure Tarkka arvo Mittausjärjestelmä Mitattu arvo Ympäristö Mitattava suure Anturi Signaalinkäsittely Tiedonkeruu Tiedon -Analyysi -Esittäminen -Tallennus Olosuhteet 21

22 22

23 Amplitudi Taajuus Vaihe x(t)=asin(ωt+ϕ) [V] Aika [s] 23

24 USB-Tiedonkeruu National Instruments USB-6001/6002/ analogista tuloa (2 lähtöä) 13-digitaalista tuloa/lähtöä Näytteenottotaajuus max. 20/50/100 ks/s 14/16/16 bitin A/D-muunnos Multiplekseri Successive approximation max ±10 V ANSI C, C#.NET, VB.NET, LabVIEW, 179 /315 /472 24

25 USB

26 Mittausohjelma Tiedonkeruu Analog Digital Counter Ohjelman kontrollointi Käynnistys/lopetus Ajastukset ja tahdistus Tiedon käsittely Laskenta Yksikkö- ja formaattimuunnokset Tiedon esitys Kuvaajat Näytöt Tiedon tallennus Teksti Binääri 26

27 Hz siniaalto: 10S/sec, 3bit 3bit 2 3 = ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Aika (s) 27