Вы находитесь на старой версии сайта. Чтобы перейти на новую версию, нажмите на ссылку new.future4you.ru

Научный потенциал - XXI (весенний конкурс)
Участник Девятайкин Иван Сергеевич

Результаты


НоминацияРаботаБаллыРезультат
Физика (рецензия)Исследование акустической левитации капли воды лауреат III степени
Мнение эксперта:
1. Тема левитации капель, удерживаемых ультразвуковыми волнами, не просто актуальна, а без преувеличения находится на передовом рубеже науки. Так, для бурно развивающегося экспресс-анализа in situ микроколичеств химических элементов в малых объемах жидкостей методом лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии необходимо изолировать каплю пробы от субстрата. С этой целью капля помещается в узел стоячей акустической волны, создаваемой двумя массивами мини-динамиков. «Лазерный импульс вызывает пробой химической связи на поверхностном слое образца» ( https://clck.ru/VEdr2 ). Образовавшаяся плазма при остывании испускает электромагнитные волны. Фиксируется спектр испускания (эмиссии), на основе анализа которого определяется концентрация химических элементов в пробе. Чувствительность метода уже в настоящее время достигает долей миллиграмма на литр при определении, например, таких загрязняющих элементов, как свинец и ртуть ( https://clck.ru/VDpCN ). При этом метод позволит одновременно определять концентрации широкого спектра химических элементов. Если же применить массив из большого количества (например, сотен) мини-динамиков, то можно «захватывать» мини-объекты и манипулировать ими, заставляя их не только левитировать, но и перемещаться. Такую технику предположительно можно применять для сшивания повреждений внутренних органов и доставки лекарств к органам, нуждающимся в лечении ( https://clck.ru/VDpW8 ). Перемещая и фиксируя частицы левитирующего вещества в пространстве, можно создавать голограммы, полученные с помощью акустических волн. Манипулируемыми частицами могут быть не только капли нормальных жидкостей, но и, например, расплавленных металлов ( https://clck.ru/VDqfG ). 2. В работе приведено описание устройства, примененного для проведения исследований – генерирующей ультразвуковые стоячие волны установки на основе набора Arduino «Акустический левитатор» ( https://clck.ru/VDtDh ). Устройство – помимо микроконтроллера Arduino nano – включает, в частости, драйвер L297N и два массива ультразвуковых излучателей по 36 шт. каждый. 3. В работе описана методика исследования воздействия акустической левитации на капли дистиллированной воды и шарик пенопласта. Показано, что «при увеличении частоты уменьшается длина волны, а значит создается большее количество узлов». С применением тепловизора предпринята попытка исследовать «зависимость скорости нагревания капли от частоты. Проведена оценка энергии стоячей волны» – экспериментально продемонстрирован характер зависимости – увеличение полной энергии звуковой волны с возрастанием частоты звуковых колебаний. В ходе исследования осуществлена фоторегистрация кавитации в каплях, исследовать которую предполагается в дальнейшем. Как основной результат работы представлен выявленный в процессе исследования характер зависимости массы левитирующей капли от частоты акустического излучения интервале 36–42 кГц, позволивший определить частоту «звуковой волны, которая удерживает в состоянии равновесия в узле наибольшую массу капли воды» (40 кГц). 4. К достоинствам работы, наряду с указанным выше, относятся, в частности: - новизна, комплексность и глубина исследования; - обоснованность действий, предпринятых в ходе работ за исключением случаев, рассмотренных ниже в п. 20; - оригинальность текста за исключением раздела 2 и других случаев, рассмотренных ниже; - доказательный иллюстративный материал; - наглядность представления результатов; - практическая направленность исследования. Собственно исследование заслуживает высокой оценки. 5. Снижает оценку до третьего места недостаточный уровень текстовой части работы, демонстрирующий как степень понимания логики, осмысления выполненной работы и исследовательской деятельности в целом, так и уровень навыков подачи материала – логики и стиля изложения, работы с литературой и соблюдения прав авторов, оформления текста. Ниже приведены подробные рекомендации относительно того, что целесообразно и вполне посильно улучшить. Хочется надеяться, что, не смотря на летние каникулы, автор совместно с руководителем учтут рекомендации и предпримут действия по совершенствованию текста. 6. Структура текста и логика исследовательской работы не соблюдены. В частности, отсутствуют четкая формулировка проблемы, для решения которой проводилось исследование. Обоснования актуальности и практической значимости работы приведены формально. Формулировки задач, выводы, определения объекта и предмета исследования требуют корректировки. Методы не соотнесены с задачами, результатами и выводами, помещены в основную часть текста вместо введения. Гипотезы и заключения нет. Прерваны, не соблюдены, либо не завершены смысловые, логические связи в последовательности/цепочке: проблема, для решения которой проводится исследование, – объект и предмет исследования – актуальность работы – цель – гипотеза – задачи – метод(ы) решения каждой задачи – результат(ы) решения каждой задачи – вывод(ы) по каждой задаче. 7. Доказательство актуальности, во-первых, должно представлять собой обоснование своевременности работы, необходимости выполнения ее «здесь и сейчас», «пока не поздно» – «в данном месте в данное время». Во-вторых, актуальность работы связана с теми людьми, для кого она выполняется, для кого актуальны результаты работы, кто получит пользу от ее выполнения. Люди, получающие пользу от проекта/исследования, заинтересованные в результате работы, называются целевой аудиторией. Следовательно, важно определить целевую аудиторию исследования. 8. В обосновании практической значимости работы подробно указывается, каким конкретно способом целевая аудитория может получить пользу от результатов проекта/исследования, кто конкретно и как именно сможет воспользоваться результатом, проверить, воспроизвести, применить его. – Как может быть использована информация о частоте удержания капли наибольшего объема? Кому и почему требуется знать значение частоты 40 кГц? Для обеспечения практической значимости работы обычно требуется постановка и решение отдельной задачи. – Необходимо выходить за пределы методов и расчетов, описания устройств – осмыслять и интерпретировать полученные результаты. 9. Начиная с пятого класса выполнение исследовательских работ предполагает выдвижение и проверку гипотезы. Гипотеза – неочевидное (неизвестное заранее) научно обоснованное предположение, для проверки которого проводится исследование. Суть любого исследования состоит в проверке гипотезы. Таким образом, выдвижение и проверка гипотезы представляют собой неотъемлемую часть исследования. Гипотеза – представление исследователя о вероятном будущем – о предполагаемом результате предстоящей работы. При планировании исследования важно стремиться планировать, прогнозировать результат. При этом – поскольку гипотеза может подтвердиться, частично подтвердиться или не подтвердиться – результат исследования может оказаться отличным от ожидаемого, что вполне естественно. 10. «Объект исследования – установка, генерирующая ультразвук, жидкости и твердые тела». Во-первых, объект исследования всегда только один. Во-вторых, объект исследования – не установка: установку купили, собрали и использовали при проведении исследования. Вы не исследуете установку – как и почему она работает. В-третьих, объект не может включать жидкости и твердые тела вообще, т.е. без каких-либо ограничений. В-четвертых, объект изучения – не жидкости и твердые тела, а левитация в звуковых волнах. «Предметом исследования данной работы является изучение…» Во-первых, то, что предметом исследования названо изучение, нелогично. Во-вторых, в работе исследуется зависимость от частоты акустических колебаний массы и скорости нагревания левитирующей капли, длины волны и полной энергии стоячей волны. 11. Задачами (и целью) не могут быть изучение (как и исследование, установление, проверка, оценка). Во-первых, изучение, исследование, (установление, проверка, оценка) – не задачи, а методы – виды работ, выполненных для решения задач: работа по решению задачи в проектной и исследовательской деятельности называется методом. Во-вторых, изучение, исследование (установление, проверка, оценка) – процессы; процессы не могут быть целями или задачами: цель (задача) ориентирована на результат, а не на процесс. В-третьих, возникают вопросы: для чего, с какой целью изучить или исследовать (установить, проверить, оценить)? Что предполагается получить в результате изучения, установления, проверки, оценки? – Ответы на эти вопросы помогут сформулировать задачи. Например, для чего требовалось изучить литературу об акустической левитации (задача 1)? Какую конкретно информацию необходимо было и найти в литературе? Без какой конкретно информации нельзя переходить к решению следующих задач, нельзя выполнять дальнейшую работу? Для чего, с какой целью необходимо было установить зависимость максимальной массы капли, левитирующей в установке, от частоты ультразвуковой волны (задача 2)? Зачем планировалась и проводилась эта работа? Установить, чтобы … – что? Что конкретно даст установление зависимости? И так далее по всем задачам. Пока цели и задач в работе нет. 12. По итогам решения каждой задачи принято подробно рассматривать, осмыслять ее результат. Выводы же – кратко сформулированные результаты решения каждой задачи проекта/исследования. Выводы: а) соотносятся с задачами (каждой задаче соответствует минимум один метод – работа по решению задачи – минимум один результат решения задачи и минимум один вывод); б) формулируются по пунктам, нумеруются (1, 2, 3, ...); в) не повторяют формулировки задач; г) приводятся с количественными характеристиками (с цифрами) по каждому пункту: что и в каком объеме сделано, что получено в результате решения каждой задачи, а также выполнения других основных действий в ходе выполнения проекта/исследования. В результате работы автором получен значительный объем количественной информации, в семи выводах – лишь две количественных характеристики, результаты ряда измерений, которым было посвящено значительное время работы, в выводах не отражены. Выводы без числовых результатов беспредметны – отвлеченные, неконкретные и потому неубедительные. – «Точная наука немыслима без меры» ( https://ru.wikiquote.org/wiki/Дмитрий_Иванович_Менделеев ). 13. Правило: если есть ведение – а оно должно быть – должно быть и заключение. В заключении, следующем за выводами, помимо прочего: – формулируется основной результат работы (соответствующий цели); – указывается, достигнута ли цель, решены ли задачи работы (иначе зачем ставились цель и задачи, если о них не вспоминают?); для исследования – указывается, подтверждена ли гипотеза; – отражаются результаты рефлексии (осмысления хода и итогов работы, самоанализа работы в формате: что сделано хорошо / что можно улучшить); – приводится обоснование практической значимости исследования/проекта (т.е. кому полезны результаты работы, кто конкретно, где именно и каким именно образом может применить методы и результаты); почему – с практической точки зрения – важно знать «звуковой волны, которая удерживает в состоянии равновесия в узле наибольшую массу капли воды»? – делается предположение о том, какое продолжение может получить работа (вероятные перспективы, развитие работы). 14. В тексте полностью отсутствуют ссылки на источники информации. Между тем, в первом абзаце введения кратко пересказывается содержание нескольких интернет-публикаций. Раздел 2 целиком состоит из заимствований чужих текстов. При этом откуда взяты сведения – неизвестно: не указано. Источник рис. 10 также не указан. Рис. 3, очевидно, скопирован или переработан на основе схемы, представленной в интернет ( https://www.instructables.com/Acoustic-Levitator ) или печатной инструкции к набору Arduino «Акустический левитатор». – Как бы то ни было, необходимо ссылаться на источники иллюстраций. 15. Заимствование сведений осуществлено с нарушением всех правил цитирования (а фактически – прав авторов): – отсутствуют кавычки; – цитаты приводятся с искажениями/сокращениями; – отсутствуют ссылки на авторов и источники – в квадратных скобках после взятых в кавычки цитат; – объем заимствований превышает 2–3 разрешенных для цитирования предложения. 16. Список литературы неполон. В библиографический список включаются все источники, отвечающие трем требованиям: а) изучены авторами; б) применялись в ходе работы; в) применены при написании текста работы, при этом на них должны быть ссылки в тексте – в квадратных скобках после взятых в кавычки цитат, либо при указании источников иллюстраций. В противном случае список существует сам по себе, в отрыве от работы, и не имеет смысла. 17. Назначение ссылки 2 не ясно – ссылки в списке литературы не соотнесены с текстом. Для чего в работе был использован калькулятор ( https://www.geogebra.org )? 18. Библиографические ссылки на ресурсы интернет не содержат всех требуемых сведений. В ссылках на интернет-источники указываются как минимум: -- фамилия и инициалы автора/авторов; -- название (заголовок) цитируемого материала; -- название сайта/портала; -- URL («адрес») страницы, на которой расположен цитируемый материал. 19. Несоблюдение правил цитирования и оформления ссылок свидетельствует о неумении работать с литературой и представляет серьезный недостаток, граничащий с нарушением авторских прав, может рассматриваться как попытка выдать чужие тексты за свои, а также вызывает недоверие к приводимым в работе результатам. Об оформлении цитат, ссылок и списка литературы можно прочитать, например, в материалах сайта «Молодой ученый»: «Оформление списка литературы» ( http://moluch.ru/information/bilbio ) и «Правила оформления цитат» ( http://moluch.ru/information/citation/ ). 20. Стиль изложения. Ряд положений представлен слишком кратко и малопонятно. Например, сложно понять содержание первого абзаца введения, походящего на несовершенный автоматический («машинный») перевод. Восприятие текста работы в целом затрудняется частой недосказанностью. Например: «научная новизна исследования заключается в исследовании некоторых параметров жидкости» – каких конкретно параметров? «Опираясь на данные исследовательской работы, можно делать приборы и устройства, превосходящие свои аналоги». – Какие именно приборы и устройства? Текст проектной/исследовательской работы всегда конкретен, в нем не допускается употребление слов-контейнеров, в которых неизвестно что скрыто. «Была найдена зависимость проникновения звуковой волны от частоты». – Проникновения во что? В какую среду? «После сравнения полученных результатов с графиком проникновения звуковой волны от частоты сделан вывод: графики имеют схожую зависимость». Тот же вопрос: проникновения куда? Кроме того, графики не могут «иметь зависимость» – могут, например, отражать зависимость. На графике, рис. 10, с которым произведено сравнение графика рис. 11, – ткани и органы некоего организма – жир, мышцы, кости, кожа, мозг, почка. График, рис. 10, приводится без пояснений. На рис. 10 глубина проникновения в ткани и органы выражена в сантиметрах. А для рис. 11 ни единицы измерения не указаны, ни физический смысл параметра τ и, соответственно, υ. Названия, физический смысл параметров, входящих в формулы не пояснены нигде. Не ясно, как вычислена полная энергия стоячей волны. – Необходимы ссылки на источники формул, исходные значения всех параметров, предоставление расчетов. В аннотации сказано: «в процессе работы были получены самые разные результаты». Во-первых, «самые разные» – те же слова-контейнеры, о которых сказано выше. Во-вторых, раздел «Результаты» состоит всего из одного предложения, к тому же повторенного на той же странице в выводах. Результаты не обсуждены, не проанализированы. Не все выводы конкретны. Примеры. «Была изучена теория о акустической левитации». – Во-первых не «теория о», а теория акустической левитации. Либо литература об акустической левитации. Во-вторых, что дало изучение? Что было выяснено в результате изучения? Какие сведения оказались необходимы для дальнейшей работы? На каких литературных данных основано выполненное автором исследование, развитием каких работ стало исследование? «Экспериментально выявили зависимость максимальной массы одной левитирующей капли от частоты в интервале 36-42 кГц». – Каков характер зависимости? Что дает результат эксперимента для дальнейшей работы? Ответы на эти и подобные вопросы помогут сформулировать выводы. 21. Оформление текста. Отсутствуют названия таблиц. Подпись к рис. 5 состоит из одного ни о чем не говорящего слова «метод». В работе по два рис. 10 и 11. Слово «рисунок» согласно ГОСТ Р 7.0.12-2011 сокращается до «рис.» (с точкой), а «таблица» – до «табл.»: ( https://clck.ru/VESov ), приложение А. Следует учесть, что «Содержание, введение, заключение и список использованных источников не нумеруются. Разделы между введением и заключением нумеруются арабскими цифрами с точкой после номера» ( https://clck.ru/VESjA ). 22. Существует вполне определенная культура письменного описания результатов исследования, ориентированная на то, чтобы другие специалисты могли проверить и воспроизвести эксперименты и расчеты, представленные в работе. Тексты исследовательских работ излагаются по формату, принятому во всем мире – им надо овладевать, его необходимо применять.
Рекомендация к участию:
Научный потенциал - XXI (осенний конкурс), Научный потенциал-XXI - онлайн конференция
Форма участия:
доклад (доработка)