Tek-Nat BU - EE - E031 Projektenhedskursus (PE): Ingeniør- og naturvidenskabelige metoder (ML) Elektronik og elektroteknik (EE) Kursusholder: Mona Dahms.

Præsentationer af emnet: "Tek-Nat BU - EE - E031 Projektenhedskursus (PE): Ingeniør- og naturvidenskabelige metoder (ML) Elektronik og elektroteknik (EE) Kursusholder: Mona Dahms."— Præsentationens transcript:

1 Tek-Nat BU - EE - E031 Projektenhedskursus (PE): Ingeniør- og naturvidenskabelige metoder (ML) Elektronik og elektroteknik (EE) Kursusholder: Mona Dahms Hjælpelærer: Mette Moesgaard

2 Tek-Nat BU - EE - E032 Ingeniør- og naturvidenskabelige metoder (MetodeLære - ML) Dagens program: 1. Introduktion til ML 2. Mm 1: Strukturering og måleskalaer 3. Mm 2: Modellering

3 Tek-Nat BU - EE - E033 1. Introduktion til ML 1.Studieordningen om ML 2.HVAD er metodelære? 3.HVORFOR metodelære?

4 Tek-Nat BU - EE - E034 Ingeniør- og naturvidenskabelige metoder (ML) Kurset iflg. SO, App. side 13: ”Formål: At støtte de studerende til, gennem tekniske- og naturvidenskabelige metoder, at arbejde begyndende videnskabeligt. Mål: At give de studerende kendskab til, forståelse af tekniske og naturvidenskabelige metoder samt kunne anvende disse i forbindelse med det problembaserede projektarbejde.”

5 Tek-Nat BU - EE - E035 Ingeniør- og naturvidenskabelige metoder (ML) Kurset iflg. SO, App. side 13: ”Indhold: Efterårssemesteret – Studiets metoder (ML1) (afholdes af SLP-gruppen). Forårssemesteret – Fagets metoder og metodeafsnit (ML2) (koordineres og afholdes af personale fra de respektive fagligheder. Form: Forelæsninger, gruppeopgaver, plenumdiskussioner, cases m.v. Omfang: 1 ECTS. Placering: 2 mm i P0/P1, 3 mm i P2.”

6 Tek-Nat BU - EE - E036 HVAD er metodelære? Metodelære er læren om og anvendelsen af  (arbejds)metoder, som sætter jer i stand til at arbejde  videnskabeligt, dvs. på en sådan måde at jeres resultater har en høj grad af pålidelighed og kan stå for en kritisk granskning af andre videnskabsfolk

7 Tek-Nat BU - EE - E037 HVAD er ’metode’? ”Planmæssig fremgangsmåde; systematisk måde at indsamle og bearbejde data på” (Gyldendal Psykologisk pædagogisk ordbog 1997) Mere udførligt er en ’metode’ en formuleret fremgangsmåde, struktureret i faser og begrundet og dokumenteret i hele forløbet. I dag bliver I præsenteret for 4 metoder: klassificering, strukturering, etablering af måleskala og modellering

8 Tek-Nat BU - EE - E038 HVAD er ’metode’? Kvantitative metoder Undersøgelsesområdet er et objekt Data er objektivt målbare Resultater på numeriske form Kvalitative metoder Undersøgelsesområdet er et subjekt Data er subjektivt prægede (af subjektet) Resultater på sproglig form

9 Tek-Nat BU - EE - E039 HVORFOR metodelære? Fordi I skal lære at arbejde videnskabeligt! Nøgleordene er ’orden’ og ’præcision’!!

10 Tek-Nat BU - EE - E0310 Studiets metoder – ML1 Kursusplan for ML1: Mm 1: Strukturering og måleskalaer Mm 2: Modellering Begge mm afholdes i dag.

11 Tek-Nat BU - EE - E0311 2. Mm 1: Strukturering og måleskalaer Indhold: 1.Forelæsning 1: Om orden i projektarbejdet 2.Forelæsning 2: Om præcision i projektarbejdet 3.Gruppeopgave 1: Struktur og måleskalaer i jeres projekt

12 Tek-Nat BU - EE - E0312 Mm 1: Strukturering og måleskalaer Mine læringsmål: Efter dette mm skulle du gerne være i stand til at Gennemføre en klar og meningsfyldt strukturering af jeres projektarbejde, grafisk eller på anden form, overordnet og i detaljen Definere præcist de væsentligste begreber i jeres projektarbejde

13 Tek-Nat BU - EE - E0313 Forelæsning 1: Om orden i projektarbejdet 1.Om klassifikation 2.En summeopgave 3.Om strukturering 4.En struktureringsopgave med fremlæggelse 5.Mere om strukturer

14 Tek-Nat BU - EE - E0314 Om klassifikation Klassifikation er en metode med 4 faser: Identificere begreber/elementer Navngive begreber/elementer Definere begreber/elementer Indordne i klasser efter fælles kendemærker … bruges til at etablere orden og overblik over viden (og manglende viden).

15 Tek-Nat BU - EE - E0315

16 Tek-Nat BU - EE - E0316

17 Tek-Nat BU - EE - E0317 … 5 min. summemøde om klassifikation af Lums og Gliffahumphs

18 Tek-Nat BU - EE - E0318 Om strukturering Strukturering er en metode med 5 faser: Identificere begreber/elementer Navngive begreber/elementer Definere begreber/elementer Indordne i klasser efter fælles kendemærker Ordne klasser efter et ordnende princip (struktureringsprincip) bruges til at etablere orden, overblik og sammenhæng mellem klasser. Klassifi- kation

19 Tek-Nat BU - EE - E0319 digital Dynamiske kredsløb Analyse circuits spole kondensator serieforbinde selvinduktion junction diode circuit diagram step response transformator resistance ækvivalentdiagram sinuskurve kredsløbsdesign Beregne strøm

20 Tek-Nat BU - EE - E0320 15 min. summemøde om strukturering Opgave: Lav en struktur for (nogle af) disse ord – vær parat til at fremlægge jeres resultat. Regler: I må gerne ændre ordene fra navne- til udsagns- eller tillægsord og fra engelsk til dansk – men kun således, at de stadig er genkendelige. I må også gerne tilføje enkelte hjælpeord.

21 Tek-Nat BU - EE - E0321 Struktur - 1 junction diode digitalkredsløbsdesign transformator ækvivalentdiagram sinuskurve Dynamiske kredsløb Beregne strøm kondensator Ordnende princip: Farve Eventuelt struktureringsprincip: Regnbuens farver

22 Tek-Nat BU - EE - E0322 Struktur - 2 Ordnende princip: Grammatik serieforbinde Beregne Analysere Udsagnsord: spole Modstand kondensator Navneord:Tillægsord: Dynamiske digital

23 Tek-Nat BU - EE - E0323 Struktur - 3 analog analysere Beregne digital Dynamiske kredsløb circuit diagram Frekvens response junction diode Ordnende princip: Alfabetisk

24 Tek-Nat BU - EE - E0324 Struktur - 4 junction diode Analyse circuits circuit diagram kredsløbsdesign kondensator serieforbinde Ordnende princip: Sprog Engelsk:Dansk:

25 Tek-Nat BU - EE - E0325 Struktur - 5 Analyse circuits kredsløbsdesign Strukturerende princip: Flow/ sekventielt forløb Den kvikke studerende vil nikke genkendende til 7-fase-modellen for elektronik konstruktion

26 Tek-Nat BU - EE - E0326 Struktur - 6 Strukturerende princip: Hierarkisk Analyse circuits spolekondensator circuit diagram resistance kredsløbsdesign Beregne strøm beregne

27 Tek-Nat BU - EE - E0327 Flowdiagram – et eksempel

28 Tek-Nat BU - EE - E0328..og et par andre eksempler

29 Tek-Nat BU - EE - E0329

30 Tek-Nat BU - EE - E0330 Her er det processer … og her er det komponenter

31 Tek-Nat BU - EE - E0331..og et par eksempler på hierarkiske strukturer

32 Tek-Nat BU - EE - E0332

33 Tek-Nat BU - EE - E0333 Struktureringsprincipper Stigende talværdier (talsystemet) Alfabetisk rækkefølge (telefonbogen) Kronologisk rækkefølge (kongerækken) Sekventiel rækkefølge (flow diagram) Hierarkisk opbygning Top-down Bottom-up

34 Tek-Nat BU - EE - E0334 HUSK: Elementer på samme niveau skal være af samme karakter Det strukturerende princip skal anvendes konsekvent Der findes ingen ’rigtige’ strukturer – kun (mere eller mindre) formålstjenlige En struktur er opbygget ud fra den viden I har lige nu – den kan ændres!! Når I har lavet en (konsekvent) struktur, kan andre gennemskue og overveje den selv

35 Tek-Nat BU - EE - E0335 PAUSE

36 Tek-Nat BU - EE - E0336 Forelæsning 2: Om præcision i projektarbejdet 1.HVAD er måling? 2.HVORFOR måle? 3.HVORDAN lave måleskalaer? a)Nominalskala b)Ordinalskala c)Intervalskala d)Ratioskala

37 Tek-Nat BU - EE - E0337 HVAD er ’måling’? ’Måling’: at sammenligne ’noget’ med ’noget andet’ – og måleskalaen er dette ’noget andet’, som muliggør måling ’Måling’ er en metode med 3 faser: 1.Etablering af måleskala 2.Formulering af målemetode 3.Anvendelse af måleskala i overensstemmelse med den formulerede målemetode I dag snakker vi kun om etablering af måleskalaer – ikke om anvendelse!

38 Tek-Nat BU - EE - E0338 HVORFOR måle? Måling er en struktureret måde at frembringe/indsamle så præcis empirisk viden om virkeligheden som muligt Måleskalaer anvendes til at skabe præcision i projektarbejdet … og præcision er et krav til videnskabeligt arbejde!

39 Tek-Nat BU - EE - E0339 HVORDAN måleskalaer? 4 typer af måleskalaer: Nominalskala Ordinalskala Intervalskala Ratioskala Kvalitativ, ikke-metrisk Kvantitativ, metrisk Fra simplest til mest kompliceret

40 Tek-Nat BU - EE - E0340 Nominalskala At etablere en nominalskala er en metode med 3 faser: 1.Identificere fænomener og/eller begreber 2.Navngive fænomener/begreber (derfor ’nominal’: vedr. navn) 3.Definere fænomener/begreber I genkender de 3 første faser fra ’klassifikation’!

41 Tek-Nat BU - EE - E0341 Nominalskala- eks. 1 1. Mosebog, 1. kap. 1 Skabelseshistorien I begyndelsen, da Gud skabte himmelen og jorden, …. og han adskilte lyset fra mørket. Efter at lyset havde skinnet, blev det mørkt igen; og Gud kaldte lyset dag og mørket nat. Dette var den første dag. … Dernæst sagde Gud: »Lad vandene under himmelhvælvingen samle sig, så det tørre land stiger frem!« Det skete, som Gud havde sagt. Det tørre land kaldte han jord, vandet kaldte han hav;

42 Tek-Nat BU - EE - E0342 Nominalskala – andre eks. Hankøn – hunkøn Varm – kold Definition af begrebet ’bæredygtighed’ En ordliste (også kaldet en nomenklaturliste) er en nominalskala I jeres projektarbejde er den væsentligste brug af nominalskalaer, at I klart definerer de begreber, I arbejder med.

43 Tek-Nat BU - EE - E0343 Ordinalskala At etablere en ordinalskala er en metode med 4 faser: 1.Identificere fænomener og/eller begreber 2.Navngive fænomener/begreber 3.Definere fænomener/begreber 4.Rangordne fænomener/begreber (derfor ordinal: angiver rækkefølge; rangordning) Nominal- skalaen

44 Tek-Nat BU - EE - E0344 Ordinalskala – et eks. Varmest – varmere –varm – kold – koldere- koldest I jeres projektarbejde kan I få brug for ordinalskalaer f.eks. i forbindelse med spørgeskemaer.

45 Tek-Nat BU - EE - E0345 Intervalskala En intervalskala er en ordinalskala udbygget med en måleenhed og en måleregel En intervalskala har et arbitrært nulpunkt

46 Tek-Nat BU - EE - E0346 Intervalskala – eks. Celsius- og Fahrenheitskalaerne er intervalskalaer for temperaturmåling De afviger fra hinanden mht. måleenhed (1 o C ~ 1,8 o F) og nulpunkt (0 o C ~ 32 o F)

47 Tek-Nat BU - EE - E0347 Ratioskala En ratioskala er en intervalskala med den egenskab, at nulpunktet er absolut, dvs. det kan ikke vælges arbitrært

48 Tek-Nat BU - EE - E0348 Ratioskala – eks. Kelvinskalaen er en ratioskala for temperatur Nulpunktet er det absolutte nulpunkt, dvs. 0 o K ~ - 273 o C

49 Tek-Nat BU - EE - E0349 HUSK: Kvalitative måleskalaer er en forudsætning for kvantitative måleskalaer Fremmedordbøger etc. er brugbare i forbindelse med definitioner Kvalitative måleskalaer er I som oftest nødt til selv at lave Kvantitative måleskalaer vil som oftest allerede være etablerede indenfor jeres fagområde

50 Tek-Nat BU - EE - E0350 Gruppeopgave 1 Identificér hh. en sekventiel og en hierarkisk struktur i jeres projektarbejde Gennemgå strukturerne kritisk mhp. at sikre, at de er konsekvente, dvs. at elementer på samme niveau er af samme karakter og at struktureringsprincippet er brugt konsekvent Definér de væsentligste begreber i jeres projektarbejde – påbegynd en ordliste. 2 grupper fremlægger deres resultater kl. 11:30

51 Tek-Nat BU - EE - E0351 Fremlæggelse af gruppeopgave 1.Gr. Bxxx 2.Gr. Bxxx

52 Tek-Nat BU - EE - E0352 Vi ses her igen kl. 12:30 til mm. 2 om Modellering !!

53 Tek-Nat BU - EE - E0353 3. Mm 2: Modellering Indhold: Forelæsning 3: Om modeller og modellering Gruppeopgave 2: Modeller i jeres projektarbejde Forelæsning 4: Et modelleringseksempel

54 Tek-Nat BU - EE - E0354 Forelæsning 3: Om modeller og modellering

55 Tek-Nat BU - EE - E0355 HVAD er en model? En model er en afbildning af et system Modellen afbilder systemet med en vis nøjagtighed indenfor et vist gyldighedsområde Modellen er ikke virkeligheden !!

56 Tek-Nat BU - EE - E0356 … men HVAD er så et ’system’ ???? Et system er en afgrænset del af virkeligheden. System Afbilding Omverden System -input System -output Omverdens -model System -model Model- input Model- output Systemet vekselvirker med omverden via in- og output. Systemet afbildes i en systemmodel - omverden i en omverdensmodel

57 Tek-Nat BU - EE - E0357 Et par systemeksempler System 1: Hus + have Omverden systemafgrænsning System 2: Brændeovnen

58 Tek-Nat BU - EE - E0358 Modeltyper Modeller kan klassificeres efter forskellige principper: Repræs. modeller Repræs. modeller Papir bundne Datamat bundne Datamat bundne Verbale Skema- tiske Skema- tiske Databaser Andre Grafiske Andre Begrebs modeller Begrebs modeller Teoretiske Ikke- teoretsike Ikke- teoretsike Erfarings videnskabelige Erfarings videnskabelige Formal videnskabelige Formal videnskabelige Formaliserede Uformelle Fysiske modeller Fysiske modeller Generelle Specielle Analoge Modellovs baserede Modellovs baserede Hybrid- anlæg Hybrid- anlæg Datamater Analog- regnere Analog- regnere Geometrisk skalerede Geometrisk skalerede Funktionelt skalerede Funktionelt skalerede Simulering

59 Tek-Nat BU - EE - E0359 Modellers formål og anvendelse To formål: At tilvejebringe viden At formidle viden Anvendelse: Overblik Forklaring Forudsigelse Problemløsning

60 Tek-Nat BU - EE - E0360 Modellering En metode med 5 faser: 1.Afgrænse systemet fra omverden 2.Udvælge væsentlige elementer 3.Udvælge relationer mellem elementer 4.Afbilde de udvalgte elementer med de udvalgte relationer i modellen 5.Teste om modellen tjener formålet

61 Tek-Nat BU - EE - E0361 Modelleringssekvens Teknisk analyse foregår ofte som en modelleringssekvens: Begrebsmodel Teoretisk model (og evt. fysisk model) Matematisk model Den matematiske model anvendes til forudsigende beregning

62 Tek-Nat BU - EE - E0362 Teknisk analyse med modelleringssekvens Problem erkendes Matematisk model opstilles Matematisk analyse foretages Konklusion formuleres Ikke-teoretisk model opstilles Teoretisk model opstilles Verifikation af svar foretages Svar på spørgsmål/ hypotese formuleres Spørgsmål/hypo- tese formuleres

63 Tek-Nat BU - EE - E0363 Fejlkilder i modellering 3 typer af fejlkilder: Antagelser = (mere eller mindre kvalificeret) gæt Tilnærmelse = en bevidst indført unøjagtighed Idealisering = afbildning af systemelementer på teoribegreber

64 Tek-Nat BU - EE - E0364 Gruppeopgave 2: Modeller i projektet Diskutér hvordan jeres projekt relaterer sig til semestrets tema: ”Virkelighed og modeller” Identificér én eller flere modeller i jeres projekt og overvej (for hver model) følgende: Formål med modellen Type af model Modellens gyldighedsområde Modellens nøjagtighed De antagelser, tilnærmelser og idealiseringer I har gjort i forbindelse med modelleringen To grupper fremlægger deres resultater kl. 15:00

65 Tek-Nat BU - EE - E0365 Fremlæggelse af gruppeopgave 1.Gr. Bxxx 2.Gr. Bxxx

66 Tek-Nat BU - EE - E0366 … og nu et modelleringseksempel indenfor elektronik

67 Tek-Nat BU - EE - E0367 Virkeligheden Spørgsmålet lyder: Hvad vil der ske på udgangen, hvis vi på indgangen sætter et elektrisk signal? Eller mao. Hvilke relationer gælder mellem indgangs- og udgangssignal?

68 Tek-Nat BU - EE - E0368 En ikke-teoretisk model To modstande + en transistor Input signal v in Output signal v out Spændings- forsyning V CC

69 Tek-Nat BU - EE - E0369 En teoretisk model – et kredsløbsdiagram

70 Tek-Nat BU - EE - E0370 En matematisk model En matematisk ligning, som forbinder input og output spænding

71 Tek-Nat BU - EE - E0371..det var alt for i dag!