Методология эксперимента

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

Кафедра нефтегазового дела и нефтехимии

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Методы исследования и патентно-лицензионная работа»

на тему «Методология эксперимента»

г. Владивосток 2016

Введение

В силу сложности экспериментальных исследований, прежде чем приступить к ним, необходимо разработать методологию эксперимента. Цель разработки методологии эксперимента -- это экономия мысли и труда, поэтому освещение этой темы так актуально.

Хотя методология и методика эксперимента пришли в социологию из современной психологии, логика самого экспериментального метода была разработана еще английским философом Джоном Стюартом Миллем, жившим в XIX веке. Он установил несколько логических схем индуктивного вывода, одна из которых -- метод различия -- являет собой классическую схему эксперимента. Общие принципы эксперимента связывают, во-первых, с формированием исходных гипотез о причинно-следственных связях между свойствами (переменными, факторами) изучаемого объекта, во-вторых, с форсированием специальной искусственной ситуации, позволяющей целенаправленно воздействовать на контролируемые переменные для того, чтобы проверить искомую гипотезу о наличии (или отсутствии) связей между контролируемыми и неконтролируемыми переменными [2].

В работе будет изучена цель разработки методологии эксперимента и изучены ее основные задачи путем освещения понятий и терминов, относящихся к данной теме.

1. Общетеоретические сведения о методологии и методики эксперимента

Цель разработки методологии эксперимента -- это экономия мысли и труда. Одним из направлений, позволяющим осуществить сформулированную цель, служит применение методов планирования эксперимента.

Методология эксперимента включает в себя следующие основные этапы: разработку плана-программы эксперимента, оценку измерений и выбор средств для проведения эксперимента, проведение эксперимента, обработку и анализ экспериментальных данных, установление адекватности.

Приведенное количество этапов справедливо для традиционного эксперимента. Наряду с этим широко применяют математическую теорию эксперимента, позволяющую резко повысить точность и уменьшить объем экспериментальных исследований. В этом случае методология эксперимента включает такие этапы: разработку плана-программы эксперимента; оценку измерений и выбор средств для проведения эксперимента; математическое планирование эксперимента с одновременным проведением экспериментального исследования, обработкой и анализом полученных данных [2].

План-программа эксперимента включает наименование темы исследования, рабочую гипотезу, методику эксперимента, перечень необходимых материалов, приборов, установок, список исполнителей эксперимента, календарный план работ и смету на выполнение эксперимента. В ряде случаев включают работы по конструированию и изготовлению приборов, аппаратов, приспособлений, их методическое обследование, а также программы опытных работ на заводах, строительстве и т.д.

Основу плана-программы составляет методика эксперимента. Методика представляет собой систему приемов или способов для последовательного наиболее эффективного экспериментального исследования и включает в себя: цель и задачи эксперимента, выбор варьирующих факторов, обоснование средств и потребного количества измерений, описание проведения эксперимента, обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента [5].

Определение цели и задачи эксперимента один из наиболее важных этапов. На основе анализа информации, гипотезы и теоретических разработок обосновывают цель и задачи эксперимента. Вся научная информация позволяет в той или иной степени судить об ожидаемых закономерностях изучаемого процесса, а следовательно, и определить задачи эксперимента. Четко, конкретно обоснованные задачи это большой вклад в их решение.

Эксперимент сформировался и существует как метод проверки гипотезы, основанной на теоретических представлениях о связи между характеристиками изучаемого явления. В методологическом плане первым этапом считают теоретический анализ объекта исследования, вторым -- формирование гипотезы о наличии, характере или направлении связей между переменными, третьим -- разделение переменных на зависимые и независимые. Выделение экспериментальных переменных -- это результат предварительного теоретического анализа объекта. Те из них, на которые направлено воздействие исследователя, называются контролируемыми и независимыми. После этого начинается методическая часть эксперимента. Когда поставлена цель исследования и подготовлена программа, создают две группы -- экспериментальную и контрольную.

В числе важнейших нормативных требований, предъявляемых к экспериментальному способу познания, методологи называют: четкую ориентацию на гипотезы исследования; высокий уровень познания и полноту описания исследуемого объекта; строгий контроль за ходом процедур эксперимента, обеспечение его чистоты; воспроизводимость, возможность повторения; наличие методов, средств наблюдения и измерения, адекватных социальному объекту [4].

У эксперимента есть свои ограничения в применении: он осуществим только относительно тех объектов, в которых на основе имеющихся знаний можно выделить структуру переменных, допустимо введение экспериментального фактора, возможно наблюдение и измерение изменений, происходящих в объекте. Ведущей задачей в составлении программы является формулирование гипотезы и планирование ее проверки в системе факторов (переменных), детерминирующих поведение социального объекта. Ее специфика состоит также в том, что она включает в себя процедуры, осуществляемые как в системе управления объектом (социальной группой), так и в системе исследования.

Предмет эксперимента -- отношения и связи между свойствами изучаемого объекта и системой факторов (переменных), детерминирующих его социальную деятельность и поведение.

Переменные в эксперименте -- контролируемые и неконтролируемые факторы, оказывающие прямое или косвенное воздействие на состояние изучаемого объекта. Системой переменных задается и описывается экспериментальная ситуация. Основными переменными являются независимые и зависимые. Независимая переменная -- фактор, изменяемый исследователем и вводимый им в деятельность экспериментальной группы. Это относительно самостоятельный, устойчивый, существенный фактор, оказывающий влияние на состояние объекта. Зависимая переменная -- фактор, изменяющийся под воздействием независимой переменной.

Экспериментальная ситуация -- совокупность условий, в которых проходит эксперимент. Они могут быть полевыми и лабораторными. Уникальность научного эксперимента кроется в его способности создать исключительные условия для того, чтобы ученые могли «проиграть» определенную ситуацию, получив в итоге очень ценную информацию о социальном явлении.

Экспериментальная группа -- та, на которую оказывают воздействие экспериментальным фактором (независимой переменной). Помимо общего требования выбора объекта -- репрезентативности в классе исследуемых объектов -- к этой группе предъявляются требования относительной стабильности состава на период эксперимента, возможности вести систематическое контролируемое наблюдение; в ряде случаев требуется согласие группы на участие в эксперименте [2].

Контрольная группа идентична экспериментальной по заданным исследователем параметрам, но не испытывающая воздействия экспериментальных факторов (независимой переменной). При наличии контрольной группы повышается чистота социального эксперимента в силу того, что воздействие побочных параметров в одинаковой степени вероятно как в экспериментальной, так и в контрольной группах.

Если в экспериментальной группе изменяются контролируемые (независимые) переменные, то в контрольных группах независимые переменные остаются без изменения. Контрольная группа служит эталоном сравнения. Если значения зависимых переменных меняются в экспериментальной группе, но не меняются в контрольной, то делается вывод, что изменение зависимой переменной связано с «чистым» воздействием изменяемой экспериментатором независимой переменной, т.е. свободно от сопутствующего влияния других переменных.

Область применения эксперимента -- доказательство гипотез исследования. Его проведение предполагает использование множества других методов (наблюдения, опроса, анализа документов); применяется во всех общественных науках, при этом используется не только в исследовательских целях. Как один из ведущих методов социальной технологии широко распространен в общественной практике [3].

2. Классификация экспериментов

Наиболее важной составной частью исследований являются эксперименты.

Экспериментальное исследование - один из основных способов получить новые знания. В его основе лежит эксперимент, представляющий собой поставленный опыт или наблюдение явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за его ходом, управлять им, воссоздать его каждый раз при повторении этих условий. От обычного, обыденного пассивного наблюдения эксперимент отличается активным воздействием исследователя на изучаемое явление.

Эксперимент (проба, опыт) -- метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Нередко главной задачей эксперимента служат проверка гипотез и предсказание теории, имеющей принципиальное значение. В связи с этим эксперимент как одна из форм практики выполняет функцию критерия истинности научного познания в целом [4].

Основная цель эксперимента - проверка теоретических положений (подтверждение рабочей гипотезы), а также более широкое и глубокое изучение темы научного исследования. Эксперимент должен быть проведен по возможности в кратчайший срок с минимальной затратой материальных и денежных средств при самом высоком качестве полученных результатов.

Постановка и организация эксперимента определяются его назначением, которое весьма многогранно, что и породило множество признаков различия экспериментов. Рассмотрим основные виды экспериментов, имеющие отношение к исследованию систем управления.

Эксперименты различаются:

а) степенью воздействия на изучаемый объект -- активный, пассивный;

б) организацией проведения -- лабораторный, натурный;

в) характером взаимодействия с объектом исследования -- материальный (классический), вычислительный, мыслительный;

г) ожидаемым результатом -- качественный, количественный;

д) числом варьируемых факторов -- однофакторный, многофакторный;

е) природой изучаемого объекта или явления -- физический, экономический, социометрический, технологический и др.

Рассмотрим особенности основных видов экспериментов.

Активный эксперимент -- это эксперимент, при котором исследователю удается выделять и оценивать доминирующие факторы, варьировать переменные и параметры, ставя опыты по разработанной и осмысленной программе. В целом активный эксперимент -- это осуществление сознательного поиска варианта лучшего исполнения действия. Пассивный эксперимент предусматривает только наблюдение или измерение параметров и переменных, характеризующих функционирование объекта, т.е. их тестирование. В дальнейшем под понятиями «эксперимент» и «экспериментирование» подразумевается суть активный эксперимент.

Лабораторные эксперименты проводят с применением специальных моделирующих систем и установок, стендов, а также измерительных приборов и других способов изучения. При достаточно полном научном обосновании исследований они позволяют получить ценную научную информацию с минимальными затратами времени и средств. В теории организационного управления лабораторные эксперименты -- это, как правило, вычислительные эксперименты, состоящие в проведении на вычислительных комплексах или системах экспериментов с математическими и имитационными моделями, описывающими поведение сложных процессов и систем в течение заданного периода времени. К особому классу лабораторных экспериментов следует отнести деловые игры, хозяйственные ситуации («case -- stade») и компьютерные системы для решения практических задач управления [4].

Натурные эксперименты имеют целью изучить функционирование процессов или системы в целом в реальных условиях с учетом воздействия разного характера случайных факторов внутренней и внешней среды. Вследствие громоздкости опытов требуются тщательные продумывание и планирование эксперимента. Одной из разновидностей натурного эксперимента является производственный эксперимент, часто сводящийся к сбору материалов в организациях, которые накапливают по стандартным формам. Их ценность заключается в том, что они систематизированы по единой методике за многие годы. Такие материалы хорошо поддаются обработке методами математической статистики и теории вероятностей. В ряде случаев производственный эксперимент эффективно проводить методом анкетирования. Для изучаемого процесса составляют тщательно продуманную методику. Основные данные собирают методом опроса по предварительно составленной анкете. К результатам опроса следует относиться с особой тщательностью, поскольку они не всегда содержат достаточно надежные данные.

В зависимости от сложности темы научного исследования объем проведения экспериментов может быть различным. Для подтверждения рабочей гипотезы в лучшем случае достаточно будет проведения лабораторных экспериментов. В худшем случае потребуется серия экспериментальных исследований, включающая, например, поисковые, лабораторные и производственные исследования.

Материальный эксперимент, в дальнейшем именуемый классическим, представляет собой форму объективной материальной связи сознания с внешним миром. Объектом исследования выступают реальные системы, а также их физические и аналоговые модели.

Вычислительный эксперимент -- современная технология экспериментирования на компьютере с моделью функционирования объекта в течение продолжительного периода времени.

Мыслительный эксперимент служит одной из форм умственной деятельности познающего субъекта, в процессе которого в воображении воспроизводится структура реального эксперимента, поэтому он нередко выступает в роли идеального плана реального эксперимента и предшествует ему.

Качественный эксперимент ставится с целью установить наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления. Количественный, или измерительный, эксперимент проводится для выявления количественной определенности какого-либо свойства изучаемого объекта или системы.

Однофакторный и многофакторный эксперименты. Исследователь, начиная эксперимент, «погружается» в пространство факторов или независимых переменных. В этом контексте для исследователя существуют два классических подхода: получить решение однофакторным или многофакторным методом. Концепция многофакторного эксперимента заключается в оптимальном использовании пространства независимых переменных.

Социометрический эксперимент используется для изучения существующих межличностных социально-психологических отношений в малых группах с целью их последующего изменения. Технологический эксперимент направлен на изучение элементов и всего технологического процесса в целом. Аналогично можно говорить об экономическом эксперименте, эксперименте по обучению персонала и т.д [5].

3. Этапы выполнения эксперимента

эксперимент управление материальный

Процесс выполнения классического (материального) эксперимента структурируется в шесть последовательно выполняемых этапов [1].

Этап I. Постановка проблемы, обоснование целей и задач эксперимента. Содержание первого этапа зависит от того, какой проблемой обусловлен эксперимент, т.е. совершенствование, развитие или реорганизация системы управления. Отметим некоторые его особенности. Обоснование цели и задач эксперимента основывается на анализе собранной информации, выдвинутой гипотезе и теоретических разработках. Цель должна определять ожидаемые результаты исследования, а задачи -- промежуточные результаты, которые будут получены по отдельным этапам исследования.

Этап II. Формализация изучаемой реальности. Началом изучения объекта эксперимента следует считать:

а) построение его структурной;

б) сбор, изучение и анализ имеющихся данных об объекте;

в) определение входных и выходных параметров, также параметров преобразования.

Этап III. Обоснование средств и требуемого количества измерений или наблюдений, которые рассматриваются в качестве источников сбора информации.

Этап IV. Проектирование процесса проведения эксперимента. В начале составляют последовательность (очередность) проведения измерений и наблюдений в приложении к структурной модели объекта. Затем каждую операцию измерения описывают с учетом выбранных измерительных средств.

Этап V. Планирование эксперимента. Планирование эксперимента необходимо во всех случаях, на основе этого классифицируются все факторы и из них составляется убывающий по важности ряд для данного эксперимента.

Наиболее сложная задача, выполняемая на этапе V, связана с планированием вычислительного эксперимента, так как тип плана эксперимента всегда зависит от поставленной цели и исследуемого объекта. В теории планирования эксперимента есть два важных понятия: фактор и реакция. Оба термина относятся к переменным. Фактор -- экзогенная или управляющая переменная, реакция -- эндогенная (выходная) переменная. Анализ факторов при выполнении вычислительных экспериментов производится по следующей общепринятой схеме:

1. Управляем ли рассматриваемый фактор?

2. Наблюдаемы ли (измеряются, регистрируются, фиксируются)

значения фактора?

3. Составляет ли влияние фактора предмет изучения или он включен только для увеличения точности эксперимента?

4. Являются ли уровни фактора количественными или качественными?

5. Является ли фактор фиксированным или случайным?

Этап VI. Выбор методов обработки и анализа экспериментальных данных. Обработка данных сводится к систематизации всех чисел, классификации и анализу.

В процессе вычислительного эксперимента исследователь имеет дело с тремя основными моделями [2]:

1) реальным объектом (система);

2) имитационной моделью объекта. В понятие «имитационная модель объекта» (или имитация) при вычислительном эксперименте вкладывается широкий смысл. Здесь понимается не только «чисто» имитационная модель, но и комплекс математических моделей, описывающих функционирование системы разной природы;

3) информационно-вычислительной системой (ИВС).

Заключение

Основная цель экспериментального метода -- проверка тех или иных гипотез, результаты которых имеют прямой выход на практику. Как разновидность углубленного, аналитического социологического исследования и одновременно как метод сбора информации о факторах, воздействующих на изменение состояния тех или иных социальных явлений и процессов, а также о степени и результатах этого воздействия, эксперимент имеет большую научную и практическую ценность.

Экспериментальный метод предназначен для получения информации о причинно-следственных связях между исследуемыми явлениями, их свойствами, для достижения нового, более точного знания о закономерностях, тенденциях каких-либо процессов.

Можно сделать вывод, что методология эксперимента это общие принципы, структура эксперимента, его постановка и последовательность выполнения экспериментальных исследований. В отличие от наблюдения в эксперименте не только получают описательную информацию, но дают объяснение связей, отношений, процессов.

Литература

1. Алексеев В.П., Озёркин Д.В. Системный анализ и методы научно-технического творчества. Часть 1: Учебное пособие по изучению дисциплины для студентов дистанционного обучения специальностей 200800, 201400, 201500, 013100. - Томск: кафедра ТУ, кафедра КИПР, ТУСУР, 2012. - 147 с.

2. Добреньков В.И., Методы социологического исследования. Инфра-М, 2004. - 768 с.

3. Лудченко А.А., Лудченко Я.А., Примак Т.А. Основы научных исследований: Учеб. пособие / Под ред. А.А. Лудченко. -- 2-е изд., стер. -- К.: О-во "Знания", КОО, 2001. -- 113 с.

4. Фрейдина Е.В. Исследование систем управления: Учебно-методический комплекс. - Новосибирск: НГУЭУ, 2007. - 184 с.

5. Хуторецкий А.Б. Методы исследования в менеджменте. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2013. - 61 с.

Размещено на Allbest.ru