Раздел 4. Проблемы подтверждения достоверности

НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ В ТЕОРИИ И ПРАКТИКЕ

ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ (ВКР)

4.1. Задачи экспериментальной части проекта (работы)

и типы эксперимента

Согласно требованиям государственных стандартов высшего про-фессионального образования, студент-выпускник должен уметь:

1) обобщать, оценивать и синтезировать лучшие научные идеи русских и зарубежных ученых, связанные с актуальными открытиями в области науки и техники;

2) выявлять актуальные научные и производственные проблемы, связанные с будущей профессиональной деятельностью, и при этом решать частные образовательные проблемы в контексте выполнения квалификационных работ (курсовая и дипломная работа);

3) грамотно выполнять исследования в дипломном проекте (ВКР) и производить оформление его результатов, оценивать риски, экономические эффекты и пр.

Кроме этого, выпускник высшей профессиональной школы как будущий специалист должен владеть:

1) теоретическими основами научного исследования, в том числе понятием видов эксперимента, правилами его постановки и организации;

2) методикой статистической обработки результатов эксперимента, методами корреляционно-регрессивного анализа, решения задач оптимизации, различными методами моделирования, в том числе имитационного (компьютерного) и т. д.

Экспериментальная (практическая) часть является важной составляющей ВКР. Если в теоретической части определяется актуальность, цели и задачи исследования, рабочая гипотеза, то в экспериментальной части работы данная гипотеза выверяется. Экспериментальная часть может включать в себя различные технические и технологические задания, в том числе выполнение ряда лабораторных и практических работ по разработанной заранее руководителем ВКР схеме или программе.

Методика эксперимента обычно приводится в ВКР полностью с указанием всех технологических параметров, а также методов обработки результатов эксперимента и методики их верификации. При изложении методики эксперимента необходимо обращать внимание на те операции или стадии, от которых зависит точность, достоверность и воспроизводимость результатов эксперимента. Например, изложение правил и мер безопасности предусматривает описание приемов, гарантирующих безопасные условия работы при проведении эксперимента; при использовании общих правил и мер безопасности дается ссылка на соответствующие инструкции.

Числовые значения, полученные в результате эксперимента, представляют собой внешнюю сторону исследуемого явления. Чтобы вскрыть его сущность, необходимо данные представить так, чтобы объективно существующая закономерность могла быть обнаружена и объяснена. Для этого полученные данные должны быть, в первую очередь, подвергнуты математической обработке, а затем соответствующим образом сгруппированы в удобном для анализа виде – таблиц, графиков, эмпирических формул и уравнений регрессии. Обработка результатов эксперимента предусматривает анализ литературных и экспериментальных данных, их обсуждение и объяснение, а не простую констатацию фактов. При обсуждении результатов следует не только отметить явление, а попытаться его объяснить, используя фундаментальные научные концепции.

Обсуждая результаты эксперимента, можно осветить:

1) основные результаты работы;

2) физическую сущность установленной закономерности изучаемого устройства, явления, процесса и т. п.;

3) соответствие разработанного устройства, образца и т. п. или предложенного метода техническим требованиям, его преимущества и недостатки по сравнению с известным устройством, образцом и т. п.;

4) возможную область использования результатов работы, их научное и практическое значение;

5) вопросы, подлежащие дальнейшему изучению, возможные направления последующей работы по продолжению и развитию темы.

В теории эксперимента накоплено достаточно много различных квалификационных систем. В учебнике для технических вузов под редакцией В.И. Крутова, И.М. Грушко приведена классификация экспериментальных исследований [9], проводимых студентами, по следующим признакам:

1) способам формирования условий – естественные и искусственные;

2) целям исследования – преобразующие, конструирующие, поисковые, решающие;

3) организации проведения – лабораторные, натуральные, полевые, производственные и т. п.;

4) структуре изучаемых объектов и явлений – простые и сложные;

5) характеру внешних воздействий на объекты исследования – вещественные, энергетические, информационные;

6) характеру взаимодействия средства экспериментального исследования с объектом исследования – обычные и модельные;

7) типу моделей, исследуемых в эксперименте, – материальные и мысленные;

8) контролируемым величинам – пассивные и активные;

9) числу варьируемых факторов – однофакторные и многофакторные;

10) характеру изучаемых объектов или явлений – технологические, социометрические и т. п.

Рассмотрим обычный (классический) и модельный эксперимент. Обычный эксперимент включает экспериментатора как познающего субъекта в непосредственное испытание установки, прибора, механизма и пр. Данное взаимодействие субъекта и объекта позволяет более рационально просчитать все риски и выгоды. Но субъект не всегда располагает временем, объектом и средствами для выполнения эксперимента, например соответствующим дорогостоящим оборудованием для измерения искомых величин. Поэтому чаще всего вначале выполняется модельный эксперимент [9].

Модельный эксперимент проводится на модели, замещающей объект исследования или условия исследования. Он может стать источником ошибок, поэтому необходима экстраполяция результатов изучения поведения модели в реальных условиях (дополнительные потери времени) и теоретическое обоснование правомочности такого эксперимента. Однако в большинстве своем все прикладные исследования основываются на фундаментальных разработках модельного характера. Если же верификация результатов искусственного и естественного эксперимента основывается на корреляционно-регрес­сив-ном анализе, имитационном моделировании, статистическом анализе, анализе оптимизации и др., то такой эксперимент имеет высокую ценность.