4.3 Экспериментальные научные исследования

4.3.1 Классификация, типы и задачи эксперимента

Эксперимент – это научная постановка опытов и наблюдение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явлений и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Постановка и организация эксперимента определя­ются его назначением.

Основная цель эксперимента – выявление свойств исследуемых объектов, проверка справедливости гипотез и на этой основе широкое и глубокое изучение темы научного исследования.

Классификация эксперимента осуществляется по следующим признакам:

• по отрасли науки (химиче­скими, биологический, физический, психологический, социальный);

• по способу формирования условий (естественный и искусственный);

– по целям исследования (преобразующий, констатирующий, контролирующий, поисковый, решающий);

• по ор­ганизации проведения (лабораторный, натурный, поле­вой, производственный);

• по структуре изучаемых объектов и явлений (простой, сложный);

• по характеру внешних воздействий на объект исследования (вещест­венный, энергетический, информационный);

• по характе­ру взаимодействия средства экспериментального иссле­дования с объектом исследования (обычный и модель­ный);

• по типу моделей, исследуемых в эксперименте (материальный и мысленный)

– по контролируемым ве­личинам (пассивный и активный);

• по числу варьируемых факторов (однофакторный и многофакторный);

• по ха­рактеру изучаемых объектов или явлений (технологи­ческий, социометрический).

Для класси­фикации могут быть использованы и другие признаки. Кроме того, в зависимости от задач экспери­мента различные его типы могут объединяться, обра­зуя комплексный или комбинированный эксперимент.

Для проведения эксперимента любого типа необхо­димо:

• разработать гипотезу, подлежащую проверке;

• со­здать программы экспериментальных работ;

• определить способы и приемы вмешательства в объект исследова­ния;

• обеспечить условия для осуществления процедуры экспериментальных работ;

• разработать пути и приемы фиксирования хода и результатов эксперимента;

• под­готовить средства эксперимента (приборы, установки, модели и т. п.);

• обеспечить эксперимент необходимым обслуживающим персоналом.

4.3.2 Методика эксперимента

Особое значение имеет правильная разработка методик эксперимента. При разработке методик проведения эксперимента необходимо преду­сматривать:

• проведение предварительного наблюдения за изучаемым объектом или яв­лением с целью определения исходных данных (гипотез, выбора варьирующих факторов);

• создание условий, в которых возможно экспериментирование (подбор объектов для экспериментального воздействия, устране­ние влияния случайных факторов);

• определение преде­лов измерений;

• систематическое наблюдение за ходом развития явления и точные описания фак­тов;

• проведение систематической регистрации измерений и оценок фактов различными средствами и способами;

• создание повторяющихся ситуаций, изменение характе­ра условий и перекрестные воздействия,

• создание ус­ложненных ситуаций с целью подтверждения или опро­вержения ранее полученных данных;

• переход от эмпи­рического изучения к логическим обобщениям, к анализу и теоретической обработке полученного факти­ческого материала.

Перед экспериментом составляется его программа, которая включает:

1. цель и задачи экспе­римента;

2. выбор варьирующих факторов;

3. обоснование объема эксперимента, числа опытов;

4. порядок реали­зации опытов, определение последовательности изме­нения факторов;

5. выбор шага изменения факторов, за­дание интервалов между экспериментальными точками;

6. обоснование средств измерений;

7. описание проведения эксперимента;

8. обоснование способов обра­ботки и анализа результатов эксперимента.

Результаты экспериментов должны отвечать трем статистическим требованиям, совместимость которых является важнейшей проблемой при проведении и обработке эксперимента: эффективнос­ти оценок; состоя­тельности оценок; несмещенности оценок.

При разработке плана-программы эксперимента всегда необходимо стремиться к его упрощению, на­глядности без потери точности и достоверности. Это до­стигается предварительным анализом и сопоставлением результатов измерений одного и того же параметра различными техническими средствами, а также мето­дов обработки полученных результатов.

Важ­нейшее место в процессе подготовки эксперимента должно отводиться его автоматизации (АСНИ) с вво­дом экспериментальных данных непосредственно в ЭВМ, с расчетом результирующих показателей, с автоматиче­ским управлением хода эксперимента (последователь­ности и повторяемости замеров, определение средних значений, построение и т.д.).