Класифікація експериментів

План.

Лекція 7. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ

1.Експеримент. Основні поняття. Особливості експериментальних досліджень. Класифікація.

2.Шкали найменувань.

3.Порядкові шкали.

4. Модифіковані порядкові шкали

5. Шкали інтервалів.

6.Шкали відношень.

7.Абсолютна шкала.

Найбільш важливою складовою частиною наукового дослідження є експеримент (лат. experimentum – проба, дослід) - метод емпіричного дослідження, що базується на активному та цілеспрямованому втручанні суб’єкта у процес наукового пізнання явищ та предметів реальної дійсності шляхом створення умов, що контролюються та управляються, які дозволяють встановлювати визначені якості та закономірні зв’язки в об’єкті, що досліджується, та багатократно їх відтворювати.

Експеримент є одним з основних методів наукових досліджень. Розрізняють два види експериментів - пасивні (спостереження) й ак­тивні (керовані). У першому випадку здійснюють тільки реєстрацію подій на входах та виходах системи. Прикладом спостережень є астрономічні дослідження. У цьому разі людина не має змоги будь-як впливати на досліджувану систему, а може тільки збирати й упорядковувати інформацію про неї. При проведенні активного експерименту здійснюється цілеспрямований вплив на деякі з входів. Як правило, дослідник прагне зафіксувати постійний рівень впливу на більшість контрольованих ним входів і цілеспрямовано змінювати його на одному чи декількох інших входах.

Приклад: дослідження залежності сили струму в провіднику від напруги, що подається на його кінці. Єдиною змінюваною дослідником величиною є ця напруга. Всі інші істотні фактори (матеріал зразка, його геометричні розміри, температура тощо) дослідник прагне підтримувати постійними.

Основною метою експерименту є виявлення властивостей досліджуваних об’єктів, підтвердження наукових гіпотез і на цій основі більш широке та поглиблене вивчення теми наукового дослідження.

Проведення експериментальних досліджень передбачає здійснення ряду пізнавальних операцій:

– визначення цілей експерименту на основі існуючих теоретичних концепцій з урахуванням потреб практики та розвитку самої науки;

– теоретичне обґрунтування умов експерименту;

– розроблення основних принципів, створення технічних засобів для проведення експерименту;

– спостереження, вимірювання та фіксація виявлених у ході експерименту властивостей, зв’язків, тенденцій розвитку досліджуваного об’єкта;

– статистична обробка результатів експерименту;

– попередня класифікація та порівняння статистичних даних.

Питання: Які переваги має експеримент порівняно із спостереженням та іншими методами емпіричного рівня наукового пізнання?

Відповідь: Експеримент дає можливість досліджувати, по-перше, об’єкти в так званому чистому вигляді; по-друге, в екстремальних умовах, що сприяє більш глибокому проникненню в їхню сутність; по-третє, важливою перевагою експерименту є його повторюваність.

За останні 100 років поняття експерименту зазнало суттєвих змін порівняно з тим, як воно було на початку сформульовано класичною фізикою. Сучасна теорія експерименту обґрунтовує такі особливості експериментальних досліджень.

1.Існують явища, що можуть спостерігатися, які або принципово не допускають числової міри, або не можуть бути кількісно описаними на сучасному рівні розвитку науки, але можуть фіксуватися в "слабких" ("якісних") шкалах вимірювання та згодом враховуватися при побудові та дослідженні моделей, призначених для одержання якісних висновків.

Наприклад, важко кількісно виразити, наскільки політична програма однієї партії є більш адекватною потребам суспільства, ніж програма іншої, наскільки рівень знань відмінника відрізняється від рівня середнього студента й таке інше.

2.Існують спостереження, для яких розпливчастість (невизначеність) є невід'ємною природною властивістю. Для їх обробки на сьогодні розроблено відповідний математичний апарат, яким є теорія нечітких множин.

3.Будь-які емпіричні дані містять похибки. Існують похибки, що в принципі можуть бути усунуті чи зменшені (помилки експериментатора, сторонні впливи тощо). Поряд з ними існують похибки, які є невід'ємною властивістю самого процесу вимірювання (власні шуми апаратури, квантові шуми, співвідношення невизначеності тощо). Моделі, що перевіряються, мають містити гіпотези не тільки про досліджуваний об'єкт, а й про похибки вимірювань.

4.Значного поширення набули статистичні вимірювання, тобто оцінювання параметрів розподілів імовірності за реалізаціями випадкових процесів.

1. За призначенням об’єкта експерименту: природничо-наукові (хімічні, біологічні, фізичні), виробничі, педагогічні, соціологічні, економічні тощо.

2. За характером зовнішніх впливів на об’єкт дослідження: речовинні, енергетичні, інформаційні.

Речовинний експеримент передбачає вивчення впливу різних речовинних факторів на стан об’єкта дослідження, наприклад, вплив різних домішок на якість сталі.

Енергетичний експеримент використовується для вивчення впливу різних видів енергії (електромагнітної, механічної, теплової тощо) на об’єкт дослідження.

Інформаційний експеримент використовується для вивчення впливу інформації на об’єкт дослідження.

3. За характером об’єктів та явищ, що вивчаються в експерименті: технологічні, соціометричні тощо.

Технологічний експеримент спрямований на вивчення елементів технологічного процесу (продукції, обладнання, діяльності робітників тощо) або процесу в цілому.

Соціометричний експеримент використовується для вимірювання існуючих міжособистісних соціально-психологічних відносин у малих групах з метою їх подальшої зміни.

4. За структурою об’єктів та явищ, що вивчаються в експерименті: прості та складні.

Простий експеримент використовується для вивчення простих об’єктів, які мають у своєму складі невелику кількість взаємозв’язаних та взаємодіючих елементів, що виконують прості функції.

У складному експерименті вивчаються явища або об’єкти з розгалуженою структурою та великою кількістю взаємозв’язаних та взаємодіючих елементів, що виконують складні функції.

5. За способом формування умов проведення експерименту: природні та штучні.

Природні експерименти характерні для біологічних, соціальних, педагогічних, психологічних наук, наприклад, при вивченні соціальних явищ (соціальний експеримент) в обставинах, наприклад, виробництва, побуту тощо.

Штучні експерименти широко використовуються в багатьох природничо-наукових або технічних дослідженнях. У цьому випадку вивчаються явища, що ізольовані до потрібного стану, для того щоб оцінити їв в кількісному та якісному відношеннях.

6. За організацією проведення експерименту: лабораторні, натурні, польові, виробничі, відкриті або закриті тощо.

Лабораторні досліди проводять з використанням типових приладів, спеціальних моделюючих установок, стендів, обладнання тощо.

Натурний експеримент проводиться в природних умовах та на реальних об’єктах. Залежно від місця проведення натурні експерименти поділяють на виробничі, польові, полігонні тощо.

Експерименти можуть бути відкритими та закритими. Такі типи експериментів значно поширені в психології, соціології, педагогіці. У відкритому експерименті його завдання відкрито пояснюються тим, хто досліджується, у закритому – для одержання об’єктивних даних завдання експерименту приховуються.

7. За характером взаємодії засобу експериментального дослідження з об’єктом дослідження: звичайні та модельні.

Звичайний (класичний) експеримент включає експериментатора, об’єкт або предмет експериментального дослідження та засоби, за допомогою яких проводиться експеримент.

Модельний експеримент базується на використанні як об’єкта, що досліджується, моделі, яка може не тільки заміщувати в дослідженні реальний об’єкт, але і умови, в яких він вивчається.

8. За типом моделей, що досліджуються в експерименті: матеріальні та розумові.

Матеріальний експеримент є формою об’єктивного матеріального зв’язку свідомості з зовнішнім світом. У матеріальному експерименті використовуються матеріальні об’єкти дослідження.

Розумовий (ідеалізований, уявний) експеримент є однією з форм розумової діяльності суб’єкта, у процесі якої в його уяві відтворюється структура реального експерименту, тобто засобами розумового експерименту є розумові моделі (чуттєві образи, образно-знакові моделі, знакові моделі).

9. За величинами, що контролюються в експерименті: пасивні та активні.

Пасивний експеримент передбачає вимірювання тільки вибраних показників (параметрів, змінних) в результаті спостереження за об’єктом без втручання в його функціонування.

Активний експеримент пов’язаний з вибором спеціальних вхідних сигналів (факторів) та контролює вхід та вихід системи, що досліджується.

10. За числом факторів, що варіюються в експерименті: однофакторні та багатофакторні.

Однофакторний експеримент передбачає: виділення необхідних факторів; стабілізацію факторів, що заважають; почергове варіювання факторів, що цікавлять дослідника.

Стратегія багатофакторного експерименту полягає в тому, що варіюються всі змінні відразу, і кожний ефект оцінюється за результатами всіх дослідів, що були проведені в даній серії досліджень.

11. За метою дослідження: перетворюючі, констатуючі, контролюючі, пошукові, вирішальні.

Перетворюючий (творчий) експеримент включає активну зміну структури та функцій об’єкта дослідження у відповідності до висунутої гіпотези, формування нових зв’язків та відносин між компонентами об’єкта або між досліджуваним об’єктом та іншими об’єктами.

Констатуючий експеримент використовується для перевірки відповідних передбачень. У процесі такого експерименту констатується наявність визначеного зв’язку між впливом на об’єкт дослідження та результатом.

Контролюючий експеримент зводиться до контролю за результатами зовнішніх впливів на об’єкт дослідження з урахуванням його стану, характеру впливу та ефекту, що очікується.

Іноді виникає необхідність провести пошукові експериментальні дослідження. Вони необхідні в тому випадку, якщо виникають труднощі в класифікації всіх факторів, що впливають на явище, яке вивчається внаслідок відсутності достатньої кількості попередніх даних.

Вирішальний експеримент ставиться для перевірки справедливості основних положень фундаментальних теорій у тому випадку, коли дві або декілька гіпотез однаково узгоджуються з багатьма явищами. Така узгодженість призводить до труднощів у визначеності правильності гіпотез. Вирішальний експеримент відповідає на питання «так чи ні?».

Результатом експерименту є виміри, що фіксуються у вигляді символів, номерів або чисел (різниця між номерами й числами полягає в тому, що номери служать лише для позначення та впорядкування різних об'єктів, арифметичні дії над ними є некоректними).

Вимір є алгоритмічною операцією, яка кожному стану спостережуваної системи ставить у відповідність певне позначення - число, номер чи символ. Така відповідність забезпечує наявність у результатах вимірів інформації про об'єкт спостереження. Потрібна досліднику інформація може бути отримана за допомогою обробки експериментальних даних.

Питання. Якого типу експерименти найчастіше проводяться в організаційних системах?

Дата добавления: 2014-01-04