-изучение характеристик воздействия среды на испытываемый
объект;
-оценка эффективности функционирования объекта и проверка его на соответствие заданным требованиям.
Вещественный эксперимент предполагает изучение влияния
различных вещественных факторов на состояние объекта исследования. Например, влияние различных пластифицирующих добавок на подвижность бетонной смеси, прочность бетона и т.п.
Информационный эксперимент используется для изучения воздействия определенной (различной по форме и содержанию) информации на объект исследования. Чаще всего информационный эксперимент используется в биологии, психологии, социологии,
сообщаемой ему информации.
кибернетике и т.п. С помощью этого эксперимента изучается изменение состояния объекта исследованияИпод влиянием
Классический обычный эксперимент
, или Д отличается тем, что экспериментатор в нем выступает в роли субъекта, познающего
объект или предмет экспериментального исследования при помощи средств для осуществления эксперимента (приборы, инструменты, экспериментальные установки).
Различие между орудиями эксперимента при моделировании
позволяет выделить мысленный и материальный эксперименты. |
|
и |
|
Мысленный экспериментА– одна из форм умственной |
|
деятельности познающего су ъекта, в процессе которой структура |
|
С |
в воображении. |
реального эксперимента воспроизводитсяб |
|
Материальный экспер мент. В процессе этого эксперимента используются материальные, а не идеальные объекты исследования. Основное отличие материального эксперимента от мысленного в том, что реальный эксперимент представляет собой форму объективной материальной связи сознания с внешним миром, а мысленный эксперимент является специфической формой теоретической деятельности субъекта.
Сходство мысленного эксперимента с реальным определяется тем, что реальный эксперимент, прежде чем быть осуществленным на практике, сначала проводится человеком мысленно в процессе обдумывания и планирования. Поэтому нередко мысленный эксперимент выступает в роли идеального плана реального эксперимента, в известном смысле предваряя его.
126
Модельный эксперимент. Этот вид эксперимента в отличие от классического имеет дело с моделью исследуемого объекта. Модель входит в состав экспериментальной установки, замещая не только объект исследования, но часто и условия, в которых изучается некоторый объект.
Энергетический эксперимент используется для изучения воздействия различных видов энергии (механической, тепловой, электромагнитной и т.д.) на объект исследования. Этот тип эксперимента широко распространен в естественных науках.
Однофакторный эксперимент предполагает:
-выделение особо значимых факторов;
-поочередное варьирование факторов, интересующих исследователя;
-стабилизацию мешающих факторовИ. чтосериипоПри проведении пассивного экспериментаД предусматривается
измерение только выбранных показателейА (переменных, параметров) в результате наблюдениябза объектом без искусственного вмешательства в его функционирование. Например, наблюдение: за числом заболеванийивоо ще или какой-либо определенной болезнью; за интенсивностью, составом, скоростями движения транспортных потоков, за работоспособностьС определенной группы лиц; за числом дорожно-транспортных про сшествий и т. п.
Активный эксперимент связан с выбором специальных входных сигналов (факторов) и контролирует вход и выход исследуемой системы.
Технологический эксперимент направлен на изучение элементов технологического процесса (продукции, оборудования, деятельности работников и т.п.) или процесса в целом.
Особым видом экспериментальных исследований является вычислительный эксперимент.
Вычислительным экспериментом называют методологию и технологию исследований, основанных на применении прикладной математики и электронно-вычислительных машин как технической базы при использовании математических моделей. Он основывается на создании математических моделей изучаемых объектов, которые
127
формируются с помощью особой математической структуры, которая способна отражать свойства объекта, проявляемые им в различных экспериментальных условиях.
Эти математические структуры превращаются в модели при некоторых условиях:
-когда элементам структуры дается физическая интерпретация;
-при установлении соотношения между параметрами математической структуры и экспериментально определенными свойствами объекта;
-когда характеристики некоторых элементов модели и модели
вцелом находят соответствие свойствам объекта.
Математические структуры являются моделью изучаемого объекта и отражают в математической, т. е. символической или знаковой форме объективно существующие в природе зависимости, связи и законы.
В случае, когда проведение натурных экспериментов и
построение физической модели |
оказываются невозможными |
или |
|||||||
слишком |
дорогостоящими, |
|
|
И |
эксперимент |
||||
вычислительный |
|||||||||
приобретает исключительное значение. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Д |
|
|
|
||
|
6.2. Методика и планирование эксперимента |
|
|
||||||
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
По своему объему эксперименты могут быть различными. В |
|||||||||
лучшем случае достаточноблабораторного, в худшем |
приходится |
||||||||
проводить |
серию |
сследований: полигонных, поисковых |
или |
||||||
предварительных, |
и |
|
|
На |
проведение |
любого |
|||
лабораторных. |
|||||||||
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
эксперимента затрачивается большое количество ресурсов, производится множество наблюдений и измерений. Иногда может оказаться, что выполнено много лишнего и ненужного. Чаще это вызвано тем, что экспериментатор нечетко обосновал цель и задачи эксперимента. Поэтому важно, прежде чем приступать к проведению эксперимента, правильно и четко разработать его методологию.
Правильная разработка методики эксперимента имеет особое значение.
Методика эксперимента – это совокупность мыслительных и физических операций, размещенных в определенной последовательности, в соответствии с которой достигается цель экспериментального исследования.
128
Правильно разработанная методика экспериментального исследования предопределяет его ценность. Поэтому разработка, выбор, определение методики должно проводиться особенно тщательно. Исследователь при выборе методики эксперимента должен удостовериться в ее практической пригодности.
Для проведения эксперимента любого типа необходимо:
-сформулировать гипотезу, подлежащую проверке;
-создать программу проведения эксперимента;
-определить способы и приемы вмешательства в объект исследования;
-обеспечить условия для осуществления процедуры экспериментальных работ;
-разработать пути и приемы фиксирования хода и результатов эксперимента; И
-подготовить средства эксперимента (модели, установки, приборы и т.п.); Д
-определить пределы измерений;
-создать перекрестные воздействия, повторяющиеся ситуации, изменение условий и их характераА;
-создать возможность осуществления усложненных ситуаций с целью подтверждения илибопровержения ранее полученных данных;
-обеспечить эксперимент необходимым обслуживающим персоналом; и
-провести анал з результатов эмпирических исследований с целью логическСх обобщений и теоретической обработки полученного факт ческого материала.
В методике подробно разрабатывается процесс проведения эксперимента, составляется последовательность проведения наблюдений и операций измерений, детально описывается каждая операция в отдельности с учетом выбранных средств для проведения эксперимента, обосновываются методы контроля качества операций, обеспечивающие при минимальном (установленном ранее) количестве измерений их заданную точность и высокую надежность.
План или программа проведения эксперимента включает
следующие этапы:
-постановку цели и задач эксперимента;
-обоснование объема эксперимента, числа опытов;
-выбор варьируемых факторов;
-определение последовательности изменения факторов;
129
-порядок реализации опытов;
-выбор шага изменения факторов, задание интервалов между будущими экспериментальными точками;
-описание проведения эксперимента;
-обоснование средств измерений;
-обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента.
Кроме перечисленных выше пунктов план эксперимента включает: наименование темы исследования; рабочую гипотезу, методику эксперимента, перечень необходимых материалов, приборов, установок; список исполнителей, календарный план и смету. Таким образом, проведение эксперимента – это важнейший и
наиболее трудоемкий этап, при его выполнении очень важна последовательность проведения опыта. ПослеИустановления объема эксперимента составляют перечень средств измерений, материалов, список исполнителей, календарный планДи смету расходов.
Ведение журнала, в котором фиксируются все характеристики
исследуемого процесса и результаты наблюдений, является обязательным требованием Апроведения эксперимента. Также одновременно с проведением эксперимента исполнитель должен проводить предварительнуюбобработку результатов и их анализ.
Важнейшим этапом подготовки к эксперименту является определение его целейии задач. Количество задач для конкретного эксперимента не должно ыть слишком большим (лучше 3–4, максимально С8–10). Перед проведением эксперимента необходимо выбрать варьирующ е факторы, т.е. установить основные и второстепенные характеристики, влияющие на исследуемый процесс, проанализировать теоретические схемы процесса. Необходимо также обосновать набор средств измерений (приборов). При экспериментальном исследовании одного и того же процесса повторные отсчёты на приборах, как правило, неодинаковы. Отклонения объясняются различными причинами: неоднородностью свойств изучаемого объекта, несовершенством приборов и классов их точности, особенностями экспериментатора и др. Это требует повторных измерений, следовательно, необходимо знать их минимальное количество. Под потребным минимальным количеством измерений понимают такое количество измерений, которое в данном опыте обеспечивает устойчивое среднее значение измеряемой величины.
130