Статья

Методология экспериментальных исследованиий

Экспериментальное исследование — это один из основных способов получения новых научных знаний.
План-программа эксперимента-это основа методологии экспериментальных исследований.
План-программа включает:
• наименование темы исследования и содержание рабочей
гипотезы;
• методику эксперимента и перечень материалов, приборов,
установок и т.п., необходимых для его выполнения;
• список исполнителей и календарные планы их работы;
• смету на выполнение эксперимента.
Методика эксперимента — это совокупность методов, прие¬мов целесообразного проведения экспериментальных исследо¬ваний. В общем случае она включает:
• цель и задачи эксперимента;
• выбор факторов и уровней их изменения;
• обоснование средств и необходимого количества измерений;

• описание содержания и порядка проведения эксперимента;
• обоснование способов обработки и анализа результатов
эксперимента.
 Цель и задачи эксперимента определяются на основе ана¬лиза рабочей гипотезы и соответствующих теоретических разработок. Задачи должны быть четкими, а их количество — не¬большим: для простого эксперимента — 3... 4, а для комплекс¬ного эксперимента - 8 ...10 задач
 Выбор факторов, влияющих на исследуемый процесс или объект, осуществляется на основе анализа теоретических раз¬работок в соответствии с принятой рабочей гипотезой. Все факторы сначала ранжируются по степени важности для дан¬ного эксперимента, а затем из них выделяются основные и вспомогательные. При небольшом количестве факторов (до 3-х) степень их важности определяется по однофакторному экс¬перименту (один фактор изменяется при постоянных осталь¬ных). Если же количество факторов большое, то применяется многофакторный анализ.
 Средства измерений выбираются исходя из цели и задач эксперимента, характера измеряемых параметров и требуемой точности. Как правило, используются стандартные, серийно выпускаемые средства измерения (отечественные или зарубеж¬ные). В отдельных случаях создаются уникальные измеритель¬ные приборы и аппаратура.
 Содержание и порядок проведения эксперимента — это цен¬тральная часть методики. В ней подробно проектируется про¬цесс проведения эксперимента:
• составляется последовательность проведения операций на¬блюдения и измерения;
• подробно описывается каждая операция в отдельности с учетом выбранных средств проведения эксперимента;
• описываются применяемые методы контроля качества операций;
• разрабатывается журнал для записи результатов наблю¬дений и измерений.

 Важным разделом методики является обоснование способов обработки и анализа экспериментальных данных. Результаты экспериментов должны быть сведены к наглядной форме пред¬ставления (таблицы, графики, номограммы и т.п.), чтобы их можно было сравнивать и анализировать. Особое внимание уделяется математическим методам обработки — установле¬нию эмпирических зависимостей, аппроксимации связей меж¬ду факторами и выходными параметрами, установлению кри¬териев и доверительных интервалов и др. 
 После разработки методики эксперимента определяются объем и трудоемкость экспериментального исследования. Они зависят от глубины теоретических разработок и характеристик принятых средств измерения (точность, надежность, быстро¬действие и т.д.). Чем четче сформулирована теоретическая часть исследования, тем меньше объем и трудоемкость экспе¬римента. 
 Естественно, объем, и трудоемкость существенно зависят от вида эксперимента. Полевые испытания, как правило, имеют большую трудоемкость.
 Экспериментальные работы проводятся в соответствии с утвержденным планом-программой и методикой эксперимен¬та. Приступая к эксперименту, окончательно уточняют мето¬дику и последовательность проведения испытаний.
 В процессе проведения экспериментальных исследований необходимо соблюдать ряд основных правил:
• экспериментатор должен добросовестно фиксировать все характеристики исследуемого процесса или параметры объекта,не допуская субъективного влияния на результаты измерений;
• недопустима небрежность экспериментатора, которая часто приводит к большим искажениям и ошибкам и, как след¬ствие, к повтору экспериментов;
• экспериментатор должен обязательно вести журнал на¬ блюдений и измерений, заполняя его аккуратно и без каких-либо исправлений;
• в процессе эксперимента исполнитель должен непрерывно следить за работой средств измерений и правильностью их пока¬ заний, устойчивостью работы установок, оборудования, стендов
и т.д., характеристиками окружающей среды, и не допускать посторонних лиц в рабочую зону;
• экспериментатор должен систематически проводить рабочую поверку средств измерений, контролируя их точность;
• одновременно с производством измерений исполнитель должен проводить предварительную обработку результатов и их анализ. Это позволяет контролировать исследуемый процесс;
• корректировать эксперимент, улучшать методику и повышать эффективность эксперимента;
• экспериментатор должен соблюдать требования инструкций по технике безопасности, промсанитарии и пожаной профилактике.
 Все вышеизложенные правила особенно тщательно нужно соблюдать при выполнении производственных экспериментов
 Следовательно. Одним из основных способов получения научных данных является экспериментальное исследование. Экспери¬менты подразделяются на естественные и искусственные ла¬бораторные и производственные. Основой методологии любых экспериментальных исследований являются план-программа методика и правила проведения эксперимента.