Методы научных исследований

Содержание 

Введение……………………………………………….…………………………..3

1. Роль эксперимента в процессе познания………………….…………………..5

2. Фактор, изучаемый в эксперименте……………………….…………………..6

3.Виды экспериментов……………………………………………………………8

4. Комплектование  экспериментальных групп………………...………………15

5. Организация  эксперимента…………………………………...………………16

6. Результаты  эксперимента, их обработка и  интерпретация………...………18

Заключение……………………………………………………………………….22

Список  литературы………………………………...…………………………….23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Познание окружающего мира характерно для всех живых существ, в том числе и человека, который научился эффективно приобретать новые знания, использовать их в своей жизни и накапливать для передачи последующим поколениям. По мере изучения какого-либо явления, перед человеком все больше открываются его свойства и связи с другими явлениями. Такой процесс познания называют постижением истины. Истина – это верное отражение свойств изучаемых предметов или явлений, которые не зависят ни от конкретного человека, ни от всего человечества. Истина всегда относительна. Однако в ней содержится частичка такого знания, которое не может быть отвергнуто дальнейшим развитием познания – знания абсолютного. Каждый последующий шаг в познании прибавляет новые зерна в эту сумму абсолютной истины. Исходя из целей познания, можно сформулировать критерий истинности наших знаний. Он определяется практикой, т.е. тем, насколько успешно их может применять человечество. Истинно то, что прямо или косвенно подтверждено практической деятельностью человека.

     В настоящее время главенствующую роль в процессе познания занимает научное познание. Наука занимается выработкой и теоретической систематизацией объективных, т.е. не зависящих от конкретного исследователя, знаний о действительности.

     Объектом  изучения в настоящей работе является эксперимент как научный метод. Очевидно, эксперимент можно изучать с различных точек зрения: истории возникновения, развитие, классификации, описание особенностей и так далее. В данной работе остановимся на таких важных элементах рассмотрения как практический базис экспериментального исследования, его общее строение, логические средства и методы.

     Дело  в том, что среди многих методов, которыми пользуется современная наука, особое значение имеет эксперимент, ставший в руках ученых наиболее действенным средством познания. А поскольку наука представляет собой одну из наиболее динамических частей человеческой культуры, то вместе с ней меняются и средства познания. Методология как своего рода разведочная наука должна отслеживать эти изменения и в определенной мере предсказывать их. Особое значение в этом плане имеет изучение эксперимента, роль которого в научном познании несомненно очень велика и постоянно возрастает. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Роль эксперимента в процессе познания 

     Эксперимент – это метод познания, при помощи которого все явления действительности исследуются в управляемых условиях.

     Эксперимент осуществляется на основе теории, определяющей постановку задачи и интерпретацию  результатов. В отличие от наблюдения, в эксперименте изучаемый объект подвергается активному воздействию, что значительно увеличивает возможность его исследования. Он является практическим испытанием природы, ее свойств.

     Основными требованиями к научному эксперименту являются объективность, т.е. независимость от наблюдателя, и воспроизводимость. Повторение эксперимента в другом месте, в другое время, с иными физическими объектами и измерительными приборами при тех же значениях физических величин, задающих экспериментальную ситуацию, должно давать те же значения для характеристик явления. Именно воспроизводимость эксперимента обеспечивает достаточную надежность описания явления.

     Экспериментальный метод исследования появился в начале XVII в., когда Галилео Галилей впервые применил его для изучения механического движения тел. В настоящее время в качестве источника сведений о явлениях эксперимент играет основную роль.

     В то же время наблюдение природных  явлений и измерение их параметров сохраняет его значение в областях, где масштабы явлений не позволяют  воспроизвести их в лабораторных условиях (в астрофизике, небесной механике, геофизике).

     Эксперимент – более сложный метод эмпирического  познания по  сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей. Обладает рядом присущих только ему особенностей:

     - эксперимент позволяет изучать объект в «очищенном» виде, то есть устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования;

     - в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия (при сверхнизких температурах, при высоких давлениях, при огромных напряжениях электромагнитного поля и др.);

     - изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание;

     - проводимые эксперименты могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов. 

     2. Фактор, изучаемый в эксперименте 

     В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов,

последние обычно подразделяются на исследовательские  и проверочные.

     Исследовательские дают возможность обнаружить у объекта  новые, неизвестные свойства. Результатом  такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имевшихся знаний об объекте исследования. Проверочные служат для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений.

     В соответствие с целями экспериментов, методами анализа результатов и  построения модели вид модели определяется подобранными критериями планирования, в которые входят:

     -число  варьируемых факторов;

     -число  уровней (значений) каждого фактора  (являются ли уровни факторов  качественными или количественными,  фиксированными или случайными);

     -необходимое  число измерений отклика (выявлять  ли влияние факторов друг на  друга, каков вид ограничений,  требуемая точность).

     При выборе факторов необходимо решить, какие отклики нас интересуют, то есть какие из них необходимо измерить, а затем какие факторы влияют на эти отклики. Факторы могут быть постоянны и играть роль граничных условий; переменны, но неуправляемы и вносить ошибку в эксперимент; измеряемы и управляемы. Планирование и анализ эксперимента представляет собой важную ветвь статистических методов, разработанную для решения разнообразных задач, возникающих перед исследователями. В одном случае необходимо обнаружить и проверить причинную связь между входными переменными (факторами) и выходными переменными (откликами), в другом – отыскать оптимальные условия ведения процесса или сравнить изучаемые объекты и т.д.

     Под планированием эксперимента понимается процедура выбора числа опытов и  условий их проведения, необходимых  для решения поставленной задачи с требуемой точностью. Все переменные, определяющие изучаемый объект, изменяются одновременно по специальным правилам. Результаты эксперимента представляются в виде математической модели, обладающей определенными статистическими свойствами, например минимальной дисперсией оценок параметров модели.

     Для экспериментаторов, которые не занимаются планированием многофакторного эксперимента, наиболее привычным методом исследования является однофакторный эксперимент. Он заключается в том, что варьируется один фактор на нескольких уровнях, а все другие факторы поддерживаются постоянными. В этом случае можно получить количественную оценку эффекта только одного фактора.

     Влияние других факторов оценить нельзя. Выводы о влиянии изучаемого фактора  могут существенно различаться  в зависимости от уровня фиксирования прочих факторов. Это часто приводит к ошибочным рекомендациям. Лишь в тех случаях, когда отклик является функцией одного фактора, однофакторный эксперимент вполне закономерен.

     Однако  на практике приходится иметь дело с многофакторными объектами, где  однофакторный эксперимент неэффективен.

     В многофакторных планах одновременно варьируется несколько факторов, а не каждый в отдельности. 

     3. Виды экспериментов

     Физический эксперимент

     Физический  эксперимент — способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях. В отличие от теоретической физики, которая исследует математические модели природы, физический эксперимент призван исследовать саму природу.

     Именно  несогласие с результатом физического эксперимента является критерием ошибочности физической теории, или более точно, неприменимости теории к окружающему нас миру. Обратное утверждение не верно: согласие с экспериментом не может быть доказательством правильности (применимости) теории. То есть главным критерием жизнеспособности физической теории является проверка экспериментом.

     В идеале, экспериментальная физика должна давать только описание результатов эксперимента, без какой-либо их интерпретации. Однако на практике это недостижимо. Интерпретация результатов более-менее сложного физического эксперимента неизбежно опирается на то, что у нас есть понимание, как ведут себя все элементы экспериментальной установки. Такое понимание, в свою очередь, не может не опираться на какие-либо теории.

     Компьютерный эксперимент

     Компьютерный (численный) эксперимент - это эксперимент  над математической моделью объекта исследования на ЭВМ, который состоит в том что, по одним параметрам модели вычисляются другие ее параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах объекта, описываемого математической моделью. Данный вид эксперимента можно лишь условно отнести к эксперименту, потому как он не отражает природные явления, а лишь является численной реализацией созданной человеком математической модели. Действительно, при некорректности в мат. модели - ее численное решение может быть строго расходящимся с физическим экспериментом.

     Психологический эксперимент

     Психологический эксперимент — проводимый в специальных условиях опыт для получения новых научных знаний посредством целенаправленного вмешательства исследователя в жизнедеятельность испытуемого.

     В психологии экспериментальное исследование обладает своей спецификой, позволяющей рассматривать его отдельно от исследований в других науках. Специфика психологического эксперимента заключается в том, что:

• Психику как конструкт невозможно объективно наблюдать и о её деятельности можно узнать, лишь основываясь на её проявлениях, к примеру, в виде определённого поведения.
• При изучении психических процессов считается невозможным выделить какой-то один из них, и воздействие всегда происходит на психику в целом (или, с современной точки зрения, на организм как единую неделимую систему).
• В экспериментах с людьми (а также некоторыми высшими животными, например, приматами) происходит активное взаимодействие между экспериментатором и испытуемым.
• Данное взаимодействие в том числе делает необходимым наличие инструкции испытуемому (что, очевидно, нехарактерно для естественно-научных экспериментов).

     В зависимости от способа проведения