Проведение экспериментальной работы и обобщение эксприментальных данных

В общей структуре научного исследования эксперимент занимает особое место, так как служит связующим звеном между эмпирическим и теоретическим уровнями научного исследования.

Эксперимент представляет собой целенаправленное изучение объекта, находящегося в контролируемых исследователем условиях. Это управляемое исследование, в котором экспериментатор влияет на объект и фиксирует изменение его состояния.

Экспериментальное исследование проводится с целью проверки гипотезы о причинно-следственной связи некоторой совокупности зависимых и независимых переменных.

Все эксперименты можно классифицировать в соответствие с различными криетриями классификации.

Исходя из целей экспериментального исследования, выделяют поисковые эксперименты, целью которых исследование неизвестных характеристик объекта, и подтверждающие эксперименты, необходимые для подтверждения теоретической гипотезы.

По условиям проведения эксперименты делятся на лабораторные эксперименты, проводимые в специально созданных искусственных условиях с целью исключения влияния неблагоприятных факторов, и полевые эксперименты, проводимые в реальных условиях существования объекта исследования.

Исходя из методики экспериментального исследования выделяют констатирующий эксперимент, который проводится для определения фактического состояния объекта, и преобразующий эксперимент, который включает активное изменение объекта исследования в соответствии с выдвинутой гипотезой.

По характеру проведения эксперименты разделяются на натурные эксперименты, проводимые над объектом исследования в реальных условиях его функционирования, модельные эксперименты, проводимые со специально созданной моделью объекта исследования; мысленные эксперименты, в которых исследуемый объект ставится в воображаемые условия, которые регулируются правилами логики.

Процесс проведения эксперимента состоит из следующих этапов: разработка программы эксперимента; подготовка к проведению эксперимента; проектирование экпериментальных установок; выполнение экспериментальных работ; анализ результатов эксперимента.

В ряде случаев на эксперимент затрачивается много средств, производится огромное количество наблюдений, выполняется неоправданно большое количество испытаний. Все это возможно, когда экспериментатор четко не обосновал цели и задачи эксперимента. Поэтому, прежде чем приступить к непосредственной экспериментальной работе, необходимо разработать методологию эксперимента.

Методология эксперимента определяет общие принципы постановки экспериментальной работы и выполнения экспериментальных исследований. Особое метсо в методологии эксперимента занимает программа экспериментального исследования.

Программа включает в себя наименование темы исследования, описание рабочей гипотезы, обоснование методики экспериментальной работы, перечень необходимых материалов, приборов, установок, список исполнителей, план выполнения экспериментальных работ. В ряде случаев в состав программы эксперимента включаются работы изготовлению необходимых экспериментальных установок и технических средств измерения.

Организация и проведение эксперимента начинается с испытательной проверки экспериментальной документации: исследовательских методик, вопросников, анкет, программ бесед, таблиц или матриц для регистрации и накопления данных. Назначение такой проверки - внести возможные уточнения, изменения в документацию, отсечь излишества по сбору фактических данных, которые впоследствии окажутся обременительными, отнимающими время и отвлекающими внимание от центральных вопросов проблемы.

Экспериментальный процесс - наиболее трудоемкая, напряженная, динамичная часть научного исследования, остановить который невозможно, эксперимент не допускает каких-либо незапланированных пауз.

В процессе эксперимента исследователь обязан: непрерывно поддерживать условия экперимента; варьировать интенсивность факторов, оказывающих направленное влияние на конечные результаты, подлежащие сопоставлению; систематически регистрировать текущие события экспериментального процесса; вести первичную обработку фактического материала.

На этапе обобщения экспериментальных данных происходит воссоздание целостного представления об объекте.

Если экспериментальный план выполнен успешно и проведены соответствующие измерения, исследователь приступает к обработке полученных результатов. Это предполагает представление результатов в виде таблиц, графиков, схем, диаграмм, рисунков, позволяющих интерпретировать собранные данные, анализировать и выявлять те или иные зависимости, делать выводы, разрабатывать рекомендации, учитывая, конечно полноту и точность собранного материала.

Представление информации в указанном виде требует использования таких методов анализа, как простые и комбинационные группировки, расчет средних величин, регрессионный, корреляционный, дисперсионный, факторный и кластерный анализы. Основная задача статистических методов, которым принадлежит решающая роль среди всей совокупности методов обработки и анализа, состоит в установлении роли различных факторов в развитии исследуемых явлений. Однако подобная обработка данных возможна только при условии их количественного измерения.

Большинство исследуемых явлений количественной определенности не имеет. Для этого исследователь вынужден создавать специальную процедуру приписывания количественной определенности изучаемым качественным признакам. Такая процедура носит название измерения.

Инструментом измерения выступает шкала, являющаяся способом упорядочения изучаемых характеристик. С помощью заранее разработанных шкал могут быть измерены все явления. Чтобы измерить то или иное свойство, необходимо предварительно уточнить содержание терминов, его описывающих, операционализировать его и найти соответствующие индикаторы - внешние признаки измеряемых свойств.

Основой анализа результатов исследования является сопоставление выдвинутой рабочей гипотезы с опытными данными. Теоретические и экспериментальные данные сравнивают методом сопоставления. Критериями сопоставления могут быть отклонения экспериментальных результатов от данных, установленных расчетом на основе теоретических зависимостей. Однако, наиболее достоверными следует считать критерии соответствия теоретических зависимостей экспериментальным данным.

В результате теоретико-экспериментального анализа могут возникнуть три случая:

установлено полное совпадение положений гипотезы с результатами опыта. В этом случае дополнительно группируют полученный материал исследований таким образом, чтобы из него вытекали основные положения разработанной ранее рабочей гипотезы, в результате чего последняя превращается в доказанное теоретическое положение;

экспериментальные данные частично подтверждают положения рабочей гипотезы и в той или иной ее части противоречат ей. В этом случае рабочую гипотезу изменяют так, чтобы она соответствовала результатам эксперимента. Чаще всего проводят дополнительные корректировочные эксперименты с целью подтвердить изменения рабочей гипотезы, после чего она также превращается в теорию;

рабочая гипотеза не подтверждается экспериментом. В этом случае гипотеза критически анализируется и полностью пересматривается. Затем проводят новые экспериментальные исследования с учетом новой рабочей гипотезы.

В случае подтверждения правильности гипотезы и установленных фактов и взаимосвязей предварительное (гипотетическое) объяснение проблемы получает научную обоснованность, и исследователь вправе давать рекомендации по ее решению, т.е. он в состоянии не только объяснить проблему, но и прогнозировать ее дальнейшее развитие.

На основе объективно познанных закономерностей проводятся:

ретроспективная ревизия выдвинутой гипотезы с целью перевода ее в теорию, в той ее части, в которой она оказалась состоятельной;

формирование общих и частных следствий, допускающих контрольную проверку теории и воспроизведение экспериментального эффекта в иное время и в ином месте другими исследователями, но при строгом соблюдении ими условий эксперимента;

оценка адекватности методов исследования и исходных теоретических концепций с целью приращения и совершенствования методологического знания и включения его в общую систему методологии науки.

После анализа и обобщения полученных результатов исследователь получает возможность перейти к проверке правильности исходной гипотезы и окончательной формулировке установленных (новых) фактов или взаимосвязей.

После этого принимается окончательное решение, которое формулируется как заключение или предложение. Эта часть работы требует высокой квалификации, поскольку необходимо кратко, четко, научно выделить результат исследования.

По результатам исследования составляется отчет, в котором проводится анализ полученных данных, делаются выводы и обобщения. Форма подачи материала в отчете зависит от вида исследования (фундаментальное или прикладное), цели его проведения и от того, для кого он предназначен.