Основы научных исследований. Лекция №4

1.

Лекция № 4

2.

Проведение теоретических и эмпирических исследований
Экспериментальные исследования

3.

ТИ – заключаются
в установлении закономерности, описывающей
какое –либо явление аналитическим путем и решение поставленной
задачи.
Цель ТИ- являются выделение в процессе синтеза знаний
существующих связей между исследуемым объектом и окружающей
средой, объяснение и обобщение результатов эмпирического
исследования, выявление общих закономерностей и их формализация.
Задачами ТИ- являются:

4.

- Обобщение результатов исследования;
- нахождение общих закономерностей путем обработки и
интерпретации опытных данных;
- расширение результатов исследования на ряд подобных объектов
без повторения всего объема исследования;
- изучение объекта недоступного для непосредственного исследования;
- повышение надежности экспериментального исследования
объекта(обоснование параметров и условий наблюдения, точности
измерений).

5.

математической формулировки задач,
разработка
математической модели,
выбора метода проведения исследования полученной математической
модели и анализа полученного математического результата.
Математическая формулировка задач представляется в виде;
чисел, функции, геометрических образов, систем уравнений.
Описание объекта или явления может быть представлена
непрерывной или дискретной, детерминированной или
стохастической вероятностью или другими математическими
формами.

6.

7.

8.

Х1 Х2 и Хn - это
входные
сигналы или факторные
признаки.
Входные сигналы это факторы
внешнего воздействия
(факторный признак)
У1 У2 и Уn – это
выходные
сигналы результативные
признаки.
Выходные сигналы – это
реакции на внешнее
воздействие ( результативный
признак)

9.

10.

линейность или нелинейность;
динамическая или статичность;
стационарность или не стационарность;
детерминированность или стохастичность.

11.

Внешнее
правдоподобие – ожидаемая степень
адекватности математической модели реальному
объекту по интересующим свойствам.
Внутреннее правдоподобие - ожидаемая степень
точности решение полученных уравнений,
которые приняты за математическую модель.

12.

математический анализ:
теория вероятностей:
дифференциальное
исчисление;
интегральное
исчисление;
теория рядов;
теория
дифференциальных
уравнений.
основные законы
распределения;
теория массового
обслуживания.
математическая
статистика:
математическая теория
выборочного метода;
проверка статических
гипотез;
дисперсионный анализ;
корреляционный анализ;
регрессивный анализ.

13.

формирование
рабочей гипотезы исследования;
обоснование, выбор и формирование целевой функции;
анализ и выбор влияющих факторов;
обоснование и выбор математической модели;
аналитическое сравнение альтернатив развития исследуемого
процесса.

14.

Эксперимент (лат. Experimentum- проба, опыт)-
научно поставленный
опыт с точно учитываемыми и управляемыми условиями.
Цель эксперимента – выявление свойств исследуемых объектов,
проверка справедливости гипотез.
Классификация экспериментов
по назначению – химические, биологические, физические,
психологические и.т.д.
по способу формирования условий- естественные и искусственные;

15.

по целям исследования- преобразующие, констатирующие, поисковые,
контролирующие, решающие;
по организации проведения- лабораторные, производственные,
вычислительные;
по структуре изучаемых объектов и явлений- простые и сложные;
по характеру внешних воздействий на объект исследованиявещественные, энергетические, информационные;
по характеру взаимодействия средства экспериментального
исследования с объектом исследования – обычный и модельный;

16.

по типу
моделей исследуемых в эксперименте – материальный и
мысленный;
по контролируемым величинам – пассивный и активный;
по числу варьируемых факторов- однофакторный и многофакторный;
по характеру изучаемых объектов или явлений- технологические,
социометрические и.т.д.

17.

Естественный эксперимент –предполагает
проведение
опытов в естественных условиях существования объекта
исследования.
Искусственный эксперимент – предполагает формирование
искусственных условий и широко применяется в
естественных и технических науках.
Преобразующий (созидательный) эксперимент- включает
активное изменение структуры и функций объекта
исследования в соответствии с выдвинутой гипотезой,

18.

Констатирующий эксперимент- используется
для проверки
определенных предположений в процессе.
Контролирующий эксперимент- сводится к контролю результатов
внешних воздействий на объект исследования с учетом его
состояния, характера воздействия и ожидаемого эффекта.
По результатам поискового эксперимента устанавливается
значимость факторов, осуществляется отсеивание незначимых
факторов.

19.

Решающий эксперимент
ставится для проверки справедливости основных
положений фундоментальных теорий в том случае , когда две или несколько
гипотез одинаково согласуются со многими явлениями.
Лабораторный эксперимент- проводится в лабораторных условиях с
применением типовых приборов, специальных моделирующих установок,
стендов, оборудования. Эксперимент позволяет доброкачественно с
требуемой повторностью изучить влияние одних характеристик при
варьировании других.
Натурный эксперимент- проводится в естественных условиях и на
реальных объектах. Могут быть производственные, полевые, полигонные, и
др.

20.

Цель – обеспечить достаточное соответствие (адекватность) условий
эксперимента реальной ситуации, в которой будет работать в
последствии создаваемый объект.
Задачами натурного эксперимента является:
изучение характеристик воздействия среды на испытуемый объект;
идентификация статистических и динамических параметров объекта;
оценка эффективности функционирования объекта и проверка его на
соответствие заданным требованиям.

21.

Открытый эксперимент- задачи
открыто объясняются испытуемым.
Закрытый эксперимент- в целях получения объективных данных
задачи скрываются от испытуемого.
Простой эксперимент- используется для изучения объектов, не
имеющих разветвленной структуры, с небольшим количеством
взаимосвязанных и взаимодействующих элементов выполняющих
простейшие функции.

22.

Сложный эксперимент –позволяет изучать явления или объекты
с
разветвленной структурой (можно выделить иерархические уровни)
и здесь же присутствует большое количество взаимосвязанных и
взаимодействующих элементов, выполняющие сложные функции.
Информационный эксперимент- используется для изучения
воздействия определенной (различной по форме и содержанию)
информации на объект исследования.
Вещественный эксперимент, энергетический эксперимент, обычный
эксперимент, модельный эксперимент.

23.

Вычислительный эксперимент –это методология
и технология
исследований, основанные на применении прикладной математики и
компьютера(ЭВМ), как технической базы при использовании
математических моделей.
Технологический цикл вычислительного эксперимента:
1 этап. Строится модель для исследуемого объекта, формулируются
допущения и условия применимости, модели, границы, в которых
будут справедливы полученные результаты. Модель записывается в
математических терминах.

24.

2 этап.
Разрабатывается метод расчета сформулированной
математической задачи. Задача представляется в виде
вычислительного алгоритма.
3 этап. Разрабатывается алгоритм и программа решения задачи на
компьютере (ЭВМ).
4 этап. Проводятся расчеты на (ЭВМ), точность информации
определяются достоверностью модели.
5 этап. Обработка результатов расчета, их анализ и выводы.

25.

План
действий при проведении экспериментальных
исследований:
разрабатывается
методика экспериментальных исследований;
монтируется экспериментальная установка;
разрабатываются учетные анкеты;
осуществляется сбор экспериментальных данных;
обосновывается необходимость применения средств измерения;
проверяется точность средств измерений;
определяется количественное число опытных точек;
намечаются критерии и методики обработки опытных данных.

26.

цели и задачи эксперимента;
выбор варьирующих
факторов (основные и второстепенные
характеристики);
обоснование объема эксперимента;
определение числа опытов;
определение порядка реализации опытов;
определение последовательности изменения факторов;
выбор шага изменения факторов;
обоснование средств измерений;
описание проведения эксперимента;
обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента.

27.

Экспериментальные
=
Теоретические данные
данные
?
≠
Проводятся: обработка полученного экспериментального материала,
сравнение его с результатами теоретических исследований, и по
результатам анализа- формируются новые научные положения,
выводы, заключения и предложения.

28.

1. полное или достаточное хорошее совпадение
рабочей гипотезы,
теоретических предпосылок с результатами опыта;
2.экспериментальные данные лишь частично подтверждают
положение рабочей гипотезы и в той или иной ее части противоречат
ей;
3. рабочая гипотеза не подтверждается экспериментом.

29.

1.https://youtu.be/TAl1I29pYc8
2. Болдин, А. П. Основы научных исследований Текст учебник для
вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хоз-во"
направления "Эксплуатация назем. трансп. и трансп. оборудования" А.
П. Болдин, В. А. Максимов. - М.: Академия, 2014. - 348 с.
3.Миронов, Э.Г. Метрология и технические измерения /Э.Г. Миронов,
Н.П. Бессонов, 2014- Электронный курс.
4.Назаров Н.Г., Метрология. Основные понятия и математические
модели- м – Высшая школа 2002-348 с.