Тема 2. Организация научных исследований

2.1. Задачи исследований и разработка плана-программы их проведения

Задачи исследований – выявление существующих связей между исследуемым объектом и окружающей средой, объяснение и обобщение результатов эмпирических исследований, выявление общих закономерностей и их формализация.

В процессе теоретического исследования приходится непрерывно ставить и решать разнообразные по типам и сложности задачи в форме противоречий теоретических моделей, требующих разрешения.

Структурно любая задача включает условия и требования.

Условия – это определенная информационная система, из которой следует исходить при решении задачи.

Требования – это цель, к которой нужно стремиться в результате решения.

Основные типы теоретических задач:

• обобщение результатов исследований, нахождение общих закономерностей путем обработки и интерпретации опытных данных;

• расширение результатов исследований на ряд подобных объектов без повторения всего объема исследований;

• изучение объекта, недоступного для непосредственного исследования;

• повышение надежности экспериментального исследования объекта (обоснования параметров и условий наблюдения, точности измерений).

Наиболее сложной проблемой является правильная формулировка вопросов, связанных с построением плана эксперимента. Разработка плана- программы эксперимента включает в себя выбор варьируемых факторов, переменных, характеризующих объект исследования. Устанавливаются основные и второстепенные характеристики, влияющие на исследуемый процесс. Все эти переменные классифицируют по убывающей важности, степени влияния на процесс. Выбирают переменные, наиболее существенно влияющие на процесс. Планируют диапазон и шаг изменения этих переменных при проведении исследований.

Каждый исследователь стремится сделать эксперимент более дешевым, уменьшить число переменных в любом эксперименте, поскольку это ускоряет его работу и делает ее более экономичной. Вначале необходимо составить план его проведения. В процессе проведения эксперимента проводится наладка экспериментальной системы, обнаружение неполадок, формируются требования к точности измерений. С этой задачей непосредственно связана проверка приемлемости, точности получаемых результатов.

В процессе любого эксперимента необходимо анализировать получаемые результаты, и давать их интерпретацию, получить аналитические зависимости, удобные для дальнейшего использования.

Инженерные эксперименты классифицируются по различным признакам: по числу переменных, влиянию внешних переменных, характеру взаимодействия этих переменных и т.д. Эксперименты могут отличаться друг от друга, но фактически планирование, проведение и анализ всех экспериментов осуществляется в одинаковой последовательности. Каким бы сложным ни был тот или иной эксперимент, представляемые результаты эксперимента по форме мало отличаются (хотя могут отличаться по качеству) от обычных отчетов по лабораторным работам, выполняемым в институте по таким темам, как исследование гидравлического сопротивления труб, теплопередачи в теплообменнике и т.п.

Каким бы сложным эксперимент ни казался, он заканчивается представлением результатов, формулировкой выводов и выдачей рекомендаций в виде графиков или кривых, математических формул или номограмм, таблиц, статистических данных.

Статистические показатели могут давать информацию о всей совокупности данных и об изменчивости отдельных элементов совокупности, достоверности, точности получаемых данных, доверительном интервале получаемых результатов.

В процессе инженерного эксперимента необходимо подумать о последовательности и шаге изменений переменных,- о шаге варьирования переменной в интервале измеряемых значений, о выполнении повторных измерений, когда точность полученных результатов сомнительна, и даже о выборе самих переменных.