ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
Автор обращает внимание на взаимосвязь программы эксперимента и его плана, выделяет особенности планирования эксперимента для индивидуального, коллективного и общешкольного эксперимента.
Сиденко Алла Степановна
Профессор АПК и ППРО г.Москва
ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ
Как составить план экспериментальной работы на учебный год?
Ключевые слова: программа и план эксперимента, форма программы эксперимента, памятка, форма плана, содержание плана эксперимента учителя, лента Гантта.
Начнем с того, для чего экспериментатору, будь то — физическое лицо (педагог-экспериментатор, управленец-экспериментатор или методист-экспериментатор), группа педагогов или педагогический коллектив ОУ нужен план эксперимента?
Как хорошо известно, планирование является надежным средством от плохой, нечеткой организации работ. Какие же сбои и нечеткости могут быть при организации экспериментальной работы? Примеров довольно много: прекрасно зарекомендовавшая себя в начальной школе система развивающего обучения и огромный разрыв в технологическом обеспечении учебного процесса в средней и старшей школе, приводящие к личностным проблемам и трагедиям — это неизбежность, если не спланированы преемственность учебной деятельности в средней и старшей школе. Следующим риском может быть разноплановость и нескоординированность управляющих воздействий на испытуемых в разных предметных областях. Как следствие здесь могут быть перегрузки испытуемых тестовыми и контрольными работами, развивающими заданиями, домашними заданиями, требующими много времени и творческих усилий и пр., чего можно избежать при планировании.
Задачи, для решения которых может использоваться планирование эксперимента, чрезвычайно разнообразны. Поиск оптимальных условий проведения эксперимента, выбор наиболее приемлемых из некоторого множества гипотез о механизме явлений, дополнение и уточнение гипотез, интерпретация результатов полученных диаграмм, выбор существенных факторов, влияющих на результаты педагогической деятельности, оценка и характеристика констант теоретических моделей, построенных в ходе эксперимента; разработка способов и механизмов воспроизводимости результатов эксперимента и др. задачи, при решении которых применяется его планирование.
Как известно, основной целью эксперимента являются выявление свойств исследуемых объектов, про-
верка справедливости гипотез и на этой основе широкое и глубокое изучение темы.
Постановка и организация эксперимента определяют его назначение. Педагогические эксперименты, имеют различные объекты и предметы исследования. 1 Кроме того, они различаются:
по способу формирования условий: естественные; искусственные;
по целям исследования: констатирующие; поисковые; преобразующие, формирующие, сравнительные, контролирующие;
по организации проведения: лабораторные, натурные; полевые; производственные;
по структуре изучаемых объектов и явлений: простые, сложные;
по характеру внешних воздействий на объект исследования: вещественные, энергетические, информационные;
по характеру взаимодействия средства экспериментального исследования с объектом исследования: обычный, модельный;
по типу моделей, исследуемых в эксперименте: материальный, мысленный;
по контролируемым величинам: пассивный, активный;
по числу варьируемых факторов: однофактор-
ный, многофакторный;
по характеру изучаемых объектов или явлений: педагогические, управленческие, технологические, социологические, психологические и т.п.
Конечно, для классификации могут быть использованы и другие признаки, но для нас важно то, что при планировании эксперимента это отражается в его содержании.
Для проведения эксперимента любого типа необходимо: разработать гипотезу, подлежащую проверке; 1
1 Сиденко А.С. Педагогический эксперимент: от идеи до разработки: Учебное пособие. — 2-изд. доп..- М.: АПКиППРО, 2009.- 130 с.
58
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
создать программу проведения экспериментальных работ; разработать экспериментальные материалы; определить способы и приемы вмешательства в объект исследования; обеспечить условия для проверки гипотезы; определить способы и приемы вмешательства экспериментаторов; разработать пути и приемы фиксирования хода и результатов эксперимента (контрольно-измерительные инструменты, приборы, установки, модели и т.п.); обеспечить эксперимент необходимым обслуживающим персоналом и пр.
Правильно проведенное планирование, включающее тщательное продумывание хода и обеспечения педагогического исследования обеспечивает продуктивную работу экспериментаторов, получение ожидаемых результатов, связанных с проверкой гипотезы. Как показывает опыт, не всегда учителя экспериментаторы правильно представляют план проведения эксперимента. В отдельных случаях экспериментаторы не понимают сути планирования или не умеют составлять план экспериментальной работы учреждения как самостоятельный документ.
В чем отличие программы эксперимента и его плана?
0 программе эксперимента мы писали в ряде статей1. План отличается конкретизацией и детализацией по составу подзадач, срокам, критериям и параметрам оценки, диагностическому инструментарию, исполнителям, срокам и пр.
Сроки планирования
Наиболее целесообразно планирование провести на период, связанный с учебным циклом, то есть на учебный год. Экспериментальная апробация разрабатываемых продуктов, равно как и другая деятельность на экспериментальной площадке, должна проходить в рамках учебного цикла, а программа эксперимента может быть составлена на 3-5 лет.
Индивидуальное и коллективное планирование
Планировать работу отдельного педагога или группы педагогов, работающих над одной темой, необходимо в рамках плана экспериментальной работы всего учреждения.
Например, тема «Формирование универсальных способов действий, направленных на развитие познавательных компетенций учащихся может быть разработана учителями разных предметов, работающими на одной параллели. Для устранения дублирования и повышения эффективности работы отдельное планирование каждого педагога должно быть сведено в единый план (по одной параллели, например, 4 классов).
В то же время, для педагогов, работающих на разных параллелях, для обеспечения преемственности желательно установить согласование планов действий экспериментаторов и последовательности развития определенных качеств личности ученика.
1 Сиденко А.С. Как разработать программу эксперимента? // Муниципальное образование: инновации и эксперимент. — 2008. — №1.
Сиденко А.С., Болмазова Е.В., Сиденко Е.А. Проект программы эксперимента «Подготовка педагогических кадров к реализации стандартов второго поколения» // Эксперимент и инновации в школе. — 2010. — №1.
Другой способ планирования может включать объединения педагогов не по параллелям, а по проблемам, направленным на получение определенных личностных изменений в обучаемых. Такой план будет строиться по вертикали: начальная, средняя, старшая школа. В таком случае группа педагогов может объединиться в проектную группу, работающую над развитием конкретных личностных качеств учащегося, например, регулятивных, включающих: управление своей деятельностью; контроль и коррекция; инициативность и самостоятельность или любое другое универсальное учебное действие, например, познавательные, включающие в себя: работу с информацией; работу с учебными моделями; использование знакосимволических средств, общих схем решения; выполнение логических операций сравнения, анализа, обобщения, классификации, установления аналогий, подведения под понятие и пр.
С нашей точки зрения планирование осуществления экспериментальной работы в ее процессе может меняться: сверху-вниз, снизу-вверх или по горизонтали — все это зависит от частных задач конкретного этапа эксперимента. Поэтому-то так важен план. Он позволяет фиксировать согласованность действий и планировать перспективу.
Перед каждым экспериментом составляется его программа и план, который чаще всего включает: цель и задачи эксперимента; выбор варьирующих факторов; обоснование объема эксперимента, числа опытов; порядок реализации опытов, определение последовательности изменения факторов; выбор шага изменения факторов, задание интервалов между будущими экспериментальными точками; обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента.
Применение математической теории эксперимента позволяет уже при планировании определенным образом оптимизировать объем экспериментальных исследований и повысить их точность.
Учитывая цель эксперимента, в плане мы должны показать последовательное и/или параллельное решение задач, приводящее к достижению цели исследования, к получению реального продукта эксперимента, предполагающего последующую его трансляцию (внедрение) в другие учреждения образования. На разных этапах эксперимента задачи на учебный год будут разными. В их последовательности есть определенная логика соответствующая логической последовательности его этапов. План школы может строиться, кроме названного по типу «матрешки», от интегрального — общешкольного до индивидуального, учительского и наоборот. Программа и план должны быть связаны между собой.
Приведем памятку по оформлению фрагмента программы эксперимента 2 уровня1 2, которую можно использовать для дальнейшей разработки плана эксперимента начинающего учителя — эксперимен-
2 Сиденко А.С. Педагогический эксперимент: от идеи до разработки: Учебное пособие. — 2-изд. доп..- М.: АПКиППРО, 2009. — 130 с.
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
59
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
татора или школы, вступающей в режим эксперимента.
ПАМЯТКА
для учителей-экспериментаторов по II уровню педагогического эксперимента
Для успешного проведения педагогического эксперимента важно:
— выработать в себе внутреннюю установку на постепенное освоение ступенек профессионального мастерства педагога-экспериментатора, на “своеобразный рост” в области эксперимента (“сегодня я могу одно, завтра буду осваивать и делать в области эксперимента другое…”);
— стремиться к осознанности (рефлексии) собственных действий, (отвечая на вопросы типа: “что я делаю как экспериментатор, как я это осуществляю, для чего и какой результат получаю?..”);
— последовательно осваивать методологию эксперимента, читая и обсуждая теоретические положения, на которых строится педагогический эксперимент;
— делать попытки ежедневного фрагментарного описания результатов эксперимента в рабочий дневник экспериментатора (что-то удивило сегодня на уроке, что-то обрадовало, появилась какая-то неожиданная проблема, вопрос, появилось сомнение в…)
Азы теории эксперимента
1. Понятие педагогического эксперимента (Что называть экспериментом?)
Существует довольно много различных трактовок понятия “эксперимент”. Приведем два из них. 1) Педагогический эксперимент (по рабочей версии определения) — проверка с помощью диагностического инструментария логически обоснованной гипотезы относительно эффективности педагогических воздействий. 2). Педагогический эксперимент (в широком смысле) — исследовательская деятельность, предназначенная для проверки научной гипотезы, осуществляемая в естественных или искусственно созданных контролируемых и управляемых условиях. Результатом этой деятельности является новое знание, включающее в себя выделение существенных факторов, влияющих на положительные изменения в учениках.
2. Признаки педагогического эксперимента (Как отличить эксперимент?)
Эксперимент должен опираться на теорию, сопровождаться созданием программы эксперимента и экспериментальной разработки, которая и будет апробироваться в ходе эксперимента. Наиболее существенными признаками эксперимента для 2 уровня эксперимента являются наличие: цели и задач эксперимента; логически обоснованной гипотезы эксперимента; критериев и параметров проверки эффективности экспериментальной деятельности; диагностического инструментария.
3. Структура программы эксперимента (Что включить в программу эксперимента 2 уровня?)
ПУНКТ программы СОДЕРЖАНИЕ ВОПРОС для ответа
1. Исполнитель эксперимента Фамилия, имя, отчество, должность
2. Педагогическая цель Ожидаемый результат педагогической деятельности, выраженный в позитивных изменениях в учащихся, появившихся благодаря экспериментальной разработке Что хотите изменить в ученике? Какие качества личности хотите воспитать в ученике за счет экспериментальных действий? Какие способности хотите развить? Какие изменения в обученности ученика предполагаете?
3. Цель эксперимента Ожидаемый результат деятельности экспериментатора, выраженный в получении нового знания о педагогической действительности и оформленный в виде экспериментальных материалов. Что хотите разработать и апробировать? Что (какие экспериментальные разработки) будете внедрять в учебный процесс и проверять? Что будет апробироваться: программа, учебный план, концепция, методика и пр.
4.Гипотеза Логически обоснованное предположение, совокупность педагогических воздействий Что предполагаете? В чем состоит совокупность педагогических воздействий, направленных на достижение цели? Что будете проверять?
5. Диагностический нструмен-тарий Средства оценивания результатов эксперимента: контрольные работы, анкеты, тесты, стенограммы уроков … С помощью чего будет осуществляться контроль за результатами? Что будет выступать в качестве средств оценивания результатов эксперимента?
6. Критерии оценки ожидаемых результатов; параметры Признаки, на основании которых производится оценка эффективности экспериментальной разработки С помощью каких признаков в изменении состояния учащихся будет оцениваться результативность экспериментальных материалов? Как Вы предполагаете фиксировать, диагностировать, какие изменения произошли в учащихся?
60
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
Приведем фрагмент содержания плана эксперимента по организации учебного процесса на уроках литературы в 6 классе по развитию исследовательских умений учащихся.1
Содержание учебной программы по предмету Исследовательская задача Формирование умения выполнять исследовательское действие -планирование решения задачи Иссл едовательское умение
Введение. Тема “О главном в литературе (о герое)”. Урок “Наше творчество”. Урок посвящается чтению и обсуждению творческих работ учащихся, написанных в конце прошлого учебного года. Тема сочинений — “С точки зрения кактуса”. В процессе обсуждения сочинений учащимся предлагается ответить на вопрос: “Почему твой кактус такой”. Задача на установление связи между АВТОРОМ и ГЕРОЕМ в литературном произведении. (Какова связь между автором и героем?) Фаза 1 Вопрос учителя: “Может ли автор герою своего произведения придумать любой поступок?” (Обсуждение этого вопроса с учащимися). Выход на вопрос: “Какова связь между автором и героем?” и обсуждение того, каким требованиям должен удовлетворять ответ на этот вопрос. В итоге фиксируются требования к результату решения данной исследовательской задачи: ответ должен: • содержать вывод о характере связи между указанными объектами(связь закономерная или вероятностная) и если связь закономерная, о том как выражена эта закономерность; • быть теоретически или эмпирически обоснован и проверяем. Постановка учебной задачи, предложение учащимся ответить на вопрос: «Какие действия нужно совершить, чтобы ответить на вопрос о характере связи между автором и героем?» , «Каков будет план работы». Умение планировать решение задач данного типа
Фаза 2 (работа в группах) Прежде чем будет составляться план работы, нужно определить, какой план мы будем считать «хорошим». Учащиеся в группах вырабатывают требования к «хорошему» плану. В результате работы мы должны прийти к выводу, что «хороший» план тот, в котором: • определен полный состав действий, необходимых для достижения желаемых результатов; • четко определены требования к результатам действий, так. что можно проверить достигнуты они или нет; • определена продолжительность каждого действия, и сроки его начала и окончания; • определены связи между действиями; • обоснована общая продолжительность реализации плана. При обсуждении критериев к «хорошему» плану постоянно ставятся вопросы: «Почему выдвигается тот или иной критерий плана? » и «Как мы сможем оценить, соответствует ли план выработанным критериям?»
Фаза 3 (фронтальная работа) Вопрос учителя: «Какой первый шаг мы должны будем сделать для того, чтобы составит «хороший» план?». Процедура выдвижения предложений и их обсуждение. В результате определяется следующая последовательность выполнения планирования: • Определить полный состав действий для ответа на вопрос: «Какова связь между автором и героем?» • Четко определить требования к результатам каждого действия.
1 БалашоваА.И., ЕрмоловаН.А., ПотылицынаА.Ф. К вопросу о развитии универсальных действий // Муниципальное образование: инновации и эксперимент. — 2009. — № 5.
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
61
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
Содержание учебной программы по предмету Иссл едовательская задача Формирование умения выполнять исследовательское действие -планирование решения задачи Иссл едовательское умение
• Определить продолжительность каждого действия. • Определить последовательность выполнения каждого действия. • Обосновать продолжительность реализации плана. Вопрос учителя: «Будет ли наш план хорош, если какой-либо из шагов будет выполнен плохо?»
Фаза 4(работа в группах) Составление плана действий для решения задачи по выявлению связи между автором и ге-
роем.
Фаза 5 Обсуждение работы групп. Возможный план действий тера связи между автором по выявлению харак-и героем:
Действие Результат
1. Собрать исходную информацию для выдвижения предположения (гипотезы) Достоверная и полная информация для высказывания предположения.
2. Выдвинуть предположение о характере связи между автором и героем произведения. Гипотеза, обладающая свойством проверяемости.
3. Собрать информацию для доказательства предположения посредством анализа текста по разработанному плану. План анализа текста и информация для доказательства либо опровержения гипотезы. Примерный план анализа текста: • выбрать текст(ы), на котором(ых) будет определяться связь (текст должен быть знакомый и понятный всем участникам группы) • определить объекты связи (должны быть указаны конкретный автор и конкретный герой) • изучить свойства каждого объекта (должны быть указаны цели автора и характеристика героя) — На этом этапе нужно добиться понимания того, что важна не характеристика самого автора, его цели (идея конкретного текста).
62
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
Содержание учебной программы по предмету Исследовательская задача Формирование умения выполнять исследовательское действие -планирование решения задачи Иссл едовательское умение
4. Обработать данные анализа и доказать или опровергнуть высказанное предположение. Вывод о характере связи
Продолжительность каждого действия и общая продолжительность определяется учениками и зависит от условий организации учебного процесса.
Фаза 6 (если будут выявлены недостатки способа действия) Повторное решение задачи.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
По такому плану, разработанному учителем, можно не только увидеть содержание экспериментальной работы, но и определить развиваемые в процессе учебной деятельности и планируемые как результаты образования — компетенции учащихся.
Формы планов отработаны достаточно полно. Они могут разрабатываться для одного учителя, для проектной команды, для школы в целом, для муниципальной системы образования и пр. Для примера можно взять форму плана, предлагаемую Н.В.Немовой1 для муниципального уровня, адаптировав ее для режима эксперимента в условиях введения ФГОС.
Таблица
Форма плана разработки ресурсного обеспечения обучения кадров в режиме эксперимента
Содержание деятельности Мероприятия Сроки Ответ- ственные Ожидаемые результаты Диагностический инструментарий критерии показатели
На- чало Оконч.
1. Разработка программ обучения резерва руководящих и педагогических кадров к введению ФГОС Заседание рабочей группы Май Июнь Методист по управлению Программа и УТП подготовки руководящих и педагогических кадров к введению ФГОС
1. Обновление программно-методического материала, обеспечивающего деятельность учителя в условиях введения ФГОС Заседание рабочей группы Май Июнь Методист Программа внутришкольного и муниципального повышения квалификации и, рекомендации по проведению стажировок
2. Заключение договора с ИПК, метод кабинетом на подготовку учителей для работы по новым стандартам Совещание в ИПК Май Зав РМК Договор, выделение 35 мест на подготовку кадров
3. Разработка и утверждение плана финансирования повышения кадров в школе, в районе по введению ФГОС Коллегия УО Май Зав РМК План финансирования курсовой системы
4. Проведение обучения модераторов, работающих с учителями, работающими над введением ФГОС. Семинары Июнь Август Методист Наличие специалистов для проведения занятий с учителями по модернизированным программам
5. Подготовка модераторов для обучения учителей введению ФГОС Семинары Май Август Методист Наличие специалистов для проведения занятий с учителями, вводящими ФГОС
1 Здесь и далее приводится фрагмент разработки Н.В Немовой.
Немова Н.В. Определяющие факторы развития управления учреждениями образования // Муниципальное образование: инновации и эксперимент — 2010. — №5.
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
63
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
Продолжительность работы
Резерв времени
Рис. Ленточная диаграмма Гантта
После того, как таблица заполнена, т.е. определено содержание всех действий, нужных для подготовки и проведения обучения, запланированные действия распределяются во времени с помощью графика Гантта. (см. рис.).
По вертикальной оси откладываются номера всех предусматриваемых планом действий, по горизонтальной — временные интервалы. Длина отрезка обозначает продолжительность выполнения действия. Планирование может осуществляться как с конца, так и с начала. Процедура планирования с конца требует хорошего владения техникой планирования. Процедура планирования с начала относительно проще. Составление графика Гантта начинается в этом варианте с определения тех действий, которые могут быть начаты сразу, т.е. не требуют, чтобы до их начала были выполнены какие-то другие.
Предположим, что это действия №1 и №3. На график наносятся отрезки, соответствующие их длительности. Действие №2 может быть начато только по окончании первого действия. Поэтому момент его начала совпадает с моментом окончания действия №1. От этой точки откладывается отрезок, соответствующей продолжительности второго действия. Действие №4 начинается после завершения действий №2 и №3. Как видно из рисунка, действие №3 может быть выполнено раньше, чем действие №2, поэтому реально его результат потребуется позже. Это означает, что по третьему действию имеется резерв и момент его начала может быть сдвинут на величину резерва. Процедура составления графика в дальнейшем аналогична описанной выше. Из рисунка видно, что действие №7 начинается после завершения действия №4, а действие №6 после действия №5, действие №8 — после окончания седьмого и шестого действий,
причем по действию №6 имеется резерв. Таким образом, определяется общая продолжительность сроков подготовки ресурсного обеспечения мер обучения кадров района.
График Гантта наглядно показывает, что сбои в сроках реализации одного действия отражаются на всей «цепочке» и неминуемо ведут к другим сбоям. Таким образом, четкое представление о связях между действиями позволяет заранее предвидеть проблемы, которые могут возникнуть вследствие возникающих отклонений от плана, и принять необходимые меры, то есть сделать управление прогностичным.
С помощью графика Гантта все сроки подготовки ресурсов для проведения обучения кадров должны быть согласованы со сроками самого обучения, а то, в свою очередь, — со сроками проведения изменений в системе образования и с другими мероприятиями программы развития образования в районе (городе). Большинство направлений обучения. должны по срокам предварять начало проведения нововведений в системе образования.
После того, как все действия будут окончательно согласованы между собой по срокам, необходимо окончательно откорректировать графики Гантта. Так, если по каким-то причинам продолжительность сроков подготовки ресурсного обеспечения не устраивает разработчиков, то она должна быть пересмотрена за счет сокращения сроков проведения каких-то видов работ, или за счет увеличения количества работ, которые будут проводиться параллельно. Для проведения параллельных работ нужно задействовать много специалистов. Чем большее количество специалистов сможет привлечь методическая служба к разработке ресурсного обеспечения обучения кадров, тем большее число независимых друг от друга мер можно бу-
64
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПЛОЩАДКИ
дет проводить одновременно. Затем разработанный план переписывается начисто.
Таким образом, используя форму плана и ленту Гантта, можно построить целостную картину деятельности как одного учителя, так и педагогического коллектива в режиме эксперимента. Приводя в систему планирование нескольких учебных заведений, можно выстроить план работы в режиме эксперимента на муниципальном уровне.
Подводя итоги, можно определить, что планирование эксперимента — выбор плана эксперимента, удовлетворяющего заданным требованиям, совокупность действий, направленных на разработку стратегии экспериментирования (от получения априорной информации до получения работоспособной математической модели или определения оптимальных условий). Это целенаправленное управление экспериментом, реализуемое в условиях неполного знания механизма изучаемого явления.
В процессе измерений, последующей обработки данных, а также формализации результатов в виде математической модели, возникают погрешности и теряется часть информации, содержащейся в исходных данных. Применение методов планирования эксперимента позволяет определить погрешность математической модели и судить о ее адекватности. Если точность модели оказывается недостаточной, то применение методов планирования эксперимента позволяет модернизировать математическую модель с проведением дополнительных опытов без потери предыдущей информации и с минимальными затратами.
Таким образом цель планирования эксперимента — нахождение таких условий и правил проведения опытов, при которых удается получить надежную и достоверную информацию об объекте с наименьшей затратой труда, а также представить эту информацию в компактной и удобной форме с количественной оценкой точности.
В статье подробно рассматриваются автором те формы контроля, которые необходимы для повышения активности учащихся в познавательной деятельности.
Егорова Любовь Николаевна
сискатель кафедры педагогики и психологии АКПиППРО,
директор ГОУ СОШ № 2046 Москва
ФОРМЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ УЧАЩИХСЯ
Каковы формы контроля знаний и умений учащихся?
Ключевые слова: формы организации учебно-познавательной деятельности учащихся (фронтальная, коллективная, групповая, индивидуальная), аккумуляция, констатация, доказательное рассуждение, анализ, синтез, обобщение, установление существенных закономерных связей, творческая деятельность учеников.
Контроль усвоения учебного материала содействует развитию памяти, мышления, речи учащихся, помогает привести в систему знания, оценивать эффективность применяемых методов обучения, своевременно устранять «пробелы» в знаниях. Более того, рациональные приемы в зна-
чительной мере повышают познавательную активность учащихся на уроках.
Рассмотрим подробнее те формы контроля, которые необходимы для повышения активности учащихся в познавательной деятельности в соответствии с предложенной моделью контроля
Муниципальное образование: инновации и эксперимент №1, 2011
65
Планирование
экспериментальной работы:
основные этапы
Зима
Ирина Валерьевна, учитель информатики
МБОУ города Астрахани «ООШ 3»
Астрахань–2021
Оглавление
I Планирование эксперимента
Предшествующий
эксперименту этап
II Этапы планирования эксперимента
.
1. Установление цели
эксперимента
2. Уточнение условий
проведения эксперимента
3. Выявление и выбор
входных и выходных параметров
4. Установление потребной
точности результатов измерений
5. Составление плана и
проведение эксперимента
6. Статистическая
обработка результатов эксперимента
7 Подведение итогов
эксперимента:
Источники :
I Планирование
эксперимента
(англ. Experimental
design techniques) — комплекс мероприятий, направленных на эффективную
постановку опытов. Основная цель планирования эксперимента — достижение
максимальной точности измерений при минимальном количестве проведенных опытов и
сохранении статистической достоверности результатов.
Планирование
эксперимента применяется при поиске оптимальных условий, построении
интерполяционных формул, выборе значимых факторов, оценке и уточнении констант
теоретических моделей и др. Этапы планирования эксперимента Методы планирования
эксперимента позволяют минимизировать число необходимых испытаний, установить
рациональный порядок и условия проведения исследований в зависимости от их вида
и требуемой точности результатов. Если же по каким-либо причинам число
испытаний уже ограничено, то методы дают оценку точности, с которой в этом
случае будут получены результаты.
Методы
учитывают случайный характер рассеяния свойств испытываемых объектов и
характеристик используемого оборудования. Они базируются на методах теории
вероятности и математической статистики.
Предшествующий эксперименту этап включает
в себя тщательный теоретический анализ ранее опубликованных по этой теме работ;
выявление нерешенных проблем; выбор темы данного исследования; постановку цели
и задач исследования; изучение реальной практики по решению данной проблемы;
изучение существующих в теории и практике мер, содействующих решению проблемы; формулирование
гипотезы исследования. Она должна
требовать экспериментального доказательства ввиду новизны, необычности,
противоречия с существующими мнениями.
Подготовка к проведению эксперимента состоит
из ряда задач:
— выбор необходимого числа экспериментальных объектов (числа
школьников, классов, школ и др.);
— определение необходимой длительности проведения эксперимента. Слишком короткий срок приводит к
необоснованному преувеличению роли того или иного средства обучения, слишком
длительный срок отвлекает ученого от решения других задач исследования,
повышает трудоемкость работы.
— выбор конкретных методик для изучения начального состояния
экспериментального объекта, анкетного опроса, интервью, для создания
соответствующих ситуаций, экспертной оценки и др.;
— определение признаков, по которым можно судить об изменениях в
экспериментальном объекте под влиянием соответствующих педагогических
воздействий.
II Планирование
эксперимента включает ряд этапов:
1. Установление цели эксперимента
(определение характеристик, свойств и т. п.) и его вида (определительные,
контрольные, сравнительные, исследовательские).
2.
Уточнение условий проведения эксперимента
(имеющееся или доступное оборудование, сроки работ, финансовые ресурсы,
численность и кадровый состав работников и т. п.). Выбор вида испытаний
(нормальные, ускоренные, сокращенные в условиях лаборатории, на стенде,
полигонные, натурные или эксплуатационные).
3.
Выявление и выбор входных и выходных параметров
на основе сбора и анализа предварительной (априорной) информации. Входные
параметры (факторы) могут быть детерминированными, то есть регистрируемыми и
управляемыми (зависимыми от наблюдателя), и случайными, то есть
регистрируемыми, но неуправляемыми. Наряду с ними на состояние исследуемого
объекта могут оказывать влияние нерегистрируемые и неуправляемые параметры,
которые вносят систематическую или случайную погрешность в результаты
измерений. Это — ошибки измерительного оборудования, изменение свойств
исследуемого объекта в период эксперимента, например, из-за старения материала
или его износа, воздействие персонала и т. д.
4.
Установление потребной точности результатов измерений
(выходных параметров), области возможного изменения входных параметров,
уточнение видов воздействий. Выбирается вид образцов или исследуемых объектов,
учитывая степень их соответствия реальному изделию по состоянию, устройству,
форме, размерам и другим характеристикам. На назначение степени точности влияют
условия изготовления и эксплуатации объекта, при создании которого будут использоваться
эти экспериментальные данные. Условия изготовления, то есть возможности
производства, ограничивают наивысшую реально достижимую точность. Условия
эксплуатации, то есть условия обеспечения нормальной работы объекта, определяют
минимальные требования к точности. Точность экспериментальных данных также
существенно зависит от объёма (числа) испытаний — чем испытаний больше, тем
(при тех же условиях) выше достоверность результатов. Для ряда случаев (при
небольшом числе факторов и известном законе их распределения) можно заранее
рассчитать минимально необходимое число испытаний, проведение которых позволит
получить результаты с требуемой точностью.
Проведение
эксперимента по проверке эффективности определенной
системы мер включает:
-изучение начального состояния системы, в которой проводится
анализ начального уровня знаний и умений, воспитанности определенных качеств
личности или коллектива и др.;
-изучение начального состояния условий, в которых проводится
эксперимент;
— формулирование критериев эффективности предложенной системы мер;
-инструктирование участников эксперимента о порядке и условиях
эффективного его проведения (если эксперимент проводит не один педагог);
-фиксирование данных о ходе эксперимента на основе промежуточных
срезов, характеризующих изменения объектов под влиянием экспериментальной
системы мер;
-указание затруднений и возможных типичных недостатков в ходе
проведения эксперимента;
-оценка текущих затрат времени, средств и усилий.
5. Составление
плана и проведение эксперимента
— количество и порядок испытаний, способ сбора, хранения и документирования
данных. Порядок проведения испытаний важен, если входные параметры (факторы)
при исследовании одного и того же объекта в течение одного опыта принимают
разные значения. Например, при испытании на усталость при ступенчатом изменении
уровня нагрузки предел выносливости зависит от последовательности нагружения,
так как по-разному идет накопление повреждений, и, следовательно, будет разная
величина предела выносливости. В ряде случаев, когда систематически действующие
параметры сложно учесть и проконтролировать, их преобразуют в случайные,
специально предусматривая случайный порядок проведения испытаний (рандомизация
эксперимента). Это позволяет применять к анализу результатов методы
математической теории статистики.
Порядок
испытаний также важен в процессе поисковых исследований: в зависимости от
выбранной последовательности действий при экспериментальном поиске оптимального
соотношения параметров объекта или какого-то процесса может потребоваться
больше или меньше опытов. Эти экспериментальные задачи подобны математическим
задачам численного поиска оптимальных решений. Наиболее хорошо разработаны
методы одномерного поиска (однофакторные однокритериальные задачи), такие как
метод Фибоначчи, метод золотого сечения.
6.
Статистическая обработка результатов эксперимента,
построение математической модели поведения исследуемых характеристик.
Необходимость обработки вызвана тем, что выборочный анализ отдельных данных,
вне связи с остальными результатами, или же некорректная их обработка могут не
только снизить ценность практических рекомендаций, но и привести к ошибочным
выводам.
Обработка
результатов включает: определение доверительного интервала среднего значения и
дисперсии (или среднего квадратичного·
отклонения) величин выходных параметров (экспериментальных данных) для заданной
статистической надежности; проверка на отсутствие ошибочных значений
(выбросов), с целью исключения сомнительных результатов из·
дальнейшего анализа. Проводится на соответствие одному из специальных
критериев, выбор которого зависит от закона распределения случайной величины и
вида выброса; проверка соответствия опытных данных ранее априорно введенному
закону распределения. В зависимости от·
этого подтверждаются выбранный план эксперимента и методы обработки
результатов, уточняется выбор математической модели. Построение математической
модели выполняется в случаях, когда должны быть получены количественные
характеристики взаимосвязанных входных и выходных исследуемых параметров.
7 Подведение
итогов эксперимента:
-описание конечного состояния системы;
-характеристика условий, при которых эксперимент дал благоприятные
результаты;
-описание особенностей субъектов экспериментального воздействия
(учителей, воспитателей и др.);
-данные о затратах времени, усилий и средств;
-указание границ применения проверенной в ходе эксперимента
системы мер.
Объяснение
полученных результатов и формулирование рекомендаций по их использованию,
уточнению методики проведения эксперимента. Велика ответственность
руководителя в исследованиях: четкое поставленные цели испытаний и правильно
принятое решение позволяют точнее организовать, провести эксперимент, получить
наилучшие результаты .
Источники :
1.
Архангельский С.И. Лекции по теории обучения в высшей школе. М.,
1976
2.
Бабанский Ю.К. Проблемы повышения эффективности педагогических
исследований: (Дидактический аспект). – М.: Педагогика, 1982, стр. 75
3.
Загвязинский В.И., Атаханов Р. Методология и методы психолого-педагогического
исследования. М., 2007 – с. 89-163
4.
Полонский В.М. Оценка качества научно-педагогических исследований.
– М.: Педагогика, 1987. – 144 с.
5.
Образцов П. И. Психолого-педагогические аспекты разработки и
применения в вузе информационных технологий обучения. – Орловский
государственный технический университет. — Орел, 2000. — 145 с.
6.
Введение в научное исследование по педагогике: Учеб. пособие для
студентов пед. ин-тов/ Под ред. В.И. Журавлева. – М.: Просвещение, 1988, стр.
94
когда экспериментатор четко не обосновал цель и задачи экспе римента. В других случаях результаты длительного, обширного эксперимента не полностью подтверждают рабочую гипотезу научного исследования. Как правило, это также свойственно для эксперимента, четко не обоснованного целью и задачами. По этому прежде, чем приступить к экспериментальным исследо ваниям, необходимо разработать методологию эксперимента.
Методология эксперимента — это общая структура экспе
римента, т.е. постановка и последовательность эксперименталь ных исследований.
Методология эксперимента включает в себя следующие
основные этапы:
—разработка плана программы эксперимента;
—оценка измерений и выбор средств для проведения экс перимента;
—проведение эксперимента;
—обработка и анализ экспериментальных данных.
План-программа включает наименование темы исследова ния, рабочую гипотезу, методику эксперимента, перечень необ ходимых материалов, приборов, установок, список исполните лей эксперимента, календарный план работ и смету работы по конструированию и изготовлению приборов. В ряде случаев план-программа включает работу по конструированию и изго товлению приборов, аппаратов, приспособлений, методическое их обследование, а также программы опытных работ на заводах, в строительстве и т.п.
Основу плана-программы эксперимента составляет мето дика эксперимента. Методика эксперимента включает в себя:
—цель и задачи эксперимента;
—выбор варьирующих факторов;
—обоснование средств и потребного количества изме
рений; — описание проведения эксперимента;
— обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента.
Цель и задачи эксперимента. Четко обоснованные задачи
—это большой вклад в их решение. Количество задач не должно быть слишком большим. Для конкретного, не комплексного эксперимента оптимальным количеством поставленных задач является 3-4 задачи. В большом комплексном эксперименте их может быть 8-10.
Выбор варьирующих факторов — это установление основ
ных и второстепенных характеристик, влияющий на исследуе мый процесс. В начале анализируют расчетные (теоретические) схемы процесса. На основе этого классифицируют все факторы
исоставляют из них убывающий по важности для данного экс перимента ряд. Правильный выбор основных и второстепенных факторов играет важную роль в эффективности эксперимента, поскольку эксперимент и сводится к нахождению зависимостей между этими факторами.
Вотдельных случаях трудно сразу выявить роль основных
ивторостепенных факторов. При этом необходимо выполнить небольшой по объему предварительный поиск.
Основным принципом установления степени важности характеристики является ее роль в исследуемом процессе. Для этого изучают процесс в зависимости от какой-то одной пере менной при остальных постоянных. Если же переменных вели чин много, целесообразен принцип многофакторного анализа.
Обоснование средств измерений — это выбор необходи
мых для наблюдения и измерений приборов, оборудования, ма шин, аппаратов и др. Ежегодно издаются каталоги на средства измерения, по которым можно заказать выпускаемые средства измерения.
Очень ответственной частью является установление точ ности измерений и погрешностей. Методы измерений должны базироваться на законах специальной науки — метрологии, изу чающей средства и методы измерений.
Важным разделом методики является выбор методов об работки и анализа экспериментальных данных. Обработка дан ных сводится к систематизации всех цифр, классификации, ана лизу. Результаты экспериментов должны быть сведены в удобо
читаемые формы записи — таблицы, графики, формулы, номо граммы, позволяющие быстро и качественно сопоставлять по лученные результаты.
Проведение эксперимента. Проведение эксперимента яв
ляется важнейшим и наиболее трудоемким этапом. Эксперимен тальные работы необходимо проводить в соответствии с утвер жденной планом-программой и особенно методикой экспери мента. При определении последовательности испытаний иногда используют метод рандомизации, который заключается в том, что опыты проводят в случайной последовательности, опреде ляемой с помощью перечня случайных чисел. Этим способом исключают систематические ошибки, которые могут возникнуть при субъективном назначении последовательности испытаний.
Особое значение имеет добросовестность при проведении эксперимента. Экспериментатор должен фиксировать все харак теристики исследуемого процесса, не допуская субъективного влияния на результаты измерений. Обязательным требованием проведения эксперимента является введение журнала. Форма журнала может быть произвольной. В журнале отмечают тему НИР и тему эксперимента, фамилию исполнителя, время и ме сто проведения эксперимента, характеристику окружающей среды, данные об объекте эксперимента и средствах измерений, результаты наблюдений, а также другие данные для оценки по лучаемых результатов. Журнал нужно заполнять аккуратно, без каких-либо исправлений. При получении в одном статистиче ском ряду результатов, резко отличающихся от соседних изме рений, исполнитель должен записать все данные без искажений и указать обстоятельства, сопутствующие указанному экспери менту. Это позволяет установить причины искажений и квали фицировать измерения, как соответствующие реальному ходу процесса или как грубый промах.
При проведении эксперимента исполнитель должен не прерывно следить за средствами измерений: устойчивостью ап паратов и установок, правильностью их показаний, характери стику окружающей среды, не допускать посторонних лиц в ра бочую зону. Исполнитель обязан систематически проводить ра бочую проверку средств измерений. Одновременно с провеДе“ нием поверки средств измерений исполнитель должен повысить
точность и достоверность измерений, необходимо уменьшить погрешности.
Погрешности классифицируют на систематические и слу чайные. Систематическими называют такие погрешности, ко
торые при повторных экспериментах остаются постоянными. Случайными называют такие погрешности, возникающие чисто
случайно при повторном измерении. Эти измерения могут быть исключены как систематические.
Разновидность случайных погрешностей — грубая по грешность или промах. Как правило, это ошибки эксперимента тора. Их легко обнаружить. В расчет эти погрешности не берут. Таким образом, можно записать:
е = 8i + е2,
где С и е2 — систематические и случайные погрешности.
Систематические погрешности можно разделить на
5групп:
1.Инструментальные, возникающие вследствие наруше
ний средств измерений, люфтов и трения, неточности градуиро вочной шкалы, износа и старения узлов и деталей средств
измерений и т.д.
2.Погрешности, которые возникают из-за неправильной установки средств измерений.
3.Погрешности, возникающие в результате действия внешней среды: изменения температуры, атмосферного давле ния, влажности воздуха, вибраций и колебаний и т.д.
4.Субъективные погрешности, возникающие вследствие индивидуальных физиологических, психофизиологических, ан
тропологических свойств человека.
5. Погрешности метода. Они появляются в результате не обоснованного метода измерений (при различных упрощениях схем или функциональных зависимостей, при отсутствии теоре тических обоснований метода измерения, малом количестве по вторений и т.д.).
Систематические погрешности могут быть постоянными и переменными, увеличивающимися и уменьшающимися в про цессе эксперимента. Их обязательно нужно исключить.
13. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
Неотъемлемой частью экспериментальных исследований являются средства измерений, т.е. совокупность технических средств, которые дают необходимую информацию для экспери мента. Любое испытание, в конечном счете, сводится к какимлибо измерениям. Реально измерению поддаются не так уж мно го физических величин. Так, при испытаниях строительных ма териалов измеряемых величин не более десятка. Это линейные размеры, объем, масса, сила, давление, температура, плотность. Почти все другие величины, характеризующие свойства строи тельных материалов, получают вычислением по формулам на основании проделанных измерений. Так, невозможно измерить прочность материала. Измеряют разрушающую силу и площадь образца, на которую эта сила действует, а прочность вычисляют. Не измеряют коэффициент теплопроводности, морозостойкость, водопоглощение и т.д., все эти величины также вычисляют на основании измерений.
Измерительные системы относятся к классу информаци онных систем, который включает в себя системы централизо ванного контроля, технической диагностики, распознавания и управления. Основной задачей измерительных систем, исполь зуемых при испытаниях строительных материалов, является из мерение и регистрация разнообразных физических величин, ха рактеризующих испытуемый материал.
Средства измерений можно разделить на группы для из мерения физических, механических, химических свойств, а так же структуры изделий и материалов.
Можно выделить прямые и косвенные измерения. Напри
мер, определение прочности пресса — прямое измерение, а ско рости прохождения ультразвука — косвенное.
К средствам измерения относят — измерительный инстру мент, измерительные приборы и установки. Измерительные средства делят на образцовые и технические. Образцовые — это
эталоны, они предназначены для проверки технических измери тельных средств. Образцовые технические средства не обяза тельно должны быть точнее технических, но должны быть ста бильнее и надежнее в воспроизведении. Эталонные средства не
применяют для рабочих измерений. С целью повышения точности эталонных средств применяют измерительные преобра зователи.
Измерительным прибором называют средство измерения
для получения определенной информации об изучаемой вели чине в удобной для исследователя форме. Эти приборы состоят из 2-х основных частей (узлов): воспринимающего сигнал и преобразующего его в показание.
Приборы классифицируют по различным признакам, сре ди которых точность измерений, стабильность показаний, чув ствительность, предел измерений, способ отчета значения изме ряемой величины. По последнему признаку приборы делятся на показывающие и регистрирующие.
Показывающие приборы состоят из шкалы и указателя. Эти приборы дают показания без каких-либо дополнительных операций со стороны исследователя. Стрелочные приборы име ют большие погрешности, чем цифровые (механические, элек трические и др.). Они фиксируют величину в виде цифр.
Регистрирующие приборы бывают самопишущие и печат ные. Самопишущие приборы выдают график измерений. Печат ные приборы — в виде цифр на ленте.
Измерительные установки (стенды) представляют собой
систему, состоящую из основных и вспомогательных средств измерений. Они предназначены для измерения одной сложной или нескольких величин. Установки включают в себя приборы и преобразователи. Преобразователи могут быть одно- и много ступенчатые для преобразования сигнала до такого уровня, что бы можно было зафиксировать величину измерительным меха низмом (трансформаторы, электронные усилители и др.). Име ются также преобразователи, которые входной сигнал преобра зуют, меняя его физическую сущность. Электромеханические преобразуют электрический сигнал на вход, в механический на выходе. Измерительные установки могут вырабатывать также сигналы, удобные не только для снятия результатов, но и обра ботки их.
Обычно в строительстве применяются измерительные приборы и установки с фиксацией различных физических ве личин.
Отсчетные устройства бывают шкальными, цифровыми
и регистрирующими.
Расстояние в мм между двумя смежными отметками на шкале называют длиной деления шкалы.
Разность между значениями измеряемой величины назы вают диапазоном показаний прибора.
Отсчетные устройства характеризуются величиной по грешности и точности, стабильностью измерений и чувстви тельностью.
Погрешность — важнейшая характеристика прибора. Под
абсолютной погрешностью прибора понимают величину
|
Ь — ^(-^п |
-*д)э |
|
где JC„ — показание прибора; ха — |
действительное значение изме |
ряемой величины, определенное более точным методом. Погрешность возникает в случае ряда причин: недоброка
чественных материалов, комплектующих изделий, неудовлетво рительной эксплуатации прибора и др.
Кроме этих систематических погрешностей, возникают случайные обусловленные ошибками отсчета, параллаксом, ва риацией и др. Таким образом, необходимо рассматривать не ка кие-либо отдельные, а суммарные погрешности приборов.
Часто для оценки погрешностей приборов применяют от носительную погрешность:
Ь01 = ± — л 100%
или приведенную погрешность:
где хпр — какое-либо значение шкалы прибора, диапазон измере
ний, длина шкалы и др.
Диапазоном измерений называют ту часть диапазона по
казаний прибора, для которой установлена погрешность. Если
шкала прибора измерений изменяется от 0 до N, то в характери стике на прибор указывают от 0 до N.
Ряд приборов с нижним пределом измерений 0, имеет большую погрешность в интервале 0-25 % от верхнего предела измерений, т.е. / 4 длины шкалы может давать погрешность, превышающую Ь. Поэтому имеется много приборов без нижне
го нулевого предела измерений, например, 100-1000 кг/см2 Приборы нельзя перегружать, т.е. верхний предел измере
ний не нужно превышать нагрузкой. Разность между макси мальным и минимальным показателем приборов называют раз махом. Если эта величина не постоянная, т.е. если при обратном ходе имеется увеличение или уменьшение хода, то эту разность называют вариацией показаний со.
Другой характеристикой прибора является его чувстви тельность, т.е. способность отчитывающего механизма реаги
ровать на изменение измеряемой величины. Порог чувствитель
ности — минимальная величина, которую можно зафиксировать.
|
Точность — |
основная характеристика прибора и характе |
|
ризуется суммарной погрешностью. |
|
|
Средства |
измерения делятся на классы точности: |
|
I — высший, III — |
низший, и обозначают суммарную относитель |
ную погрешность в %.
Стабильность — это свойство отсчетного прибора обеспе
чивать постоянство показаний одной и той же величины. В ре зультате старения деталей уменьшается стабильность. Стабиль ность прибора определяется вариацией показания. Поэтому при установлении стабильности нормируют величину допускаемой вариации СО]. Поскольку вариация принимается с одним знаком, а допускаемая погрешность имеет плюс и минус, то
о)д = 0,5 6,
где Ъ— показания прибора.
На все приборы в той или иной степени действует маг нитное поле земли. Поэтому ряд электроизмерительных прибо ров должен быть защищен от действия магнитного поля, а также электростатических явлений. В метрологии это две категории защиты I и II.
Поверка средств измерений предусматривает определение
и по возможности уменьшение погрешностей приборов. Повер ка позволяет определить соответствие прибора данному виду испытаний. Поверку осуществляют на различных уровнях: от специальных государственных организаций до низовых звеней.
На высокоточные приборы метрологические организации выдают специальное свидетельство, в котором указывается но минальные значения измеряемой величины, класс точности, предельно допустимую погрешность, вариацию измерений. Из мерительные приборы поверяют раз в 1-2 года. В период между государственными проводят ведомственную поверку.
Рабочая поверка проводится в низовых звеньях, непосред ственно в организациях, проводящих измерения.
Такие проверки проводятся каждым экспериментатором перед началом измерений и наблюдений. В процессе поверки приходиться производить различные операции: определить диа пазон измерений, вариации измерений и т.д. В отдельных случа ях выполняют регулировку и градуировку средств измерений.
Под регулировкой прибора понимают операции, направ
ленные на снижение систематических ошибок до величины ме нее допустимой погрешности.
Под градуировкой понимают нанесение меток на шкалу
отсчитывающего устройства по заранее известной величине. Ес ли шкала равномерная, то градуировка не представляет сложно стей.
Наиболее распространенным способом поверки приборов
иоценки его характеристик является способ сравнения.
14.ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
Впроцессе проведения эксперимента возникает потреб ность проверить соответствие экспериментальных данных тео ретическим предпосылкам, т.е. проверить гипотезу исследова ния. Проверка экспериментальных данных на адекватность не обходима также во всех случаях на стадии теоретико экспериментальных исследований.
Методы оценки адекватности основаны на использовании доверительных интервалов, позволяющих с заданной довери
тельной вероятностью определить искомые значения оценивае мого параметра. Суть такой проверки состоит в сопоставлении предполагаемой функции у — f ( x ) с измерениями.
В практике оценки адекватности применяют различные критерии согласия.
Среди таких критериев — критерий Фишера:
„тах(Д,;ДсР)
т1П(Да;Дср)
где Д» — дисперсия адекватности, определяемая по формуле. Критерии Фишера целесообразно применять при малой
выборке:
Д. = — Ц 1 ( * й
п— Ь 1
где хп —средние экспериментальные и теоретические изме рения (для принятой кривой); п — число измерений; Ъ — число
коэффициентов регрессии искомого или принятого теоретиче ского уравнения.
А т
Дср = — К * , — * ) 2
ттп п
Функция (уравнения регрессии) считается адекватной при
■^Фр ^ ^Ф, ’
где Л*фт-табличное значение критерия.
Число степеней свободы (q) для числителя и знаменателя
вычисляют по формулам:
q = п —Ъ q2 = m ( n — )
при доверительной вероятности р = 0,95.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
15.11.2022280.35 Кб049.pdf
- #
- #
15.11.202298.68 Кб05.pdf
- #
15.11.2022280.66 Кб050.pdf
- #
- #
15.11.2022281.21 Кб351.pdf
- #
- #
- #
- #
15.11.2022283.18 Кб052.pdf
Дмитрий Александрович Каштанов
Эксперт по предмету «Управление качеством»
Задать вопрос автору статьи
Определение 1
Эксперимент — это метод научного исследования, которое проводится в заданных и управляемых условиях в целях поддержки, опровержения или подтверждения гипотезы либо теории.
Понятие эксперимента и основы его организации
Для того чтобы получить достоверную информацию о качестве продукции, организуют проведение различных исследований. Одной из разновидностей таких исследований является эксперимент. Отличительной особенностью эксперимента является воспроизводство заданных условий и контролируемое изменение изучаемых явлений реально-предметной действительности.
Эксперимент представляет собой эмпирический научный метод, является разновидностью опыта, отличается познавательным и методическим характером, выполняет функцию критерия истинности научного знания. Он осуществляется на основе теории, которая определяет постановку задач исследования и интерпретацию его результатов.
С целью получения определенных знаний исследователь в эксперименте активно вмешивается в протекание изучаемого явления, которое наблюдается в специально создаваемых и контролируемых условиях. Условия эксперимента обычно контролируюдтся и изменяются в результате использования приборных устройств.
Конечной целью проведения экспериментов является получение информации, которая оказалась бы достаточной для принятия управленческого решения. Эксперимент может быть оптимизирующим — исследователь стремится найти некоторое оптимальное значение. В то же время эксперимент может быть отсеивающим — исследователь пытается идентифицировать важные факторы, которые оказывают влияние на исследуемое явление.
Организация эксперимента предусматривает определение основных логико-практических элементов экспериментальной процедуры. В большинстве случаев речь идет про следующие элементы:
- постановка вопроса и формулирование гипотезы (т. е. предположительного ответа на вопрос);
- создание экспериментальной установки, которая обеспечит исследователю необходимые условия взаимодействия изучаемого явления;
- контролируемое осуществление видоизменения необходимых условий взаимодействия;
- определение возникающих следствий и причин;
- описание нового явления и идентификация его свойств.
«Планирование и организация эксперимента» 👇
Существенными организационными аспектами любого эксперимента являются сроки его проведения, формы представления экспериментальных данных, порядок применения методов измерения, число взятых для оценивания образцов. Результаты эксперимента будут грамотно охарактеризованы только, если будут заранее определены и учтены погрешности исчисляемых значений.
Основы планирования эксперимента
Начальным этапом проведения эксперимента является его планирование. Оно представляет собой выбор плана эксперимента, которое удовлетворяет поставленным требованиям. Планом же эксперимента следует называть совокупность данных, которые определяют число, условия и порядок реализации опытов.
Во время планирования эксперимента нужно учитывать ограничения, которые в большинстве случаев предъявляются к данному виду работ:
- необходимо минимизировать общее число проводимых опытов;
- нужно обеспечить одновременное в соответствии с определенными правилами-алгоритмами изменение всех переменных, которые оказывают влияние на изучаемое явление;
- для описания проводимого исследования требуется применение математического аппарата, который формализует действие экспериментатора;
- должна быть разработана и реализовываться четкая стратегия проведения и планирования эксперимента, которая дает возможность для приятия обоснованных решений после завершения каждой серии экспериментов.
Важной составной частью работы по планированию эксперимента является определение (прогнозирование, нормирование) будущих результатов его проведения. Эти результаты приобретают вид параметров оптимизации или откликов системы на воздействие.
В настоящее время применяется следующая классификация возможных результатов проведения эксперимента:
- экономические параметры оптимизации — прибыль, себестоимость, рентабельность, затраты на эксперимент;
- технико-экономические параметры оптимизации — производительность, коэффициент полезного действия, стабильность, надежность, долговечность;
- технико-технологические параметры оптимизации — физические, механические, физико-химические и медико-биологические характеристики продукта;
- прочие параметры оптимизации — психологические, эстетические, статистические параметры оптимизации.
Параметр оптимизации, в первую очередь, должен быть количественным, задаваться числом (причем — одним). Благодаря этому у исследователя будет возможность для измерения параметра оптимизации при любом установленном наборе уровней факторов.
Параметр оптимизации должен удовлетворять требованию универсальности и полноты, что означает его способность всесторонне охарактеризовать объект исследования. Более того, в целях дальнейшей интерпретации результатов эксперимента он должен иметь физическим смысл, быть простым и легко вычисляемым.
Во время планирования еще нужно определиться с величинами, которые могут оказать влияние на процесс. Эти величины называются факторами, которые бывают количественными и качественными.
Таким образом, для того чтобы проверить качество некоторых объектов или явлений может инициироваться проведение эксперимента. Этот метод научного исследования характеризуется активным участием исследователя в изучении рассматриваемого предмета путем изменения условий его функционирования. В связи с этим ради получения объективных результатов необходимо тщательно подходить к выполнению работ по планированию и организации эксперимента любого вида.
Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу
Поиск по теме