Формы результатов эмпирических исследований

8. лекция. ФОРМЫ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭМПИРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Результаты эмпирического исследования обычно принимают одну из следующих форм: • серия изображений или чисел, полученных путем фиксирования одного и того же параметра; • ряд чисел или таблица, отражающая изменение одного или нескольких параметров при изменении уровня входного фактора (аргумента); • графики (кривые), отражающие изменение одного или нескольких параметров при изменении уровня входного фактора (аргумента); • серия статических изображений или фотографий, полученных путем повторного захвата исследуемого объекта в указанное время или уровень изменения какого-либо другого фактора; • анкеты с анкетными данными в виде ответов. Результаты исследования должны быть выражены и обработаны определенным образом. Тип обработки зависит от формы результатов исследования. Во всех случаях стараются используются математические методы для обработки результатов, определения функциональной связи или соответствующего соотношения входных и выходных параметров (корреляция), оценки и, если возможно, исключения ошибок, оценки достоверности полученных результатов. РЕЗУЛЬТАТЫ ФИКСАЦИИ ОДНОГО ПАРАМЕТРА В экспериментальной практике часто бывает необходимо определить (измерить) некое фиксированное значение постоянного параметра: определенный размер детали, массу, продолжительность эксплуатации и т. д. Это один из простейших случаев эмпирического исследования. Если измеряемая величина считается случайной величиной, то необходимо уточнить закон ее распределения. Этот тип измерения характеризуется средним арифметическим, дисперсией (s2), стандартной ошибкой (s), стандартным отклонением (s), доверительной вероятностью (P,%) и т. Д. Погрешность измерения в пределах стандартной погрешности t sx Доверительная вероятность P, % Примерная часть ошибок, которая находится за пределами границ tS 0.67 sx 50 1:2 1 sx 68.3 1:3 2 sx 95.4 1:20 3 sx 99.7 1:400 P.s. Для технических и сельскохозяйственных экспериментов обычно достаточно 95% правдоподобность. Точность испытаний характеризуется коэффициентом вариации V, который рассчитывается по формуле: Точность тестовых измерений можно оценить следующим образом: V3% - высокая точность; 3%8% - неудовлетворительная точностью Округление ошибок и результатов Все результаты расчетов и ошибки округляются до ближайшего целого числа, оставляя только достоверные цифры. Другие делают результат непрозрачным и вводят читателя в заблуждение своей очевидной достоверностью, что неоправданно. Поэтому оставлять округленные числа в результатах расчета не допускается. Округление результатов при измерении конкретным измерительным прибором должно быть известно из предмета измерительной техники (например, при измерении штангенциркулем с шагом деления 0,05 мм среднее значение не может быть 10,71666 или 10,72 - в данном случае оно должно быть 10,70). Это немного отличается, если вы действительно не знаете, как получить размер. Например. Вычислите площадь F квадрата, если длина стороны a = 3,18 см. Ответ 3,182 = 10,1124 см2 считается неверным, поскольку 3,18 можно понимать как округленные числа 3,175 или 3,184, что дает результат 10,0806 и 10,1379 см2 соответственно. Таким образом, площадь искомого квадрата составляет 10,11 ± 0,03 см2, и в результате достоверными являются только 3 цифры, то есть F = 10,1 см2. Рекомендуется, чтобы оставить более одного знака в промежуточных результатов, чем в измерениях и результатах. РЯДЫ ВАРИАЦИЙ По мере увеличения размера выборки полезно преобразовать данные исследования в форму ряда серий вариаций. Для этого, диапазон xmin ... xmax изменения измеряемой случайной величины x делится на k равных интервалов, где k выбирается по формуле (здесь также см. Методику в упомянутых выше книгах). Затем найдите количество элементов выборки, которые попадают в каждый из интервалов, относительную частоту появления в этом интервале и постройте гистограмму. ЧИСЛЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ Обычным случаем экспериментального исследования является исследование процесса, характеризующегося одним или несколькими переменными выходными параметрами, которые реагируют на изменения одного или нескольких входных параметров, а результаты записываются в числах. Таким образом, y изменяется как функция от x, то есть y = f (x). Желательно описать процесс исследования графически и математически. При выполнении математической обработки результатов узнают: • корреляция параметров; • возможный тип функциональной связи (наиболее подходящее выражение формулы); • точность и достоверность результатов. Корреляция выражает смысл и близость взаимосвязи параметров, то есть наличие или отсутствие значимой взаимосвязи между x и y. Если эта связь очень близка, т.е. каждое значение x соответствует определенному значению y, то мы говорим о функциональной связи и ищем эмпирическую формулу, которая выражает эту связь. Корреляция (она может быть как линейной, так и нелинейной) математически описывается функцией регрессии, графически - линией регрессии. Близость родства характеризуется коэффициентом корреляции. ГРАФИЧЕСКОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Графическое представление результатов дает четкое представление о взаимосвязи между исследуемыми значениями. Графики результатов можно использовать для качественной и количественной оценки отображаемых зависимостей, а также для обработки данных. Графики позволяют находить значения аргумента и функции, не заданные в выходных данных. Если для построения графика используется прямоугольная система координат, то обычно аргумент x остается на оси абсцисс (горизонтальной), а функция y = f (x) - на оси ординат (вертикальной). Оси должны быть размечены и указаны в единицах измерения. Записи на осях должны быть расположены в соответствии с заданной системой через равные промежутки времени, используя как можно более круглые числа. Выбор маштаба шкал имеют важное значение при использовании в графиках. Шкалы на осях должны быть выровнены таким образом, чтобы кривые, по крайней мере в их основной части, не располагались ровно относительно осей, по которым должны считываться задержанные значения, поскольку тогда ошибка считывания значительно возрастает. При создании графика не обязательно откладывать значения нуля в начале координат. Должна быть возможность (с небольшим запасом) нанести на ось только все значения, которые рассматриваемый параметр может иметь в интересующем случае. Шкала должна указывать значение первого и последнего числовых значений на оси. РЕЗУЛЬТАТЫ В ВИДЕ СЕРИИ ФОТОГРАФИЙ ИЛИ ГРАФИКОВ Если измерения выходных параметров записываются не непрерывно, а эпизодически (дискретно) камерой (фотоаппаратом), кинокамерой или другим подобным оборудованием, то в результате исследования получаются отдельные изображения. В таком виде результаты записываются в виде изображений с разных типов микроскопов, осциллографов, телескопов и др. аппаратурой, а также время от времени фотографирование или видеосъемка результатов изучаемых процессов в природе, например, результатов роста растений или машинных испытаний. Изучение процесса происходит путем изучения соотношения или взаимного положения частей отображаемого объекта в одном кадре и сравнения изменения тех же параметров в других кадрах, каждый из которых взят в своих условиях, путем изменения одного или нескольких входных параметров. Это означает, что при съемке кадров каждый определенный момент их анализ показывает выходной параметр - функцию y, z при изменении времени t, то есть y, z = f (t). ДАННЫЕ АНКЕТЫ Методология обработки анкетных данных во многом зависит от типа ответов. Альтернативные ответы обрабатываются в зависимости от целей и задач опроса. Они сгруппированы в соответствии с характеристиками, определенными одним из вопросов анкеты, и обычно относятся к характеристикам собственных характеристик эксперта, таким как мужчина или женщина, возраст, стаж и т. Д. В этом случае определяют количество ответов в каждой из групп и выражают его в процентах от общего количества ответов. Оценочные ответы рассматриваются как ряды вариантов. В случае ранжирования ответов эксперт выстраивает их в порядке возрастания или убывания по некоторому признаку, как если бы каждому оцениваемому объекту был присвоен определенный ранг: 1, 2, 3 и т. д. При обработке ответов ранжирования значения ранжирования суммируются по факторам, а также используются методы ранжирования корреляции. Упрощенный пример приведен в таблице. Методология обработки ранжирования ответов Эксперт Факторы (Вопрос: «Сортировать по характеристикам автомобилей по важности») скорость цена внешний вид мощность проходимость Вася Олег Жорик Миша 3 3 4.5 2 4 1 1 5 1 4 3 4 2 2 2 3 5 5 4.5 1 Сумма рангов Располож. фактора 12.5 IV 11 II 12 III 9 I 15.5 V ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ Полезность исследований должна быть подтверждена описанием и расчетом ожидаемого эффекта. Каждый исследователь должен уметь предвидеть и обосновывать возможные научные, социальные, технические и экономические результаты своего исследования и применения его результатов, а также соответствующим образом корректировать и дополнять исследовательский процесс. Научный эффект характеризует научную значимость исследования. Это сложно определить количественно. Социальный эффект характеризует социальную значимость исследования и обычно не поддается количественной оценке. Это может принимать форму, например, сохранения окружающей среды, улучшения условий труда и так далее. Технический эффект описывает техническую полезность исследования в соответствии с его задачей. Выражается в технических единицах. Экономический эффект описывает экономию ресурсов в результате внедрения результатов исследований. Экономический эффект обычно выражается в денежном выражении. В случае инженерных работ обычно следует оценивать один (или несколько) из последних 3 типов эффектов. Методики расчета следует искать в литературе по соответствующим предметам (например, безопасность труда, экономика и т. Д.). АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ После обработки результатов исследования исследователь начинает анализ, чтобы оценить правильность рабочей гипотезы. Результаты экспериментов либо подтверждают, либо опровергают гипотезу. В теоретических исследованиях правильность гипотезы доказывается теоретически. Если факты, формирующие суждения, логически вытекающие из гипотезы, собраны, то это увеличивает степень возможной правдивости гипотезы, однако это еще не доказательство гипотезы. Но если из гипотезы сделаны ошибочные выводы, то это основание для отказа от гипотезы. Следовательно, правильность гипотезы можно доказать, сделав неверный вывод из противоположной гипотезы. При анализе полученных данных необходимо сначала найти и описать физическую причинно-следственную связь между аргументом и функцией. Необходимо не только установить факт функциональной связи, но и попытаться объяснить причины этой связи. После того, как причины изменения функции в результате изменения аргументов и ссылок были определены, можно сделать теоретические обобщения. Факты без обобщений обычно не представляют интереса. Если ребенок считал комнатную температуру по термометру, значит, он обнаружил факт, который сам по себе не заслуживает внимания. Однако, если в связи с измерениями, считанными в другое время, извлеченными уроками, температурой наружного воздуха или другими фактами, это приведет к общему выводу, например, о неудовлетворительном обогреве, то результат может быть весьма значительным. Когда процесс изучается экспериментально, исследователь часто получает определенное количество точек, через которые проводится линия, которая сама по себе является обобщением. Кроме того, между точками проводится линия, не соединяющая их, и таким образом экспериментальные результаты не только обобщаются, но и корректируются. А потом оказывается, что отдельные факты вовсе не бесспорны. Каждый наблюдаемый факт в результате обобщения позволяет предсказать ряд других фактов. Увеличение количества экспериментальных точек увеличивает вероятность достоверности прогнозов, а, следовательно, и объем работы. Поэтому нужно попытаться «извлечь максимум из фактов». Наиболее распространенные типы обобщений в технических науках, следующие: • придание новых характеристик механизмам, концепциям или явлениям; • описание новых приемов, методов или технологий; • установление новых правил, принципов или закономерностей; • объединение нескольких отдельных закономерностей в одну обобщенную; • перенос принципов или закономерностей из одного сектора в другой. Полученные результаты сравниваются с существующими теориями и известными результатами аналогичных исследований. ВЫВОД Выводы и рекомендации разработаны на основе анализа результатов, а также оценки технико-экономической эффективности. Наиболее важные выводы и рекомендации приведены в разделе «Заключение» (или «Выводы и рекомендации»). В заключении должна быть отражена оценка результатов работы, соответствие результатов требованиям исследовательского задания. Заключение - это суждение, которое логически следует из некоторых исходных данных или других суждений. Суждение - это законченная мысль, в которой что-то говорится о предмете мысли. В выводах, в виде отдельных пунктов, наиболее ценные результаты исследования представлены (заявлены) в точной и лаконичной формулировке. Рекомендации вносят предложения по использованию и внедрению результатов работ. Правдивость этих предложений, а также выводов должны быть в достаточной мере подтверждены результатами исследований. По возможности заключение должно также включать оценку технической и экономической эффективности, которая может быть достигнута за счет использования результатов исследований. Если невозможно рассчитать технико-экономический эффект, необходимо указать экономическую или социальную ценность результатов работы. Заключение определяет цели и направления возможной будущей работы или мотивирует бесполезность продолжения работы. В конце заключения укажите результаты работы, с которыми работа завершена, например, путем изучения новых объектов, процессов, явлений или отношений; путем разработки новых методов и принципов исследования; путем получения новых качественных или количественных характеристик предметов или явлений; путем составления инструкций, рекомендаций, методик, правил, программ или других материалов; с внедрением новых или улучшенных продуктов, продуктов или процессов и т. д.