Файл: Реферат по дисциплине научноисследовательская работа студентов тема Эксперимент и экспериментальноаналитический метод.docx

– создание повторяющихся ситуаций, перекрестных воздействий, изменение их характера и условий;

– создание усложненных ситуаций с целью подтверждения или опровержения ранее полученных данных;

– переход от эмпирического изучения к логическим обобщениям, к анализу и теоретической обработке полученного фактического материала.

Перед каждым экспериментом составляется его план, который включает:

– цель и задачи эксперимента;

– выбор варьируемых факторов;

– обоснование объема эксперимента, числа опытов;

– порядок реализации опытов;
– определение последовательности изменения факторов;

– выбор шага изменения факторов, задание интервалов между будущими экспериментальными точками;

– обоснование средств измерений;

– описание проведения эксперимента;

– обоснование способов обработки и анализа результатов эксперимента.

Важным этапом подготовки эксперимента является определение его целей и задач. Количество задач не должно быть слишком большим (лучше 3–4, максимум 8–10) [3].

Перед экспериментом надо выбрать варьируемые факторы, т. е. установить основные и второстепенные характеристики, влияющие на исследуемый процесс, проанализировать расчетные схемы процесса.

Правильный выбор основных и второстепенных факторов играет важную роль в эффективности эксперимента, поскольку он сводится к нахождению зависимостей между этими факторами. Необходимо также обосновать набор средств измерений, оборудования, машин и аппаратов. Поэтому важно быть хорошо знакомым с выпускаемой в стране измерительной аппаратурой. Нередко возникает потребность в создании уникальных приборов, установок, стендов для выполнения эксперимента. При этом их разработка и конструирование должны быть тщательно обоснованы теоретическими расчетами.

Одним из самых ответственных моментов в эксперименте является установление точности измерений и погрешности. Методы измерений должны базироваться на законах специальной науки – метрологии, изучающей средства и методы измерений.

При экспериментальном исследовании одного и того же процесса повторные отсчеты на приборах, как правило, неодинаковы. Отклонения возможны по ряду причин: несовершенство приборов, неоднородность свойств изучаемого материала и др. Поэтому эксперимент никогда не обходится одним измерением, а, следовательно, нужно знать их минимальное количество, которое смогло бы обеспечить устойчивое среднее значение измеряемой величины, удовлетворяющей заданной степени точности.

---

В методике эксперимента:

– подробно разрабатывается процесс его проведения;

– составляется последовательность операций измерений и наблюдений;

– детально описывается каждая операция в отдельности с учетом выбранных средств для проведения эксперимента;

– обосновываются методы контроля качества операций, обеспечивающие при минимальном количестве измерений высокую надежность и заданную точность;

– разрабатываются формы журналов для записи результатов наблюдений и измерений.

Важным разделом методики является выбор методов обработки и анализа экспериментальных данных. Обычно результаты экспериментов сводятся в таблицы, графики, формулы, что позволяет быстро анализировать полученную информацию.

Особое внимание в методике должно быть уделено математическим методам обработки и анализу опытных данных, например, установлению эмпирических зависимостей, аппроксимации связей между варьирующими характеристиками, установлению критериев и доверительных интервалов и др.

На объем и трудоемкость проведения экспериментальных работ существенно влияет вид эксперимента. Например, натурные и полевые эксперименты, как правило, имеют большую трудоемкость, что следует учитывать при планировании [1].

После установления объема экспериментальных работ составляется перечень необходимых средств измерений, объем материалов, список исполнителей, календарный план и смета расходов.

3. Экспериментально-аналитический метод

Экспериментально-аналитический метод заключается в составлении уравнений путем анализа явлений, происходящих объекте, при этом численные значения коэффициентов полученных уравнений определяются экспериментально на реальном объекте. Являясь комбинацией аналитического и экспериментального способов определения свойств объектов, этот метод учитывает их преимущества и недостатки.  Экспериментально-аналитический метод получения характеристик основан на аналитическом описании объекта с последующим определением коэффициентов уравнений экспериментальным методом. Этот комбинированный метод дает более точный результат, чем аналитический метод.

При применении этого метода используется теория о физической сущности явлений, протекающих в объекте, с корректировкой модели по результатам эксперимента. При этом применяется декомпозиция сложных явлений, т.е. определяются наиболее простые, элементарные процессы, которые легче исследовать. Сложность модели определяется, как правило, сложностью исследуемого объекта и степенью точности, предъявляемой к результатам расчета. После анализа влияния рассмотренных стадий процессов несущественные факторы отбрасываются и остаются только те, которые наиболее существенны. Математическое описание составляется в виде зависимости для главного процесса. Влияние остальных элементарных процессов учитывается с помощью коэффициентов, входящих в главную зависимость [4].

---

Достоинства метода: разделение сложного процесса на отдельные стадии и исследование процесса по частям, что облегчает составление модели процесса в целом; возможность изучения процесса на разных уровнях; описание нелинейных свойств объекта моделирования и корректировка модели по данным эксперимента.
Недостатки метода: трудность нахождения надежной теории сложных процессов, невозможность ее использования при неизвестном механизме процесса; найденные эффективные коэффициенты модели изменяются в зависимости от условий проведения опытов, поэтому экспериментально-аналитическая модель часто справедлива лишь в определенном интервале, в котором производился эксперимент.

Сравнивая чисто эмпирический и экспериментально-аналитический методы построения математических моделей, необходимо отметить, что экспериментально-аналитический метод имеет преимущество перед чисто экспериментальным. Оно состоит в том, что он отражает как теорию процесса, так и неучтенные при составлении модели явления, посредством введения эффективных коэффициентов. При использовании первого метода эксперимент необходим, чтобы получить саму модель, а при использовании второго, — чтобы определить значения ее коэффициентов.

Выбор метода моделирования зависит от степени сложности процесса. Для большинства производств необходимы высокоточные модели, тогда применяют теоретический метод с поправками, если необходимо, с помощью эксперимента. Этим же методом пользуются при создании принципиально новых технологических процессов [5].

Для ряда производств со сложным характером технологического процесса вполне может быть использован экспериментальный метод. На практике, как правило, используется разумное сочетание различных методов.

Рассмотрим подход и применение для ряда процессов экспериментально-аналитического метода моделирования.

Экспериментально-аналитический метод включает составление математического описания процесса на основе детального изучения его теории и глубокого понимания всех протекающих в нем физических и химических закономерностей. Составленное на основе этого метода математическое описание позволяет с большой точностью рассчитывать результаты процесса в заданных условиях.

Построение модели в наиболее общем случае включает следующие этапы: анализ и декомпозицию сложных явлений на более простые, элементарные стадии; составление материальных и энергетических балансов; наложение ограничений на условия протекания процессов; нахождение теоретического описания процессов; корректировку (если необходимо) составляющих модели по данным эксперимента; составление полной модели процесса. В конкретном случае построение модели может включать в себя не все перечисленные этапы.

---

В соответствии с изложенным, в математическое описание объекта входят следующие составляющие (рис.1)

Заключение

Хотя эксперимент основан на практической деятельности исследователя, его специфика не ограничивается только этим свойством. Эксперимент, который является именно методом познания, включает в себя чувственные, логические и теоретические средства познания, гармоничное сочетание которых позволяет раскрыть все особенности его природы.

В экспериментальном подходе исследования разрабатываются самим исследователем, как тестером, экспериментатором, и он может активно в них участвовать.

Экспериментально-аналитический метод считается наиболее надежным средством получения возможной информации. Успех исследований во многом зависит от правильного выбора эксперимента, поэтому важно не только знать, какие виды экспериментов существуют, но и учитывать их организацию, планирование и создание соответствующих условий для их проведения.

Экспериментально-аналитический метод является формой интеллектуального подхода, который имеет свою логику и технические требования. Он не терпит поспешности, но вместо медлительности и даже некоторой медлительности дает радость уверенности, частичной, возможно, но определенной.

Список использованных источников

1. 
   Научные публикации. URL: http://bio.sfu-kras.ru/?page=137 (дата обращения: 08.01.2023) эта ссылка ведёт в никуда!
   
2. 
   Рыжков И.Б. Основы научных исследований и изобретательства: учеб. пособие для студентов вузов / И.Б. Рыжков. - СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2012. - 224 с.
   
3. 
   Новиков. А. М. Экспериментально-исследовательская деятельность различные аспекты[Текст] // Дополнительное образование- 2009. . Неправильное оформление литературы
   
4. 
   Кожухар,В. М. Основы научных исследований [Текст] : учебное пособие для вузов / В. М. Кожухар. –М.: Дашков и К, 2011. . Неправильное оформление литературы
   
5. 
   Степин В. С. Методы научного познания. [Текст]/— Минск: В. С. Степин. Вышэйш. шк., 2008. . Неправильное оформление литературы
   
6. 
   
   

---