Меню

Методы измерения экспериментального эффекта



УСТАНОВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЭФФЕКТА

6.1. Примеры решений об экспериментальном эффекте при интраиндивидуальных и межгрупповых планах

6.1.1. Формальное планирование как условие установления экспериментального эффекта

Формальное планирование эксперимента психолог должен завершить указанием схемы (плана) управления НП, которая в свою очередь будет существенно определять способы обработки данных.

Обработка данных – необходимый элемент установления экспериментальных эффектов, включая статистические решения. Первый этап – это представление значений ЗП в таком виде, который позволяет использовать те или иные планы обработки данных. Последние данные не повторяют прямо экспериментальных схем, но могут быть в разной степени адекватны им. Один из аспектов этой адекватности – логичный переход от содержательной (экспериментальной) гипотезы к формулировке статистических гипотез (в первую очередь это нуль-гипотеза как гипотеза об отсутствии различий между выборочными значениями ЗП). Второй аспект – правильный выбор статистических критериев с точки зрения учета шкалы, которой соответствует измеренная психологическая переменная (шкалы наименований, порядка, интервалов, отношений). С учетом этих составляющих психолог осуществляет обратный ход размышлений о возможности выбора между экспериментальной и контргипотезами: от статистических решений к выводу об экспериментально установленном факте и далее к достоверным выводам о том, следует ли считать экспериментальную гипотезу выдержавшей эмпирическую проверку.

Напомним, что эмпирическое «доказательство» гипотезы – это оценка соответствия эмпирических данных предполагавшейся связи между НП и ЗП. Установление экспериментальных фактов – самый строгий способ эмпирической проверки, но не «доказательство» в собственном смысле. Любой экспериментальный факт является результатом принятия решения, поэтому всякого рода апелляции к фактам как доказательствам рассматриваются как ошибки выводов.

Формальное планирование отражает логику обоснования такого принятия решения о виде установленной зависимости. Другим аспектом этого обоснования будет оценка валидности эксперимента (см. далее). Приведем примеры установления экспериментальных эффектов. Они демонстрируют общность формального вывода о действии НП при двух основных способах планирования – интраиндивидуальных и межгрупповых схемах.

6.1.2. Установление экспериментального эффекта при интраиндивидуальных планах

Рассмотрим эксперимент из учебника Р. Готтсданкера «заучивание фортепьянных пьес» для более детального знакомства с таким представлением о формальном планировании, которое реализует этот автор, – выбор из имеющегося набора экспериментальных схем.

Экскурс 6.1

Предполагаемый испытуемый Джек Моцарт поставил цель – проверить две конкурирующие гипотезы и на основе эксперимента сделать выбор в пользу практического применения одного из двух методов заучивания музыкальных пьес.

НП была задана двумя качественно отличающимися уровнями: одно условие предполагало целостный метод, другое – частичный. Их различие легко представить по аналогии с заучиванием стихотворения, повторяемого целиком или по строчкам.

Схема проведенного интраиндивидуального эксперимента выглядела как позиционное уравнивание. Формально это один из вариантов схем позиционного уравнивания. Другие авторы называют последовательность экспериментальных условий, когда порядок следования их друг за другом симметричен относительно середины последовательности, схемой реверсивного уравнивания. В данном примере – АББА. В случае трех условий реверсивное уравнивание выглядело бы последовательностью АБССБА.

Выбор схемы был обусловлен следующими моментами. Исполнение одной пьесы занимало около 15 мин. Чтобы сравнить два метода (А и Б), нужно выбрать равные по трудности произведения и реализовать определенный порядок условий: АБ или БА. Однако положение каждого из условий в паре могло влиять на выполнение задания в последующем условии. Например, если А – частичный метод, то, возможно, заучивание пьесы короткими отрывками могло помешать в дальнейшем заучиванию больших частей. Эффект предыдущего метода мог быть положительным (причем неспецифичным): улучшение деятельности во втором условии за счет привыкания к режиму эксперимента.

Таким образом, посредством интраиндивидуальной схемы контролировалось смешение эффектов последовательности и основного результата действия (ОРД) независимой переменной с побочными влияниями, связанными с местоположением ее уровней в общей последовательности проб. Фактор задачи – другой источник возможных смешений. Ведь для каждого уровня НП нужно выбрать эквивалентные задачи, поскольку одна и та же пьеса не может быть выучена дважды.

Допустим, Джек успешно справился с контролем этой побочной переменной, подобрав действительно одинаковые по трудности пьесы. Повтор разных положений А и Б в общей схеме позиционного уравнивания (АББА) позволил ему предположить, что созданы равные условия влияния А на Б, и наоборот.

Иными словами, все четыре подобранные для заучивания музыкальные пьесы были сходны между собой и не отличались влиянием предыдущих условий на последующие. Однако остался еще один источник смешений результата экспериментального воздействия с побочными переменными – фактор времени. Во 2-й, 3-й и 4-й позициях состояние испытуемого могло существенно измениться (он мог устать, сосредоточиться и т.п.).

Использование схемы позиционного уравнивания исходило из предположения, что изменения ЗП от условия к условию во времени, т.е. безотносительно к качеству метода, протекали в линейной зависимости. Это позволяло считать, что изменения ЗП, связанные с колебаниями в субъективном состоянии испытуемого, усредненные по 1-й и 3-й позициям, равны изменениям, происшедшим в промежуток времени между 2-й и 4-й позициями. Фактор времени контролировался схемой АББА таким образом, что изменения ЗП, связанные с состоянием испытуемого, приходились поровну на совокупность А-условий и Б-условий, подобная схема контролирует изменения ЗП во времени только в случае их линейного вида.

В течение 7 дней, начиная и завершая музицирование в одно и то же время, Джек разучивал 4 пьесы в заданном порядке условий, отводя каждому занятию 3 ч. Общее время заучивания каждой пьесы и было ЗП. Сравнивали среднее время в условии А и в условии Б. Это соответственно 235 мин для частичного и 285 мин – для целостного метода. Экспериментальный эффект, или результат действия НП, представляет разницу в эффективности заучивания. Данные опытов свидетельствовали в пользу большей эффективности частичного метода.

Читайте также:  Градуировка средства измерения это

Итак, при интраиндивидуальной схеме проведения психологического эксперимента экспериментальный эффект, или ОРД экспериментального фактора, выглядит как разница между выборочными средними ЗП, подсчитанными для сравниваемых (экспериментального и контрольного) условий. Основные угрозы валидности со стороны влияния побочных переменных, которые могут обеспечить систематические или несистематические смешения с эффектом НП в интраиндивидуальных экспериментах, контролируются рядом схем. Кроме контроля эффектов последовательности условий, при планировании интраиндивидуального эксперимента предполагается также контроль факторов времени и задач. Все эти три фактора выступают в качестве побочных переменных, так как разные экспериментальные условия предъявляются одному и тому же испытуемому, а значит, в определенной последовательности задач и варьируемых в течение времени условий НП. Эти факторы являются, таким образом, основными угрозами внутренней валидности интраиндивидуальных экспериментов.

Ненадежность данных – другой источник неверной интерпретации установленной зависимости. Эта угроза выводу об установленной зависимости контролируется путем увеличения количества проб. В рассмотренном примере это количество было минимальным – по два повтора каждого условия НП.

Источник

Измерения как экспериментальные процессы

Определение, виды и основные методы (метод сравнения, метод непосредственной оценки и др.) измерений, их свойства и принципы. Классификация измерений по признаку точности, по числу, по характеру измеряемой величины, по цели, по размерам единицы и др.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 29.04.2015
Размер файла 21,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

  • Введение
  • 1. Определение, виды и методы измерений
  • 2. Классификация видов измерений
  • 3. Понятия область, вид и подвид измерений
  • Заключение
  • Список литературы

Введение


Прежде чем разбираться в сущности каких-либо явлений, удобно их сначала упорядочить, т.е. классифицировать.


Измерения подразделяются на виды измерений — часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин, и методы измерений — часть области измерений, состоящая в различии приемов использования принципов и средств измерений.


1. Определение, виды и методы измерений

Измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, называемых средствами измерений. Получаемая при этом информация называется измерительной информацией.

Измерения базируются на определенных принципах. Принцип измерений — это совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Совокупность приемов использования принципов и средств измерений определяется как метод измерений. Метод измерений является основной характеристикой конкретных измерений. Различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Метод непосредственной оценки — метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. В НТД и литературе этот метод иногда называют методом прямого преобразования.

Метод сравнения — метод измерений, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Метод сравнения реализуется на практике в виде следующих модификаций: нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля (его называют также компенсационным); дифференциальный метод, при котором образуют и измеряют разность измеряемой и известной величины, воспроизводимой мерой; метод совпадений, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов; метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами. Основные свойства состояния измерений:

· точность результатов измерений;

· воспроизводимость результатов измерений;

· сходимость результатов измерений;

· быстрота получения результатов;

При этом под воспроизводимостью результатов измерений понимается близость результатов измерений одной и той же величины, полученные в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, однако в одних и тех же условиях измерений (температуре, давлении, влажности и т. д.).

Сходимость результатов измерений — это близость результатов измерений одной и той же величины, проведенных повторно с применением одних и тех же средств, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с той же тщательностью.

Измерение — это отображение эмпирической системы в числовую систему, сохраняющую порядок отношений между объектами. Классическая концепция измерения как способа приписывания объектам значений переменных называется оцениванием. Отображение свойства объекта на шкалу осуществляется здесь в условных единицах.

Собственно измерение требует определения единицы — эталона шкалы. В этом случае измерению поддаются лишь пространственные и временные признаки, а также численность — аддитивные величины. Однако в социальных и поведенческих науках получил признание более широкий взгляд на измерение как на приписывание объектам значений в соответствии с заданной системой отношений на различных уровнях.

2. Классификация видов измерений


Классификацию видов измерений можно проводить по различным классификационным признакам.

Классификация измерений:


1. По признаку точности — равноточные и неравноточные измерения.

Равноточные измерения — определенное количество измерений любой величины, произведенных аналогичными по точности средствами измерений в одинаковых условиях.

Неравноточные измерения — определенное количество измерений любой величины, произведенных отличными по точности средствами измерений и (или) в различных условиях.

Методы обработки равноточных и неравноточных измерений несколько отличаются. Поэтому перед тем как начать обработку ряда измерений, обязательно нужно проверить, равноточные измерения или нет.

Это осуществляется с помощью статистической процедуры проверки по критерию согласия Фишера.

2. По числу измерений — однократные и многократные измерения.

Однократное измерение — измерение, произведенное один раз. Однократные измерения — это одно измерение одной величины, т. е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократное измерение — измерение одного размера величины, результат этого измерения получают из нескольких последующих однократных измерений (отсчетов). Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Преимущество многократных измерений — в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.

Сколько нужно произвести измерений чтобы считать что мы произвели многократные измерения? Точно на это никто не ответит. Но мы знаем, что при помощи таблиц статистических распределений ряд измерений может быть исследован по правилам математической статистики при числе измерений п ? 4. Поэтому считается, что измерение можно считать многократным при числе измерений не менее 4.

Во многих случаях, особенно в быту, производятся чаще всего однократные измерения. Как пример, измерение времени по часам как правило делают однократно. Однако при некоторых измерениях для убеждения в правильности результата однократного измерения может быть недостаточно. Поэтому часто и в быту рекомендуется проводить не одно, а несколько измерений. Например, ввиду нестабильности артериального давления человека при его контроле целесообразно проводить два или три измерения и за результат принимать их медиану. От многократных измерений двукратные и трехкратные измерения отличаются тем, что их точность не имеет смысла оценивать статистическими методами.

3. По характеру изменения измеряемой величины — статические и динамические измерения.

Динамическое измерение — измерение величины, размер которой изменяется с течением времени. Быстрое изменение размера измеряемой величины требует ее измерения с точнейшим определением момента времени. Например, измерение расстояния до уровня поверхности Земли с воздушного шара или измерение постоянного напряжения электрического тока. По существу динамическое измерение является измерением функциональной зависимости измеряемой величины от времени.

Статическое измерение — измерение величины, которая принимается в соответствии с поставленной измерительной задачей за неизменяющуюся на протяжении периода измерения. Например, измерение линейного размера изготовленного изделия при нормальной температуре можно считать статическим, поскольку колебания температуры в цехе на уровне десятых долей градуса вносят погрешность измерений не более 10 мкм/м, несущественную по сравнению с погрешностью изготовления детали. Поэтому в этой измерительной задаче можно считать измеряемую величину неизменной. При калибровке штриховой меры длины на государственном первичном эталоне термостатирование обеспечивает стабильность поддержания температуры на уровне 0,005 °С. Такие колебания температуры обусловливают в тысячу раз меньшую погрешность измерений — не более 0,01 мкм/м. Но в данной измерительной задаче она является существенной, и учет изменений температуры в процессе измерений становится условием обеспечения требуемой точности измерений. Поэтому эти измерения следует проводить по методике динамических измерений.

4. По цели измерения — технические и метрологические измерения.

Технические измерения — измерения с целью получения информации о свойствах материальных объектов, процессов и явлений окружающего мира.

Их производят, как пример, для контроля и управления экспериментальными разработками, контроля технологических параметров продукции или всевозможных производственных процессов, управления транспортными потоками, в медицине при постановке диагноза и лечении, контроля состояния экологии и др.

Технические измерения проводят, как правило, при помощи рабочих средств измерений. Однако нередко к проведению особо точных и ответственных уникальных измерительных экспериментов привлекают эталоны.

Метрологические измерения — измерения для реализации единства и необходимой точности технических измерений.

* воспроизведение единиц и шкал физических величин первичными эталонами и передачу их размеров менее точным эталонам;

* калибровку средств измерений;

* измерения, производимые при калибровке или поверке средств измерений;

* другие измерения, выполняемые с этой целью (например, измерения при взаимных сличениях эталонов одинакового уровня точности) или удовлетворения других внутренних потребностей метрологии (например, измерения с целью уточнения фундаментальных физических констант и справочных стандартных сведений о свойствах материалов и веществ, измерения для подтверждения заявленных измерительных возможностей лабораторий). измерение точность величина оценка

Метрологические измерения проводят при помощи эталонов.

Очевидно, что продукция, предназначенная для потребления (промышленностью, сельским хозяйством, армией, государственными органами управления, населением и др.) создается с участием технических измерений. А система метрологических измерений — это инфраструктура системы технических измерений, необходимая для того, чтобы последняя могла существовать, развиваться и совершенствоваться.

5. По используемым размерам единиц — абсолютные и относительные измерения.

Относительное измерение — измерение отношения величины к одноименной величине, занимающее место единицы. Например, относительным измерением является определение активности радионуклида в источнике методом измерения ее отношения к активности радионуклида в ином источнике, аттестованном как эталонная мера величины.

Противоположным понятием является абсолютное измерение.

При проведении этого измерения в распоряжении экспериментатора не имеется единицы измеряемой величины. По этому приходится ее воспроизводить непосредственно в процессе измерений.

Это возможно двумя способами:

* получать «непосредственно из природного мира», т.е. воспроизводить его на основе использования физических законов и фундаментальных физических констант (такое измерение в международном словаре метрологических терминов VIM называется фундаментальным измерением);

* воспроизводить единицу на основании известной зависимости между нею и единицами других величин.

И связи с этим можно определить абсолютное измерение следующим образом:

Абсолютное измерение это измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величии и (или) использовании значений фундаментальных физических констант.

Как пример, измерение силы с помощью динамометра будет относительным измерением, а ее измерение путем использования физической константы g (ускорение всемирного тяготения) и мер массы (основной величины SI) — абсолютным.

Внедрение и метрологическое обеспечение относительных измерений, как правило, являются наилучшим решением многих измерительных задач, поскольку они являются более простыми, точными и надежными, чем абсолютные измерения.

Абсолютные измерения в том смысле, которому больше соответствует понятие «фундаментальное измерение», на практике должны применяться в виде исключения. Их сфера применения — независимое воспроизведение основных единиц SI и открытие новых физических закономерностей.

6. По способу получения результата измерений — совокупные, совместные, косвенные и прямые измерения.

Прямое измерение — это измерение, проведенное при помощи средства измерений, хранящего единицу или шкалу измеряемой величины. Как пример, измерение длины изделия штангенциркулем, электрического напряжения вольтметром и т.п.

Косвенное измерение — измерение, когда значение величины определяют на основании результатов прямых величин, функционально связанных с искомой.

Совокупные измерения когда проводят измерения одновременно нескольких однородных величин, когда значения этих величин находят путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях различных сочетаний этих величин.

Классический пример совокупных измерений — калибровка набора гирь по одной эталонной гире, проводимая путем измерений различных сочетаний гирь этого набора и решения полученных уравнений.

Совместные измерения проводимые одновременно измерения двух или нескольких разнородных величин для определения зависимости между ними.

Другими словами, совместные измерения — это измерения зависимостей между величинами.

Примером совместных измерений является измерение температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Оно проводится путем одновременных измерений изменения температуры образца испытываемого материала и соответствующего приращения его длины и последующей математической обработки полученных результатов измерений.

3. Понятия область, вид и подвид измерений

Следует также различать область, вид и подвид измерений.

Под областью измерений понимают совокупность измерений физических величин, свойственных какой-то области техники или науки и имеющих свою специфику.

В настоящее время выделяют следующие области измерений:

* измерения пространственно-временных величин;

* механические измерения (в том числе измерения кинематических и динамических величин, механических свойств материалов и веществ, механических свойств и форм поверхностей);

* измерения теплоты (термометрия, измерения тепловой энергии, теплофизических свойств веществ и материалов);

* электрические и магнитные измерения (измерения электрических и магнитных полей, параметров электрических цепей, характеристик электромагнитных волн, электрических и магнитных свойств веществ и материалов);

* аналитические (физико-химические) измерения;

* оптические измерения (измерения величин физической оптики, когерентной и нелинейной оптики, оптических свойств веществ и материалов);

* акустические измерения (измерения величин физической акустики и акустических свойств веществ и материалов);

* измерения в атомной и ядерной физике (измерения ионизирующих излучений и радиоактивности, а также свойств атомов и молекул).

Вид измерений — это часть области измерений, которая имеет свои специфические особенности и которая отличается однородностью измеряемых величин.

Например, в области магнитных и электрических измерений возможно выделить измерения электрического сопротивления, электрического напряжения, ЭДС, магнитной индукции и т.д.

Подвид измерений — это часть вида измерений, которая выделяется спецификой измерений однородной величины (по диапазону, размеру величин, условиям измерений и др.).

Например, в измерениях длины выделяют измерения как больших длин (десятки, сотни и тысячи километров), так и малых и сверхмалых длин.

Заключение

Таким образом, измерение процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения.

Существует различные виды измерений. Классификацию видов измерения проводят, исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов и другие.

Список литературы


1. Брянский Л.Н. Метрология. Шкалы, эталоны, практика / Л.Н. Брянский, А.С. Дойников, Б.Н. Крупин. — М.-Л.: ВНИИФТРИ, 2004.


2. Кириченко Л.С. Основи стандартизації, метрології та управління якістю: Навч. посіб. / Л.С. Кириченко, Н.В. Мережко. — К.: КНТЕУ, 2001. — 446 с.


3. Пронкин Н. С. Основы метрологии: Практикум по метрологии и измерениям. — М.: Логос, 2007

4. Радкевич И.М. Метрология, стандартизация и сертификация / И.М. Радкевич, А.Г. Схиртладзе, Б.И. Лактионов. — М.: Высшая школа, 2007. — 791 с.

5. Тартаковский Д.Ф. Метрология, стандартизация и технические измерения / Д.Ф. Тартаковский, А.С. Ястребов. — М.: Высшая школа, 2002. — 205 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Методы прямых измерений: оценки, противопоставления, полного замещения. Сертификат пожарной безопасности. Добровольная сертификация.

контрольная работа [926,7 K], добавлен 07.01.2015

Сведения о методах и видах измерений. Описание теории и технологической схемы процесса искусственного охлаждения. Метрологическое обеспечение процесса. Выбор и обоснование системы измерений, схема передачи информации. Расчет погрешностей измерения.

курсовая работа [437,4 K], добавлен 29.04.2014

Измерение как познавательный процесс, заключающийся в сравнении опытным путем измеряемой величины с некоторым значением, принятым за единицу измерения. Его основные этапы и методы. Классификация и типы, характерные особенности и критерии оценки.

реферат [49,7 K], добавлен 19.09.2015

Обработка результатов прямых равноточных и косвенных измерений. Нормирование метрологических характеристик средств измерений классами точности. Методика расчёта статистических характеристик погрешностей в эксплуатации. Определение класса точности.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.06.2019

Общие вопросы основ метрологии и измерительной техники. Классификация и характеристика измерений и процессы им сопутствующие. Сходства и различия контроля и измерения. Средства измерений и их метрологические характеристики. Виды погрешности измерений.

контрольная работа [28,8 K], добавлен 23.11.2010

Источник