27792

Методы планирования эксперимента

Доклад

Психология и эзотерика

Уточнение условий проведения эксперимента имеющееся или доступное оборудование сроки работ численность и состав группы для исследования и т. Структурные характеристики малой группы Приступая к рассмотрению структурных компонентов малой группы необходимо прежде всего подчеркнуть что понятие структура теснейшим образом сопряжено с понятием система. Реализация членами группы определенных институционально заданных функций в сфере ведущей деятельности группы по решению задач поставленных перед ней в рамках более широкой социальной...

Русский

2013-08-20

77.5 KB

0 чел.

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.

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, численность и состав группы для исследования 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  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 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 объема (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.

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. Это — задачи аппроксимации, то есть выбора математической зависимости, наилучшим образом соответствующей экспериментальным данным. Для этих целей применяют регрессионные модели, которые основаны на разложении искомой функции в ряд с удержанием одного (линейная зависимость, линия регрессии) или нескольких (нелинейные зависимости) членов разложения (ряды Фурье, Тейлора). Одним из методов подбора линии регрессии является широко распространенный метод наименьших квадратов.

Для оценки степени взаимосвязанности факторов или выходных параметров проводят корреляционный анализ результатов испытаний. В качестве меры взаимосвязанности используют коэффициент корреляции: для независимых или нелинейно зависимых случайных величин он равен или близок к нулю, а его близость к единице свидетельствует о полной взаимосвязанности величин и наличии между ними линейной зависимости.
При обработке или использовании экспериментальных данных, представленных в табличном виде, возникает потребность получения промежуточных значений. Для этого применяют методы линейной и нелинейной (полиноминальной)
интерполяции (определение промежуточных значений) и экстраполяции (определение значений, лежащих вне интервала изменения данных).

7. Объяснение полученных результатов и формулирование рекомендаций по их использованию, уточнению методики проведения эксперимента.

Снижение трудоемкости и сокращение сроков испытаний достигается применением автоматизированных экспериментальных комплексов. Такой комплекс включает испытательные стенды с автоматизированной установкой режимов (позволяет имитировать реальные режимы работы), автоматически обрабатывает результаты, ведет статистический анализ и документирует исследования. Но велика и ответственность инженера в этих исследованиях: четкое поставленные цели испытаний и правильно принятое решение позволяют точно найти слабое место изделия, сократить затраты на доводку и итерационность процесса проектирования.

Структурные характеристики малой группы 

      Приступая к рассмотрению структурных компонентов малой группы, необходимо прежде всего подчеркнуть, что понятие «структура» теснейшим образом сопряжено с понятием «система». Поэтому дальнейшее наше изложение будет строиться главным образом с учетом таких выраженных системных признаков структуры, как ее разномерность и разноуровневость.
      Поуровневый анализ групповой структуры. Как правило, подобного рода анализ состоит в выделении теми или иными авторами определенных систем внутригрупповых отношений, иерархически располагающихся в «пространстве» группового функционирования. Так, упомянутые выше различные типы групповых деятельностей задают и различные системы внутригрупповых отношений: деловых, отвечающих деятельностям инструментального типа, и эмоциональных, отвечающих деятельностям экспрессивного типа. Реализация членами группы определенных институционально заданных функций в сфере ведущей деятельности группы по решению задач, поставленных перед ней в рамках более широкой социальной общности (организации), порождает систему так называемых официальных отношений. Но одновременно для решения этих же задач в ходе развертывания той же самой деятельности возникают функциональные образования, заранее социальной организацией не предписанные. Таковы, например, роли критика, эрудита, генератора идей в научном коллективе. Связи между реализующими эти роли индивидами образуют систему неофициальных деловых отношений, наряду с которой в группе сосуществует и система иных, традиционно называемых исследователями неофициальных отношений – отношений эмоционального типа, представляющих собой различные неинструментальные формы межличностного общения. Учитывая соподчиненность групповых деятельностей (в зависимости от специфики организационных задач), правомерно говорить и о соподчиненности производных от них систем отношений в группе, их поуровневом расположении. Последнее, имея в виду организованную целевую малую группу, схематически может быть описано следующим образом: официальные отношения – неофициальные деловые отношения – неофициальные эмоциональные отношения.
      Оригинальная модель многоуровневой структуры межличностных отношений разработана А. В. Петровским в рамках развиваемой им стратометрической концепции коллектива. Модель включает несколько слоев (страт), каждый из которых характеризуется определенным принципом построения межличностных отношений и соответственно своеобразием проявления тех или иных групповых феноменов и процессов. В качестве центрального (ядерного) звена берется сама предметная деятельность группы, ее содержательные общественно-экономические и социально-политические характеристики. По существу данный слой определяет, как можно думать, своеобразие социальных (официальных) отношений в группе. Три последующие страты являются психологическими по своей сути. В первой из них фиксируется отношение каждого члена группы к групповой деятельности, ее целям, задачам, принципам, на которых она строится, мотивация деятельности, ее социальный смысл для каждого участника. Во второй страте представлены межличностные отношения, опосредствованные содержанием групповой совместной деятельности, ее целями и задачами, принятыми в группе принципами и ценностными ориентациями и т.п. Как подчеркивает А.В. Петровский, «деятельностное опосредствование – принцип существования и принцип понимания феноменов второй психологической страты». Что же касается третьего психологического уровня групповой структуры, то он согласно обсуждаемой модели представляет собой поверхностный слой межличностных отношений, применительно к которым ни коллективные цели деятельности, ни общезначимые для коллектива ценностные ориентации не выступают в качестве основного фактора, опосредствующего личные контакты членов группы. Иными словами, отношения этого уровня свободны от детерминирующих влияний реализуемой совместной деятельности. Хотя рассматриваемая модель и не предлагает сколько-нибудь развернутой типологии межличностных отношений в группе, тем не менее заложенные в ней идеи могут послужить полезной основой для построения в будущем такой типологии, позволяя в полной мере реализовать в анализе социальной группы, в том числе ее структурного звена, методологический принцип деятельности.
      Многомерный анализ групповой структуры. Другой возможный ракурс рассмотрения групповой структуры связан с пониманием ее как многомерного образования. В этом случае в основу анализа кладется главным образом фактор престижности занимаемых индивидами позиций в обсуждавшихся нами выше системах официальных и неофициальных внутригрупповых отношений. В любой из них можно выделить разные по степени престижности (т.е. по величине статуса) позиции (например, континуум позиций в системе официальных отношений на университетской кафедре может быть обозначен двумя крайними полюсами: позицией заведующего и позицией лаборанта, в системе любых неофициальных отношений – позициями лидера и аутсайдера и т.д.) и, выстроив их по вертикали, получить различные измерения групповой структуры. О каких же измерениях групповой структуры пойдет далее речь? Не претендуя на исчерпывающее их описание и учитывая соответствующие литературные данные, назовем некоторые из этих переменных, чаще других упоминаемые различными авторами.
      Формально-статусное измерение дает представление о субординированности позиций индивидов в системе официальных отношений в малой группе и фактически полностью зафиксировано в штатном расписании социальной организации.
      Социометрическое измерение характеризует субординированность позиций индивидов в системе внутригрупповых межличностных предпочтений и репрезентируется как в классическом варианте социометрической структуры группы, так и в аутосоциометрической ее модификации. По существу социометрическое измерение в значительной мере является аналогом неформальной статусной структуры группы, и в этом смысле определенный интерес представляют данные, полученные рядом авторов при изучении связи неформального статуса с различными аспектами группового процесса.
      Так, внимание некоторых исследователей привлекло соотношение между величиной статуса индивида и степенью соответствия его поведения нормам группы, т.е. фактически конформностью. Однако однозначная точка зрения относительно связи упомянутых переменных в литературе отсутствует, и в настоящее время скорее можно говорить лишь о многоальтернативной трактовке их соотношения, предполагающей, что: 1) высокостатусный член группы более конформен, чем низкостатусный; 2) высокий статус в группе обеспечивается полным согласием с групповыми нормами; 3) в отдельных ситуациях наибольшую приверженность групповым нормам демонстрирует субъект, занимающий вторую по степени престижности позицию в группе; 4) высокостатусному субъекту может быть позволено отклонение от групповых норм в попытке способствовать достижению групповой цели (феномен «идиосинкразического кредита»). В дополнение к вышесказанному отметим также, что иногда поведение высокостатусных членов группы соотносится не столько непосредственно с принятыми в ней нормами, сколько с ожиданиями их низкостатусных партнеров, безусловно подверженными влиянию групповых норм. В этом случае выделяются два типа ситуаций, в одном из которых акцент делается на продуктивности группы, а в другом – на ее сплоченности. Показано, что в ситуациях первого типа высокостатусные субъекты неохотно идут навстречу ожиданиям низкостатусных коллег, полагая, что для достижения групповой цели им необходимо свободно распоряжаться ресурсами группы, и, кроме того, конформность к ожиданиям низкостатусного партнера расценивается как угроза положению высокостатусного субъекта в группе. В ситуациях второго типа подобный эффект отсутствует, поскольку считается, что в этом случае конформность к ожиданиям низкостатусных партнеров не препятствует достижению групповой цели и не представляет угрозы чьему бы то ни было статусу, являясь, напротив, позитивным условием единения группы. Таким образом, в данном случае мы имеем дело со своего рода двухмерным анализом поведения высокостатусных членов группы, соотносимого с некоторым нормативным пластом групповой жизни, репрезентированным в соответствующих ожиданиях их низкостатусных партнеров.
      Заслуживающим, на наш взгляд, внимания аспектом обсуждаемого структурного измерения является феномен «генерализации статуса», суть которого состоит в том, что статусные характеристики индивидов, связанные с членством в других социальных группах и первоначально внешние к ситуации межличностного взаимодействия в данной группе (своего рода «внешний» статус), будучи привнесенными в эту ситуацию, начинают оказывать значительное влияние на особенности разворачивающегося взаимодействия, в частности на «внутренний» статус самих его участников.
      Модели коммуникативных сетей, представляющие собой еще одно, коммуникативное, измерение групповой структуры, свидетельствуют о субординированности позиций индивидов в зависимости от расположения последних в системах информационных потоков и концентрации у них той или иной касающейся группы информации. Является хорошо установленным фактом, что обладание информацией позитивно и весьма тесно связано с величиной официального статуса индивида в группе и что, как правило, высокостатусным членам группы адресуется больше сообщений и они носят более благоприятный (дружелюбный) характер, нежели сообщения, посылаемые низкостатусным индивидам.
      Пожалуй, центральным моментом обсуждаемой проблемы является выяснение эффективности решения группой тех или иных проблем в условиях централизованных и децентрализованных коммуникативных сетей. Изучается также влияние, оказываемое коммуникативными сетями на возникновение лидерства, организационное развитие группы и удовлетворенность ее членов. Исследования показывают, что, как правило, централизованные сети в сопоставлении с децентрализованными сетями усиливают возникновение лидерства и организационное развитие группы, но препятствуют эффективности решения сложных проблем и уменьшают удовлетворенность членов группы.
      Если допустить, что модели коммуникативных сетей в определенной мере детерминируют групповую эффективность, возникает необходимость объяснить, посредством каких факторов это происходит. К числу таких факторов, своего рода промежуточных переменных, специалисты относят: 1) способность членов группы к развитию организационной структуры; 2) степень свободы, с которой личность может функционировать в группе, имея в виду, что независимость действий члена группы обусловлена не только доступностью получаемой информации, но также и всевозможными ситуационными моментами, действиями других членов группы и оценкой воспринимаемой субъектом ситуации; 3) насыщение или информационную перегрузку, испытываемую членами группы в позициях коммуникативной сети; причем особенно чувствительны к насыщению позиции, расположенные в центре сети, и сами централизованные сети, чем, кстати, нередко и объясняется меньшая эффективность централизованных сетей в решении сложных проблем; 4) уровень развития малой социальной группы, способный в ряде случаев, как свидетельствуют материалы работ, выполненных в рамках стратометрической концепции коллектива, существенным образом влиять на взаимосвязь рассматриваемых переменных.
      Позиции социальной власти отражают субординированность вертикальных расположении индивидов в зависимости от их способности оказывать влияние в группе. Собственно говоря, феномен социальной власти, изучение которого одним из первых предпринял еще в 40-е годы К. Левин, и означает актуальное (чаще потенциальное) влияние, оказываемое одним из членов группы на другого. Причем проявления этого влияния могут осуществляться по разным направлениям, о чем свидетельствуют результаты теоретического анализа, проведенного Д. Френчем и Б. Равеном с целью выделения различных типов социальной власти в отношениях между людьми. Всего ими называется 5 таких типов социальной власти: вознаграждающая (способствует вознаграждению другого лица), принуждающая (способствует принуждению, наказанию другого лица), легитимная (основывается на допущении, что один субъект имеет узаконенное право предписывать поведение другого субъекта), референтная (в ее основе лежат отношения симпатии, эмоционального предпочтения), экспертная (базируется на превосходстве другого лица в специальных знаниях, компетентности в определенной деятельности). Каждый из перечисленных типов социальной власти предполагает влияние, в одних случаях (например, легитимная власть) носящее более выраженный социальный, а в других (например, референтная власть) – психологический характер. Заметим, однако, что и такие, казалось бы, сугубо социальные типы влияния, как, скажем, вознаграждающая и принуждающая власть, могут иметь заметную психологическую окраску, если характер вознаграждений и наказаний является психологическим по своей сути (например, определенные их эмоциональные эквиваленты).
      Лидерство является последним из выделенных нами выше измерений структуры малой группы. Если, согласно концепции ценностного обмена, рассматривать лидерство как «процесс межличностного влияния, обусловленный реализацией ценностей, присущих членам группы, и направленный на достижение стоящих перед группой целей», а лидера – как «члена группы, обладающего наибольшим ценностным потенциалом, обеспечивающим ему ведущее влияние в группе», то правомерно полагать, что в лидерстве отражена субординированность позиций индивидов в зависимости от их ценностных потенциалов и, что весьма существенно, их ценностных вкладов в жизнедеятельность группы. Мы не будем, однако, специально останавливаться здесь на феномене лидерства. Подчеркнем только, что обсуждаемый феномен, взятый в качестве некоторого структурного измерения, наиболее демонстративно обнаруживает себя в структурах инструментального и эмоционального лидерства. Из приведенного нами обсуждения отчетливо видны взаимосвязь и взаимовлияние рассматривавшихся измерений. Так, субъекту, занимающему лидерскую позицию в группе, присущ высокий неформальный статус; вместе с тем личность с высокими позитивными социометрическими показателями имеет большие шансы выйти в лидеры, и в то же время лидерство есть проявление психологического влияния, неформальной власти и т.д. Таким образом, каждое отдельное измерение групповой структуры («отдельная структура», по выражению М. Шоу) выступает некоторым детерминирующим фактором развития других измерений («отдельных структур») и в конечном счете – структуры группы в целом.