Психологический эксперимент - проводимый в специальных условиях опыт для получения новых научных знаний о психологии посредством целенаправленного вмешательства исследователя в жизнедеятельность испытуемого.

Различными авторами понятие «психологический эксперимент» трактуется неоднозначно, зачастую под экспериментом в психологии рассматривается комплекс разных самостоятельных эмпирических методов (собственно эксперимент , наблюдение , опрос , тестирование) . Однако традиционно в экспериментальной психологии эксперимент считается самостоятельным методом.

В рамках психологического консультирования, психологическим экспериментом называют специально созданную ситуацию, предназначенную для более целостного (в различных модальностях) переживания клиентом собственного опыта.

Специфика психологического эксперимента

В психологии экспериментальное исследование обладает своей спецификой, позволяющей рассматривать его отдельно от исследований в других науках. Специфика психологического эксперимента заключается в том, что:

• Психику как конструкт невозможно непосредственно наблюдать и о её деятельности можно узнать, лишь основываясь на её проявлениях, к примеру, в виде определённого поведения .
• При изучении психических процессов считается невозможным выделить какой-то один из них, и воздействие всегда происходит на психику в целом (или, с современной точки зрения, на организм как единую неделимую систему).
• В экспериментах с людьми (а также некоторыми высшими животными , например, приматами) происходит активное взаимодействие между экспериментатором и испытуемым.
• Данное взаимодействие, в том числе, делает необходимым наличие инструкции испытуемому (что, очевидно, нехарактерно для естественнонаучных экспериментов).

Общие сведения

В упрощённом примере независимую переменную можно рассматривать как некий релевантный стимул (St(r) ), силу которого варьирует экспериментатор, в то время, как зависимая переменная - реакция (R ) испытуемого, его психики (P ) на воздействие этого релевантного стимула.

Однако, как правило, именно искомая стабильность всех условий, кроме независимой переменной, в психологическом эксперименте недостижима, так как практически всегда помимо этих двух переменных присутствуют и дополнительные переменные , систематические иррелевантные стимулы (St(1) ) и случайные стимулы (St(2) ), ведущие соответственно к систематическим и случайным ошибкам. Таким образом окончательное схематическое изображение экспериментального процесса выглядит так:

Следовательно, в эксперименте можно выделить три вида переменных:

1. Дополнительные переменные (или внешние переменные)

Итак, экспериментатор пытается установить функциональную зависимость между зависимой и независимой переменной, что выражается в функции R =f(St(r) ), попытавшись при этом учесть систематическую ошибку, возникшую вследствие воздействия иррелевантных стимулов (примерами систематической ошибки можно назвать фазы Луны , время суток и др.). Для уменьшения вероятности воздействия случайных ошибок на результат исследователь стремится проводить серию опытов (примером случайной ошибки, может быть, например, усталость или же попавшая в глаз испытуемому соринка).

Основная задача экспериментального исследования

Общая задача психологических экспериментов заключается в том, чтобы установить наличие связи R =f(S, P ) и, по возможности, вид функции f (бывают различные виды связи - причинно-следственные, функциональные, корреляционные и др.). В данном случае, R - реакция испытуемого, S - ситуация, а P - личность испытуемого, психика, или «внутренние процессы» . То есть, грубо говоря, так как психические процессы невозможно «увидеть», в психологическом эксперименте на основании реакции испытуемых на стимулирование, регулируемое экспериментатором, делается какой-либо вывод о психике, психических процессах или личности испытуемого.

Этапы эксперимента

В каждом эксперименте можно выделить следующие этапы. Первый этап - постановка задачи и цели, а также построение плана эксперимента. План эксперимента должен строиться с учётом накопленных знаний и отражать актуальность проблемы.

Второй этап - собственно процесс активного воздействия на окружающий мир, в результате чего накапливаются объективные научные факты. Получению этих фактов в значительной степени способствует правильно подобранная методика эксперимента. Как правило, метод эксперимента формируется на основе тех трудностей, которые необходимо устранить, чтобы решить задачи, поставленные в эксперименте. Методика, разработанная для одних экспериментов, может оказаться пригодной и для других экспериментов, то есть приобрести универсальное значение.

Валидность в психологическом эксперименте

Как и в естественнонаучных экспериментах, так и в психологических краеугольным камнем считается понятие валидности : если эксперимент валиден, учёные могут обладать некоторой уверенностью в том, что ими было измерено именно то, что они хотели измерить. Предпринимается множество мер для того, чтобы соблюдать все виды валидности . Однако быть абсолютно уверенным в том, что в каком-то, даже самом продуманном, исследовании можно совершенно соблюсти все критерии валидности, невозможно. Полностью безупречный эксперимент недостижим.

Классификации экспериментов

В зависимости от условий проведения выделяют

• Лабораторный эксперимент - условия специально организуются экспериментатором. Основная задача обеспечить высокую внутреннюю валидность. Характерно выделение единичной независимой переменной. Основной способ контроля внешних переменных - элиминация (устранение). Внешняя валидность ниже чем в полевом эксперименте.
• Полевой, или естественный эксперимент - эксперимент проводится в условиях, которые экспериментатор не контролирует. Основная задача обеспечить высокую внешнюю валидность. Характерно выделение комплексной независимой переменной. Основные способы контроля внешних переменных - рандомизация (уровни внешних переменных в исследовании точно соответствуют уровням этих переменных в жизни то есть за пределами исследования) и константность (сделать уровень переменной одинаковым для всех участников). Внутренняя валидность как правило ниже, чем в лабораторных экспериментах.

В зависимости от результата воздействия выделяют

Констатирующий эксперимент - экспериментатор не изменяет свойства участника необратимо, не формирует у него новых свойств и не развивает те, которые уже существуют.

Формирующий эксперимент - экспериментатор изменяет участника необратимо, формирует у него такие свойства, которых раньше не было или развивает те, которые уже существовали.

Патопсихологический эксперимент - целью эксперимента ставится задача качественной и количественной оценки основных процессов мышления; экспериментатор, как правило, не интересуется непосредственными результатами тестирования, так как в ходе эксперимента проводится исследование способа достижения результата.

В зависимости от уровня осознанности

В зависимости от уровня осознанности эксперименты также можно разделить на

• те, в которых испытуемому даются полные сведения о целях и задачах исследования,
• те, в которых в целях эксперимента некоторая информация о нём от испытуемого утаивается или искажается (например, когда необходимо, чтобы испытуемый не знал об истинной гипотезе исследования, ему могут сообщить ложную),
• и те, в которых испытуемому неизвестно о целях эксперимента или даже о самом факте эксперимента (например, эксперименты с привлечением детей).

Организация эксперимента

Безупречный эксперимент

Ни один эксперимент ни в одной науке не способен выдержать критики сторонников «абсолютной» точности научных выводов. Однако как эталон совершенства Роберт Готтсданкер ввёл в экспериментальную психологию понятие «безупречный эксперимент» - недостижимый идеал эксперимента, полностью удовлетворяющий трём критериям (идеальности, бесконечности, полного соответствия), к приближению к которому должны стремиться исследователи .

Безупречный эксперимент - невоплотимая на практике модель эксперимента, используемая психологами -экспериментаторами в качестве эталона . В экспериментальную психологию данный термин ввёл Роберт Готтсданкер , автор известной книги «Основы психологического эксперимента», считавший, что использование подобного образца для сравнения приведёт к более эффективному совершенствованию экспериментальных методик и выявлению возможных ошибок в планировании и проведении психологического эксперимента .

Критерии безупречного эксперимента

Безупречный эксперимент, по Готтсданкеру, должен удовлетворять трём критериям:

• Идеальный эксперимент (изменяются только независимая и зависимая переменные , отсутствует влияние на неё внешних или дополнительных переменных)
• Бесконечный эксперимент (эксперимент должен продолжаться бесконечно, так как всегда остаётся возможность проявления ранее неизвестного фактора)
• Эксперимент полного соответствия (экспериментальная ситуация должна быть полностью тождественна тому, как бы она происходила «в действительности»)

Взаимодействие между экспериментатором и испытуемым

Проблема организации взаимодействия между экспериментатором и испытуемым считается одной из основных, порождённых спецификой психологической науки. В качестве самого распространённого средства непосредственной связи между экспериментатором и испытуемым рассматривают инструкцию.

Инструкция испытуемому

Инструкция испытуемому в психологическом эксперименте даётся для того, чтобы увеличить вероятность, что испытуемый адекватно понял требования экспериментатора, поэтому в ней даётся чёткая информация относительно того, как испытуемый должен себя вести, что его просят делать. Для всех испытуемых в пределах одного эксперимента даётся одинаковый (или равноценный) текст с одинаковыми требованиями. Однако в силу индивидуальности каждого субъекта , в экспериментах перед психологом стоит задача обеспечения адекватного понимания инструкции человеком. Примеры различия между испытуемыми, которые обуславливают целесообразность индивидуального подхода:

• одним испытуемым достаточно прочитать инструкцию один раз, другим - несколько раз,
• одни испытуемые нервничают, а другие остаются хладнокровными,
• и т. д.

Требования к большинству инструкций:

• Инструкция должна объяснять цель и значение исследования
• Она должна чётко изложить содержание, ход и детали опыта
• Она должна быть подробной и в то же время достаточно лаконичной

Проблема выборки

Другая задача, которая стоит перед исследователем, это формирование выборки. Исследователю прежде всего необходимо определить её объём (количество испытуемых) и состав, при этом выборка должна быть репрезентативна, то есть исследователь должен иметь возможность распространить выводы, сделанные по результатам исследования данной выборки, на всю генеральную совокупность , из которой была собрана эта выборка . Для этих целей существуют различные стратегии отбора выборок и формирования групп испытуемых. Очень часто для простых (однофакторных) экспериментов формируются две группы - контрольная и экспериментальная . В некоторых ситуациях бывает достаточно сложно отобрать группу испытуемых, не создав при этом систематической ошибки отбора .

Этапы психологического эксперимента

Общая модель проведения психологического эксперимента соответствует требованиям научного метода . При проведении целостного экспериментального исследования выделяют следующие этапы :

1. Первичная постановка проблемы
   • Постановка психологической гипотезы
2. Работа с научной литературой
   • Поиск определений базовых понятий
   • Составление библиографии по тематике исследования
3. Уточнение гипотезы и определение переменных
   • Определение экспериментальной гипотезы
4. Выбор экспериментального инструмента, позволяющего:
   • Управлять независимой переменной
   • Регистрировать зависимую переменную
5. Планирование экспериментального исследования
   • Выделение дополнительных переменных
   • Выбор экспериментального плана
6. Формирование выборки и распределение испытуемых по группам в соответствии с принятым планом
7. Проведение эксперимента
   • Подготовка эксперимента
   • Инструктирование и мотивирование испытуемых
   • Собственно экспериментирование
8. Первичная обработка данных
   • Составление таблиц
   • Преобразование формы информации
   • Проверка данных
9. Статистическая обработка
   • Выбор методов статистической обработки
   • Преобразование экспериментальной гипотезы в статистическую гипотезу
   • Проведение статистической обработки
10. Интерпретация результатов и выводы
11. Фиксация исследования в научном отчёте , монографии , письме в редакцию научного журнала

Преимущества эксперимента как метода исследования

Можно выделить следующие основные преимущества, которыми обладает метод эксперимента в психологических исследованиях :

• Возможность выбрать момент начала события
• Повторяемость изучаемого события
• Изменяемость результатов путём сознательного манипулирования независимыми переменными
• Обеспечивается высокая точность результатов
• Возможны повторные исследования в аналогичных условиях

Методы контроля

1. Метод исключения (если известен определенный признак - дополнительная переменная, то его можно исключить).
2. Метод выравнивания условий (используется, когда известен тот или иной вмешивающийся признак, но его избежать нельзя).
3. Метод рандомизации (применяется в случае, если влияющий фактор не известен и избежать его воздействия невозможно). Способ перепроверки гипотезы на разных выборках, в разных местах, на разных категориях людей и т. п.

Критика экспериментального метода

Сторонники неприемлемости экспериментального метода в психологии опираются на следующие положения:

• Субъект-субъектное отношение нарушает научные правила
• Психика обладает свойством спонтанности
• Психика слишком непостоянна
• Психика слишком уникальна
• Психика - слишком сложный объект исследования

Психолого-педагогический эксперимент

Психолого-педагогический эксперимент, или формирующий эксперимент - это специфический исключительно для психологии вид эксперимента, в котором активное воздействие экспериментальной ситуации на испытуемого должно способствовать его психическому развитию и личностному росту .

Психолого-педагогический эксперимент требует очень высокой квалификации со стороны экспериментатора, так как неудачное и некорректное использование психологических методик может привести к негативным для испытуемого последствиям.

Психолого-педагогический эксперимент является одним из видов психологического эксперимента .

В ходе психолого-педагогического эксперимента, предполагается формирование определенного качества (именно поэтому он ещё называется "формирующий") обычно участвуют две группы: экспериментальная и контрольная. Участникам экспериментальной группы предлагается определенное задание, которое (по мнению экспериментаторов) будет способствовать формированию заданного качества. Контрольной группе испытуемых данное задание не предоставляется. В конце эксперимента две группы сравниваются между собой для оценки полученных результатов.

Формирующий эксперимент как метод появился благодаря теории деятельности (А.Н. Леонтьев, Д.Б.Эльконин и др.), в которой утверждается идея о первичности деятельности по отношению к психическому развитию. В ходе формирующего эксперимента активные действия совершают как испытуемые, так и экспериментатор. Со стороны экспериментатора необходима высокая степень вмешательства и контроля над основными переменными. Это отличает эксперимент от наблюдения или экспертизы.

Естественный эксперимент

Естественный эксперимент, или полевой эксперимент, - в психологии это вид эксперимента, который проводится в условиях обычной жизнедеятельности испытуемого с минимумом вмешательства экспериментатора в этот процесс .

При проведении полевого эксперимента сохраняется возможность, если это позволяют этические и организационные соображения, оставить испытуемого в неведении о своей роли и участии в эксперименте, что имеет преимущество в том, что на естественность поведения испытуемого не скажется факт проведения исследования.

Лабораторный эксперимент, или искусственный эксперимент, проводится в искусственно созданных условиях (в рамках научной лаборатории) и в котором, по мере возможности, обеспечивается взаимодействие исследуемых субъектов только с теми факторами , которые интересуют экспериментатора. Исследуемыми субъектами считаются испытуемые или группа испытуемых, а интересующие исследователя факторы называются релевантными стимулами .

Специфика, отличающая психологический лабораторный эксперимент от экспериментов в других науках, состоит в субъект-субъектном характере отношений между экспериментатором и испытуемым, выражающемся в активном взаимодействии между ними.

Лабораторный эксперимент ставят в тех случаях, когда исследователю необходимо обеспечить максимально возможный контроль над независимой переменной и дополнительными переменными. Дополнительными переменными называют иррелевантные, или нерелевантные, и случайные стимулы, в естественных условиях которые контролировать намного сложнее.

Контроль над дополнительными переменными

В качестве контроля над дополнительными переменными исследователь должен осуществлять: Выяснение всех нерелевантных факторов, какие возможно выявить По возможности - сохранение этих факторов неизменными в процессе эксперимента Отслеживание изменения нерелевантных факторов в течение эксперимента

Патопсихологический эксперимент

Патопсихологический диагностический эксперимент имеет специфические отличия от традиционного тестового метода исследования в плане процедуры исследования и анализа результатов исследования по качественным показателям (отсутствие временного ограничения выполнения задания, исследование способа достижения результата, возможности использования помощи экспериментатора, речевые и эмоциональные реакции во время выполнения задания и т. п.). Хотя сам стимульный материал методик может оставаться классическим. Именно это отличает патопсихологический эксперимент от традиционного психологического и психометрического (тестового) исследования. Анализ протокола патопсихологического исследования - особая технология, требующая определенных навыков, а сам «Протокол - душа эксперимента» .

Одним из основных принципов построения экспериментальных приемов, направленных на исследование психики больных, является принцип моделирования обычной психической деятельности, осуществляемой человеком в труде, учении, общении. Моделирование заключается в том, что вычленяются основные психические акты и действия человека и провоцируется или, лучше сказать, организуется выполнение этих действий в непривычных, несколько искусственных условиях. Количество и качество такого рода моделей очень многообразны; здесь и анализ, и синтез, и установление различных связей между предметами, комбинирование, расчленение и т. д. Практически большинство экспериментов заключается в том, что больному предлагают выполнить какую-либо работу, предлагают ему ряд практических заданий либо действий «в уме», а затем тщательно регистрируют, каким способом больной действовал, а если ошибался, то чем были вызваны и какого типа были эти ошибки

Солсо Р. Л., Джонсон Х. Х., Бил М. К. Экспериментальная психология: практический курс. - СПб.: прайм-ЕВРОЗНАК, 2001.

Готтсданкер, Роберт; "Основы психологического эксперимента" ; Изд-во: М.: МГУ, 1982 г.;

Д. Кэмпбелл. Модели экспериментов в социальной психологии и прикладных исследованиях. М.,Прогресс 1980.

Готтсданкер Р. Основы психологического эксперимента. М.: МГППИЯ, 1982. С. 51-54.

Никандров В. В. Наблюдение и эксперимент в психологии. СПб.: Речь, 2002. С. 78.

При экспериментировании даже опытный исследователь не гарантирован от ошибок и искажений информации. Часть из них можно устранить, если более тщательно подходить к построению эксперимента. Другая часть в принципе неустранима» Но учет самой этой возможности, - возможности ошибок - позволяет вносить необходимые поправки.

Прежде всего ошибочно может быть названо экспериментом то что по сути дела таковым не является. При проведении параллель­ного эксперимента можно например, в одной заводской бригаде изменить систему оплаты труда, а в другой не менять, и может оказаться, что в первой бригаде производительность труда повы­силась. Однако такого рода ситуация ни в коей мере не будет экспе­риментальной, если - не будут приняты во внимание некоторые важные характеристики обеих групп и за ними ни будет установлен: контроль.

Экспериментальная и контрольная бригады должны быть равными по количественному составу, по роду деятельности, по распределению производственных функций, по типу руководства или другим важным c точки зрения гипотезы характеристикам. Если какие-либо важные групповые свойства не могут быть выравнены, следует попытаться их каким-то образом нейтрализовать или за­фиксировать и учесть при анализе результатов.

В тех случаях, когда социолог не делает этого, он не имеет нрава называть созданную ситуацию экспериментальной и объяснять изменение производительности изменением системы оплаты труда, так как изменение производительности может оказаться вы­званным любым другим случайным фактором, а не изменением; оплаты труда. Прежде чем называть исследование эксперименталь­ным, исследователь должен проанализировать, есть ли у него для: этого основания, иными словами, создал ли он необходимые условия и обеспечил ли нужный уровень измерения и контроля.

При формулировании гипотезы и при переходе от общей гипоте­зы коперациональным переменным могут возникнуть ошибки, свя­занные с логикой рассуждений.

В качестве объединяющей причины при формулировке гипотезы: могут быть ошибочно определены выделенные механизмы и связи. Обычно это бывает при изучении малоизвестных явлений, и тогда полученные в эксперименте негативные результаты являются положительным вкладом в разработку теоретической модели объекта наблюдения, так как они показывают, что данный механизм или связь не обусловливают происходящих процессов.

Ошибки возможны при переходе от определения гипотетической

связи к описанию ее эмпирических показателей. Неверно выбранные показатели лишают эксперимент какой бы то ни было ценности, вне зависимости от того, насколько тщательно оно проводился. Возможны ошибки, связанные, с субъективным восприятием ситуации как участниками эксперимента, так и исследователем. Эксперимен­татору часто бывает свойственна тенденция переоценивать воздей­ствие исследуемой переменной, и это приводит к тому, что любой двусмысленный факт он склонен толковать в желательном для него направлении.

Возможность субъективном толкования ситуации есть и у чле­нов экспериментальной группы: они могут воспринимать опреде­ленные черты экспериментальной ситуации в соответствии, с соб­ственными установками, а не в том значении, в каком они представ­ляются экспериментатору. Такое расхождение в восприятии если оно не учитывается при планировании эксперимента, обязательно скажется в ходе анализа результатов и значительно снизит их достоверность.

Ослабление контроля и понижение степени «чистоты» экспери­мента повышают возможность воздействия дополнительных перемен­ных или случайных факторов, которое по окончании эксперимента не может быть учтено или оценено. Это в свою очередь очень сильно понижает достоверность сделанных выводов.

Недостаточно опытного, исследователя подстерегает опасность, связанная с применением статистических методов, Он может при­менить методы, не соответствующие задаче исследования. Такая возможность относится как к построению экспериментальной груп­пы, так и к способу анализа результатов.

Применение эксперимента в социологии связано с целым рядом трудностей, не позволяющих добиться чистоты естественнонаучного эксперимента, поскольку нельзя устранить влияние отношений, существующих за пределами исследуемого, невозможно осуществить контроль факторов в той степени, как это удается в естественнона­учном эксперименте, повторить в той же самой форме ход и ре­зультаты.

Эксперимент в социологии затрагивает непосредственно конк­ретного человека, а Это ставит также и эпические проблемы, есте­ственно, сужает границы применения эксперимента и требует от исследователя повышенной ответственности.

Литература для дополнительного чтения

Ленин В. R, Великий почин. - Полн. собр. соч., т. 39, с. 1-29.

Афанасьев В. Г. Управление обществом как социологическая проблема. - В кн.: Научное управление обществом. М.: Мысль, 1968, вып. 2, с. 218-219.

Мелева Л. А., Сивоконь П. Е. Социальный эксперимент и его методологические основы. М.: Знание 1970. 48 с.

Кузнецов В. П. Эксперимент как метод преобразования объекта.- Вести. МГУ.

Сер. 7. Философия, 1975, № 4, с. 3-10.

Куприян А. П. Проблема эксперимента в системе общественной практики М. Наука, 1981. 168 с.

Лекции по методике конкретных социальных исследований/Под ред. Г. М. Анддреевой. М.: Изд-во МГУ, 1972, с. 174-201.

Михайлов С. Эмпирическое социологическое исследование. М.: Прогресс, 1975 с, 296-301.

Основы марксистско-ленинской социологии. М.: Прогресс, 1972, с. 103-108. Процесс социального исследования/Под общ. ред. Ю. Е. Волкова. М.: Прогресс 1975, разд. ПД II.4.

Пэнто Р., Гравитц М. Методы социальных наук. М.: Прогресс, 1972, с.557-562.

Рихтаржик К. Социология на путях познания. М.: Прогресс, 1981, с. 89-112.

Рузавин Г. И. Методы научного исследования. М.: Мысль, 1974, с. 64-84.

Штофф В. А. Введение в методологию научного познания. Л.; Изд-во ЛГУ. 1972. 191 с.

Раздел четвертый

Методика эксперимента

Методика эксперимента – это совокупность способов и приемов его проведения. Методика, которая относится ко всему исследованию, является общей. Для отдельных опытов в пределах данного исследования могут создаваться дополнительные частные методики. Значение частных методик возрастает с увеличением разнообразия явлений, подлежащих изучению.

Методика экспериментального исследования определяет оборудования., количество опытов, план работы, затраты времени и средств.

Построение правильной методики позволяет в кратчайшие сроки и при минимальных экологических и трудовых затратах получить ожиданий от эксперимента результат и избежать появления ненужных опытных данных, из которых никаких выводов сделать нельзя.

Эксперимент может проводиться в пассивной форме (наблюдение без вмешательства в условия развития явления) и активной (создание определенных условий развития явления).

Пассивное наблюдение применяют преимущественно для предварительной проверки общей правильности рабочей гипотезы и установления направления развития явления. При пассивном наблюдении исследователь регистрирует различные интересующие его параметры, характеризующие явление. Для регистрации употребляют разнообразные средства измерений. Пассивное наблюдение можно чередовать с активным.

Наблюдение становится активным, когда исследователь сам определяет условия развития явления в желаемом направлении, чтобы получить ясные закономерности.

Первой ступенью активного наблюдения являются поисковые опыты. Целью поисковых опытов является проверка отдельных частей разработанной методики и приспособленности приборов к тем измерениям, которые определены методикой. В ходе поисковых опытов устанавливают также факторы, определяющие развитие является или отбирают основные факторы. Поисковые опыты можно ставить и для того, чтобы найти основания для расчета числа опытов.

После проведения поисковых опытов все факторы, обусловливающие явления, разделяют на основные, оказывающие наибольшее влияние на развитие явления и несущие наибольшую информацию о нем, и дополнительные, влияющие на развитие явления второстепенно. При постановке опыта измеряют лишь параметры характеризующие основные факторы.

Следует иметь в виде, что данное деление во многом является условным, поскольку при изменении условий опыта дополнительные факторы могут стать основными и наоборот.

Чтобы устранить или по крайней мере уменьшить ошибку, появляющуюся вследствие деления факторов на основные и дополнительные, когда при постановке опытов стремится нейтрализовать дополнительные факторы, т.е. создать такие условия, при которых действие дополнительных факторов было бы возможно более неизменно и незначительно. Исследователь при этом должен стремиться сделать переменными величинами лишь основными факторами. Таким образом, общим принципам исследования является постоянства всех остальных факторов при изменении избранных.

Есть четыре основных приёма нейтрализации дополнительных факторов.

Метод резко изменения переменных факторов при относительно малом изменении остальных. При этом методе основной фактор стараются изменять в наиболее широком диапазоне значений, а изменение остальных минимизировать. Например, при снятии характеристики насоса Q=f(p), или КПД=f(p) желательно максимально широко изменять давление, а второстепенные факторы, такие, как износ машины, влияние вязкости масла, температурного репсима и т.д. свести к минимуму, для чего исследование лучше проводить на равноизношенных машинах (например, при сравнении двух различных типов машин), производить охлаждение РЖ и т.д.

Метод контрольных опытов, когда меняющиеся дополнительные факторы одновременно воздействуют на несколько объектов с различными градациями основного фактора, один из которых считают контрольным (эталонам) и с ним сравнивают все остальные. Например, при исследование влияние присадки к маслу (смазке) на износ подшипников эксперимент может проводится для двух групп подшипников, из которых применена смазка с присадкой, в другой - без. Поскольку в большинстве случаев избежать влияние изменение температурного, нагрузочного и скоростного режима на износ подшипников не удается, то испытывают две группы одновременно в таких меняющихся условиях, собой результаты износа. Групп подшипников для испытаний может быть гораздо больше двух, в каждой из них может использоваться различные присадки или различные ее содержание, причем одна из групп всегда является контрольной (эталонной).

Метод «чистых» опытов . При этом методе стремятся искусственно создать условия, в которых дополнительные факторы не проявлялись бы или не влияли бы при проведении опытов на изменяющиеся основные факторы. Этот метод используют лишь в лабораторных условиях.

Например, в реальных эксплуатационных условиях очень трудно исследовать работу гидросистемы рулевого управления автомобиля, т.к. момент сопротивления повороту управляемых колес постоянно меняется изза наличия неровностей дорожного полотна, различного коэффициента трения на различных его участках и т.д. Кроме того, на величину момента сопротивления повороту управляемых колес при длительном проведении испытаний будут оказывать влияние износ шин, давление воздуха в шинах, изменение массы автомобиля (к примеру, в результате дозаправки топливом) и т.д. Провести точные научные исследования в таких условиях крайне затруднительно, поэтому при испытаниях гидросистемы рулевого управления идеализирует ее взаимодействие внешней средой, искусственно создавая в лабораторных условиях постоянные и точно известные значения сил сопротивления повороту колеса, или, в других случаях, обеспечивая изменения сил сопротивления по определенному закону. Этот же метод «частичных» опытов будет очень подходящим для Воссоздания в лабораторных условиях угловых вибраций и ударных воздействий нужной величины на управляемые колеса автомобиля, имитирующие движение автомобиля по неровностям дороги. В реальных дорожных условиях (вне специальных полигонов) получить подобные возмущения на систему с нужной частотой и амплитудой почти невозможно.

Метод разных знаков состоит в том, что одному и тому же фактору, который невозможно исключить полностью, сначала придают положительное, а затем отрицательное значение, чтобы при вычисление средней величины взаимно погасились ошибки от неучета влияния этого фактора.

Например, при исследовании процесса торможения автомобиля угол уклона дороги в продольном направлении, а также скорость ветра могут привести к ощутимой ошибке. Чтобы исключить ошибку от влияние этих факторов, производят опыты при движении автомобиля в одну, а затем другую (обратную) сторону одного и того же дорожного участка, после чего полученные данные усредняют.

Планирование эксперимента. Количество опытов.

При определении необходимого количества опытов следует руководствоваться двоякого рода положениями.

Во-первых, необходима такое количество опытов, которое достаточно точно выявило бы форму функциональной зависимости двух параметров. Например, положение прямой определяется двумя точками, дуги постоянного радиуса - тремя. Для более сложных кривых количества точек определяется следующим правилом: рассматривая сложную кривую как комбинацию прямых и простых кривых, описывают каждый перегиб кривой по меньшей мере тремя точками, а каждый участок, близкий к прямолинейному – двумя. Для более точного определения численных значений функции рекомендуется каждый перегиб кривой обосновывать как минимум пятью опытами. Кроме того, особо тщательно должны случатся резкие перегибы кривых или скачкообразна изменение развития явления.

Для такого определения количество опытных точек используют графики закономерности рабочей гипотезы. В случае, если закономерность в развития явления заранее неизвестна, опытные точки располагают по оси абсцисе равномерно. В ходе проведения опытов положение этих точек может быть уточнено в соответствии с действительными местами изгибов кривых.

Во – вторых, необходимо учитывать случайные ошибки опыта. Как известно, для уменьшение влияние таких ошибок опыты повторяют и берут среднюю арифметическую. Причем количество необходимых повторений зависит от среднего квадратического отклонения измерений и заданной надежности результата.

Под надежностью опыта будет понимать вероятность получения тех же результатов при новых измерений этой же величины или при повторение опыта в тех же условиях.

Из теории вероятности известно, что чем больше относительные колебание результатов и чем большую надежность опыта желательно получить, тем больше должно быть произведено повторений опыта. Наиболее удобным образом для практического использование эта зависимость установлена В.И. Романовским и представлена в виде таблицы

Необходимое количество опытов (измерений)

	Надежность опыта Р.

Для того, чтобы найти по этой таблице необходимое количество опытов, нужно задаться надежностью Р и ошибкой А, взятой в долях среднего квадратического отклонений σ.

Например, при измерений менее точным инструментом какого – либо размера среднее квадратическое отклонение равно 0,9 мм, а более точным – 0,15 мм. Пусть допустимая ошибка измерений при надежности 0,95 должна быть не более 0,3 мм, что составляет 1/3σ при измерение менее точным и 2σ при измерении более точным инструментом. По таблице определим, что в этих условиях требуется более 27 измерений менее точным и только 4 измерения более точным инструментом.

Если среднее квадратическое отклонение результата измерений заранее неизвестно, то такой анализ можно проводить последовательно с проведением опытов по следующей схеме: после каждого измерения, начиная с третьего, вычисляют математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение. Как только надежность и вычисление ошибки в доля стандарта σ дают по таблице то количество измерений, которое уже произведено, опыты прекращают.

В те случаях, когда нет нужных данных для определения количества повторяемых опытов, а поисковые опыты требуют не меньших затрат, чем основные, часто принимают тройную повторность опытов как минимальную.

Планирование однофакторных и многофакторных экспериментов.

Под фактором следует понимать переменную величину, предположительно влияющую на результат эксперимента. Фактором может быть давление, расход, вязкость РЖ и т.д.

При планирование однофакторного эксперимента немаловажное значение имеет правильный выбор количество и расположение экспериментальных точек на исследуемой функции. Во многих случаях целесообразно выбрать план эксперимента с одинаковыми интервалами между точками. Однако в зависимости от параметра, по которому берется равный интервал изменение его значений, результат опыта может выглядеть по – разному. Например, при исследовании жидкости на дросселе от скорости ее течения () графики будут иметь вид:

При изменении регулируемой переменной ν через равные промежутки Δν получим график, изображения на рис. а). На участке больших скоростей точек недостаточно, а на участке малых – они в избытке. На рис. б) ситуация выглядит противоположно. Наиболее правильным будет вариант, изображен на рис. в), где между экспериментальными точками заключены одинаковые отрезки ΔS опытной кривой. Однако такой подход затруднителен в расчете и для его реализации необходимо до проведение опытов знать характер исследуемой зависимости.

При выборе между вариантами, изображенными на рис. а) и б) лучше пользоваться критерием относительной точности данных на разных участках исследуемой функции. Например, для гидросистем испытания, проводимые при низком давление или при малой мощности, будут наименее точными. С этих позиции участки кривой, на которых данные вызывают наибольшее сомнение, стараются заполнить большим числом точек. С этой точки зрения вариант, изображенный на рис. а) предпочтительнее.

При планировании многофакторных экспериментов рассматривают два или большее число переменных факторов. Такие эксперименты называются двухфакторными, трехфакторными и т.д.

Если при эксперименте определяется зависимая переменная R, которая является функцией нескольких независимых переменных x,y,z и т.д., то план многофакторного эксперимента состоит в том, что все независимые переменные, кроме одной, полагают постоянными, а это одна переменная изменяется во всем интервале значения, при этом выбор интервала между значениями переменной производится по одному из рассмотренных выше правил. Далее изменяется другая независимая переменная, а все остальные выдерживают постоянными. По существу многофакторный эксперимент представляет собой просто последовательность однофакторных экспериментов. Этот подход позволяет найти такие простые функции, как

R=ax n +by m

план двухфакторного эксперимента, в котором каждый фактор берется на пяти уровнях, схематически можно представить в следующем виде:

уровни переменной у

уровни пере-

меной х 3 * * * * *

Звездочкой обозначены комбинации независимых, при которых должен проводиться эксперимент.

В случае более сложных функций, например таких, как

указанный выше план будет являться очень ограниченным и не позволит определить эти зависимости. В этом случае рассматривают несколько уровней независимых переменных х и у, например:

уровни переменной у

уровни переменной у

уровни пере-

меной х 3 * * * * *

Или, возможно, придется заполнить весь квадрат и провести эксперимент для всех 25 комбинаций переменных х и у.

При планирование эксперимента следует иметь в виду, что он не обязательно должен быть сбалансированных. Это означает, что может выбрать десять уровней переменной х и только три уровня переменной у, если считается, что зависимость R от х является более важной или более сложной.

Кроме того, возможны и другие, более сложные, чем описанный выше, планы, ориентированный на конкретные технические процессы и построенные на основании априорных сведений о характере исследуемой функции.

Общие принципы планирования экспериментов

Сравнение.

Рандомизация.

Репликация.

Однородность.

Стратификация.

уровнями фактора

Название: Общие принципы планирования экспериментов
Детальное описание:

С момента своего появления наука ищет пути к познанию законов окружающего мира. Совершая одно открытие за другим, ученые поднимаются все выше и выше по лестнице знания, стирая границу неизвестности и выходя на новые рубежи науки. Этот путь лежит через эксперимент. Сознательно ограничивая бесконечное разнообразие природы искусственными рамками научного опыта, мы превращаем его в понятную для человеческого разума картину мира.

Эксперимент как научное исследование - это форма, в которой и посредством которой наука существует и развивается. Эксперимент требует тщательной подготовки перед его проведением. В биомедицинских исследованиях планирование экспериментальной части исследования имеет особенно большое значение по причине широкой вариабельности свойств, характерной для биологических объектов. Эта особенность является основной причиной трудностей при интерпретации результатов, которые могут значительно различаться от опыта к опыту.

Статистические проблемы обосновывают необходимость выбора такой схемы эксперимента, которая минимизировала бы влияние вариабельности на выводы ученого. Поэтому цель планирования эксперимента заключается в создании схемы, которая необходима для получения как можно большей информации при наименьших затратах для выполнения исследования. Более точно планирование эксперимента можно определить как процедуру выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения поставленной задачи с требуемой точностью.

Планирование эксперимента появилось в агробиологии и связано с именем английского статистика и биолога сэра Рональда Эйлмера Фишера. В начале XX века на агробиологической станции в Ротамстеде (Великобритания) начались исследования влияния удобрений на урожайность различных сортов зерновых. Ученые вынуждены были считаться как с большой изменчивостью объектов исследования, так и с большой продолжительностью опытов (около года). В этих условиях не было иного пути, кроме разработки продуманного плана эксперимента для уменьшения негативного влияния указанных факторов на точность выводов. Применив статистические знания к биологическим проблемам, Фишер пришел к разработке собственных принципов теории статистического вывода и положил начало новой науке о планировании и анализе экспериментов.

Сам Рональд Фишер объяснял основы планирования на примере эксперимента произведенного для выяснения способности некой английской леди различать, что было налито в чашку в первую очередь - чай или молоко. Следует отметить, что для настоящих английских леди важно, чтобы чай наливался в молоко, а не наоборот, нарушение последовательности будет признаком невежества и испортит вкус напитка.

Эксперимент проходит просто: леди пробует чай с молоком и по вкусу пытается понять, в какой очередности были налиты оба ингредиента. План, разработанный для этого исследования, характеризуется рядом свойств.

Сравнение. Во многих исследованиях точное определение результата измерения затруднительно или невозможно. Так, например, леди не сможет количественно оценить качество чая, она будет сравнивать его с эталоном правильно приготовленного напитка, вкус которого знаком ей с детства. Как правило, в научном эксперименте объект сравнивается либо с неким заранее заданным стандартом, либо с контрольным объектом.

Рандомизация. Это очень важный момент в планировании. В нашем примере рандомизация относится к тому, в каком порядке представлять чашки на дегустацию. Рандомизация необходима для того, чтобы стало возможным применение статистических методов для анализа результатов исследования.

Репликация. Повторяемость - это необходимый компонент постановки эксперимента. Недопустимо делать выводы о способности к определению качества чая только по одной чашке. Результат каждого отдельного измерения (дегустации) несет в себе долю неопределенности, возникшей под влиянием множества случайных факторов. Следовательно, для выявления источника вариабельности необходимо провести несколько испытаний. С этим свойством связана чувствительность эксперимента. Фишер отмечал, что пока число чашек чая не превысит некоторого минимума, невозможно сделать какие-либо однозначные выводы.

Однородность. Несмотря на необходимость повторения измерений (репликация), их число не должно быть слишком велико, чтобы не утратилась однородность. Разность температур чашек, притупление вкуса и т. п. при превышении некоторого предельного числа повторений, могут затруднить анализ результатов эксперимента.

Стратификация. Выходя за рамки примера Р. Фишера к более абстрактному описанию экспериментального плана можно дополнительно указать такое свойство как стратификация (блокировка). Стратификация - это распределение экспериментальных единиц в относительно однородные группы (блоки, слои). Процедура стратификации позволяет минимизировать эффект известных нам неслучайных источников вариабельности. Внутри каждого блока ошибку эксперимента предполагают меньшей относительно варианта со случайным отбором для эксперимента такого же количества объектов. Например, при исследовании нового лекарственного препарата мы имеем два уровня фактора - «препарат» и «плацебо», которые назначаются мужчинам и женщинам. В данном случае пол - это блокирующий фактор, по которому происходит разделение исследуемых на подгруппы.

Описанные выше характеристики экспериментального плана полностью или частично относятся к любому научному эксперименту. Однако для начала работы недостаточно одного только знания об общих свойствах исследования, необходима более тщательная подготовка. Создание подробного руководства в рамках одной статьи невозможно, поэтому здесь будет изложена наиболее общая информация об этапах планирования эксперимента.

Любое исследование начинается с постановки цели. Выбор проблемы для изучения и ее формулировка повлияют как на дизайн исследования, так и на выводы, которые будут сделаны по его результатам. В самом простом случае формулировка проблемы должна предполагать вопросы «Кто?», «Что?», «Когда?», «Почему?» и «Как?».

В качестве иллюстрации важности данного этапа планирования можно привести исследование, в котором проводится сбор информации о дорожно-транспортных происшествиях. В зависимости от постановки цели, работа может быть направлена на разработку нового автомобиля либо нового дорожного покрытия. Несмотря на то, что используется один и тот же набор данных, постановка задачи и выводы существенно различаются в зависимости от формулировки проблемы.

После выбора цели работы следует определить так называемые зависимые переменные. Это переменные, которые будут измеряться при проведении исследования. Например, показатели функционирования тех или иных систем организма человека или лабораторных животных (частота сердечных сокращений, артериальное давление, содержание ферментов в крови и т. п.), а также любые другие характеристики объектов исследования, изменение которых будет для нас информативно.

Поскольку есть зависимые переменные, то должны быть еще и независимые переменные. Другое их название - факторы. Факторами исследователь оперирует в эксперименте. Это может быть доза исследуемого препарата, уровень стресса, степень физической нагрузки и т. д. Взаимосвязь между фактором и зависимой переменной удобно представлять с помощью кибернетической системы, часто называемой «черный ящик».

Черный ящик - это система, механизм работы которой нам неизвестен. Однако исследователь имеет информацию о том, что происходит на входе и выходе черного ящика. При этом состояние выхода функционально зависит от состояния входа. Соответственно y1, y2, ..., yp - это зависимые переменные, величина которых зависит от факторов (независимых переменных x1, x2, ..., xk). Параметры w1, w2, ..., wn представляют собой возмущающие воздействия, не поддающиеся контролю или изменяющиеся со временем.

В общем виде это можно записать так: y=f(x1, x2, ..., xk).

Каждый фактор в опыте может принимать одно из нескольких значений. Такие значения называют уровнями фактора . Может оказаться, что фактор способен принимать бесконечное число значений (например, доза лекарственного препарата), однако на практике выбирается несколько дискретных уровней, количество которых зависит от задач конкретного опыта.

Фиксированный набор уровней факторов определяет одно из возможных состояний черного ящика. Вместе с тем, это есть условия проведения одного из возможных опытов. Если перебрать все возможные наборы таких состояний, то мы получим полное множество различных состояний данной системы, количество которых будет числом всех возможных экспериментов. Для того, чтобы вычислить количество возможных состояний, достаточно число уровней факторов q (если для всех факторов оно одинаково) возвести в степень количества факторов k.

Совокупность всех возможных состояний определяет сложность черного ящика. Так, система из десяти факторов на четырех уровнях может находиться более чем в миллионе разных состояний. Очевидно, что в подобных случаях невозможно провести исследование, включающее все возможные опыты. Поэтому на этапе планирования решается вопрос о том, сколько опытов и каких именно необходимо провести для решения поставленной задачи.

Следует отметить, что свойства объекта исследования имеют существенное значение для эксперимента. Во-первых, нам надо иметь информацию о степени воспроизводимости результатов опытов с данным объектом. Для этого можно провести эксперимент, а затем повторить его через неравные промежутки времени и сравнить результаты. Если разброс значений не превышает наших требований к точности эксперимента, то объект удовлетворяет требованию воспроизводимости результатов. Другое требование к объекту - его управляемость. Управляемым считается объект, на котором можно провести активный эксперимент. В свою очередь, активный эксперимент - это такой эксперимент, в процессе которого исследователь имеет возможность выбора уровней факторов, представляющих для него интерес.

На практике не существует полностью управляемых объектов. Как уже говорилось выше, на реальный объект действуют как управляемые, так и неуправляемые факторы, что приводит к вариабельности результатов между отдельными объектами. Отделить случайные изменения от закономерных, вызванных различными уровнями независимых переменных, мы можем лишь с помощью статистических методов.

Но статистические методы эффективны лишь в определенных условиях. Одно их таких условий - это требование некоего минимального размера выборок, используемых в проведении эксперимента. Очевидно, что чем шире диапазон изменения признаков от объекта к объекту, тем больше должна быть повторность опыта, т. е. численность экспериментальных групп.

Поскольку, неоправданно большое число испытаний сделает исследование слишком дорогим, а недостаточный объем выборки может поставить под сомнение точность выводов, определение необходимого объема выборок играет решающую роль в планировании эксперимента. Методы вычисления минимального объема выборок подробно описаны в специальной литературе, поэтому привести их в статье не представляется возможным. Тем не менее, следует упомянуть, что они требуют предварительного определения средней величины исследуемого показателя и ее ошибки. Источником такой информации могут послужить публикации о похожих исследованиях. Если они еще не проводились, то возникает необходимость в выполнении предварительного «пилотного» исследования для оценки вариабельности признака.

Следующий этап в планировании экспериментов - это рандомизация. Рандомизация представляет собой процесс используемый для группировки объектов таким образом, чтобы у каждого из них была равная вероятность попасть в контрольную или опытную группу. Другими словами, выбор участников исследования должен происходить случайно, чтобы исследование не было отклонено в сторону «предпочтительного» для исследователя результата.

Рандомизация помогает предотвратить смещения, обусловленные причинами, которые не были непосредственно учтены в плане эксперимента. Для этого, например, формирование экспериментальных групп лабораторных животных производится случайным образом. Однако полная рандомизация возможна далеко не всегда. Так, в клинических исследованиях принимают участие пациенты определенной возрастной группы, с заранее заданным диагнозом и тяжестью заболевания, а, следовательно, отбор участников не является случайным. Кроме того, ограничивают рандомизацию так называемые «блочные» планы экспериментов. Эти планы подразумевают, что отбор в каждый блок выполняется в соответствии с определенными неслучайными условиями, а случайный отбор объектов исследования возможен только внутри блоков. Процесс рандомизации легко осуществить с помощью специализированного статистического программного обеспечения или специальных таблиц.

В заключение необходимо сказать о необходимости учета в плане исследования помимо требований медицины и статистики еще и морально-этических норм. Не стоит забывать о том, что не только люди, но и лабораторные животные должны вовлекаться в эксперимент в соответствии с этическими принципами.

При педагогических измерениях, как при многих других, невозможно достичь абсолютной точности: мы всегда имеем дело с отклонениями от абсолютного значения. Поэтому при эксперименте всегда имеется определенная возможность ошибки.

Чтобы эксперимент дал точный и достоверный ответ на поставленный вопрос, надо по возможности ошибки свести до минимума.

Ошибки при эксперименте могут быть двух видов:

• 1) исследователь строит объективно правильную гипотезу, но в результате плохо проведенного эксперимента правильность гипотезы не подтверждается;
• 2) исследователь строит неправильную гипотезу, но некорректно проведенный эксперимент дает такие результаты, по которым гипотеза ошибочно признается правильной.

Источниками большинства споров в науке является зачастую неумение правильно учитывать и оценивать возможные ошибки при эксперименте.

Во время эксперимента иногда допускаются преднамеренные ошибки. Они возникают, когда недобросовестный исследователь искажает ход эксперимента и его данные, чтобы «улучшить» результаты.

Иногда у участвующих в эксперименте педагогов возникает опасение, что при оценке результатов эксперимента будут критиковать их работу. Отсюда появляется искажение результатов эксперимента педагогами. Например, в экспериментальной группе создают «условия» для показа более высоких достижений воспитанников, дают возможность подсказывать, помогать им и т.п. Здесь необходимо отметить, что любые сознательные операции, искажающие действительные данные, являются грубым нарушением профессиональной этики исследователя.

Неосознанные ошибки возникают главным образом вследствие недостаточной теоретической подготовленности к проведению эксперимента, неумелого планирования, использования субъективных критериев оценки результатов эксперимента и т.п.

Неосознанные ошибки, в свою очередь, делятся на случайные и систематические. Первые возникают то в одном, то в другом направлении. Большинство из них компенсируют друг друга, таким образом, их влияние на результаты эксперимента незначительно. Если количество испытуемых лиц достаточно большое, то этими ошибками можно пренебречь. Случайные ошибки могут быть обусловлены, например, различным количеством детей. Но при достаточно большом количестве экспериментальных и контрольных групп оказывается примерно равное количество сильных, средних и слабых учащихся. Надо учесть также, что при педагогических экспериментах обычно значение дополнительных переменных не измеряется, и поэтому не всегда можно сказать, является ли влияние обусловленных ими отклонений незначительным (близким к нулю) или нет.

При систематических ошибках можно всегда выделить определенное направление или тенденцию накопления. Эти ошибки обусловливают отклонения в результатах эксперимента всегда в положительном или отрицательном направлении. Такие ошибки могут существенно исказить результаты эксперимента. Например, изучается влияние самостоятельной работы учащихся на глубину и прочность знаний. В экспериментальном классе работа проводится в отлично оборудованном кабинете. А в контрольном классе обучение проходит в обычном классе с ограниченным набором наглядных пособий и мультимедийных средств. Ясно, что условия обучения в данном случае являются причиной значительных систематических ошибок.

Систематические ошибки можно свести к минимуму большим количеством испытуемых лиц и четким планированием эксперимента. Практика показывает, что причинами больших систематических ошибок при эксперименте являются главным образом ошибки, допускаемые при планировании эксперимента или в результате того, что не были учтены какие-либо важные факторы. Одной из основных задач организации опытно-экспериментальной работы является нахождение правильных исходных принципов для планирования эксперимента и интерпретации его результатов.

Материалы к практическим заданиям

Программа эксперимента 1

эксперимента
Исполнитель эксперимента	И. В. Разбойникова, магистрантка ЯГПУ
руководитель эксперимента	Л. В. Байбородова, профессор, доктор педагогических наук, заведующая кафедрой педагогических технологий ЯГПУ
Актуальность	Одним из основных требований федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к выпускникам педагогических вузов является свободное владение русским языком для преподавания школьных дисциплин. Речь учителя должна обеспечивать решение профессиональных задач, а также выступать в качестве образца. Однако нередко студенты и учителя не только допускают недочеты в устной и письменной речи, но и имеют недостатки звукопроизношения, допускают орфографические и пунктуационные ошибки. Кроме того, речь будущих учителей не всегда логична, согласована, стилистически выдержана и интонационно оформлена. Многие студенты не владеют в полной мере языком как важнейшим средством коммуникации. В то же время в научно-методической литературе недостаточно представлены способы решения указанной проблемы. Таким образом, существуют противоречия: между потребностями общества в умело владеющих своей речью специалистах и низким уровнем сформированности языковой компетентности у будущих учителей; между необходимостью формирования у будущих учителей начальных классов языковой компетентности и недостаточной разработанностью соответствующих педагогических средств для этого. Для разрешения указанных противоречий необходимо выявление и использование эффективных педагогических средств для формирования исследуемого качества
Идея эксперимента	Развитие речи у младших школьников - важнейшая задача педагога, однако ее решение зависит от языковой компетентности самого учителя. Возможностями для формирования языковой компетентности учителя начальных классов располагают филологические дисциплины. Эти возможности реализуются, если использовать специальные тренинги, упражнения, приемы, а также выявить возможности исследовательских методов и технологий, которые будут эффективно влиять на улучшение качества устной и письменной речи студентов, снижение количества орфоэпических, орфографических, грамматических, пунктуационных и других ошибок

	Педагогические средства формирование языковой
эксперимента	компетентности будущих учителей начальных классов
Замысел эксперимента	Включение в аудиторные занятия по филологическим дисциплинам речевых тренингов и упражнений, методов, технологий и техник, формирующих языковую компетентность
Объект экспериментирования	Процесс формирования языковой компетентности будущих учителей начальных классов
Предмет экспериментирования	Педагогические средства, эффективно влияющие на формирование языковой компетентности будущих учителей начальных классов
Педагогическая	Свободное владение разными стилями речи в различных ситуациях, умелое владение словом как средством педагогического воздействия и коммуникации, богатый словарный запас, грамотность речи
Цель эксперимента	Разработать и апробировать педагогические средства, эффективно развивающие языковую компетентность будущих учителей на занятиях по филологическим дисциплинам
	1. Разработать критерии и показатели для изучения сформированное™ языковой компетентности студентов, а также методики их замеряющие и выявляющие эффективность используемых педагогических средств. 2. Определить методы, технологии, способы организации учебной деятельности, эффективно влияющие на формирование языковой компетентности будущих учителей начальных классов. 3. Спланировать занятия с использованием выявленных педагогических средств. 4. Выявить эффективность педагогических средств, используемых с целью формирования языковой компетентности при изучении филологических дисциплин
Гипотеза	Использование исследовательских методов и занятий, проводимых в форме речевых тренингов, лекций и семинаров с элементами исследовательской работы студентов позволит повысить уровень сформированное™ их языковой компетентности
Диагностический инструментарий	Оценка результатов эксперимента будет осуществляться с помощью наблюдения, анкетирования, тестирования, метода анализа продуктов деятельности студентов, выполнения диагностических упражнений и заданий
Критерии оценки ожидаемых результатов	1. Знания о языке и правилах, регламентирующих речевую деятельность. 2. Умения выразить мысль в слове четко и правильно. 3. Умение ориентироваться в коммуникативной ситуации, точно подбирать языковые средства. 4. Грамотность устной речи: - орфоэпическая грамотность;

Тема	Педагогические средства формирование языковой
эксперимента	компетентности будущих учителей начальных классов Сроки эксперимента	Февраль - май
Этапы эксперимента	1. Разработка критериев и показателей для отслеживания результатов эксперимента и выявления эффективности используемых педагогических средств. 2. Диагностика уровня сформированности языковой компетентности студентов. 3. Планирование и разработка занятий в рамках учебного курса с использованием методов, форм, технологий, техник, эффективно влияющих на формирование языковой компетентности. 4. Организация запланированных занятий, отслеживание по ходу эксперимента эффективности влияния используемых средств на промежуточные результаты формирования компетентности. 5. Проведение повторного «среза» и определение динамики формирования языковой компетентности. 6. Анализ результатов эксперимента, определение эффективности использованных педагогических средств для формирования языковой компетентности (методов, форм, технологий и др.). Внесение корректив в первоначальные замыслы, программу учебных занятий. 7. Обсуждение итогов эксперимента на заседании кафедры. Подготовка публикации и методических рекомендаций
Прогноз возможных негативных последствий	1. Пассивность и нежелание студентов осваивать новые формы на занятиях. 2. Возникновение материальных и технических трудностей
коррекции, компенсации негативных последствий	Мотивация студентов к освоению новых форм и методов, акцентирование значимости эксперимента для каждого участника

	Педагогические средства формирование языковой
эксперимента	компетентности будущих учителей начальных классов
Состав участников эксперимента	Студенты педагогического факультета и преподаватели кафедры методики преподавания филологических дисциплин в начальной школе
Функциональные обязанности	Заведующий кафедрой: включает эксперимент в план научной работы кафедры, утверждает программу и план эксперимента, информирует сотрудников кафедры о проведении эксперимента, приобщает коллег к участию в случае необходимости, помогает решать организационные и методические вопросы, помогает определить базу эксперимента. Магистрантка: составляет программу и план эксперимента, готовит необходимые методические материалы, согласовывает свою деятельность с другими преподавателями, оформляет результаты эксперимента и представляет их на заседании кафедры. Научный руководитель: оказывает научно-методическую помощь, помогает в составлении программы и плана эксперимента, согласовывает базу практики с заведующим кафедрой, контролирует ход эксперимента, выполнение его программы, помогает в оформлении результатов
База эксперимента	Группы студентов 4-го и 5-го курсов педагогического факультета ЯГПУ
Масштаб эксперимента	Продолжительность эксперимента - 3,5 месяца. Охват студентов - 76 человек; объем учебных занятий - 20 часов лекционных и практических занятий по курсу
Тип эксперимента	Формирующий
Статус эксперимента	Коллективный, внутри факультета
Форма представления результатов эксперимента для массовой практики	1. Выступление на «Школе молодых ученых» 2. Выступление на научно-практической конференции 3. Публикация статьи 4. Составление методических рекомендаций
Научно-методическое обеспечение эксперимента	Научная и методическая литература по теме, научное консультирование

Вопросы для самоконтроля и обсуждения

• 1. В чем особенности педагогического эксперимента?
• 2. Какие методы используются в ходе педагогического эксперимента?
• 3. Что необходимо предусмотреть при организации эксперимента?
• 4. Как обеспечить получение достоверных результатов эксперимента?
• 5. Какова связь понятий «опытная работа», «опытно-экспериментальная работа», «эксперимент», «инновационная деятельность»?

Практические задания

• 1. Используя программу эксперимента, представленную выше, дайте его характеристику в соответствии с классификацией экспериментов.
• 2. Проанализируйте предложенную выше программу эксперимента с точки зрения требований к нему.
• 3. Используя таблицу классификации экспериментов, представленную на рис. 3.1, охарактеризуйте эксперимент по теме своего исследования.
• 4. Составьте программу эксперимента по теме своего исследования.

• При разработке программы использованы материалы книги: Сидоренко А. С.,Новикова Т. Г. Эксперимент в образовании. М. : АПК и ПРО, 2002. С. 47-48.