С какой целью применяется метод измерения: ? С какой целью применяется: ?

Ответ §3. Методы изучения природы

РАЗМЕЩЕНИЕ

1) Объясните, зачем люди изучают природу.

• Ответ: чтобы сохранить живую природу во всём ее многообразии, знать, в чём ценность каждого вида для людей. В конце концов, человек – это часть живой природы.

2) Заполните таблицу.

• Ответ:

   

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

  
  

  Методы изучения природы
  Метод	С какой целью применяется
  Наблюдение	Чтобы изучать природу поведения живого организма, не вмешиваясь в процесс
  Измерение	Установить нормальное числовое значение чего-либо
  эксперимент	Искусственно смоделировать ситуацию и наблюдать за поведением
  Моделирование	Воссоздание предметов подобных живой природе с целью исследования
  Сравнение	Сравнить признаки и свойства двух и более организмов

3) Укажите, какие методы применяют в природе, а какие в лаборатории.

• Ответ: 1. В природе используют методы: наблюдение, сравнение, описание.

  2. В лаборатории используют методы: измерение, эксперимент, моделирование.

4) Укажите методы, с помощью которых можно изучать следующие явления природы.

5)*В выходной день понаблюдайте за поведением домашнего животного (кошки, собаки, хомячка, крысы или любого др.). Что оно делает в тот или иной отрезок времени? Все виды деятельности записывайте в таблицу в краткой форме, например: в период с 10:00 до 12:00 спит, ест, умывается, играет.

Ответ:

6)* Проанализируйте заполненную таблицу. Укажите, в какой отрезок времени животное наиболее активно ведёт себя. В какое время в основном спит? Когда питается? Сравните результаты своих наблюдений с результатами одноклассников. Запишите вывод о поведении животного в течения дня, сделанный по результатам наблюдений.

Урок 2. методы изучения биологии — Биология — 5 класс

Биология, 5 класс

Урок 2. Методы изучения биологии

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1. Урок посвящён методам изучения биологии.

Ключевые слова:

Биология, научный метод, наблюдение, эксперимент

Тезаурус:

Научный метод – это совокупность приемов и операций, используемых при построении системы научных знаний.

Наблюдение – метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте (восприятие природных объектов с помощью органов чувств).

Эксперимент – метод исследования в биологии, при котором экспериментатор сознательно изменяет условия и наблюдает, как они влияют на живые организмы. Эксперимент можно проводить как в лаборатории, так и на открытом воздухе.

Измерение – это определение количественных значений тех или иных признаков изучаемого объекта или явления с помощью специальных технических устройств.

Обязательная и дополнительная литература по теме

1. Биология. 5–6 классы. Пасечник В. В., Суматохин С. В., Калинова Г. С. и др. / Под ред. Пасечника В. В. М.: Просвещение, 2019
2. Биология. 6 класс. Теремов А. В., Славина Н. В. М.: Бином, 2019.
3. Биология. 5 класс. Мансурова С. Е., Рохлов В. С., Мишняева Е. Ю. М.: Бином, 2019.
4. Биология. 5 класс. Суматохин С. В., Радионов В. Н. М.: Бином, 2014.
5. Биология. 6 класс. Беркинблит М. Б., Глаголев С. М., Малеева Ю. В., Чуб В. В. М.: Бином, 2014.
6. Биология. 6 класс. Трайтак Д. И., Трайтак Н. Д. М.: Мнемозина, 2012.
7. Биология. 6 класс. Ловягин С. Н., Вахрушев А. А., Раутиан А. С. М.: Баласс, 2013.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сегодня на уроке мы обсудим с вами методы изучения природы.

-Что такое метод?

Методом – называется последовательность действий, приводящих к определённому результату.

Ну, например, нам надо с вами порезать яблоко, сделать это можно разными методами. Я предлагаю вашему вниманию набор инструментов. Итак, что же нам выбрать ну, если мы хотим отрезать кружок от яблока, мы, скорее всего, воспользуемся с вами обычным ножом и разделочной доской. Попробуем, ура, получилось. Может быть, перед нами стоит более сложная задача и нам требуется нарезать яблоко дольками, для этого я предлагаю использовать вот такую яблокорезку, обратите внимание, ячейки яблокорезки разрежут яблоко на ровные дольки и при этом будет удалена сердцевина яблока. Приступаем. Отлично у нас всё с вами получилось. Но может быть, стоит задача измельчить яблоко, для этого я предлагаю использовать тёрку.

Результат использования данного метода налицо, подведём итог: метод, который мы выбираем для того, чтобы действовать, зависит от тех целей, которые мы перед собой ставим и того инструмента, который мы имеем, но сегодня речь пойдёт о научном методе.

Научным методом, ребята, называется совокупность способов получения новых знаний. Мы ведь с вами на уроки и приходим, чтобы получать новые знания. И среди научных методов выделяют три основных, именно эти методы я сегодня вам и продемонстрирую.

Для познания живой природы учёному очень важно правильно выбрать путь исследования, или метод (от греч. методос – способ познания), которым он будет пользоваться. Различают практические и теоретические методы. К практическим методам относят наблюдение и эксперимент (опыт). Теоретические методы связаны с объяснением результатов, полученных в ходе наблюдения или опытным путём. Они приводят к установлению различных закономерностей и взаимосвязей, а в конечном итоге – законов природы. Знание этих законов позволяет человеку понимать процессы, происходящие в живой природе, предвидеть их и использовать в практических целях.

Наблюдение

Этот метод остаётся важным методом научного познания сегодня. Например, можно наблюдать за поведением животных в природе.

Так как наблюдение даёт возможность получить ответ па поставленный вопрос, оно должно быть целенаправленным, то есть иметь определённую цель. Для того чтобы достигнуть поставленной цели, необходимо разработать план наблюдения, то есть порядок действий. Получаемые в ходе наблюдения ответы на поставленные вопросы необходимо как можно подробнее записывать в специальный дневник наблюдения. При этом ничего от себя добавлять нельзя. Для получения достоверных результатов необходимо провести повторные наблюдения в тех же условиях.

Эксперимент

Эксперимент (от лат. экспериментум – проба, опыт) – более сложный, чем наблюдение, практический метод. С его помощью можно подтвердить или опровергнуть какое-либо предположение. От наблюдения эксперимент отличается активным воздействием на изучаемый объект.

Например, можно опытным путём установить, как влияет полив на рост растения.

Если при соблюдении одних и тех же условий результаты нескольких опытов совпадают, то говорят о достоверности полученных данных.

Измерение

Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение – это определение количественных значений тех или иных признаков изучаемого объекта или явления с помощью специальных технических устройств. Самым простым измерительным инструментом является линейка. С её помощью измеряют длину, ширину и высоту предметов. Для измерения массы тел используют весы, для измерения температуры – термометры. Хорошо знаком вам прибор для измерения времени – часы. Для проведения сложных измерений конструируют специальные приборы.

Разбор типового тренировочного задания:

Тип задания: Добавление подписей к изображениям;

Текст вопроса: Подпишите приборы.

Варианты ответов:

Микроскоп

Секундомер

Весы

Лупа

Линейка

Термометр

Правильный вариант ответа:

Разбор типового контрольного задания

Тип задания: Выделение цветом;

Текст вопроса: Теоретические методы исследования

Варианты ответов:

А. разговор с дедушкой-лесником

Б. посещение контактного зоопарка

В. разведение аквариумных рыбок

Г. чтение биологической энциклопедии

Д. выбор породы собаки для брата

Е. кормление голубей на площади

Правильный вариант ответа:

А. разговор с дедушкой-лесником

Г. чтение биологической энциклопедии

Д. выбор породы собаки для брата

Методы изучения природы (наблюдение, эксперимент) | Природоведение. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

Человек во все времена стремился к познанию природы и использовал для этого разные методы.

Метод — способ изучения природы. Методами изучения природы являются эксперимент, наблю­дение, измерение.

Наблюдение. Узнать, что происходит с телами природы в естественных для них условиях, че­ловеку помогают органы чувств — зрение, слух, осязание, обоняние. Этот простой способ познания природы называется наблюдением. Несмотря на изобретение разнообразных научных приборов и инструментов, способ наблюдения не утратил своего значения и в современном природоведении.

Наблюдение — познание тел и явлений природы в естественных для них условиях обитания посред­ством органов чувств.

В начальной школе вы вели дневник погоды: в опре­делённое время наблюдали за облачностью на небе и осадками, определяли направление ветра и темпера­туру воздуха. Такое регулярное наблюдение за явле­ниями природы и их описание — пример использова­ния вами наблюдения как метода познания природы.

Рассмотрим некоторые примеры наблюдений, которые осуществляют учёные. Географы сосре­доточены не только на изменениях погодных условий, но и на изменениях, происходящих на земной поверхности. Астрономы наблюдают за не­бесными телами. Биологи исследуют тела живой природы. Физиков интересует возникновение и распространение света и звука. Химики наблюдают за тем, как вещества взаимодействуют между собой.

Эксперимент. Часто исследователям природы результатов наблюдений оказывается недостаточно. Тогда они используют другие методы изучения природы, в частности эксперимент.

Например, эксперимент проводят с целью поиска лучших условий выращивания сельскохозяйствен­ных культур. Исследователи искусственно изме­няют эти условия. На одних опытных участках растения высевают раньше, на других — позже. Наблюдая за их ростом и развитием, делают вывод о лучших сроках посева. Чтобы выяснить, как вли­яет свет на рост растений, их высевают на участках с разным освещением. По-разному увлажняя опыт­ные участки, выясняют, какое количество влаги лучше влияет на рост растений.

Таким образом, с помощью эксперимента исследо­ватели определяют лучшие условия для получения максимального урожая.

Эксперимент — это изучение тел и явлений в спе­циально созданных условиях.

Ни один эксперимент не обходится без наблюде­ния, причём эксперимент можно неоднократно по­вторять.

Измерения. Исследование природы становится более точным, если в процессе наблюдения либо эксперимента проводить измерения.

Измерять — означает сопоставить, сравнить с эта­лоном. Эталон — это мера, образец.

В табл. 1 указаны эталоны и единицы измерения определённых характеристик тел.

Таблица 1

Эталоны и единицы измерения определённых характеристик

Изучая природоведение, вы будете проводить наблюдения за телами природы, взаимодействием веществ, выполнять эксперименты.

При проведении наблюдений необходимо соблю­дать определённые правила: Материал с сайта //iEssay.ru

1. Сформулировать цель наблюдения.
2. Определить условия и продолжительность прове­дения наблюдения.
3. Подумать, понадобится ли оборудование и какое.
4. Зафиксировать результаты наблюдения, соста­вив описание увиденного.
5. Сделать вывод (о чём узнали, выполняя наблю­дения, какие особенности природы выяснили с помощью метода наблюдения).

Наилучшим и самым безопасным для живой природы является способ фиксирования в виде фото- и видеосъёмки. Наверное, вам приходилось видеть на экране телевизора или компьютера, как «на глазах» из бутона распускается цветок. Хотя в действительности это происходит не за один день. Такие изображения возможны благодаря много­кратному фотографированию.

Современные исследователи природы использу­ют значительно больше научных методов, но среди первых были наблюдение, эксперимент, измерение.

На этой странице материал по темам:

• метод изучения природы наблюдение
• какие методы изучения природы вы узнали
• пример метода изучения природы — наблюдение
• реферат на тему наблюдение за природой
• изучение природы

«Методы изучения природы». Урок в 5-м классе природоведения

Цель: создать условия для усвоения
учащимися сущности методов наблюдения ,
эксперимента и измерения при изучении
природы, их использования в практической
деятельности.

Оборудование: Аквариум, линейка,
термометр, весы, стаканчики с водой, глиной
речным песком , древесные опилки , кнопки и
магнит.

Ход урока

1. Организационный момент, распределение
учащихся по группам.

2. Новая тема.

Слово учителя: Мы много с вами
говорим, что природу надо любить Мы любим
полноводные реки и тихие озера, бескрайние
леса нашего родного края, безбрежные
морские просторы, высокие горы и красивые
долины. Но мало только говорить о любви, но и
уметь изучать природу и нужно приложить все
силы, чтоб была она еще краше и богаче на
радость людям

 Метода изучения природы

1. Наблюдение
2. Эксперимент
3. Измерение

Чтобы понять чем эти изучения отличаются
друг от друга мы выполним задания по
группам и самостоятельно определим как
какая группа изучили природу.

Задание 1 группе: Подойти к
аквариуму и изучите как плавают рыбки, как
они едят. Расскажите про их внешний вид

Задание 2 группе: Перед вами
стаканы с водой, глина и речной песок. ;
деревянные опилки, кнопки и магнит. Глину и
песок растворите в воде. С помощью магнита
попробуйте кнопки очистить от опилок.

Что вы увидели и что получили? Какие
свойства этих веществ вы изучили?

Задание 3 группе: Вам даны измерительная
линейка, термометр весы. Каждый ученик
группы измеряет свой вес, рост и
температуру.

После работы в малых группах проводится
коллективное обсуждение результатов.
Учащиеся отвечают на поставленные вопросы.

1 группа

• Какие органы чувств использует человек,
  наблюдая за животными ( 90 % -зрение, 8-9 %
  слух, 1-2 остальные органы чувств)
• Как мы назовем этот метод познания
  природы?
• Что можно узнать с помощью наблюдения?

2 группа

• Можно ли увиденное и сделанное назвать
  методом наблюдения?
• Чем отличается наблюдение от данного
  метода работы с
• Как назовем этот метод познания природы?
•  

Слова учителя Эксперимент ( опыт) -
это воспроизведение в лабораторных
условиях того или иного природного явления.
Эксперимент – наиболее сложный метод
познания природы, и осуществляется он по
определенному плану. Демонстрируется план
опыта:

1. Определить цель.
2. Выдвинуть предположение , гипотезу.
3. Составить план проведения опыта,
   эксперимента.
4. Подобрать оборудование
5. провести опыт, эксперимент, наблюдение.
6. Сделать записи, рисунки.
7. Записать свои наблюдения и сделать
   выводы.
8. Объяснить наблюдение на основе
   теоретических знаний.
9. Обдумать возможное применение
   полученных знаний на практике.

3 группа

• Можно ли это изучение назвать
  экспериментом?
• Как делают измерения?
• Нужен ли этот метод для изучения природы?

Затем коллективно обсуждается . для чего
нужно изучать природу

1. наблюдать за жизнью животных , узнать о
   их повадках;
2. путем эксперимента человек, изучает
   возможные свойства неживой и способности
   живой природы;
3. путем измерения люди могут узнать вес,
   рост, температуру, пульс животных и людей,
   объем, длину, высоту, ширину предметов и т.
   д.
4. благодаря изучению природы, человек
   должен начать беречь и любить ее
5. Записать в тетрадь
   1. Методы изучения природы.
   2. Цели изучения природы

3. Закрепление темы :

1. Какие методы были применены автором
   этих строк для изучения природы.

• За 1 час муравьи берут в « плен» на 0, 4 га
  леса вокруг муравейника 2 тыс. гусениц?
• Лен цветет голубыми цветочками только
  до обеда;
• Самое крупное соцветие у одной из
  индийских пальм. Оно достигает в высоту 14
  м, его диаметр 12. м
• Грязный снег быстрее тает, чем чистый.

Природа прекрасна, многообразна.,
величава, богата и нами любима.

Наблюдайте, измеряйте и
экспериментируйте.

Но никогда не навредите природе!

 Домашнее задание: прочитать текст
учебника, по желанию провести наблюдение за
домашним животным

2.

Методы исследования в биологии

Метод — это способ решения какой-нибудь задачи или проблемы.

Научный метод — это совокупность способов и действий, используемых для получения новых знаний и их обобщения.

Методы, универсальные для всех биологических наук: описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.

1. Описательный метод. В его основе лежит наблюдение. Этот метод использовали учёные древности, которые занимались сбором и изучением разных живых организмов; он применяется и в настоящее время (например, когда находят новый вид).

Наблюдение — метод, основанный на восприятии природных объектов с помощью органов чувств.

Можно просто наблюдать, например, за развитием растений. Можно для наблюдения за живыми организмами использовать специальные приборы (как при ежемесячном взвешивании и измерении роста грудного ребёнка). Наблюдать можно за сезонными изменениями в природе, за линькой животных и т. д. Выводы, сделанные наблюдателем, проверяются либо повторными наблюдениями, либо экспериментально.

2. Сравнительный метод стали применять в \(XVII\) в. Этот метод дал возможность систематизировать живые организмы на основе сравнения их внешнего и внутреннего строения. В современной науке сравнительный метод также находит широкое применение.

3. Исторический метод — это установление закономерностей возникновения и развития биологических процессов и явлений. В биологии этот метод начали использовать во второй половине \(XIX\) века. Исторический метод дал учёным-биологам возможность не только заниматься описанием биологических явлений, но и позволил объяснять происхождение и развитие живых систем.

4. Экспериментальный метод — это получение новых знаний (изучение явления) с помощью поставленного опыта (эксперимента).  

Эксперимент — метод, при осуществлении которого исследователь создаёт определённые условия и определяет, какое влияние они оказывают на живые организмы.

Первым эксперимент применил Уильям Гарвей (\(1578\)–\(1657\) гг.) в работах по изучению кровообращения, а широко использовать этот метод биологи начали при изучении процессов жизнедеятельности в \(XIX\) в.

А Г. Мендель первым использовал эксперимент не только для установления фактов, но и для проверки гипотезы, сформулированной на основании полученных данных о наследовании некоторых признаков у растений.

В \(XX\) в. появились приборы для исследования биологических объектов (электронный микроскоп, компьютерный томограф и др.), и экспериментальный метод стал ведущим при изучении живых объектов.

Моделирование, т. е. метод исследования, основанный на создании и изучении моделей, также находит применение в современной биологии. С помощью компьютерного моделирования изучаются механизмы и направление эволюции, закономерности развития экосистем и биосферы.

Биология состоит из большого числа частных наук, занимающихся изучением разных объектов: морфология, физиология, цитология, экология и т. д. Поэтому наряду с общебиологическими методами выделяют методы, которые используются частными биологическими науками: генетика — близнецовый метод, селекция — метод индуцированного мутагенеза, молекулярная биология — рентгеноструктурный анализ и т. д.

Научный факт — это форма научного знания, в которой фиксируется конкретное явление или событие; результат наблюдений и экспериментов, устанавливающий характеристики объектов.

Гипотеза — предположение (утверждение), для которого требуется доказательство.

Теория — обобщённое учение, объединяющее результаты наблюдений и исследований в единое целое.

Методы изучения природы

Для познания природных явлений большое значение имеет метод, которым пользуются учёные. Основными методами изучения естественных наук являются: наблюдение, эксперимент, измерение, о которых и пойдёт речь в нашем уроке.

Метод наблюдения является одним из самых доступных методов изучения природы, но для его проведения необходимо желание, терпение, и умение.

Французский энтомолог Жан Анри Фабр пользовался этим методом при изучении окружающих организмов, в частности насекомых.

Фабра часто замечали на природе, когда он неподвижно сидел и что-то рассматривал. Многим это занятие казалось странным. Проходящие мимо не могли понять, чем на самом деле занимался этот человек.

Однако, то, чем занимался Фабр, внесло большой вклад в науку. Его работы были не только оригинальны, но ещё и соответствовали высочайшим стандартам. Наблюдение за окружающими организмами на первый взгляд кажется простой работой. Иногда для того, чтобы понять те или иные явления, необходимы годы.

Например, некоторые исследования Фабра длились десятилетиями. Он изучал поведение жуков скарабеев почти 40 лет.

Жан Фабр писал о жуках, о гусеницах бабочек, о кузнечиках, однако его наибольшие симпатии были на стороне ос. Разгадывание их нравов стало делом жизни Фабра.

Благодаря своей наблюдательности он стал одним из лучших в мире знатоков насекомых.

Свои открытия Фабр описал в книгах, которыми и сегодня восхищаются учёные и любители природы разных стран.

Методом наблюдения пользуются не только биологи, но и учёные самых разных специальностей.

Зажжём свечу и понаблюдаем за пламенем, изучим его строение. Мы видим, что оно неоднородно по цвету. Пламя имеет три зоны.

Тёмная зона находится в нижней части пламени. Это самая холодная зона по сравнению с другими. Тёмную зону окаймляет самая яркая часть пламени. Температура здесь выше, чем в темной зоне. Наиболее высокая температура в верхней части пламени.

Чтобы убедиться, что различные зоны пламени имеют разную температуру, можно провести такой опыт. Поместим лучинку в пламя так, чтобы она пересекала все три зоны. Лучинка сильнее обуглилась там, где попала в зоны с ярким и менее ярким пламенем. Значит, пламя там более горячее. Средняя часть пламени не самая горячая. Такое же строение пламени не только у свечи, но и у других горящих предметов.

Методом наблюдения пользуются при изучении физических явлений в атмосфере (газовой оболочке, окружающей нашу планету) и гидросфере (водной оболочке Земли).

Учёными ведутся наблюдения за землетрясениями, лавинами и другими природными явлениями.

Издавна основным методом астрономических исследований было визуальное наблюдение за небесными телами. Основным инструментом при этом является оптический телескоп.

В телескоп можно наблюдать за различными небесными телами: планетами, кометами, звёздами.

Все звёзды Вселенной имеют разный диаметр. И даже наше Солнце не самая огромная звезда, впрочем, и не маленькая.

Наблюдение за астероидами позволит подготовить и осуществить план по предотвращению столкновения. Известна масса случаев падения метеоритов на землю.

На территории ЮАР есть кратер Вредефорт, который оставил на память посетивший планету метеорит. Недалеко от места его падения сейчас находится город Вредефорт. Кратер занесён в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Падение объектов размером в десятки километров может причинить общемировой ущерб, вплоть до гибели человечества.

Защита от астероидов включает в себя ряд методов, с помощью которых можно изменить траекторию околоземных объектов и предотвратить столкновение.

С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, приводит её в систему и ищет в этой информации какие-то закономерности.

Ещё один метод изучения естественных наук — эксперимент.

Слово «эксперимент» имеет латинское происхождение и на русский язык переводится как «опыт», «проба».

Немецкий биолог Густав Крамер экспериментально установил, что перелётные птицы во время своих путешествий ориентируются по солнцу и звёздам.

Отловленных перелётных птиц Крамер посадил в клетку, стоявшую под открытым небом, и с наступлением прохладных осенних дней установил за ними постоянное наблюдение. Как только наступила пора перелётов, птицы стали вести себя беспокойно. Они безостановочно перепархивали в клетке с места на место, но при этом сохраняли определённое направление. В ненастную погоду такого предпочтительного направления не было, но стоило показаться солнцу, как птицы (а это были дневные мигранты) возобновляли попытки лететь в направлении своих обычных миграций.

Крамеру удалось убедительно доказать роль солнца и биологических часов в ориентации птиц.

Если солнце закрыть от птиц непрозрачным экраном и с помощью зеркала направить на них солнечные лучи с другой стороны, то менялось и направление полёта.

С помощью опытов изучают поведение животных. Все вы видели, как маленькие утята следуют за мамой уткой, куда бы она ни шла.

Эта связь между мамой уткой и утёнком осуществляется в момент насиживания и вылупления птенца.

Такая связь называется запечатлением. Самка во время насиживания яиц издаёт характерное кряканье, а утята, находящиеся в яйце, запечатляются на этот звук. Когда утята вылупятся, они бегут на голос, где бы ни находилась крякающая мать.

Утята запечатляются не только на голос, но и на образ (внешность) матери.

Однако если в момент вылупления утки не оказывается рядом, утята могут запечатлиться с любым движущимся предметом. Это было доказано экспериментально.

Выведенных из яиц утят помещали вблизи модели утки. Искусственную утку перемещали по кругу. Увидев её, утята начинали следовать за ней.

Запечатление может произойти и с человеком. Если утята первым увидят его, они будут реагировать на него, как на свою мать, и всюду за ним следовать.

Немецкий этолог Карл фон Фpишем изучал способность медоносных пчёл различать цвета.

Приманку (сладкий нектар) помещали на квадрат определённого цвета, и вскоре насекомые садились на него и без приманки, безошибочно находя среди квадратов других цветов, даже если их меняли местами.

Проводя эти опыты, учёный обнаружил, что достаточно одной пчелы «разведчицы», которая появится на цветном блюдечке с сиропом, выставленном на открытом воздухе, чтобы вскоре после её возвращения в улей к этому блюдечку прилетело множество пчёл.

Этот опыт привёл к открытию у пчёл своеобразного языка — «языка танцев», с помощью которого пчёлы передают друг другу важную информацию.

Очень часто при изучении природы применяют метод измерения. При помощи весов, к примеру, можно определить массу тела.

Методом измерения было установлено, что лягушки впитывают воду через кожу. Древесную лягушку взвесили на весах и установили, что её вес равняется 95 граммам. После этого лягушку обернули мокрой тряпкой, и через час она весила уже 152 грамма.

Ни одна амфибия не пьёт воды обыкновенным способом, а всасывает её исключительно через кожу. Вот почему для них необходима близость воды или сырость.

Метод измерения также применяют для того, чтобы узнать, например, численность животных.

Учитывают общее количество и плотность зверей или птиц, рыб, имеющихся на конкретной территории.

Объектом учёта могут быть сами животные (учёт по встречам), норы и хатки. А также следы животных, заметные на снегу, а в определённых условиях и по чернотропу.

Численность птиц определяют весной по их голосам и гнездовьям.

Для постановки эксперимента часто необходимо специальное оборудование.

Физики при изучении электрических цепей применяют приборы для измерения напряжения, силы тока и электрического сопротивления.

Географы использую компасы — устройства, которые облегчают ориентирование на местности. С помощью компаса можно точно определить стороны света. В центре компаса располагается намагниченная стрелка (синий цвет которой показывает на север, а красный — на юг).

По окружности — циферблат с обозначенными сторонами горизонта. Сбоку — арретир. Это приспособление необходимое для закрепления подвижности стрелки.

Чтобы определить по компасу стороны горизонта, нужно отпустить арретир и установить компас горизонтально, как можно дальше от магнитов и металлических предметов, далее дождаться, пока указательная стрелка остановится и покажет сторону света. Синяя стрелка укажет на север, красная — на юг, слева будет запад, а справа — восток.

Химики в своих исследованиях также используют специальное оборудование. Простейшее из них — это, например, уже знакомый вам нагревательный прибор спиртовка и различная химическая посуда, в которой проводят и изучают превращения веществ, то есть химические реакции.

В биологии широко используются оптические приборы, которые позволяют во много раз увеличить изображение наблюдаемого объекта (увеличительное стекло, лупа) и микроскопы, позволяющие увидеть объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

P.S. Нам важно знать, по каким учебникам вы занимаетесь с детьми, чтобы темы в наших разработках полностью совпадали с теми, которыми пользуетесь вы. Поэтому предлагаем вам принять участие в небольшом опросе. В нём всего несколько пунктов, и много времени он не займёт. Зато вы точно будете уверены, что получите именно тот материал, который понадобится вам в работе.

Ссылка на участие в опросе:

https://goo.gl/forms/KewStMc62oc3ep3l1

Будем рады любым пожеланиям и предложениям.

Методы научного исследования: классификация, характеристика

Применение грамотной исчерпывающей методологии позволит избежать отклонения или доработки текста. Научные методы — это комплекс средств, принципов, которые подобраны, чтобы построить дальнейшую теоретическую и практическую часть статьи.

Содержание:

1. Понятие метода научного исследования
2. Какие бывают теоретические методы научного исследования
3. Какие методы исследования относятся к эмпирическим
4. Классификация методов научного познания
5. Примеры использования методов научного познания

Чтобы в совершенстве владеть современными методами научного исследования, нужно изучить множество источников, самостоятельно проанализировать всю информацию.

Публикации в авторитетных зарубежных журналах важны для подтверждения компетентности ее автора, научного признания, дальнейшей защиты на соискание степени, пополнения портфолио.

Современные методы научного исследования

На сегодня существуют несколько понятий метода научного исследования, однако они незначительно отличаются друг от друга. В переводе с греческого само слово означает «путь или прослеживание», термин на основе этого и рассматривается как способ познания, который помогает достижению поставленной цели при помощи определенной последовательности действий.

Основные теоретические методы научного исследования

1. Индукция – движение мысли от частного к общему, зная отдельные факты можно прийти к закону, лежащему в их основе. Ее особенность – то, что полученные сведения, как правило, носят вероятностный характер, а не заведомо истинный.
2. Дедукция прямо противоположна, частное вытекает из общего. Эта цепочка умозаключений, в отличие от предыдущей, логична, ее звенья приводят к неопровержимому выводу.
3. Аксиоматический, специфика метода – в начале процесса задается набор базовых положений, они не требуют доказательств и принимаются за явные, по сути, являются аксиомой.
4. Анализ, в основе – мысленное разложение предмета на части, которые его составляют.
5. Синтез объединяет умозаключения, полученные в ходе предыдущего метода исследования, в единое целое.

Основные эмпирические методы научного исследования

1. Наблюдение пользуется заслуженной популярностью. Для него характерно восприятие тех или иных явлений в целостности и динамике. Метод относится к практическим.
2. Эксперимент носит комплексный характер, он часто используется в педагогике, психологии.
3. Анкетирование удобно тем, что за сравнительно короткий промежуток времени помогает собрать солидное количество данных.
4. Беседа, интервью. Опросные методы, которые относятся к практическим.

Классификация методов научного познания

Выбор эффективных методов научного познания необходим для успешного выполнения исследования. В зависимости от направления науки способы достижения цели могут различаться. Методы исследования подразделяются на несколько групп: наблюдение, сравнение, эксперимент, измерение, абстрагирование.

Наблюдение

Данный процесс предполагает использование органов чувств для получения знаний. В большинстве случаев применяется в составе других методов.

Сравнение

В результате сравнения удается установить общие черты или различия с другим явлением или предметом. Сравниваться должны существенные признаки, которые помогут ответить на основные вопросы познавательной задачи. Выявление общего, присущего двум объектам, есть путь к познанию закономерностей.

Измерение

Процедура проводится с целью получения конкретной величины при помощи общепринятых единиц измерения. Данный метод познания дает точные цифры, которые позволяют получить сведения об изучаемом объекте. На эффективность измерений влияет используемое измерительное оборудование.

Эксперимент

Данный метод предполагает систематическое изучение объекта в определенных условиях. Эксперимент позволяет изучать явление в экстремальных или изолированных от окружающей среды условиях. Ученый всегда может вмешаться в процесс, менять ход явления. Эксперимент проводится как с самим объектом, так и с его искусственно созданной моделью.

Абстрагирование

Суть данного метода состоит в отвлечении от неважных параметров, которыми наделен объект, фиксировании явлений, представляющих интерес для исследователя. В результате абстрагирования ученый получает информацию о некоторых особенностях объекта.

Применение методов научного исследования

В работе все они взаимосвязаны, органично дополняют друг друга, обязательно отвечают поставленным задачам. Использовать их следует с учетом специфики каждого, имеющихся плюсов и минусов.

Отдельное внимание можно обратить на сравнительно-исторический анализ, он позволяет выделить причинно-следственные связи, выстроить логическую цепочку. Собственные выводы можно строить на базе объективных сведений или полученных самостоятельно с помощью методов, которые являются научными, общепризнанными. Знакомство с историей вопроса обогащает дополнительными фактами, может натолкнуть на рассмотрение проблемы с новой точки зрения.

У беседы и интервью основной недостаток – значительные временные затраты, даже если их проводить не индивидуально, а в группах. Важно четко определить цель, вытекающую из задачи исследования.

Рекомендуется предварительно набросать план вопросов, а в ходе деятельности его придерживаться, не отвлекаясь на ненужные детали. Следует заранее предусмотреть возможности фиксирования информации и создать комфортную эмоциональную, психологическую обстановку.

В анкетировании часто анонимность – основа достоверности. Нужно учитывать ряд требований:

• использовать прямые и косвенные вопросы;
• делать предварительную проверку их понимания на малом количестве респондентов, базируясь на этом, вносить коррективы;
• обеспечить репрезентативность выборки как действенного средства получения сведений.

Отметим также, что за последние годы можно заметить рост популярности в гуманитарных науках квалиметрических или количественных методов, характерных ранее исключительно для естественнонаучных исследований. Однако основное требование – использовать комплекс методов, которые подобраны в соответствии с отличительными чертами, особенностями того или иного научного исследования.

Метод измерения — обзор

a Методы альфа- и гамма-спектрометрии

Сравнение методов измерения радия показывает, что альфа-спектрометрия является наиболее чувствительным радиометрическим методом из-за ее низкого фона. Во избежание ухудшения разрешения и химического выхода радий необходимо осторожно отделять от матрицы образца и других элементов, включая барий, а затем наносить электроосаждение тонким слоем на диск из нержавеющей стали или соосаждать вместе с BaSO ₄ и / или PbSO _{. 4} , который собирается на мембранном фильтре (Hancock and Martin, 1991; Alvarado et al., 1995; Варгас и др., 1995; Креспо, 2000; Лори и др., 2000; Бланко и др., 2002; Халупник и др., 2002; Пуркл и Эйзенхауэр, 2003b; Бояновски и др., 2005; Дай и др., 2012a, 2012b, 2012c; Song et al., 2017). Высокое разрешение альфа-спектроскопии для образцов с низкой массой позволяет напрямую измерять концентрации ²²⁶ Ra, ²²⁴ Ra и ²²³ Ra, а аналитические определения ²²⁶ Ra могут быть получены за гораздо более короткое время. чем другими методами, основанными на косвенном определении через дочернюю ²²² Rn.

¹³³ Ba (β / γ-излучатель) является наиболее часто используемым индикатором химического выхода, но также используется ²²⁵ Ra (через его α-излучающую дочь ²²⁵ Ac) (Hancock and Martin, 1991). ²²⁸ Ra может быть измерено непосредственно с того же диска либо с помощью гамма-спектрометрии через дочерний элемент, излучающий γ, ²²⁸ Ac, через 2 дня врастания (Hughes et al., 2004), либо с помощью альфа-спектрометрии через его α-излучающий внучка, ²²⁸ Th, через 6–12 месяцев врастания (Eikenberg et al., 2001).

Радий часто отделяют с использованием эффективного и простого метода, при котором изотопы радия адсорбируются на полиамидном диске или тонкой пленке с покрытием MnO ₂ , который измеряется непосредственно с помощью альфа-спектрометра (Surbeck, 1995, 2000; Eikenberg et al., 2001; Ковач и др., 2004; Караманис и др., 2006).

Пределы обнаружения ²²⁶ Ra и ²²⁸ Ra в пробах окружающей среды альфа-спектрометрическими методами составляют от 0,1 до 0,5 мБк и 0,2–0,3 мБк, соответственно, и 0.1–1 Бк и 0,1–0,3 Бк соответственно по данным гамма-спектрометрии (Hou and Roos, 2008; Eikenberg et al., 2001; Hughes et al. , 2004; van Beek et al., 2010). Более низкие пределы обнаружения 7,4–81 мБк с помощью гамма-спектрометрии могут быть получены при использовании низкоуровневой гамма-спектрометрии (экранированная подземная лаборатория), отделения радия от матрицы образца или использования методов β – γ-совпадений (Köhler et al. , 2002).

Основное преимущество гамма-спектрометрического метода заключается в том, что ²²⁶ Ra, ²²⁸ Ra и ²²⁴ Ra могут быть определены одновременно с использованием простой обработки образца (Smith et al., 1997; Бонотто, 2004; Василе и др., 2010).

Обзор методов сбора и измерения данных — социальная работа 3401 Учебное пособие

Способы измерения и сбора данных

Независимо от того, использует ли научное исследование качественный или количественный подход, исследователям необходимо определить стратегию сбора данных о наблюдаемом явлении. Варианты различаются по нескольким параметрам, одним из которых является степень навязчивости стратегий. Подумайте о домашних видео вашей семьи и фотографиях на вашем телефоне.Существует большая разница между откровенными и постановочными изображениями — откровенные снимки демонстрируют более естественное поведение, чем постановочные.

То же верно и в отношении научных измерений: поведение, наблюдаемое в естественных условиях, более репрезентативно, чем поведение, наблюдаемое в лабораторных условиях или в условиях, когда наблюдаемые знают, что их поведение изучается. Это первое измерение, которое мы исследуем в отношении способов измерения и сбора данных.

Натуралистическое наблюдение. Как качественные, так и количественные исследования могут использовать методы натуралистических наблюдений при сборе данных. Это означает, что информация о поведении собирается в обычных условиях. Если исследователь хочет узнать об агрессии между детьми дошкольного возраста, его поведение можно наблюдать в естественных ситуациях и в естественной среде — в детском саду, на детских площадках, дома или при езде в машине. Преимущество этого подхода в том, что данные отражают естественное поведение. К недостаткам этого подхода можно отнести отсутствие контроля со стороны исследователя над обстоятельствами или переменными, которые могут повлиять на наблюдаемое поведение. Например, домашнее наблюдение может быть прервано звонком в дверь или телефоном и лаем собаки, что может изменить поведение наблюдаемых. Лабораторные условия могут минимизировать эти смешивающие факторы, но наблюдения за поведением, выраженные в лаборатории, могут неточно отражать или обобщать естественные условия поведения.Другой фактор, который принимают во внимание исследователи, — это возможность того, что интересующее поведение может происходить недостаточно часто, чтобы его можно было действительно наблюдать в естественных условиях. Исследователи могут почувствовать необходимость создать лабораторные условия, чтобы «запустить» интересующее поведение, чтобы его можно было наблюдать. Например, представьте, что исследователи заинтересованы в наблюдении за тем, как семьи договариваются о распределении ресурсов между членами и для семьи в целом. Это может быть трудно наблюдать во время удобно запланированного периода наблюдения.Вместо этого исследователи могли бы предоставить членам семьи конкретную задачу по распределению и наблюдать, как они обсуждают решение — возможно, предоставив им скретчированный лотерейный билет штата и попросив их решить, что делать, если они выиграли 1000 долларов. Хотя это не типичная, рутинная проблема распределения ресурсов, с которой сталкиваются семьи, задача предназначена для «запуска» поведения распределения ресурсов у наблюдаемых членов семьи. Ограничение состоит в том, что члены семьи должны будут сообщить исследователям, насколько типично их поведение по сравнению с естественными ситуациями.

Тип данных, собранных в результате натуралистических наблюдений, различается в качественных и количественных исследованиях. Качественные данные могут включать подробные и подробные описания того, кто что делает / говорит, когда они это делают / говорят, как они это делают / говорят, а также последовательный контекст того, что происходит — предвестники и последствия каждого поведения. Эти данные могут быть позже закодированы для тематического или другого качественного анализа. Количественные данные могут включать числовые подсчеты частоты определенного поведения или продолжительности (в секундах или минутах) конкретного интересующего поведения.Для этого исследователям необходимо заранее определить, какое поведение будет записано в качестве данных, с очень точным указанием определения и критериев этого поведения. В обоих случаях, качественных и количественных, возможность проанализировать действия полезна для обеспечения точности и полноты данных. Таким образом, запись наблюдаемых событий является обычным явлением, так что события можно многократно воспроизводить. Кроме того, работа с записями позволяет исследователям перекрестно проверять решения по данным, принятые людьми, кодирующими, оценивающими или оценивающими наблюдаемое поведение.

Данные прямых наблюдений особенно полезны в исследованиях, в которых участники не могут предоставить информацию о себе или своем обычном поведении. Это обычно верно, например, для младенцев и маленьких детей. По мере развития и развития их языковых / коммуникативных навыков способность людей отвечать на вопросы об их внутренних мыслительных процессах и поведении улучшается, по крайней мере, в некоторой степени. Наблюдение может быть хорошим вариантом при изучении людей, у которых есть когнитивные или интеллектуальные препятствия для постоянного предоставления информации, например людей с деменцией.

Фотоголос. Подход к сбору качественных данных, который отличается от наблюдения за людьми в их естественной среде, предполагает активное участие самих людей в наблюдении за своей естественной средой. Photovoice — мощная стратегия совместных действий для сбора данных (Wang, 1999). Подход начинается с того, что люди фотографируют то, что имеет для них значение в повседневной жизни. Это особенно важно как метод, используемый с традиционно маргинализированными группами или сообществами (Fisher-Borne & Brown, 2018). Второй этап методологии фото-голоса не менее, если не больше, важен — запись объяснений участников по поводу изображений, которые они решили запечатлеть или создать. Использование методологии фото-голоса было представлено как стратегия привлечения молодых чернокожих мужчин в качестве исследователей к совместным исследованиям на уровне сообществ (CBPR) с целью формирования проекта по профилактике и уходу в связи с ВИЧ, обеспечивая им возможность участвовать и высказывать свое мнение. слышал (Fisher-Borne & Brown, 2018). В этом исследовании участники задокументировали участие в групповых обсуждениях своих фотографий, ориентированных на действия и решение проблем.Эта особенность отличала исследование от документальных фото-голосовых проектов — основной упор в обсуждениях был сделан на том, чтобы помочь мужчинам определить проблемы и шаги к личным и социальным изменениям. У каждой недели проекта была тема, вокруг которой мужчины фотографировались (например, стереотипы, черная мужественность, сексуальность, самооценка, эмоции, множественные «идентичности»). Фотографии обсуждались на групповых занятиях, где каждый фотограф выбирал свое собственное фото для обсуждения, давал ему название или ярлык и проводил обсуждение в соответствии с темой.Анализ, в котором участвовали участники исследования, привел к 4 темам: идентичность, стереотипы усиливают угнетение, ожидания и освобождение / принятие себя. Авторы выступили за использование этого подхода в качестве качественного, ориентированного на действия метода исследования:

«В технике Photovoice заложена вера в то, что люди могут участвовать и определять для себя проблемы, которые будут определять их жизнь. Хотя Photovoice является средством личного самовыражения, его структура обеспечивает озвучивание общественных и общественных проблем.Таким образом, визуальные образы и процесс участия служат инструментом для защиты и коллективных действий »(Fisher-Borne & Brown, 2018, стр. 171).

Анализ артефактов . Другая форма ненавязчивого наблюдения включает анализ останков или артефактов, оставшихся после естественного поведения. Например, исследователи алкоголя могут пожелать записать данные о покупках алкоголя участниками исследования. Участников можно попросить сохранить все квитанции (бумажные и электронные) обо всех покупках, сделанных за месяц.Эти квитанции затем могут быть проанализированы на предмет покупок, связанных с алкоголем. Этот подход анализа артефактов может быть более репрезентативным для реального покупательского поведения алкоголя, чем вопрос о поведении — люди могут не осознавать или ошибаться в отношении своего фактического покупательского поведения, либо недооценивая, либо переоценивая реальность. Другие типы артефактов, которые могут быть проанализированы, включают личные дневники и публикации в социальных сетях, а также записи данных с таких устройств, как фитнес-трекеры и GPS-трекеры.Как и в случае с методологией Photovoice, могут быть уместны другие подходы, основанные на искусстве: выявление и анализ танца, поэзии, рисунков / живописи, скульптуры и других артефактов.

Источники административных и вторичных данных . Записи клиентов и административные данные — это формы артефактов, которые также можно с пользой проанализировать, чтобы ответить на некоторые исследовательские вопросы. Информация может быть изначально собрана не для исследовательских целей, но все же может быть информативной для исследования.Административные данные включают информацию, обычно записываемую в программах, агентствах и учреждениях в рамках обычных операций. Например, исследователи проанализировали данные, обычно собираемые на уровне штата в виде отчетов о жестоком обращении с детьми и пренебрежении им (CA / N) (Lanier et al., 2014). Исследователи рассчитали коэффициенты диспропорциональности для каждого штата, сравнив уровень жестокого обращения с детьми в штате для групп чернокожих и белых, а также для групп латиноамериканцев и белых. Затем они связали эти данные по штатам со статистикой о бедности каждого штата, показателях матерей-подростков и матерей-одиночек. Результаты этого исследования с использованием административных данных показали, что диспропорциональность уровней жестокого обращения с детьми коррелировала с диспропорциональностью уровней бедности, и это наблюдалось как для чернокожих, так и для испаноязычных групп. Кроме того, значительная часть случаев пренебрежения детьми несоразмерность между черными и белыми группами (66%) объясняется непропорциональностью показателей материнства среди подростков. Подобное исследование и наблюдаемая непропорциональная связь между бедностью и жестоким обращением имеет серьезные последствия для социальной справедливости для практики и политики социальной работы.

Административные данные отличаются от того, что вы, возможно, слышали, под названием вторичные данные анализ. Вторичный анализ касается информации, собранной для исследовательской цели, но анализируемой иначе, чем в первичном исследовании, для которого информация была изначально собрана. Первоначальное исследование включало сбор первичных данных , более позднее исследование включает анализ вторичных данных. Например, многие исследователи вторично проанализировали данные исходного исследования «Хрупкие семьи и благополучие детей».Оригинал представляет собой продолжающееся многолетнее лонгитюдное исследование результатов развития ребенка в связи с многочисленными факторами родителей, семьи и соседства. Барнхарт и Магуайр-Джек (2016) сообщили о своем анализе роли родительского стресса и депрессии во взаимосвязи между восприятием матерями-одиночками социальной сплоченности общества и жестоким обращением с детьми. Они проанализировали данные подгруппы из 1158 матерей-одиночек из полного оригинального исследования. Исследователи сообщили, что восприятие матерями-одиночками социальной сплоченности сообщества влияет на жестокое обращение с детьми, и на характер этого эффекта влияет материнская депрессия: большая социальная сплоченность была связана с более низкими показателями депрессии, а более низкая депрессия была связана с более низким уровнем жестокого обращения с детьми. ставки.Эти результаты демонстрируют важность того, чтобы социальные работники уделяли внимание факторам как на индивидуальном, так и на общинном уровне при разработке мероприятий по предотвращению или сокращению жестокого обращения с детьми; вмешательство в социальную сплоченность сообщества может повлиять на жестокое обращение с детьми, потому что оно может повлиять на материнскую депрессию. Это важно еще и потому, что социальные работники заботятся не только о благополучии детей, но и о благополучии матерей.

Два примера (Lanier, et al., 2014 и Barnhart & Maguire-Jack, 2016) демонстрируют наибольшее преимущество, связанное с административными и вторичными данными. Исследователи ответили на свои исследовательские вопросы, не тратя много времени и ресурсов на получение новых первичных данных. Они избежали дублирования усилий по сбору данных, которые уже были затрачены. Это не означает, что исследования административного и вторичного анализа данных проще или требуют меньше усилий, чем исследования первичных данных: усилия и время распределяются по-разному.Эти исследования все еще должны пройти проверку IRB для защиты людей, чтобы гарантировать, что риски минимальны или меньше. Эти два исследования также демонстрируют одно из наиболее значительных ограничений, связанных с административными и вторичными данными. Сбор первичных данных мог не включать лучшие прямые измерения переменных, которые интересовали исследователей. Может существовать потребность в вере в логический скачок, который простирается между доступными данными и переменными, которые исследователи хотят проанализировать.

Кроме того, использование административных или вторичных данных делает новое исследование уязвимым для любых ограничений методологии, связанных с первичным исследованием или административными данными. Например, при исследовании моделей посещения заключенных членами семьи исследователи смогли получить доступ к данным о каждом посещении каждого заключенного штата в Огайо за предшествующие пять лет (Begun, Hodge, & Early, 2017). Однако исследование было ограничено неточностью и высокой вариабельностью в том, как семейные отношения отражались в административных данных: мать, свекровь, мачеха и родитель по-разному использовались разными регистраторами и в разных учреждениях.Точно так же кого-то можно описать как родного брата, брата, зятя, сводного брата, сводного брата, сводного брата или сводного брата. Таким образом, исследователи были ограничены в степени детализации, которую они могли применить к переменной семейных отношений — возможные категории должны были быть объединены в более общие, менее конкретные категории для точности.

Географические информационные системы (ГИС). Вы познакомились с исследованием географических информационных систем (ГИС) в предыдущем обсуждении корреляционных исследований и примере о плотности диспансеров марихуаны в связи с показателями жестокого обращения с детьми.Это считается ненавязчивой формой сбора данных, поскольку с ней напрямую не сталкиваются люди, окружение которых отображается на карте. Этот подход можно комбинировать с другими, более навязчивыми подходами, чтобы получить ответы на важные вопросы о различных группах населения, проблемах социальной работы и социальных явлениях. Например, исследователи изучили характер взаимодействия родителей с «пространством активности», используя как качественные данные интервью, так и методы ГИС (Price Wolf, Freisthler, Kepple, & Chavez, 2017).Целью исследования было лучше понять, как физическая и социальная среда влияет на поведение родителей, которое, в свою очередь, влияет на развитие ребенка и состояние здоровья. Они обнаружили, что воспитание детей оказало сильное влияние на места, куда ходят родители (места, ориентированные на детей, места с детьми только для взрослых, места, где можно избежать родительских требований). Кроме того, день недели, возраст детей, роль в качестве основного или другого опекуна и доход — все это влияло на использование родителями мест для занятий, устанавливая границы, ограничивающие возможности.Эта информация помогает социальной работе понять, где лучше всего организовать мероприятия для родителей на уровне общины, чтобы они были доступны для этих семей, и когда лучше всего использовать различные места.

Ключевые информаторы . Один из методов сбора данных состоит в том, чтобы дать описание другим осведомленным людям, а не собирать информацию напрямую от отдельных лиц. Иногда этот подход также сочетается со сбором данных от участников исследования. Ключевые информанты полезны при изучении людей, которые не могут эффективно делиться достоверной информацией о себе — например, маленьких детей или людей, испытывающих значительные краткосрочные или долгосрочные когнитивные / интеллектуальные нарушения. Исследования развития ребенка часто включают инструменты оценки, которые заполняются родителями и учителями. Такой подход оправдан, когда изученное поведение можно наблюдать, но не при изучении внутренних психических или эмоциональных процессов. Также необходимо проявлять большую осторожность для защиты прав изучаемых лиц.

Обзоры . Большое количество социальных исследований проводится с использованием инструментов опросов для сбора данных. Важно различать опросы как инструменты для сбора данных и методологию обследования . Под методологией обследования понимается то, как из населения берутся выборки для обследования (подробнее об этом в главе 6), а также использование инструментов обследования. Опросы проводятся с помощью различных механизмов: бумажные, бумажные и карандашные опросы; телефонные или личные интервью опросы; и опросы в режиме онлайн, по электронной почте или в Интернете.Скорее всего, вы участвовали в опросах по маркетингу продуктов, оценке курсов или инструкторов, исследованиях общественного мнения и т. Д.

О построении «хороших» инструментов и вопросов написано много. Во-первых, это помогает рассмотреть тип информации, которая должна быть предоставлена ​​для вопроса обследования: объективные, фактические данные или информация о субъективных мнениях, убеждениях, установках, восприятии, идеях или состояниях человека (Fowler & Cosenza, 2009). Задавать эффективные фактические вопросы не всегда так просто и однозначно, как может показаться.Представьте себе исследование, в котором исследователи хотят узнать об употреблении алкоголя человеком. Планируется спросить у участников исследования:

Как часто и сколько вы пьете?

Вы, наверное, уже определили одну проблему с этим вопросом: пить что? Очень важно четко определять термины в вопросах анкеты. Исправленный вопрос может быть таким:

Как часто и сколько вы пьете напитки, содержащие алкоголь?

Хотя этот вопрос сформулирован лучше, чем первый черновик, он все же страдает другой распространенной проблемой: это двуствольный вопрос . Двуствольный вопрос представлен как один вопрос, но на самом деле задает два разных вопроса, требующих двух разных ответов. В данном случае один вопрос касается частоты употребления алкоголя, другой — количества. Осознавая это, исследователи могут изменить свой опрос, чтобы спросить:

Как часто вы пьете напитки, содержащие алкоголь?

Когда вы пьете напитки, содержащие алкоголь, сколько вы пьете?

Со вторым из этих двух вопросов остается серьезная проблема — неточность в том, как можно сообщать суммы.Один человек может ответить «много», другой — «в зависимости от обстоятельств». Следователям необходимо дать понять, что они запрашивают здесь конкретный, конкретный, объективный номер. Тем не менее, если человек отвечает «3» в отношении количества напитков, исследователи все равно не знают, сколько алкоголя было выпито, потому что разные типы алкогольных напитков содержат разное количество алкоголя, и неясно, насколько велики эти 3 напитка. быть. На рис. 4-1 показано, как можно задавать вопросы о количестве выпивки.

Рисунок 4-1. Используя приведенную ниже таблицу *, сколько стандартных напитков вы употребляете в день, когда вы употребляете алкоголь?

Получено с https://www.niaaa.nih.gov/alcohol-health/overview-alcohol-consuming/what-standard-drink

Задавать вопросы о субъективном внутреннем состоянии человека также может быть сложно. Как мы видели, задавая фактические вопросы, определение терминов и избегание двойных вопросов остаются важными. Важно, чтобы формулировка вопроса с самого начала не была предвзятой.Предвзятость может быть внесена непреднамеренно с помощью специальных ярлыков — например, рассмотрите разницу между ярлыками «жертва» и «переживший насилие со стороны интимного партнера». Другой потенциальный источник предвзятости связан с феноменом социальной желательности ответов. Иногда ответы людей отражают то, что, по их мнению, является наиболее благоприятным или «правильным» ответом, а не ответом, который действительно отражает их собственную реальность — стремясь быть «ПК» («политически корректным», а не точным. Литература содержит несколько показателей социальной желательности, вопросы, которые можно интегрировать в опрос, чтобы определить, в какой степени ответы человека могут страдать от предвзятости социальной желательности.

Кроме того, необходимо внимательно рассмотреть варианты ответов на вопросы, представленные в опросе. Варианты ответа включают (но не ограничиваются):

• Открытый конец или заполнение поля . Этот вариант обеспечивает максимальную широту и потенциальную вариативность ответа.В зависимости от характера задаваемых вопросов ответы могут быть проанализированы качественно (а не количественно). Если цель исследования количественная, с этими типами ответов труднее работать. Проблемы включают трудности с интерпретацией ошибок почерка и орфографии или нестандартное употребление слов или терминов. Ответы также могут сильно различаться с точки зрения того, сколько информации и подробностей предоставляют разные участники — некоторые могут сказать пару слов, в то время как другие предоставляют большое количество деталей. Эту изменчивость реакции трудно проанализировать.
• Да / нет. Этот вариант предлагает только две возможности, что означает, что это вопрос «принудительного выбора». Иногда это используется в качестве проверочного вопроса, чтобы определить уместность дальнейших вопросов по теме. Например, наши исследователи, спрашивающие о количестве потребляемого алкоголя, могут сначала спросить: Употребляли ли вы какие-либо напитки, содержащие алкоголь, за последние 12 месяцев? Затем они будут, как частота и количество вопросов, только тех людей, которые ответили «да» на проверочные вопросы; те, кто ответил «нет», пропустили бы частоту и количество вопросов.Одна из проблем, связанных с вопросами о выборе силы, заключается в том, что участники исследования могут расстроиться, особенно если ответ не совсем очевиден. Например, скрининговый вопрос: «Вы пьете напитки, содержащие алкоголь?» Было бы трудно ответить «да» или «нет» женщине, которая пила, пока не забеременела, а сейчас не пьет, но будет снова после рождения ребенка.
• Рейтинговые шкалы: В опросах участников часто просят применить непрерывную шкалу или шкалу оценок при ответе на субъективный вопрос.Это может быть в форме того, насколько они согласны с конкретными утверждениями, их оценки чего-либо (степень доброты, справедливости, привлекательности или других качеств) или оценок того, как часто что-то происходит. Существуют два основных типа весов. Одна из них — это единая одномерная шкала, например оценка счастья от низкого к высокому. Другая — двухмерная шкала, например оценка влияния от несчастного до счастливого с нейтральным значением посередине. При решении, какой тип шкалы применить, важно, чтобы оба конца двумерной шкалы не могли встречаться одновременно для одного и того же человека.Например, человек может быть недоволен одними вещами и одновременно счастливым другим. В этом случае было бы более информативным иметь две отдельные одномерные шкалы (одну для счастья и одну для несчастья) вместо того, чтобы полагаться на одну двумерную шкалу, поскольку чувство нейтральности очень отличается от ощущения одновременно несчастья и счастья.

Было бы разумно предложить участникам варианты, выходящие за рамки основного выбора. Такие варианты ответа, как «не уверен», «не знаю» или «предпочитаю не отвечать», могут помешать кому-то пропустить вопрос или дать неточный ответ.С другой стороны, может оказаться, что исследователи желают принудительного выбора, а альтернативный немасштабированный вариант не предлагается.

Еще одно соображение, связанное с оценочными шкалами, — это то, сколько баллов предлагается по шкале. Слишком мало вариантов (например, трехбалльная шкала 0, 1, 2) может привести к очень незначительным вариациям в предоставленных ответах — было бы слишком легко для всех выбрать одно и то же значение, возможно, в середине диапазона. (оценка 1). С другой стороны, наличие слишком большого количества вариантов затрудняет выбор подходящей оценки для людей — например, при оценке чего-либо по 100-балльной шкале будет ли значимая разница между оценками 70 и 71? Кому-то будет проще использовать 10-балльную шкалу (где ответ может быть 7). Распространенным решением является пятибалльная шкала с двумя крайностями, нейтральной средней точкой и двумя измененными вариантами между средней точкой и крайними значениями. Например:

Обратите внимание, что в этом примере с каждым возможным числовым ответом связано описание. С точки зрения опроса, эти рейтинги «привязаны» к предоставленным словам. Иногда представлена ​​шкала с неуказанными якорями. Например:

Это оставляет значение оценок от 2 до 6 открытым для индивидуальной интерпретации.Кроме того, якоря не обязательно должны быть словами или фразами. Например, могут использоваться символы или смайлики, особенно при работе с детьми. Шкала боли — это пример, который можно с пользой изменить для опросов (получено с www.disabled-world.com/health/pain/scale.php):

Примечание о весах Лайкерта. Распространенная ошибка при описании шкал обследования связана с использованием термина «шкала Лайкерта». По определению шкала Лайкерта — это набор отдельных элементов, которые в совокупности образуют единый индекс (или шкалу). Шкала Лайкерта состоит из элементов Лайкерта. Пункты Лайкерта обычно имеют пять или семь вариантов в рейтинговом континууме, но средняя точка всегда нейтральна. Тот факт, что у предметов есть пять вариантов рейтинга, расположенных в континууме, не делает его предметом Лайкерта — у одномерного предмета нет нейтральной средней точки, поэтому он не является предметом Лайкерта. Оценка по шкале Лайкерта рассчитывается путем математического комбинирования оценок для отдельных элементов Лайкерта, обычно как общая (сумма) или как средняя (средняя) оценка. В некоторых случаях разработчик шкалы может предоставить альтернативные инструкции по выставлению оценок (например, умножение оценок некоторых элементов для получения взвешенных оценок, если некоторые элементы более важны, чем другие для значения окончательной оценки).Например, оценки по следующим четырем пунктам Лайкерта о готовности к успеху в курсе социальной работы об исследованиях и статистике просто складываются вместе, чтобы создать составную оценку по шкале Лайкерта для каждого участника исследования — в этом примере оцениваются гипотетические ответы одного участника, получающие 14 баллов из возможного диапазона от 4 до 20 (см. Таблицу 4-1).

Таблица 4-1. Пункты Лайкерта и пример оценки по шкале Лайкерта

Позиции шкалы обратной оценки. Чтобы вычислить единую составную оценку путем сложения оценок вместе, необходимо, чтобы все элементы выполнялись в одном направлении по отношению к измеряемой конструкции. Подумайте, что бы произошло, если бы второй пункт (B) был сформулирован иначе: математика для меня относительно сложна. В этом случае элемент будет отрицательным в отношении конструкции готовности к успеху в курсе. Таким образом, шкала оценок должна быть перевернута, прежде чем значения рейтингов можно будет суммировать.Другими словами, рейтинги 1 и 5 будут перевернуты так, что рейтинги 1 станут 5, а рейтинги 5 станут 1; аналогично, оценки 2 и 4 будут перевернуты, так что оценки 2 станут 4, а оценки 4 станут 2.

Выполните следующее задание в рабочей тетради:

Инструменты для скрининга и оценки . Очень часто исследователи используют существующие инструменты скрининга и оценки для измерения явлений или конструктов, представляющих интерес в исследовательском исследовании.Литература богата мерами, разработанными для выявления или оценки множества различных форм поведения, условий или проблем социальной работы. Обычно предпочтительнее использовать уже существующие инструменты измерения, чем создавать новые для конкретного исследования, особенно если литература подтверждает их надежность и пригодность для работы (подробнее об этом позже в этой главе). Электронные поисковые запросы, которые помогают исследователям и практикам находить ранее существовавшие меры по определенной теме, включают: тесты, меры, измерения, оценки, шкалы и скрининг.

Определение местоположения мер, которые могут быть применены в научных исследованиях, облегчается с помощью различных каталогов, сборников, руководств и справочников, в которых они рассматриваются. Например, Mental Measurements Yearbook (Carlson, Geisinger, & Jonson, 2017) — это часто обновляемый ресурс, содержащий информацию, облегчающую выбор инструментов измерения практикующими специалистами и исследователями. Исследователь, интересующийся мерами, касающимися дефицита внимания при расстройстве гиперактивности (СДВГ), найдет по крайней мере 4 варианта, рассмотренных в серии (с 1985 г. по настоящее время).Список всех рассмотренных мер представлен на веб-сайте публикации (https://buros.org/tests-reviewed-mental-measurements-yearbook-series). Многие меры коммерчески доступны, а это означает, что за их использование может взиматься плата — они могут быть недоступны в открытом доступе — и многие из них требуют специального обучения или сертификации.

Дополнительные руководства по исследовательским мерам, в том числе отличным от клинического поведения:

• Справочник по клиническим оценочным шкалам и оценкам в психиатрии и психическом здоровье (Baer & Blais, 2010)
• Справочник по методам измерения семьи, т.1-3 (Тулиатос, Перлмуттер, Штраус и Холден, 2001)
• Справочник психиатрических мероприятий, 2-й ряд . (Rush, First и Blacker, 2008)
• Справочник по дизайну исследований и социальным измерениям, 6-тид. (Miller & Salkind, 2002)
• Меры для клинической практики и исследований, 5thed, v. 1 & 2 (Corcoran & Fischer, 2013)
• Положительная психологическая оценка: Справочник моделей и мер (Lopez & Snyder, 2003)
• Рейтинговые шкалы психического здоровья (Sajatovic & Ramirez, 2012)

Важные предостережения касаются использования результатов скрининга и оценки в качестве исследовательских мер. Во-первых, исследователи должны разработать процедуры для предоставления результатов тестов участникам исследования, особенно тем, результаты которых указывают на клиническую проблему или высокий риск ее развития. Во-вторых, исследователь должен достаточно хорошо понимать инструмент измерения, чтобы определить, можно ли использовать фактические оценки в качестве масштабной переменной или можно ли полагаться на результаты теста только для дихотомических категорий да / нет, связанных с тем, соответствует ли человек критериям. для изучаемого состояния.Например, показатель депрессии может помочь определить, находится ли человек «выше» или «ниже» порога соответствия критериям депрессии, но фактические необработанные баллы депрессии нельзя рассматривать как шкалу: разница между баллами 38 и 40 составляет не то же самое, что разница между 48 и 50 баллами. AUDIT (Тест на выявление расстройства, связанного с употреблением алкоголя) — это пример скринингового инструмента, который использовался в обоих направлениях (Babor, Higgins-Biddle, Saunders, & Monteiro, 2010) . Эта мера проверки является общественным достоянием и включает 10 пунктов, каждый из которых оценивается от 0 до 4 баллов в зависимости от рубрики, представленной для каждого пункта.Оценка AUDIT 8 или выше для мужчин и 7 или выше для женщин считается «положительным» результатом скрининга, указывающим на возможное наличие алкогольного расстройства. С другой стороны, более высокие баллы AUDIT указывают на больший риск, и фактические баллы можно использовать в качестве шкалы (от 0 до 40). Или баллы можно разбить на 4 категории:

• Зона 1 с баллами 0-7 вмешивается только с помощью просвещения по вопросам алкоголя,
• Зона 2 с оценками 8-15 вмешивается с простым советом по поводу злоупотребления алкоголем,
• Зона 3 с оценками 16-19 Вмешательство с простым советом, кратким консультированием и постоянным наблюдением,
• Зона 4, набравшая 20-40 баллов, требует направления к специалисту для диагностической оценки и лечения (Babor, Higgins-Biddle, Saunders, & Monteiro, 2010, p. 22).

Интервью. Независимо от того, участвуют ли они в качественном, количественном или смешанном исследовании, исследователи могут полагаться на интервью для сбора данных. Протоколы собеседований различаются по степени их составления и структурирования. Качественные исследования в традиции обоснованной теории обычно относительно неструктурированы, поскольку цель состоит в том, чтобы узнать о собственных точках зрения и интерпретациях отдельных событий, процессов или явлений.«Ход» такого интервью следует из того, чем делится участник исследования, а не из сценария, заранее определенного исследователем. На другом конце континуума интервью для количественного исследования обычно достаточно структурированы и составлены по сценарию, чтобы выявить схожие типы информации (хотя и различающиеся по содержанию) от каждого участника исследования. Полуструктурированный формат интервью находится между неструктурированным и сильно структурированным форматами интервью. Вопросы в полуструктурированном интервью являются общими и открытыми, а «сценарий» может включать в себя конкретные подсказки, которые помогут направить процесс.Исследовательское интервью требует от исследователя использования многих из тех же навыков, которые используются в клинической практике социальной работы.

Важной характеристикой, определяющей вопросы интервью, является то, являются ли они открытыми или закрытыми вопросами. Вопросы, на которые можно ответить простым изложением фактов или ответами да / нет, являются закрытыми вопросами. Примером может быть:

Сколько братьев и сестер жили с вами 50% или более времени, когда вы росли?

Ответ на этот вопрос, скорее всего, будет кратким и фактическим (объективным).С другой стороны, открытый вопрос требует, чтобы человек подробно изложил передаваемую информацию. Например:

Если бы вам пришлось выбрать одного брата или сестру, к которым вы чувствуете себя наиболее эмоционально, кто бы это был и почему?

Распространенная ошибка, которую допускают интервьюеры, заключается в том, что они не формулируют вопросы в открытом формате, когда они ищут подробные, описательные ответы. Даже с открытыми вопросами могут потребоваться подсказки, чтобы история продолжала расширяться:

Не могли бы вы рассказать мне об этом поподробнее?

Что еще я должен знать об этом?

Не уверен, что понимаю.Вы можете мне иначе объяснить это?

Данные интервью могут быть записаны в заметки, которые ведет интервьюер, аудиозаписи, видеозаписи или заметки стороннего наблюдателя. В идеале для обеспечения наиболее полных данных используется более одной стратегии — любой из этих подходов может потерпеть неудачу или данные из одного подхода могут быть непонятными / нечитаемыми позже. Полезно иметь несколько форм для перекрестной проверки и заполнения. Кроме того, они дополняют друг друга.Например, тон голоса и значимые паузы могут быть обнаружены в аудиозаписи, но не заметны в письменных заметках или стенограммах диалога интервью. Видеозаписи могут улавливать невербальные сигналы, которые отсутствуют в аудиозаписях или письменных стенограммах.

Фокус-группы. A фокус-группа — это, по сути, групповое интервью. Есть две основные причины для использования процедур фокус-групп, а не индивидуальных интервью. Во-первых, более практично, целесообразно или желательно встречаться с небольшими группами, а не с отдельными участниками исследования.Например, информацию можно собрать у 6 человек за 90-минутное групповое занятие быстрее, чем за 6 отдельных 30- или 60-минутных интервью. Вторая (и, возможно, более важная) причина заключается в том, что участники фокус-группы могут строить комментарии друг друга таким образом, чтобы из всей группы вырисовывалась более богатая и глубокая картина, чем при сборе информации, предоставленной 6 отдельными людьми. . Третья причина заключается в том, что люди могут чувствовать себя более комфортно при обсуждении определенных тем в групповом контексте, чем в индивидуальных интервью с незнакомым исследователем.Конечно, может быть и обратное: некоторые могут чувствовать себя более комфортно, обсуждая тему индивидуально, а не в группе.

Методология фокус-групп использовалась в исследовании важности просвещения по вопросам профилактики ВИЧ / СПИДа среди пожилых людей (Altschuler & Katz, 2015). Исследователи провели пять 90-минутных фокус-групп со взрослыми в возрасте от 50 до 82 лет. Исследование было вызвано тем наблюдением, что все большее число пожилых людей живут с ВИЧ / СПИДом, профилактические просветительские мероприятия редко нацелены на пожилых людей и программы, обслуживающие пожилых людей, редко обращаются к просвещению по профилактике ВИЧ / СПИДа.Они хотели узнать от участников исследования, что они рекомендуют, что мотивирует их участвовать в образовательных программах по профилактике ВИЧ / СПИДа или искать такую ​​информацию. Эта информация была предоставлена ​​в ответ на 5 общих вопросов в контексте полуструктурированного группового интервью. Стенограммы записанных сессий фокус-групп были тематически закодированы исследователями. Анализы позволили выделить 4 темы:

• Желание узнать об этой теме было вызвано знакомством с кем-то, у кого есть ВИЧ / СПИД, или общим чувством сострадания к этим людям.
• Рекомендует проводить обучение по профилактике ВИЧ / СПИДа в местах, где пожилые люди работают или волонтеры.
• Напоминание другим, что, несмотря на стереотипы, пожилые люди остаются сексуально активными «как в рамках моногамных отношений, так и вне их» и, следовательно, остаются в группе риска заражения (Altschuler & Katz, 2015, стр. 694).
• Неоднозначность обсуждения темы со своими поставщиками медицинских услуг и дискомфорт от того, как поставщики ответили на их вопросы по этой теме.

Исследователи пришли к выводу, что просвещение по вопросам профилактики ВИЧ / СПИДа уместно и необходимо среди пожилых людей, и участники исследования рассказали, как это лучше всего осуществить.

Журналирование и экологическая мгновенная оценка (EMA). Одна из проблем, связанных с использованием опросов, анкет, клинических инструментов и интервью, заключается в том, что большая часть информации, которую просят предоставить людям, носит ретроспективный и перспективный характер.Другими словами, людей просят описать, что произошло в прошлом или что, по их мнению, произойдет в будущем. Если вопросы не касаются «здесь и сейчас», люди не предоставляют информацию о том, что происходит в реальном времени, как это происходит. Еще в Модуле 1 мы узнали, что вспомненная информация настолько хороша, насколько хороша память человека, и что воспоминания постоянно пересматриваются в результате опыта и процессов интерпретации.

Чтобы улучшить качество информации, предоставляемой участниками исследования, исследователи могут попросить их вести журнал, дневник или журнал на регулярной, рутинной, автоматической основе или по мере возникновения интересующего явления.Например, если исследование посвящено тревоге, человек может записать ответы на ряд вопросов о каждом эпизоде ​​тревожности по мере того, как он происходит, или как можно скорее после этого. Это не только дало бы исследователям возможность подсчитывать частоту эпизодов тревожности, но и информацию об их интенсивности, о том, что предшествовало каждому эпизоду, и что могло помочь человеку разрешить каждый эпизод. Данные можно анализировать более контекстно, чем это было бы возможно без этих записей событий, с использованием более глобальных ретроспективных отчетов.

Другой формат для сбора данных о событиях называется мгновенная экологическая оценка (EMA) . Такой подход сводит к минимуму возможность вспоминания и искажения памяти путем периодического анализа поведения или опыта человека (Shiffman, Stone, & Hufford, 2008). Участники исследования могут получать сигналы от исследователей в обычное или случайное время в течение дня или недели, чтобы немедленно записать информацию о том, что происходит. Этот подход использовался в ряде исследований, связанных с алкоголем, чтобы помочь исследователям понять, как на употребление алкоголя влияют ситуативные, контекстные обстоятельства — тяга, стресс, аффект, мотивация пить, мотивация воздерживаться от алкоголя, одновременное употребление других веществ, социальные и факторы места (Wray, Merrill, & Monti, 2014).Подход также представлен как возможная технология, способствующая лечению проблем, связанных с употреблением алкоголя, путем предоставления поддержки в режиме реального времени, а не поддержки индивидуальных усилий по изменению графика клиники или офиса (Morgenstern, Kuerbis, & Muench, 2014). Данные EMA собираются от людей, которые функционируют в своей естественной среде обитания. Данные чувствительны к естественным колебаниям и закономерностям интересующего поведения, а не полагаются на единственное ретроспективное резюме поведения.Это особенно важно, когда то, что изучается, носит динамический характер — например, частые смены настроения, поведение, зависящее от окружающей среды, преходящие мысли или чувства. EMA обеспечивается благодаря технологиям — доступу по сотовому телефону, обмену текстовыми сообщениями и инструментам веб-опросов, к которым можно получить доступ из большинства мест. Этот метод иногда ограничен определенными контекстами, такими как школы, тюрьмы, ванные комнаты, раздевалки, вождение автомобиля и другие ситуации / условия, в которых использование этих технологий не рекомендуется или запрещено.

Концептуальная карта . Индивидуальный или групповой процессный подход к пониманию социальных явлений называется концептуальной картой . Результатом этого процесса является диаграмма, показывающая, как связаны идеи по теме, возможно, в виде паутины идей. Хотя концептуальное картирование полезно в практике социальной работы с отдельными людьми, семьями, небольшими группами, сообществами и организациями, оно также может быть полезно при проведении поисковых или описательных исследований.Основополагающие философия и методология исследования носят качественный характер и предполагают структурированный поэтапный подход к достижению конечных целей; подход также включает как качественное группирование понятий, так и использование статистических методов для анализа вклада участников при создании итоговой карты понятий.

«Отображение концепций — это структурированный процесс, сфокусированный на интересующей теме или конструкции, включающий вклад одного или нескольких участников, который создает интерпретируемое графическое представление (концептуальную карту) их идей и концепций и того, как они взаимосвязаны» ( Trochim & Donnelly, 2007, стр.27).

Группа исследователей использовала концептуальное картирование в качестве метода для изучения типов потребностей в поддержке, выявленных группой различных молодых сексуальных меньшинств (Davis, Saltzburg, & Locke, 2010). 20 участников исследования обслуживались молодежным центром GLBTQ. Участвовавшая молодежь сформировала 58 заявлений о потребностях на этапе «генерации идей». Затем каждый отдельный участник отсортировал набор утверждений в кластеры, которые имели для них концептуальное значение, и предоставил метку для каждого из своих кластеров элементов.Этот шаг завершился тем, что каждый участник оценил каждое утверждение по 7-балльной шкале важности (от важного до чрезвычайно важного) для удовлетворения своих эмоциональных или психологических потребностей и, опять же, для удовлетворения своих социальных потребностей в качестве молодежи GLBT. Исследователи использовали эти данные в статистическом анализе с многомерным масштабированием и создали концептуальные карты.

«Были составлены концептуальные карты, обеспечивающие графическое представление взаимосвязей и актуальности идей. Карты иллюстрируют, как идеи молодежи группируются вместе, а рейтинговые данные отражают ценность, придаваемую каждой концептуальной идее и кластеру »(Davis, Saltzburg, & Locke, 2010, p.232).

Затем участники исследования участвовали с исследователями в групповых обсуждениях того, как интерпретировать предварительные результаты концептуального картирования. Сочетание дополнительных качественных и статистических методов привело к окончательным результатам. Заявления молодежи укладываются в 5 групп потребностей (просвещение общественности, политика, общественная поддержка и участие, индивидуальные обязанности и принятие GLBTQ и индивидуальность). Что касается важности, самые высокие оценки были присвоены заявлениям «политики», самые низкие — заявлениям «поддержка и участие сообщества».Результаты подобных исследований имеют важное значение для планирования услуг, значимых с точки зрения культуры и развития, в программах, организациях, сообществах и системах предоставления услуг — как с точки зрения процессов, так и продуктов.

Социальные сети . Другой метод, который позволяет графически изобразить отношения, заключается в том, чтобы задавать вопросы о социальных сетях и использовать методы исследования, разработанные для сбора данных социальных сетей. Социальные сети — это модели формальных и неформальных связей, которые существуют между отдельными единицами в сложных социальных системах.Карты социальных сетей отображают силу и / или частоту связей между отдельными единицами (отдельными людьми или группами). Например, большая часть таких исследований проводится с использованием данных о взаимодействии в социальных сетях. Таким образом можно ответить на вопросы о том, как распространяются или распространяются идеи, слухи или инновации. Анализ социальных сетей позволяет исследователям идентифицировать ключевые «узлы» или «узловые точки», где также соединяются различные сети. Вопросы о том, как люди используют свои социальные сети, могут основываться на других формах сбора данных (например, вопросы опроса или интервью).Этот тип исследования помогает нам понять, как социальные отношения и социальный контекст влияют на поведение человека.

Сбор и анализ данных социальных сетей использовались в исследовании, чтобы понять феномен распространения суицидов среди молодежных социальных сетей — как суицидность может распространяться среди подростков (Mueller & Abrutyn, 2015). Эти исследователи использовали данные, ранее собранные в Национальном лонгитюдном исследовании здоровья подростков и взрослых, чтобы составить карту того, как суицидальные мысли и попытки самоубийства отдельных подростков (индивидов «эго») могут быть вызваны попытками самоубийства их друзей (индивидов «альтер эго»).Эго-индивиды, которые знали о попытке самоубийства (раскрытой попытке самоубийства) альтер-эго в течение прошлого года, сами испытали более высокий уровень эмоционального дистресса и суицидальности по сравнению с эго с альтер-эго, попытка самоубийства которого не была раскрыта (эго не знала об этом) или чья у alter egos ранее не было попыток самоубийства. Авторы действительно нашли доказательства «социального заражения отрицательными эмоциями», но это эмоциональное заражение само по себе не имеет отношения к социальному заражению самоубийством (Mueller & Abrutyn, 2015, p.144).

Найдите время, чтобы выполнить следующее действие.

Краткое содержание главы

Таким образом, существует множество вариантов сбора качественных и количественных данных в исследованиях социальной работы. Вопросы достоверности и надежности измерений являются важными проблемами для количественных исследований. Обеспечение уместности и культурной компетентности подходов и процедур измерения также критически важно в любом типе исследований с участием людей в качестве участников.

Что делать, если методы измерения дают разные ответы

Джордж Орджи настраивает атомно-силовой микроскоп, который он использует как часть набора инструментов, используемых для гибридной метрологии, где используются разные методы для определения различных свойств материала. В атомно-силовой микроскопии используется очень маленький стилус или кантилевер, что-то вроде иглы проигрывателя, чтобы «почувствовать» поверхность материала с субнанометровым разрешением.

Кредит:

М.Esser / NIST

Что вы хотите измерить? Это один из центральных вопросов для метролога (ученого-измерителя), на который обычно отвечают до того, как можно будет продолжить измерения. Невозможно понять результаты, не зная измеряемой величины — фактического физического размера или другого свойства образца, который вы хотите измерить, независимо от того, какой метод вы используете.

Однако измеримую величину может быть трудно получить, если она не определена должным образом или если задействовано несколько инструментов.

Исходя из потребностей в измерениях, я точно знаю, что хочу измерить. Тем не менее, то, что я хочу измерить, и то, что на самом деле «видит» прибор, может быть совершенно другим. Чтобы решить эту проблему, необходимо хорошее знание модели измерения (прибор, физика измерения, анализ данных, источники ошибок и т. Д.) Для каждого метода. Но также нужен взгляд, отражающий точку зрения частного сыщика: чувство юмора (источники ошибок есть, они просто прячутся) и немного терпения (хорошо, много).

Для метролога это очень увлекательно!

Игра идет

Расхождение методов, когда разные методы дают разные результаты для одной и той же измеряемой величины, всегда было проблемой во всех аспектах метрологии. В некоторых случаях, например, при измерении шага, если шкала длины откалибрована, расхождение методов не является проблемой. Расхождение в методах вызвано в основном различиями во взаимодействии зонда и образца, а не калибровкой прибора.Другие причины включают в себя измеряемые величины, которые либо недостаточно четко определены, либо настолько сложны, что возможны только косвенные измерения. Как вы понимаете, последствия зависят от приложения. Даже в тех случаях, когда все измерения проводились бы одним и тем же методом, полностью расслабиться нельзя. Вы можете упустить ошибку измерения, связанную с конкретным методом, и даже не знать об этом.

Когда используются другие методы, либо в качестве перекрестной проверки, либо потому, что они предоставляют дополнительную информацию (включая более красивые данные или изображения), уровень работы увеличивается.Когда вам абсолютно необходимо использовать разные методы для одной и той же измеряемой величины, все может усложниться.

В моей области, в метрологии наноразмерных измерений, это все чаще встречается. Некоторые из измеряемых характеристик теперь достаточно малы, а формы достаточно сложны, чтобы ни один инструмент не обладал разрешением, скоростью или низким уровнем неопределенности, необходимыми для измерения каждого аспекта, который мы хотим. Абсолютный размер — это только часть проблемы; различия внутри и между функциями одинаково важны, и в большинстве случаев это то, что мы пытаемся измерить.Однако для элементов нанометрового масштаба функционально важные вариации могут легко составлять менее 0,5 нанометра, то есть разница в несколько атомов. Это не только раздвигает границы большинства инструментов, но также означает, что источники ошибок сильно отличаются от источников ошибок более крупных функций.

Измерительная наука — или метрология — критически важна в компьютерных микросхемах, от проектирования до производства и контроля качества. Метрологические требования к компьютерным микросхемам нового поколения строгие и специализированные.Ни один инструмент не обладает скоростью и чувствительностью, которые необходимы для определения множества сложных параметров материала и измерения всех размеров кристалла — крошечных размеров и расстояний между его различными функциями. Будущие чипы будут зависеть от методов многомерной метрологии.

Н.Г. Орджи и др. Метрология для следующего поколения полупроводниковых приборов. Природа Электроника. 1, 532–547 (2018)

Кредит:

Дж. Орджи и Б. Барнс / NIST

На прилагаемой диаграмме изображена составная микросхема интегральной схемы с различными методами измерения.Хотя существует множество примеров расхождения методов в метрологии в нанометровом масштабе, методы измерения, необходимые для проверки свойств уложенных друг на друга чипов, показывают, насколько сложными могут быть вещи. На уложенных друг на друга чипах есть миллионы деталей со сложной геометрией, которые вплетены в разные слои, небольшие целевые объемы (приводящие к квантовому ограничению, которое меняет поведение материала), а также шероховатость поверхности и межфазной границы, среди прочего. В некоторых случаях отношение высоты к ширине некоторых элементов превышает 60: 1.Это один из случаев, когда требования к измерениям являются достаточно строгими и разнообразными, так что ни один метод не обладает всеми необходимыми нам возможностями. Кроме того, поскольку каждый слой является полностью функциональным, измерения, которые необходимо проводить после того, как чипы уже сложены в стопку, особенно трудны, поскольку они могут повредить образец.

Каждый прибор, показанный на диаграмме, будет измерять одну и ту же функцию по-разному и подвержен различным наборам ошибок, которые по-разному смещают измерения.Например, сравнение трехмерной формы относительно простого элемента, такого как прямоугольная или цилиндрическая нанопроволока, с использованием результатов, полученных с помощью различных инструментов, на удивление сложно. В дополнение к другим факторам, ошибки зондирования из-за остаточных эффектов (атомно-силовая микроскопия), дифракционной оптики (рефлектометрия) и объема рассеяния электронов (сканирующая электронная микроскопия) дадут разные первоначальные результаты. Некоторые методы могут даже не «воспринимать» ту же информацию, что и другие.Чтобы мы могли понять результаты, их необходимо интерпретировать с использованием действующей модели измерения и сообщать с уровнем неопределенности, который согласуется с моделью. Как при сравнении и объединении результатов убедиться, что мы зафиксировали измеряемую величину?

Гибриды спешат на помощь

Но, конечно, размерная сложность — это только часть уравнения. Существуют десятки материалов с различной физикой взаимодействия инструментов. Например, предлагаемые устройства интегральной схемы следующего поколения включают материалы, которые могут быть повреждены электронным пучком, такие как графен, диселенид вольфрама и дисульфид молибдена, среди прочего, а также устройства на основе атомных переключателей, мемристоров и нанофотоники, которые потребуют нескольких методов для мера.Это означает, что доступные методы измерения должны быть совместимы с широким диапазоном условий измерения, иначе мы снова можем повредить образец.

Каким бы сложным ни было это сочетание факторов, есть несколько интересных новых (и не очень новых) разработок, которые помогут нам лучше понять эти проблемы. Как вы уже догадались, основная причина этого поста не в том, чтобы сообщить вам, что все потеряно и что мы ничего не можем сделать.

Одним из таких методов является гибридная метрология, которая обеспечивает основу для точного объединения результатов с разных приборов.В случаях, когда необходимо использовать несколько методов для захвата измеряемой величины, каждый метод (например, показанный на рисунке) предоставит информацию только о тех параметрах, которые он лучше всего способен измерить. Это позволяет пользователю извлекать лучшие характеристики измерения каждого метода. Таким образом, гибридная метрология, разработанная здесь, в NIST, является одной из наиболее важных стратегий измерения, которая может быть использована для расширения применимости современных методов метрологии в наномасштабе. Гибридная метрология фактически помогает снизить неопределенность измерения для всех параметров, а не только тех, которые обеспечиваются дополнительными методами.Например, при измерении ширины пространственных объектов на основе рефлектометрии аналитические модели включают параметры, входные данные которых получены от методов, которые лучше всего подходят для таких измерений. Это означает, что такие параметры связаны с их неопределенностями в модели, что позволяет проводить более стабильные вычисления. Однако это также означает, что отклонение каждого метода от модели измерения должно быть тщательно определено количественно, прежде чем их результаты можно будет объединить.

Несмотря на то, что по-прежнему наблюдается большой прогресс в улучшении возможностей каждого метода, такие методы, как гибридная метрология, позволяют комбинированное использование различных методов таким образом, что расширяет применимость каждого метода.

Я, робот-метролог?

Другой подход — машинное обучение, которое использует вычислительные методы для обучения непосредственно из данных без явного использования физических моделей и может использоваться при оценке одного инструмента и при объединении информации из нескольких методов. Хотя поначалу я относился к машинному обучению с осторожностью, теперь я увидел некоторые из его преимуществ. Мой первоначальный скептицизм был связан с отсутствием новизны в некоторых лежащих в основе алгоритмах.Метрология всегда была областью, требующей интенсивных вычислений, и некоторые методы и алгоритмы машинного обучения, прогнозирования и принятия решений уже давно используются в различных аспектах метрологии. Что мне понравилось, так это природа машинного обучения, основанная на данных, и его способность распознавать ранее не выявленные корреляции в модели измерения или между параметрами процесса.

Извините, источники ошибок, вы можете запустить, но не можете скрыть.

Это полезно при работе с параметрами, которые мы не можем измерить напрямую.В случаях, когда моделирование физических систем требует больших вычислительных ресурсов (или некоторые взаимосвязи не до конца поняты), может оказаться полезным машинное обучение. Различные типы алгоритмов машинного обучения могут использовать известные входные и выходные данные для разработки прогнозов схожих входных данных (с учителем) или могут просто использовать входные данные для поиска скрытых закономерностей, структур или корреляций (без учителя). Приложения машинного обучения довольно популярны. В наши дни кажется, что ни один номер конференции или журнала не является полным, если он не включает хотя бы одну статью по нему или какой-либо другой автономный или полуавтономный метод расширенной аналитики.

Одно предостережение заключается в том, что, хотя машинное обучение и другие методы расширенного анализа данных чрезвычайно полезны, они будут дополнять, а не заменять моделирование физических систем. Этот момент невозможно переоценить. Для получения полезной информации данные по-прежнему должны основываться на твердых физических моделях и производиться приборами, которые находятся в хорошем рабочем состоянии с необходимым разрешением. Также существует опасность, что машинное обучение может выявить корреляции, не относящиеся к модели измерения.Следовательно, действительная физическая модель — единственный способ узнать, действительно ли результаты машинного обучения полезны.

В целом, при комбинированном использовании различных инструментов, методов точного моделирования и комбинирования данных, а также методов выявления скрытых корреляций и источников ошибок, сложенные микросхемы со всеми проблемами расхождения методов могут оказаться легче измерить, чем предполагалось.

Посмотрим.

* Н.Г. Орджи и др. Метрология для следующего поколения полупроводниковых приборов. Природа Электроника . 1 532–547 (2018)

Набор инструментов для измерения DAPA

Научные исследования в области народонаселения, как правило, больше интересуются обычным уровнем активности, а не физической активностью, происходящей в течение коротких периодов времени, скажем, пары часов или любого отдельного дня. Для оценки скрытого привычного уровня активности используются планы выборки, состоящие из периодов мониторинга с достаточной продолжительностью и частотой, чтобы учесть индивидуальные вариации.

Период (ы) мониторинга

При использовании устройств для ношения на теле в протоколах измерений указывается, когда устройства следует носить. Сюда входят два элемента; во-первых, общая продолжительность сеанса измерения, например 7 дней, а во-вторых, следует ли носить устройство 24 часа в сутки или только во время бодрствования, с дальнейшими рекомендациями по снятию монитора во время занятий на водной основе, если он не является водонепроницаемым.

Прерывания износа

Сложной проблемой при использовании нательных устройств является управление периодами времени, когда монитор был удален; это особенно верно для устройств, отслеживающих только движение, поскольку монитор будет продолжать собирать данные независимо от того, надет он или нет, а отсутствие движения во временном ряду может представлять:

1. Снятие датчика движения, эл.г. во время занятий водными видами спорта или контактными видами спорта
2. Истинное бездействие
3. Для использования без каких-либо действий

Определение наиболее вероятного и принятие соответствующих мер — сложный, но необходимый этап обработки данных. Как правило, 24-часовые протоколы с использованием водонепроницаемых мониторов, которые носят в удобном анатомическом положении (например, на запястье), сокращают распространенность неиспользования и, следовательно, снижают сопутствующий риск предвзятости. Однако в данных, вероятно, будет присутствовать некоторый износ, и это требует тщательной интерпретации.Общая цель этой интерпретации — сделать вывод о привычной активности этого человека.

Определение сроков отсутствия износа

Разработаны алгоритмы для определения времени без износа на основе последовательных значений нулевого перемещения (например, 60 или 90 минут), разрешающих или запрещающих прерывания (например, до двух минут ненулевых значений в период 60 или 90 минут) [4, 6, 9]. Для необработанных данных об ускорении нулевое движение определяется как сегменты без отклонения, т.е.г. использование стандартного отклонения осей x, y, z [6, 12, 13]. Одновременное заполнение журнала активности также может помочь выявить и объяснить причины отсутствия износа сегментов; однако возможность ввода данных и достоверность этой информации самоотчета могут быть препятствием для использования такого дизайна.

Стратегии обработки неизнашиваемых сегментов

После идентификации существует большое количество вариантов обработки сегментов без износа, которые различаются по сложности и возможному появлению систематической ошибки.Распространенной (но не обязательно наиболее точной) практикой является просто исключение отрезков времени без износа из суммы активности; однако этот подход предполагает, что среднее значение включенных данных достоверно представляет также неконтролируемое время.

Другой вариант решения этой проблемы — расчет времени без износа с использованием подхода моделирования. Существует три основных метода вменения данных: замена среднего, интерполяция по времени и многоуровневое статистическое моделирование с использованием более широких характеристик совокупности [3].Варианты вменения могут включать, но не ограничиваются:

• Средние значения активности за все измеренное время.
• Остаточные ценности.
• Значения активности из соседних временных точек.
• Средние значения активности в одно и то же время суток в другие дни.
• Вмененные значения, основанные на личных характеристиках, таких как возраст, пол, социально-демографические факторы, ИМТ и т. Д. Принцип заключается в том, что вменение основано на «средней активности в группе лиц, аналогичной лицу, для которого вменение предназначено».
• Вероятностно-взвешенное среднее любой комбинации вышеперечисленного.

Вменение использует существующие данные, чтобы лучше оценить, чего не хватает. Насколько близка оценка пропущенного значения к его истинному значению, зависит от количества используемых предикторов и корреляции с пропущенной переменной [3]. Подходы, использующие условное исчисление неизнашиваемых сегментов с использованием средних значений для аналогичного времени суток, защищают от потенциальной суточной погрешности [2, 13].

Вменение может быть более эффективным в будние дни, чем в выходные дни, поскольку в будние дни, как правило, меньше недостающих данных, и обычно имеется больше не пропущенных данных, на которых основывается вменение (монитор будет носить больше будних дней по сравнению с выходными днями). ).

Требования к минимальному износу

Определение критериев для определения того, какие данные включать в анализ, является важным решением, которое может повлиять на достоверность оценок. Варианты включают абсолютную продолжительность (например, 10 часов в день и минимум 3 дня) и процент времени для данного человека. Для 24-часовых данных были предложены методы корректировки суточного смещения [2], которые могут быть объединены с требованием достоверных данных во всех основных сегментах дня и для минимальной продолжительности общего времени [5].Альтернативные методы включают правило «70/80»; Действительный день определяется как период, за который по крайней мере 70% населения записали данные, и 80% этого периода составляет минимальный день для включения в анализ данных [3].

Если используется цензура дней, пороговая продолжительность ежедневного ношения должна быть достаточной, чтобы исключить дни, когда устройство не носили (т. Е. Не репрезентативно для повседневной активности), но достаточно короткой, чтобы предотвратить удаление ненужных дней из анализов, что может означать что недостаточно дней для оценки уровня привычной активности [10].Слишком высокий порог также может привести к тому, что люди будут полностью исключены из анализа, что может стать источником систематической ошибки. При использовании абсолютного порога времени ношения необходимо учитывать интересующую нас группу, поскольку часы бодрствования меняются с возрастом [8].

Независимо от метода, выбранного для работы с неполными днями мониторинга, также необходимо решить, следует ли исключать участников с недостаточным общим объемом достоверных данных, например количество действительных дней или общая продолжительность действительного времени.Количество дней, необходимых для оценки привычных уровней физической активности в исследуемой популяции, обычно определяется до начала сбора данных. Однако вполне вероятно, что некоторые люди не предоставят минимальное количество дней оценки. Решение о том, включать или исключать таких лиц, опять же, является балансом между включением потенциально предвзятых оценок привычной активности или полной потерей данных, что также может привести к смещению. Это решение должно быть основано на вопросе исследования и может быть проверено с помощью анализа чувствительности.

4.3 Практические стратегии психологического измерения — методы исследования в психологии

Цели обучения

1. Укажите четыре основных шага в процессе измерения.
2. Объясните, как вы решите, использовать ли существующую меру или создать свою собственную.
3. Опишите несколько стратегий для выявления и определения местоположения существующих мер психологических построений.
4. Опишите несколько общих принципов создания новых мер и реализации существующих и новых мер.
5. Создайте простой план оценки надежности и достоверности существующей или новой меры.

До сих пор в этой главе мы рассмотрели несколько основных идей о природе психологических построений и их измерении. Но теперь представьте, что вам действительно нужно измерить психологический конструкт исследовательского проекта. Что делать дальше? Вообще говоря, в процессе измерения есть четыре этапа: (а) концептуальное определение конструкции, (б) оперативное определение конструкции, (в) реализация меры и (г) оценка меры.В этом разделе мы рассмотрим каждый из этих шагов по очереди.

Концептуальное определение конструкции

Наличие четкого и полного концептуального определения конструкции является предпосылкой для хорошего измерения. Во-первых, это позволяет вам принимать правильные решения о том, как именно измерить конструкцию. Если бы у вас было лишь смутное представление, например, о том, что вы хотите измерить «память» людей, у вас не было бы возможности выбрать, должны ли они запоминать список словарных слов, набор фотографий, недавно приобретенный навык, давным-давно, или попросите их не забыть выполнить задание позже.Поскольку психологи теперь концептуализируют память как набор полунезависимых систем, вам следует уточнить, что вы подразумеваете под «памятью». Если вас интересует долговременная эпизодическая память (память на предыдущий опыт), то имеет смысл попросить участников запомнить список слов, которые они выучили на прошлой неделе, но не заставит их вспомнить, чтобы выполнить задание в будущем. В общем, ничто не заменит чтение исследовательской литературы по конструкту и уделение пристального внимания тому, как его определили другие.

Принятие операционного определения

Использование существующей меры

Обычно рекомендуется использовать существующую меру, которая успешно использовалась в предыдущих исследованиях. Среди преимуществ — то, что (а) вы экономите время и проблемы, создавая свой собственный, (б) уже есть некоторые доказательства того, что мера действительна (если она была успешно использована), и (в) ваши результаты могут быть более легко доступны. сравнивать и объединять с предыдущими результатами.Фактически, если уже существует надежная и действительная мера конструкции, другие исследователи могут ожидать, что вы будете ее использовать, если у вас нет веской и четко сформулированной причины не делать этого.

Если вы решите использовать существующую меру, вам все равно придется выбирать из нескольких альтернатив. Вы можете выбрать наиболее распространенный вариант, наиболее достоверный и надежный, наиболее подходящий для измерения конкретного аспекта интересующей вас конструкции (например, физиологический показатель стресса, если вас больше всего интересует его лежащая в основе физиология), или даже тот, который был бы наиболее простым в использовании.Например, личностный опросник с десятью пунктами (TIPI) — это опросник для самоотчета, который измеряет все параметры личности Большой пятерки всего с 10 пунктами (Gosling, Rentfrow, & Swann, 2003). Он не так надежен или действителен, как более длительные и всеобъемлющие меры, но исследователь может решить использовать его, когда время тестирования сильно ограничено.

Когда существующая мера была создана в первую очередь для использования в научных исследованиях, она обычно подробно описывается в опубликованной исследовательской статье и может быть использована в ваших собственных исследованиях с надлежащей ссылкой.Вы можете обнаружить, что более поздние исследователи, использующие ту же меру, описывают ее только кратко, но дают ссылку на исходную статью, и в этом случае вам придется получить подробности из исходной статьи. Американская психологическая ассоциация также издает Справочник неопубликованных экспериментальных мер , который представляет собой обширный каталог мер, которые использовались в предыдущих исследованиях. Многие существующие меры — особенно те, которые применяются в клинической психологии — являются частными.Это означает, что права на них принадлежат издателю, и вам придется их приобрести. К ним относятся многие стандартные тесты интеллекта, Опросник депрессии Бека и Миннесотский многофазный опросник личности (MMPI). Подробную информацию о многих из этих мер и о том, как их получить, можно найти в других справочниках, включая Tests in Print и Mental Measurements Yearbook . Вы можете найти эти справочники в своей университетской библиотеке.

Создание собственного показателя

Вместо использования существующей меры вы можете создать свою собственную. Возможно, не существует существующей меры для интересующей вас конструкции, или существующие слишком сложны или требуют много времени для использования. Или, возможно, вы хотите использовать новую меру специально, чтобы увидеть, работает ли она так же, как существующие, то есть для оценки конвергентной валидности. В этом разделе мы рассмотрим некоторые общие вопросы при создании новых показателей, которые в равной степени применимы к самоотчету, поведенческим и физиологическим показателям.Более подробные инструкции по созданию показателей самоотчета представлены в главе 7.

Во-первых, имейте в виду, что большинство новых показателей в психологии на самом деле являются вариациями существующих показателей, поэтому вам все равно следует искать идеи в исследовательской литературе. Возможно, вы можете изменить существующий вопросник, создать бумажную и карандашную версию меры, которая обычно компьютеризируется (или наоборот), или адаптировать меру, которая традиционно использовалась для другой цели. Например, известное задание Струпа (Stroop, 1935), в котором люди быстро называют цвета, которыми напечатаны различные цветные слова, было адаптировано для изучения социальной тревожности.Социально тревожные люди медленнее назначают цвета, когда у слов есть отрицательный социальный подтекст, такой как «глупый» (Amir, Freshman, & Foa, 2002).

При создании новой меры следует стремиться к простоте. Помните, что ваши участники не так заинтересованы в вашем исследовании, как вы, и что они будут сильно различаться по своей способности понимать и выполнять любую задачу, которую вы им даете. Вы должны составить набор четких инструкций, используя простой язык, который вы можете представить в письменной форме или прочитать вслух (или и то, и другое).Также неплохо включить один или несколько практических заданий, чтобы участники могли ознакомиться с задачей и дать им возможность задать вопросы, прежде чем продолжить. Также лучше сделать меру краткой, чтобы не утомлять и не расстраивать ваших участников до такой степени, что их ответы станут менее надежными и достоверными.

Однако необходимость краткости необходимо сопоставить с тем фактом, что почти всегда лучше включать в меру несколько элементов, а не один.На это есть две причины. Один из них — это вопрос достоверности содержания. Для адекватного покрытия конструкции часто требуется несколько элементов. Другой вопрос надежности. На реакцию людей на отдельные вопросы могут влиять всевозможные нерелевантные факторы — непонимание конкретного вопроса, моментальное отвлечение внимания или простая ошибка, например, проверка неправильного варианта ответа. Но когда несколько ответов суммируются или усредняются, эффекты этих нерелевантных факторов имеют тенденцию нейтрализовать друг друга, чтобы получить более надежные оценки.Однако помните, что несколько элементов должны быть структурированы таким образом, чтобы их можно было объединить в одну общую оценку путем суммирования или усреднения. Чтобы измерить «финансовую ответственность», студент может спросить людей об их годовом доходе, получить их кредитный рейтинг и попросить их оценить, насколько они «бережливы», но нет очевидного способа объединить эти ответы в общий балл. Чтобы создать истинную меру, состоящую из нескольких пунктов, ученик может вместо этого попросить людей оценить степень, в которой 10 утверждений о финансовой ответственности описывают их по той же пятибалльной шкале.

Наконец, самый лучший способ убедиться в том, что ваша мера имеет четкие инструкции, включает в себя достаточную практику и соответствующую длину, — это протестировать несколько человек. (Семья и друзья часто служат этой цели). Наблюдайте за ними, когда они выполняют задание, рассчитайте их время и попросите их потом прокомментировать, насколько это было легко или сложно, были ли инструкции четкими, и что-нибудь еще, что вас может заинтересовать. Очевидно, что лучше обнаружить проблемы с мерой, прежде чем начинать какой-либо крупномасштабный сбор данных.

Реализация меры

Вы захотите реализовать любую меру таким образом, чтобы максимально повысить ее надежность и достоверность. В большинстве случаев лучше всего протестировать всех в одинаковых условиях, в идеале — тихо и не отвлекая внимание. Участники часто проходят тестирование в группах, потому что это эффективно, но имейте в виду, что это может отвлекать, снижая надежность и валидность меры. Как всегда, полезно использовать предыдущие исследования в качестве руководства.Если другие успешно тестировали людей в группах с использованием определенного показателя, вам также следует подумать о том, чтобы сделать это.

Имейте в виду, что люди могут по-разному реагировать на результаты измерений, что снижает надежность и достоверность оценок. Хотя некоторые неприятные участники могут намеренно реагировать таким образом, чтобы нарушить исследование, реакция участников с большей вероятностью примет противоположную форму. Доброжелательные участники могут ответить так, как, по их мнению, от них ожидают.Они могут участвовать в социально желательных ответах . Например, люди с низкой самооценкой соглашаются с тем, что они считают себя достойным человеком не потому, что они действительно так думают, а потому, что они считают, что это социально приемлемая реакция, и не хотят выглядеть плохо в глазах исследователя. Кроме того, исследования могут иметь встроенные характеристик спроса : тонкие подсказки, которые показывают, как исследователь ожидает от участников поведения. Например, участница, чье отношение к упражнениям измеряется сразу после того, как ее просят прочитать отрывок об опасностях сердечных заболеваний, может разумно заключить, что этот отрывок был предназначен для улучшения ее отношения.В результате она может ответить более благосклонно, поскольку считает, что исследователь ожидает этого. Наконец, ваши собственные ожидания могут непреднамеренно влиять на поведение участников.

Есть несколько мер предосторожности, которые можно предпринять, чтобы свести к минимуму такую ​​реактивность. Один из них — сделать процедуру как можно более ясной и краткой, чтобы участники не испытывали соблазна выразить свое разочарование вашими результатами. Другой — гарантировать анонимность участников и дать им понять, что вы это делаете.Если вы тестируете их в группах, убедитесь, что они сидят достаточно далеко друг от друга, чтобы они не могли видеть ответы друг друга. Дайте им один и тот же пишущий инструмент, чтобы их нельзя было распознать, например, по розовой ручке с блестками, которую они использовали. Вы даже можете позволить им запечатать заполненные анкеты в отдельные конверты или положить их в почтовый ящик, где они сразу же смешаются с анкетами других. Хотя информированное согласие требует сообщать участникам, что они будут делать, оно не требует раскрытия вашей гипотезы или другой информации, которая может подсказать участникам, как вы ожидаете от них реакции.Анкета, предназначенная для измерения финансовой ответственности, не обязательно должна быть озаглавлена ​​«Ответственны ли вы в финансовом отношении?» Он мог быть озаглавлен «Денежная анкета» или вообще не иметь названия. Наконец, влияние ваших ожиданий можно свести к минимуму, если принять меры к тому, чтобы мера проводилась «слепым» помощником, не знающим о своем намерении или проверяемой гипотезе. Независимо от того, возможно ли это, вы должны стандартизировать все взаимодействия между исследователями и участниками — например, всегда читая один и тот же набор инструкций слово в слово.

Оценка меры

После того, как вы применили свою меру к выборке людей и получили набор баллов, вы сможете более тщательно оценить ее с точки зрения надежности и достоверности. Даже если эта мера широко использовалась другими исследователями и уже продемонстрировала доказательства надежности и достоверности, вы не должны предполагать, что она сработала так, как ожидалось, для вашего конкретного образца и в ваших конкретных условиях тестирования. Тем не менее, теперь у вас есть дополнительные доказательства, подтверждающие надежность и валидность меры, и было бы разумно добавить эти доказательства в исследовательскую литературу.

В большинстве планов исследований невозможно оценить надежность повторного тестирования, потому что участники тестируются только один раз. В качестве нового показателя вы можете разработать исследование специально для оценки его надежности при повторном тестировании путем тестирования одной и той же группы участников в два разных раза. В других случаях исследование, разработанное для ответа на другой вопрос, все же позволяет оценить надежность повторного тестирования. Например, преподаватель психологии может измерить отношение своих студентов к критическому мышлению, используя одни и те же меры в начале и в конце семестра, чтобы увидеть, есть ли какие-либо изменения.Даже если нет никаких изменений, он все равно мог бы посмотреть на корреляцию между оценками учащихся в два раза, чтобы оценить надежность измерения при повторном тестировании. Также принято оценивать внутреннюю согласованность для любой меры, состоящей из нескольких пунктов, обычно путем рассмотрения корреляции разделенных половин или α Кронбаха.

Конвергентная и дискриминантная валидность можно оценивать по-разному. Например, если ваше исследование включало более одной меры одного и того же конструкта или меры концептуально различных конструктов, вам следует посмотреть на корреляции между этими показателями, чтобы убедиться, что они соответствуют вашим ожиданиям.Отметим также, что успешная экспериментальная манипуляция также свидетельствует о валидности критерия. Напомним, что Макдональд и Мартино манипулировали настроением участников, заставляя их думать либо о положительных, либо о отрицательных мыслях, и после манипуляции их мера настроения показала четкую разницу между двумя группами. Это одновременно предоставило свидетельство того, что их манипуляции с настроением работали и , что их мера настроения действительна.

Но что, если ваши недавно собранные данные ставят под сомнение надежность или обоснованность вашей оценки? Короткий ответ: вы должны спросить, почему.Возможно, что-то не так с вашей мерой или тем, как вы ее применяли. Возможно, что-то не так с вашим концептуальным определением. Возможно, ваша экспериментальная манипуляция не удалась. Например, если измерение настроения не показало разницы между людьми, которых вы проинструктировали думать о положительных и отрицательных мыслях, возможно, это связано с тем, что участники на самом деле не думали о тех мыслях, которые им полагались, или что эти мысли на самом деле не влияли на их настроение.Короче говоря, это «возвращение к чертежной доске», чтобы пересмотреть меру, пересмотреть концептуальное определение или попробовать новую манипуляцию.

Ключевые выводы

• Хорошее измерение начинается с четкого концептуального определения объекта, который необходимо измерить. Это достигается как за счет ясного и детального мышления, так и за счет обзора исследовательской литературы.
• У вас часто есть возможность использовать существующую меру или создать новую меру. Вы должны принять это решение, исходя из доступности существующих мер и их соответствия вашим целям.
• Можно предпринять несколько простых шагов для создания новых мер и реализации как существующих, так и новых мер, которые могут помочь максимизировать надежность и достоверность.
• После того, как вы использовали меру, вам следует повторно оценить ее надежность и достоверность на основе ваших новых данных. Помните, что оценка надежности и достоверности — это непрерывный процесс.

Упражнения

1. Практика: дайте собственное концептуальное определение уверенности в себе, раздражительности и атлетизма.
2. Практика: Выберите конструкт (сексуальная ревность, уверенность в себе и т. Д.) И найдите в исследовательской литературе два измерения этого конструкта. Если бы вы проводили собственное исследование, какое из них (если вообще) вы бы использовали и почему?

Учебное пособие по анализу системы измерений

(MSA)

Цель

Если измерения используются для принятия решений, то логически следует, что
Чем больше погрешность в измерениях, тем больше погрешность будет в
решения, основанные на этих измерениях. Назначение системы измерения
Анализ заключается в том, чтобы квалифицировать систему измерения для использования путем количественной оценки ее точности,
точность и стабильность.

Пример из промышленности служит иллюстрацией важности измерения
качество системы:

Производитель строительных материалов изо всех сил пытался повысить производительность процесса,
что существенно повлияло на стоимость продукта.Опыт показал, что там
были несколько характеристик процесса и окружающей среды, которые повлияли на процесс
урожай. Данные были собраны по каждой из переменных, которые считались значимыми,
с последующим регрессионным и корреляционным анализом для количественной оценки взаимосвязей в
статистические термины.

Результаты не показали четкой корреляции между чем-либо — несмотря на годы
неофициальные данные об обратном! Фактически, лежащая в основе сильная корреляция
между переменными было затруднено из-за чрезмерной погрешности в системе измерения.При анализе систем измерения было обнаружено, что многие из них имеют ошибки.
разброс в 2-3 раза шире, чем фактический разброс процесса. Измерения, которые были
использовались для управления процессами, часто приводили к корректировкам, которые на самом деле
увеличенная вариативность! Люди старались изо всех сил, ухудшали положение.

Как видно из этого примера, анализ системы измерений является критически важным в первую очередь.
шаг, который должен предшествовать принятию любого решения на основе данных, в том числе статистических
Управление процессами, корреляционный и регрессионный анализ и планирование экспериментов.Следующее обсуждение предоставляет широкий обзор анализа системы измерений.
вместе с инструментом анализа электронных таблиц
который можно скачать (Рабочий лист Gage R&R).

Характеристика

Систему измерения можно охарактеризовать или описать пятью способами:

Местоположение (среднее значение измерения vs.Реальная стоимость):

• Стабильность означает мощность
  система измерения для получения одинаковых значений с течением времени при измерении одинаковых
  образец. Как и в случае с диаграммами статистического контроля процесса, стабильность означает отсутствие
  из «Вариации по особой причине», оставив только «Вариант по общей причине» (случайный
  вариация).
• Смещение , также называемое точностью, является мерой
  расстояния между средним значением измерений и «Истинным» или
  «Фактическая» стоимость образца или детали.См. Иллюстрацию ниже для получения дополнительной информации.
  объяснение.
• Линейность — мера постоянства
  Смещение во всем диапазоне измерительного устройства. Например, если весы для ванной
  меньше на 1,0 фунта при измерении человека весом 150 фунтов, но меньше на 5,0
  фунтов при измерении человека весом 200 фунтов, смещение шкалы нелинейно
  ощущение, что степень смещения меняется в зависимости от диапазона использования.

Вариация (разброс значений измерения — точность):

• Повторяемость оценивает, является ли то же самое
  оценщик может измерять одну и ту же деталь / образец несколько раз одним и тем же
  устройство измерения и получите то же значение.
• Воспроизводимость оценивает, различаются ли
  оценщики могут измерять одну и ту же деталь / образец одним и тем же измерительным устройством и
  получить такое же значение.

На приведенной ниже диаграмме показана разница между терминами «Точность» и
«Точность»:

Усилия по повышению качества системы измерения направлены на улучшение как
тщательность и точность.

Требования

Ниже приведены общие требования ко всем способным измерительным системам:

• Статистическая стабильность во времени.
• Вариабельность мала по сравнению с изменчивостью процесса.
• Изменчивость мала по сравнению с пределами спецификации (допуск).
• Разрешение или дискриминация измерительного устройства должны быть небольшими.
  относительно меньшего из допуска спецификации или процесса
  спред (вариация).Как показывает практика, измерительная система должна иметь
  разрешение не менее 1/10 меньшего из допусков спецификации
  или процесс распространения. Если разрешение недостаточно высокое, изменчивость процесса
  не будет распознан системой измерения, таким образом притупляя его
  эффективность.

Основы анализа измерительных систем

1. Определите количество оценщиков, количество частей образца и количество
   повторные чтения.Большее количество деталей и повторные показания дают результаты с
   более высокий уровень достоверности, но цифры должны быть сбалансированы со временем,
   стоимость и сбои.
2. Используйте оценщиков, которые обычно проводят измерения и знакомы с
   оборудование и процедуры.
3. Убедитесь, что существует установленная задокументированная процедура измерения, за которой следуют
   все оценщики.
4. Выберите образцы частей, чтобы представить весь процесс
   распространять. Это критический момент. Если процесс распространения не полностью
   Представленная, степень погрешности измерения может быть завышена.
5. Если возможно, отметьте точное место измерения на каждой части, чтобы свести к минимуму
   влияние вариации внутри детали (например,г. вне раунда).
6. Убедитесь, что измерительное устройство имеет адекватную дискриминацию / разрешение, так как
   обсуждается в разделе Требования .
7. Детали должны быть пронумерованы, а измерения проводить в произвольном порядке.
   так что оценщики не знают номер, присвоенный каждой части или какой-либо
   предыдущее значение измерения для этой детали.Третья сторона должна записать
   измерения, оценщик, пробный номер и номер для каждой части на
   Таблица.

Оценка устойчивости

1. Выберите часть из середины технологического разворота и определите ее
   эталонное значение относительно прослеживаемого стандарта. Если прослеживаемый стандарт не
   доступны, измерьте деталь десять раз в контролируемой среде и усредните
   значения для определения эталонного значения . Эта деталь / образец
   будет обозначаться как мастер-образец .
2. По крайней мере, за двадцать периодов (дней / недель) измерьте эталонную пробу от 3 до 5.
   раз. Сохраняйте фиксированное количество повторов. Снимайте показания в течение всего периода, чтобы
   фиксировать естественные изменения окружающей среды.
3. Нанесите данные на диаграмму x и R — обратитесь к Статистическому процессу.
   Раздел Control Toolbox и рассчитайте контрольные пределы.
4. Оцените контрольную диаграмму для статистического контроля. Опять же, обратитесь к
   Раздел «Статистический контроль процессов» панели инструментов для помощи в этом.
   оценка.

Оценка смещения

1. Вычтите эталонное значение из x, чтобы получить смещение:

   
   Bias = x̄ — Опорное значение

   Вариация процесса = 6 стандартных отклонений (сигма)
   

2. Рассчитайте процент смещения:

   Процент смещения = смещение / отклонение процесса

3. Проанализируйте результаты.Если это относительно высокое значение, проверьте
   следующие потенциальные первопричины:
   • Оценщики, не соблюдающие процедуру измерения
   • Ошибка измерения эталонного значения
   • Нестабильность измерения. Если на графике SPC отображается тренд,
     измерительное устройство изношено или калибровка дрейфует.

Оценка повторяемости и воспроизводимости (Gage R&R):

Это обсуждение относится к образцу таблицы для сбора данных, который показан на рисунке.
2. Вы можете скачать таблицу для сбора и анализа данных в конце
эта секция. Выполните следующие действия, чтобы провести исследование Gage R&R:

1. Определите количество оценщиков, испытаний и частей, которое может варьироваться от
   учиться учиться.Эмпирическое правило — 2-3 оценщика, 2-3 испытания и 5-10 частей —
   причем 10 является наиболее предпочтительным. Загружаемая электронная таблица MoreSteam.com будет
   приспособить любую комбинацию в этом диапазоне. В этом примере мы будем использовать 2
   оценщики, 3 испытания и 10 частей.
2. Определите трех оценщиков, обученных правильным измерениям.
   процедуры и обозначьте их как A, B и C.
3. Заполните желтые поля вверху формы с нужным фоном.
   информация (тип датчика, дата и т. д.). Также заполните бланк внизу
   форма, запрашивающая общий допуск по спецификации.
4. Соберите десять частей, которые представляют диапазон вариаций процесса. Если части
   не меняются так сильно, как процесс, погрешность датчика будет завышена.
5. Обозначьте каждую часть числом от 1 до 10 таким образом, чтобы оценщики могли
   не вижу цифр, пока снимают мерки.
6. См. Таблицу сбора данных ниже. Вы увидите этого оценщика
   Три испытания A записаны в строках A-1, A-2 и A-3. Аналогичным образом, оценщик B
   имеет строки B-1, B-2 и B-3, а оценщик C имеет строки C-1, C-2 и C-3.
7. Начните с оценщика А и измерьте каждую из десяти частей в случайном порядке. А
   третья сторона должна записать результаты первого испытания в строке A-1. Перейти к
   Оценщики B & C следуют тому же процессу. Затем повторите процесс для проб
   два и три.

Анализ погрешности измерения выводится в зеленых полях на странице 2.
таблицы, которая показана ниже:

• Отклонение от измерительного устройства или повторяемость равняется 25.98%
  общее отклонение детали и 28% допуска спецификации.
• Отклонение от оценщиков или воспроизводимость составляет 6,02% от оценки.
  общее отклонение детали и 7% допуска спецификации.
• Общее отклонение от повторяемости и воспроизводимости вместе взятых (они не
  прямая добавка) составляет 26.67% от общей вариации и 29% от общей
  допуск по спецификации.

Эмпирическое правило для принятия измерительной системы — это полное R&R Gage
30% или менее арендодателя от полной вариации или допуска спецификации. В
в этом случае измерительная система способна и может быть использована в качестве основы
принятие решения.

Если система измерения имеет погрешность более 30%, первый шаг к улучшению
Результаты заключается в анализе разбивки источника ошибок.Если самый большой
Причиной ошибки является повторяемость, тогда оборудование должно быть улучшено.
Аналогичным образом, если воспроизводимость является самым большим источником ошибок, обучение оценщиков
и соблюдение процедур может привести к улучшению.

Вы можете загрузить функциональную версию таблицы Gage R&R.

MoreSteam Подсказка: Если система измерения не способна
(погрешность более 30%), погрешность можно нормализовать, выполнив несколько измерений и
усреднение результатов.Это может занять много времени и дорого, но может быть
используется для предоставления надежных данных измерений в процессе работы системы измерения.
улучшается.

Оценка повторяемости и воспроизводимости (Gage R&R):

Это обсуждение относится к образцу таблицы для сбора данных, который показан на рисунке.
2. Вы можете скачать таблицу для сбора и анализа данных в конце
эта секция.Выполните следующие действия, чтобы провести исследование Gage R&R:

1. Определите количество оценщиков, испытаний и частей, которое может варьироваться от
   учиться учиться. Эмпирическое правило — 2-3 оценщика, 2-3 испытания и 5-10 частей —
   причем 10 является наиболее предпочтительным. Загружаемая электронная таблица MoreSteam.com будет
   приспособить любую комбинацию в этом диапазоне. В этом примере мы будем использовать 2
   оценщики, 3 испытания и 10 частей.
2. Определите трех оценщиков, обученных правильным измерениям.
   процедуры и обозначьте их как A, B и C.
3. Заполните желтые поля вверху формы с нужным фоном.
   информация (тип датчика, дата и т. д.). Также заполните бланк внизу
   форма, запрашивающая общий допуск по спецификации.
4. Соберите десять частей, которые представляют диапазон вариаций процесса. Если части
   не меняются так сильно, как процесс, погрешность датчика будет завышена.
5. Обозначьте каждую часть числом от 1 до 10 таким образом, чтобы оценщики могли
   не вижу цифр, пока снимают мерки.
6. См. Таблицу сбора данных ниже.Вы увидите этого оценщика
   Три испытания A записаны в строках A-1, A-2 и A-3. Аналогичным образом, оценщик B
   имеет строки B-1, B-2 и B-3, а оценщик C имеет строки C-1, C-2 и C-3.
7. Начните с оценщика А и измерьте каждую из десяти частей в случайном порядке. А
   третья сторона должна записать результаты первого испытания в строке A-1. Перейти к
   Оценщики B & C следуют тому же процессу.Затем повторите процесс для проб
   два и три.

Анализ погрешности измерения выводится в зеленых полях на странице 2.
таблицы, которая показана ниже:

• Отклонение от измерительного устройства или повторяемость составляет 25,98% от
  общее отклонение детали и 28% допуска спецификации.
• Отклонение от оценщиков, или Воспроизводимость, равно 6.02% от
  общее отклонение детали и 7% допуска спецификации.
• Общее отклонение от повторяемости и воспроизводимости вместе взятых (они не
  прямая добавка) составляет 26,67% от общей вариации и 29% от
  допуск по спецификации.

Эмпирическое правило для принятия измерительной системы — это полное R&R Gage
30% или менее арендодателя от полной вариации или допуска спецификации.В
в этом случае измерительная система способна и может быть использована в качестве основы
принятие решения.

Если система измерения имеет погрешность более 30%, первый шаг к улучшению
Результаты заключается в анализе разбивки источника ошибок. Если самый большой
Причиной ошибки является повторяемость, тогда оборудование должно быть улучшено.
Аналогичным образом, если воспроизводимость является самым большим источником ошибок, обучение оценщиков
и соблюдение процедур может привести к улучшению.

Вы можете загрузить функциональную версию таблицы Gage R&R.

MoreSteam Подсказка: Если система измерения не способна
(погрешность более 30%), погрешность можно нормализовать, выполнив несколько измерений и
усреднение результатов. Это может занять много времени и дорого, но может быть
используется для предоставления надежных данных измерений в процессе работы системы измерения.
улучшается.

Дальнейший анализ

Есть и другие методы, которые можно использовать для оценки систем измерения. Большинство
пакеты статистического программного обеспечения, включая Minitab, поддерживают методы ANOVA. Ты сможешь
скачать бесплатные пробные версии нескольких
пакеты программного обеспечения через Toolbox.

Для получения дополнительной информации об анализе системы измерений обратитесь к следующему:

• Отличный статистический справочник доступен бесплатно онлайн от партнерства
  SEMATECH и NIST (Национальный институт стандартов и технологий — У.С.
  Департамент торговли) по адресу http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/mpc/section4/mpc4.htm.
• Вы можете приобрести отличное руководство по анализу системы измерений (MSA) для
  номинальная плата от Группы действий автомобильной промышленности,
  или по телефону (248) 358-3570. AIAG также предлагает публикации по другим темам:
  • Отличный статистический справочник доступен бесплатно онлайн от партнерства
    SEMATECH и NIST (Национальный институт стандартов и технологий — У.С.
    Департамент торговли) по адресу http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/mpc/section4/mpc4.htm.
  • Вы можете приобрести отличное руководство по анализу системы измерений (MSA) для
    номинальная плата от Группы действий автомобильной промышленности,
    или по телефону (248) 358-3570. AIAG также предлагает публикации по другим темам:
    • QS-9000
    • Расширенное планирование качества продукции (APQP)
    • Анализ видов и последствий отказов (FMEA)
    • Статистический контроль процессов (SPC)
  • Справочник Джурана по качеству (Справочник Джурана по качеству, 5-е изд.)
    автор Джозеф М.Джуран (редактор), A. Blanton Godfrey (редактор), A.
    Бланфорд Годфри ISBN: 007034003X

Глобальный метод измерения крупномасштабных компонентов на основе комбинации нескольких полей зрения

Учитывая ограниченный диапазон измерения метода машинного зрения для трехмерного (3D) измерения поверхности крупномасштабных компонентов, бесконтактный В этой статье предлагается гибкий метод глобального измерения, сочетающий несколько полей зрения (FOV).Система измерения состоит из двух теодолитов и системы бинокулярного зрения с переносной меткой. Описан процесс нескольких комбинаций FOV и предложен новый метод глобальной калибровки для решения проблемы унификации системы координат различных инструментов в системе измерения. Кроме того, обсуждается метод получения изображения с высокой точностью, который основан на сканировании лазерных полос и выделении центральной линии, чтобы гарантировать эффективность измерения. С помощью измеренных трехмерных данных реконструкция поверхности крупномасштабных компонентов выполняется путем интеграции данных.Также проводятся эксперименты для проверки точности и эффективности глобального метода измерения.

1. Введение

В области современного производства и сборки требуется точность крупномасштабных компонентов, чтобы гарантировать автоматическую сборку высокотехнологичного оборудования. Чтобы гарантировать, что компоненты изготовлены в соответствии с проектом, размеры компонентов должны быть точно измерены [1, 2]. Однако диапазон измерений для крупных компонентов слишком велик, чтобы быстро выполнить измерения на месте с помощью одного прибора.Для крупных высокоточных деталей, которые используются в авиакосмической и авиационной промышленности, точки маркировки не допускается наклеивать на поверхности компонентов; То есть методы измерения, которые работают только с отметками, наклеенными на поверхности, не подходят. Крупномасштабные компоненты, такие как крылья самолетов и большие антенные обтекатели, обычно зажимаются на кронштейне для предотвращения деформации перед сборкой. В результате поверхности этих компонентов частично закрыты для обзора, а область интереса для измерительного прибора невидима под определенным углом обзора.Таким образом, исследования бесконтактных и гибких глобальных методов измерения для трехмерного измерения поверхности крупногабаритных компонентов важны для качественной сборки в аэрокосмической и авиационной промышленности.

Машинное зрение имеет такие преимущества, как бесконтактность, высокая эффективность и точность, поэтому широко применяется в промышленности [3–5]. Недавно исследователи предложили крупномасштабные методы измерения компонентов, основанные на машинном зрении [6–8]. Есть три основных метода машинного зрения, которые используются при измерении крупных авиационных компонентов; это фотограмметрия [9–11], метод структурированного света и бинокулярное зрение [12–15].Фотограмметрия — это метод сбора количества отражающих меток, наклеенных на поверхность детали с помощью одной камеры, и восстановления меток для представления поверхности детали. Система под названием V-STARS использовала этот метод для измерения инструмента для укладки самолетов Boeing B320 [16]. Система состоит из камеры высокого разрешения и светоотражающих меток, которые необходимо наносить на поверхность измеряемой детали. Отметки можно восстановить по изображениям, снятым камерой. Система имеет преимущества хорошей портативности.Однако наклеивание точек маркировки занимает много времени, и сложно измерить всю поверхность, используя точки маркировки, особенно границу поверхности; Метод структурированного света заключается в восстановлении проецируемого света путем построения триангуляции между монокулярной камерой и активным проецирующим светом (лазером / решеткой). Во время измерения камера и положение проецируемого света должны оставаться относительно неподвижными, что создает проблему, заключающуюся в том, что для гарантии точности измерения поля обзора для измерения ограничены.Для измерения деталей с использованием большого поля обзора измерительное оборудование должно приводиться в движение высокоточными механизмами перемещения для сканирования деталей, поскольку новый метод измерения трехмерного сканирования для крупных компонентов, предложенный Jiang et al. [17]. Однако в области авиационной сборки, ограниченной сложными средами, метод, в котором используются большие и высокоточные механизмы перемещения для измерения на месте крупных компонентов, непрактичен. Немецкая компания Gom измеряет крупные компоненты с помощью структурированного освещения и фотограмметрии и разработала систему измерения под названием ATOS, основанную на профилометрии с решеткой, и другую систему под названием TRITOP, основанную на фотограмметрии с отражающими метками, соответственно.НАСА объединило систему ATOS с системой TRITOP для измерения самолетов X-38 [18], в то время как требуется слишком много перемещений метода, и количество точек отметок должно быть прилипло к поверхностям деталей перед измерением. Бинокулярное зрение — это метод, в котором используются бинокулярные камеры для сбора объектов, проецируемых на поверхность, для измерения и восстановления поверхности; Система измерения трехмерного зрения с большим полем обзора (FOV), предложенная Фэном и Вей, основанная на бинокулярном зрении, может измерять искривленную поверхность крупномасштабного объекта [19].Однако удерживать управляемую цель в устойчивом положении во время процесса измерения сложно, и с помощью этого метода можно измерить только координаты точек на криволинейной поверхности. Процесс измерения сложен, а точность измерения нестабильна. Поэтому в этой статье предлагается новый метод глобального измерения трехмерных поверхностей крупномасштабных компонентов, основанный на комбинации нескольких полей зрения (FOV).

Сначала представлены принцип и процесс измерения предлагаемого метода.Во-вторых, представлен метод калибровки измерительной системы. В-третьих, описаны алгоритмы выделения лазерных полос, сопоставления изображений и реконструкции. Наконец, гибкость и точность метода измерения подтверждаются экспериментами, как описано в разделе 5.

2. Принцип измерения

Измерительная система представляет собой систему бинокулярного зрения, состоящую из двух теодолитов и переносной метки, предназначенной для переход взглядов. В процессе измерения два теодолита, которые размещены сзади, используются в качестве глобальной станции управления для комбинирования полей и интеграции данных.Система бинокулярного зрения с переносной меткой размещается спереди для получения изображения поверхности детали. Глобальная система координат измерения установлена ​​на левом теодолите, чтобы гарантировать, что система бинокулярного зрения может быть размещена в любом положении в диапазоне измерения теодолитов. Путем передачи информации о поверхности, захваченной камерами в разных положениях, в глобальную систему координат, может быть достигнута высокоточная интеграция данных. Принцип измерения системы показан на рисунке 1.

Поскольку измерительная система состоит из различных типов инструментов, системы координат измерения, соответственно, установленные на этих инструментах, также различны. Чтобы восстановить всю поверхность, координаты, которые измеряются этими приборами, должны быть объединены в глобальной системе координат. Метод выражения преобразования координат Craig принят в этой статье для выражения отношения преобразования [20]. Вектор координат любой точки в системе координат выражается как где — координата точки.Два теодолита используются в качестве глобальной станции управления измерениями измерительной системы. На левом теодолите установлена ​​глобальная система координат.

Система бинокулярного зрения состоит из двух дополнительных металлооксидных полупроводниковых (CMOS) камер. Система координат левой камеры — устанавливается на левой камере с началом координат в оптическом центре камеры, а ось координат совпадает с направлением оси датчика изображения.Точно так же правая система координат камеры — устанавливается на правой камере.

В процессе измерения крупный измеряемый компонент должен быть разделен на несколько полей зрения и измерен несколько раз; таким образом, камеры необходимо перемещать в разные положения. Для соединения систем координат мобильной камеры с фиксированной глобальной системой координат в системе бинокулярного зрения используется переходная метка. Относительное положение между меткой и камерами остается неизменным во время измерения.Измеряя характерные точки на отметке, два теодолита сзади могут определить положение и направление системы бинокулярного зрения. Система координат меток переноса и является матрицей преобразования из системы координат меток переноса в глобальную систему координат.

Процесс измерения предлагаемой системы выглядит следующим образом: сначала система калибруется, что включает в себя калибровку двух теодолитов, бинокулярных камер и их соотношение преобразования, которое калибруется с использованием метки переноса.Во-вторых, поверхность крупномасштабного компонента искусственно разделена на несколько частей и отдельно измерена бинокулярными камерами в разных положениях; На основе метода бинокулярного зрения с помощью вспомогательного лазера получаются данные трехмерного облака точек измеряемой детали [21]. В-третьих, характерные точки на транспортной метке измеряются двумя теодолитами для преобразования системы координат. Наконец, данные каждой измеряемой детали, полученные камерами в разных положениях, интегрируются в глобальную систему координат.После объединения полученных данных измеряется компонент с габаритными размерами. Полученные данные позволяют реконструировать всю поверхность большого компонента.

3. Калибровка измерительной системы

Калибровка измерительной системы является основой трехмерных измерений. Предлагаемая система измерения состоит из различных инструментов. Таким образом, высокоточная калибровка всех инструментов необходима для обеспечения точности измерений в больших полях.

Чтобы измерить большую поверхность компонента, систему бинокулярного зрения необходимо переместить несколько раз, чтобы получить информацию о региональных характеристиках. Из-за измененного положения измерения пространственное положение системы координат камеры тем временем меняется. Таким образом, необходимо установить точное отношение преобразования между системой координат камеры и глобальной системой координат.

В данной статье глобальная система координат установлена ​​на левом теодолите.Двухтеодолитовая система откалибрована в соответствии с двухтеодолитовой пространственной трехмерной (3D) моделью измерения. Бинокулярные камеры калибруются с использованием метода калибровки Чжана [22]. Измеряя координаты характерных точек на транспортной метке с помощью теодолитов, можно получить соотношение между теодолитами, бинокулярными камерами и переносной меткой. Таким образом выполняется глобальная калибровка.

3.1. Калибровка двух теодолитов

Глобальная система координат установлена ​​на левом теодолите согласно модели перспективной проекции [23, 24].Как показано на рисунке 2, трехмерная система координат левого теодолита построена с началом в центре наблюдения. Система координат двумерного (2D) изображения левого теодолита установлена ​​в точке in. Соотношение между и может быть вычислено на основе модели перспективной проекции, где — масштабный коэффициент, — горизонтальный угол и — вертикальный угол, полученный с помощью теодолита. Для обеспечения точности измерения угол горизонтального и вертикального угла не должен составлять примерно 0 или 90 градусов.и — координаты в системе координат двухмерного изображения левого теодолита и координаты в трехмерной системе координат левого теодолита, соответственно.

Аналогичным образом устанавливаются трехмерная система координат и система координат двухмерного изображения правого теодолита, и вычисляется соотношение между этими двумя системами.

Вектор координат точки P in выражается как, и является вектором координат точки P in.Связь между и выражается как где, — матрица вращения координат, а — матрица переноса координат.

Согласно (2) и (3), мы можем получить

Путем трехкратного измерения цели определенной длины с помощью двух теодолитов получают матрицу вращения и матрицу переноса.

В глобальной системе координат вектор координат любой точки поля обзора выражается как где — горизонтальный угол, — вертикальный угол, полученный левым теодолитом, и — горизонтальный угол, полученный правым теодолитом.

3.2. Калибровка бинокулярных камер

В системе трехмерного измерения поверхности используются две промышленные камеры с высоким разрешением. Чтобы измерить поверхность блокируемого крупномасштабного компонента, бинокулярные камеры необходимо переместить в разные положения.

Вектор пиксельных координат точки в системе координат изображения равен, а вектор координат в мировой системе координат равен. После калибровки камер связь между и может быть описана следующим образом: где — внутренняя матрица системы бинокулярного зрения, а — внешняя матрица.- матрица вращения координат и матрица переноса координат. Система координат левой камеры рассматривается как глобальная система координат, поэтому матрица преобразования, матрица вращения и матрица перевода из системы координат правой камеры в глобальную систему координат устанавливаются равными, и, соответственно .

3.3. Калибровка соотношения между бинокулярными камерами и меткой переноса

В процессе измерения метка переноса важна для преобразования системы координат камеры в глобальную систему координат.

Поскольку метка передачи не находится в направлении, противоположном направлению бинокулярных камер, характерные точки на метке не могут быть захвачены камерами. Связь преобразования между системой координат камеры и системой координат метки переноса не может быть установлена ​​напрямую. В результате процесс калибровки необходимо разделить на следующие два этапа.

(1) Преобразование из системы координат переносных знаков в глобальную систему координат . Чтобы гарантировать точность трансформации, в качестве метки для переноса используется высокоточная шахматная доска.Шахматная доска размещается на кронштейне в направлении, противоположном бинокулярным камерам, как показано на рисунке 3.

Система координат метки переноса устанавливается с началом в центре шахматной доски. Направления оси и оси определены, как показано на рисунке 3. Направление оси определяется правилом правой руки для координат.

Путем измерения характерных точек на метке переноса с помощью двух теодолитов получается матрица преобразования между системой координат метки переноса и глобальной системой координат.Отношение преобразования может быть выражено следующим образом: где — матрица поворота из системы координат метки переноса в глобальную систему координат, а — матрица переноса.

(2) Преобразование системы координат бинокля-камеры в глобальную систему координат . На левой камере построена система координат бинокля-камеры. Ось на плоскости изображения горизонтальна, а ось на плоскости изображения вертикальна, как показано на рисунке 3. Сначала характерные точки на метке переноса измеряются двумя теодолитами и восстанавливаются в глобальной системе координат.Во-вторых, те же точки измеряются бинокулярными камерами и восстанавливаются в системе координат бинокулярно-камеры. С двумя группами координат соотношение преобразования между двумя системами координат может быть записано следующим образом: где — матрица поворота из системы координат бинокулярной камеры в глобальную систему координат, а — матрица перевода.

(3) Преобразование системы координат бинокля-камеры в систему координат переносной метки .Как и было определено в предыдущем разделе, матрица преобразования из системы координат бинокулярной камеры в систему координат переходной метки может быть получена на основе инвариантности пространственного вектора. Отношение трансформации может быть выражено следующим образом:

После калибровки относительное положение между бинокулярными камерами и меткой переноса остается неизменным. В процессе измерения преобразование данных из системы координат бинокулярной камеры в глобальную систему координат достигается путем калибровки с помощью двух теодолитов.

4. Получение и реконструкция крупномасштабной трехмерной поверхности детали

4.1. Локальная обработка и реконструкция изображения

В одном поле обзора информация о характеристиках компонента измеряется с помощью метода лазерного сканирования. Полосы вспомогательного лазера, которые проецируются на поверхность компонента, улавливаются системой измерения бинокулярного зрения.

Перед реконструкцией лазерных полос их центры извлекаются с использованием метода серого центроида [21].Соответствующие центральные точки левого и правого изображений совпадают с полярными ограничениями камер системы бинокулярного зрения. Уравнение согласования выражается следующим образом: где — вектор координат центральной точки лазерной полосы на левом изображении и — вектор координат центральной точки лазерной полосы на правом изображении. Основная матрица может быть рассчитана с использованием двух калибровочных контрольных точек с точным расстоянием [25].

После сопоставления характерных точек левого и правого изображений реконструкция изображения может быть осуществлена ​​в соответствии с принципом бинокулярной реконструкции.Вектор координат любой точки в системе координат камеры может быть выражен как где и. — матрица поворота от правой камеры относительно левой камеры, и — матрица перехода от правой камеры к левой камере; их можно получить путем калибровки бинокулярных камер. — координаты точки в системе координат изображения левой камеры; — координаты точки в системе координат изображения правой камеры. и — эффективное фокусное расстояние левой камеры и эффективное фокусное расстояние правой камеры соответственно.

4.2. Реконструкция трехмерной поверхности крупномасштабного компонента

Система бинокулярного зрения используется для захвата крупномасштабного компонента в различных положениях. Можно рассчитать пространственное положение характерных точек на метке переноса с помощью двух теодолитов в разных положениях. С внутренними параметрами, которые откалиброваны в лаборатории, и внешними параметрами, которые откалиброваны на месте, локальные координаты переводятся в глобальные координаты в соответствии с (8) и (10).Может быть реализована глобальная реконструкция трехмерной поверхности крупномасштабного компонента.

5. Эксперименты по измерениям

Глобальная система измерения трехмерной поверхности крупномасштабного компонента была создана в лаборатории, как показано на рисунке 4. Система бинокулярного зрения на передней панели состоит из двух камер CMOS (Vieworks, VC-12 MC-M / C 65 с линзами 35 мм и разрешающей способностью, принципиальное ограничение разрешения около 0,5 мм) и переводной меткой (шахматная доска шашек с интервалом 30 мм и точностью 0.5 мкм м,). Сзади установлены два теодолита («Колида», точность 1 ′ ′). Согласно представленному методу глобальной калибровки теодолиты и соотношение между меткой и бинокулярными камерами точно калибруются в лаборатории. Эксперимент по реконструкции проводится с этой системой измерения.

5.1. Калибровка глобальной системы измерений и оценка точности

В соответствии с методом калибровки, предложенным в разделе 3, калибровочные эксперименты измерительной системы проводятся в лаборатории.

(1) Калибровка параметров системы . Матрица преобразования откалибрована. На основе координат шести пространственных характерных точек и условия ортогонального ограничения матриц вращения матрица вращения и матрица трансляции двухтеодолитовой системы получаются следующим образом: Глобальная система координат строится на левом теодолите.

Результаты калибровки бинокулярных камер показаны следующим образом:

Внутренние параметры левой и правой камер находятся где и представляют собой матрицы внутренних параметров левой камеры и правой камеры, соответственно.

Внешние параметры бинокулярных камер:

В соответствии с методом калибровки, который обсуждался в разделе 3.2, получается следующее:

(2) Калибровка общих параметров . Основываясь на принципе калибровки двух теодолитов, глобальная измерительная система калибруется в одной точке. Характерные точки на метке переноса измеряются с помощью двух теодолитов. Таким образом, может быть получено следующее:

С и, любая точка поля зрения может быть восстановлена ​​в глобальной системе координат.

Для оценки точности измерения рассматривается длинная одномерная (1D) цель с двумя характерными точками (расстояние между двумя точками 1225,0214 мм). Поле зрения измерения разделено на две части. Процесс оценки следующий: сначала цель помещается перед камерами, как показано на рисунке 5. Во-вторых, мы использовали камеры для измерения левой характеристической точки цели, а затем переместили камеры во вторую позицию, чтобы измерить правильную характеристическую точку цели.Наконец, координаты двух характерных точек, которые были измерены бинокулярными камерами в двух положениях, интегрируются в глобальную систему координат. Чтобы гарантировать повторяемость, одномерная мишень размещается в трех разных положениях, и оценка этого процесса повторяется три раза. Цели, которые были реконструированы в глобальной системе координат, показаны на рисунке 6. Чтобы оценить точность системы измерения, рассчитывается отклонение между реальной длиной и измеренной длиной 1D-цели и приводится в таблице 1.Результаты показывают максимальное глобальное отклонение измерения 0,103% для предлагаемого метода.

5.2. 3D-измерения глобальной измерительной системы

Для проверки работоспособности предложенного метода в лаборатории измеряется стандартная плоская деталь размером 600 мм × 800 мм. Перед экспериментами стандартная плоская деталь была измерена на трехкоординатной измерительной машине (Zeiss Prismo Navigator) для получения контрольных данных. Путем сравнения результатов реконструкции с фактическим значением подтверждается точность построения глобальной системы измерения.Экспериментальная система показана на рисунке 7. Согласно калибровочному расчету глобальной системы результаты калибровки бинокулярных камер и глобальной системы показаны в таблицах 2 и 3, соответственно.

В эксперименте поле обзора измерения разделено на четыре части в зависимости от размера пластины.Затем четыре части платы измеряются соответствующими камерами в разных положениях. Изображения лазерных полос, проецируемых на доску, фиксируются камерами. Центры лазерных полос извлекаются и сопоставляются на основе метода обработки изображений, описанного в разделе 4.1. Путем отслеживания метки переноса с помощью двух теодолитов локальные трехмерные данные двух измерений объединяются в глобальную систему координат. Результаты выделения признаков и преобразования матрицы различных позиций показаны в таблице 4.Результаты реконструкции показаны на рисунке 8. Точки трехмерной реконструкции измеренной детали сравниваются с идеальной стандартной плоскостью. Результаты экспериментов показывают, что конструктивное отклонение составляет 0,14% с соответствующим полем измерения.

измеряется.Деталь показана на рисунке 9 (a), а результат реконструкции показан на рисунке 9 (b). Результаты показывают, что предлагаемая система может эффективно измерять изогнутые компоненты.

6. Выводы

В этой статье был предложен метод глобального измерения, основанный на комбинации нескольких полей зрения для измерения трехмерной поверхности крупномасштабного компонента. По сравнению с существующими методами, предлагаемый метод имеет преимущество высокой эффективности и не требует наклеивания целевой метки на компонент.Поскольку камеры с переносной меткой могут быть размещены в любом месте диапазона измерения теодолитов, система измерения более гибкая для крупномасштабных измерений компонентов. Результаты лабораторных экспериментов показывают, что максимальная точность измерительной системы 0,103% может быть достигнута, когда длина одномерной цели составляет примерно 1,225 м. Для эксперимента по измерению большой платы точность восстановления составляет менее 0,14%. Таким образом, предлагаемый метод является практичным и пригодным для измерения трехмерной поверхности крупномасштабного компонента на промышленной площадке.

alexxlab

Посмотреть все записи автора alexxlab →