Tieteellinen tutkimusmenetelmä M. Airila TKK Tieteellinen tutkimusmenetelmä Tutkimuksen on oltava menetelmän ohjaamaa, jotta se olisi tieteellistä ja tiedeyhteisön hyväksymää. Tieteelliselle keksimiselle ei vaadita sääntöjä, tieteelliselle oikeuttamiselle sen sijaan asetetaan tiukat ehdot. Peirce: ollakseen tieteellinen menetelmän tulee olla objektiivinen, noudattaa julkisuusperiaatetta ja olla itsensäkorjaava tieteelliseen menetelmään kuuluu objektiivisuus, julkisuus, kriittisyys, autonomisuus (ja edistyvyys). Tutkijayhteisöt ovat tiedon subjekteja, eivät yksilöt! Hypoteettis-deduktiivinen menetelmä on erinomainen ylätason menetelmä tieteelliseen tutkimukseen.

Hypoteettis-deduktiivinen menetelmä: Luova (ei-tieteellinen) prosessi; rohkeitakin arvauksia Eksplikointia ja tiukkaa loogista päättelyä M. Airila TKK Testattavissa oleva Ilmiötä tutkitaan tieteellisin menetelmin Iterointia Hypoteettis-deduktiivinen menetelmä: keksimisen ja oikeuttamisen yleismenetelmä ”Tuore” aineisto

Esimerkki M. Airila TKK Ongelma: Miksi toiset kappaleet kelluvat ja toiset uppoavat veteen? Hypoteesi: Vesi kohdistaa kappaleeseen vapaata vesipintaa kohti suuntautuvan voiman, joka on yhtä suuri kuin kappaleen syrjäyttämän vesimäärän paino. Ennuste 1: Jos kappaleen tiheys on vähintään yhtä suuri kuin veden, kappale häipyy kokonaan veden pinnan alle. Ennuste 2: Jos kappaleen tiheys on pienempi kuin veden, tyynessä vedessä kappaleen tulee kellua paikallaan. Ennuste 3: Jos epämääräisen muotoinen teräskappale punnitaan ensin ilmassa ja sen jälkeen upotettuna piripintaiseen saaviin, punnitustulosten erotuksen tulee olla ylivuotaneen veden painon suuruinen.

M. Airila TKK YLEISVAATIMUKSIA!!! Tutkimusmenetelmät ja koejärjestelyt on raportoitava niin tarkasti ja yksityiskohtaisesti, että tutkimuksen toistettavuuden vaatimus täyttyy: toisen tutkijan on periaatteessa pystyttävä tekemään samat tutkimukset uudestaan ja vahvistamaan sitä kautta tulokset. Tutkimuksen arvo riippuu suuresti tulosten luotetta-vuudesta sekä aivan erityisesti siitä, että luotettavuutta ja tarkkuutta pystytään arvioimaan. Tutkimusta suunniteltaessa on mietittävä luotettavuuskysymyksiä. Jos koejärjestelyistä aiheutuu systemaattisia virheitä, voi korjaaminen jälkikäteen olla vaikeaa tai jopa mahdotonta. Ellei luotettavuuteen vaikuttavia tekijöitä ole seurattu mittauksia tehtäessä, voi tulosten tieteellinen arvo jäädä hyvin vähäiseksi.

Tieteellisten tutkimusmenetelmien M. Airila TKK Hypoteettis-deduktiivinen menetelmä Tutkimusmenetelmä- ryhmät Alakohtaiset tutkimus- menetelmät ”Työkalut” Tieteellisten tutkimusmenetelmien hierarkiaa

Tutkimusmenetelmäryhmät M. Airila TKK Tutkimusmenetelmäryhmät (soveltuvat tyypilliseen insinööritutkimukseen) Mallintaminen Laskennalliset menetelmät Kokeelliset menetelmät Tapaustutkimus (casetutkimus; laadullinen tutkimus) Tilastolliset menetelmät

Tutkimusmenetelmäryhmät... M. Airila TKK Tutkimusmenetelmäryhmät... Mallintaminen Mallintaminen (mallittaminen) tarkoittaa sitä, että todellinen ilmiö pelkistetään fyysiseksi tai/ja käsitteelliseksi malliksi (“pienoismalli”, ”fysikaalinen malli” ja “matemaattinen malli”). Esimerkkejä?

Tutkimusmenetelmäryhmät... M. Airila TKK Tutkimusmenetelmäryhmät... Laskennalliset menetelmät Laskennallinen tekniikka perustuu tietokoneiden laskenta- ja esityskapasiteetin hyväksikäyttöön. Laskennallisten menetelmien käyttö edellyttää, että ilmiöstä tai systeemistä on olemassa matemaattinen malli. Laskennallisten menetelmien käytölle on myös monia sovellusalakohtaisia nimiä kuten tekninen laskenta, simulointi ja virtuaaliprototypointi. Esimerkkejä?

Tutkimusmenetelmäryhmät... M. Airila TKK Tutkimusmenetelmäryhmät... Kokeelliset menetelmät Laboratorio-olosuhteisiin pyritään järjestämään hyvin kontrolloi-dut ja toistettavissa olevat koejärjestelyt jonkin rajatun ilmiön tai muun tutkimuskohteen käyttäytymisen selvittämiseksi. Luotetta-vien koetulosten aikaansaamiseksi käytetään määriteltyjä materi-aaleja ja standardoituja analyysimenetelmiä. Mikäli kokeet on tehtävä kenttäolosuhteissa, pyritään laboratorio-olosuhteita ja siellä vallitsevia tutkimuskäytäntöjä soveltamaan niin paljon kuin mahdollista. Esimerkkejä?

Tutkimusmenetelmäryhmät... M. Airila TKK Tutkimusmenetelmäryhmät... Tapaus- eli casetutkimus Ihmisten ja organisaatioiden käyttäytymistä koskevissa tutkimuksissa paneudutaan syvällisesti valittuihin tut-kimustapauksiin. Aineistoa kootaan esimerkiksi haas-tattelututkimuksella tai toiminnan havainnoinnilla. Tutkimustulosten perusteella syntyy yleensä hypoteesi kohteen käyttäytymisestä. Hypoteesin konfirmointiin tarvitaan jatkotutkimus, joka myös voi olla case-tyyppinen. Esimerkkejä?

Tutkimusmenetelmäryhmät... M. Airila TKK Tutkimusmenetelmäryhmät... Tilastolliset menetelmät Tilastolliset menetelmät liittyvät tulosten käsittelyyn tai koko tutkimus voi rakentua ilmiöiden tilastollisen käsittelyn idealle. Useimmissa tekniikan ilmiöissä ja rakenteissa (materiaalien ominaisuudet, valmistus-menetelmien kuten hitsauksen suoritusarvot, käyttö-varmuusasiat) on vaihtelua, johon on tehokasta pureu-tua tilastollisesti. Esimerkkejä?