Як провести науковий експеримент

Співавтор(и): Meredith Juncker, PhD. Мередіт Джанкер - аспірантка, працює над отриманням ступеня PhD з біохімії та молукулярної біології в Медичному центрі Університету штату Луїзіана. Її дослідження присвячені білкам та нейродегенеративним захворюванням.

Кількість переглядів цієї статті: 31 062.

Проведення експерименту - це той самий метод, яким озброєні вчені, які збираються дослідити той чи інший феномен в надії дізнатися про навколишній світ що-небудь нове. Вивчивши фундаментальні принципи, що лежать в основі проведення наукових експериментів, ви зможете застосувати їх і у своїх власних експериментах. Незалежно від мети дослідження, всі хороші експерименти проводяться за принципами логіки та дедукції, що лежать в основі наукового методу пізнання, і не важливо, що саме ви вивчаєте - щось на шкільному рівні або бозон Хіггса.

Підготовка наукового експерименту

• Наприклад, якщо ви хочете провести експеримент з сільськогосподарським добривом, то формулюйте питання не так - "Яке добрива найкраще?" Чому? : “яка концентрація азоту у добриві призводить до найвищих урожаїв кукурудзи?”.
• Сучасне наукове знання - штука дуже, дуже широка.Може, в минулому вже проводилися експерименти, що відповідають ваше запитання? Якщо так, то скоригуйте тему свого дослідження так, щоб вивчити якусь тему, яка так і залишилася недослідженою.

• Повернемося, наприклад, з добривом. Наш учений вирощуватиме кукурудзу на кількох грядках у нирці, удобреній добривами з різним вмістом азоту. На кожну грядку вноситиметься однакова кількість добрив. Більше того, вчений навіть обов'язково переконається, що вміст азоту - це єдина різниця між добривами. Крім того, вчений вирощуватиме одну і ту ж кількість рослин кукурудзи на кожній грядці, вирощуватиме їх в один і той же час і в тому самому типі грунту.

• Як правило, гіпотеза має вигляд декларативної пропозиції, що квантифікує. Гіпотеза також враховує те, як змінюватимуться параметри експерименту. Для нашого експерименту з добривами хороша гіпотеза прозвучить так: “Добрива кукурудзи добривами, що містять 400 г. азоту на 36.3 літри, що призведе до більшої маси врожаю, ніж у разі використання добрив з іншим вмістом азоту”.

• Якщо організувати дані таблицю, то працювати буде набагато простіше.
• Знайте різницю між залежними та незалежними змінними. Незалежні змінні – це те, що змінюєте ви. Залежні змінні - те, що змінюється із зміною незалежної змінної. У нашому прикладі, відповідно, незалежною змінною буде “зміст азоту”, а залежною – маса врожаю. Всі ці дані добре стануть у таблицю відповідні колонки.

• Невід'ємною частиною будь-якого експерименту є т.зв. "Контрольний зразок". Так, одна з ваших грядок із кукурудзою має бути без досліджуваної змінної.Простіше кажучи, одну грядку потрібно удобрювати добривом, в якому немає азоту. Це і буде контрольним зразком - свого роду базовою лінією, порівняно з якою вивчатимуться інші грядки.
• Працюючи з небезпечними матеріалами або виконуючи небезпечні дії, дотримуйтесь усіх вимог безпеки.

• Дуже корисно візуально представляти дані, особливо якщо така можливість є. Розмістіть на графіку ключові точки та позначте тренди прямою або курсивною лінією. Це допоможе вам і решті візуалізувати шаблони з даних. У найпростіших експериментах за вісь х беруть дані по незалежним змінним, а віссю служать дані по залежним змінним.

• Якщо ви хочете поділитися відкриттями з науковою спільнотою, напишіть наукову статтю. До речі, цьому потрібно навчитися - до того, як пишуться і публікуються дані про проведені дослідження, пред'являються різні вимоги.

Експеримент

Експеримент – це з доступних науковому світогляду методів пізнання навколишньої реальності, обгрунтований принципами повторюваності і доказовості. Цей метод будується індивідуально залежно від обраної області, виходячи з теорій чи висунутих гіпотез і відбувається у спеціально контрольованих чи керованих умовах, які задовольняють запиту дослідження. Стратегія експерименту передбачає цілеспрямовано побудоване спостереження обраним явищем чи об'єктом в заздалегідь визначених гіпотезою умовах. У психологічній галузі експеримент передбачає спільну взаємодію експериментатора та обстежуваного, спрямовану на виконання розроблених попередньо експериментальних завдань та вивчення можливих змін та взаємозв'язків.

Експеримент відноситься до розділу емпіричних методів і є критерієм істинності встановленого явища, оскільки беззастережною умовою побудови експериментальних процесів є їх повторна відтворюваність.

Експеримент у психології використовується як основний спосіб зміни (в терапевтичній практиці) та дослідження (в науці) реальності, і має традиційне планування (при одній невідомій змінній) та факторне (коли невідомих змінних кілька). У разі коли досліджуване явище або його область видаються недостатньо дослідженими, застосовується пілотажний експеримент, який допомагає уточнити подальший напрямок побудови гіпотез.

Відрізняється від дослідницького методу спостереження та невтручання активною взаємодією з об'єктом вивчення, навмисним викликанням досліджуваного явища, можливістю зміни умов процесу, кількісного співвідношення параметрів і включає статистичну обробку даних. Можливість контрольованого зміни умов чи складових експерименту дозволяє досліднику глибше вивчити явище чи помітити раніше не виявлені закономірності. Основна труднощі застосування та оцінки достовірності експериментального методу в психології полягає в частій включеності експериментатора у взаємодію або спілкування з випробуваними та опосередкованим чином, під впливом підсвідомих мотивів, може вплинути на результати та поведінку обстежуваного.

Експеримент як метод дослідження

При вивченні явищ можливе використання кількох видів методів: активні (експерименти) та пасивні (спостереження, архівне та біографічне дослідження).

Метод експерименту має на увазі під собою активний вплив або викликання досліджуваного процесу, присутність основної та контрольної (максимально схожа з основною, але не піддається впливу) експериментальних груп. За своїм смисловим призначенням виділяють дослідницький експеримент (при невідомості наявності взаємозв'язку між обраними параметрами) і підтверджуючий (коли взаємозв'язок змінних встановлений, але необхідно виявити характер зв'язку). Для побудови практичного дослідження необхідне початкове формулювання визначень і проблеми, що вивчається, постановка гіпотез, подальша їх перевірка. Отримані результативні дані обробляють та інтерпретують, використовуючи методи матстатистики, що враховує особливості змінних та вибірок випробуваних.

Відмінними рисами експериментального вивчення є: штучна самостійна організація умов для активізації або появи певного психологічного факту, що вивчається, можливість змінювати умови і усувати деякі з впливових факторів.

Вся побудова експериментальних умов зводиться до визначення взаємодії змінних: залежної, незалежної та побічних. Під незалежною змінною розуміється та умова чи явище, що може варіювати чи змінювати експериментатор (вибраний час доби, запропонована завдання), щоб простежити його подальший вплив на залежну змінну (слова чи відповідь стимул дії випробуваного), тобто. параметрів іншого явища У ході визначення змінних важливо позначити та конкретизувати їх так, щоб вони піддавалися реєстрації та аналізу.

Крім якостей конкретності та реєстрованості, має бути відповідність валідності та надійності, тобто.тенденція зберігати стійкість показників її реєстрованості та збереження отриманих показників лише за умов, що повторюють експериментальні, щодо обраної гіпотези. Побічними змінними є всі фактори, які опосередковано впливають на результати або перебіг експерименту, чи то освітлення або рівень бадьорості випробуваного.

Метод експерименту має ряд переваг, серед яких повторюваність явища, що вивчається, наявна можливість впливати на результати шляхом зміни змінних, можливість вибору початку здійснення експерименту. Це єдиний метод, що дає найдостовірніші результати. Серед причин критики даного методу є непостійність, спонтанність та унікальність психіки, а також суб'єкт-суб'єктні відносини, які своєю наявністю не збігаються з науковими правилами. Ще однією негативною характеристикою методу є те, що умови лише частково відтворюють реальність, і відповідно підтвердження та стовідсоткове відтворення отриманих у лабораторних умовах результатів в умовах реальності неможливо.

Види експериментів

Однозначної класифікації експериментів немає, оскільки поняття складається з безлічі характеристик, виходячи з вибору яких і будується подальше розмежування.

На етапах постановки гіпотези, коли ще не визначені методи та вибірки, варто проводити уявний експеримент, де враховуючи теоретичні передумови, вчені проводять уявне дослідження, що прагне виявлення протиріч усередині теорії, що не можна порівняти, незрівнянність концепцій і постулатів. У уявному експерименті досліджуються не самі явища з практичного боку, а існуюча теоретична інформація про них.Побудова реального експерименту включає планомірне маніпулювання змінними, їх корекція і вибір в реальності.

Лабораторний експеримент присутній при штучному відтворенні спеціальних, що організують необхідну обстановку умов, за наявності апаратури та інструкції, що визначає дії випробуваного, самі випробувані усвідомлюють свою участь у методі, але від них можуть приховувати гіпотезу для отримання незалежних результатів. За такої постановки можливий максимальний контроль змінних, але отримані дані важко порівняти з реальним життям.

Природний (польовий) або квазіексперимент відбувається, коли дослідження проводиться безпосередньо у групі, де не можливе повне коригування необхідних показників, у природних для обраної соціальної спільності умовах. Використовується вивчення взаємовпливу змінних у реальних життєвих умовах, відбувається у кілька етапів: аналіз поведінки чи відгуків досліджуваного, фіксація отриманих спостережень, аналіз результатів, складання отриманої характеристики досліджуваного.

У психологічній дослідницької діяльності спостерігається застосування в одному дослідженні констатуючого та формуючого експерименту. Констатуючий визначає наявність явища або функції, тоді як формує проводить аналіз зміни даних показників після етапу навчання або іншого впливу на вибрані гіпотезою фактори.

При постановці кількох гіпотез застосовується критичний експеримент, на підтвердження істинності однієї з висунутих версій, у своїй інші визнаються спростованими (для реалізації необхідна високий рівень розробки теоретичної бази, і навіть досить складне планування самої постановки).

Проведення експерименту актуальне під час перевірки пробних гіпотез, вибору подальшого ходу дослідження. Такий перевірочний метод називається пілотажним, проводиться при підключенні меншої вибірки, ніж при повному експерименті, з меншою увагою до аналізу деталей результатів, і прагне виявити лише загальні тенденції та закономірності.

Також експерименти розрізняють за кількістю інформації, доступної випробуваному про умови дослідження. Вирізняють експерименти, де випробуваний має повної інформацією про перебіг дослідження, ті, де деяка інформація приховується, ті, де випробуваний не знає проведеного експерименті.

За отриманими результатами розрізняють групові (отримані дані характерні та актуальні для опису явищ, властивих певній групі) та індивідуальні (дані, що описують конкретну особистість) експерименти.

Психологічні експерименти

Експеримент у психології має відмінну особливість від особливостей його проведення інших наук, оскільки об'єкт дослідження має власну суб'єктність, що може вносити певний відсоток впливу, як у хід вивчення, і результати дослідження. Основне завдання, яке ставиться перед психологічним експериментом – вивести на доступну для огляду поверхню приховані всередині психіки процеси. Для достовірності передачі такий інформації потрібно повний контроль максимальної кількості змінних.

Поняття експерименту в психології, крім дослідницької сфери, використовують у психотерапевтичної практиці, коли відбувається штучна постановка актуальних особистості проблем, поглиблення переживань чи опрацювання внутрішнього стану.

Перші кроки на шляху експериментальної діяльності полягають у встановленні певних взаємовідносин з випробуваними, визначення особливостей вибірки.

Етапи здійснення психологічного експерименту:

- постановка проблеми та виведення гіпотези;

- аналіз літературних та теоретичних даних щодо обраної проблематики;

- вибір експериментального інструменту, що дозволяє як керувати залежною змінною, так і реєструвати зміни незалежної;

- формування релевантної вибірки та груп піддослідних;

- Проведення експериментальних дослідів або діагностики;

- збір та статистична обробка даних;

- Інтерпретація результатів дослідження, складання висновків.

Проведення психологічного досвіду привертає до себе увагу соціуму значно частіше, ніж експериментування в інших галузях, оскільки торкається не тільки наукових понять, але також етичної сторони питання, адже при постановці умов та спостережень експериментатор безпосередньо втручається і впливає на життя випробуваного. експериментів щодо особливостей поведінкових детермінант людини, частина з яких визнані антигуманними.

Хоторнський експеримент виник унаслідок зниження продуктивності працівників одного підприємства, після чого було здійснено діагностичні методи виявлення причин.Результати дослідження показали, що продуктивність залежить від займаного соціального стану та ролі людини, а ті працівники, які потрапили до групи піддослідних, почали працювати краще лише від усвідомлення факту участі в експерименті та того, що на них спрямована увага роботодавця та дослідників.

Експеримент Мілгрема був спрямований на встановлення кількості болю, яку може завдати людина іншим, абсолютно безневинним, якщо це входить до їхніх обов'язків. Брало участь кілька людей - сам випробуваний, начальник, який віддавав йому наказ у разі помилки спрямовувати на розряд електричного струму, що провинився, і безпосередньо той, кому призначалося покарання (цю роль виконував актор). У ході даного експерименту було виявлено, що люди здатні завдати значних фізичних страждань іншим невинним, з почуття необхідності підпорядкування чи страху не послухатися авторитетних осіб, навіть за умови виникнення конфлікту з їхніми внутрішніми переконаннями.

Експеримент Рінгельмана встановлював зміну рівня продуктивності залежно кількості людей, залучених до виконання завдання. Виявилося, що більше людина бере участь у виконанні роботи, тим нижча продуктивність кожного та групи в цілому. Це дає підстави стверджувати, що з усвідомлюваної індивідуальної відповідальності є прагнення максимально викластися у стараннях, тоді як із груповий роботі можна перекласти іншого.

"Жахливий" експеримент, який деякий час успішно приховували його автори, побоюючись покарання, був спрямований на вивчення сили навіювання. У його ході двом групам дітей з інтернату говорили про їхні навички: першу групу хвалили, а другу постійно критикували, вказуючи на недоліки мови.Надалі у дітей із другої групи, які раніше не стикалися з мовними труднощами, почали розвиватися дефекти мови, деякі з яких збереглися до кінця життя.

Є ще багато інших експериментів, де питання моралі не були враховані авторами, і, незважаючи на передбачувану наукову цінність та відкриття, захоплення не викликають.

Експеримент у психології має своїм призначенням вивчення психічних особливостей для покращення його життя, оптимізації роботи та боротьби зі страхами і тому першочерговою вимогою до розробки методів досліджень є їхня етичність, адже результати експериментальних дослідів можуть викликати незворотні зміни, що змінюють подальше життя людини.

Автор: Практичний психолог Ведмеш Н.А.

Спікер Медико-психологічного центру «ПсихоМед»