При тази форма на научен експеримент се използват най-малко две групи. Всяка група е съставена от участници, които са възможно най-близки по възраст, пол и други фактори. Възможни субекти са хората, животните и околната среда. Субектите се разпределят в една от двете групи, както подсказва името. В следващото описание за по-голяма яснота ще бъдат използвани две групи, но експериментите могат да имат повече от две групи. Пълната рандомизация може да се осъществи по различни начини. Можете например да използвате генератор на случайни числа, който можете да намерите безплатно в интернет. След като получите резултатите си, поставете всяко друго число в колоната в контролната група. Останалите ще бъдат поставени в експерименталната група.
Зависимата променлива е основният фокус на експеримента; тя е това, което се изследва в експеримента. При такива експерименти тази зависима променлива се наблюдава, за да се види как тя се влияе от промените в независимата променлива, която умишлено се манипулира в експерименталната група. Контролната група обаче остава непроменена по отношение на независимата променлива, осигурявайки изходна стойност, спрямо която могат да се сравняват резултатите от експеримента.
След приключване на експеримента изследователите внимателно проучват резултатите между експерименталната и контролната група. Те търсят всякакви значителни разлики в зависимата променлива, които са възникнали в резултат на манипулирането на независимата променлива. Ако се открие забележителна разлика, тя се отчита като доказателство за причинно-следствена връзка. Този задълбочен анализ помага да се потвърди дали промените в независимата променлива са оказали пряко влияние върху зависимата променлива, като по този начин се предоставя ценна информация за изследваната динамика.
Трите основни вида научни експерименти са експериментални, квазиекспериментални и наблюдателни (неекспериментални).
Експериментален или рандомизиран контрол е най-високото ниво на научен експеримент . Както показва името, при него има най-голям контрол. При тази форма на научен експеримент се използват най-малко две групи. Всяка група се състои от участници, които са възможно най-близки по отношение на възраст, пол и други фактори. Възможни субекти са хората, животните и околната среда. Субектите се разпределят в една от двете групи, както подсказва името. В следващото описание за по-голяма яснота ще бъдат използвани две групи, но експериментите могат да имат повече от две групи.
Пълната рандомизация може да се осъществи по различни начини. Можете например да използвате генератор на случайни числа, който можете да намерите безплатно в интернет. След като получите резултатите си, поставете всяко друго число в колоната в контролната група. Останалите числа ще бъдат поставени в експерименталната група [1].
Зависимата променлива е основният фокус на експеримента; тя е това, което се изследва в експеримента. Независимата променлива е това, което се е променило в експеримента. Това е известно като манипулиране на независимата променлива, защото тя се променя само в експерименталната група. Независимата променлива не се променя в контролната група.
Квазиекспериментът е вторият вид научен експеримент. Целта му е да докаже, че независима и зависима променлива имат причинно-следствена връзка. За разлика от истинския експеримент, квазиекспериментът не разчита на случайно разпределение. Вместо това субектите се разделят на групи в зависимост от неслучайни фактори. При обстоятелства, при които истинските експерименти не са възможни поради етични или практически съображения, квазиексперименталният дизайн е полезна техника.
Например: Научавате, че някои от психотерапевтите в клиниката са избрали да изпробват новата терапия, докато други, които обслужват подобни пациенти, са избрали да продължат със старата. Тези предварително съществуващи групи могат да се използват за сравняване на развитието на симптомите на лицата, които са получили новата терапия, спрямо тези, които са получили стандартния курс на лечение. Въпреки че групите не са били разпределени на случаен принцип, ако системните разлики между тях са правилно отчетени, можете да бъдете доста сигурни, че всички разлики трябва да се дължат на терапията, а не на други смущаващи променливи [2].
Неекспериментално изследване е изследване, при което не се манипулира независима променлива. Неексперименталните изследователи просто измерват променливите, както те естествено се появяват, а не влияят на независимата променлива (в реалния свят). Неексперименталните изследвания се предпочитат в различни ситуации [3], включително когато:
- - Вместо статистическа връзка между две променливи, въпросът за изследването или хипотезата са насочени към една променлива.
- - Темата на изследването е за статистическа връзка между променливите, която не е причинно-следствена.
- - Въпросът за изследването е за причинно-следствена връзка, но по практически или етични причини независимата променлива не може да бъде променена и участниците не могат да бъдат разпределени на случаен принцип към условията или реда на условията.
- - Въпросът за изследването е широк и проучвателен или пита какво е да преминеш през определено преживяване.
След като прегледат разгледания урок за научни експерименти, учащите могат да очакват да постигнат няколко основни резултата. Първо, те ще могат ясно да дефинират и опишат последователността на научния метод по отношение на провеждането на експерименти. Освен това учащите ще придобият способността да разграничават индуктивните и дедуктивните подходи на разсъждение в рамките на научните процеси. И накрая, урокът ще даде възможност на учениците да идентифицират и разграничат трите основни вида научни експерименти, което ще подобри разбирането им за планирането и методологията на експеримента.
В научните експерименти както индуктивните, така и дедуктивните методи играят ключова роля, но на различни етапи от изследователския процес. Нека разгледаме как се прилагат тези методи, за да придобием ясно разбиране:
Индуктивни разсъждения в науката: Изходната точка
Индуктивното разсъждение обикновено се използва в началото на научен експеримент. Изследователите наблюдават конкретни явления и събират данни без първоначални хипотези. От тези наблюдения започват да се появяват закономерности, които улесняват формулирането на предварителни хипотези. Този процес включва:
- - Събиране на наблюдателни или експериментални данни.
- - Забелязване на тенденции или закономерности в данните.
- - Формулиране на хипотези въз основа на тези наблюдавани закономерности.
Дедуктивно разсъждение: Проверка на хипотези
След като хипотезата е създадена чрез индуктивни разсъждения, в действие влизат дедуктивните методи. Дедуктивното разсъждение се използва за проверка на тези хипотези по по-структуриран начин. Този метод започва с общата хипотеза и се насочва към конкретни прогнози, които могат да бъдат проверени. Стъпките обикновено включват:
- - Извеждане на проверими прогнози от общата хипотеза.
- - Проектиране на експерименти, специално за да се проверят тези прогнози.
- - Наблюдение дали резултатите от експериментите подкрепят или противоречат на хипотезите.
Интегриране на двата метода
Успешният научен експеримент често съчетава както индуктивни, така и дедуктивни разсъждения. Генерирането на хипотези чрез индуктивни методи е непълно без строгата проверка, улеснена от дедуктивните методи. Обратно, дедуктивните експерименти разчитат на добре формулирани хипотези, получени от солидни индуктивни разсъждения.
Заедно тези методи формират стабилна рамка за научно изследване, като гарантират, че заключенията са добре подкрепени както от широки наблюдения, така и от целенасочени експерименти.
Какво представлява научният метод и кой го е разработил?
Научният метод е систематичен подход, използван за изследване на явления, придобиване на нови знания или коригиране и интегриране на предишни знания. За развитието на научния метод заслуга има сър Франсис Бейкън, английски философ, държавник, учен и писател, който формулира тези принципи в началото на XVII в.
Стъпки за правилно планиране на научен експеримент
Планирането на научен експеримент включва внимателен и методичен подход, за да се гарантира, че резултатите са надеждни и валидни. Ето разбивка на основните стъпки, свързани със съставянето на подходящ научен експеримент:
1. Разработване на хипотеза
Първата стъпка при всеки научен експеримент е формулирането на хипотеза. Това е предложено обяснение, направено въз основа на ограничени доказателства, като отправна точка за по-нататъшно изследване. Тя предвижда връзката между променливите и може да бъде проверена чрез експериментиране.
2. Планиране на експеримента
След като хипотезата е определена, ученият трябва да планира експеримента. Този етап включва вземането на решение за материалите, експерименталните и контролните групи и методите за събиране на данни. Ясното определяне на независимите и зависимите променливи е от решаващо значение.
3. Използване на индуктивни и дедуктивни методи
- Индуктивно разсъждение: То се използва за формулиране на хипотезата. То включва събиране на данни и забелязване на закономерности или тенденции, въз основа на които се прави общо заключение.
- Дедуктивно разсъждение: Този метод се прилага за проверка на хипотезата. Той включва използването на хипотезата и известните факти, за да се направят прогнози за резултата от експеримента.
4. Провеждане на експеримента
Експериментът се провежда съгласно плана. Той включва манипулиране на една променлива и наблюдение на промяната в други променливи. От съществено значение са точните измервания и щателното документиране на процеса и резултатите.
5. Анализиране на данните
След като се съберат експерименталните данни, те се анализират, за да се определи дали подкрепят или отхвърлят хипотезата. Често се използват статистически методи, за да се интерпретират резултатите и да се разберат последиците от тях.
6. Извличане на заключения
Въз основа на анализа на данните са направени заключения относно хипотезата. Ученият определя дали хипотезата е потвърдена или трябва да бъде отхвърлена въз основа на експерименталните данни.
7. Отчитане на резултатите
Последната стъпка е да се изготви подробен доклад, в който се описват експериментът, констатациите и заключенията. Този доклад е от решаващо значение за партньорската проверка и за научната общност, за да оцени и надгради работата.
Всяка от тези стъпки е неразделна част от научния процес, като гарантира, че експериментът допринася за ценна информация в областта и се придържа към научния метод.
Заключителни бележки
VRLab Academy предлага на учениците и преподавателите много интерактивни експерименти по общи природни науки, особено биология, физика и химия. Тя включва и трите вида експерименти, които бяха обяснени по-горе. По този начин учениците имат възможност да правят всякакви експерименти и да разширяват знанията си.
Разгледайте всички експерименти в VRLab Academy и увеличете възможностите си за преподаване с нас.
Препратки
[1]. "Научен експеримент: 2015 г.
[2]. Лорън Томас, "Квазиекспериментален дизайн: Дефиниция, видове и примери", 2020 г.
[3]. С. Милграм, "Подчинение на властта: С.: "Milgram": експериментален поглед", 1974 г.