Эксперимент, как научный метод

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Негосударственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Московский институт лингвистики»

Факультет заочного обучения

Специальность 031202.65 – «Перевод и переводоведение»

ШУТОВ

Константин Михайлович

Группа Л- 509ВВ

Реферат

«Эксперимент как научный  метод»

                         Кафедра теории и практики  перевода                                                        

                                    Научный руководитель:

                      Климачев В.В.

Москва

2012

Содержание

Введение 

1. Классификация эксперимента  литературе
2. Структура эксперимента
3. Этапы проведения эксперимента
4. Достоинства эксперимента как научного метода

Заключение

Список использованной литературы

ЭКСПЕРИМЕНТ КАК НАУЧНЫЙ МЕТОД

Введение.

Сложно себе представить  науку и научную деятельность человека без осознания того, что колоссальное количество изобретений было сделано и выполнено при помощи проведения экспериментов. Человечество с самого начала своей истории взяло на вооружение такой с одной стороны простой (можно использовать абсолютно в любой сфере деятельности), а с другой стороны сложный (иногда требуется создать специальные условия, а также уметь правильно «прочитать» результаты проведения эксперимента) метод познания себя и окружающего мира, как эксперимент.

Любой, кто использовал  сотовый телефон знает, что некоторые  ситуации требуют небольшого исследования: если вы вдруг окажетесь в районе с плохим приемом, вы можете телефон  переместить немного влево или  вправо, пройти несколько шагов вперед или назад, или даже держать телефон  над головой, чтобы улучшить прием  сигнала от вышки мобильной связи. В то время как действия пользователя сотового телефона могут показаться нам очевидными, человек стремящееся улучшить прием сотового телефона фактически проводит маленький  научный эксперимент, так как он сознательно манипулирует одним компонентом (местоположение сотового телефона) и проводит наблюдения за получаемым эффектом от применения этих мер на другой компонент (качество приема мобильного телефона). Конечно, этот пример лишь в общих чертах демонстрирует нам использование эксперимента в обычной жизни человека. Научные же эксперименты, являются немного более сложными и, как правило, предполагают более строгое использование контроля, как за ходом самого эксперимента, так и за получением и интерпретацией результатов, но при этом, они опираются на тот же тип мышления, который мы используем во многих повседневных ситуациях.

Удивительно, но стоит отметить факт того, что человечество впервые  использовало эксперимент в научных  целях более 1000 лет назад. Так, одной из первых идей о том, как работает человеческое зрение происходит от греческого философа Эмпедокла, жившего около 450 г. до н.э.. Философ считал, что греческая богиня Афродита зажгла огонь в человеческих глазах, и зрение стало возможным благодаря свету лучей от этого огня, исходящего от глаз и который освещает объекты вокруг нас. В то время как множество людей оспаривало это утверждение и идею, что свет излучается из глаз человека, ученый по имени Альхазен, родившийся в 965 г. н.э. в арабском городе Басра, который был расположен на территории современного Ирака, выдвинул мысль о том, что источником световых лучей является не глаз человека, как думали древнегреческие ученые, а светящиеся предметы. Таким образом, был разработан новый и более строгий подход к научным исследованиям и в частности, в области оптики. Альхазен проводил свои научные исследования в области физики, математики и других наук после прочтения работ нескольких греческих философов. Следует также отметить, что труд ученого оказался крайне инновационным, так как был основан на выводах экспериментальных доказательств, а не на абстрактных рассуждениях.

Рассмотрим с современной  точки зрения понятие «эксперимент», а также покажем, какими каким образом он связан с научной деятельностью.

Итак, Википедия дает нам  следующее определение эксперимента: Эксперимент (от лат. experimentum — проба, опыт) в научном методе является методом исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом. Обычно эксперимент проводится в рамках научного исследования и служит для проверки гипотезы, установления причинных связей между феноменами. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает возможность постановки эксперимента в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной. Эксперимент — это метод исследования, который воспроизводится в описанных условиях неограниченное количество раз, и даёт идентичный результат.

В общей структуре научного исследования эксперимент, занимает особое место. Именно эксперимент является связующим звеном между теоретическим и эмпирическим этапами и уровнями научного исследования. По своему замыслу эксперимент всегда опосредован предварительным теоретическим знанием: он задумывается на основании соответствующих теоретических знаний и его целью зачастую является подтверждение или опровержение научной теории или гипотезы. Сами результаты эксперимента нуждаются в определенной теоретической интерпретации. Итогом экспериментального исследования, прежде всего, является получение фактических результатов и знаний и установление эмпирических закономерностей.

Другой важной особенностью эксперимента является одновременная его принадлежность и к познавательной, и к практической деятельности человека. Целью экспериментального исследования является приращение знания, и в этом отношении он относится  к сфере познавательной деятельности. Но поскольку эксперимент включает в себя определенное преобразование материальных систем, он является одной  из форм практики. Эксперимент, будучи формой и методом познания, в то же время выступает в качестве основы и критерия истинности знания, хотя и в ограниченных масштабах. Граница между экспериментом  и другими формами практической деятельности относительна, и в некоторых  случаях, когда речь идет о крупномасштабном производственном или социальном эксперименте, последний оказывается полноценной  формой практической деятельности.

Эксперимент, возникнув в недрах физики, нашел затем широкое распространение в химии, биологии, физиологии и других естественных науках. В настоящее время эксперимент все больше распространяется в социологии, выступая и как метод познания, и как средство оптимизации социальных систем. По существу, с древних времен эксперимент, как метод исследования, не претерпел существенных изменений с точки зрения его структуры и роли в познании. Существенные изменения произошли в технической оснащенности эксперимента, возникли новые виды эксперимента, связанные с использованием компьютерной техники, расширилась сфера применения экспериментального метода. Принципиальная новизна в понимании эксперимента, пожалуй, касается лишь необходимости учета взаимодействия исследуемого объекта с измерительными приборами, что во времена Галилея не представлялось актуальным.

Эксперимент, также считается самым научным из всех методов, являющимся «методом выбора».   Основная проблема всех не экспериментальных методов является отсутствие контроля над ситуацией.   Эксперимент показывает четкую причинно-следственную  связь и  его основное отличие от не экспериментальных методов заключается в том, что он включает в себя преднамеренное манипулирование одной переменной, пытаясь сохранить все другие переменные как константы. Проведение эксперимента обычно обусловлено необходимостью подтверждения или опровержения научной теории или гипотезы. Итогами эксперимента могут быть как качественные, так и количественные характеристики исследуемого объекта. Но все результаты эксперимента нуждаются в теоретической интерпретации.

1. Классификация эксперимента.

Эксперимент можно классифицировать в зависимости от того, что положено в его основу, а также какие цели и задачи стоят при его проведении.

Различают открытые и закрытые эксперименты.

Такие типы экспериментов  широко распространены в психологии, социологии, педагогике. В открытом эксперименте задачи открыто объясняются испытуемым, в закрытом - в целях получения объективных данных эти задачи скрываются от испытуемого. Любая форма открытого эксперимента влияет (часто активизирует) на субъективную сторону поведения испытуемых. В ϶той связи открытий эксперимент целесообразен только тогда, когда имеется возможность и достаточная уверенность в том, что удастся вызвать у испытуемого живое участие и субъективную поддержку намечаемой работе. Закрытый эксперимент характеризуется тем, что его тщательно маскируют; испытуемый не догадывается об эксперименте, и работа протекает внешне в естественных условиях. Такой эксперимент не вызывает у испытуемых повышенной насторожённости и излишнего самоконтроля, стремления вести себя не так, как обычно.

Простой и сложный эксперименты.

Простой эксперимент используется для изучения объектов, не имеющих разветвленной структуры, с небольшим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, выполняющих простейшие функции. В сложном эксперименте изучаются явления или объекты с разветвленной структурой (можно выделить иерархические уровни) и большим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, выполняющих сложные функции. Высокая степень связности элементов приводит к тому, что изменение состояния какого-либо элемента или связи влечет за собой изменение состояния многих других элементов системы. В сложных объектах исследования возможно наличие нескольких разных структур, нескольких разных целей. Но все же конкретное состояние сложного объекта может быть описано. В очень сложном эксперименте изучается объект, состояние которого по тем или иным причинам до сих пор не удается подробно и точно описать.

Эксперименты, в основе которых  лежат разные цели, подразделяются на следующие виды:

• исследовательские (поисковые) – эксперименты, целью которых является обнаружение новых, неизвестных науке явлений или их новых, неожиданных свойств; Например, серия экспериментов с проводниками при различных температурах в свое время закончилась открытием явления низкотемпературной сверхпроводимости. А эксперименты с проводниками сложного физико-химического состава привели недавно к открытию высокотемпературной сверхпроводимости. Эксперименты с катодными лучами имели своим результатом открытие Рентгеном нового вида проникающего излучения, названного его именем, а опыты с рентгеновскими лучами повлекли за собой открытие А. Беккерелем радиоактивности.

• проверочные (контрольные) – эксперименты, проведение которых необходимо для проверки теоретического предсказания или теоретической гипотезы. В этой группе экспериментов различают: Объектом проверки является то или иное теоретическое предсказание либо та или иная гипотеза. По отношению к теоретическим гипотезам эксперимент может быть подтверждающим, опровергающим и решающим.

• подтверждающие – целью которых, является подтверждение теоретической гипотезы; Эксперимент является подтверждающим, если он задумывается с целью подтвердить эмпирически проверяемые следствия из гипотезы; соответственно, он будет опровергающим, если ставится с целью опровержения.

• опровергающие – изначально преследующие своей целью опровержение теоретического предсказания; Его называют решающим, если целью служит опровержение одной и подтверждение другой из двух (или нескольких) соперничающих теоретических гипотез.

Различие между подтверждающим и опровергающим экспериментами относительно. Эксперимент, задуманный как подтверждающий, может по результатам оказаться опровергающим, и наоборот.

• решающие – целью которых, является подтверждение одного теоретического предсказания и опровержение другого, совершенно противоположного предсказания. Что касается решающего эксперимента, то в силу сложного и неоднозначного характера связи теории с опытом многие исследователи отрицают его существование, хотя на определенном этапе соперничества гипотез он может создавать условия для временного предпочтения одной из них.

По условиям проведения эксперименты делятся на следующие виды:

• лабораторные - эксперименты, проводимые в специально созданных искусственных условиях с целью исключения влияния неблагоприятных факторов. Это позволяет экономить материальные и временные ресурсы;  Искусственный эксперимент имеет такие достоинства, как возможность обеспечить достаточные условия для устранения побочных факторов, т.е. для достижения высокой внутренней валидности, причем с эффективным использованием времени и ресурсов.

• полевые – эксперименты, проводимые в реальных условиях существования объекта исследования. Достоинство данных экспериментов – результаты более правдивые, но при их проведении мы можем принять во внимание не все побочные факторы. Они требует больших временных и материальных затрат. . Главная задача в естественном эксперименте — обеспечить максимальную непринужденность, натуральность окружающей обстановки. В эту задачу, как правило, входят изучение параметров воздействия среды на данный объект, особенностей поведения или функционирования данного объекта и их оценка. Среди полевых экспериментов различают активно направленные и естественные. Активно направленным считается эксперимент, в котором исследователь активен: вводит в действие экспериментальный фактор, который, по его гипотезе, должен привести к определенным следствиям. Плюс к этому, исследователь стремится достичь того, чтобы испытуемые не знали о проводимом эксперименте. В естественном эксперименте изучаемый фактор не вводится экспериментатором, его воздействие вызвано естественным ходом событий. Исследователь разыскивает подходящую ситуацию, где экспериментальный фактор находится лишь в естественной максимальной изоляции от других факторов и лишь наблюдает за развитием событий до и после воздействия изучаемого фактора, фиксируя их, насколько это возможно. Следует отметить, что остается спорным вопрос, являются ли подобные исследования разновидностью эксперимента или наблюдения. Многие существенные признаки эксперимента отсутствуют (активность исследователя, контроль переменных), но сохраняется объяснительная гипотеза и логическая схема ее доказательства.

В зависимости от места проведения испытаний полевые эксперименты подразделяются на производственные, полигонные, полунатурные и т. п. Полевой эксперимент всегда требует тщательного продумывания и планирования, рационального подбора методов исследования. Практически во всех случаях основная научная проблема полевого эксперимента — обеспечить достаточное соответствие (адекватность) условий эксперимента реальной ситуации, в которой будет работать впоследствии создаваемый объект. Поэтому основными задачаᴍᴎ полевого эксперимента являются: изучение характеристик воздействия среды на испытуемый объект; идентификация статистических и динамических параметров объекта; оценка эффективности функционирования объекта и проверка его на соответствие заданным требованиям.

По полученным результатам эксперименты делятся на следующие типы:

•   количественные – эксперименты, в результате которых получены количественные показатели объекта исследования;

• качественные – эксперименты, итогом которых становятся качественные характеристики исследуемого объекта.

По характеру проведения эксперименты выделяют:

• модельные – эксперименты, проводимые со специально созданной моделью объекта исследования;

• реальные – эксперименты, проводимые над объектом исследования в реальных условиях его функционирования при помощи варьирования данных условий;

• мысленные – эксперименты, в которых исследуемый объект ставится в воображаемые условия, которые регулируются законами науки и правилами логики. Основу этого эксперимента составляют чувственные образы или теоретические модели.

Если в реальном эксперименте ученый для воспроизведения, изоляции или  изучения свойств того или иного  явления ставит его в различные  реальные физические условия и варьирует  их, то в мысленном эксперименте эти условия являются воображаемыми, но воображение при этом строго регулируется хорошо известными законами науки и  правилами логики. Ученый оперирует  чувственными образами или теоретическими моделями. Последние тесно связаны  с их теоретической интерпретацией, поэтому мысленный эксперимент  относится скорее к теоретическим, чем к эмпирическим методам исследования. Мысленный эксперимент не может  рассматриваться как форма практической деятельности человека. Экспериментом  в собственном смысле его можно  назвать лишь условно, поскольку  способ рассуждения в нем аналогичен порядку операций в реальном эксперименте. Классическим примером является мысленный  эксперимент Эйнштейна со свободно падающим лифтом. Результатом была формулировка принципа эквивалентности  тяжелой и инертной массы, положенного  в основание общей теории относительности.

По характеру объекта и предмета исследования следует различать:

• социологические;
• экономические (хозяйственные);
• правовые;
• социально психологические;
• педагогические, психологические;
• эстетические эксперименты.

Различия между этими разновидностями  экспериментов определяются спецификой соответствующих научных дисциплин, однако в некоторых случаях различные виды экспериментов могут быть тесно взаимосвязанными, базирующимися на одних и тех же процессах реальности.

По специфике поставленной задачи эксперименты различаются на следующие виды:

• научные и прикладные эксперименты.

Научные эксперименты направлены на приобретение новых знаний, прикладные же - на получение практического эффекта.

• проективные и ретроспективные.

Проективные эксперименты направлены в будущее: исследователь проектирует  проявления предполагаемых следствий, вводя в действие гипотетические причины. Ретроспективные - направлены в прошлое: исследователь манипулирует информацией о совершившихся  событиях, пытается проверить гипотезы о причинах, вызвавших имеющиеся  следствия.

• одно- и много - факторные эксперименты.

Однофакторный, или классический, эксперимент базировался на том  допущении, что исследователь имеет  возможность варьировать факторы, участвующие в исследовательской  ситуации, по одному. Из этого следует, что экспериментатор способен выделить изучаемую зависимость в чистом виде, может четко вычленять воздействующие на зависимую переменную факторы (может, скажем, как-то упорядочить их во времени  и пространстве, “включать” и “выключать”  их по своему усмотрению и т.п.). Однако на самом деле исследовательские  ситуации часто оказываются гораздо более сложными. Многофакторный эксперимент - мощное средство современной науки. К его достоинствам относятся: эффективность использования времени и средств (ведь проведение ряда экспериментов с отдельными, пофакторными модификациями требует значительных затрат), что выражается прежде всего в сокращении числа опытов, необходимых для решения исследовательской задачи; значительная информативность эксперимента (т.к. получаемый результат показывает удельный вес каждого фактора в их совокупном действии); высокая степень достоверности данных (в то время как при попытке использовать методологию классического эксперимента результаты могут оказаться неудовлетворительными из-за воздействий неподконтрольных факторов). Многофакторный эксперимент не просто работает с большим по сравнению с классическим количеством факторов, многофакторный эксперимент представляет собой качественно иной, более эффективный уровень методологического мышления.

Помимо всего вышесказанного, эксперименты могут также различаться по логической структуре доказательства гипотезы. В этом случае выделяют:

• параллельные (симультанные);
• последовательные (сукцессивные) эксперименты.

В параллельном эксперименте доказательство опирается на сравнение состояний  двух объектов, экспериментального и  контрольного (в социальных исследованиях  это, как правило, экспериментальная  и контрольная группа людей) в  одно и то же время. При этом экспериментальной  является группа, на которую оказал воздействие экспериментальный  фактор, контрольной - где этого воздействия  не было.

В последовательном эксперименте контрольная  группа отсутствует. Одна и та же группа является контрольной до введения экспериментального фактора и в качестве экспериментальной  после того, как этот фактор оказал (или мог бы оказать) предполагаемое воздействие.

Помимо перечисленных, в методологии  науки называют и другие виды экспериментов. Так, выделяют в качестве особой разновидности математический, или вычислительный эксперимент: в этом случае на основе компьютерной обработки введенных данных получают результат в виде математического решения той или иной задачи. Он применяется в экологии, сейсмологии, аэродинамике и других науках. К преимуществам математического эксперимента, способствовавшим его широкому применению в современной науке, относится, помимо высокой точности проводимых расчетов, то, что в таком исследовании каждый участвующий фактор можно свободно варьировать при отсутствии того риска катастрофических последствий, который может возникнуть в натурном эксперименте. Математический эксперимент имеет черты, относящиеся к методу моделирования

2. Структура эксперимента.

В структуру эксперимента включаются следующие компоненты:

• субъект, проводящий экспериментальное исследование, или экспериментатор;
• исследуемый объект;
• условия и обстоятельства экспериментирования, к которым относят конкретные условия времени и места, технические средства экспериментирования (прежде всего экспериментальную установку, а также сопутствующие инструменты и приборы) и теоретический контекст, поддерживающий данную исследовательскую ситуацию.

3. Этапы проведения эксперимента.

Процесс проведения эксперимента включает в себя ряд стадий:

• разработка программы  и плана эксперимента;

• проведение эксперимента;

• анализ и обобщение результатов эксперимента;

Далее опишем более подробно каждый из этапов эксперимента.

1. Разработка программы и плана эксперимента.

На начальном этапе исследователь должен осознать и четко сформулировать свою задачу. Как правило, это происходит в виде выдвижения рабочей гипотезы, после чего исследователь, ориентируясь на имеющиеся знания и материально-технические возможности, разрабатывает адекватную этой гипотезе программу эксперимента (экспериментов); в ходе экспериментов должны быть получены данные, подкрепляющие исходную гипотезу либо опровергающие ее.

На этом этапе необходимо продумать цель, смысл, структуру экспериментов, условия их проведения, подобрать адекватный объект исследования, учитывая и этическую сторону (в медико-биологических и гуманитарных науках), необходимые приборы и материалы. Особое значение имеет разработка адекватной методики. Итогом подготовительной деятельности экспериментатора должна явиться программа эксперимента, в которой указаны все компоненты, требующиеся для проведения экспериментального исследования, описаны объем экспериментальных работ, материально-техническое обеспечение, детально изложена методика, а также рассчитаны сроки выполнения. Важнейшим методологическим требованием к плану эксперимента является его реализуемость.  План эксперимента — это определенная логическая схема, выбранная для достижения исследовательских целей. В англоязычной литературе также употребляется термин “дизайн” (design) эксперимента.

Для нужд исследователей сейчас имеются  специальные каталоги планов эксперимента, в которых приводятся сравнительные  оценки различных экспериментальных  дизайнов и даются рекомендации по их выбору в соответствии с конкретными условиями исследований.

2. Проведение эксперимента.

Непосредственное проведение исследований является для экспериментатора наиболее напряженным, динамичным этапом работы, требующим от ученого инициативности, быстроты реакции и внимания. Важную роль в ходе этой стадии работы имеет, как известно, составление и ведение протокола исследования (лабораторного журнала). В протоколе фиксируется информация о ходе эксперимента, действиях экспериментатора, состоянии изучаемого объекта. Предварительная обработка данных позволяет исследователю адекватно откликаться на изменения ситуации, варьировать нужные параметры, активно управлять процессом. Уже на этой стадии ученый может столкнуться с данными, имеющими принципиальное теоретическое значение.

3. Анализ и обобщение результатов эксперимента.

Эта стадия завершает экспериментальное  исследование. Здесь исследователь  проводит общий анализ достигнутых  результатов. Осмысление проведенного исследования, т.е. содержательная интерпретация первичного материала, и составляет задачу третьей стадии. Исследователь оценивает сами полученные данные — насколько они отвечают статистическим требованиям, не содержат ли они систематические ошибки и артефакты (искусственно произведенные лабораторные эффекты, не имеющие объективного значения). Далее исследователь производит сопоставление исходной гипотезы с полученными данными. 

Таким образом, в научной  практике экспериментальное исследование представляет собой, как правило, не изолированный единичный эксперимент, а некоторую систему взаимосвязанных  экспериментальных работ, объединенную общим замыслом и соотнесенную с  определенным теоретическим контекстом.

4. Достоинства эксперимента как научного метода

Применение эксперимента в научных методах имеет следующие достоинства:

• по желанию исследователя изучаемый  объект может не только наблюдаться, но и воспроизводиться;

• в искусственно созданных условиях могут выявиться новые свойства изучаемого объекта, которые нельзя увидеть в реальных условиях;

• искусственно созданные условия  позволяют исключить неблагоприятные  факторы, которые могут затруднить процесс изучения;

• эксперимент позволяет использовать различные приборы и инструменты  для исследования объекта, которые  не могут быть использованы в реальных условиях;

• эксперимент можно повторять  столько раз, сколько требуется для исследования.

Заключение.

К особенностям современного научного эксперимента относят, прежде всего, высокий уровень его материально-технического обеспечения, требующий, как правило, работы целого научного коллектива; использование мощных технологий обработки данных (компьютерных методов, схем статистического анализа, использование приемов математического моделирования); взаимодействие подходов из различных областей науки для решения конкретных проблем (например, применение методов физики в биологических исследованиях).

Однако принцип активного вмешательства, лежащий в основе экспериментального метода, вызывает к жизни ряд проблем. Это, прежде всего проблемы этического и технического порядка, накладывающие на экспериментальный метод существенные ограничения.   Далее, важной технической проблемой методологии современного эксперимента является проблема воздействия экспериментальной установки на сам изучаемый объект и устранимые и неустранимые эффекты такого воздействия. Здесь методология эксперимента тоже наталкивается на ряд специфических ограничений, связанных с особенностями изучаемых объектов.