Experimentální vědecká metoda je proces, který vědci používají ke zkoumání přírodních jevů a testování hypotéz. Zahrnuje pečlivé pozorování, formulování otázky nebo problému, vývoj hypotézy, provádění kontrolovaných experimentů, sběr dat, analýzu výsledků a vyvození závěrů. Konečným cílem je získat spolehlivé, na důkazech založené znalosti o fungování světa. Tato metoda je nezbytná pro pokrok vědy a přispívá k pochopení a řešení složitých problémů.
Pochopení experimentální metody: koncept, charakteristika a aplikace ve vědeckém výzkumu.
Experimentální vědecká metoda je systematický přístup používaný ke zkoumání přírodních jevů za účelem získání spolehlivých a platných znalostí. Tato metoda je široce používána v různých oblastech vědy, jako je fyzika, chemie, biologie a psychologie.
Jednou z hlavních charakteristik experimentální metody je manipulace s nezávislými proměnnými za účelem pozorování vlivů na závislé proměnné. To umožňuje výzkumníkům kontrolovat experimentální podmínky a přesně analyzovat získané výsledky.
Experimentální metoda dále vyžaduje použití experimentální skupiny, která dostává léčbu nebo experimentální podmínky, a kontrolní skupiny, která léčbu nedostává. To umožňuje porovnání výsledků a ověření, zda pozorované změny jsou skutečně způsobeny použitou léčbou.
Aplikace experimentální metody ve vědeckém výzkumu umožňuje výzkumníkům testovat hypotézy, ověřovat teorie a objevovat nové poznatky. Prostřednictvím sběru dat, statistické analýzy a interpretace výsledků je možné dospět k závěrům založeným na empirických důkazech.
Stručně řečeno, experimentální vědecká metoda je základním nástrojem pro pokrok vědy a poskytuje pevný a spolehlivý rámec pro zkoumání přírodních jevů. Její důsledné a systematické uplatňování zajišťuje produkci platných a replikovatelných znalostí, což přispívá k rozvoji společnosti.
Příklady experimentálního výzkumu: co to je a jak se provádí.
Experimentální výzkum je vědecká studie, která se snaží zkoumat vztah příčiny a následku mezi proměnnými. V tomto typu výzkumu výzkumník manipuluje s jednou nebo více nezávislými proměnnými, aby pozoroval vliv této manipulace na závislou proměnnou. Cílem je co nejvíce kontrolovat vnější faktory, které by mohly ovlivnit výsledky, a tím zajistit platnost zjištění.
Pro provedení experimentálního výzkumu je nezbytných několik kroků. Zaprvé musí výzkumník formulovat hypotézu, což je předpoklad o vztahu mezi studovanými proměnnými. Dále musí naplánovat experiment, definovat proměnné, které mají být manipulovány a kontrolovány, velikost vzorku, metody sběru dat a postupy, které mají být dodržovány.
Příkladem experimentálního výzkumu by mohla být studie účinků nového léku na kontrolu krevního tlaku. V tomto případě by výzkumník rozdělil účastníky do dvou skupin: jedna skupina by dostávala studijní lék a druhá skupina by dostávala placebo. Po uplynutí stanovené doby by byl změřen krevní tlak obou skupin a porovnán, aby se zjistilo, zda existují nějaké významné rozdíly.
Dalším příkladem by mohla být studie o vlivu hudby na kognitivní výkon. V tomto případě by výzkumník mohl vystavit jednu skupinu účastníků relaxační hudbě, zatímco by plnili kognitivní úkoly, a jiná skupina by prováděla stejné úkoly v tichu. Výsledky by byly porovnány, aby se zjistilo, zda má hudba nějaký vliv na výkon.
Stručně řečeno, experimentální výzkum je nezbytný pro pokrok vědeckého poznání, protože nám umožňuje testovat hypotézy a stanovovat vztahy příčiny a následku. Dodržováním experimentální vědecké metody mohou výzkumníci získat spolehlivé výsledky a přispět k pokroku vědy.
Hlavní fáze experimentálního procesu: od formulace až po analýzu výsledků.
Experimentální vědecká metoda je systematický přístup, který vědci používají ke zkoumání přírodních jevů za účelem získání spolehlivých a přesných znalostí. Tato metoda zahrnuje několik kroků, od formulování hypotézy až po analýzu získaných výsledků.
První fáze experimentálního procesu je formulace hypotézy, což je předpoklad založený na předchozích pozorováních nebo existujících teoriích. Hypotéza musí být jasná, testovatelná a specifická, aby ji bylo možné experimentálně ověřit nebo vyvrátit.
Po formulování hypotézy následuje: plánování experimentu. V této fázi vědci určují proměnné, které mají být studovány, experimentální metodu, která má být použita, a postupy nezbytné pro objektivní a přesný sběr dat.
S řádně naplánovaným experimentem vědci provedou provedení experimentu, striktně podle zavedeného protokolu. Během této fáze se data shromažďují a zaznamenávají podle zavedených postupů.
Po shromáždění dat vědci provedou analyzovat získaných výsledků. V této fázi jsou data uspořádána, interpretována a porovnána s původní hypotézou. Výsledky jsou poté použity k vyvození závěrů a k ověření nebo vyvrácení formulované hypotézy.
Nakonec vědci sdělují výsledky experimentu prostřednictvím publikace ve vědeckých časopisech, na konferenčních prezentacích nebo v jiných médiích pro šíření vědeckých poznatků. Tento krok je nezbytný, aby ostatní vědci mohli získané výsledky zkontrolovat, replikovat a validovat.
Stručně řečeno, experimentální vědecká metoda zahrnuje několik kroků, od formulace hypotézy až po analýzu výsledků. Každá fáze je klíčová pro zajištění platnosti a spolehlivosti získaných výsledků a přispívá k pokroku vědeckého poznání.
Charakteristika a definice experimentální studie: seznámení se s principy a praktickými aplikacemi.
Experimentální studie je výzkumný přístup, který zahrnuje manipulaci s nezávislými proměnnými za účelem pozorování jejich vlivu na závislé proměnné. Tato metoda je široce používána v různých vědních oborech, jako je psychologie, medicína, biologie a fyzika. Rysy Mezi důležité aspekty experimentální studie patří randomizace účastníků do kontrolní a experimentální skupiny, kontrola matoucích proměnných a replikace výsledků.
Při navrhování experimentální studie je nezbytné mít kontrolní skupinu, která nedostane zkoumanou intervenci, aby vědci mohli porovnat výsledky s experimentální skupinou, která intervenci dostane. To pomáhá zajistit, aby veškeré pozorované změny byly skutečně způsobeny manipulací s nezávislou proměnnou. Randomizace účastníků navíc pomáhá minimalizovat zkreslení a zajišťuje vnitřní validitu studie.
Praktické aplikace experimentálních studií jsou rozsáhlé, od testování účinnosti nových léků až po zkoumání vlivu určitých environmentálních proměnných na lidské chování. Tato vědecká metoda je zásadní pro rozvoj znalostí a přijímání rozhodnutí založených na důkazech.
Stručně řečeno, experimentální studie zahrnuje manipulaci s nezávislými proměnnými za účelem pozorování jejich vlivu na závislé proměnné, použití kontrolních skupin, randomizace a replikace výsledků. Tato metoda je nezbytná pro vědecký výzkum a má četné praktické aplikace v různých oblastech poznání.
Co je to experimentální vědecká metoda?
O experimentální vědecká metoda je soubor technik používaných ke zkoumání jevů, získávání nových znalostí nebo korekci a integraci předchozích znalostí.
Používá se ve vědeckém výzkumu a je založena na systematickém pozorování, měření, experimentování, formulování testů a modifikaci hypotéz. Tato obecná metoda se používá nejen v biologii, ale také v chemii, fyzice, geologii a dalších vědách.
Prostřednictvím experimentální vědecké metody se vědci snaží předpovídat a možná i řídit budoucí události na základě současných a minulých znalostí.
Také se nazývá induktivní metoda a je ve vědě nejpoužívanější badateli, protože je součástí vědecké metodologie.
Je charakterizován tím, že vědci mohou záměrně kontrolovat proměnné, aby vymezili vztahy mezi nimi.
Tyto proměnné mohou být závislé nebo nezávislé a jsou nezbytné pro sběr dat z experimentální skupiny, stejně jako pro jejich chování. To nám umožňuje rozložit vědomé procesy na jejich složky, objevit jejich možné souvislosti a určit zákony těchto souvislostí.
Schopnost dělat přesné předpovědi závisí na sedmi krocích experimentální vědecké metody.
Fáze experimentální vědecké metody
Tato pozorování musí být objektivní, nikoli subjektivní. Jinými slovy, pozorování musí být ověřitelná jinými vědci. Subjektivní pozorování, založená na osobních názorech a přesvědčeních, nejsou součástí vědeckého oboru.
Příklady:
- Objektivní tvrzení: V této místnosti je teplota 20 °C.
- Subjektivní tvrzení: V této místnosti je chladno.
Prvním krokem v experimentální vědecké metodě je provedení objektivních pozorování. Tato pozorování jsou založena na konkrétních faktech, která se již stala a která mohou být ostatními ověřena jako pravdivá nebo nepravdivá.
2. Hypotéza
Pozorování nám vypovídají o minulosti nebo přítomnosti. Jako vědci chceme být schopni předpovídat budoucí události. Proto musíme využívat naši schopnost uvažování.
Vědci využívají své znalosti minulých událostí k vytvoření obecného principu nebo vysvětlení, které pomáhá předpovídat budoucí události.
Obecný princip se nazývá hypotéza. Typ uvažování, který je s ním spojen, se nazývá induktivní uvažování (odvozené zobecnění z konkrétních detailů).
Hypotéza musí mít následující vlastnosti:
- Musí to být obecný princip, který je zachován v prostoru a čase.
- Musí to být provizorní nápad.
- Musíte souhlasit s dostupnými pozorováními.
- Mělo by to být co nejjednodušší.
- Musí být ověřitelná a potenciálně nepravdivá. Jinými slovy, musí existovat způsob, jak hypotézu prokázat jako nepravdivou, a způsob, jak ji vyvrátit.
Například: „Někteří savci mají dvě zadní končetiny“ by byla zbytečná hypotéza. Neexistuje žádné pozorování, které by této hypotéze neodpovídalo! Místo toho je dobrou hypotézou „všichni savci mají dvě zadní končetiny“.
Když najdeme velryby, které nemají zadní končetiny, dokázali bychom, že naše hypotéza je chybná, vyvrátili bychom ji.
Pokud hypotéza implikuje vztah příčiny a následku, formulujeme hypotézu tak, aby naznačovala, že žádný účinek neexistuje. Hypotéza, která implikuje žádný účinek, se nazývá nulová hypotéza. Například lék Celebra nepomáhá zmírnit revmatoidní artritidu.
Z rozpracování hypotézy, která je předběžná a může, ale nemusí být pravdivá, musíme učinit predikci ohledně našeho výzkumu a dané hypotézy.
Hypotéza musí být široká a platit jednotně v celém čase a prostoru. Vědci často nemohou otestovat každou možnou situaci, ve které by hypotéza mohla platit. Vezměme si například hypotézu: všechny rostlinné buňky mají jádro.
Nemůžeme zkoumat každou žijící rostlinu a každou rostlinu, která kdy žila, abychom zjistili, zda je tato hypotéza nepravdivá. Místo toho generujeme predikci pomocí deduktivního uvažování (generování specifického očekávání zobecnění).
Z naší hypotézy můžeme učinit následující předpověď: Pokud prozkoumám buňky stébla trávy, každá z nich bude mít jádro.
Nyní se podívejme na hypotézu o léčivu: lék Celebra nepomáhá zmírnit revmatoidní artritidu.
Abychom tuto hypotézu otestovali, museli bychom zvolit specifický soubor podmínek a předpovědět, co by se za těchto podmínek stalo, pokud by hypotéza byla pravdivá.
Mezi podmínky, které byste mohli chtít testovat, patří podávané dávky, délka užívání léku, věk pacientů a počet vyšetřených osob.
Všechny tyto podmínky, které se mohou měnit, se nazývají proměnné. Pro měření účinku Celebry musíme provést kontrolovaný experiment.
Experimentální skupina je vystavena proměnné, kterou chceme testovat, a kontrolní skupina této proměnné vystavena není.
V kontrolovaném experimentu by se měla mezi oběma skupinami lišit pouze proměnná, kterou chceme testovat.
Na základě pozorování účinků Celebry v laboratoři udělejme predikci. Predikce zní: pacienti s revmatoidní artritidou užívající Celebru a pacienti užívající placebo (tabletu škrobu místo léku) se neliší v závažnosti revmatoidní artritidy.
Pro shromažďování informací se opět obracíme k našemu smyslovému vnímání. Na základě naší předpovědi navrhujeme experiment.
Náš experiment by mohl vypadat takto: 1000 pacientů ve věku 50 až 70 let bude náhodně rozděleno do jedné ze dvou skupin po 500 pacientech.
Experimentální skupina bude užívat Celebru čtyřikrát denně a kontrolní skupina bude užívat škrobové placebo čtyřikrát denně. Pacienti nebudou vědět, zda jejich tablety obsahují Celebru nebo placebo. Pacienti budou léky užívat dva měsíce.
Po dvou měsících budou provedeny lékařské testy, které zjišťují, zda se změnila flexibilita paží a prstů.
Náš experiment přinesl následující výsledky: 350 z 500 lidí, kteří užívali Celebru, hlásilo na konci studie zlepšení artritidy. 65 z 500 lidí, kteří užívali placebo, hlásilo zlepšení.
Zdá se, že data ukazují významný účinek přípravku Celebra. K prokázání tohoto účinku je třeba provést statistickou analýzu. Taková analýza odhaluje statisticky významný účinek přípravku Celebra.
Z naší analýzy experimentu máme dva možné výsledky: výsledky buď odpovídají predikci, nebo s predikcí nesouhlasí.
V našem případě můžeme odmítnout naši předpověď, že Celebra nemá žádný účinek. Jelikož je předpověď chybná, musíme odmítnout i hypotézu, na které byla založena.
Naším úkolem je nyní přehodnotit hypotézu, která je v souladu s dostupnými údaji. Naše hypotéza nyní může znít: Podávání celebrit snižuje revmatoidní artritidu ve srovnání s placebem.
S ohledem na současné informace přijímáme naši hypotézu jako pravdivou. Dokázali jsme, že je pravdivá? Rozhodně ne! Vždy existují i jiná vysvětlení, která by mohla výsledky vysvětlit.
Je možné, že se stav více než 500 pacientů, kteří užívali Celebru, přesto zlepšil. Je možné, že více pacientů, kteří užívali Celebru, také denně jedlo banány a že banány zlepšily jejich artritidu. Můžete navrhnout bezpočet dalších vysvětlení.
Jak můžeme dokázat pravdivost naší nové hypotézy? Nikdy to nedokážeme. Vědecká metoda nám neumožňuje otestovat žádnou hypotézu.
Hypotézy lze odmítnout, v takovém případě je hypotéza považována za nepravdivou. O platné hypotéze můžeme říci pouze to, že jsme nenašli test, který by ji vyvrátil.
Je velký rozdíl mezi neschopností vyvrátit a schopností dokázat. Ujistěte se, že tomuto rozdílu rozumíte, protože je základem experimentální vědecké metody. Co tedy máme dělat s naší předchozí hypotézou?
V současné době to akceptujeme jako pravdivé, ale abychom byli přesní, musíme hypotézu podrobit dalším testům, které by ji mohly vyvrátit.
Například bychom mohli experiment zopakovat, ale změnit kontrolní a experimentální skupinu. Pokud hypotéza i po našem úsilí o její vyvrácení stále platí, můžeme se cítit jistěji, že ji přijmeme jako pravdivou.
Nikdy však nebudeme schopni tvrdit, že hypotéza je pravdivá. Spíše ji přijímáme jako pravdivou, protože hypotéza obstála v četných experimentech, které ji vyvrátily.
Vědci publikují svá zjištění ve vědeckých časopisech a knihách, v přednáškách na národních a mezinárodních setkáních a na seminářích na vysokých školách a univerzitách.
Šíření výsledků je nezbytnou součástí experimentální vědecké metody.
Umožněte ostatním ověřit vaše výsledky, vyvinout nové testy vaší hypotézy nebo aplikovat získané znalosti k řešení jiných problémů.
Odkazy
- Achinstein P. Obecný úvod. Pravidla vědy: Historický úvod do vědeckých metod (2004). Johns Hopkins University Press.
- Beveridge W. Umění vědeckého bádání (1950). Melbourne: Heinemann.
- Blakstad O. Experimentální výzkum (2008). Zdroj: www.explorable.com
- Bright W. Úvod do vědeckého výzkumu (1952). McGraw-Hill
- Gauch H. Vědecká metoda v praxi (2003). Cambridge University Press.
- Jevons W. Principy vědy: Pojednání o logice a vědecké metodě (1958). New York: Dover Publications.
- Schafersman S. Úvod do vědy: Vědecké myšlení a vědecká metoda (1997). Miami: Katedra geologie.