Что такое научный эксперимент

Опыт и эксперимент – что это и отличия

Опыт и эксперимент – слова, которые слышал каждый человек. Часть людей посвящает им свою дальнейшую жизнь, производя научные исследования, открывая новые направления в науке. Обычные же люди не сразу могут объяснить, чем опыт отличается от эксперимента. Для того чтобы выяснить, существуют ли между терминами отличия, потребуется провести детальное сравнение, затрагивающее основные характеристики каждого из них.

Определение понятий

Для того чтобы провести эксперимент или поставить опыт, необходимо иметь набор знаний, умений и навыков в определенном научном направлении. Здесь не достаточно только одного энтузиазма или любопытства, поскольку, как опыт, так и эксперимент базируются на уже имеющихся научных знаниях или выдвинутых гипотезах, которые нуждаются в подтверждении. Для обычного человека, далекого от научных изысканий, может показаться, что между опытом и экспериментом нет существенной разницы, но это не так. Объединяет термины то, что каждый из них имеет отношение к науке и исследованиям, но подходы к исполнению отличаются, так же как и цели, поставленные перед человеком.

Эксперимент представляет собой метод научного изыскания, познания и поиска новых путей. В ходе его проведения выделяются определенные исследовательские объекты, которые будут перенесены в особые условия. Затем происходит их погружение в искусственно или специально переделанную под них среду. За всеми происходящими после этого изменениями следят специальные люди — экспериментаторы. Основная цель проведения эксперимента – проверка существующих сведений или выдвинутой гипотезы, которая требует практического подтверждения, поиск новых доказательств и фактов по определенной научной теме.

Опыт – основной метод исследования в различных научных сферах, процесс, целенаправленное действие, направленное на решение конкретной задачи. Основная цель опыта заключается в подтверждении или опровержении имеющейся гипотезы, мнения. Для реализации задач может использоваться специальное оборудование, приспособления или наборы инструментов. Особенность – пространство для проведения опытов всегда ограничено.

Сравнение

Экспериментом принято называть метод исследования, осуществляемый в управляемых человеком (специалистом в данной области) условиях для подтверждения гипотезы. В процессе он активно принимает участие в происходящем, влияет на ситуацию. Опыт предполагает, что его проведение может осуществляться командой непрофессионалов. Некоторые опыты ставятся с целью обучения. Также нужно учитывать и еще одно различие между понятиями: эксперимент – научная работа, проводящаяся впервые. Необходимость ее заключается в том, чтобы найти обоснованное подтверждение гипотезе. Опыт же осуществляется для того, чтобы подтвердить, что заранее определенный результат достижим. Общим для терминов является тот факт, что люди принимают участие во всех процессах, управляют ими и при необходимости вносят коррективы в созданную среду.

Эксперимент преследует определенную заранее цель, которая является для ученого основной. Это научный способ проверки идей или мнений, подтверждение гипотезы, уже возникшей в представлении специалиста или исследователя. Опыт может выполняться без конкретной цели. Его можно провести неожиданно. Конечный результат не определен, но примерный результат известен благодаря теоретическим сведениям по теме опыта.

Выводы

Различия между опытом и экспериментом имеются. Они не столь значительны, но оказывают влияние на ход выполнения и подготовки к работе. Их главная цель – подтверждение уже известных сведений. Люди принимают в них активное участие, не ведут простое наблюдение, но взаимодействуют с объектом, определяют его направление, среду, в которой он находится, время начала и окончания работ, этапы. Эксперимент призван подтвердить гипотезу, а опыт необходим, чтобы закрепить теоретические знания практическими действиями. Эксперимент ставится 1-2 раза, опыты можно проводить неопределенно много. Цели при проведении эксперимента обозначаются заранее. Опыт же не имеет строго обозначенных задач, он осуществляется спонтанно.

Источник

ГДЗ биология 5 класс Пасечник С бабочкой Дрофа 2020 Линейный курс Задание: 6 Эксперимент в биологии

Стр. 42. Вопросы в начале параграфа

№ 1. С какой целью проводят научные исследования?

Научные исследования проводят для того, чтобы изучить, описать или пояснить какое-то определенное явление, а также предложить новый метод в решении поставленной задачи (действий, ради которых и начинало проводиться это научное исследование).

№ 2. От чего зависит выбор методов в научном исследовании?

В работе все методы научного исследования органично дополняют друг друга и взаимосвязаны. Выбор какого-то определенного метода зависит, прежде всего, от специфики исследования, от плюсов и минусов самого метода, а также от того, какие результаты ожидается получить. Например, сравнительный анализ позволяет выделить причинно-наследственные связи, выстроить логическую цепочку.

Стр. 45. Вопросы после параграфа

№ 1. Какое значение имеют биологические исследования?

Биологические исследования являются основными методами анализа, которые применяются при исследовании живой материи. Они позволяют выяснить влияние разных факторов (температура, освещенность, влажность и т.д.) на живой организм.

№ 2. Какие этапы выделяют в научном исследовании?

В научном исследовании выделяют следующие этапы:

Наблюдение за изучаемым объектом или явлением;

Обобщение полученных результатов в результате наблюдения;

Разработка и проведение эксперимента;

Анализ и сравнение полученных результатов эксперимента;

№ 3. Что такое научный эксперимент? С какой целью он проводится?

Научный эксперимент – это наблюдение, которое производится в специально организованных и контролируемых условиях и позволяет установить, как все эти условия влияют на конкретный объект или явление. Он проводится для того, чтобы подтвердить или опровергнуть научные предположения, которые называются гипотезами.

№ 4. Почему в эксперименте проводят наблюдение как минимум за двумя группами объектов?

Две группы объектов выбирают, чтобы сравнить полученные результаты и сделать максимально точный вывод. Также наблюдение как минимум за двумя группами позволяет не только подтвердить предположения, но и опровергнуть их, подкрепляя надежной доказательной базой.

№ 5. Чем гипотеза отличается от закона или теории?

Гипотеза – это научное предположение, которое поясняет возможные причины определенных явлений и выдерживает проверку эмпирическими методами. В результате исследований она либо подтверждается и принимает статус закона, либо опровергается.

Закон является описанием неизменных регулярностей, которые происходят в природе постоянно (например, естественный закон или закон природы). Его свойства – необходимость возникновения при точно сформулированных условиях, периодичность.

Теорией называют совокупность нескольких таких законов, которые относятся к одной и той же области познания. Не редко понятия «теория» и «закон» употребляются как равноправные.

Стр. 45. Подумайте

Чем эксперимент отличается от наблюдений?

Эксперимент является методом научного познания, для реализации которого объект погружается в искусственно созданные условия, а его поведение управляется экспериментатором. Цель его состоит в проверке гипотезы, в поиске новых фактов, которые бы смогли дать ответы на важные научные вопросы.

Наблюдение является методом познания, при котором наблюдающим изучаются и фиксируются свойства исследуемого объекта. При таком методе вмешательства в естественную среду минимальны, а выполнять наблюдение можно даже без специальных знаний и при отсутствии техники и оборудования.

Главным отличием эксперимента от наблюдений является способ взаимодействия с изучаемым объектом. Во время эксперимента происходит активное вмешательство в ход событий и их направление в нужное русло, тогда как при наблюдении наблюдатель стоит в стороне и только изучает объективные данные. Во время эксперимента подтверждается гипотеза, которая была сформулирована ранее. Во время наблюдения получают новые данные и собирают ранее неизвестную информацию.

Стр. 45. Задание

№ 1. Используя дополнительные источники информации (научно-популярную литературу, справочники, статьи, в том числе и ресурсы сети Интернет), выясните, какие биологические эксперименты проводятся в настоящее время. Выберите из них наиболее понравившийся вам и подготовьте о нём краткое сообщение.

На сегодняшний день одним из биологических экспериментов является исследование влияния условий космического полёта на эмбриогенез, онтогенез, органогенез и поведение гетеротрофных организмов (рыб), обитающих в водной среде, которое называется «Аквариум». Проводит его институт медико-биологических проблем Российской академии наук. Областью исследования является космическая биология и биотехнология.

Цель данного эксперимента заключается в исследовании всех этапов процесса онтогенетического развития у органогенеза у гетеротрофных водных организмов в условиях космического полета. Также изучается и влияние микрогравитации на поведенческие реакции этих организмов. Все это необходимо для решения вопросов фундаментальной биологии, а именно для реализации в дальнейшем возможностей использовать водные организмы в качестве биологического звена, которое позволит обеспечить жизнедеятельность экипажей пилотируемых космических комплексов.

К основным научным задачам относят исследование поведения рыб в условии космического полета и изучение возможности продолжительного содержания их на борту орбитальной станции. Также во внимание берется разработка способов и методов культивирования водных организмов на борту космических аппаратов. В качестве объекта используются рыбы медака и личинки комара хирономиды.

№ 2. Самостоятельно поставьте биологический эксперимент. Возьмите две небольшие баночки. В каждую из них налейте воды. Поместите в них по луковице, как показано на рисунке 25. Одну баночку с луковицей поставьте на окно, которое хорошо освещается солнцем, а другую – там, где практически солнца не бывает. Температура в обоих случаях должна быть одинаковой. По мере необходимости доливайте в баночки воду. Проведите наблюдение за происходящими изменениями в течение 10 дней. Результаты наблюдений записывайте в таблицу «Влияние света на развитие листьев лука» (табл. 3)

Таблица 3. Влияние света на развитие листьев лука

Сделайте выводы о влиянии уровня освещённости на развитие листьев лука.

Луковицы в обеих баночках дали корни, которые практически ничем не отличаются. Листья же визуально значительно отличаются. У луковицы, которая прорастала в темноте, листья очень светлые, сильно вытянутые и слабые. Так произошло, потому что растению не хватало солнечного света, а значит, у него не было возможности полноценно фотосинтезировать. У луковицы, которая прорастала в месте, которое хорошо освещалось солнцем, крепкие, темно-зеленые и сочные листья. Благодаря тому, что всегда был доступ к свету, процесс фотосинтеза происходил активно без нарушений. При этом можно было наблюдать, что у лука, который рос в темноте, листья появились первыми и выросли быстрее.

Стр. 48. Задания для любознательных

№ 1. Используя в качестве образца инструкцию по выращиванию кристаллов соли на с. 14 учебника, предложите план проведения эксперимента «Влияние условий (температура, концентрация раствора, использование различных видов соли и т. д.) на образование и рост кристаллов».

План проведения эксперимента:

Внимательно изучить, что такое солевой раствор и каковы его свойства.

Соляной раствор должен быть насыщенным. Воды нужно брать из расчета 40 грамм соли на 100 грамм горячей воды.

Вода обязательно должна остыть, после чего ее нужно отфильтровать, процеживая через несколько слоев марли или фильтровальную бумагу.

Кристаллик соли, прикрепленный к леске, не должен касаться дна емкости.

Чтобы обеспечить рост кристаллов, нужно поставить емкость в темное место и соблюдать комнатную температуру.

Ни в коем случае нельзя передвигать или трясти емкость, так как можно нарушить естественный процесс образования кристаллов соли.

№ 2. Сформулируйте проблему исследования, интересную для вас. Предложите этапы этого исследования.

Мне интересно исследование дыхания растений. Как показывают наблюдения за растениями, они могут дышать. В процессе дыхания растения поглощают кислород, а выделяют углекислый газ. Так же, как и все живые организмы на нашей планете, они получают энергию солнца, которая необходима для их жизнедеятельности. Интересно узнать, растение дышит определенными органами или нет? Этапы такого исследования могут выглядеть так:

Выдвижение гипотезы о том, что растения могут дышать отдельными органами, например, листьями, корнями или стеблями. Либо у них дышит только один орган.

Проведение эксперимента, для которого берется три прозрачные емкости. В первую емкость помещаются семена прорастающих растений, например, фасоли. Во вторую – корнеплоды моркови. В третью – свежесрезанные стебли растений с листьями. Емкости плотно закрываются и оставляются в темном месте. На следующий день нужно проверить изменения в составе воздуха во всех емкостях.

Анализ и сравнение результатов эксперимента. На стенках емкостей мы увидим пузырьки – конденсат, который образовался в результате дыхания растения.

Подведение итогов. Можно прийти к выводу, что все части растения дышат.

Глава 1

Строение и многообразие живых организмов

Источник

Эксперимент

Эксперимент является любым сложным процессом, в котором используется измерения и испытания проводятся для проверки и изучения процесса. В этот момент проводятся всевозможные исследования, чтобы проверить работоспособность исследуемого объекта. Теории и гипотезы рождаются из экспериментов, проводимых вокруг помещения.

Эксперименты имеют жизненно важное значение в научной сфере, они являются неотъемлемой частью исследований, проводимых в лаборатории.

Эксперимент — это процесс, с помощью которого одна или несколько независимых переменных, определенных как причины, намеренно управляются для последующего анализа последствий, которые они имеют для других переменных, определенных как эффекты.

Эксперимент определяется как такой вид научного опыта, в котором некоторые изменения вызываются преднамеренно, а их результаты наблюдаются или интерпретируются с познавательной целью.

Согласно Сампье, метод эксперимента – это намеренное манипулирование действием, которое задействовано для анализа его возможных последствий. То есть это исследование, в котором одна или несколько независимых переменных (предполагаемая причина) намеренно манипулируются для анализа действия. Последствия этой манипуляции с одной или несколькими зависимыми переменными, является предполагаемым эффектом в контрольной ситуации для исследователя.

Эксперимент как метод исследования

Эксперимент — один из основных методов эмпирических исследований из-за важности демонстрации причинно-следственных связей. Долгое время эксперимент известен и используется на практике на все стадии развития науки.

Однако его использование в качестве центрального метода научного познания появилось недавно.

В Средние века важность эксперимента уже была широко признана, однако именно во второй половине 16 века Галилео Галилей перешел от этого признания к поискам планирования и организации экспериментов.

Для Галилея экспериментирование было центральным пунктом научного метода начиная с теоретического подхода в подходе к методу и в разработке экспериментальных данных.

На самом деле, эксперимент с течением времени был тщательно изучен и вызвал много дискуссий.

Разные авторы интерпретировали его по-разному и поэтому пришли к разным определениям в отношении концепции, а иногда даже к противоречиям.

В настоящее время, когда научная деятельность обогатилась с разных сторон, экспериментирование продолжает приобретать трансцендентное значение, поскольку с его помощью могут использоваться механизмы, позволяющие изолировать изучаемое явление, многократно воспроизводить ход процесса при фиксированных условиях и подлежат контролю и, наконец, планомерно варьировать, искать разные комбинации, чтобы получить желаемый результат.

Понятие эксперимента включает в себя вопросы, которые задают, чтобы выявить то, что не является очевидным. Цель эксперимента — собрать достоверную информацию по какой-то специальной теме.

Другими словами, эксперимент устроен таким образом, что мы можем сделать открытие чего-то неизвестного или почувствовать ранее скрытые отношения, и его цель — увеличить объем данных, которые мы знаем об испытуемом предмете или явлении.

Эксперименты проводятся с помощью научных методов. Повышение уверенности в точности результатов важно для минимизации экспериментальных ошибок в смещении, и если эксперимент плохо спланирован, вы можно не получить правильный ответ. Можно даже не получить однозначного ответа!

Простым и адаптированным способом можно разделить научный метод на эти 5 шагов

Виды экспериментов

Эксперимент устроен таким образом, что мы можем сделать открытие чего-то неизвестного или почувствовать ранее скрытые отношения (взаимодействия), и его цель — увеличить объем данных, которые мы знаем о чем-либо. Для достижения лучших результатов классифицируют и используют различные виды эксперимента.

Классификация экспериментов

Что такое эксперимент в научном исследовании

Экспериментирование — это метод научного исследования, возможно, самый узнаваемый из ряда методов, который также включает описание, сравнение и моделирование. Хотя все эти методы используют общий научный подход, эксперимент уникален тем, что включает в себя манипулирование определенными аспектами системы, реальной жизнью объекта (или явления) и наблюдение за последствиями этой манипуляции.

Манипулирование и контроль переменных — ключевые аспекты, которые отделяют эксперимент от других методов научного исследования.

Положительные и отрицательные результаты экспериментов

Всем нравится получать положительные результаты экспериментов, но на самом деле их меньшинство, особенно когда речь идет о науке. Положительные результаты подтверждают исходную гипотезу. Отрицательные или «вторичные» результаты опровергают ее.

Эти отрицательные результаты ведут к следующему этапу исследования. Обнародование результатов в лучшую сторону сказывается на научном сообществе. Цель состоит в том, чтобы сделать эти эксперименты доступными для остальной части сообщества, избегая траты времени и денег для остальной части научного сообщества и способствуя гораздо более быстрому научному прогрессу.

Примеры экспериментов

Некоторые социологические эксперименты, которые сегодня даже близко не соответствуют этическим стандартам, стали отличными ориентирами для психологии.

Хоторнский эффект

Термин был придуман в середине прошлого века, истоки этого явления восходят к 20-м и 30-м годам 20-го века. В те годы американская Western Electric провела серию исследований производительности труда на своем заводе в Хоторне.

Исследователи пришли к выводу, что повышение производительности не было следствием изменений на рабочем месте, а было связано с их особой ролью в эксперименте, которая заставила рабочих поверить, что их заметили и оценили, поэтому они работали все больше и больше.

Со временем идея о том, что участие в эксперименте влияет на отношение человека, стала известна как эффект Хоторна, и именно эти эксперименты породили индустриальную психологию, которая, в свою очередь, превратилась в различные специализации, такие как профессиональная психология, психология здоровья и позитивная психология.

Эксперимент Милгрэма

Основная этическая проблема эксперимента Милгрэма — это чрезвычайный психологический стресс, который применялся к участникам эксперимента.

Главный вывод психолога заключался в том, что человек не считает себя ответственным за свои действия, а считает себя инструментом, исполняющим желание другого человека, в данном случае исследователя.

Эффект Рингельмана

Своим названием эффект обязан немецкому физиологу, продемонстрировавшему его в 1913 году в знаменитом эксперименте с веревкой. Для этого была изучена группа людей и групп, которые тянули веревку, соединенную с экстензометром.

Эффект Рингельмана, также называемый проблемой безбилетного пассажира, связан с тенденцией к снижению производительности при работе в группе, то есть по мере увеличения числа членов продуктивность группы снижается, поскольку усилия группы не равны сумма всех усилий индивидуально.

Чудовищный эксперимент

Этот эксперимент, проводимый в Давенпорте (американском штате Айова) в 1939 году, назвали – «Исследованием монстров». Он представлял собой группу исследований заикания, проведенных с участием 22 детей-сирот. Руководителем исследования был профессор психологии Венделл Джонсон из Университета штата Айова и ученица магистра Джонсона, Мэри Тюдор. Она и возглавила практику по реализации и проведения экспериментов. Дети-участники подвергались преследованиям в течение шести месяцев, а затем у некоторых из них были пожизненные последствия.

Только в 2001 году этот эксперимент придали огласки. А в 2007 году, оставшиеся в живых участники эксперимента получили компенсацию от штата Айова.

Модели эксперимента

На самом базовом уровне ученые используют множество моделей эксперимента таким же образом, как и люди используют детали при игре LEGO. Научные модели могут быть или не быть физическими объектами (виртуальные, концептуальные, математические и т.д.), но ученые конструируют их по тем же самым разнообразным причинам: для создания или воспроизведения систем, например, реального мира путем упрощения, для проведения эксперимента, который не может быть проведен в полевых условиях в реальном мире или для того, чтобы связать несколько известных идей во что-то единое, чтобы строить и проверять гипотезы.

Исследователи успешно включают различные модели эксперимента в ключевые процессы, чтобы лучше понять, как эти процессы взаимодействуют.

Источник

Эксперимент

Экспериме́нт (от лат. experimentum — проба, опыт) в научном методе — метод 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.

Содержание

Модели эксперимента

Существует несколько моделей эксперимента [источник не указан 1050 дней] : Безупречный эксперимент — невоплотимая на практике модель эксперимента, используемая психологами-экспериментаторами в качестве эталона. В экспериментальную психологию данный термин ввёл Роберт Готтсданкер, автор известной книги «Основы психологического эксперимента», считавший, что использование подобного образца для сравнения приведёт к более эффективному совершенствованию экспериментальных методик и выявлению возможных ошибок в планировании и проведении психологического эксперимента.

Случайный эксперимент (случайное испытание, случайный опыт) — математическая модель соответствующего реального эксперимента, результат которого невозможно точно предсказать. Математическая модель должна удовлетворять требованиям: она должна быть адекватна и адекватно описывать эксперимент; должна быть определена совокупность множества наблюдаемых результатов в рамках рассматриваемой математической модели при строго определенных фиксированных начальных данных, описываемых в рамках математической модели; должна существовать принципиальная возможность осуществления эксперимента со случайным исходом сколь угодное количество раз при неизменных входных данных; должно быть доказано требование или априори принята гипотеза о стохастической устойчивости относительной частоты для любого наблюдаемого результата, определённого в рамках математической модели.

Эксперимент не всегда реализуется так, как задумывалось, поэтому было придумано математическое уравнение относительной частоты реализаций эксперимента:

Пусть имеется некоторый реальный эксперимент и пусть через A обозначен наблюдаемый в рамках этого эксперимента результат. Пусть произведено n экспериментов, в которых результат A может реализоваться или нет. И пусть k — это число реализаций наблюдаемого результата A в n произведенных испытаниях, считая что произведенные испытания являются независимыми.

Виды экспериментов

Физический эксперимент

Физический эксперимент — способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях. В отличие от теоретической физики, которая исследует математические модели природы, физический эксперимент призван исследовать саму природу.

Именно несогласие с результатом физического эксперимента является критерием ошибочности физической теории, или более точно, неприменимости теории к окружающему нас миру. Обратное утверждение не верно: согласие с экспериментом не может быть доказательством правильности (применимости) теории. То есть главным критерием жизнеспособности физической теории является проверка экспериментом.

В идеале, Экспериментальная физика должна давать только описание результатов эксперимента, без какой-либо их интерпретации. Однако на практике это недостижимо. Интерпретация результатов более-менее сложного физического эксперимента неизбежно опирается на то, что у нас есть понимание, как ведут себя все элементы экспериментальной установки. Такое понимание, в свою очередь, не может не опираться на какие-либо теории.

Компьютерный эксперимент

Компьютерный (численный) эксперимент — это эксперимент над математической моделью объекта исследования на ЭВМ, который состоит в том что, по одним параметрам модели вычисляются другие ее параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах объекта, описываемого математической моделью. Данный вид эксперимента можно лишь условно отнести к эксперименту, потому как он не отражает природные явления, а лишь является численной реализацией созданной человеком математической модели. Действительно, при некорректности в мат. модели — ее численное решение может быть строго расходящимся с физическим экспериментом.

Психологический эксперимент

Психологический эксперимент — проводимый в специальных условиях опыт для получения новых научных знаний посредством целенаправленного вмешательства исследователя в жизнедеятельность испытуемого.

Мысленный эксперимент

Мысленный эксперимент в философии, физике и некоторых других областях знания — вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Как правило, мысленный эксперимент проводится в рамках некоторой модели (теории) для проверки её непротиворечивости. При проведении мысленного эксперимента могут обнаружиться противоречия внутренних постулатов модели либо их несовместимость с внешними (по отношению к данной модели) принципами, которые считаются безусловно истинными (например, с законом сохранения энергии, принципом причинности и т. д.).

Критический эксперимент

Критический эксперимент — эксперимент, исход которого однозначно определяет, является ли конкретная теория или гипотеза верной. Этот эксперимент должен дать предсказанный результат, который не может быть выведен из других, общепринятых гипотез и теорий.

Источник