Lugar y función del experimento en la investigación científica. El papel del experimento en la búsqueda científica. Hacer una brújula flotante

El experimento es un método para investigar algún fenómeno en condiciones controladas. Se diferencia de la observación por la interacción activa con el objeto en estudio. Por lo general, un experimento se lleva a cabo como parte de un estudio científico y sirve para probar una hipótesis, para establecer relaciones causales entre fenómenos.

El experimento se caracteriza por la intervención del investigador en la posición de los objetos estudiados, influencia activa en el tema del estudio de varios dispositivos y medios experimentales. Un experimento es una de las formas de práctica, donde se combinan la interacción de objetos según leyes naturales y una acción organizada artificialmente por una persona. Como método de investigación empírica, este método asume y permite realizar las siguientes operaciones de acuerdo con el problema a resolver:

₋ Constructivización del objeto;

₋ Aislamiento del objeto o sujeto de investigación, su aislamiento de la influencia de fenómenos secundarios que oscurecen la esencia del fenómeno, estudio en forma relativamente pura;

₋ Interpretación empírica de los conceptos y disposiciones teóricos iniciales, la elección o creación de herramientas experimentales;

₋ Impacto intencional en el objeto: cambio sistemático, variación, combinación de varias condiciones para obtener el resultado deseado;

₋ Reproducción múltiple del proceso, fijando datos en protocolos de observación, procesándolos y transfiriéndolos a otros objetos de la clase que no han sido estudiados.

El experimento se lleva a cabo para resolver determinados problemas científicos y tareas cognitivas dictadas por el estado de la teoría. Es necesario que como principal medio de acumulación en el estudio de los hechos que constituyen la base empírica de cualquier teoría, sea, como toda práctica en su conjunto, un criterio objetivo de la verdad relativa de las proposiciones e hipótesis teóricas.

Condiciones importantes la efectividad de un experimento en una investigación científica:

Un análisis preliminar minucioso del fenómeno, su panorama historico, el estudio de la práctica masiva con el fin de maximizar el estudio del campo de experimentación y sus tareas;

Concretización de la hipótesis. En este sentido, la hipótesis no solo postula que un remedio dado mejorará los resultados del proceso, sino que sugiere que este remedio de entre varios posibles será el mejor para determinadas condiciones;

Formulación clara de los objetivos del experimento; definición de signos, criterio por el cual se estudiarán fenómenos, medios, se evaluará el resultado.

La etapa del experimento. Hay tres etapas distintas en la implementación de esta etapa.

En la primera etapa, el objetivo principal es determinar (determinar) el nivel inicial de todos los parámetros y factores que deben monitorearse en el experimento.

Al realizar averiguando del experimento, se establece el estado real de las cosas, se estudia el estado inicial del objeto en estudio, se constata la presencia o ausencia de las cualidades estudiadas, etc. donde es posible determinar el grado de formación de las cualidades del objeto, y se describen los criterios para su evaluación.

Solo después Descripción detallada nivel de entrada, puede pasar a la segunda etapa del experimento: formativo Experimento (creativo, transformador): la implementación directa del sistema desarrollado de medidas para formar rasgos de personalidad, aumentar el nivel de educación de los escolares, desarrollar sus intereses cognitivos, etc.

Durante el experimento formativo, el docente monitorea el cambio en los parámetros que le interesan, puede hacer cortes intermedios de ciertas características y hacer ajustes al experimento. En el transcurso del experimento formativo, el docente-investigador fija los resultados obtenidos en el diario del experimento, en la ficha de observación, en una grabación, en fotografías.

La tercera etapa de la etapa práctica es la recopilación y el registro cuidadosos (medición, descripción, evaluación) de todos los indicadores.

Etapa de control El experimento confirma o refuta las suposiciones sobre la eficacia de las medidas experimentales. En esta etapa, los resultados obtenidos en la etapa de declaración se comparan con los resultados del experimento formativo. Para obtener resultados de investigación verdaderamente fiables, es necesario involucrar a un gran número de sujetos. Por tanto, los resultados deben interpretarse de forma muy correcta.

El sistema de medidas experimentales se lleva a cabo en la clase experimental, en la que todos los cambios necesarios se llevan a cabo de acuerdo con el programa experimental. Es muy importante que la clase experimental sea típica en términos de rendimiento académico, tasa de llenado, composición de niños y niñas, etc. Los datos obtenidos se comparan con los resultados de la clase control, donde las condiciones de educación y crianza siguen siendo las mismas. Este tipo de experimento se llama paralelo. En la práctica, también se puede utilizar un experimento secuencial, cuando los datos obtenidos en la misma clase (grupo de estudiantes) se comparan antes y después del experimento.

Etapa generalizadora. El experimento finaliza con un análisis de sus resultados:

Una descripción de los resultados de la implementación de medidas experimentales (el estado final del objeto investigado);

Caracterización de las condiciones en las que el experimento dio resultados favorables;

Una descripción de las características de los sujetos del experimento (características para los estudiantes);

Datos sobre el gasto de tiempo, dinero.

Por lo dicho, está claro que un experimento pedagógico es un método de investigación complejo bastante difícil de llevar a cabo.

Un experimento no se limita en absoluto a realizar un experimento y obtener información inicial, sino que consta de etapas, en cada una de las cuales se combinan a su manera elementos del conocimiento sensorial, práctico y teórico. Estos incluyen los siguientes: 1) preparatoria, 2) la etapa del experimento y la obtención de datos experimentales; 3) la etapa de procesamiento de datos experimentales, o la última. El análisis de las características estructurales de la investigación experimental ayuda a revelar su naturaleza desde el punto de vista epistemológico, es decir, desde la posición de la relación entre el objeto y el sujeto de la actividad cognitiva.

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La dependencia mutua del conocimiento empírico y teórico no está en duda. Los experimentos modernos y la teoría están tan fuertemente entrelazados que es prácticamente imposible responder inequívocamente a la pregunta de cuál de estos conocimientos puede considerarse como el comienzo absoluto del conocimiento científico natural, aunque se pueden citar numerosos ejemplos de investigación científica cuando los principios empíricos anticipan la teoría. , y viceversa. ...

En todas las etapas de la investigación experimental, la actividad de pensamiento del experimentador es muy importante, que a menudo es de naturaleza filosófica. Resolviendo, por ejemplo, las preguntas: ¿qué es un electrón, si es un elemento del mundo real o una abstracción pura, si se puede observar, hasta qué punto hay conocimiento sobre el electrón de verdad, y cosas por el estilo? El científico, de una forma u otra, se ocupa de los problemas filosóficos de las ciencias naturales. Una conexión más profunda entre las ciencias naturales y la filosofía da testimonio de una mayor nivel alto su desarrollo. Naturalmente, con el tiempo, el pensamiento teórico con orientación filosófica cambia y adquiere diferentes formas y contenidos. Los mejores resultados los obtendrá un naturalista que domine sus cuestiones estrictamente profesionales y que se oriente con bastante facilidad en cuestiones filosóficas generales relacionadas, en primer lugar, con la dialéctica y la teoría del conocimiento científico natural.

El deseo de los científicos de crear una imagen científica del mundo acerca las ciencias naturales a la filosofía. La imagen científica del mundo tiene una generalidad mayor que los esquemas teóricos de enunciados científicos naturales específicos. Se forma a través de conexiones especiales de elementos individuales de cognición y representa un modelo ideal muy general de procesos, fenómenos y propiedades reales de la materia, estudiados dentro de las estrechas ramas de las ciencias naturales. En un sentido amplio, la imagen científica del mundo expresa un conocimiento general sobre la naturaleza, característico de una etapa determinada en el desarrollo de la sociedad. La descripción de la imagen del mundo en una visión general crea conceptos más o menos cercanos a los conceptos del lenguaje cotidiano y cotidiano.

En esos períodos del desarrollo de las ciencias naturales, cuando la vieja imagen del mundo es reemplazada por una nueva, al establecer un experimento, el papel de las ideas filosóficas en forma de postulados teóricos sobre la base de los cuales se implementa el experimento. aumenta.

En la era de la formación de la física como ciencia, cuando no existían teorías especiales de las ciencias naturales, los científicos, por regla general, se guiaban por ideas filosóficas generales sobre la unidad y relación de los objetos materiales y los fenómenos naturales. Por ejemplo, G. Galileo, sentando las bases de la mecánica clásica, se basó en el modelo general de la unidad del mundo. Esta idea ayudó a los "ojos terrestres" a mirar el cielo y describir el movimiento de los cuerpos celestes por analogía con el movimiento de los cuerpos en la Tierra, lo que a su vez llevó a los científicos a un estudio más completo. diferentes formas movimiento mecánico, como resultado del cual se descubrieron las leyes clásicas de la mecánica.

La idea filosófica de la unidad material del mundo alimentó muchos estudios experimentales y contribuyó a la acumulación de nuevos hechos de las ciencias naturales. Por ejemplo, el famoso físico danés H. Oersted, reflexionando sobre la conexión entre fenómenos de diferente naturaleza física - calor, luz, electricidad y magnetismo - como resultado de una investigación experimental descubrió el efecto magnético de la corriente eléctrica.

El papel de las premisas teóricas del experimento es especialmente importante, cuando el conocimiento teórico existente sirve como base para nuevos problemas e hipótesis de las ciencias naturales que requieren una fundamentación empírica preliminar.

V condiciones modernas aumenta el papel del trabajo teórico en la etapa preparatoria del experimento; en cada operación del mismo, uno u otro procedimientos de investigación teóricos y prácticos se incluyen de diferentes maneras. Hay cuatro operaciones principales en la fase preparatoria del experimento:

• * formulación del problema experimental y avance de opciones hipotéticas para su solución;
• * desarrollo de un programa de investigación experimental;
• * preparación del objeto investigado y creación de una instalación experimental;
• * análisis cualitativo del curso del experimento y corrección del programa de investigación e instrumentación.

Con aparente aleatoriedad, los descubrimientos empíricos encajan en un esquema lógico bien definido, cuyo elemento de partida es la contradicción entre el conocimiento teórico conocido y los nuevos datos empíricos. Esta contradicción es la base lógica del problema emergente, una especie de frontera entre el conocimiento y la ignorancia, el primer paso para comprender lo desconocido. El siguiente paso es presentar una hipótesis como posible solución al problema.

La hipótesis planteada, junto con las consecuencias que de ella se derivan, sirve como base que determina las metas, objetivos y medios prácticos del experimento. En algunos casos, dado el marco teórico existente, una hipótesis puede tener un alto grado de confiabilidad. Tal hipótesis establece rígidamente el programa del experimento y tiene como objetivo encontrar un resultado predicho teóricamente. En otros casos, cuando un esquema teórico recién está emergiendo, el grado de confiabilidad de la hipótesis puede no ser alto. Al mismo tiempo, la teoría solo esboza el esquema del experimento y aumenta el número de prueba y error.

En la etapa preparatoria del experimento, el trabajo inventivo y de diseño como proceso científico creativo juega un papel enorme e invaluable. El éxito de cualquier trabajo experimental depende del talento del científico, determinado por su previsión, la profundidad del pensamiento abstracto, la originalidad de la resolución de problemas técnicos, la capacidad para la actividad inventiva, que es una transición coherente y decidida del conocimiento teórico a la búsqueda práctica.

Por lo tanto, aunque el experimento se basa en la actividad práctica, pero, al ser un método científico-natural de conocer la realidad, incluye medios lógicos y teóricos, una combinación armoniosa, que le permite resolver con éxito el problema.

La preparación del objeto en estudio y la creación de una configuración experimental son pasos importantes en la implementación del programa de investigación, después de lo cual comienza el período principal del trabajo experimental en sí. Tal período, al parecer, se caracteriza por signos puramente empíricos: un cambio en las condiciones controladas, encender y apagar dispositivos y diversos mecanismos, fijar ciertas propiedades, efectos, etc. Durante el experimento, el papel de la teoría parece disminuir. Pero de hecho, por el contrario, sin conocimientos teóricos, la formulación de problemas intermedios y su solución son imposibles. La configuración experimental es conocimiento materializado, materializado. El papel de la teoría en el curso del experimento implica la elucidación del mecanismo de formación del objeto de cognición y la interacción del sujeto, los dispositivos y el objeto, la medición, la observación y el registro de datos experimentales.

Los prerrequisitos teóricos pueden contribuir a obtener información positiva sobre el mundo, el descubrimiento científico o interferir, conducir en la otra dirección del camino correcto; todo depende de si estos prerrequisitos son verdaderos o incorrectos. En ocasiones, los científicos, por circunstancias objetivas o subjetivas, se guían por premisas falsas, lo que, naturalmente, no contribuye a un reflejo objetivo de la realidad. Por ejemplo, una falsa interpretación de los problemas científicos de la cibernética y la genética ha provocado un rezago importante en estas ramas del conocimiento.

En la historia de las ciencias naturales, existe una tendencia en el desarrollo del proceso de cognición desde Estudio cualitativo objeto o fenómeno al establecimiento de sus parámetros cuantitativos y la identificación de patrones generales, expresados ​​en forma matemática estricta. El rigor y la precisión de los datos experimentales en este caso depende de la perfección de los métodos de medición y la sensibilidad de la resolución y la precisión de la técnica de medición.

Un experimento moderno se caracteriza por una alta precisión de medición. Hay varias formas de mejorar la precisión:

• 1) la introducción de nuevos estándares;
• 2) el uso de dispositivos sensibles;
• 3) consideración de todas las condiciones que afectan al objeto;
• 4) combinación diferentes tipos mediciones;
• 5) automatización del proceso de medición.

La combinación óptima de estos caminos está determinada por la propiedad subjetiva del científico natural y depende en gran medida del grado de perfección de la técnica experimental. La organización de la interacción constante de observación, medición y descripción cuantitativa en el proceso de un experimento está mediada por el conocimiento teórico, incluida una idea filosófica de la imagen del mundo, hipótesis, etc.

El experimento se fundamentó teóricamente por primera vez en las obras de F. Bacon, cuyo desarrollo posterior de las ideas se asocia con el nombre de Mill.

La posición de monopolio del experimento fue cuestionada solo en el siglo XX, principalmente en el conocimiento socio-humanitario, así como en relación con el giro fenomenológico y luego hermenéutico en la filosofía y la ciencia, por un lado, y la tendencia hacia la formalización última. (matematización) de las ciencias naturales, por otro lado (el surgimiento y crecimiento de la proporción de experimentos con modelos matemáticos).

El experimento presupone la creación de sistemas artificiales (o "artificialidad" de los naturales), permitiendo influir en ellos reordenando sus elementos, eliminándolos o reemplazándolos por otros. Rastreando al mismo tiempo los cambios en el sistema (que son calificados como consecuencia de las acciones realizadas), es posible revelar ciertas relaciones reales entre elementos y así identificar nuevas propiedades y patrones de los fenómenos en estudio.

En las ciencias naturales, los cambios en las condiciones y el control sobre ellos se llevan a cabo mediante el uso de dispositivos. niveles diferentes dificultades (desde la campana en los experimentos de Pavlov sobre reflejos condicionados hasta sincrofasotrones y otros dispositivos).

3. Función del experimento

El experimento se lleva a cabo para resolver determinadas tareas cognitivas dictadas por el estado de la teoría, pero él mismo genera nuevos problemas que requieren su solución en experimentos posteriores, es decir. también es un poderoso generador de nuevos conocimientos.

El experimento te permite:

1) estudiar el fenómeno en su forma "pura", cuando los factores secundarios (de fondo) se eliminan artificialmente;

2) investigar las propiedades de un objeto en condiciones extremas creadas artificialmente o causar fenómenos que se manifiestan débilmente o no se manifiestan en los modos naturales;

3) cambiar y variar sistemáticamente varias condiciones para obtener el resultado deseado;

4) Reproducir repetidamente el curso del proceso en condiciones estrictamente fijas y repetitivas.

Por lo general, se hace referencia al experimento mediante:

1) cuando intentan descubrir propiedades previamente desconocidas de un objeto para la producción de conocimiento que no se deriva de lo disponible (experimentos de investigación);

2) cuando sea necesario verificar la exactitud de hipótesis o construcciones teóricas (experimentos de verificación);

3) cuando con fines educativos "muestre" algún fenómeno (experimentos de demostración).

Los experimentos sociales (en particular, los experimentos en sociología) constituyen un tipo especial de experimentos. Básicamente, cada acción humana realizada para lograr un resultado determinado puede verse como una especie de experimento.

4 Estructura lógica del experimento

Según su estructura lógica, los experimentos se dividen en paralelo (cuando el procedimiento de experimentación se basa en comparar dos grupos de objetos o fenómenos, uno de los cuales experimentó la influencia de un factor experimental - el grupo experimental, y el otro no - el control grupo) y secuencial (en el que no hay grupo de control, pero las medidas se toman en el mismo grupo antes y después de la introducción del factor experimental).

La forma empírica del conocimiento científico también incluye datos de observaciones sistemáticas y aleatorias. La diferencia entre datos de observación y hechos empíricos como tipos especiales de conocimiento empírico se registró en la filosofía positivista de la ciencia en la década de 1930. En este momento, hubo una discusión bastante tensa sobre lo que puede servir como base empírica de la ciencia. Al principio se asumió que eran el resultado directo del experimento: los datos de observación. En el lenguaje de la ciencia, se expresan en forma de declaraciones especiales: registros en protocolos de observación, que se denominan oraciones de protocolo.

El protocolo de observación indica quién observó, el tiempo de observación, los dispositivos se describen si se utilizaron en la observación y las frases del protocolo se formulan como afirmaciones como: "NN observó que después de encender la corriente, la flecha del dispositivo muestra el número 5 "," NN observado a través del telescopio en una parte del cielo (con coordenadas x, y) un punto de luz brillante ", etc.

Si, por ejemplo, se realizó una encuesta sociológica, entonces un cuestionario con la respuesta del encuestado actúa como un protocolo de observación. Si en el curso de la observación se realizaron mediciones, entonces cada fijación del resultado de la medición equivale a una propuesta de protocolo.

El análisis del significado de las oraciones del protocolo mostró que contienen no solo información sobre los fenómenos en estudio, sino que también, como regla, incluyen errores del observador, capas de influencias perturbadoras externas, errores sistemáticos y aleatorios de los dispositivos, etc. Pero luego se hizo obvio que estas observaciones, debido al hecho de que están cargadas de capas subjetivas, no pueden servir como base para construcciones teóricas.

Como resultado, se planteó el problema de identificar tales formas de conocimiento empírico que tendrían un estatus intersubjetivo, contendrían información objetiva y confiable sobre los fenómenos en estudio.

Durante las discusiones, se encontró que los hechos empíricos actúan como tal conocimiento. Forman la base empírica sobre la que se basan las teorías científicas.

Los hechos se fijan en el lenguaje de la ciencia en enunciados como: "la fuerza de la corriente en el circuito depende de la resistencia del conductor"; "una supernova brilló en la constelación de Virgo"; "más de la mitad de los encuestados en la ciudad están descontentos con la ecología del entorno urbano", etc.

La propia naturaleza de las declaraciones de fijación de hechos enfatiza su estatus objetivo especial, en comparación con las oraciones de protocolo. Pero entonces surge un nuevo problema: ¿cómo se lleva a cabo la transición de datos observacionales a hechos empíricos y qué garantiza el estatus objetivo de un hecho científico?

El planteamiento de este problema fue un paso importante hacia el esclarecimiento de la estructura de la cognición empírica. Este problema se desarrolló activamente en la metodología de la ciencia del siglo XX. En la competencia de varios enfoques y conceptos, se han revelado muchas características importantes del empirismo científico, aunque hoy el problema está lejos de ser una solución definitiva.

Una cierta contribución a su desarrollo la hizo el positivismo, aunque cabe destacar que su deseo de limitarse únicamente al estudio de las conexiones internas. el conocimiento científico y abstraerse de la relación entre ciencia y práctica redujo drásticamente las posibilidades de una descripción adecuada de los procedimientos y métodos de investigación para formar la base empírica de la ciencia.

La naturaleza de la actividad de la investigación empírica a nivel de observación se manifiesta más claramente en situaciones en las que la observación se lleva a cabo en el curso de un experimento real. Tradicionalmente, el experimento se contrasta con la observación fuera del experimento. Sin negar la especificidad de estos dos tipos de actividad cognitiva, llamaríamos la atención sobre sus características genéricas comunes.

La estructura del sujeto de la práctica experimental se puede considerar en dos aspectos: en primer lugar, como la interacción de objetos que proceden de acuerdo con leyes naturales y, en segundo lugar, como una acción humana artificial y organizada. En el primer aspecto, podemos considerar la interacción de los objetos como un cierto conjunto de conexiones y relaciones de la realidad, donde ninguna de estas conexiones se destaca realmente como investigada. En principio, cualquiera de ellos puede servir como objeto de cognición. Sólo tener en cuenta el segundo aspecto permite señalar una u otra conexión en relación con los objetivos de la cognición y así fijarla como tema de investigación. Pero entonces, explícita o implícitamente, la totalidad de los objetos que interactúan en la experiencia está, por así decirlo, organizada en un sistema de cierta cadena de relaciones: toda una serie de sus conexiones reales resultan insignificantes, y solo un cierto grupo de las relaciones que caracterizan el "segmento" estudiado de la realidad se distingue funcionalmente.

Ilustremos esto con un ejemplo sencillo. Supongamos que, en el marco de la mecánica clásica, se estudia el movimiento relativo a la superficie terrestre de un cuerpo macizo de pequeñas dimensiones, suspendido por un largo hilo que no se estira. Si consideramos tal movimiento solo como la interacción de objetos naturales, entonces aparece como la suma total de la manifestación de una variedad de leyes. Aquí, por así decirlo, conexiones de la naturaleza como las leyes de oscilación, caída libre, fricción, aerodinámica (flujo de gas alrededor de un cuerpo en movimiento), las leyes del movimiento en sistema inercial referencia (la presencia de fuerzas de Coriolis debido a la rotación de la Tierra), etc. Pero tan pronto como la interacción descrita de los objetos naturales comienza a considerarse como un experimento para estudiar, por ejemplo, las leyes del movimiento oscilatorio, entonces un cierto grupo de propiedades y relaciones de estos objetos queda así aislado de la naturaleza.

En primer lugar, los objetos que interactúan (la Tierra, un cuerpo masivo en movimiento y un hilo de suspensión) se consideran portadores solo de ciertas propiedades, que funcionalmente, por la misma forma de "incluirlos" en la "interacción experimental", se destacan entre todos. otras propiedades. El hilo y el cuerpo suspendido de él aparecen como un solo objeto: un péndulo. La tierra se fija en esta situación experimental 1) como cuerpo de referencia (para ello se asigna la dirección de la gravedad, que marca la línea de equilibrio del péndulo) y 2) como fuente de fuerza que pone en movimiento el péndulo. Este último, a su vez, sugiere que la gravedad de la Tierra debe considerarse solo en un cierto aspecto. Es decir, dado que, de acuerdo con el objetivo del experimento, el movimiento del péndulo se representa como un caso especial de oscilación armónica, solo se tiene en cuenta un componente de la fuerza de gravedad, que devuelve el péndulo a la posición de equilibrio. El otro componente no se tiene en cuenta, ya que se compensa con la fuerza de tensión del hilo.

Las propiedades descritas de los objetos en interacción, que pasan a primer plano en el acto de la actividad experimental, introducen así un grupo de relaciones estrictamente definido, que está funcionalmente aislado de todas las demás relaciones y conexiones de interacción natural. En esencia, el movimiento descrito de un cuerpo masivo suspendido de un hilo en el campo de gravedad de la Tierra aparece como un proceso de movimiento periódico del centro de masa de este cuerpo bajo la acción de una fuerza cuasi elástica, que es uno de los componentes de la fuerza gravitacional de la Tierra. Esta "cuadrícula de relaciones", que pasa a primer plano en la interacción considerada de la naturaleza, es la estructura de objeto de la práctica, dentro de la cual se estudian las leyes del movimiento oscilatorio.

Supongamos, sin embargo, que el mismo movimiento en el campo de gravedad terrestre de un cuerpo suspendido por un hilo actúa como un experimento con un péndulo de Foucault. En este caso, el tema de estudio es otra conexión de la naturaleza: las leyes del movimiento en un sistema inercial. Pero luego es necesario resaltar propiedades completamente diferentes de los fragmentos de la naturaleza que interactúan.

El cuerpo realmente fijado en el hilo ahora funciona solo como una masa en movimiento con una dirección de movimiento fija con respecto a la Tierra. Estrictamente hablando, en este caso el sistema "cuerpo más hilo en el campo de gravedad" ya no se considera un péndulo (ya que aquí la principal característica del péndulo, el período de su oscilación, resulta insignificante desde el punto de vista de la conexión en estudio). Además, la Tierra, en relación con la cual se considera el movimiento del cuerpo, ahora está fija de acuerdo con otros criterios. De toda la variedad de sus propiedades, en el marco de este experimento, son significativos la dirección del eje de rotación de la Tierra y el valor de la velocidad angular de rotación, cuya configuración permite determinar las fuerzas de Coriolis. Las fuerzas de la gravedad, en principio, ya no juegan un papel esencial a los efectos del estudio experimental de las fuerzas de Coriolis. Como resultado, se identifica una nueva "cuadrícula de relaciones", que caracteriza el trozo de realidad estudiado en el marco de este experimento. Ahora pasa a primer plano el movimiento de un cuerpo con una velocidad dada a lo largo del radio de un disco que gira uniformemente, cuyo papel lo desempeña un plano perpendicular al eje de rotación de la Tierra y que pasa por el punto donde el cuerpo en La pregunta está en el momento de la observación. Ésta es la estructura del experimento con el péndulo de Foucault, que permite estudiar las leyes del movimiento en un marco de referencia no inercial (que gira uniformemente).

Asimismo, en el marco de la interacción analizada de la naturaleza, sería posible distinguir estructuras de objetos de diferente tipo, si esta interacción se presenta como una especie de práctica experimental para el estudio, por ejemplo, de las leyes de la caída libre o , digamos, las leyes de la aerodinámica (por supuesto, distrayendo el hecho de que en las actividades experimentales reales de este tipo no se utilizan para este propósito). El análisis de situaciones tan abstractas ilustra bien el hecho de que la interacción real de la naturaleza puede representarse como una especie de "superposición" de varios tipos de "estructuras prácticas", cuyo número, en principio, puede ser ilimitado.

En el sistema de un experimento científico, cada una de estas estructuras se distingue por la fijación de objetos que interactúan de acuerdo con propiedades estrictamente definidas. Esta fijación, por supuesto, no significa que todas las demás propiedades de los objetos de la naturaleza desaparezcan, excepto las que interesan al investigador. En la práctica real, las propiedades necesarias de los objetos se distinguen por la naturaleza misma de operar con ellos. Para ello, los objetos puestos en interacción durante el experimento deben ser verificados preliminarmente por uso práctico para la existencia de sus propiedades, las cuales se reproducen de manera estable en las condiciones de una situación experimental futura. Entonces, es fácil ver que el experimento con la oscilación del péndulo podría llevarse a cabo solo en la medida en que el desarrollo previo de la práctica haya revelado estrictamente que, por ejemplo, la gravedad de la Tierra en un lugar dado es constante, que cualquier El cuerpo que tiene un punto de suspensión oscilará con respecto a la posición de equilibrio, etc. Es importante enfatizar que el aislamiento de estas propiedades fue posible solo debido al funcionamiento práctico correspondiente de los objetos en consideración. En particular, la propiedad de la Tierra de ser una fuente de fuerza gravitacional constante se ha utilizado repetidamente en la práctica humana, por ejemplo, al mover varios objetos, hincar pilas con la ayuda de un peso que cae, etc. Tales operaciones permitieron distinguir funcionalmente la propiedad característica de la Tierra "de ser una fuente de gravedad constante".

En este sentido, en experimentos para estudiar las leyes de oscilación de un péndulo, la Tierra actúa no solo como un cuerpo natural, sino como una especie de objeto de práctica humana "fabricado artificialmente", porque para el objeto natural "Tierra" esta propiedad no tiene ningún "privilegio especial" en comparación con otras propiedades. ... Realmente existe, pero pasa a primer plano como una propiedad especial y distinguida sólo en el sistema de una determinada práctica humana. La actividad experimental es una forma específica de interacción natural, y la característica más importante que determina esta especificidad es precisamente el hecho de que los fragmentos de la naturaleza que interactúan en un experimento siempre aparecen como objetos con propiedades funcionalmente diferenciadas.

En formas avanzadas de experimentación, estos objetos se fabrican artificialmente. Estos incluyen, en primer lugar, instalaciones instrumentales, con la ayuda de las cuales se lleva a cabo un estudio experimental. Por ejemplo, en la física nuclear moderna, estas pueden ser instalaciones que preparan haces de partículas, estabilizados según ciertos parámetros (energía, pulso, polarización); blancos bombardeados por estos rayos; dispositivos que registran los resultados de la interacción del haz con el objetivo. Para nuestros propósitos, es importante entender que la propia fabricación, alineación y uso de tales instalaciones son análogas a las operaciones de separación funcional de propiedades en objetos naturales, que el investigador opera en los experimentos con el péndulo descritos anteriormente. En ambos casos, del conjunto completo de propiedades que poseen los objetos materiales, solo se distinguen algunas propiedades, y estos objetos funcionan en el experimento solo como sus portadores.

Desde este punto de vista, es bastante legítimo considerar los objetos naturales incluidos en la situación experimental como dispositivos "cuasi-instrumentales", independientemente de que hayan sido obtenidos artificialmente o surgidos de forma natural en la naturaleza, independientemente de la actividad humana. Entonces, en una situación experimental para estudiar las leyes de la oscilación, la Tierra "funciona" como un subsistema instrumental especial, que, por así decirlo, "prepara" una fuerza gravitacional constante (similar a cómo un acelerador artificial en un modo de funcionamiento generará impulsos de partículas cargadas con parámetros especificados). El péndulo en sí juega aquí el papel de un dispositivo de trabajo, cuyo funcionamiento permite fijar las características de la oscilación. En general, el sistema "Tierra más péndulo" puede considerarse como una especie de configuración cuasi-experimental, cuyo "trabajo" permite estudiar las leyes del movimiento oscilatorio simple.

A la luz de lo anterior, las particularidades del experimento, que lo distinguen de las interacciones en la naturaleza "por sí mismas", pueden caracterizarse de tal manera que en un experimento los fragmentos de la naturaleza que interactúan siempre actúan como subsistemas instrumentales. La actividad de "dotar" a los objetos de la naturaleza de las funciones de dispositivos se llamará en lo sucesivo la creación de una situación instrumental. Además, la propia situación instrumental se entenderá como el funcionamiento de dispositivos cuasi-instrumentales, en cuyo sistema se prueba cierto fragmento de la naturaleza. Y dado que la naturaleza de la relación entre el fragmento probado y los dispositivos cuasi-instrumentales distingue funcionalmente en él un cierto conjunto de propiedades características, cuya presencia, a su vez, determina las características específicas de las interacciones en la parte funcional de la configuración cuasi-instrumental. , el fragmento probado se incluye como un elemento en la situación instrumental.

En los experimentos anteriores con la oscilación de un péndulo, tratamos con situaciones instrumentales significativamente diferentes, dependiendo de si el propósito del estudio era estudiar las leyes de la oscilación o las leyes del movimiento en un sistema de rotación uniforme. En el primer caso, el péndulo se incluye en la situación instrumental como un fragmento de prueba; en el segundo, realiza funciones completamente diferentes. Aquí aparece en tres aspectos:

1) El movimiento mismo de un cuerpo masivo (fragmento de prueba) está incluido en el funcionamiento del subsistema de trabajo como su elemento esencial (junto con la rotación de la Tierra);

2) La periodicidad del movimiento del péndulo, que en el experimento anterior desempeñaba el papel de la propiedad estudiada, ahora se usa solo para asegurar condiciones de observación estables. En este sentido, el péndulo oscilante funciona como un subsistema instrumental preparatorio;

3) La propiedad del péndulo de mantener el plano de oscilación permite utilizarlo como parte de un dispositivo de registro. El plano de oscilación en sí mismo actúa aquí como una especie de flecha, cuya rotación relativa al plano de rotación de la Tierra fija la presencia de la fuerza de Coriolis.

Este tipo de funcionamiento de los fragmentos naturales que interactúan en la experiencia en el papel de subsistemas instrumentales o sus elementos realmente resalta, por así decirlo, "empuja" a primer plano, las propiedades individuales de estos fragmentos. Todo esto conduce al aislamiento funcional del conjunto de estructuras de objeto potencialmente posibles de la práctica que representa la conexión estudiada de la naturaleza.

Este tipo de conexión actúa como objeto de investigación, que se estudia tanto a nivel empírico como teórico de la actividad cognitiva. La selección del objeto de investigación de la totalidad de todas las posibles conexiones de la naturaleza está determinada por las metas de la cognición y en diferentes niveles de esta última encuentra expresión en la formulación de diversas tareas cognitivas. En el nivel de la investigación experimental, tales tareas actúan como un requisito para fijar (medir) la presencia de alguna propiedad característica en el fragmento de la naturaleza probado. Sin embargo, es importante comprender de inmediato que el objeto de investigación siempre está representado no por un elemento (cosa) separado dentro de una situación instrumental, sino por toda su estructura.

En los ejemplos discutidos anteriormente, en esencia, se demostró que el objeto de estudio correspondiente, ya sea un proceso de oscilación armónica o movimiento en un marco de referencia no inercial, puede identificarse solo a través de la estructura de relaciones de fragmentos naturales. participando en el experimento.

La situación es similar en casos más complejos relacionados, por ejemplo, con experimentos en física atómica. Así, en los conocidos experimentos de detección del efecto Compton, el tema de estudio - "las propiedades corpusculares de la radiación de rayos X dispersada por electrones libres" - se determinó mediante la interacción del flujo de radiación de rayos X y el blanco de grafito dispersándolo, siempre que la radiación se registrara con un dispositivo especial. Y solo la estructura de relaciones de todos estos objetos (incluido el dispositivo de registro) representa el segmento investigado de la realidad. Los fragmentos de este tipo de situaciones experimentales reales, cuyo uso especifica el objeto de investigación, se denominarán en lo que sigue objetos de operación. Esta distinción permitirá evitar la ambigüedad al utilizar el término "objeto" en el proceso de descripción de las operaciones cognitivas de la ciencia. Esta diferencia fija el hecho esencial de que el objeto de investigación no coincide con ninguno de los objetos individuales de operación de ninguna situación experimental. También enfatizamos que los objetos de operación, por definición, no son idénticos a los fragmentos "naturales" de la naturaleza, ya que actúan en el sistema experimental como una especie de "portadores" de algunas propiedades funcionalmente distinguidas. Como se mostró anteriormente, los objetos de operación suelen estar dotados de funciones instrumentales y, en este sentido, al ser fragmentos reales de la naturaleza, al mismo tiempo actúan como productos de la actividad humana "artificial" (práctica).

El experimento se basa en una amplia variedad de herramientas lógicas. Para analizarlos definiremos el criterio de elección del medio más característico. Como tal criterio, se puede tomar la posición sobre la base práctica de las operaciones lógicas directamente relacionadas con los objetos reales, los procesos de su modificación y reflexión sensorial. Estos métodos incluyen las operaciones de análisis y síntesis, deducción e inducción, generalización y abstracción, analogía y modelado. Además, hay que tener en cuenta que el experimento está íntimamente relacionado con el problema, que tiene sus propios fundamentos teóricos y empíricos, y con la hipótesis para cuya verificación se emprende.

La observación, la experimentación y la medición son todos métodos de investigación empírica.

Observación- uno de los métodos más importantes de conocimiento empírico. La observación es una percepción deliberada y dirigida destinada a revelar las propiedades y relaciones esenciales del objeto de conocimiento. La característica más importante de la observación es su útil har-r. Esta determinación se debe a la presencia de ideas preliminares, hipótesis y tareas de observación. La observación científica, a diferencia de la contemplación ordinaria, siempre está fertilizada por uno u otro idea científica, está mediado por conocimientos ya existentes, un corte muestra qué observar y cómo observar.

La observación como método de investigación empírica siempre se asocia con descripción, un corte fija y transmite los resultados de la observación con la ayuda de ciertos medios simbólicos. Con la ayuda de la descripción, la información sensorial se traduce al lenguaje de conceptos, signos, diagramas, dibujos, gráficos y números para su posterior procesamiento racional.

La investigación a menudo requiere experimentar. A diferencia de la observación ordinaria, durante el experimento, el investigador interviene activamente en el curso del proceso en estudio con el fin de adquirir cierto conocimiento sobre el mismo. Con la ayuda de un experimento, un objeto se reproduce artificialmente o se coloca en unas condiciones predeterminadas y controladas que cumplen los objetivos del estudio. En el proceso del conocimiento científico, se aplica y experimento mental Cuando un científico en su mente opera con ciertas imágenes, mentalmente pone al objeto en ciertas condiciones. Tipos de experimentos: investigación o búsqueda, verificación o control, reproducción, aislamiento, cualitativo o cuantitativo, confirmatorio, refutante o decisivo.

El papel cognitivo del experimento es grande no solo en el sentido de que proporciona respuestas a preguntas previamente planteadas, sino también en el hecho de que en el transcurso del mismo surgen nuevos problemas, cuya solución requiere nuevos experimentos y la creación de nuevos expertos. instalaciones.

Ese. La actividad experta tiene una estructura compleja: teor. los fundamentos del experimento: teorías científicas, hipótesis; mater. base - dispositivos; implementación directa del experto; observación del experimento; análisis de cantidad y calidad de los resultados del experimento, su teoría. generalización. El experimento pertenece simultáneamente a las actividades cognitivas y prácticas de las personas, utiliza conocimientos teóricos, siendo parte del empirismo.

Experimentar hay un impacto material directo sobre un objeto real o las condiciones que lo rodean, realizado para conocer este objeto.

Los siguientes elementos se distinguen en el experimento: 1) el propósito del experimento; 2) un objeto de experimentación; 3) las condiciones en las que se encuentra el objeto o en las que está colocado; 4) medios de experimentación; 5) impacto material sobre el objeto o las condiciones de su existencia. Cada uno de estos elementos se puede utilizar como base para la clasificación de experimentos. Por ejemplo, los experimentos se pueden clasificar en físicos, químicos, biológicos y similares. dependiendo de la diferencia entre los objetos de experimentación. Una de las clasificaciones más simples se basa en diferencias con fines experimentales.

El propósito de un experimento puede ser establecer algunos patrones o descubrir hechos. Los experimentos para este propósito se denominan búsqueda... El resultado del experimento de búsqueda es nueva información sobre el área que se está estudiando. Sin embargo, más a menudo se lleva a cabo un experimento para probar alguna hipótesis o teoría. Este experimento se llama verificación... Está claro que no se puede trazar una línea clara entre estos dos tipos de experimentos. Se puede configurar un mismo experimento para probar una hipótesis y, al mismo tiempo, proporcionar información inesperada sobre los objetos en estudio. De la misma forma, el resultado de un experimento de búsqueda puede obligarnos a abandonar la hipótesis aceptada o, por el contrario, aportar un fundamento empírico a nuestro razonamiento teórico. V ciencia moderna el mismo experimento sirve cada vez más a diferentes propósitos.

Cabe destacar que la observación, la medición y la experimentación, aunque estrechamente relacionadas con los supuestos teóricos, son variedades de práctica. Realizando los procedimientos empíricos considerados, vamos más allá del razonamiento puramente lógico y pasamos a la interacción material con cosas reales. En última instancia, es solo a través de dicha interacción que nuestras ideas sobre la realidad se confirman o refutan. En los procedimientos cognitivos empíricos, la ciencia entra en contacto directo con la realidad que describe; esta es precisamente la tremenda importancia de la observación, la medición y la experimentación para la cognición científica.

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¿Cómo probar la validez de tu idea? ¿Cómo verifico una fórmula? ¿Sin el cual la teoría no será adoptada? La respuesta es obvia. No es un buen experimento. Es el experimento el que nos hace creer la afirmación.

El experimento destruye mitos de larga data y abre los ojos a nuevas facetas de la ciencia. El experimento tiene una excitante emoción, da esperanza para el descubrimiento de lo desconocido, da el espíritu de un pionero, estimula la liberación de endorfinas en el cerebro y crea nerviosismo en el examinador.

Pasteur, que probó vacunas en sí mismo, Galileo, que entró en conflicto con la Iglesia católica, Arquímedes, que murió a manos de los romanos, no dudó ni un segundo en sus estudios y experimentos.

Algunos experimentos de la ciencia mundial quedaron en una serie de "locos". Por ejemplo, el médico francés Nicolaus Minovitsi, para investigar la asfixia (estrangulamiento), ¡literalmente se ahorcó! El tiempo máximo de bucle es de 26 segundos. Esto es lo que describió el experimentador después del experimento: “Tan pronto como mis piernas se separaron del soporte, mis párpados se contrajeron convulsivamente. Las vías respiratorias estaban tan fuertemente bloqueadas que no podía inhalar ni exhalar. Escuché un silbido en mis oídos, ya no escuché la voz del asistente, tirando del cordón y marcando el tiempo usando el cronómetro. Al final, el dolor y la falta de aire me hicieron detener la experiencia. Cuando terminó el experimento y bajé, las lágrimas brotaron de mis ojos ".

El legendario oceanógrafo Jacques Yves Cousteau también hizo esta lista al sumergirse en el agua en un equipo improvisado hecho con una cámara de motocicleta y una máscara de gas.

Maria Sklodowska-Curie experimentó con elementos radiactivos, sin saber lo peligroso que era para la vida, y murió a causa de sus efectos.

La lista puede continuar durante mucho tiempo. Pero no es necesario que el experimento fuera peligroso, más experimentos son seguros para la salud y la vida humana. Puede hacerse famoso sin realizar experimentos peligrosos o sin observar todas las medidas de seguridad.

Hay muchas definiciones de experimento y divisiones en especies. Intentaré dar mi propia interpretación del experimento científico.

El experimento es un método de cognición, con la participación de una persona, como observador o componente de este proceso, para obtener información con fines de investigación. El experimento llega al punto final. Puede confirmar o refutar la teoría. La experimentación también puede generar nuevas ideas y teorías. Este es el papel del experimento en la ciencia. No se puede dejar de enfatizar este papel. Es por eso que están construyendo colisionadores de hadrones súper costosos con un presupuesto de miles de millones de dólares y un tiempo de construcción de varios años, están construyendo enormes laboratorios de investigación que requieren costos colosales.

Experimento y observación. ¿Existe una diferencia significativa entre estas dos fases del estudio? Siguiendo a Claude Bernard, diremos que no, precisando, sin embargo, al mismo tiempo, lo que realmente los distingue.

Ya en el siglo XIII, Roger Bacon distinguió la observación pasiva convencional de la observación científica activa. En cualquier observación, como en cualquier experimento, el investigador afirma algún hecho. Este último es siempre, en cierta medida, la respuesta a la pregunta. Solo encontramos lo que buscamos. Sin embargo, muchos olvidan esta verdad común. En consultas y laboratorios están estallando casos de protocolos de observación, que no sirven para nada ni en el presente ni en el futuro solo porque fueron recogidos sin preguntas claramente planteadas. Sobre esta base, está claro que la diferencia entre observación y experimento depende de la naturaleza del problema. En observación, la cuestión permanece, por así decirlo, abierta. El investigador no conoce la respuesta o tiene una idea muy vaga de ella. Por el contrario, en un experimento, la pregunta se convierte en hipótesis, es decir, asume la existencia de algún tipo de relación entre hechos, y el experimento tiene como objetivo probarlo.

Pero también existen los llamados "experimentos de inteligencia", cuando el experimentador no tiene respuesta a su pregunta y se fija el objetivo de observar las acciones del sujeto en respuesta a situaciones creadas por el experimentador. En este caso, las diferencias que se pueden establecer entre observación y experimento son solo la diferencia de grado entre estos dos procedimientos. En la observación, las situaciones se definen con menos rigor que en el experimento, pero, como veremos en breve, desde este punto de vista, existen varias etapas de transición entre la observación natural y la observación provocada.

La tercera diferencia, también en grado, entre observación y experimento no depende del control de las situaciones, sino de la precisión con la que se pueden registrar las acciones del sujeto. La supervisión a menudo se ve obligada a conformarse con un procedimiento menos estricto. que el experimento, y nuestras consideraciones metodológicas sobre la observación se centrarán principalmente en cómo asegurar la precisión de la observación sin recurrir a situaciones experimentales estandarizadas donde el número de respuestas predecibles es limitado.

Sin embargo, es bastante obvio que todo lo que decimos sobre la observación se aplica al experimento, especialmente si se caracteriza por cierto grado de complejidad.