Luogo e ruolo dell'esperimento nella ricerca scientifica. Il ruolo dell'esperimento nella ricerca scientifica. Fare una bussola galleggiante

L'esperimento è un metodo per investigare alcuni fenomeni in condizioni controllate. Si differenzia dall'osservazione per l'interazione attiva con l'oggetto in esame. Solitamente un esperimento viene svolto nell'ambito di uno studio scientifico e serve a testare un'ipotesi, a stabilire relazioni causali tra i fenomeni.

L'esperimento è caratterizzato dall'intervento del ricercatore nella posizione degli oggetti in studio, influenza attiva sul tema dello studio di vari dispositivi e mezzi sperimentali. Un esperimento è una delle forme di pratica, in cui si combinano l'interazione di oggetti secondo le leggi naturali e un'azione organizzata artificialmente da una persona. Come metodo di ricerca empirica, questo metodo presuppone e consente di eseguire le seguenti operazioni in accordo con il problema da risolvere:

₋ Costruttivizzazione dell'oggetto;

₋ Isolamento dell'oggetto o oggetto di ricerca, suo isolamento dall'influenza di fenomeni collaterali che oscurano l'essenza del fenomeno, studio in una forma relativamente pura;

₋ Interpretazione empirica dei concetti e delle disposizioni teoriche iniziali, selezione o creazione di strumenti sperimentali;

₋ Impatto mirato sull'oggetto: cambiamento sistematico, variazione, combinazione di varie condizioni al fine di ottenere il risultato desiderato;

₋ Riproduzione multipla del processo, fissando i dati nei protocolli di osservazione, elaborandoli e trasferendoli ad altri oggetti della classe che non sono stati studiati.

L'esperimento viene effettuato per risolvere alcuni problemi scientifici e compiti cognitivi dettati dallo stato della teoria. È necessario poiché il principale mezzo di accumulazione nello studio dei fatti che costituiscono la base empirica di ogni teoria, è, come tutta la pratica nel suo insieme, un criterio oggettivo della verità relativa delle proposizioni e delle ipotesi teoriche.

Condizioni importanti l'efficacia di un esperimento in una ricerca scientifica:

Un'analisi preliminare approfondita del fenomeno, la sua panoramica storica, lo studio della pratica di massa al fine di massimizzare lo studio del campo di sperimentazione e dei suoi compiti;

Concretizzazione dell'ipotesi. In questo senso, l'ipotesi non solo postula che un dato rimedio migliorerà i risultati del processo, ma suggerisce che questo rimedio tra un numero di possibili sarà il migliore per determinate condizioni;

Chiara formulazione degli obiettivi dell'esperimento; definizione dei segni, criterio con cui si studieranno fenomeni, mezzi, si valuterà il risultato.

La fase dell'esperimento. Ci sono tre fasi distinte nell'attuazione di questa fase.

Nella prima fase, l'obiettivo principale è determinare (accertare) il livello iniziale di tutti i parametri e fattori che dovrebbero essere monitorati nell'esperimento.

Durante la conduzione accertare dell'esperimento, viene stabilito lo stato reale delle cose, viene studiato lo stato iniziale dell'oggetto in studio, viene accertata la presenza o l'assenza delle qualità indagate, ecc. Per questo, viene sviluppato un programma di studio, i segni vengono pensati da quale è possibile determinare il grado di formazione delle qualità dell'oggetto, e vengono descritti i criteri per la loro valutazione.

Solo dopo descrizione dettagliata al livello iniziale, puoi procedere alla seconda fase dell'esperimento - formativo esperimento (creativo, trasformante) - l'implementazione diretta del sistema sviluppato di misure per formare tratti di personalità, migliorare il livello di istruzione degli scolari, sviluppare i loro interessi cognitivi, ecc.

Durante un esperimento formativo, l'insegnante monitora il cambiamento dei parametri di suo interesse, può effettuare tagli intermedi di determinate caratteristiche e apportare modifiche all'esperimento. Nel corso dell'esperimento formativo, l'insegnante-ricercatore fissa i risultati ottenuti nel diario dell'esperimento, nella scheda di osservazione, nella registrazione su nastro, nelle fotografie.

La terza fase della fase pratica è l'attenta raccolta e registrazione (misurazione, descrizione, valutazione) di tutti gli indicatori.

Fase di controllo l'esperimento conferma o confuta le ipotesi sull'efficacia delle misure sperimentali. In questa fase, i risultati ottenuti nella fase di dichiarazione vengono confrontati con i risultati dell'esperimento formativo. Per ottenere risultati di ricerca veramente affidabili è necessario coinvolgere un gran numero di soggetti. Pertanto, i risultati devono essere interpretati in modo molto corretto.

Il sistema di misure sperimentali viene eseguito nella classe sperimentale, in cui vengono eseguite tutte le modifiche necessarie secondo il programma dell'esperimento. È molto importante che la classe sperimentale sia tipica in termini di rendimento scolastico, capacità di riempimento, composizione di ragazzi e ragazze, ecc. I dati ottenuti vengono confrontati con i risultati della classe di controllo, dove le condizioni di istruzione e educazione rimangono le stesse. Questo tipo di esperimento è chiamato parallelo. In pratica si può utilizzare anche un esperimento sequenziale, quando i dati ottenuti nella stessa classe (gruppo di studenti) vengono confrontati prima e dopo l'esperimento.

Fase di generalizzazione. L'esperimento si conclude con un'analisi dei suoi risultati:

Una descrizione dei risultati dell'implementazione delle misure sperimentali (lo stato finale dell'oggetto investigato);

Caratterizzazione delle condizioni in cui l'esperimento ha dato risultati favorevoli;

Una descrizione delle caratteristiche dei soggetti dell'esperimento (caratteristiche per gli studenti);

Dati sul dispendio di tempo, fondi.

È chiaro da quanto detto che un esperimento pedagogico è un metodo di ricerca complesso e piuttosto difficile da realizzare.

L'esperimento non è affatto limitato solo allo svolgimento dell'esperimento e alla ricezione delle informazioni iniziali, ma consiste in fasi, in ciascuna delle quali, a suo modo, sono combinati elementi di conoscenza sensoriale, pratica e teorica. Questi includono quanto segue: 1) preparatorio, 2) la fase dell'esperimento e l'ottenimento dei dati sperimentali; 3) la fase di elaborazione dei dati sperimentali, ovvero quella finale. L'analisi dei caratteri strutturali della ricerca sperimentale aiuta a rivelarne la natura dal punto di vista epistemologico, cioè dalla posizione del rapporto tra l'oggetto e il soggetto dell'attività cognitiva.

Informazioni simili.

La mutua dipendenza della conoscenza empirica e teorica è difficilmente in dubbio. Esperimenti moderni e teoria sono così fortemente intrecciati che è praticamente impossibile rispondere in modo univoco alla domanda su quale delle conoscenze date possa essere considerata come l'inizio assoluto della conoscenza scientifica naturale, sebbene si possano citare numerosi esempi di ricerca scientifica quando i principi empirici anticipano il teoria e viceversa...

In tutte le fasi della ricerca sperimentale, l'attività di pensiero dello sperimentatore è molto importante, che è molto spesso di natura filosofica. Risolvendo, ad esempio, le domande: cos'è un elettrone, se è un elemento del mondo reale o una pura astrazione, se può essere osservato, fino a che punto la conoscenza dell'elettrone della verità e simili - uno scienziato, in un modo o nell'altro, riguarda i problemi filosofici delle scienze naturali. Una connessione più profonda tra scienze naturali e filosofia testimonia un più alto livello il suo sviluppo. Naturalmente, nel tempo, il pensiero teorico con orientamento filosofico cambia e assume forme e contenuti differenti. I migliori risultati saranno raggiunti da uno scienziato naturale che sia fluente nelle sue questioni strettamente professionali e sia guidato abbastanza facilmente in questioni filosofiche generali legate, prima di tutto, alla dialettica e alla teoria della conoscenza scientifica naturale.

Il desiderio degli scienziati di creare un'immagine scientifica del mondo avvicina le scienze naturali alla filosofia. Il quadro scientifico del mondo ha una generalità maggiore degli schemi teorici di specifiche affermazioni scientifiche naturali. Si forma attraverso connessioni speciali di singoli elementi della cognizione ed è un modello ideale molto generale di processi, fenomeni e proprietà reali della materia, indagati all'interno di ristrette branche delle scienze naturali. In senso lato, il quadro scientifico del mondo esprime una conoscenza generale della natura, caratteristica di un determinato stadio nello sviluppo della società. La descrizione dell'immagine del mondo in una visione generale crea concetti che sono più o meno vicini ai concetti del linguaggio quotidiano, quotidiano.

In quei periodi dello sviluppo delle scienze naturali, quando la vecchia immagine del mondo viene sostituita da una nuova, quando si imposta un esperimento, il ruolo delle idee filosofiche sotto forma di postulati teorici sulla base dei quali viene implementato l'esperimento aumenta.

Nell'era della formazione della fisica come scienza, quando non esistevano teorie speciali delle scienze naturali, gli scienziati, di regola, erano guidati da idee filosofiche generali sull'unità e la parentela di oggetti materiali e fenomeni naturali. Ad esempio, G. Galileo, ponendo le basi della meccanica classica, si è basato sul modello generale dell'unità del mondo. Questa idea ha aiutato gli "occhi terreni" a guardare il cielo e descrivere il movimento dei corpi celesti per analogia con il movimento dei corpi sulla Terra, che a sua volta ha spinto gli scienziati a uno studio più approfondito forme diverse moto meccanico, in conseguenza del quale sono state scoperte le leggi classiche della meccanica.

L'idea filosofica dell'unità materiale del mondo ha alimentato molti studi sperimentali e ha contribuito all'accumulo di nuovi fatti di scienze naturali. Così, ad esempio, il famoso fisico danese H. Oersted, riflettendo sulla connessione tra fenomeni di diversa natura fisica - calore, luce, elettricità e magnetismo - a seguito della ricerca sperimentale ha scoperto l'effetto magnetico della corrente elettrica.

Il ruolo delle premesse teoriche dell'esperimento è particolarmente importante, quando la conoscenza teorica esistente serve come base per nuovi problemi e ipotesi di scienze naturali che richiedono una conferma empirica preliminare.

V condizioni moderne aumenta il ruolo del lavoro teorico nella fase preparatoria dell'esperimento; ad ogni operazione, alcune procedure di ricerca teoriche e pratiche sono incluse in modi diversi. Ci sono quattro operazioni principali nella fase preparatoria dell'esperimento:

• * formulazione del problema sperimentale e avanzamento di opzioni ipotetiche per la sua soluzione;
• * sviluppo di un programma di ricerca sperimentale;
• * preparazione dell'oggetto indagato e realizzazione di un'installazione sperimentale;
• * analisi qualitativa dell'andamento dell'esperimento e correzione del programma di ricerca e della strumentazione.

Con apparente casualità, le scoperte empiriche si inseriscono in uno schema logico ben definito, il cui elemento di partenza è la contraddizione tra le conoscenze teoriche note e i nuovi dati empirici. Questa contraddizione è la base logica del problema appena emerso - una sorta di confine tra conoscenza e ignoranza - il primo passo per comprendere l'ignoto. Il passo successivo consiste nel proporre un'ipotesi come possibile soluzione al problema.

L'ipotesi avanzata, insieme alle conseguenze che ne derivano, serve come base che determina gli scopi, gli obiettivi e i mezzi pratici dell'esperimento. In alcuni casi, dato il quadro teorico esistente, un'ipotesi può avere un alto grado di affidabilità. Tale ipotesi fissa rigidamente il programma dell'esperimento e lo mira a trovare un risultato teoricamente previsto. In altri casi, quando lo schema teorico sta appena emergendo, il grado di attendibilità dell'ipotesi potrebbe non essere elevato. Allo stesso tempo, la teoria abbozza solo lo schema dell'esperimento e il numero di tentativi ed errori aumenta.

Nella fase preparatoria dell'esperimento, un ruolo enorme e inestimabile è svolto dal lavoro inventivo e progettuale come processo creativo scientifico. Il successo di qualsiasi lavoro sperimentale dipende dal talento dello scienziato, determinato dalla sua lungimiranza, dalla profondità del pensiero astratto, dall'originalità della risoluzione di problemi tecnici, dalla capacità di attività inventiva, che è una transizione coerente e mirata dalla conoscenza teorica alla ricerca pratica.

Pertanto, sebbene l'esperimento si basi sull'attività pratica, ma, essendo un metodo scientifico-naturale per conoscere la realtà, include mezzi logici e teorici, una combinazione armoniosa, che ci consente di risolvere con successo il problema.

La preparazione dell'oggetto in studio e la creazione di un apparato sperimentale sono passi importanti nell'attuazione del programma di ricerca, dopo di che inizia il periodo principale del lavoro sperimentale stesso. Un tale periodo, sembrerebbe, è caratterizzato da segni puramente empirici: un cambiamento nelle condizioni controllate, l'accensione e lo spegnimento di dispositivi e vari meccanismi, il fissaggio di determinate proprietà, effetti, ecc. Durante l'esperimento, il ruolo della teoria sembra diminuire. Ma in realtà, al contrario, senza conoscenze teoriche, la formulazione di problemi intermedi e la loro soluzione sono impossibili. Il setup sperimentale è conoscenza materializzata, materializzata. Il ruolo della teoria nel corso dell'esperimento prevede la delucidazione del meccanismo di formazione dell'oggetto della cognizione e l'interazione del soggetto, dei dispositivi e dell'oggetto, la misurazione, l'osservazione e la registrazione dei dati sperimentali.

I prerequisiti teorici possono contribuire a ottenere informazioni positive sul mondo, la scoperta scientifica o interferire, portare nella direzione opposta dalla strada giusta: tutto dipende dal fatto che questi prerequisiti siano veri o errati. A volte gli scienziati, a causa di circostanze oggettive o soggettive, sono guidati da false premesse, che, naturalmente, non contribuiscono a una riflessione oggettiva della realtà. Ad esempio, una falsa interpretazione dei problemi scientifici della cibernetica e della genetica ha portato a un ritardo significativo in questi rami della conoscenza.

Nella storia delle scienze naturali, c'è una tendenza nello sviluppo del processo di cognizione da studio qualitativo oggetto o fenomeno alla fissazione dei loro parametri quantitativi e all'individuazione di schemi generali, espressi in forma rigorosamente matematica. Il rigore e l'accuratezza dei dati sperimentali in questo caso dipendono dalla perfezione dei metodi di misurazione e dalla sensibilità della risoluzione e dall'accuratezza della tecnica di misurazione.

Un esperimento moderno è caratterizzato da un'elevata precisione di misurazione. Esistono diversi modi per migliorare la precisione:

• 1) l'introduzione di nuovi standard;
• 2) l'uso di dispositivi sensibili;
• 3) considerazione di tutte le condizioni che interessano l'oggetto;
• 4) combinazione tipi diversi misurazioni;
• 5) automazione del processo di misura.

La combinazione ottimale di questi percorsi è determinata dalla proprietà soggettiva del naturalista e in larga misura dipende dal grado di perfezione della tecnica sperimentale. L'organizzazione della costante interazione di osservazione, misurazione e descrizione quantitativa nel processo di un esperimento è mediata dalla conoscenza teorica, inclusa un'idea filosofica dell'immagine del mondo, ipotesi, ecc.

L'esperimento è stato teoricamente motivato per la prima volta nelle opere di F. Bacon, il cui successivo sviluppo delle idee è associato al nome di Mill.

La posizione di monopolio dell'esperimento è stata messa in discussione solo nel XX secolo, principalmente nella conoscenza socio-umanitaria, nonché in connessione con la svolta fenomenologica e poi ermeneutica in filosofia e scienza, da un lato, e la tendenza alla definitiva formalizzazione (matematizzazione) delle scienze naturali - d'altra parte (l'emergere e la crescita della proporzione di esperimenti di modelli matematici).

L'esperimento presuppone la creazione di sistemi artificiali (o "artificialità" di quelli naturali), permettendo di influenzarli riordinandone gli elementi, eliminandoli o sostituendoli con altri. Seguendo allo stesso tempo i cambiamenti nel sistema (che si qualificano come conseguenza delle azioni intraprese), è possibile rivelare alcune relazioni reali tra gli elementi e quindi identificare nuove proprietà e modelli dei fenomeni studiati.

Nelle scienze naturali, il cambiamento delle condizioni e il controllo vengono effettuati attraverso l'uso di strumenti diversi livelli difficoltà (dalla campana negli esperimenti di Pavlov sui riflessi condizionati ai sincrofasotroni e altri dispositivi).

3. Ruolo dell'esperimento

L'esperimento viene svolto per risolvere alcuni compiti cognitivi dettati dallo stato della teoria, ma esso stesso genera nuovi problemi che richiedono la loro soluzione in esperimenti successivi, ad es. è anche un potente generatore di nuove conoscenze.

L'esperimento consente di:

1) studiare il fenomeno in forma "pura", quando i fattori collaterali (di fondo) vengono eliminati artificialmente;

2) indagare le proprietà di un oggetto in condizioni estreme create artificialmente o causare fenomeni che si manifestano debolmente o per niente in modi naturali;

3) modificare e variare sistematicamente varie condizioni per ottenere il risultato desiderato;

4) riprodurre ripetutamente il corso del processo in condizioni rigorosamente fisse e ripetitive.

L'esperimento è di solito indicato da:

1) quando cercano di scoprire proprietà precedentemente sconosciute in un oggetto per la produzione di conoscenza che non deriva da quella disponibile (esperimenti di ricerca);

2) quando è necessario verificare la correttezza di ipotesi o eventuali costruzioni teoriche (esperimenti di verifica);

3) quando per scopi didattici "mostra" qualsiasi fenomeno (esperimenti dimostrativi).

Gli esperimenti sociali (in particolare, gli esperimenti in sociologia) costituiscono un tipo speciale di esperimenti. Fondamentalmente, ogni azione umana intrapresa per ottenere un determinato risultato può essere vista come una sorta di esperimento.

4 Struttura logica dell'esperimento

Secondo la loro struttura logica, gli esperimenti sono divisi in parallelo (quando la procedura di sperimentazione si basa sul confronto di due gruppi di oggetti o fenomeni, uno dei quali ha subito l'influenza di un fattore sperimentale - il gruppo sperimentale e l'altro no - il controllo gruppo) e sequenziale (in cui non esiste un gruppo di controllo, ma si effettuano misurazioni sullo stesso gruppo prima e dopo l'introduzione del fattore sperimentale).

La forma empirica della conoscenza scientifica include anche dati provenienti da osservazioni sistematiche e casuali. La differenza tra dati osservativi e fatti empirici come tipi speciali di conoscenza empirica è stata registrata nella filosofia positivista della scienza negli anni '30. A quel tempo, c'era una discussione piuttosto tesa su ciò che può servire come base empirica della scienza. All'inizio si presumeva che fossero i risultati diretti dell'esperimento: i dati dell'osservazione. Nel linguaggio della scienza, sono espressi sotto forma di dichiarazioni speciali - registrazioni nei protocolli di osservazione, che sono state chiamate frasi di protocollo.

Il protocollo di osservazione indica chi ha osservato, il tempo di osservazione, i dispositivi sono descritti se sono stati utilizzati nell'osservazione e le frasi del protocollo sono formulate come affermazioni come: "NN ha osservato che dopo aver acceso la corrente, la freccia sul dispositivo mostra il numero 5", "NN osservato attraverso il telescopio in una parte del cielo (con coordinate x, y) un punto luminoso di luce", ecc.

Se, ad esempio, è stata condotta un'indagine sociologica, un questionario con la risposta dell'intervistato funge da protocollo di osservazione. Se, nel processo di osservazione, sono state eseguite misurazioni, ogni fissazione del risultato della misurazione equivale a una proposta di protocollo.

L'analisi del significato delle frasi del protocollo ha mostrato che contengono non solo informazioni sui fenomeni oggetto di studio, ma anche, di regola, includono errori dell'osservatore, stratificazione di influenze di disturbo esterne, errori sistematici e casuali dei dispositivi, ecc. Ma poi è diventato ovvio che queste osservazioni, a causa del fatto che sono gravate da strati soggettivi, non possono servire come base per le costruzioni teoriche.

Di conseguenza, si è posto il problema di identificare tali forme di conoscenza empirica che avrebbero uno status intersoggettivo, contenessero informazioni oggettive e affidabili sui fenomeni oggetto di studio.

Durante le discussioni, è emerso che i fatti empirici agiscono come tali conoscenze. Costituiscono la base empirica su cui si basano le teorie scientifiche.

I fatti sono fissati nel linguaggio della scienza in affermazioni come: "la forza della corrente nel circuito dipende dalla resistenza del conduttore"; "una supernova balenò nella costellazione della Vergine"; "più della metà degli intervistati in città è insoddisfatta dell'ecologia dell'ambiente urbano", ecc.

La natura stessa delle dichiarazioni di accertamento dei fatti sottolinea il loro status oggettivo speciale, rispetto alle sentenze protocollari. Ma allora sorge un nuovo problema: come avviene il passaggio dai dati osservativi ai fatti empirici e cosa garantisce lo statuto oggettivo di un fatto scientifico?

L'affermazione di questo problema è stato un passo importante verso il chiarimento della struttura della cognizione empirica. Questo problema è stato attivamente sviluppato nella metodologia della scienza del XX secolo. Nella competizione tra diversi approcci e concetti, ha rivelato molte importanti caratteristiche dell'empirismo scientifico, sebbene oggi il problema sia lontano da una soluzione definitiva.

Un certo contributo al suo sviluppo fu dato anche dal positivismo, anche se è bene sottolineare che il suo desiderio di limitarsi solo allo studio delle connessioni interne conoscenza scientifica e astrarre dal rapporto tra scienza e pratica ha nettamente ristretto le possibilità di un'adeguata descrizione delle procedure di ricerca e dei metodi per formare la base empirica della scienza.

La natura dell'attività della ricerca empirica a livello di osservazione si manifesta più chiaramente in situazioni in cui l'osservazione viene effettuata nel corso di un esperimento reale. Tradizionalmente, l'esperimento si oppone all'osservazione al di fuori dell'esperimento. Senza negare la specificità di questi due tipi di attività cognitiva, vorremmo tuttavia richiamare l'attenzione sulle loro caratteristiche generiche comuni.

La struttura oggetto della pratica sperimentale può essere considerata sotto due aspetti: in primo luogo, come interazione di oggetti che procede secondo leggi naturali, e, in secondo luogo, come azione umana artificiale e organizzata. Nel primo aspetto, possiamo considerare l'interazione degli oggetti come un certo insieme di connessioni e relazioni della realtà, dove nessuna di queste connessioni è effettivamente individuata come indagata. In linea di principio, ciascuno di essi può servire come oggetto della cognizione. Solo prendere in considerazione il secondo aspetto consente di individuare l'una o l'altra connessione in relazione agli obiettivi della cognizione e quindi fissarla come oggetto di ricerca. Ma poi, esplicitamente o implicitamente, la totalità degli oggetti che interagiscono nell'esperienza è, per così dire, organizzata nel sistema di una certa catena di relazioni: tutta una serie delle loro connessioni reali risulta insignificante, e solo un certo gruppo di si distinguono funzionalmente le relazioni che caratterizzano la "fetta" di realtà studiata.

Illustriamo questo con un semplice esempio. Supponiamo che, nell'ambito della meccanica classica, si studi il movimento relativo alla superficie terrestre di un corpo massiccio di piccole dimensioni, sospeso da un lungo filo non teso. Se consideriamo un tale movimento solo come l'interazione di oggetti naturali, allora appare come la somma totale della manifestazione di una varietà di leggi. Qui, per così dire, tali connessioni della natura come le leggi dell'oscillazione, della caduta libera, dell'attrito, dell'aerodinamica (flusso di gas attorno a un corpo in movimento), le leggi del moto in non sistema inerziale riferimento (la presenza di forze di Coriolis dovute alla rotazione della Terra), ecc. Ma non appena l'interazione descritta di oggetti naturali inizia a essere considerata come un esperimento per studiare, ad esempio, le leggi del moto oscillatorio, allora un certo gruppo di proprietà e relazioni di questi oggetti viene quindi isolato dalla natura.

Innanzitutto, gli oggetti interagenti - la Terra, un corpo massiccio in movimento e un filo di sospensione - sono considerati portatori solo di determinate proprietà, che funzionalmente, proprio per il modo di "includerli" nell'"interazione sperimentale", si distinguono da tutti altre proprietà. Il filo e il corpo sospeso da esso appaiono come un unico oggetto: un pendolo. La terra è fissata in questa situazione sperimentale 1) come corpo di riferimento (a tale scopo viene assegnata la direzione della gravità, che fissa la linea di equilibrio del pendolo) e 2) come sorgente di forza che mette in moto il pendolo. Quest'ultimo, a sua volta, suggerisce che la gravità terrestre dovrebbe essere considerata solo in un certo aspetto. Vale a dire, poiché, secondo l'obiettivo dell'esperimento, il movimento del pendolo è rappresentato come un caso speciale di oscillazione armonica, viene presa in considerazione solo una componente della forza di gravità, che riporta il pendolo nella posizione di equilibrio. L'altro componente non viene preso in considerazione, poiché viene compensato dalla forza di tensione del filo.

Le proprietà descritte degli oggetti interagenti, che agiscono in primo piano nell'atto dell'attività sperimentale, introducono così un gruppo di relazioni strettamente definito, che è funzionalmente isolato da tutte le altre relazioni e connessioni dell'interazione naturale. In sostanza, il moto descritto di un corpo massiccio sospeso su un filo nel campo gravitazionale terrestre appare come un processo di moto periodico del centro di massa di questo corpo sotto l'azione di una forza quasi elastica, che è una delle componenti della forza gravitazionale terrestre. Questa "griglia di relazioni", che emerge nella considerata interazione della natura, è la struttura oggetto della pratica, all'interno della quale vengono studiate le leggi del moto oscillatorio.

Supponiamo però che lo stesso moto nel campo gravitazionale terrestre di un corpo sospeso a un filo funga da esperimento con un pendolo di Foucault. In questo caso, un'altra connessione tra la natura - le leggi del moto in un sistema inerziale - diventa oggetto di studio. Ma poi è necessario evidenziare proprietà completamente diverse dei frammenti interagenti della natura.

Il corpo effettivamente fissato sul filo ora funziona solo come una massa in movimento con una direzione di movimento fissa rispetto alla Terra. A rigor di termini, in questo caso il sistema "corpo più filo nel campo gravitazionale" non è più considerato un pendolo (poiché qui la caratteristica principale del pendolo, il periodo della sua oscillazione, risulta insignificante dal punto di vista del collegamento oggetto di studio). Inoltre, la Terra, rispetto alla quale si considera il movimento del corpo, è ora fissata secondo altri segni. Di tutta la varietà delle sue proprietà nell'ambito di questo esperimento, la direzione dell'asse di rotazione terrestre e il valore della velocità angolare di rotazione sono significativi, la cui impostazione consente di determinare le forze di Coriolis. Le forze di gravità, in linea di principio, non giocano più un ruolo essenziale per lo studio sperimentale delle forze di Coriolis. Di conseguenza, viene allocata una nuova "griglia di relazioni", che caratterizza la fetta di realtà studiata nell'ambito di questo esperimento. Viene ora in primo piano il moto di un corpo con una data velocità lungo il raggio di un disco rotante uniformemente, il cui ruolo è svolto da un piano perpendicolare all'asse di rotazione della Terra e passante per il punto in cui il corpo in domanda è al momento dell'osservazione. Questa è la struttura dell'esperimento con il pendolo di Foucault, che permette di studiare le leggi del moto in un sistema di riferimento non inerziale (uniformemente rotante).

Allo stesso modo, nell'ambito dell'interazione analizzata della natura, sarebbe possibile individuare strutture oggettuali di tipo diverso, se questa interazione fosse presentata come una sorta di pratica sperimentale per lo studio, ad esempio, le leggi della caduta libera o , diciamo, le leggi dell'aerodinamica (ovviamente, astraendo dal fatto che nelle vere attività sperimentali di questo tipo non vengono utilizzate a tale scopo). L'analisi di tali situazioni astratte illustra bene il fatto che l'interazione reale della natura può essere rappresentata come una sorta di "sovrapposizione" di vari tipi di "strutture pratiche", il cui numero, in linea di principio, può essere illimitato.

Nel sistema di un esperimento scientifico, ciascuna di queste strutture si distingue per la fissazione di oggetti interagenti secondo proprietà rigorosamente definite. Questa fissazione, ovviamente, non significa che tutte le altre proprietà degli oggetti della natura scompaiano, tranne quelle di interesse per il ricercatore. Nella pratica reale, le proprietà necessarie degli oggetti si distinguono per la natura stessa di operare con essi. Per questo, gli oggetti messi in interazione nel corso dell'esperimento devono essere preliminarmente verificati dall'uso pratico per l'esistenza di proprietà in essi che sono stabilmente riprodotte nelle condizioni di una futura situazione sperimentale. Quindi, è facile vedere che l'esperimento con l'oscillazione del pendolo poteva essere effettuato solo nella misura in cui il precedente sviluppo della pratica aveva rigorosamente rivelato che, ad esempio, la gravità della Terra in un dato luogo è costante, che qualsiasi il corpo che ha un punto di sospensione oscillerà rispetto alla posizione di equilibrio, ecc. È importante sottolineare che l'isolamento di queste proprietà è diventato possibile solo grazie al corrispondente funzionamento pratico degli oggetti in esame. In particolare, la proprietà della Terra di essere una fonte di forza gravitazionale costante è stata ripetutamente utilizzata nella pratica umana, ad esempio quando si spostano vari oggetti, si piantano pali con l'aiuto di un peso che cade, ecc. Tali operazioni hanno permesso di distinguere funzionalmente la proprietà caratteristica della Terra "di essere una fonte di gravità costante".

In questo senso, negli esperimenti sullo studio delle leggi di oscillazione di un pendolo, la Terra agisce non solo come un corpo naturale, ma come una sorta di oggetto "artificialmente" della pratica umana, perché per un oggetto naturale "Terra" questa proprietà non ha "privilegi speciali" rispetto ad altre proprietà. ... Esiste davvero, ma emerge come una proprietà speciale e distinta solo nel sistema di una certa pratica umana. L'attività sperimentale è una forma specifica di interazione naturale, e la caratteristica più importante che determina questa specificità è proprio il fatto che i frammenti di natura che interagiscono in un esperimento appaiono sempre come oggetti con proprietà funzionalmente distinte.

Nelle forme avanzate di esperimento, tali oggetti sono realizzati artificialmente. Questi includono, prima di tutto, installazioni strumentali, con l'aiuto delle quali viene effettuato uno studio sperimentale. Ad esempio, nella moderna fisica nucleare, possono trattarsi di installazioni che preparano fasci di particelle, stabilizzati secondo determinati parametri (energia, impulso, polarizzazione); obiettivi bombardati da questi raggi; dispositivi che registrano i risultati dell'interazione del raggio con il bersaglio. Per i nostri scopi, è importante comprendere che la fabbricazione, l'allineamento e l'uso stessi di tali installazioni sono analoghi alle operazioni di separazione funzionale delle proprietà negli oggetti naturali, che il ricercatore opera negli esperimenti con il pendolo sopra descritti. In entrambi i casi, dall'intero insieme di proprietà possedute dagli oggetti materiali, si distinguono solo alcune proprietà e questi oggetti funzionano nell'esperimento solo come loro portatori.

Da tali posizioni, è del tutto legittimo considerare gli oggetti naturali inclusi nella situazione sperimentale come dispositivi "quasi-strumentali", indipendentemente dal fatto che siano stati ottenuti artificialmente o sorti naturalmente in natura, indipendentemente dall'attività umana. Pertanto, in una situazione sperimentale per lo studio delle leggi dell'oscillazione, la Terra "funziona" come uno speciale sottosistema strumentale che "prepara" una forza gravitazionale costante (simile a come un acceleratore artificiale genererà impulsi di particelle cariche con parametri specificati in una modalità operativa rigidamente fissa). Il pendolo stesso svolge qui il ruolo di un dispositivo funzionante, il cui funzionamento consente di fissare le caratteristiche dell'oscillazione. Nel complesso, il sistema "Terra più pendolo" può essere considerato come una sorta di apparato quasi sperimentale, il cui "lavoro" consente di studiare le leggi del moto oscillatorio semplice.

Alla luce di quanto sopra, la specificità dell'esperimento, che lo distingue dalle interazioni in natura "di per sé", può essere caratterizzato in modo tale che nell'esperimento frammenti di natura interagenti agiscano sempre come sottosistemi strumentali. L'attività di "dotare" gli oggetti della natura delle funzioni di dispositivi sarà d'ora in poi chiamata creazione di una situazione strumentale. Inoltre, la stessa situazione strumentale sarà intesa come il funzionamento di dispositivi quasi strumentali, nel cui sistema viene testato un certo frammento di natura. E poiché la natura della relazione tra il frammento testato e i dispositivi quasi-strumentali distingue funzionalmente in esso un certo insieme di proprietà caratteristiche, la cui presenza, a sua volta, determina le specifiche delle interazioni nella parte operativa dell'impianto quasi-strumentale , il frammento testato è incluso come elemento nella situazione strumentale.

Negli esperimenti con l'oscillazione del pendolo sopra considerati, abbiamo affrontato situazioni strumentali significativamente differenti, a seconda che lo scopo dello studio fosse quello di studiare le leggi dell'oscillazione o le leggi del moto in un sistema uniformemente rotante. Nel primo caso il pendolo è inserito nella situazione strumentale come frammento di prova, nel secondo svolge funzioni completamente diverse. Qui appare sotto tre aspetti:

1) Il movimento stesso di un corpo massiccio (frammento di prova) è incluso nel funzionamento del sottosistema di lavoro come suo elemento essenziale (insieme alla rotazione della Terra);

2) La periodicità del movimento del pendolo, che nel precedente esperimento svolgeva il ruolo di proprietà studiata, viene ora utilizzata solo per garantire condizioni di osservazione stabili. In questo senso il pendolo oscillante funge da sottosistema strumentale preparatorio;

3) La proprietà del pendolo di mantenere il piano di oscillazione rende possibile utilizzarlo come parte di un dispositivo di registrazione. Il piano di oscillazione stesso qui agisce come una specie di freccia, la cui rotazione rispetto al piano di rotazione terrestre fissa la presenza della forza di Coriolis.

Questo tipo di funzionamento dei frammenti naturali che interagiscono nell'esperienza nel ruolo di sottosistemi strumentali o dei loro elementi, di fatto mette in evidenza, per così dire, "spinge" in primo piano le proprietà individuali di questi frammenti. Tutto ciò porta all'isolamento funzionale dall'insieme delle strutture oggettuali potenzialmente possibili della pratica che rappresenta la connessione studiata della natura.

Questo tipo di connessione funge da oggetto di ricerca, che viene studiata sia a livello empirico che teorico dell'attività cognitiva. La selezione dell'oggetto di ricerca dalla totalità di tutte le possibili connessioni della natura è determinata dagli obiettivi della conoscenza e a diversi livelli di quest'ultima trova espressione nella formulazione di vari compiti cognitivi. A livello di ricerca sperimentale, tali compiti fungono da requisito per fissare (misurare) la presenza di alcune proprietà caratteristiche nel frammento di natura testato. Tuttavia, è importante capire subito che l'oggetto della ricerca è sempre rappresentato non da un elemento separato (cosa) all'interno di una situazione strumentale, ma dalla sua intera struttura.

Sugli esempi sopra discussi, in sostanza, è stato dimostrato che il corrispondente oggetto di studio - che si tratti di un processo di oscillazione armonica o di movimento in un sistema di riferimento non inerziale - può essere identificato solo attraverso la struttura delle relazioni dei frammenti naturali partecipando all'esperimento.

La situazione è simile nei casi più complessi legati, ad esempio, a esperimenti di fisica atomica. Così, nei ben noti esperimenti sulla rivelazione dell'effetto Compton, l'oggetto di studio - "le proprietà corpuscolari della radiazione di raggi X diffusa da elettroni liberi" - è stato determinato attraverso l'interazione del flusso di radiazione di raggi X e il bersaglio di grafite che lo disperde, previa registrazione della radiazione con un apposito dispositivo. E solo la struttura delle relazioni di tutti questi oggetti (compreso il dispositivo per la registrazione) rappresenta la fetta di realtà indagata. Frammenti di questo tipo di situazioni sperimentali reali, il cui uso pone l'oggetto della ricerca, saranno chiamati nel seguito oggetti dell'operazione. Questa distinzione consentirà di evitare ambiguità nell'uso del termine "oggetto" nel processo di descrizione delle operazioni cognitive della scienza. Questa differenza fissa il fatto essenziale che l'oggetto di studio non coincide con nessuno dei singoli oggetti di funzionamento di qualsiasi situazione sperimentale. Sottolineiamo inoltre che gli oggetti dell'operazione, per definizione, non sono identici a frammenti "naturali" della natura, poiché agiscono nel sistema sperimentale come una sorta di "portatori" di determinate proprietà funzionalmente distinte. Come mostrato sopra, gli oggetti operativi sono solitamente dotati di funzioni strumentali, e in questo senso, essendo veri e propri frammenti di natura, agiscono allo stesso tempo come prodotti dell'attività umana "artificiale" (pratica).

L'esperimento si basa su un'ampia varietà di strumenti logici. Per analizzarli, definiremo il criterio per la scelta dei mezzi più caratteristici. Come tale criterio, si può assumere la posizione sulla base pratica delle operazioni logiche direttamente correlate agli oggetti reali, i processi della loro modificazione e riflessione sensoriale. Questi metodi includono le operazioni di analisi e sintesi, deduzione e induzione, generalizzazione e astrazione, analogia e modellazione. Inoltre, va tenuto presente che l'esperimento è strettamente correlato al problema, che ha i suoi fondamenti teorici ed empirici, e all'ipotesi per la cui verifica viene intrapreso.

L'osservazione, l'esperimento e la misurazione sono tutti metodi di ricerca empirica.

Osservazione- uno dei metodi più importanti della conoscenza empirica. L'osservazione è una percezione deliberata e diretta volta a rivelare le proprietà e le relazioni essenziali dell'oggetto della conoscenza. La caratteristica più importante dell'osservazione è la sua intenzionale har-r. Questa intenzionalità è dovuta alla presenza di idee preliminari, ipotesi, compiti stabiliti per l'osservazione. L'osservazione scientifica, a differenza della contemplazione ordinaria, è sempre fecondata dall'uno o dall'altro idea scientifica, è mediato da conoscenze già esistenti, un taglio mostra cosa osservare e come osservare.

L'osservazione come metodo di ricerca empirica è sempre associata a descrizione, un taglio fissa e trasferisce i risultati dell'osservazione con l'aiuto di determinati mezzi simbolici. Con l'aiuto della descrizione, le informazioni sensoriali vengono tradotte nel linguaggio di concetti, segni, diagrammi, disegni, grafici e numeri per un'ulteriore elaborazione razionale.

La ricerca spesso richiede sperimentare. A differenza dell'osservazione ordinaria, durante l'esperimento, il ricercatore interviene attivamente nel corso del processo in esame al fine di acquisire determinate conoscenze al riguardo. Con l'aiuto di un esperimento, un oggetto viene riprodotto artificialmente o posto in condizioni predeterminate e controllate che soddisfano gli obiettivi dello studio. Nel processo di conoscenza scientifica, e esperimento mentale, quando uno scienziato nella sua mente opera con determinate immagini, mette mentalmente l'oggetto in determinate condizioni. Tipi di esperimenti: ricerca o ricerca, verifica o controllo, riproduzione, isolamento, qualitativa o quantitativa, confermante, confutativa o decisiva.

Il ruolo conoscitivo dell'esperimento è grande non solo nel senso che fornisce risposte a domande precedentemente poste, ma anche nel fatto che nel corso di esso sorgono nuovi problemi, la cui soluzione richiede nuovi esperimenti e la creazione di nuovi esperti installazioni.

Quella. l'attività degli esperti ha una struttura complessa: theor. i fondamenti dell'esperimento - teorie scientifiche, ipotesi; madre. base - dispositivi; attuazione diretta dell'esperto; osservazione dell'esperimento; analisi quantitativa e qualitativa dei risultati dell'esperimento, loro teoria. generalizzazione. L'esperimento appartiene contemporaneamente alle attività cognitive e pratiche delle persone, utilizza le conoscenze teoriche, essendo parte dell'empirismo.

Sperimentare c'è un impatto materiale diretto su un oggetto reale o sulle condizioni che lo circondano, effettuato per conoscere questo oggetto.

Nell'esperimento si distinguono i seguenti elementi: 1) lo scopo dell'esperimento; 2) un oggetto di sperimentazione; 3) le condizioni in cui l'oggetto si trova o in cui è collocato; 4) mezzi di esperimento; 5) impatto materiale sull'oggetto o sulle condizioni della sua esistenza. Ciascuno di questi elementi può essere utilizzato come base per la classificazione degli esperimenti. Ad esempio, gli esperimenti possono essere classificati in fisici, chimici, biologici e simili. a seconda della differenza tra gli oggetti di sperimentazione. Una delle classificazioni più semplici si basa sulle differenze a fini sperimentali.

Lo scopo dell'esperimento potrebbe essere quello di stabilire alcuni schemi o scoprire fatti. Gli esperimenti per questo scopo sono chiamati ricerca... Il risultato dell'esperimento di ricerca è nuova informazione circa l'area studiata. Più spesso, tuttavia, viene condotto un esperimento per verificare alcune ipotesi o teorie. Questo esperimento si chiama verifica... È chiaro che non è possibile tracciare una linea netta tra questi due tipi di esperimenti. È possibile impostare uno stesso esperimento per verificare un'ipotesi e allo stesso tempo fornire informazioni inaspettate sugli oggetti in studio. Allo stesso modo, il risultato di un esperimento di ricerca può costringerci ad abbandonare l'ipotesi accettata o, al contrario, fornire un fondamento empirico al nostro ragionamento teorico. V scienza moderna lo stesso esperimento serve sempre più a scopi diversi.

Va sottolineato che l'osservazione, la misurazione e l'esperimento, sebbene strettamente correlati ai presupposti teorici, sono varietà della pratica. Eseguendo le procedure empiriche considerate, andiamo oltre il ragionamento puramente logico e ci rivolgiamo all'interazione materiale con le cose reali. In definitiva, è solo attraverso tale interazione che le nostre idee sulla realtà vengono confermate o confutate. Nelle procedure cognitive empiriche, la scienza entra in contatto diretto con la realtà che descrive - questa è proprio l'enorme importanza dell'osservazione, della misurazione e dell'esperimento per la cognizione scientifica.

energia empirica atomo elettrone

Come dimostrare la validità della tua idea? Come faccio a controllare una formula? Senza la quale la teoria non sarà adottata? La risposta è ovvia. Nessun buon vecchio esperimento. È l'esperimento che ci fa credere all'affermazione.

L'esperimento distrugge miti di vecchia data e apre gli occhi a nuove sfaccettature della scienza. L'esperimento ha una passione eccitante, dà speranza per la scoperta dell'ignoto, dà lo spirito di uno scopritore, stimola il rilascio di endorfine nel cervello e crea nervosismo nel tester.

Pasteur, che sperimentò i vaccini su se stesso, Galileo, entrato in conflitto con la Chiesa cattolica, Archimede, morto per mano dei romani, non hanno esitato un secondo nei loro studi ed esperimenti.

Alcuni esperimenti nella scienza mondiale sono rimasti in un certo numero di "folli". Ad esempio, il medico francese Nicolaus Minovizi si è letteralmente impiccato per indagare sull'asfissia (strangolamento)! Il tempo massimo del ciclo è di 26 secondi. Questo è ciò che lo sperimentatore ha descritto dopo l'esperimento: “Non appena le mie gambe si sono staccate dal supporto, le mie palpebre si sono contratte convulsamente. Le vie aeree erano così strettamente ostruite che non potevo né inspirare né espirare. Sentivo un fischio nelle orecchie, non sentivo più la voce dell'assistente che tirava il cordone e segnava il tempo con il cronometro. Alla fine, il dolore e la mancanza d'aria mi hanno fatto interrompere l'esperienza. Quando l'esperimento è finito, e sono sceso al piano di sotto, le lacrime mi sono sgorgate dagli occhi".

Anche il leggendario oceanografo Jacques Yves Cousteau ha fatto questa lista immergendosi in attrezzatura fatta in casa realizzata con una macchina fotografica da moto e una maschera antigas.

Maria Sklodowska-Curie sperimentò gli elementi radioattivi, non sapendo quanto fosse pericoloso per la vita, e morì a causa dei loro effetti.

L'elenco può essere continuato per molto tempo. Ma non è necessario che l'esperimento fosse pericoloso, più esperimenti sono sicuri per la salute e la vita umana. Puoi diventare famoso senza eseguire esperimenti pericolosi o osservare tutte le misure di sicurezza.

Ci sono molte definizioni di esperimento e divisioni in specie. Cercherò di dare la mia interpretazione dell'esperimento scientifico.

L'esperimento è un metodo di cognizione che coinvolge una persona, in qualità di osservatore o componente di questo processo, per ottenere informazioni a fini di ricerca. L'esperimento fa il punto finale. Può confermare o smentire la teoria. L'esperimento può anche generare nuove idee e teorie. Questo è il ruolo dell'esperimento nella scienza. Questo ruolo non può essere sopravvalutato. Ecco perché vengono costruiti collisori di adroni super costosi con un budget di miliardi di dollari e un tempo di costruzione di diversi anni, vengono costruiti enormi laboratori di ricerca che richiedono costi colossali.

Esperimento e osservazione. C'è una differenza significativa tra queste due fasi dello studio? Seguendo Claude Bernard, diremo di no, specificando però, allo stesso tempo, cosa effettivamente li contraddistingue.

Già nel XIII secolo, Ruggero Bacone distingueva l'osservazione passiva e convenzionale dall'osservazione attiva e scientifica. In ogni osservazione, come in ogni esperimento, il ricercatore afferma un fatto. Quest'ultima è sempre in una certa misura la risposta alla domanda. Troviamo solo quello che stiamo cercando. Questa verità comune, tuttavia, è dimenticata da molti. Nelle consultazioni e nei laboratori stanno scoppiando casi di protocolli di osservazione, che non servono a nulla né nel presente né nel futuro solo perché raccolti senza domande ben poste. Su questa base, è chiaro che la differenza tra osservazione ed esperimento dipende dalla natura del problema. In osservazione la questione resta, per così dire, aperta. Il ricercatore non conosce la risposta o ne ha un'idea molto vaga. Al contrario, in un esperimento, la domanda diventa un'ipotesi, cioè presuppone l'esistenza di un qualche tipo di relazione tra i fatti, e l'esperimento mira a verificarlo.

Ma esistono anche i cosiddetti "esperimenti di intelligenza", quando lo sperimentatore non ha una risposta alla sua domanda e si pone l'obiettivo di osservare le azioni del soggetto in risposta a situazioni create dallo sperimentatore. In questo caso, le differenze che si possono stabilire tra osservazione ed esperimento sono solo la differenza di grado tra queste due procedure. Nell'osservazione le situazioni sono definite in modo meno rigoroso che nell'esperimento, ma, come vedremo tra poco, da questo punto di vista, ci sono diverse fasi di transizione tra l'osservazione naturale e l'osservazione provocata.

La terza differenza, anche di grado, tra osservazione ed esperimento non dipende dal controllo delle situazioni, ma dall'accuratezza con cui si possono registrare le azioni del soggetto. La sorveglianza è spesso costretta ad accontentarsi di una procedura meno rigorosa. rispetto all'esperimento, e le nostre considerazioni metodologiche sull'osservazione si concentreranno principalmente su come garantire l'accuratezza dell'osservazione senza ricorrere a situazioni sperimentali standardizzate in cui il numero di risposte prevedibili è limitato.

Tuttavia, è abbastanza ovvio che tutto ciò che diciamo sull'osservazione si applica all'esperimento, specialmente se è caratterizzato da un certo grado di complessità.