РОЗДІЛ І. ОРГАНІЗАЦІЯ ТА МЕТОДИЧНЕ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ НА УРОКАХ Я ДОСЛІДЖУЮ СВІТ
Поняття експерименту, його класифікація
Слово «експеримент» (від латинського experiment – проба, дослід) означає науково поставлений дослід, проведений у цілком певних умовах, що дає змогу стежити за перебігом відповідного процесу та відтворювати його при повторенні цих умов [8].
Видатний вчений-експериментатор Кюв’є сказав: «Спостерігач слухає природу, а експериментатор запитує і примушує її розкриватися».
Експеримент – це особливий вид діяльності дослідника, який він здійснює з метою пізнання (відкриття) певних властивостей об’єктів або систем та закономірностей які їх пов’язують між собою.
При проведенні експерименту дослідник діє на об’єкт з допомогою спеціальних методів, інструментів або приладів і може планомірно змінювати умови, які необхідні для отримання результатів. Якщо спостерігач розглядає явище ззовні, то експериментатор заглиблюється в середину і розглядає суть явища.
Проведення експериментальних досліджень передбачає здійснення ряду пізнавальних операцій, зокрема:
- визначення цілей експерименту на основі існуючих теоретичних концепцій з урахуванням потреб практики та розвитку самої науки;
- теоретичне обґрунтування умов експерименту;
- розробка основних принципів та створення технічних засобів для проведення експерименту;
- спостереження, вимірювання та фіксація виявлених у ході експерименту властивостей, зв’язків, тенденцій розвитку досліджуваного об’єкта;
- статистична обробка результатів експерименту.
Експеримент є одним із способів отримання нових наукових знань. Про експеримент, як метод наукового дослідження, йшла мова раніше.
В науці під експериментом розуміють спосіб вивчення явищ в чітко регламентованих умовах, що дозволяють відтворювати, спостерігати і фіксувати ці явища апаратурними методами або за допомогою відповідної наукової документації. У експерименті те або інше явище можна досліджувати при різноманітних умовах, повторювати необхідну кількість разів при тих самих або при змінених обставинах, розчленовувати на частини.
Природа експерименту складна. Він являється способом матеріального впливу на об'єкт, способом практичного освоєння дійсності. Експеримент як діяльність є видом людської практики, завдяки чому експериментальний факт набуває властивостей істинності.
Суть експериментального методу полягає в тому, що він спрямований на дослідження причинно-наслідкових зв'язків між досліджуваними об'єктами, що, власне, і дозволяє по-справжньому опанувати законами педагогіки в практичних цілях. У ньому присутні риса, характерні для теоретичного пізнання, - виділення боку об'єкта, явища, що цікавить дослідника, і абстрагування від інших його боків. У процесі пізнання експеримент і теорія взаємодіють: експеримент підтверджує або спростовує теорію, що знаходиться на стадії гіпотези, дає матеріал для його розвитку.
Який би експеримент не проводився, він завжди служить лише певною ланкою в загальному ланцюзі наукового дослідження. Тому його не можна розглядати як самоціль і тим більше протиставляти його теорії, тому що без теорії неможливе наукове експериментування. От чому в науковому дослідженні найменше можна говорити про незалежність різних методів пізнання. Тільки урахування їхнього діалектичного взаємозв'язку і взаємодії дає можливість правильно уявити собі весь процес дослідження в цілому, його структуру, етапи і методи [12].
Головною метою експерименту може бути виявлення властивостей досліджуваних об'єктів, емпірична перевірка справедливості тієї або іншої гіпотези і на цій основі всебічне і глибоке вивчення теми наукового дослідження. Але найголовнішим призначення будь-якого експерименту в науці слід вважати підтвердження або відхилення гіпотези, покладеної в його основу.
Основою експерименту є науково поставлений дослід, у якому вивчення явищ відбувається за допомогою доцільно вибраних або штучно створених умов, що забезпечують появу тих процесів, спостереження яких необхідне для встановлення закономірних зв'язків між явищами. Саме по собі слово «експеримент» означає дію, спрямовану на створення умов, щоб вивчити певне явище. У науковій мові і в дослідницькій діяльності терміном «експеримент» називають цілий ряд споріднених понять: дослід, цілеспрямоване спостереження, відтворення об'єкта пізнання, організацію особливих умов його здійснення, перевірка прогнозу. У це поняття вкладають наукову постановку дослідів і спостереження досліджуваного явища у спеціально визначених умовах, які дають можливість спостерігати за ним і відтворювати його кожного разу при повторенні цих умов.
Постановка та організація експерименту визначається його призначенням. За своїм спрямування експерименти є дуже різноманітними і кожний з них має свої специфічні особливості. У першу чергу ці особливості визначаються тим, у якій галузі науки проводиться експеримент. Відповідно до цього розрізняють експерименти суто фізичні, біологічні, хімічні, психологічні, соціальні, педагогічні тощо. Більш конкретно експерименти класифікують за конкретнішими ознаками [11]:
а) за способом формування умов - природні і штучні. Природний експеримент передбачає проведення дослідів у звичних для досліджуваного об'єкта умовах існування (найчастіше знаходить застосування у біологічних, соціальних, психологічних і педагогічних дослідженнях). Штучний експеримент передбачає створення штучних умов для його проведення (застосовується у природничих і технічних науках);
б) за метою дослідження - перетворюючі, констатуючі, контролюючі, пошукові. Перетворюючий (або ще творчий) експеримент включає активну зміну структури і функцій об'єкта дослідження відповідно до висунутої гіпотези, формування нових зв'язків і відношень між компонентами об'єкта або між досліджуваним об'єктом та іншими об'єктами. Констатуючий експеримент застосовується для перевірки певних припущень. Під час такого експерименту констатується наявність певних зв'язків між впливом на об'єкт дослідження і досягнутим результатом, встановлюється наявність певних фактів. Контролюючий експеримент зводиться до контролю за результатами зовнішнього впливу на об'єкт дослідження з урахуванням його стану, характеру впливу і ефекту, що очікується. Пошуковий експеримент проводиться у тому випадку, коли важко розділити фактори, що впливають на досліджуване явище внаслідок відсутності достатніх попередніх (апріорних) даних;
в) за організацією проведення - лабораторні, натурні, польові, виробничі тощо. Лабораторний експеримент проводять у лабораторних умовах із застосуванням типових приладів, спеціальних моделюючих пристроїв, стендів тощо. Натурний експеримент проводять у звичайних (природних) умовах і на реальних об'єктах. Цей вид експерименту часто застосовують у процесі натурних випробувань технічних об'єктів. Залежно від місця проведення випробувань натурні експерименти можуть бути виробничими, польовими, полігонними, напівнатурними тощо;
г) за структурою досліджуваних об'єктів і явищ - прості і складні. Простий експеримент застосовується для вивчення нескладних за структурою об'єктів, що мають невелику кількість взаємопов'язаних і взаємодіючих елементів, кожний з яких виконує найпростішу функцію. Складний експеримент вивчає явища чи об'єкти із складною структурою і великою кількістю взаємопов'язаних і взаємодіючих елементів, кожний з яких виконує складні функції;
д) за характером зовнішнього впливу на об'єкт дослідження - речовинні, енергетичні, інформаційні. Речовинний експеримент передбачає вивчення різних речовинних факторів на стан об'єкта дослідження (наприклад, вплив різних домішок на якості певної речовини - продукту харчування, хімічного препарату, матеріалу тощо). Енергетичний експеримент застосовують для вивчення впливу різних видів енергії (електричної, механічної, теплової і т. ін.) на об'єкт дослідження. Інформаційний експеримент має на меті вивчення впливу певної (різної за формою і змістом) інформації на об'єкт дослідження (найчастіше інформаційний експеримент застосовують у біології, психології, соціології, кібернетиці тощо);
е) за характером взаємодії засобу експериментального дослідження з об'єктом дослідження - звичайні і змодельовані. Звичайний (або ще класичний) експеримент включає експериментатора як суб'єкта пізнання, а також об'єкт чи предмет експериментального дослідження і ті засоби (інструменти, прилади і т. ін.), за допомогою яких здійснюється експеримент. Змодельований експеримент на відміну від звичайного має справу з моделлю досліджуваного об'єкта. Модель входить до складу експериментальної установки, замінюючи не тільки об'єкт дослідження, а іноді й умови, в яких вивчається деякий об'єкт;
є) типом моделей, що досліджуються у експерименті - мислительні і матеріальні. Мислительний експеримент вважається однією з форм розумової діяльності суб'єкта пізнання, у процесі якої відтворюється в уяві структура реального експерименту. В матеріальному експерименті знаходять застосування матеріальні, а не уявні об'єкти дослідження. Головна відмінність матеріального експерименту від мислительного полягає у тому, що реальний експеримент являє собою форму об'єктивного матеріального зв'язку свідомості з зовнішнім світом, тоді як мислительний експеримент виступає як специфічна форма теоретичної діяльності суб'єкта;
ж) величинами, що контролюються - пасивні і активні. Пасивний експеримент передбачає вивчення тільки обраних для цього показників (параметрів, змінних) на основі спостереження за об'єктом без штучного втручання в його функціонування. Активний експеримент пов'язаний з вибором спеціальних вхідних факторів і контролем за тим, що відбувається з об'єктом дослідження під впливом цих факторів;
з) числом факторів, що варіюються - однофакторні і багатофакторні. Однофакторний експеримент передбачає виділення потрібних для дослідження факторів і вивчення кожного з них окремо. Багатофакторний експеримент спрямовується на вивчення всіх виділених для дослідження факторів одночасно у їхньої взаємодії;
і) характером об'єктів чи явищ, що досліджуються - технологічні, соціометричні тощо. Технологічний експеримент вивчає елементи технологічних процесів (продукцію, обладнання, діяльність працівників і т.ін.) або процеси в цілому. Соціометричний експеримент застосовують для вивчення існуючих міжособистісних соціально-психологічних відношень у малих групах з метою наступного впливу на них.
Стверджувати, що наведена класифікація експериментальних досліджень є остаточною і повною немає підстав, адже розвиток наукового пізнання постійно приводить до розширення меж застосування експериментального методу. Крім того, залежно від завдань експерименту різні його види можуть об'єднуватись, утворюючи комплексний або комбінований експеримент (що якраз найчастіше відбувається в реальних дослідженнях).