實驗
 | 此條目可參照英語維基百科相應條目來擴充。 |
| 本文屬於 |
| 研究系列 |
|---|
 |
| 哲學主題 |
實驗（英語：experiment）是在設定的條件下，用來檢驗某種假設，或者驗證或質疑某種已經存在的理論而進行的操作。通過控制變量產生不同的結果，實驗有助於人們理解現象之間的因果關係。實驗的目標各有不同，尺度也有大有小，但實驗總是依賴可重複的操作，以及對結果的邏輯分析。
兒童能做基礎的實驗來理解物體落地的現象，科學家團隊則可花數年時間進行系統探究才能進一步理解某些現象。在科學課上，實驗等動手活動對學生的學習非常重要。實驗能提高學生的考試成績，助長學生的學習興趣，使學生學習更投入，長期的實驗的效果尤為顯著。[1]實驗可以是個人日常生活中自然的觀察比較行為（如試嘗一盒巧克力以找到最喜愛的口味），也可以是嚴格控制的（如在許多研究亞原子的科學家的監督下使用複雜設備開展的實驗）。自然科學和社會科學使用的實驗有相當大的不同。
實驗經常包含對照。通過對比對照組與實驗組的測量結果，能把單個獨立變量以外的因素對實驗的影響降到最低，使實驗的結果更加可靠。對照是科學方法的一部分。在理想的情況下，通過對照實驗能控制所有的變量。這樣，若得出預料中的結果，就有可能確定實驗正確地進行了，實驗結果是受檢驗的變量的作用結果。
在科學研究中，實驗是可以重複的，不同的實驗者在前提一致，操作步驟一致的情況下，能夠得到相同的結果。通常科學實驗最終以實驗報告的形式發表。[來源請求]
試驗的含義與實驗不同，它指的是在已知某種事物的時候，為了了解它的性能或者結果而進行的試用操作。
簡介
[編輯]在科學方法中，實驗是一種為檢驗相互競爭的模型或假說的優劣而進行的觀察研究。[2][3]研究者也用實驗檢驗已有的理論或新的假說，以支持或證偽它們。[3][4]
對一些過程或現象，人們會預想它們是如何運作的，而實驗就通常用於檢驗這些假說。但做實驗不一定要先有假說，只是看看會發生什麼就夠了；做實驗也有時只是為了檢驗之前的結果。如果實驗的操作沒有問題，那它所得出的結果，通常要麼讓這個假說顯得更可信（但不是證明它：某些科學哲學指出，實驗永遠不能「證明」假說），要麼提供反例從而證明理論或假說是錯的，但總可以對理論或假說進行一些特意的改動來挽救，不過這樣它就變複雜了。
實驗也必須控制可能的干擾因素，否則會破壞實驗的準確性或可重複性，或使實驗的結果難以理解。通過對照實驗，或在隨機實驗中通過隨機分配，可以消除干擾。
實驗是工程學和物理科學的科學方法中的重要組成部分。工程師和科學家提出理論和假設，來描述特定條件下物理過程的運作方式（例如，能否用某種工藝規程生產所需的化合物），然後做實驗來檢驗。這些領域中，實驗通常側重於複製相同的操作程序，希望以此產生相同的結果，而很少做隨機分配。
在醫學和社會科學中，不同學科使用實驗研究的程度大相徑庭。但當研究者做實驗時，實驗通常遵循臨床試驗的形式，把不同的處理或控制條件隨機分配給不同的實驗單位（通常是個人），評估所產生的若干結果。[5]不同於物理科學的實驗規範，醫學和社會科學中的實驗通常側重於平均處理效應（實驗組和對照組中產生的結果的差異）或實驗產生的其他的檢驗統計量。[6]單個研究中通常不複製實驗，而系統綜述和元分析則把單獨的實驗匯總起來研究。
各個科學分支中實驗的實踐各有差異。例如，農業研究中的實驗經常是隨機實驗（如用於測試不同肥料的效果），而實驗經濟學在檢驗理論中的人類行為時，所做的實驗經常不需要把處理和控制條件隨機分配給每個人。
種類
[編輯]根據不同研究領域中專業標準的不同，實驗有多種分類方法。例如，可把實驗分為對照試驗、自然實驗和實地實驗。
「真實驗」是某些學科（如心理學、政治學）中的一種社會研究方法，其中有兩種變量：實驗者控制自變量，並測量因變量。真實驗的特徵是，通過隨機分配來中和實驗者偏差，並在實驗的大量重複中確保控制所有干擾因素。[7]
實驗的目標因學科而異，包括檢驗理論、尋找並記錄現象、發展理論、對決策者提出建議，這些目標不同而不互斥。[8]實驗的目標不同，其效度也會不同。
著名的實驗
[編輯]- 相傳伽利略在比薩斜塔上曾經做過自由落體比薩斜塔實驗，證明了自由落體下落的規律。但後來美國語言與信息研究中心的執行主任凱斯·達維林指出這是一個誤傳，伽利略並沒有做過這項實驗。
- 伽利略的斜面滾球實驗。
- 拉瓦錫證明空氣是由氧氣和氮氣組成的實驗。
- 青蛙實驗，在緩慢升高溫度的水中的青蛙不會跳出水面而被燙死，這證明你好了心理學中人若對於環境的不適應程度不明顯，危機感將下降的說法。
參見
[編輯]
參考文獻
[編輯]- ^ Stohr-Hunt, Patricia. An Analysis of Frequency of Hands-on Experience and Science Achievement. Journal of Research in Science Teaching. 1996, 33 (1): 101–109. Bibcode:1996JRScT..33..101S. doi:10.1002/(SICI)1098-2736(199601)33:1<101::AID-TEA6>3.0.CO;2-Z.
- ^ Cooperstock, Fred I. General Relativistic Dynamics: Extending Einstein's Legacy Throughout the Universe Online-Ausg. Singapore: World Scientific. 2009: 12. ISBN 978-981-4271-16-5.
- ^ 3.0 3.1 Griffith, W. Thomas. The physics of everyday phenomena : a conceptual introduction to physics 3rd. Boston: McGraw-Hill. 2001: 3–4. ISBN 0-07-232837-1.
- ^ Wilczek, Frank; Devine, Betsy. Fantastic realities : 49 mind journeys and a trip to Stockholm. New Jersey: World Scientific. 2006: 61–62. ISBN 978-981-256-649-2.
- ^ Holland, Paul W. Statistics and Causal Inference. Journal of the American Statistical Association. December 1986, 81 (396): 945–960. JSTOR 2289064. doi:10.2307/2289064.
- ^ Druckman, James N.; Greene, Donald P.; Kuklinski, James H.; Lupia, Arthur (編). Cambridge handbook of experimental political science. Cambridge: Cambridge University Press. 2011. ISBN 978-0521174558.
- ^ Types of experiments. Department of Psychology, University of California Davis. [2021-05-17]. （原始內容存檔於2014-12-19）.
- ^ Lin, Hause; Werner, Kaitlyn M.; Inzlicht, Michael. Promises and Perils of Experimentation: The Mutual-Internal-Validity Problem. Perspectives on Psychological Science. 2021-02-16: 1745691620974773. ISSN 1745-6916. doi:10.1177/1745691620974773 （英語）.
