Language
Country/Area
No result found
Hinter wissenschaftlichen Experimenten: Warum kann jedes kleine Detail die Ergebnisse verändern?
Ein wissenschaftliches Experiment ist ein Verfahren zur Stützung oder Widerlegung einer Hypothese oder eine Untersuchung, die durchgeführt wird, um die Gültigkeit oder Möglichkeit von etwas noch nie Versuchtem festzustellen. Durch die Manipulation bestimmter Faktoren liefern Experimente Einblicke in Ursache-Wirkungs-Beziehungen und zeigen, wie sich die Ergebnisse ändern, wenn ein bestimmter Faktor geändert wird. Experimente variieren in ihren Zielen und Maßstäben, aber egal was passiert, im Mittelpunkt stehen immer wiederkehrende Verfahren und die logische Analyse der Ergebnisse.
Labore können die Testergebnisse verbessern und den Schülern helfen, sich stärker auf den Stoff zu konzentrieren.
Im naturwissenschaftlichen Unterricht sind Experimente und andere Arten praktischer Aktivitäten für das Lernen der Schüler von entscheidender Bedeutung. Unabhängig davon, ob es sich um einfache Selbstversuche oder um systematische Studien handelt, die von Wissenschaftlern über viele Jahre hinweg durchgeführt wurden, haben Experimente ihre eigenen Merkmale, die von informellen persönlichen Vergleichen (z. B. dem Probieren mehrerer Schokoladen, um eine Lieblingsschokolade zu finden) bis hin zu streng kontrollierten Experimenten reichen, die komplexe Instrumente erfordern (z. B als Prozess der Erkennung von Subatomen).
Zweck und Methode des Experiments
In der wissenschaftlichen Methode ist ein Experiment ein empirisches Verfahren, das konkurrierende Modelle oder Hypothesen beurteilt. Forscher nutzen Experimente auch, um bestehende Theorien oder neue Hypothesen zu testen und sie zu stützen oder zu widerlegen. Experimente testen typischerweise eine Hypothese, eine Erwartung darüber, wie ein Prozess oder ein Phänomen funktioniert. Es kann aber auch dazu dienen, eine „Was wäre wenn“-Frage zu beantworten, ohne konkrete Erwartungen an das Ergebnis des Experiments zu haben, oder frühere Ergebnisse zu bestätigen.
Wenn in einem Experiment alle Kontrollen wie erwartet funktionieren, kann daraus geschlossen werden, dass das Experiment wie erwartet funktioniert hat und dass die Ergebnisse durch die Auswirkungen der gemessenen Variablen verursacht wurden.
Bei der Gestaltung des Experiments müssen Störvariablen berücksichtigt werden, die die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Experiments beeinträchtigen können. Störende Variablen können in der Regel durch wissenschaftliche Kontrolle oder zufällige Zuweisung eliminiert werden. In den Bereichen Physik und Technik ist das Experimentieren ein wesentlicher Bestandteil der wissenschaftlichen Methode. In der Medizin und den Sozialwissenschaften variiert die Verbreitung experimenteller Forschung je nach Disziplin.
Historischer Hintergrund
Der systematische Ansatz für moderne Experimente entstand im Werk des arabischen Mathematikers und Gelehrten Ibn al-Haytham. Er führte Experimente auf dem Gebiet der Optik durch und kontrollierte Experimente anhand von Faktoren wie sichtbaren experimentellen Ergebnissen. Er war einer der ersten Wissenschaftler, der induktive experimentelle Methoden einsetzte, um Ergebnisse zu erzielen. Denken Sie an den britischen Philosophen Francis Bacon, der experimentelle Methoden förderte, die auf wiederholbaren Beobachtungen beruhten, und zum ersten Mal die wissenschaftliche Methode, wie wir sie heute verstehen, integrierte.
Experimentieren ist ein Verfahren, das Menschen dabei hilft, zwei oder mehr konkurrierende Erklärungen oder Hypothesen zu bewerten.
Mit der Entwicklung wissenschaftlicher Methoden haben viele Wissenschaftler bedeutende Fortschritte und Entdeckungen für Anwendungen in verschiedenen Bereichen gebracht. Galileo maß die Zeit genau und führte Experimente durch, um Rückschlüsse auf die Bewegung des freien Falls zu ziehen, während Antoine Lavoisier Experimente nutzte, um neue Bereiche der Verbrennung und Biochemie aufzuklären.
Arten von Experimenten
Experimente können entsprechend den professionellen Normen verschiedener Disziplinen in mehrere Typen unterteilt werden. In einigen Disziplinen (z. B. Psychologie oder Politikwissenschaft) ist ein „reales Experiment“ eine Methode der Sozialforschung, die zwei Arten von Variablen enthält: unabhängige Variablen, die vom Experimentator manipuliert werden, und abhängige Variablen, die gemessen werden. Kontrollierte Experimente werden normalerweise durchgeführt, indem die Ergebnisse einer Versuchsprobe mit einer Kontrollprobe verglichen werden, die nahezu identisch mit der Versuchsprobe ist, sich jedoch in einem Aspekt unterscheidet, nämlich der zu testenden unabhängigen Variablen.
Gutes experimentelles Design erfordert oft die Berücksichtigung von Störvariablen, und bei der Durchführung von Menschenexperimenten ist ein besonderer Schutz externer Variablen erforderlich.
In vielen Disziplinen sind auch unterschiedliche Formen von Experimenten wie Naturexperimente und Feldexperimente üblich. Natürliche Experimente können in der Regel keine kontrollierten Experimente durchführen, sodass Forscher sich nur auf die Beobachtung der Beziehung zwischen Variablen im System verlassen können, während Feldexperimente in realen Umgebungen durchgeführt werden, um die Gültigkeit der Theorie zu testen.
Daher kann jedes kleine Detail eines wissenschaftlichen Experiments die Endergebnisse erheblich verändern, sodass Forscher mit unzähligen Variablen und Bedingungen konfrontiert werden. Wie können wir angesichts all dieser Variablen sicherstellen, dass die Ergebnisse, die wir erhalten, zuverlässig sind?
