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과학적 실험의 비하인드: 왜 모든 작은 세부사항이 결과를 바꿀 수 있습니까?
과학적 실험은 가설을 지지하거나 반박하는 절차이거나 시도되지 않은 것의 타당성이나 가능성을 결정하기 위해 수행되는 조사입니다. 실험은 특정 요인을 조작함으로써 인과 관계에 대한 통찰력을 제공하고 특정 요인이 변경될 때 결과가 어떻게 변하는지 보여줍니다. 실험은 목표와 규모가 다양하지만, 어떤 경우에도 반복적인 절차와 결과에 대한 논리적 분석이 핵심입니다.
실험실에서는 시험 점수를 높이고 학생들이 자료에 더 집중할 수 있도록 도울 수 있습니다.
과학 수업에서는 실험과 기타 유형의 실습 활동이 학생 학습에 매우 중요합니다. 기본적인 자가 실험이든 과학자들이 수년에 걸쳐 수행한 체계적인 연구이든, 실험에는 비공식적인 개인 비교(예: 좋아하는 초콜릿을 찾기 위해 여러 개의 초콜릿을 맛보는 것)부터 복잡한 도구가 필요한 고도로 통제된 실험(예: 하위 원자를 탐지하는 과정으로).
실험의 목적과 방법
과학적 방법에서 실험은 경쟁 모델이나 가설을 중재하는 경험적 절차입니다. 연구자들은 또한 기존 이론이나 새로운 가설을 테스트하고 이를 뒷받침하거나 반박하기 위해 실험을 사용합니다. 실험은 일반적으로 프로세스나 현상이 어떻게 작동하는지에 대한 기대인 가설을 테스트합니다. 그러나 실험 결과에 대한 구체적인 기대 없이 "만약"이라는 질문에 대답하거나 이전 결과를 확인하도록 설계될 수도 있습니다.
실험에서 모든 컨트롤이 예상대로 작동하면 실험이 예상대로 작동했으며 측정된 변수의 영향으로 인해 결과가 발생했다고 추론할 수 있습니다.
실험 설계에서는 실험의 정확성과 재현성에 영향을 미칠 수 있는 교란 변수를 고려해야 합니다. 혼란스러운 변수는 일반적으로 과학적 통제나 무작위 할당을 통해 제거될 수 있습니다. 물리과학과 공학 분야에서 실험은 과학적 방법의 주요 구성 요소입니다. 의학 및 사회과학에서 실험 연구의 보급률은 학문 분야에 따라 다릅니다.
역사적 배경
현대 실험에 대한 체계적인 접근 방식은 아랍 수학자이자 학자인 Ibn al-Haytham의 작업에서 나타났습니다. 그는 눈에 보이는 실험 결과와 같은 요소를 기반으로 실험을 제어하면서 광학 분야에서 실험을 수행했습니다. 그는 결과를 얻기 위해 귀납적 실험 방법을 사용한 최초의 학자 중 한 명이었습니다. 반복 가능한 관찰에 의존하는 실험적 방법을 장려하고 처음으로 오늘날 우리가 이해하는 과학적 방법을 통합한 영국의 철학자 프란시스 베이컨(Francis Bacon)을 생각해 보십시오.
실험은 사람들이 두 가지 이상의 상충되는 설명이나 가설을 평가하는 데 도움이 되는 절차입니다.
과학적 방법이 발전하면서 많은 학자들이 다양한 분야에 응용 분야에 상당한 진전과 발견을 가져왔습니다. 갈릴레오는 시간을 정확하게 측정하고 자유 낙하 운동에 대한 결론을 도출하기 위해 실험을 수행한 반면, 앙투안 라부아지에는 연소와 생화학의 새로운 영역을 밝히기 위해 실험을 사용했습니다.
실험 유형
실험은 다양한 분야의 전문적 기준에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 일부 분야(예: 심리학 또는 정치 과학)에서 "실제 실험"은 두 가지 유형의 변수, 즉 실험자가 조작하는 독립 변수와 측정되는 종속 변수를 포함하는 사회 조사 방법입니다. 대조 실험은 일반적으로 실험 표본의 결과를 대조 표본과 비교하여 수행됩니다. 대조 표본은 실험 표본과 거의 동일하지만 테스트할 독립 변수라는 한 측면에서 다릅니다.
훌륭한 실험 설계에는 교란 변수를 고려해야 하는 경우가 많으며, 인체 실험을 수행할 때는 외부 변수에 대한 특별한 보호가 필요합니다.
많은 학문 분야에서는 자연 실험, 현장 실험 등 다양한 형태의 실험도 흔히 볼 수 있습니다. 자연 실험은 일반적으로 통제된 실험을 수행할 수 없기 때문에 연구자들은 시스템 내 변수의 관계를 관찰하는 데에만 의존할 수 있으며 현장 실험은 이론의 타당성을 테스트하기 위해 실제 환경에서 수행됩니다.
따라서 과학 실험의 모든 작은 세부사항이 최종 결과를 크게 바꿀 수 있으며, 이로 인해 연구자들은 셀 수 없이 많은 변수와 조건에 직면하게 됩니다. 이러한 모든 변수를 통해 우리가 얻은 결과가 신뢰할 수 있는지 어떻게 확인할 수 있습니까?
