Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

Jak właściwie zaplanować eksperyment?

Grafika przedstawia różne etapy planowania i prowadzenia eksperymentu. Obejrzyj rysunek. Gdy klikniesz na ikonkę z numerem, dowiesz się więcej o wskazanym elemencie.

R11j40UAszUFO
1. problem badawczy Pierwszym etapem jest sformułowanie problemu badawczego. Wyłania się on stopniowo w dyskusjach na temat aktualnego stanu wiedzy w danej dziedzinie, który określają głównie wyniki eksperymentów oraz obliczeń teoretycznych. Omawia się to, co wymaga doprecyzowania lub sprawdzenia, dodatkowych obliczeń lub wykonania nowego eksperymentu.
W dyskusjach uczestniczą specjaliści zainteresowani daną tematyką i zwykle wraz z nimi młodzi ludzie, doktoranci i studenci, którzy poprzez swe uczestnictwo zdobywają wiedzę i doświadczenie.
Na wyższych uczelniach oraz w instytutach i laboratoriach prowadzone są regularnie seminaria specjalistyczne. Naukowcy z całego świata spotykają się na konferencjach międzynarodowych, gdzie referowane i dyskutowane są zagadnienia odzwierciedlające aktualny stan wiedzy w danej dziedzinie., 2. hipoteza badawcza Konsekwencją tych działań są hipotezy badawcze, stanowiące rodzaj recepty na rozwiązanie problemu badawczego. Hipoteza badawcza, to nie jest tylko słowna prognoza. To zwykle rezultat szczegółowej analizy i porównania wyników eksperymentów i obliczeń teoretycznych popartych nowymi obliczeniami i modelowaniem komputerowym, czyli symulacjami badanych procesów., 3. program badawczy Wszystkie wspomniane tu już działania umożliwiają sformułowanie programu badawczego, którego celem będzie rozwiązanie problemu badawczego i zweryfikowanie hipotez badawczych., 4. eksperyment Zasadniczym elementem programu badawczego jest eksperyment., 5. pomysł eksperymentu Zanim jednak przystąpi się do wykonania pomiarów, trzeba mieć oryginalny pomysł eksperymentu, który uzasadni jego wykonanie., 6. elementy pomysłu Elementami pomysłu są odpowiedzi na szereg pytań, bez czego nie można byłoby uznać pomysłu za realistyczny. Wymieńmy tu najważniejsze z nich:
Po co? – czyli merytoryczne uzasadnienie wykonania eksperymentu.
Kto? – jakie instytuty, grupy i ludzie będą uczestniczyć w eksperymencie i jaki będzie podział zadań.
Gdzie? –gdzie będą wykonane pomiary, w jakim laboratorium?
Kiedy? – w jakim czasie pomiary mają być zrealizowane; kiedy mają się rozpocząć jak długo trwać. Czym? - Jaka aparatura będzie użyta do wykonania pomiarów. Kto ją dostarczy i zainstaluje.
Co i jak? – jakie wielkości i jak mają być mierzone, czyli jak będzie wyglądać procedura pomiarowa,
Gdzie/jak? – jakie wielkości i na jakim nośniku zostaną zapisane.
Kto/jak? – jaki będzie podział prac przy analizie wyników pomiarów., 7. realizacja Realizacja eksperymentu, to najpierw znalezienie odpowiedzi na omawiane tu pytania., 8. list intencyjny Mając odpowiedzi można wystąpić z zamiarem przeprowadzenia eksperymentu do wybranego laboratorium. Zwykle pierwsze wystąpienie ma formę listu intencyjnego, w którym określamy cele naukowe eksperymentu i uzasadnienie wykonania pomiarów w tym laboratorium. List intencyjny rozpatrywany jest przez dyrekcję laboratorium lub specjalnie powołany do tego Komitet Eksperymentów, często międzynarodowy., 9. propozycja eksperymentu Mając pozytywną odpowiedź na list intencyjny przygotowuje się propozycję eksperymentu. Jest to już bardzo szczegółowy opis procedury pomiarowej, uwzględniający warunki pracy w laboratorium, w którym pomiary będą wykonywane. Propozycje rozpatruje również Komitet Eksperymentów., 10. przygotowanie aparatury Jeśli odpowiedź komitetu jest pozytywna, można przystąpić do przygotowania aparatury pomiarowej. To bardzo pracowity okres trwający często wiele miesięcy, a nawet lat. To prawie jak przygotowanie lotu kosmicznego. Kiedy pomiary ruszą, muszą trwać zaplanowany czas i nic nie ma prawa się zepsuć., 11. eksperyment pomiarowy Pomiary, to zasadnicza i najważniejsza część eksperymentu. Zwykle też składają się z kilku części, jak kalibracja aparatury, zbieranie danych pomiarowych i finalny zapis zebranych informacji pomiarowych. Celowe jest także sprawdzenie, czy kalibracja utrzymała się przez cały czas trwania pomiarów., 12. analiza danych Analiza danych pomiarowych, to najciekawsza pod względem merytorycznym część eksperymentu. Wtedy dopiero dowiadujemy się, w jakim stopniu udało się rozwiązać problem badawczy i która z hipotez badawczych okazała się prawdziwa, a która nie., 13. rezultaty Rezultaty eksperymentu zwykle referowane są na seminariach naukowych w instytutach uczestniczących w eksperymencie. Są także referowane na specjalistycznych konferencjach naukowych. Formalnym ogłoszeniem wyników eksperymentu są publikacje naukowe o zasięgu międzynarodowym., 14. nowy problem badawczy Wyniki eksperymentu porównywane są z rezultatami obliczeń teoretycznych stając się przedmiotem dyskusji na seminariachkonferencjach. Często stają się bodźcem do sformułowania nowego problemu badawczego. W ten sposób cała procedura badawcza zatacza krąg i zaczynają się przegotowania nowego eksperymentu.
Mamy bowiem świadomość tego, że wiedza nasza jest wciąż niekompletna i nie znamy głębi tego, co przed nami jest jeszcze ukryte. Zdobyliśmy szczyt, ale zobaczyliśmy inne, jeszcze niezdobyte.
Co zobaczymy, kiedy je zdobędziemy...”oto jest pytanie”.
Źródło: Politechnika Warszawska, Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0.

Grafika przedstawia różne etapy planowania i prowadzenia eksperymentu. Zapoznaj się z jej opisem.
Na ilustracji w formie diagramu przedstawiony jest proces, jak właściwie zaplanować eksperyment.
1. Problem badawczy. Pierwszym etapem jest sformułowanie problemu badawczego. Wyłania się on stopniowo w dyskusjach na temat aktualnego stanu wiedzy w danej dziedzinie, który określają głownie wyniki eksperymentów oraz obliczeń teoretycznych. Omawia się to, co wymaga doprecyzowania lub sprawdzenia, dodatkowych obliczeń lub wykonania nowego eksperymentu. W dyskusjach uczestniczą specjaliści zainteresowani daną tematyką i zwykle wraz z nimi młodzi ludzie, doktoranci i studenci, którzy poprzez swe uczestnictwo zdobywają wiedzę i doświadczenie. W szkołach wyższych oraz w instytutach i laboratoriach prowadzone są regularnie seminaria specjalistyczne. Naukowcy z całego świata spotykają się na konferencjach międzynarodowych, gdzie referowane i dyskutowane są zagadnienia odzwierciedlające aktualny stan wiedzy w danej dziedzinie.
2. Hipoteza badawcza. Konsekwencją tych działań są hipotezy badawcze, stanowiące rodzaj recepty na rozwiązanie problemu badawczego. Hipoteza badawcza to nie jest tylko słowna prognoza. To zwykle rezultat szczegółowej analizy i porównania wyników eksperymentów i obliczeń teoretycznych popartych nowymi obliczaniem i modelowaniem komputerowym, czyli symulacjami badanych procesów.
3. Program badawczy. Wszystkie wspomniane tu już działania umożliwiają sformułowanie programu badawczego, którego celem będzie rozwiązanie problemu badawczego i zweryfikowanie hipotez badawczych.
4. Eksperyment. Zasadniczym elementem programu badawczego jest eksperyment.
5. Pomysł eksperymentu. Zanim jednak przystąpi się do wykonania pomiarów, trzeba mieć oryginalny pomysł eksperymentu, który uzasadni jego wykonanie.
6. Elementy pomysłu. Elementami pomysłu są odpowiedzi na szereg pytań, bez czego nie można byłoby uznać pomysłu za realistyczny. Wymieńmy tu najważniejsze z nich: Po co? – czyli merytoryczne uzasadnienie wykonania eksperymentu. Kto? – jakie instytuty, grupy i ludzie będą uczestniczyć w eksperymencie i jaki będzie podział zadań. Gdzie? – gdzie będą wykonane pomiary, w jakim laboratorium. Kiedy? – w jakim czasie pomiary mają być zrealizowane; kiedy mają się rozpocząć jak długo trwać. Czym? - Jaka aparatura będzie użyta do wykonania pomiarów. Kto ją dostarczy i zainstaluje. Co i jak? – jakie wielkości i jak mają być mierzone, czyli jak będzie wyglądać procedura pomiarowa. Gdzie?/jak? – jakie wielkości i na jakim nośniku zostaną zapisane. Kto/jak? – jaki będzie podział prac przy analizie wyników pomiarów.
7. Realizacja. Realizacja eksperymentu, to najpierw znalezienie odpowiedzi na omawiane tu pytania.
8. List intencyjny. Mając odpowiedzi można wystąpić z zamiarem przeprowadzenia eksperymentu do wybranego laboratorium. Zwykle pierwsze wystąpienie ma formę listu intencyjnego, w którym określamy cele naukowe eksperymentu i uzasadnienie wykonania pomiarów w tym laboratorium. List intencyjny rozpatrywany jest przez dyrekcję laboratorium lub specjalnie powołany do tego Komitet Eksperymentów, często międzynarodowy.
9. Propozycja eksperymentu. Mając pozytywną odpowiedź na list intencyjny przygotowuje się propozycję eksperymentu. Jest to już bardzo szczegółowy opis procedury pomiarowej uwzględniający warunki pracy w laboratorium, w którym pomiary będą wykonywane. Propozycje rozpatruje również Komitet Eksperymentów.
10. Przygotowanie aparatury. Jeśli odpowiedź komitetu jest pozytywna, można przystąpić do przygotowania aparatury pomiarowej. To bardzo pracochłonny okres trwający często wiele miesięcy, a nawet lat. To prawie jak przygotowanie lotu kosmicznego. Kiedy pomiary ruszą, muszą trwać zaplanowany czas i należy zrobić wcześniej wszystko, żeby „nic nie miało prawa się zepsuć”.
11. Eksperyment pomiarowy. Pomiary to zasadnicza i najważniejsza część eksperymentu. Zwykle też składają się z kilku części, jak kalibracja aparatury, zbieranie danych pomiarowych i finalny zapis zebranych informacji pomiarowych. Celowe jest także sprawdzenie czy kalibracja utrzymała się przez cały czas trwania pomiarów.
12. Analiza danych. Analiza danych pomiarowych to najciekawsza pod względem merytorycznym część eksperymentu. Wtedy dopiero dowiadujemy się, w jakim stopniu udało się rozwiązać problem badawczy i która z hipotez badawczych okazała się prawdziwa, a która nie.
13. Rezultaty. Rezultaty eksperymentu zwykle referowane są na seminariach naukowych w instytutach uczestniczących w eksperymencie. Są także referowane na specjalistycznych konferencjach naukowych. Formalnym ogłoszeniem wyników eksperymentu są publikacje naukowe o zasięgu międzynarodowym.
14. Nowy problem badawczy. Wyniki eksperymentu porównywane są z rezultatami obliczeń teoretycznych stając się przedmiotem dyskusji na seminariach i konferencjach. Często stają się bodźcem do sformułowania nowego problemu badawczego. W ten sposób cała procedura badawcza zatacza krąg i zaczynają się przegotowania nowego eksperymentu. Mamy bowiem świadomość tego, że wiedza nasza jest wciąż niekompletna i nie znamy głębi tego, co przed nami jest jeszcze ukryte. Zdobyliśmy szczyt, ale zobaczyliśmy inne, jeszcze niezdobyte. Co zobaczymy, kiedy je zdobędziemy?... „Oto jest pytanie”.

1
Polecenie 1

Obejrzyj jeszcze raz grafikę interaktywną. Czy prawdziwe jest zdanie „Hipoteza badawcza jest propozycją odpowiedzi na pytania wynikające z problemu badawczego” ?

Zapoznaj się jeszcze raz z opisem grafiki interaktywnej. Czy prawdziwe jest zdanie „Hipoteza badawcza jest propozycją odpowiedzi na pytania wynikające z problemu badawczego”?

uzupełnij treść