1 Готтсданкер р. Основы психологического эксперимента. М., 1982. С. 51-60

Чем больше соответствует реально проводимый эксперимент по сво­им условиям идеальному эксперименту, т.е. чем он больше похож на идеальную схему, тем он лучше с точки зрения его научной значимости. Для оценки этого качества эксперимента используют термин валидность (лат. гаИйш — «сильный, действенный, годный»). Валидность — это в не­котором смысле степень совершенства эксперимента.

Для более детальной оценки предлагают (Р. Готтсданкер, Д. Кэмпбелл и др.) различать валидность внутреннюю и внешнюю. Внутренняя валид­ность оценивает само планирование эксперимента, его организацию, его внутреннюю логику. Если мы достаточно надежно устранили побочные влияния, почти как в идеальном эксперименте, то эксперимент обладает внутренней валидностью. В противном случае его можно назвать неудач­ным. Если результаты, полученные в эксперименте, идеально экстраполи­руемы на изучаемую предметную область, т.е. на класс реальных ситуаций, то эксперимент обладает внешней валидностью. В противном случае его можно назвать неадекватным. Таким образом, эксперимент должен быть и удачно спланирован, и экстраполируем по получаемым в нем результа­там. Примером эксперимента с недостаточной внутренней валидностью может служить приведенный выше пример физиологического эксперимента, где не были учтены побочные факторы (возрастание углекислоты в воздухе лаборатории). Иллюстрацией темы внешней валидно-сти эксперимента является типичная проблема экспериментальной биологии — расхожде­ние между результатами, полученными в искусственных условиях (in vitro), и ожидаемыми результатами в естественных условиях (in vivo), когда встает задача экстраполируемости лабораторных данных на есте­ственные ситуации.

Существенная и весьма трудоемкая часть работы экспериментатора как раз и состоит в создании условий, приближающих данную исследователь­скую ситуацию к схеме идеального эксперимента. Для этого он проводит нейтрализацию побочных факторов, добивается стабильного воспроизведе­ния данного эффекта и поддержания его, обеспечивает условия достоверно­сти фиксируемого эффекта (т.н. контроль эксперимента — использование отдельной совокупности объектов как контрольной системы, служащей для сравнения с непосредственно изучаемой системой), решает вопросы приме­нимости полученных результатов к классу естественных ситуаций.

Кроме того, выделив искомую зависимость, убедившись в ее постоян­стве и воспроизводимости, экспериментатор исследует также ее харак­тер (выражается ли она какой-либо математической функцией, представ­ляет ли она собой какую-то степень корреляции, объясняется ли она какими-либо причинно-следственными связями и т.п.).

Классификацияэкспериментов

Назовем некоторые основания классификации. К разновидностям экспе­риментов относят:

131. по условиям проведения — естественные и искусственные;

132. по целям исследования — преобразующие, контролирующие, конста­тирующие, поисковые и др.;

5-1410 Ушаков

133. по количеству факторов — однофакторные и многофакторные;

134. по степени контролируемости факторов — активные и пассивные (ре­гистрирующие) .

Рассмотрим некоторые виды экспериментов подробнее.

По условиям проведения. Так называемый естественный эксперимент предполагает изучение объекта в реальных условиях его существования; чаще всего такой вид эксперимента применяется в биологических и гумани­тарных науках. Искусственный же эксперимент требует для своего проведе­ния специально создаваемой обстановки. Чаще используется в науках о не­живой природе. Его называют также лабораторным экспериментом.

Искусственный эксперимент имеет такие достоинства, как возмож­ность обеспечить достаточные условия для устранения побочных факто­ров, т.е. для достижения высокой внутренней валидности, причем с эф­фективным использованием времени и ресурсов. Однако часто перед ним встает проблема внешней валидности, или экстраполируемости получен­ных результатов.

Естественный же эксперимент, наоборот, уступая лабораторному в воз­можности создания удобных для исследователя условий, демонстрирует приближенный к реальности ход изучаемых процессов. Часто он использу­ется в технических науках для испытания изготовленных объектов, в этом случае его называют натурным. В зависимости от условий непосредствен­ного проведения естественный эксперимент может быть полевым, поли­гонным, производственным, клиническим и т.п. Главная задача в естествен­ном эксперименте — обеспечить максимальную непринужденность, натуральность окружающей обстановки. В эту задачу, как правило, входят

изучение параметров воздействия среды на данный объект, особенностей

поведения или функционирования данного объекта и их оценка.

2. По целям исследования. Эксперимент преобразующий, предполагает активное изменение структуры и функций изучаемого объекта, преднаме­ренное создание условий, которые должны способствовать появлению его новых качеств.

Контролирующий эксперимент решает задачу обеспечения контроля

над изучаемым объектом, управления объектом с помощью воздействую­щих факторов с одновременным изучением изменений его состояния в за­висимости от воздействия.

Констатирующий эксперимент представляет собой процедуру провер­ки какого-либо исходного предположения; целью данного эксперимента является фиксация наличия или отсутствия определенных свойств, отноше­ний, эффектов, состояний и т.п.

Поисковый эксперимент не имеет всецело систематического характе­ра; часто он является лишь начальной стадией в серии эксперименталь­ных исследований. Проводится в тех ситуациях, когда недостаточно извес­тен комплекс факторов, влияющих на изучаемый объект. Поэтому такой эксперимент носит разведывательный, предварительный характер. Именно для него в большой степени характерно то, что мы говорили выше об экспе­риментировании как поисковой активности. Поисковый эксперимент зани­мает достаточно видное место в научном познании, хотя его роль иногда недооценивается методологами из-за влиятельной роли теории в совре­менной эмпирической науке, что будет рассмотрено несколько ниже.

Важным видом эксперимента является также т.н. решающий экспери­мент. Для его проведения характерна ситуация, когда две или несколько гипотез конкурируют друг с другом, претендуя на роль ведущей и при­мерно одинаково согласуясь с имеющимся эмпирическим базисом. В этом случае решающим экспериментом становится такой, результаты которого од­нозначно свидетельствуют в пользу одной теоретической системы и опро­вергают альтернативную ей систему. Для этого, конечно, сам эксперимент

должен быть спланирован так, чтобы основной вопрос, решаемый в ходе экспериментального исследования, был сформулирован дихотомически, т.е.

чтобы он допускал только два возможных ответа: «да» или «нет». Приме­рами решающих экспериментов могут служить: знаменитый «маятник Фуко», благодаря которому Ж.Б.Л. Фуко продемонстрировал вращение Зем­ли (1851 г.), доказав справедливость теории Коперника и опровергнув тео­рию Птолемея; опыт О.Ж. Френеля с открытием белого пятна в тени диска,

благодаря которому была открыта дифракция света и поддержана волновая

теория света в противовес корпускулярной.

Однако следует заметить, что вопрос о действительной роли решающих экспериментов в развитии научного знания весьма непрост. Например, далеко не всегда решающий эксперимент расценивается современниками как именно решающий; часто это удается понять лишь намного позже. В последующих разделах мы еще вернемся к этой теме.

3. По количеству факторов — (подробно см. ниже).

4. По степени контролируемости факторов. Эксперимент активный предполагает возможность существенного управления независимыми переменными. Экспериментатор контролирует «вход» и «выход» иссле- дуемой системы. Но не всегда независимая переменная хорошо контроли- руема. Иногда мы можем лишь констатировать, что она изменяется, не будучи в состоянии целенаправленно воздействовать на нее. В этом слу- чае имеет место ситуация пассивного, или регистрирующего, эксперимен- та. Здесь экспериментатор наблюдает за поведением зависимой перемен- ной, стараясь извлечь максимум информации об изучаемых взаимосвязях. Примером может служить изучение шокового процесса в патологической

физиологии, когда у лабораторного животного он вызывается искус­ственно; исследователь следит за функционированием биохимических систем организма в зависимости от стадии шока, не предпринимая актив­ного вмешательства. В экспериментах подобного типа вообще велик

удельный вес входящего в них наблюдения.

Самостоятельным вариантом регистрирующего эксперимента являет­ся корреляционное исследование. Некоторые методологи считают его отдельным научным методом, но по своей логической схеме он является частным случаем именно пассивного, регистрирующего эксперимента. Корреляционные исследования часты в гуманитарных науках, где воз­можность активного вмешательства в изучаемые процессы весьма ограни­ченна. Например, исследователь выдвигает гипотезу, что дети из многодет­ных семей быстрее развиваются и демонстрируют большую успеваемость в школе, чем те дети, которые являются в своих семьях единственными. Как можно проверить эту гипотезу? Исследователь не может здесь пред­принять какие-либо активные действия, чтобы вызвать и проверить иско­мые различия, однако у него есть возможность изучить зависимость между уже существующими различиями: для этого он ищет и изучает статистические данные, сопоставляя их между собой. Таким образом, в от­личие от активного эксперимента, где осуществляются контролируемые воз­действия, в корреляционном анализе проверяются гипотезы о взаимосвязи уже имеющихся данных, проводится ретроспективное изучение уже произошедших событий. Здесь ученый работает с наличными массивами данных, применяет статистические методы их обработки для выделения возможных детерминант определяемых различий. Корреляционное ис­следование относится к квазиэкспериментальному подходу, о котором мы говорили в предыдущем параграфе: оно сочетает в себе черты и экспе­римента, и наблюдения.

Помимо перечисленных, в методологии науки называют и другие виды экспериментов. Так, выделяют в качестве особой разновидности матема­тический, или вычислительный, эксперимент: в этом случае на основе

компьютерной обработки введенных данных получают результат в виде математического решения той или иной задачи. Он применяется в эколо­гии, сейсмологии, аэродинамике и других науках. К преимуществам мате­матического эксперимента, способствовавшим его широкому применению в современной науке, относится, помимо высокой точности проводимых

расчетов, то, что в таком исследовании каждый участвующий фактор мож­но свободно варьировать при отсутствии того риска катастрофических

последствий, который может возникнуть в натурном эксперименте. Мате­матический эксперимент имеет черты, относящиеся к методу моделиро­вания; в § 2.5 мы несколько подробнее поговорим о плюсах и минусах применения имитационных математических моделей.

Еще одним специальным видом экспериментирования, занимающим важное место в научной практике, является мысленный эксперимент. Он применяется учеными как средство расширения доступных им эксперимен­тальных средств. В случае, когда провести реальный эксперимент не пред­ставляется возможным, ученый может мысленно воспроизвести и продумать саму экспериментальную ситуацию, получив в ходе этого продумывания важные теоретические результаты. Хрестоматийным примером мысленного эксперимента является мысленное рассмотрение падающего лифта, осу­ществленное Эйнштейном в ходе разработки теории относительности. Мысленный эксперимент опирается на различные процедуры абстрагирова­ния, идеализации, рассуждений по аналогии. Он сочетает в себе черты как эмпирического, так и теоретического уровней исследования. Как уже говори­лось выше (§ 1.4), приемы мысленного экспериментирования, составляющие особый метод конструктивного обоснования абстрактных объектов, играют важнейшую роль в развитии теоретического знания (B.C. Степин).

Многофакторный эксперимент

О многофакторном эксперименте следует поговорить отдельно. Не будет преувеличением то утверждение, что разработка методологии много­факторного эксперимента имела революционное значение в развитии методологии эксперимента и научного познания вообще.

Однофакторный, или классический, эксперимент базировался на том

допущении, что исследователь имеет возможность варьировать факторы, участвующие в исследовательской ситуации, по одному. Из этого следует, что экспериментатор способен выделить изучаемую зависимость в чистом виде, может четко вычленять воздействующие на зависимую переменную факторы (может, скажем, как-то упорядочить их во времени и пространстве, «включать» и «выключать» их по своему усмотрению и т.п.). Однако на самом деле исследовательские ситуации часто оказываются гораздо более сложными.

Выход к более утонченной методологии, имеющей дело с комплекс­ным, принципиально неразделимым действием факторов, был осуществ­лен прежде всего под влиянием работ английского ученого Рональда Фи­шера (1890-1962), посвященных агробиологическим экспериментам 1925г. В сложных системах факторы, воздействующие на изучаемый объект, действуют не изолированно и не независимо друг от друга, как это предполагала концепция классического эксперимента, а довольно сложным, взаимосвязанным способом. Они зачастую сцеплены между со­бой таким образом, что попытка варьировать одну независимую перемен­ную автоматически приводит к некоему замысловатому изменению и дру­гих факторов. Это означает, что исследователю приходится иметь дело с особой комплексной организацией этих факторов. Кроме того, исследо­вателя может интересовать действие не изолированных факторов, кото­рое в реальности не встречается, а именно влияние различных возможных комбинаций факторов. Такая постановка вопроса характерна, например, для селекционных исследований. Какой же стратегии следует придержи­ваться экспериментатору в этом случае?

Идея многофакторного эксперимента (иногда используют упрощен­ное название факторный эксперимент) состоит в следующем. Исследова­тель может варьировать независимые переменные как комплекс, т.е. од­новременно сразу несколько; после серии экспериментов полученные результаты должны быть подвергнуты специальному статистическому

анализу, где каждый участвующий фактор будет оценен по результатам

всех опытов данной серии. Используя соответствующие схемы и обраба­тывая данные по особым статистическим методикам, позволяющим изу­чать эффективность совместного полифакторного воздействия (методики

дисперсионного анализа), исследователь получает картину, отражающую вклад каждого фактора в изменяющихся условиях. В итоге эксперимента­тор имеет возможность изучать самые сложные комбинации факторов. Причем это осуществляется достаточно экономичным способом, т.к. ин­формативность экспериментов зависит в данном случае не от их количест­ва в серии, а от концептуальной организации исследований.

Многофакторный эксперимент — мощное средство современной на­уки. К его достоинствам относятся: эффективность использования време­ни и средств (ведь проведение ряда экспериментов с отдельными, пофак-

торными модификациями требует значительных затрат), что выражается

прежде всего в сокращении числа опытов, необходимых для решения ис­следовательской задачи; значительная информативность эксперимента

(т.к. получаемый результат показывает удельный вес каждого фактора в их совокупном действии); высокая степень достоверности данных (в то вре­мя как при попытке использовать методологию классического эксперимен­та результаты могут оказаться неудовлетворительными из-за воздействий неподконтрольных факторов).

Многофакторный эксперимент не просто работает с большим по срав­нению с классическим количеством факторов, многофакторный экспери­мент представляет собой качественно иной, более эффективный уровень

методологического мышления.

Этапы экспериментального исследования

Экспериментальное исследование является в развитых дисциплинах обычно достаточно длительным процессом, в котором можно выделить несколько этапов.

1. Разработка программы эксперимента. Разумеется, эксперимен­тальное исследование должно выполняться только тогда, когда в этом есть необходимость, т.е. существует научная задача (или совокупность задач), решение которой может быть получено именно эксперименталь­ным методом. Поэтому на начальном этапе исследователь должен осо­знать и четко сформулировать свою задачу. Как правило, это происходит в виде выдвижения рабочей гипотезы, после чего исследователь, ориен­тируясь на имеющиеся знания и материально-технические возможности, разрабатывает адекватную этой гипотезе программу эксперимента (экспе­риментов); в ходе экспериментов должны быть получены данные, подкреп­ляющие исходную гипотезу либо опровергающие ее.

Круг работ, принадлежащих к этой стадии, достаточно обширен. Ис­следователю необходимо продумать цель, смысл, структуру эксперимен­тов, условия их проведения, подобрать адекватный объект исследования,

учитывая и этическую сторону (в медико-биологических и гуманитарных науках), необходимые приборы и материалы. Особое значение имеет раз­работка адекватной методики. Методика исследования — это упорядо­ченная совокупность предписаний, необходимая и достаточная для дос­тижения цели исследования. Итогом подготовительной деятельности экспериментатора должна явиться программа эксперимента, в которой указаны все компоненты, требующиеся для проведения эксперименталь­ного исследования, описаны объем экспериментальных работ, материаль­но-техническое обеспечение, детально изложена методика, а также рас­считаны сроки выполнения. Важнейшим методологическим требованием к плану эксперимента является его реализуемость. Это означает, что ко­личество задач не должно быть слишком большим; проект должен обла­дать прозрачной логической структурой, отличаться максимальной простотой, наглядностью, удобством в применении. На стадии разработ­ки программы нет мелочей, все должно быть тщательно продумано и упоря­дочено.

План эксперимента — это определенная логическая схема, выбранная

для достижения исследовательских целей. В англоязычной литературе