1、什么是实验观察
随着人类观察水平的提高,人们开始根据自己的设想,对观察对象进行控制,“纯化”所观察的对象,排除偶然、次要、外在的种种干扰因素,使它在实验条件下再现它最本质的方面。如果我们观察到自己骑的马摇摇晃晃走不动路,我们只是观察到这种现象,并不知道马为什么走不动。
于是我们会提出各种设想,马可能是饿了走不动,也可能是病了走不动。假设提出之后,需要我们来加以验证。于是,我们先给马喂一些饲料,如果马吃了饲料以后,精神抖擞起来,那么就说明我们的设想是正确的,我们通过尝试让马吃饲料,发现了马走不动的原因是由于饥饿;但如果吃了饲料以后,马还是老样子,那么,说明不是由于饥饿的原因,而有可能是其他的原因,如生病了等使马这个样子。
实验观察具有以下优点:
1)纯化观察对象
在自然状态厂,观察对象受到各种外界环境因素的影响很大,各种因素相互交织相互作用,往往很难观察到真正想要的东西。西方关于生命的起源有一种学说叫“生命自然发生论”,其依据就是人们观察到,在放置时间过久的肉汤里会长出各种虫子来。这个现象的发生是一个事实,但是这个事实后面的原因是否真是这样简单呢?
科学家巴斯德认为空气中的各种微生物可能对肉汤产生了某种干扰。为了排除这种干扰,需要纯化观察条件,于是巴斯德设计了一个实验,他制作了一种长而细的曲颈瓶,将肉汤放在这种瓶子当中,经过长时间的观察,没发现肉汤内没有长出任何东西来。其原因,现在看来是因为又长又细的瓶颈将空气中的微生物挡住了,微生物不能进入肉汤内,自然也就不能发生各种繁殖活动。巴斯德通过一个小小的实验,纯化了观察条件,排除了不利的影响因素,有力地驳斥了自然发生论。
2)强化观察条件
实验可以强化某些观察条件,观察实验对象变化,寻找各种科学规律,而这些特殊条件在自然状态下是很难产生或做到的。人们可制造出超高温、超高压、超真空、超导电性和超磁场等实验条件,并观察在这些条件下,观察对象所发生的变化和反应,以发现在一般条件下不能发现的对象。
3)具有可重复性
实践是检验真理的唯一标准。我们在观察中得到的信息,得出的结论正确与否,需要在实践中验证。在自然条件下进行的一些观察,往往较难进行重复。(www.daowen.com)
哈雷慧星的出现周期为76年,科学家很难在一生中对它进行两次观察。然而实验方法能够使人们反复重复实验过程,再现实验结果,检验观察论断的可靠性。例如物理学上焦耳测定热功当量的实验,证明实验粒子具有波粒两向性的电子衍射等。
2、实验观察的策略分析
进行任何实验观察,都有一定的目的。
一般来说,实验观察都建立在自然观察的基础之上,是为了解决自然观察所不能解决的一些问题,这就是实验观察的目的。在家里听收音机时,收音机突然不响了,我们通过自然观察往往不能发现问题所在,这时候我们会尝试寻找收音机不工作的原因,这就产生了实验观察的目的。
确定实验观察的目的后,通常并不立即着手设计实验,而是首先要明确须根据什么原理来达到实验目的,以提出实验所依据的假设。
这种理论假设不是凭空产生,它必然是建立在前人大量研究的基础之上的。而且,这种假设必须在现有实验条件下切实可行,而不是脱离现有条件的空想。
因此,研究者应当明确采用什么方法、途径、沿什么方向去达到实验的预定目标。没有这个环节,就难以从实验目的过渡到具体的实验设计。
原则上自然界的任何事物都可以成为实验的对象,但由于每个实验的假设不同,通常选择能使实验条件尽量简化的实验对象。孟德尔进行植物杂交遗传研究时,将豌豆的种子颜色、种子表面的形状、花色、蔓高、未成熟豆美颜色、豆美形状和花的部位等七个特性作为观察的变量。他选择豆美作为观察对象的原因是因为豆美的基因外显特征十分显著、多样,且易于观察。如果选择一种矮小的小草来做观察对象的话,由于小草的各种性状不易观察,观察就会比较困难,容易发生错误,很难有什么发现。如果我们进行的是有对照组的实验,那就需要对实验对象进行随机化处理。
所谓随机化,是指实验对象的选择分组不以人的意志为转移,分组结果完全不能预料。随机化分组是实验观察的基本原则之一如果我们要将40只老鼠分成实验组和对照组,每组20只,怎样分呢?如果我们用手去抓,先抓到的20只放在实验组,后抓到的20只放在对照组,那么,这种方法是不科学的,不符合随机化的过程。按照这样的区分方法,实验组的老鼠很可能都是年老体弱的,因此被首先抓到;而对照组的老鼠很可能是年轻力壮的。这样做出来的实验结果是不能令人信服的。
正确的方法是根据随机数字表,每次抓出来的老鼠如果是单数,就放在实验组,如果是偶数就放在对照组,这样就保证了分组的科学性。
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