Структура эксперимента

Терминология экспериментального подхода включает следующие по­нятия. Все явления, факторы, воздействия, состояния, которые могут изменяться в данной исследовательской ситуации и принимать различные значения, называются переменными. Это могут быть как количественные величины, подлежащие измерению, так и неизмеряемые качественные состояния. Каждой переменной соответствует какое-либо число (но не менее двух) её возможных значений, т.е. область значений переменной. Среди переменных, включённых в экспериментальную ситуацию, есть

непустое множество переменных, которыми исследователь может управ­лять, меняя их значение. Эти переменные (как правило, это определён­ные виды воздействий, которые использует исследователь в данной ситуа­ции) называются независимой переменной. Те переменные, которые, наоборот, изменяются при изменениях независимых переменных, назы­ваются зависимыми переменными. И наконец, существует ещё некоторая совокупность факторов, которые не являются предметом прямого иссле­довательского интереса, но оказывают дополнительное воздействие на зависимую переменную, затрудняя изучение связи зависимой и независи­мой переменных и внося неопределённость в результаты эксперимента. Они называются побочными факторами. Очень простой иллюстрацией данной схемы может служить физиологический эксперимент по определе­нию зависимости частоты дыхания испытуемого от выполняемой им физи­ческой нагрузки. Здесь дозируемая физическая нагрузка будет независимой переменной, изучаемая частота дыхания — зависимой переменной, а побоч­ным фактором может выступать, скажем, содержание углекислоты в физио­логической лаборатории: когда в помещении с недостаточной вентиляцией становится душно, у испытуемого соответственно возрастает частота ды­хания, что создаёт помехи в достижении цели эксперимента.

Простейшая схема экспериментальной ситуации, которая на самом деле представляет собой структуру классического однофакторного экспе­римента, состоит только из двух переменных — независимой и зависимой (плюс побочные факторы) (см. рис. 1). В общем случае задачами экспери­ментатора являются устранение (или стабилизация) побочных факторов и выделение в чистом виде структуры «независимая переменная → зави­симая переменная».

Легко видеть,- что структура «независимая переменная → зависимая переменная» обнаруживает значительное родство с математическим по-

Рис. 1. Логическая схема эксперимента

нятием функции: оно отражает идею зависимости одной переменной от другой, «аргумент функции → значение функции» (где аргумент пробега­ет область определения данной функции, а значение — соответственно, область значений). Действительно, с началом Нового времени происхо­дит не только становление нового экспериментального метода в естество­знании, но и практически синхронно этому разработка понятия функции в математике (хотя общие формулировки понятия функции были даны лишь в XVIII в.).

Итак, экспериментатор в ходе исследования пытается вмешаться в сам механизм протекания изучаемого процесса, в структуру того или иного явления. Цель эксперимента как исследовательской стратегии —1 выделить в изучаемом объекте существенные взаимосвязи, или, как мы говорили выше, интенсифицировать, углубить содержание эмпириче­ского материала. Для прояснения общей логической схемы этой стра­тегии полезно ввести понятие идеального эксперимента¹. Это абстрак­ция, которая представляет в явном виде и стратегию экспериментатора, и логическую структуру, извлекаемую экспериментатором из исследуе­мой области.

В идеальном эксперименте учёный действует в абсолютно благоприят­ной для него ситуации; в реальности же мы работаем, как правило, лишь в условиях достаточно грубого приближения к ней. Ситуация идеального эксперимента обладает следующими свойствами:

1) условия экспериментирования являются абсолютно стабильными, т.е.| результирующая всех действующих побочных факторов есть величи­на неизменная;

2) эксперимент идеально, без искажений, воспроизводим и поддержива­ем в этом состоянии, т.е. он может быть проведён сколь угодно много раз и продолжаться сколь угодно долго, так что в ходе эксперимента продуцируется бесконечная совокупность однородных данных;

3) экспериментальная ситуация полностью отражает те естественные си­туации, абстракцией которых она является, т.е. результаты, получен­ные в идеальном эксперименте, являются адекватно экстраполируе­мыми на определённый класс реальных ситуаций.

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 валидностъ (лат. validus — «сильный, действенный, годный»). Валидность — это в не­котором смысле степень совершенства эксперимента.

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

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 надёжно 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 приведённый выше пример физиологического эксперимента, где не были учтены побочные факторы (возрастание углекислоты в воздухе лаборатории). Иллюстрацией темы внешней валидности эксперимента является типичная проблема экспериментальной биологии — расхожде­ние между результатами, полученными в искусственных условиях (in vitro), и ожидаемыми результатами в естественных условиях (in vivo), когда встаёт задача экстраполируемости лабораторных данных на есте­ственные ситуации.

Существенная и весьма трудоёмкая 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 её постоян­стве и воспроизводимости, экспериментатор исследует также её 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.).