تجربة

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
رائد الفضاء ديفيد سكوت من مهمة أبولو 15 يجري اختبار الجاذبية على سطح القمر باستخدام مطرقة وريشة (1971).
حتى الأطفال الصغار جداً يقومون بتجارب بدائية ليتعلموا عن العالم وكيف تعمل الأشياء.

التجربة هي إجراء يُجرى لدعم فرضية أو دحضها ، أو لتحديد فعالية أو احتمالية شيء لم يُجرَّب من قبل. تُتيح التجارب فهمًا أعمق للعلاقة بين السبب والنتيجة من خلال توضيح ما يحدث عند تغيير عامل معين. تختلف التجارب اختلافًا كبيرًا في الهدف والنطاق، لكنها تعتمد دائمًا على إجراءات قابلة للتكرار وتحليل منطقي للنتائج. كما توجد أيضًا دراسات تجريبية طبيعية .

قد يُجري الطفل تجارب بسيطة لفهم كيفية سقوط الأشياء على الأرض، بينما قد تستغرق فرق العلماء سنوات من البحث المنهجي لتعزيز فهمهم لظاهرة ما. تُعدّ التجارب والأنشطة العملية الأخرى بالغة الأهمية لتعلم الطلاب في حصص العلوم. إذ تُسهم التجارب في رفع درجات الاختبارات، وتُساعد الطالب على أن يكون أكثر تفاعلاً واهتماماً بالمادة التي يتعلمها، لا سيما عند استخدامها على مدى فترة زمنية. [ 1 ] تتنوع التجارب بين المقارنات الطبيعية الشخصية وغير الرسمية (مثل تذوق أنواع مختلفة من الشوكولاتة لاختيار النوع المفضل)، والتجارب شديدة التحكم (مثل الاختبارات التي تتطلب أجهزة معقدة يُشرف عليها العديد من العلماء بهدف اكتشاف معلومات حول الجسيمات دون الذرية). وتختلف استخدامات التجارب اختلافاً كبيراً بين العلوم الطبيعية والإنسانية .

تتضمن التجارب عادةً ضوابط مصممة لتقليل تأثير المتغيرات الأخرى غير المتغير المستقل الوحيد . وهذا يزيد من موثوقية النتائج، غالبًا من خلال مقارنة قياسات الضوابط بالقياسات الأخرى. تُعدّ الضوابط العلمية جزءًا من المنهج العلمي . من الناحية المثالية، تُضبط جميع المتغيرات في التجربة (تُؤخذ في الاعتبار من خلال قياسات الضوابط) ولا يُترك أي منها دون ضبط. في مثل هذه التجربة، إذا عملت جميع الضوابط كما هو متوقع، فمن الممكن استنتاج أن التجربة تعمل كما هو مُخطط لها، وأن النتائج ناتجة عن تأثير المتغيرات المختبرة.

ملخص

في المنهج العلمي ، تُعدّ التجربة إجراءً تجريبيًا يُستخدم للفصل بين النماذج أو الفرضيات المتنافسة . [ 2 ] [ 3 ] كما يستخدم الباحثون التجريب لاختبار النظريات القائمة أو الفرضيات الجديدة لدعمها أو دحضها. [ 3 ] [ 4 ]

عادةً ما تختبر التجربة فرضيةً ، وهي توقعٌ حول كيفية عمل عملية أو ظاهرة معينة. مع ذلك، قد تهدف التجربة أيضًا إلى الإجابة عن سؤال افتراضي، دون توقع محدد لما ستكشفه، أو إلى تأكيد نتائج سابقة. إذا أُجريت التجربة بعناية، فإن نتائجها عادةً ما تدعم الفرضية أو تنفيها. وفقًا لبعض فلسفات العلم ، لا يمكن للتجربة أن "تثبت" فرضيةً، بل يمكنها فقط أن تدعمها. من جهة أخرى، قد تُفند التجربة التي تُقدم مثالًا مضادًا نظريةً أو فرضيةً، ولكن يمكن دائمًا إنقاذ النظرية بإجراء تعديلات مناسبة ومخصصة على حساب بساطتها.

يجب أن تتحكم التجربة أيضًا في العوامل المربكة المحتملة ، أي العوامل التي قد تؤثر سلبًا على دقة التجربة أو قابليتها للتكرار أو على القدرة على تفسير النتائج. ويتم التخلص من هذه العوامل عادةً من خلال الضوابط العلمية ، أو في التجارب العشوائية ، من خلال التوزيع العشوائي .

في الهندسة والعلوم الفيزيائية ، تُعدّ التجارب عنصرًا أساسيًا في المنهج العلمي. تُستخدم لاختبار النظريات والفرضيات حول كيفية عمل العمليات الفيزيائية في ظل ظروف معينة (مثل ما إذا كانت عملية هندسية معينة قادرة على إنتاج مركب كيميائي محدد). عادةً ما تركز التجارب في هذه المجالات على تكرار إجراءات متطابقة بهدف الحصول على نتائج متطابقة في كل تكرار. أما التوزيع العشوائي فهو أمر نادر الحدوث.

في الطب والعلوم الاجتماعية ، يتباين انتشار البحوث التجريبية تبايناً واسعاً بين التخصصات. وعند استخدامها، عادةً ما تتبع التجارب شكل التجارب السريرية ، حيث تُوزَّع وحدات تجريبية (عادةً أفراد) عشوائياً على مجموعتي العلاج والمراقبة، ويتم تقييم نتيجة واحدة أو أكثر. [ 5 ] وعلى عكس المعايير المتبعة في العلوم الفيزيائية، ينصب التركيز عادةً على متوسط ​​تأثير العلاج (الفرق في النتائج بين مجموعتي العلاج والمراقبة) أو على إحصائية اختبار أخرى تنتجها التجربة. [ 6 ] ولا تتضمن الدراسة الواحدة عادةً تكراراً للتجربة، ولكن يمكن تجميع الدراسات المنفصلة من خلال المراجعة المنهجية والتحليل التلوي .

توجد اختلافات عديدة في الممارسة التجريبية في كل فرع من فروع العلوم . على سبيل المثال، تستخدم البحوث الزراعية في كثير من الأحيان التجارب العشوائية (مثل اختبار الفعالية النسبية للأسمدة المختلفة)، بينما يتضمن الاقتصاد التجريبي في كثير من الأحيان اختبارات تجريبية للسلوكيات البشرية النظرية دون الاعتماد على التوزيع العشوائي للأفراد على ظروف المعالجة والمراقبة.

تاريخ

لاحظ العديد من الباحثين أن رواية دانيال 1: 12-16 تتضمن أحد أقدم الأوصاف لاختبار مقارن مضبوط في الأدب القديم. في هذه الرواية، يطلب دانيال ورفاقه تجربة لمدة عشرة أيام يقتصرون فيها على تناول الخضراوات والماء، بينما يستمر شبان آخرون في اتباع نظام الملك الغذائي. تُقارن نتائج النظامين، ويُطلب من المسؤول اتخاذ إجراء بناءً على النتيجة الظاهرة. [ 7 ] [ 8 ]

أشار مؤرخو العلوم أحيانًا إلى هذا المقطع كمثال أدبي مبكر على الاستدلال التجريبي. ويلاحظ ديفيد سي. ليندبرغ أن الكتاب المقدس العبري يحتوي على "إجراءات تُشبه الاختبارات التجريبية"، ويُدرج سفر دانيال 1 ضمن أمثلة تُجرى فيها تجربة مُتعمّدة لتقييم ظروف مُتنافسة. [ 9 ] وبالمثل، يصف جيمس سي. فاندركام هذه الحادثة بأنها تُقدّم "تصميمًا تجريبيًا بدائيًا" يُقارن بين نظامين غذائيين في ظل ظروف مُحكمة. [ 10 ] ورغم أن هذا الرأي ليس مُجمعًا عليه، فقد أشار بعض المُعلقين إلى هذه الحادثة باعتبارها واحدة من أقدم الاختبارات التجريبية المُسجلة. [ 11 ]

يُعدّ ابن الهيثم، العالم والرياضي العربي، أحد أوائل المناهج المنهجية للتجارب بالمعنى الحديث . فقد أجرى تجاربه في مجال البصريات - مستلهمًا من المسائل البصرية والرياضية في مؤلفات بطليموس - من خلال ضبط تجاربه بناءً على عوامل مثل النقد الذاتي، والاعتماد على النتائج المرئية للتجارب، فضلًا عن النقد الذاتي للنتائج السابقة. وكان من أوائل العلماء الذين استخدموا المنهج الاستقرائي التجريبي للوصول إلى النتائج. [ 12 ] وفي كتابه "المناظر"، يصف ابن الهيثم منهجًا جديدًا جذريًا للمعرفة والبحث من منظور تجريبي.

ينبغي لنا، أي، أن نستأنف البحث في مبادئه ومقدماته، بادئين بحثنا بفحص الأشياء الموجودة ودراسة أحوال الأشياء المرئية. علينا أن نميز خصائص الجزئيات، وأن نستنتج بالاستقراء ما يخص العين عند حدوث الرؤية، وما هو ثابت، غير متغير، واضح، لا يشوبه شك في طريقة الإحساس. بعد ذلك، علينا أن نرتقي في بحثنا واستدلالاتنا، تدريجيًا ومنظمًا، منتقدين المقدمات ومتوخين الحذر في استخلاص النتائج، وهدفنا في كل ما نخضعه للفحص والمراجعة هو تطبيق العدل، لا الانجرار وراء التحيز، والحرص في كل ما نحكم عليه وننتقده على السعي وراء الحقيقة وعدم الانجرار وراء الآراء. بهذه الطريقة، قد نصل في النهاية إلى الحقيقة التي تُرضي القلب، ونبلغ تدريجيًا وبعناية الغاية التي يظهر عندها اليقين؛ بينما من خلال النقد والحذر، قد ندرك الحقيقة التي تُبدد الخلاف وتحل المسائل المشكوك فيها. مع ذلك، لسنا بمنأى عن تلك الشوائب البشرية المتأصلة في طبيعة الإنسان؛ ولكن علينا أن نبذل قصارى جهدنا بما نملكه من قدرات بشرية. ومن الله نستمد العون في كل شيء. [ 13 ]

بحسب تفسيره، من الضروري إجراء اختبار مضبوط بدقة مع مراعاة ذاتية النتائج وقابليتها للتأثر بحكم طبيعة الإنسان. علاوة على ذلك، من الضروري النظر بنظرة نقدية إلى نتائج واستنتاجات الباحثين السابقين.

لذا، يقع على عاتق من يدرس كتابات العلماء، إذا كان هدفه معرفة الحقيقة، واجب أن يُخضع نفسه لنقد لاذع لكل ما يقرأ، وأن يُمعن النظر في جوهر محتواه وجوانبه، وأن يُهاجمه من كل جانب. كما ينبغي عليه أن يُشكك في نفسه أثناء قيامه بفحصه النقدي، حتى يتجنب الوقوع في التحيز أو التساهل. [ 14 ]

لذا، تُعدّ مقارنة النتائج السابقة بالنتائج التجريبية ضرورية لإجراء تجربة موضوعية، مع إيلاء أهمية أكبر للنتائج الظاهرة. في نهاية المطاف، قد يعني هذا أن على الباحث التجريبي أن يتحلى بالشجاعة الكافية للتخلي عن الآراء أو النتائج التقليدية، لا سيما إذا لم تكن هذه النتائج تجريبية، بل ناتجة عن استنتاج منطقي/ذهني. في هذه العملية من التفكير النقدي، ينبغي ألا يغفل الباحث عن ميله إلى الآراء الذاتية - من خلال "التحيزات" و"التساهل" - وبالتالي عليه أن يكون ناقدًا لمنهجه الخاص في بناء الفرضيات.

كان فرانسيس بيكون (1561-1626)، الفيلسوف والعالم الإنجليزي الذي نشط في القرن السابع عشر، داعمًا مؤثرًا للعلوم التجريبية في عصر النهضة الإنجليزية . وقد عارض بيكون منهج الاستدلال في الإجابة عن الأسئلة العلمية - على غرار ابن الهيثم - ووصفه قائلًا: "بعد أن يحدد الإنسان السؤال وفقًا لإرادته، يلجأ إلى التجربة، ويُخضعها لرغباته، ويقودها كما يقود الأسير في موكب." [ 15 ] كان بيكون يطمح إلى منهج يعتمد على الملاحظات القابلة للتكرار، أو التجارب. والجدير بالذكر أنه كان أول من وضع أسس المنهج العلمي كما نعرفه اليوم.

تبقى التجربة البسيطة؛ التي تُسمى، إذا أُخذت كما هي، صدفة، وإذا طُلبت، تُسمى تجربة. المنهج الحقيقي للتجربة يُشعل الشمعة أولًا [الفرضية]، ثم يُرشد، بواسطة الشمعة، إلى الطريق [يرتب التجربة ويحددها]؛ إذ يبدأ بتجربة مُرتبة ومُهضمة على النحو الواجب، لا عشوائية أو مُتقلبة، ومنها يُستنتج البديهيات [النظريات]، ومن البديهيات الراسخة تُجرى تجارب جديدة. [ 16 ] : 101

في القرون اللاحقة، حقق العلماء الذين طبقوا المنهج العلمي في مختلف المجالات تقدماً واكتشافاتٍ هامة. فعلى سبيل المثال، قاس غاليليو غاليلي (1564-1642) الزمن بدقة، وأجرى تجارب للوصول إلى قياسات واستنتاجات دقيقة حول سرعة جسم ساقط. واستخدم أنطوان لافوازييه (1743-1794)، الكيميائي الفرنسي، التجربة لوصف مجالات جديدة، مثل الاحتراق والكيمياء الحيوية ، ولتطوير نظرية حفظ الكتلة (المادة). [ 17 ] كما استخدم لويس باستور (1822-1895) المنهج العلمي لدحض نظرية التولد التلقائي السائدة ، ولتطوير نظرية جرثومية الأمراض . [ 18 ] ونظراً لأهمية ضبط المتغيرات التي قد تُؤثر على النتائج، يُفضل استخدام التجارب المخبرية المصممة جيداً كلما أمكن ذلك.

شهدت أوائل القرن العشرين تقدماً كبيراً في تصميم وتحليل التجارب، وذلك بفضل مساهمات إحصائيين مثل رونالد فيشر (1890-1962)، وجيرزي نيمان (1894-1981)، وأوسكار كيمبثورن (1919-2000)، وجيرترود ماري كوكس (1900-1978)، وويليام جيميل كوكران (1909-1980)، وغيرهم. [ 19 ]

الأنواع

يمكن تصنيف التجارب وفقًا لعدد من الأبعاد، اعتمادًا على المعايير والقواعد المهنية في مختلف مجالات الدراسة.

في بعض التخصصات (مثل علم النفس أو العلوم السياسية )، تُعدّ "التجربة الحقيقية" منهجًا للبحث الاجتماعي يتضمن نوعين من المتغيرات . المتغير المستقل هو الذي يتحكم فيه الباحث، بينما يُقاس المتغير التابع . وتكمن السمة المميزة للتجربة الحقيقية في أنها تُوزّع المشاركين عشوائيًا لتحييد تحيز الباحث ، وتضمن، عبر عدد كبير من تكرارات التجربة، التحكم في جميع العوامل المربكة. [ 20 ]

بحسب التخصص، يمكن إجراء التجارب لتحقيق أهداف مختلفة ولكنها ليست حصرية: [ 21 ] اختبار النظريات، والبحث عن الظواهر وتوثيقها، وتطوير النظريات، أو تقديم المشورة لصناع السياسات. وترتبط هذه الأهداف أيضاً بشكل مختلف بمخاوف الصلاحية .

التجارب المضبوطة

غالبًا ما تقارن التجارب المضبوطة النتائج المُستخلصة من العينات التجريبية بعينات ضابطة ، وهي عينات مُطابقة عمليًا للعينة التجريبية باستثناء الجانب الذي يُختبر تأثيره ( المتغير المستقل ). ومن الأمثلة الجيدة على ذلك التجارب الدوائية. تُسمى العينة أو المجموعة التي تتلقى الدواء بالمجموعة التجريبية ( مجموعة العلاج )، بينما تُسمى المجموعة التي تتلقى العلاج الوهمي أو العلاج المعتاد بالمجموعة الضابطة . في العديد من التجارب المخبرية، يُنصح بإجراء عدة تكرارات للاختبار، مع وجود ضابط إيجابي وضابط سلبي . يمكن عادةً حساب متوسط ​​نتائج العينات المُكررة، أو إذا كانت إحدى التكرارات غير متسقة بشكل واضح مع نتائج العينات الأخرى، فيمكن استبعادها باعتبارها ناتجة عن خطأ تجريبي (ربما تم حذف خطوة ما من إجراء الاختبار عن طريق الخطأ في تلك العينة). في أغلب الأحيان، تُجرى الاختبارات مرتين أو ثلاث مرات. الضابط الإيجابي هو إجراء مشابه للاختبار التجريبي الفعلي، ولكنه معروف من التجارب السابقة بأنه يُعطي نتيجة إيجابية. أما الضابط السلبي، فهو معروف بأنه يُعطي نتيجة سلبية. تؤكد العينة الضابطة الإيجابية أن الظروف الأساسية للتجربة كانت قادرة على إنتاج نتيجة إيجابية، حتى لو لم تُنتج أي من عينات التجربة الفعلية نتيجة إيجابية. أما العينة الضابطة السلبية فتُظهر النتيجة الأساسية التي يتم الحصول عليها عندما لا يُنتج الاختبار نتيجة إيجابية قابلة للقياس. في أغلب الأحيان، تُعامل قيمة العينة الضابطة السلبية كقيمة "خلفية" تُطرح من نتائج عينة الاختبار. أحيانًا، تشغل العينة الضابطة الإيجابية ربع منحنى المعايرة .

من الأمثلة الشائعة في المختبرات التعليمية اختبار البروتين المُتحكم به . يُعطى الطلاب عينة سائلة تحتوي على كمية غير معروفة من البروتين. مهمتهم هي إجراء تجربة مضبوطة لتحديد تركيز البروتين في العينة السائلة (التي تُسمى عادةً "العينة المجهولة"). يُجهز المختبر بمحلول بروتين قياسي ذي تركيز بروتين معروف. يمكن للطلاب تحضير عدة عينات تحكم إيجابية تحتوي على تراكيز مختلفة من محلول البروتين القياسي. أما عينات التحكم السلبية فتحتوي على جميع الكواشف اللازمة لاختبار البروتين، ولكن بدون بروتين. في هذا المثال، تُجرى جميع الاختبارات مرتين. الاختبار هو اختبار قياس الألوان، حيث يقيس جهاز قياس الطيف الضوئي كمية البروتين في العينات عن طريق الكشف عن مُركب ملون يتكون من تفاعل جزيئات البروتين مع جزيئات صبغة مُضافة. في الرسم التوضيحي، يمكن مقارنة نتائج عينات الاختبار المُخففة بنتائج المنحنى القياسي (الخط الأزرق في الرسم التوضيحي) لتقدير كمية البروتين في العينة المجهولة.

يمكن إجراء التجارب المضبوطة عندما يصعب التحكم بدقة في جميع ظروف التجربة. في هذه الحالة، تبدأ التجربة بإنشاء مجموعتين أو أكثر من العينات المتكافئة احتماليًا، ما يعني أن قياسات الصفات يجب أن تكون متشابهة بين المجموعات، وأن تستجيب المجموعات بالطريقة نفسها عند تطبيق المعاملة نفسها. يُحدد هذا التكافؤ باستخدام أساليب إحصائية تأخذ في الحسبان مقدار التباين بين الأفراد وعدد الأفراد في كل مجموعة. في مجالات مثل علم الأحياء الدقيقة والكيمياء ، حيث يكون التباين بين الأفراد ضئيلًا جدًا، ويصل حجم المجموعة بسهولة إلى الملايين، غالبًا ما يتم تجاوز هذه الأساليب الإحصائية، ويُفترض ببساطة أن تقسيم المحلول إلى أجزاء متساوية يُنتج مجموعات عينات متطابقة.

بعد تشكيل مجموعات متكافئة، يسعى الباحث إلى معاملتها معاملةً متطابقة باستثناء المتغير الذي يرغب في عزله. تتطلب التجارب على البشر ضمانات خاصة ضد المتغيرات الخارجية، مثل تأثير الدواء الوهمي . عادةً ما تكون هذه التجارب مزدوجة التعمية ، أي أن المتطوع والباحث لا يعرفان أي الأفراد ينتمي إلى المجموعة الضابطة أو المجموعة التجريبية إلا بعد جمع جميع البيانات. يضمن هذا أن أي تأثيرات على المتطوع ناتجة عن العلاج نفسه، وليست استجابةً لمعرفته بأنه يتلقى العلاج.

في التجارب التي تُجرى على البشر، قد يُعرّض الباحثون الشخص الخاضع للتجربة لمحفز يستجيب له. والهدف من التجربة هو قياس الاستجابة لهذا المحفز باستخدام طريقة اختبار .

في تصميم التجارب ، تُطبَّق معالجتان أو أكثر لتقدير الفرق بين متوسط ​​الاستجابات لهذه المعالجات. على سبيل المثال، يمكن لتجربة خبز الخبز أن تُقدِّر الفرق في الاستجابات المرتبطة بمتغيرات كمية، مثل نسبة الماء إلى الدقيق، وبمتغيرات نوعية، مثل سلالات الخميرة. التجريب هو الخطوة في المنهج العلمي التي تُساعد الباحثين على الاختيار بين تفسيرين أو أكثر متنافسين، أو فرضيات . تُقدِّم هذه الفرضيات أسبابًا لتفسير ظاهرة ما أو التنبؤ بنتائج فعل ما. مثال على ذلك الفرضية القائلة: "إذا تركتُ هذه الكرة، فستسقط على الأرض". يمكن اختبار هذه الفرضية بإجراء تجربة ترك الكرة وملاحظة النتائج. رسميًا، تُقارن الفرضية بفرضيتها المعاكسة أو الفرضية الصفرية ("إذا تركتُ هذه الكرة، فلن تسقط على الأرض"). الفرضية الصفرية هي أنه لا يوجد تفسير أو قدرة تنبؤية للظاهرة من خلال المنطق قيد الدراسة. بمجرد تحديد الفرضيات، يمكن إجراء تجربة وتحليل النتائج لتأكيد أو دحض أو تحديد دقة الفرضيات.

يمكن أيضاً تصميم التجارب لتقدير آثار الانتشار على الوحدات المجاورة غير المعالجة.

التجارب الطبيعية

يشير مصطلح "التجربة" عادةً إلى تجربة مضبوطة، ولكن في بعض الأحيان تكون التجارب المضبوطة بالغة الصعوبة، أو مستحيلة، أو غير أخلاقية، أو غير قانونية. في هذه الحالة، يلجأ الباحثون إلى التجارب الطبيعية أو شبه التجارب . [ 22 ] تعتمد التجارب الطبيعية كليًا على ملاحظة متغيرات النظام قيد الدراسة، بدلًا من التلاعب بمتغير واحد أو بضعة متغيرات كما هو الحال في التجارب المضبوطة. وتسعى هذه التجارب، قدر الإمكان، إلى جمع بيانات النظام بطريقة تسمح بتحديد مساهمة جميع المتغيرات، مع ثبات تأثيرات التباين في بعض المتغيرات تقريبًا، ما يُمكّن من تمييز تأثيرات المتغيرات الأخرى. وتعتمد إمكانية تحقيق ذلك على الارتباط الملحوظ بين المتغيرات التفسيرية في البيانات المرصودة. فعندما لا يكون هناك ارتباط قوي بين هذه المتغيرات، يمكن للتجارب الطبيعية أن تقترب من قوة التجارب المضبوطة. ولكن عادةً ما يكون هناك ارتباط بين هذه المتغيرات، ما يقلل من موثوقية التجارب الطبيعية مقارنةً بما يمكن استنتاجه في حال إجراء تجربة مضبوطة. أيضًا، نظرًا لأن التجارب الطبيعية عادة ما تجري في بيئات غير خاضعة للرقابة، فإن المتغيرات من مصادر غير مكتشفة لا يتم قياسها ولا يتم تثبيتها، وقد ينتج عن ذلك ارتباطات وهمية في المتغيرات قيد الدراسة.

تعتمد العديد من الأبحاث في مختلف التخصصات العلمية ، بما في ذلك الاقتصاد ، والجغرافيا البشرية ، وعلم الآثار ، وعلم الاجتماع ، وعلم الإنسان الثقافي ، والجيولوجيا ، وعلم الأحياء القديمة ، وعلم البيئة ، والأرصاد الجوية ، وعلم الفلك ، على التجارب شبه التجريبية. فعلى سبيل المثال، من المستحيل في علم الفلك، عند اختبار فرضية "النجوم عبارة عن سحب منهار منهارة"، البدء بسحابة عملاقة من الهيدروجين، ثم إجراء تجربة انتظار مليارات السنين حتى تتشكل نجمة. مع ذلك، من خلال مراقبة سحب الهيدروجين المختلفة في مراحل انهيارها المتنوعة، وغيرها من دلالات هذه الفرضية (مثل وجود انبعاثات طيفية مختلفة من ضوء النجوم)، يمكننا جمع البيانات اللازمة لدعمها. ومن الأمثلة المبكرة على هذا النوع من التجارب، أول تحقق في القرن السابع عشر من أن الضوء لا ينتقل من مكان إلى آخر بشكل فوري، بل له سرعة قابلة للقياس. لوحظ تأخر طفيف في ظهور أقمار كوكب المشتري عندما كان أبعد عن الأرض، مقارنةً بظهورها عندما كان أقرب إلى الأرض؛ وقد استُخدمت هذه الظاهرة لإثبات أن الفرق في وقت ظهور الأقمار يتوافق مع سرعة قابلة للقياس. [ 23 ]

التجارب الميدانية

تُسمى التجارب الميدانية بهذا الاسم لتمييزها عن التجارب المختبرية ، التي تُطبق فيها الضبط العلمي من خلال اختبار فرضية في بيئة مختبرية مصطنعة ومُحكمة. تُستخدم التجارب الميدانية بكثرة في العلوم الاجتماعية، وخاصة في التحليلات الاقتصادية للتدخلات التعليمية والصحية، وتتميز بميزة رصد النتائج في بيئة طبيعية بدلاً من بيئة مختبرية مُصطنعة. لهذا السبب، يُنظر أحيانًا إلى التجارب الميدانية على أنها تتمتع بصلاحية خارجية أعلى من التجارب المختبرية. مع ذلك، وكما هو الحال في التجارب الطبيعية، تُعاني التجارب الميدانية من احتمال التلوث: إذ يُمكن التحكم في الظروف التجريبية بدقة ويقين أكبر في المختبر. لكن بعض الظواهر (مثل نسبة إقبال الناخبين في الانتخابات) يصعب دراستها في المختبر.

الدراسات الرصدية

نموذج الصندوق الأسود للملاحظة (المدخلات والمخرجات عبارة عن متغيرات قابلة للملاحظة ). عندما يكون هناك تغذية راجعة مع تحكم المراقب، كما هو موضح، فإن الملاحظة تُعتبر أيضًا تجربة.

تُستخدم الدراسات الرصدية عندما يكون من غير العملي أو غير الأخلاقي أو المكلف للغاية (أو غير الفعال) تطبيق نظام مادي أو اجتماعي في بيئة مختبرية، أو التحكم الكامل في العوامل المربكة، أو تطبيق التوزيع العشوائي. كما يمكن استخدامها عندما تكون العوامل المربكة محدودة أو معروفة جيدًا بما يكفي لتحليل البيانات في ضوءها (مع أن هذا قد يكون نادرًا عند دراسة الظواهر الاجتماعية). ولكي تكون الدراسة الرصدية صالحة، يجب على الباحث معرفة العوامل المربكة وأخذها في الحسبان . في هذه الحالات، تكتسب الدراسات الرصدية أهمية لأنها غالبًا ما تقترح فرضيات يمكن اختبارها من خلال تجارب عشوائية أو بجمع بيانات جديدة.

مع ذلك، فإن الدراسات الرصدية ليست تجارب بالمعنى الدقيق. فهي، بحكم تعريفها، تفتقر إلى التلاعب المطلوب في التجارب الباكونية . إضافةً إلى ذلك، غالبًا ما تتضمن الدراسات الرصدية (كما في الأنظمة البيولوجية أو الاجتماعية) متغيرات يصعب قياسها أو التحكم بها. وتُعدّ الدراسات الرصدية محدودة لافتقارها إلى الخصائص الإحصائية للتجارب العشوائية. ففي التجربة العشوائية، تُوجّه طريقة العشوائية المحددة في البروتوكول التجريبي التحليل الإحصائي، والذي يُحدد عادةً أيضًا في البروتوكول التجريبي. [ 24 ] وبدون نموذج إحصائي يعكس عشوائية موضوعية، يعتمد التحليل الإحصائي على نموذج ذاتي. [ 24 ] والاستدلالات المستخلصة من النماذج الذاتية غير موثوقة نظريًا وعمليًا. [ 25 ] في الواقع، هناك حالات عديدة تُعطي فيها الدراسات الرصدية المُجراة بعناية نتائج خاطئة باستمرار، أي أن نتائج الدراسات الرصدية غير متسقة وتختلف عن نتائج التجارب. على سبيل المثال، تُظهر الدراسات الوبائية لسرطان القولون باستمرار وجود ارتباطات مفيدة مع استهلاك البروكلي، بينما لا تجد التجارب أي فائدة. [ 26 ]

تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في الدراسات الرصدية التي تُجرى على البشر في صعوبة إجراء مقارنات عادلة بين العلاجات (أو التعرضات)، لأن هذه الدراسات عُرضة لانحياز الاختيار ، وقد تختلف المجموعات التي تتلقى علاجات (تعرضات) مختلفة اختلافًا كبيرًا وفقًا لمتغيراتها المصاحبة (العمر، الطول، الوزن، الأدوية، ممارسة الرياضة، الحالة التغذوية، العرق، التاريخ الطبي العائلي، إلخ). في المقابل، تعني العشوائية أنه بالنسبة لكل متغير مصاحب، يُتوقع أن يكون المتوسط ​​لكل مجموعة متساويًا. من الطبيعي أن يكون هناك بعض التباين عن المتوسط ​​في أي تجربة عشوائية، لكن العشوائية تضمن تقارب متوسطات المجموعات التجريبية، وذلك بفضل نظرية النهاية المركزية ومتباينة ماركوف . مع عدم كفاية العشوائية أو صغر حجم العينة، يُصعّب التباين المنهجي في المتغيرات المصاحبة بين مجموعات العلاج (أو مجموعات التعرض) فصل تأثير العلاج (التعرض) عن تأثيرات المتغيرات المصاحبة الأخرى، والتي لم يتم قياس معظمها. يجب أن تأخذ النماذج الرياضية المستخدمة لتحليل هذه البيانات في الاعتبار كل متغير مشترك مختلف (إذا تم قياسه)، ولن تكون النتائج ذات معنى إذا لم يتم اختيار المتغير المشترك عشوائيًا أو تضمينه في النموذج.

لتجنب الظروف التي تُقلل من جدوى التجربة، يقوم الأطباء القائمون على التجارب الطبية - على سبيل المثال، للحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية - بتحديد المتغيرات المصاحبة وتوزيعها عشوائيًا. ويسعى الباحثون إلى تقليل تحيزات الدراسات الرصدية باستخدام أساليب المطابقة ، مثل مطابقة ميل الاستجابة ، والتي تتطلب أعدادًا كبيرة من المشاركين ومعلومات وافية عن المتغيرات المصاحبة. مع ذلك، لم تعد مطابقة ميل الاستجابة مُوصى بها كتقنية لأنها قد تزيد التحيز بدلًا من تقليله. [ 27 ] كما تُقاس النتائج كميًا كلما أمكن (كثافة العظام، كمية خلية أو مادة معينة في الدم، القوة البدنية أو التحمل، إلخ) ولا تعتمد على رأي المشارك أو المراقب المتخصص. وبهذه الطريقة، يُمكن لتصميم الدراسة الرصدية أن يجعل النتائج أكثر موضوعية، وبالتالي أكثر إقناعًا.

أخلاق مهنية

بوضع توزيع المتغيرات المستقلة تحت سيطرة الباحث، تُثير التجربة - لا سيما عند إجرائها على البشر - اعتبارات أخلاقية محتملة، مثل الموازنة بين الفائدة والضرر، والتوزيع العادل للتدخلات (مثل علاجات الأمراض)، والموافقة المستنيرة . فعلى سبيل المثال، في علم النفس أو الرعاية الصحية، يُعدّ تقديم علاج دون المستوى المطلوب للمرضى أمرًا غير أخلاقي. لذا، يُفترض أن توقف لجان المراجعة الأخلاقية التجارب السريرية وغيرها من التجارب ما لم يُعتقد أن العلاج الجديد يُقدّم فوائد تُضاهي أفضل الممارسات الحالية. [ 28 ] كما يُعدّ إجراء تجارب عشوائية على آثار العلاجات دون المستوى المطلوب أو الضارة، مثل آثار تناول الزرنيخ على صحة الإنسان، أمرًا غير أخلاقي عمومًا (وغالبًا غير قانوني). لفهم آثار هذه التعرضات، يلجأ العلماء أحيانًا إلى الدراسات الرصدية لفهم تأثير هذه العوامل.

حتى عندما لا تشمل البحوث التجريبية مشاركة البشر بشكل مباشر، فإنها قد تثير مخاوف أخلاقية. على سبيل المثال، تضمنت تجارب القنبلة النووية التي أجراها مشروع مانهاتن استخدام التفاعلات النووية لإلحاق الضرر بالبشر، على الرغم من أن هذه التجارب لم تشمل أي مشاركين بشريين بشكل مباشر.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ ستور-هانت، باتريشيا (1996). "تحليل لتكرار الخبرة العملية والتحصيل العلمي". مجلة أبحاث تدريس العلوم . 33 (1): 101-109 . Bibcode : 1996JRScT..33..101S . doi : 10.1002/(SICI)1098-2736(199601)33:1 < 101::AID-TEA6 > 3.0.CO ; 2-Z .
  2. ↑ كوبرستوك، فريد آي. (2009). الديناميكا النسبية العامة: توسيع إرث أينشتاين في جميع أنحاء الكون (طبعة إلكترونية ). سنغافورة: وورلد ساينتيفيك. ص 12. ISBN   978-981-4271-16-5.
  3. 1 2 غريفيث، دبليو. توماس (2001). فيزياء الظواهر اليومية : مقدمة مفاهيمية في الفيزياء ( الطبعة الثالثة). بوسطن: ماكجرو هيل. ص 3-4 . ISBN    0-07-232837-1.
  4. ↑ ويلكزك، فرانك؛ ديفاين، بيتسي (2006). حقائق خيالية : 49 رحلة ذهنية ورحلة إلى ستوكهولم . نيوجيرسي: وورلد ساينتيفيك. ص 61-62 . ISBN   978-981-256-649-2.
  5. ↑ هولاند، بول و. (ديسمبر 1986). "الإحصاء والاستدلال السببي". مجلة الجمعية الإحصائية الأمريكية . 81 (396): 945-960 . doi : 10.2307/2289064 . JSTOR 2289064 . 
  6. ↑ دركمان، جيمس ن .؛ غرين، دونالد ب.؛ كوكلينسكي ، جيمس هـ .؛ لوبيا، آرثر ، محرران. (2011). دليل كامبريدج للعلوم السياسية التجريبية . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0521174558.
  7. ↑ جيرهارد فون راد، لاهوت العهد القديم ، المجلد 2 (لويزفيل: ويستمنستر جون نوكس، 1965)، 307-308.
  8. ↑ بريفارد إس. تشايلدز، مقدمة للعهد القديم ككتاب مقدس (فيلادلفيا: مطبعة فورتريس، 1979)، 613.
  9. ↑ ديفيد سي. ليندبرغ، بدايات العلوم الغربية (شيكاغو: مطبعة جامعة شيكاغو، 2007)، 14-15.
  10. ↑ جيمس سي. فانديركام، مقدمة عن اليهودية المبكرة (جراند رابيدز: إيردمانز، 2001)، 124.
  11. ↑ أ. ليو أوبنهايم، بلاد ما بين النهرين القديمة: صورة لحضارة ميتة (شيكاغو: مطبعة جامعة شيكاغو، 1977)، 235-236.
  12. ↑ البزري، نادر (2005). "منظور فلسفي في كتاب مناظرات ابن الهيثم". العلوم والفلسفة العربية . 15 (2): 189-218 . doi : 10.1017/S0957423905000172 . S2CID 123057532 . 
  13. ↑ ابن الهيثم، أبو علي الحسن. بصريات . ص. 5. 
  14. ↑ ابن الهيثم، أبو علي الحسن. Dubitationes في بطليموس . ص. 3. 
  15. ↑ "بعد أن يحدد الإنسان المسألة أولاً وفقاً لإرادته، يلجأ بعد ذلك إلى التجربة، ويُخضعها لتتوافق مع مواقفه، ويقودها كما لو كانت أسيرة في موكب." بيكون، فرانسيس. نوفوم أورجانوم ، الجزء الأول، 63. نقلاً عن دورانت 2012 ، ص 170 . 
  16. ↑ دورانت، ويل (2012). قصة الفلسفة : حياة وآراء فلاسفة العالم الغربي العظام ( الطبعة الثانية). نيويورك: سايمون وشوستر. ISBN   978-0-671-69500-2.
  17. ↑ بيل، ماديسون سمارت (2005). لافوازييه في عامه الأول: ميلاد علم جديد في عصر الثورة . دبليو دبليو نورتون وشركاه. رقم ISBN 978-0393051551.
  18. ↑ بروك، توماس د، محرر. (1988). باستور والعلوم الحديثة ( طبعة مصورة جديدة). سبرينغر. ISBN  978-3540501015.
  19. ↑ بيري، كينيث؛ جونستون، جانيس؛ ميلكي الابن، بول (2014). سجل أساليب الإحصاء التبادلي 1920-2000 وما بعدها (ملف PDF) . دار نشر سبرينغر الدولية، سويسرا: سبرينغر. الصفحات 20-30 ، 33-35 ، 41-42 ، 61-65 ، 159-160 ، 240-242 ، 249، 266، 339. 
  20. ↑ "أنواع التجارب" . قسم علم النفس، جامعة كاليفورنيا ديفيس. مؤرشف من الأصل في 19 ديسمبر 2014.
  21. ↑ لين، هاوس؛ فيرنر، كايتلين م.؛ إنزليخت، مايكل (16 فبراير 2021). "وعود ومخاطر التجريب: مشكلة الصلاحية الداخلية المتبادلة" . وجهات نظر في العلوم النفسية . 16 (4): 854-863 . doi : 10.1177/1745691620974773 . ISSN 1745-6916 . PMID 33593177. S2CID 231877717 .   
  22. ↑ دانينغ 2012
  23. ↑ "نبذة عن أولي رومر: أول من قاس سرعة الضوء | المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي" .
  24. 1 2 هينكلمان، كلاوس؛ كيمبثورن، أوسكار (2008). تصميم وتحليل التجارب، المجلد الأول: مقدمة في تصميم التجارب ( الطبعة الثانية). وايلي. ISBN  978-0-471-72756-9.
  25. ^ فريدمان، ديفيد ؛ بيساني، روبرت؛ بورفيس ، روجر (2007). الإحصائيات ( الطبعة الرابعة). نيويورك: نورتون. رقم ISBN  978-0-393-92972-0.
  26. ↑ فريدمان، ديفيد أ. (2009). النماذج الإحصائية : النظرية والتطبيق ( طبعة منقحة). كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN   978-0-521-74385-3.
  27. ↑ كينغ، غاري؛ نيلسن، ريتشارد (أكتوبر 2019). "لماذا لا ينبغي استخدام درجات الميل للمطابقة" . التحليل السياسي . 27 (4): 435-454 . doi : 10.1017/pan.2019.11 . hdl : 1721.1/128459 . ISSN 1047-1987 . 
  28. ↑ بيلي، ر. أ. (2008). تصميم التجارب المقارنة . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0521683579.

للمزيد من القراءة

  • دانينغ، ثاد (2012). التجارب الطبيعية في العلوم الاجتماعية  : منهج قائم على التصميم . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-1107698000.
  • شاديش، ويليام ر.؛ كوك، توماس د.؛ كامبل، دونالد ت. (2002). التصاميم التجريبية وشبه التجريبية للاستدلال السببي المعمم (تحرير الدكتور  ). بوسطن: هوتون ميفلين. ISBN 0-395-61556-9.( مقتطفات )
  • جيريمي، تايجن (2014). "الأساليب التجريبية في الدراسات العسكرية ودراسات المحاربين القدامى". في: سويترز، جوزيف؛ شيلدز، باتريشيا؛ ريتجينز، سيباستيان (محررون). دليل روتليدج لأساليب البحث في الدراسات العسكرية . نيويورك: روتليدج. ص 228-238 .