Основні методи дослідження — це спостереження, вимірювання, експеримент (дослід), моделювання.
Дослідники у своїй роботі використовують для проведення всебічного дослідження усі зазначені методи.
Спостереженням називають метод вивчення природи за допомогою органів чуттів. Проводячи спостереження, дослідник не втручається у перебіг процесу (явища).
Експеримент
Деякі дослідження передбачають вивчення об'єкта в певних умовах, що можуть багаторазово відтворюватись або потребують створення штучних умов, які наближені до реальних. У таких випадках говорять про проведення експерименту.
Експеримент — це метод дослідження, у ході якого об'єкт вивчається в доцільно вибраних або штучно створених умовах, для накопичення даних, на основі яких можна зробити висновки.
Зазвичай, експеримент проводиться в рамках наукового дослідження і слугує для перевірки гіпотези, встановлення причинно-наслідкових зв'язків між явищами.
Приклад:
У ХVІІ ст. голландський учений Ян Баптист Ван Гельмонт вперше провів експериментальні дослідження процесу живлення рослин для перевірки гіпотези про живлення рослин водою. Виростивши гілку верби у бочці, він встановив, що майже 40-кратне збільшення її у вазі за 5 років не супроводжувалося скільки-небудь значним зменшенням ваги землі. На основі зібраних даних учений зробив висновок, що саме вода є основою для живлення рослин.
Експерименти можуть бути природними та штучними (лабораторними).
У ході природного експерименту спостереження за об'єктом відбувається у природних умовах його існування. як в експерименті ван Гельмонта з вербовою лозою.
Для проведення штучних експериментів потрібні спеціальні умови та обладнання.
Приклад:
Англійський науковець Роберт Гук (1635-1703 рр.) проводив штучні експерименти, досліджуючи будову рослин. За допомогою вдосконаленого ним мікроскопа Гук спостерігав структуру рослин і дав чіткий малюнок, на якому вперше було показано клітинну будову пробкового дерева. У своїй роботі «Мікрографія» (Micrographia, 1665) він описав клітини бузини, кропу, моркви, навів зображення дуже дрібних об'єктів, таких як око мухи, комара і його личинки, детально описав клітинну будову крила бджоли, плісняви, моху.
Проведення комп’ютерного експерименту
Для дослідження складних об’єктів і явищ часто застосовують комп’ютерний експеримент.
Комп'ютерну модель для штучних експериментів можна створити в середовищах Scratch 3, Python, або інших програмних середовищах.
Існують також віртуальні лабораторії для проведення експериментів:
- Go-Lab (www.golabz.eu/labs);
- The Physics Aviary (www.thephysicsaviary.com);
- Інтерактивні симуляції для природничих наук і математики (phet.colorado.edu/uk/) та інші.
Віртуальні лабораторії — це комплекси програм, за допомогою яких імітують виконання лабораторних робіт в лабораторії.
Віртуальна лабораторія — це віртуальне навчальне середовище, що дозволяє моделювати поведінку об'єктів реального світу в комп'ютерному середовищі і допомагає в оволодінні новими знаннями та вміннями.
Під час комп'ютерних експериментів можна досліджувати моделі, обираючи різні початкові дані, накопичувати результати, щоб побачити закономірності, сформулювати гіпотезу та перевірити її шляхом повторних випробувань.
Приклад:
На онлайн-платформі РhЕТ interactive simulations у віртуальній лабораторії Рух снарядів (рис.1) можна провести експеримент, у якому дослідити, як впливає на дальність польоту снаряду, випущеного з пушки, початкова швидкість, висота та кут нахилу пушки та значення інших властивостей.
Рис.1. Комп'ютерна модель для проведення експериментів з влучання снаряду в мішень.
Комп’ютерний експеримент — це експеримент над математичною моделлю об’єкта з використанням комп’ютера.
Встановлені факти та висновки підтверджують (спростовують) гіпотезу, яка висувається перед здійсненням експерименту та є метою проведення.
Комп’ютерний експеримент передбачає кілька етапів:
1. Формулювання мети.
2. Висунення гіпотези.
3. Встановлення математичної моделі.
4. Планування експерименту.
5. Проведення експерименту.
6. Опрацювання та аналіз результатів.
7. Перевірка правильності гіпотези.
8. Закінчення експерименту.
1. Формулювання мети.
2. Висунення гіпотези.
3. Встановлення математичної моделі.
4. Планування експерименту.
5. Проведення експерименту.
6. Опрацювання та аналіз результатів.
7. Перевірка правильності гіпотези.
8. Закінчення експерименту.
Джерела:
Інформатика : підруч. для 6-го кл. закл. заг. серед. освіти / Йосиф Ривкінд [та ін.]. — Київ : Генеза, 2022.
Інформатика : підруч. для 6 кл. закл. загал. серед. освіти / [О. О. Бондаренко, В. В. Ластовецький, О. П. Пилипчук, Є. А. Шестопалов]. — Харків : Вид-во «Ранок», 2022.