Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM T.P HỒ CHÍ MINH
LỚP CAO HỌC LL&PPDH HÓA HỌC_K23
TIỂU LUẬN
PHƯƠNG PHÁP LUẬN
NGHIÊN CỨU KHOA HỌCĐỀ TÀI
CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
VÀ CÁCH TIẾN HÀNH
GVHD: PGS.TS. Trịnh Văn Biều
HVTH: Dương Thị Thanh Lan
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
MỤC LỤC
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 2
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
MỞ ĐẦU
Thực nghiệm là phương pháp đặc biệt quan trọng của nghiên cứu thực tiễn,
trong đó các nhà khoa học chủ động tác động vào đối tượng và quá trình diễn biến sự
kiện mà đối tượng tham gia để hướng dẫn sự phát triển cùa chúng theo mụv tiêu dự
kiến của mình. Thực nghiệm thành công sẽ cho ta kết quả khách quan và như vậy là
mục đích khám phá khoa học được thực hiện một cách hòan tòan chủ động .
Thực nghiệm được coi là phương pháp quan trọng nhất , một phương pháp thủ
công trong nghiên cứu khoa học hiện đại .Trong lịch sử nhiều thế kỷ của mình , thực
nghiệm tỏ ra có sức sống .Ngay từ khi xuất hiện thực nghiệm đã có ý nghĩa như là một
cuộc cách mạng trong nghiên cứu khoa học, làm đảo lộn tư duy khoa học kiểu cũ và
nó được sử dụng triệt để trong nhiều lĩnh vực khoa học, đặc biệt là khoa học tự nhiên.
chất , khí tượng ,thiên văn.những lĩnh vực nghiên cứu này chỉ có thế thực hiện
bằng quan sát , còn nghiên cứ lịch sử văn học chỉ có thể thực hiên bằng phương
pháp nghiên cứu tài liệu.
1.2. Các loại biến trong thực nghiệm
Trong nghiên cứu thực nghiệm, có 2 loại biến thường gặp trong thí nghiệm, đó
là biến độc lập và biến phụ thuộc .
Biến độc lập (còn gọi là nghiệm thức): là các yếu tố, điều kiện khi bị thay đổi
trên đối tượng nghiên cứu sẽ ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Như vậy, đối tượng
nghiên cứu chứa một hoặc nhiều yếu tố, điều kiện thay đổi. Nói cách khác, kết quả số
liệu của biến phụ thuộc thu thập được thay đổi theo biến độc lập.
Ví dụ :Với giả thuyết: “ Xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm nhằm phát huy
tính tích cực của học sinh”. Đây là một giả thuyết chứa đựng hai biến số “Xây dựng hệ
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 4
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
thống bài tập trắc nghiệm” và “tính tích cực của học sinh”. Hai biến số này liên hệ với
nhau bằng từ “ phát huy” cho biết chúng liên hệ với nhau như thế nào. Các biến số này
có thể đo lường được, có khả năng kiểm nghiệm được và có thể thực nghiệm được.
Ví dụ: Biến độc lập có thể là liều lượng phân bón, loại phân bón, lượng nước tưới,
thời gian chiếu sáng khác nhau,… (hay còn gọi là các nghiệm thức khác nhau).
Trong biến độc lập, thường có một mức độ đối chứng hay nghiệm thức đối chứng
(chứa các yếu tố, điều kiện ở mức độ thông thường) hoặc nghiệm thức đã được xác
định mà người nghiên cứu không cần tiên đoán ảnh hưởng.
1.3. Phân loại thực nghiệm [1, 2]
Trong nghiên cứu người nghiên cứu cũng phải tiến hành ít ra là hai lần thực
nghiệm: thực nghiệm để phát hiện bản chất của sự vật hoặc hiện tượng để xây dựng
giả thuyết và thực nghiệm để kiểm chứng giả thuyết.
1.3.1. Dựa vào nơi thực nghiệm
• Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Đây là nơi người nghiên cứu được hoàn toàn
chủ động tạo dựng mô hình thực nghiệm và
thực nghiệm trên các đối tượng khác nhau.
* Thực nghiệm đối nghịch được tiến hành trên hai đối tượng giống nhau với các điều
kiện ngược nhau, nhằm quan sát kết quả của các phương thức tác động của các điều
kiện thí nghiệm trên các thông số của đối tượng nghiên cứu.
* Thực nghiệm so sánh là thực nghiệm được tiến hành trên hai đối tượng khác nhau
trong đó có một trong hai được chọn làm đối chứng nhằm tìm chỗ khác biệt giữa các
phương pháp, giữa các hậu quả so với đối chứng.
1.3.3. Dựa vào diễn trình thực nghiệm
* Thực nghiệm cấp diễn để xác định tác động hoặc ảnh hưởng của các tác nhân lên đối
tượng nghiên cứu trong một thời gian ngắn.
* Thực nghiệm trường diễn để xác định sự tác dụng của các giải pháp tác động hoặc
ảnh hưởng của các tác nhân lên đối tượng nghiên cứu lâu dài, liên tục.
* Thực nghiệm bán cấp diễn như một mức độ trung gian giữa hai phương pháp thực
nghiệm nói trên.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 6
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
1.3.4. Dựa vào mức độ đáp ứng các tiêu chuẩn khoa học của thực
nghiệm
* Thực nghiệm tiêu chuẩn hóa: thực nghiệm phải đạt đủ các yêu cầu sau:
- Có hai nhóm thực nghiệm và đối chứng với số lượng đủ để đạt độ tin cậy cần
thiết.
- Thực hiện đầy đủ các bước: quan sát thu thập thông tin trước thực nghiệm, thực
hiện tác động của biến độc lập đến nhóm thực nghiệm, tiến hành quan sát để thu thập
thông tin lần hai với hai nhóm, so sánh kết quả quan sát được ở từng nhóm từ lần thứ
nhất đến lần hai, so sánh kết quả quan sát được ở hai nhóm với nhau từ lần thứ nhất
đến lần hai.
* Thực nghiệm phi tiêu chuẩn hóa: có các dạng sau:
- Có hai nhóm thực nghiệm và đối chứng nhưng không thực hiện đầy đủ các bước
cần thiết.
- Hai nhóm thực nghiệm và đối chứng có số lượng không đủ độ lớn cần thiết.
hay không? Nhóm đối chứng cho diễn biến phát triển hoàn toàn tự nhiên không
làm thay đổi bất cứ điều gì khác thường, đó là cơ sở để kiểm tra những kết quả
thay đổi của nhóm thực nghiệm. Nhờ những khác biệt của hai nhóm mà ta có
thể khẳng định hay phủ định giả thuyết của thực nghiệm.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 8
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ
CÁCH TIẾN HÀNH
2.1. Các phương pháp thực nghiệm [2]
2.1.1. Thực nghiệm thử và sai
Nội dung phương pháp thử và sai (trial-and-error method) đúng như tên gọi: đó
là “ thử”; thử xong thấy “sai”; tiếp đó “thử lại”; lại “sai”; lại “thử”, cho đến khi đạt
được kết quả cuối cùng.
Làm thí nghiệm hóa học có thể xem là một ví dụ điển hình về thử và sai: (1)
Thử phản ứng thứ nhất không thành công trong việc tạo ra một hợp chất như giả
thuyết ban đầu; (2) Thay đổi thành phần các chất, lại không thành công; Thay đổi điều
kiện thí nghiệm, chẳn hạn, thay đổi nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, … cho đến khi khẳng
định được là thành công hoặc thất bại.
2.1.2. Thực nghiệm Heuristic (Ơristic)
Phương pháp “thử và sai” thường tốn kém nhiều thời gian và hiệu quả thấp. Vì
vậy, người ta tìm kiếm những phương pháp có hiệu quả hơn, đó là phương pháp
Heuristic (Ơristic).
Bản chất Ơristic là một phương pháp thực nghiệm theo chương trình, trong đó
người ta tìm cách giảm bớt các điều kiện ban đầu của thực nghiệm.
Nội dung được tóm tắt như sau:
Chia thực nghiệm thành nhiều bước, mỗi bước chỉ đưa ra một điều kiện thực
nghiệm như vậy nhiệm vụ thực nghiệm ban đầu trở nên có ít điều kiện hơn.
Phát hiện thêm các điều kiện phụ cho mỗi bước thực nghiệm. Như vậy, công
việc thực nghiệm trở nên sáng tỏ hơn giảm bớt mò mẫm.
Ví dụ 1: Tập đi xe đạp
điều trị, mà chỉ để trấn an người bệnh, tạo cho người bệnh cảm giác là họ đã được
uống thuốc. Trong phương pháp hai mù, người chủ trì nghiên cứu sử dụng placebo
đồng thời với thuốc điều trị, nhưng người chủ trì nghiên cứu không thông báo cho cả
người bệnh và người thầy thuốc biết trước thuốc nào là thuốc dược đưa vào để thí
nghiệm, còn thuốc nào là thuốc trấn an.
• Phương pháp ba mù:
Phương pháp ba mù được tiến hành theo hai bước:
- Bước thứ nhất, người chủ trì nghiên cứu dùng thuốc trấn an để các nhóm
nghiên cứu tiến hành thực nghiệm, nhưng cả thầy thuốc và cả người bệnh đều
không được biết đây là thuốc trấn an.
- Bước thứ hai, người chủ trì nghiên cứu chọn ra những người bệnh không có
biểu hiện kết quả trong thực nghiệm thứ nhất để tiến hành đợt thử nghiệm thứ
hai bằng phương pháp hai mù.
2.1.3. Thực nghiệm trên mô hình (phương pháp tương tự)
Mô hình luôn là công cụ của nghiên cứu thực nghiệm.
Cơ sở logic học của phương pháp mô hình hóa chính là phép loại suy.
Phương pháp mô hình hóa cho phép tiến hành nghiên cứu trên những mô hình
lớn hơn, lớn bằng hoặc nhỏ hơn để thay thế việc nghiên cứu đối tượng thực. Điều này
thường xảy ra khi người nghiên cứu không thể hoặc rất khó nghiên cứu trên đối tượng
thực.
Khi xây dựng mô hình phải đảm bảo những nguyên tắc về tính tương ứng, trước
hết là tính tương ứng về cấu trúc, thuộc tính, chức năng, cơ chế vận hành. Trong thực
tế để tiện nghiên cứu, người ta thường xây dựng các mô hình về tổng thể tương tự với
các quá trình thực tế, nhưng chỉ tương tự về những thuộc tính cần khảo sát. Với sự áp
dụng mô hình, người nghiên cứu có thể rút ngắn thời gian nghiên cứu, chi phí đầu tư
vào nghiên cứu.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 11
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
2.1.3.1. Mô hình toán
Mô hình toán là loại mô hình được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu khoa học
n
)
Nghiên cứu xây dựng các biểu thức toán học để mô tả một quá trình xảy ra
trong tự nhiên hoặc xã hội, ví dụ, mô hình toán học của quá trình tái sản xuất xã hội
của Marx: c
I
+ v
I
+ m
I
; c
II
+ v
II
+ m
II
(mô hình toán).
Trong khi sử dụng mô hình toán người nghiên cứu cần có một số lưu ý:
- Mô hình toán có ưu điểm về sự chặt chẽ của toán học, có thể xét tới những yếu
tố ảnh hưởng nhỏ nhất tham dự vào quá trình vận động của hệ thống.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 12
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
- Với mô hình toán, người nghiên cứu có thể tiến hành nhiều loại nghiên cứu nhờ
máy tính điện tử, kể cả những bài toán trong khoa học tự nhiên, nghiên cứu kỹ thuật và
nghiên cứu các hoạt động kinh tế và thậm chí cả các quá trình xã hội. Tại một số nước
phát triển, người ta đã sử dụng mô hình toán đã chẩn đoán bệnh bằng máy tính điện tử;
dùng mô hình toán để dự đoán tội phạm trong các nghiên cứu tội phạm học,…
- Tuy mô hình tóan có ưu đểm về sự chặt chẽ của tóan học , có thể xét tới yếu tố
ảnh hưởng nhỏ nhất tham dự vào quá trình thực nghiệm , song sự chặt chẽ này đồn
thời lại là nhược điểm của mô hình tóan , vì nó có khỏang cách khá xa với tính linh
tạo, chẳng hạn trong các thực nghiệm sử dụng hóa chất. Hơn nữa, các cơ thể sống lại
có sức co dãn rất cao với sự biến động môi trường.
2.1.3.4. Mô hình sinh thái
Đây là mô hình một quần thể sinh học do người nghiên cứu tạo ra trong những
nghiên cứu nông nghiệp, lâm nghiệp, sinh thái học.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 14
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
Những kết luận rút ra được từ kết quả thực nghiệm trên mô hình sinh thái sẽ giúp các
chuyên gia quy hoạch xác định được một cách phù hợp quy luật sinh thái một cơ cấu
cây trồng, vật nuôi hợp lý, phục vụ cho các quy hoạch tổng thể những vùng nông
nghiệp, lâm nghiệp hoặc nông-lâm nghiệp kết hợp. Với một mô hình thực nghiệm
được nghiên cứu nghiêm túc sẽ đưa ra được những kết luận có ích, giúp tránh được
những quyết định tùy tiện gây tổn thất kinh tế và hủy hoại môi trường và do đó dẫn
đến những hậu quả xã hội cho cả môt cộng đồng dân cư.
2.1.3.5. Mô hình xã hội
Mô hình xã hội được sử dụng trong nhiều hoạt động nghiên cứu về khoa học xã
hội và nhân văn.
Ví dụ trong nghiên cứu về phương pháp giảng dạy, người nghiên cứu tiến hành
những hoạt động triển khai bằng cách tổ chức những lớp dạy thử với những cách sắp
xếp khác nhau để rút ra kết luận về kết quả áp dụng phương pháp. Ví dụ, trong một đề
tài nghiên cứu về Phương pháp dạy nghe nói tiếng Anh cho trẻ em Việt Nam dưới
mười tuổi theo quan điểm giao tiếp, mô hình triển khai được người nghiên cứu chọn
như sau:
- Thực nghiệm 1: Dạy riêng lẻ cho từng học sinh ở độ tuổi được xem xét trong đề
tài nghiên cứu (từ 3-5 học sinh).
- Thực nghiệm 2: Dạy cho một số lớp tại các trung tâm ngoại ngữ dành cho thiếu
nhi trong vài khóa.
Đây là một mô hình xã hội với những điều kiện do người nghiên cứu khống chế
để qua đó rút ra những kết luận về tính khả thi trong những giải pháp được đề xuất.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 15
nhóm trong từng giai đoạn.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 16
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
- Các kết quả thực nghiệm được xử lý thận trọng bằng việc phân tích, phân loại,
bằng thống kê toán học hay bằng máy tính để khẳng định mối liên hệ của các
biến số trong nghiên cứu không phải ngẫu nhiên mà là mối liên hệ nhân quả xét
theo bản chất của chúng.
- Kết quả thực nghiệm cho ta cơ sở để khẳng định giả thuyết, từ đó đề xuất
những khả năng ứng dụng vào thực tiễn.
Trong nghiên cứu khoa học tự nhiên và kĩ thuật người ta còn sử dụng phương
pháp thí nghiệm.
Thí nghiệm được tiến hành trong các la bộ (laboratory) với những thủ đoạn kĩ
thuật nhằm phát hiện đặc điểm và các quy luật phát triển của đối tượng nghiên
cứu. Thí nghiệm thực hiện trên cơ sở thay đổi dần các dữ kiện hay các chỉ số
định tính và định lượng của những thành phần tham gia sự kiện và lặp lại nhiều
lần nhằm xác định tính ổn định của đối tượng nghiên cứu.
Ví dụ: thí nghiệm trong Vật lý, Hóa học hay thí nghiệm Kĩ thuật…
Thí nghiệm, có thể là một bước, một bộ phận của các thực nghiệm khoa học. Từ
kết quả của những thí nghiệm có thể chuyển dần thành lý thuyết thực nghiệm. Thực
ghiệm và thí nghiệm về bản chất cũng là để tìm tòi hay chứng minh cho một ý tưởng,
một giả thuyết khoa học nào đó.
2.2. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp thực nghiệm
* Ưu điểm:
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 17
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
- Làm đẩy nhanh quá trình nghiên cứu khoa học,làm tăng trình độ kỹ thuật thực
hành nghiên cứu đạt tới mức tinh vi và làm phát triển cả khả năng tư duy lý thuyết.
- Sử dụng trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học xã hội và đem lại những kết quả
quan trọng.
- Có ưu thế lớn nhất trong việc đi sâu vào quan hệ bản chất, xác định các qui
“Khảo sát tác dụng của tranh ảnh hình vẽ đối với việc nâng cao hiệu quả bài lên
lớp”, lớp thực nghiệm và lớp đối chứng được chọn cần có trình độ tương đương và
được tiến hành trong những điều kiện giống nhau; chỉ khác ở chỗ: lớp thực nghiệm thì
bài giảng sử dụng nhiều tranh ảnh hình vẽ ,còn lớp đối chứng thì không sử dụng tranh
ảnh hình vẽ. Lớp thực nghiệm và lớp đối chứng được dạy cùng một số bài, cùng một
giáo viên và cuối cùng thì kiểm tra cùng một đề để so sánh kết quả.
4. Lựa chọn phương pháp và phương tiện thực nghiệm.
5. Xây dựng kế hoạch tiến hành thực nghiệm.
6. Tiến hành thực nghiệm.
7. Thu thập các kết quả thực nghiệm.
Việc quan sát thu thập thông tin cần phải được tiến hành ở cả thời điểm trước và
sau khi thực nghiệm ở cả hai nhóm thực nghiệm và đối chứng. Việc so sánh kết quả
thực nghiệm của hai nhóm sẽ cho biết tính đúng đắn của giả thuyết nghiên cứu.
8. Xử lý kết quả, phân tích, đánh giá để rút ra kết luận.
Để xác định độ tin cậy của kết quả thực nghiệm (tức sự khác biệt giữa lớp thực
nghiệm và lớp đối chứng là có ý nghĩa chứ không phải do ngẫu nhiên ) cần phải kiểm
nghiệm bằng các phương pháp thống kê. Việc so sánh kết quả thực nghiệm của hai
nhóm cho biết tính đúng đắn của giả thuyết nghiên cứu
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 19
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
KẾT LUẬN
Thực nghiệm là phương pháp có giá trị cao trong việc phát hiện cái mới, kiểm
tra giả thuyết cũng như khẳng định tính khách quan của kết quả nghiên cứu.
Thực nghiệm giữ vai trò chủ đạo trong việc giảng dạy hoá học ở trường phổ
thông. Thí nghiệm hoá học giúp học sinh tiếp cận tri thức khoa học dễ dàng hơn và
hình thành thói quen nghiên cứu khoa học sau này.
Tóm lại, thực nghiệm đặc biệt quan trọng và không có phương pháp nào thay
thế được trong các bộ môn khoa học thực nghiệm.
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 20
Tiểu luận: Các phương pháp thực nghiệm và cách tiến hành
HVTH: Dương Thị Thanh Lan – LL&PPDHHH-K23 Trang 22