Uurimismeetod: eksperiment (1)

Referaat
Eksperiment
Tallinn, 2010
Sisukord:
Sissejuhatus.....................................................................................................................lk 3
Eksperiment....................................................................................................................lk 4 - 6
Valiidsus .........................................................................................................................lk 6 - 9
Eksperimendi kavandamine............................................................................................lk 9 - 10
Kokkuvõte......................................................................................................................lk 10
Sissejuhatus
Aja jooksul on kujunenud välja terve hulk erinevaid uurimismeetodeid. Ükski neist pole ideaalne ja parim igas olukorras, igal meetodil on oma tugevad ja nõrgad küljed. Positivistlikel seisukohtadel olevad teadurid kipuvad üldjuhul eelistama eksperimentaalseid ja nendega sarnaseid uurimismeetodeid, mille korral uurimuse läbiviijal (eriti laboritingimustes) on kontroll katsetingimuste üle. See võimaldab tõsta uurimuse objektiivsust ja usaldusväärsust, samas vajab valiidsuse tagamine uurimuse hoolikat kavandamist ja pole eksperimendi korral sugugi lihtne. Üldjuhul algab eksperiment konkreetse hüpoteesi sõnastamisest, mis lõpuks uurimuse tulemusel kas ümber lükatakse või kinnitust leiab. Teatud reservatsioonidega võib selliseid meetodeid nimetada kvantitatiivseteks.
Anti-positivistid ei usu inimloomuse allumist üldistele loodusseadustele ja kahtlevad ka kunstliku eksperimendi mõttekuses uurimismeetodina. Pigem huvitab neid arusaamine indiviidi või rühma käitumisest täiesti loomulikes tingimustes ja sellest, kuidas inimesed tajuvad ja tõlgendavad ümbritsevat maailma. Sel puhul sobivad uurimismeetodeiks varjatud ja osalusvaatlused, struktureerimata süvaintervjuud, rollimängud jms., mis pakuvad uurijale suurel hulgal kvalitatiivset laadi mittearvulisi andmeid. Selliste, nn.kvalitatiivsete meetodite puhul hoidutakse hüpoteesi eelnevast sõnastamisest, järeldus peab kogutud andmete analüüsist ise välja kasvama.
Kvalitatiivsed meetodid
Kvantitatiivsed meetodid
Näide
Juhtumi uuring ( case study)
Eksperiment
Eesmärk
Avastamine, seletamine
Seletusele kinnituse otsimine
Keskkond
Loomulik või sellele võimalikult lähedane
Laboratoorne, kõiki tingimusi kontrolli all hoida üritav
Väljendusvorm
Sõnaline
Arvandmed ja nende statistiline esitlus
Andmete kogumisviis
Struktureerimata ja spontaanselt laekuv info
Hoolikalt kavandatud, struktureeritud andmekogumismeetodid
Teaduripoolne sekkumine
Nii vähe kui võimalik
Tingimata vajalik
(www.oesel.ee/maidu/cd-le/meetodid%20uurimist__s.doc)
Eksperiment
Eksperiment ehk katse on  uurimismeetod , mille käigus kontrollitakse püstitatud hüpoteesi, luues ise vajalikud tingimused muude muutujate kontrolli all hoidmiseks. Eksperimendi käigus kontrollitakse, kuidas sõltuv muutuja muutub vastavalt sellele, kuidas manipuleeritakse sõltumatu muutujaga. ( http://et.wikipedia.org/wiki/Eksperiment ). Sõltumatu muutuja on see, millega eksperimenteeritakse. Sõltuv muutuja on see, mida mõõdetakse.
Näiteks: Herilaste toitumise (sõltuv muutuja) uurimiseks asetatakse tassile tilk suhkruvett (sõltumatu muutuja). Kontrollimiseks kasutatakse samasuguseid tasse ilma suhkruta.
Eksperimentaalne ehk katseline uurimus on nomoteetiline, üldisi seadusi otsiv ning seletav empiiriline uurimus, kus manipuleeritakse kindla kontrolli all keskkonnatingimusi, et selgitada nende mõju uurimisobjektile.
Eksperimentaalse uurimuse korral on uuritav seltskond väike ning nõus uurimuses osalema . Eksperimendi valimi moodustamisel kasutatakse ka juhuslikku valikut. Eksperiment võimaldab selgitada põhjus-tagajärg-suhteid kahe muutuja vahel. Uuritakse põhjusteguri (seletava ehk sõltumatu muutuja) muutumise mõju tagajärgtegurile (seletatavale ehk sõltuvale muutujale). Uurimuse eesmärk on tõestada oletatav kasuaalsuhe kahe nähtuse vahel. Eksperimentaalses uurimuses võib eristada nii muutuja- (millised muutujad on uurija eristanud ja kuidas need katse käigus esile tulevad) kui ka katseskeemi (milliseid rühmi uurija on moodustanud korraldamaks mõjutuste uurimiseks mõõtmisi). Katseskeem näitab, mida katse käigus tehakse. Rühm, kus esineb mingi sõltumatu muutuja variatsioon , nimetatakse katserühmadeks ja rühmi, mida katse teel ei mõjutata, kontrollrühmadeks. Eksperimendi peaeesmärgiks on kahandada kõrvaliste, kontrollimatute tegurite mõju sõltuvale muutujale ja sellega parandada uurimuse valiidsust. Kõik tegurid, mis võivad sõltumatut muutujat mõjutada, peavad olema kontrollitud. On olemas eelkatselised, näivkatselised ehk „ ehtsad ” ja tegelikud ehk kvaasi katseskeemid.
( http://www.htk.tlu.ee/kasve/Projektid/materjalid/uurimismeetodid/Eksperiment ) Eksperimentaalse uurimuse korral manipuleeritakse kindla kontrolli all keskkonnatingimusi, et selgitada nende mõju uurimisobjektile. Lihtsustatuna võiks eksperimenti kirjeldada kui ühe muutuja (nn. sõltumatu muutuja) varieerimist, vaadeldes samaaegselt selle mõju teisele muutujale (nn. sõltuv muutuja). Pedagoogilises uurimistöös on sõltumatuks muutujaks tihtilugu mingi õpetamismeetod – näiteks uus kirjaliku korrutamise viis, ja sõltuvaks muutujaks õpitulemuse teatud avaldumistahk – näiteks kümne korrutustehte lahendamise peale kuluv aeg. Pedagoogilised eksperimendid on üldjuhul siiski vaid kvaasi-eksperimendid, kuna katse- ja kontrollrühmadena kasutatakse juhuslike valimite asemel tavaliselt olemasolevaid klassikomplekte või õpperühmi. (www.oesel.ee/maidu/cd-le/meetodid%20uurimists.doc).
Eksperimentaalse uurimuse (mõned) miinused pedagoogikas:

• Õpilased (on erinevad)
  
• Õpetajad on erinevad
  
• Suhted mõjutavad
  
• Raske on tagada võrdseid tingimusi.
  

Eel-eksperimentaalne uurimus
Eel-eksperimentaalse uurimuse korral on tegemist vaid ühe katseisikute rühmaga, kellele tehakse üks test enne ja teine pärast katsesündmust (pretest-posttest design).
” Ehtne ” eksperiment
Tõelise eksperimendi korral valitakse katseisikute rühmad täiesti juhuslikult ja rakendatakse interventsiooni vaid ühele rühmale (nn. katserühm, teine on kontrollrühm). Juhuslikud valimid peavad piisavalt suure arvu katseisikute korral juba tõenäosuslikult tagama väljaspool uurija kontrolli olevate keskkonnatingimuste ja võimalike mõjurite identsuse kummagi rühma puhul.
Kvaasi-eksperimentaalne uurimus
Tihtipeale võrdsete rühmade moodustamine läbi katseisikute juhusliku valiku komplitseeritud. Sel juhul kasutatakse katse- ja kontrollrühmana võimalikult sarnastes tingimustes olevaid rühmi. Samuti ei tohiks rühmade eeltesti-tulemused oluliselt erineda. Sellist ülesehitust nimetatakse kvaasi-eksperimentaalseks.
Loomulik eksperiment
Loomuliku eksperimendi korral toimitakse järgmiselt: ei kontrollita sõltumatut muutujat, ei valita juhuslikult osavõtjaid, ei allutata neid katsetingimustele. Andmete kogumine toimub loomulikul teel vaadeldes juhtunu tagajärgi. Raskendab andmete analüüsi, näiteks milline faktor on avastatud erinevuse põhjuseks. (Laherand, M.-L. 2005)
Mõtteline eksperiment
Mõtteline eksperiment on hüpoteeside kontrollimise tehnika, mille käigus kujutatakse ette mõnd olukorda või sündmust ja seda, mida selle kohta võib öelda. Seda tehnikat kasutavad tihti filosoofid selleks, et argumenteerida mõne kontseptsiooni tähenduse ja kasutatavuse poolt või vastu. Näiteks kujutas Locke ette olukorda, mil prints ja kingsepp vahetavad ära vaimu. Sel moel argumenteeris ta seisukoha kasuks, et personaalne identiteet põhineb mälu pidevusel, mitte keha pidevusel.
Mõttelised eksperimendid on olnud olulised ka füüsika arengus. Näiteks arvatakse, et Galileo Galilei ei kukutanud ilmselt kunagi kaht erineva kaaluga kuuli viltusest Pisa tornist alla kummutamaks aristotellikku vaadet, et raskem keha langeb kiiremini kui kergem. Selle asemel kujutas ta vastavat eksperimenti lihtsalt ette.
Loodusteaduslik eksperiment laboris
Loodusteadusliku eksperimendi puhul oletame me tulemust, st oleme püstitanud hüpoteesi ning püüame seda kontrollida. Nagu juba märgitud, muudetakse korraga vaid üht muutujat. Tulemused on reeglina mõõdetavad ega vaja subjektiivset hinnangut . Mõõta saab grammides , sekundites, milliliitrites vms.
Valiidsus
Eksperimendi sisemist valiidsust mõjutavad:

• Minevik (nt kas lapsi on julgustatud varem küsimusi esitama n probleemõppe puhul)
  
• Efekt võib olla tingitud õpilaste küpsemisest
  
• Eel test ja järel test peavad olema identsed (st näitama ära, milline tuleb päris test)
  
• Me ei saa garanteerida, et kontrollgrupp ja eksperimentaalgrupp oleks võrdsed
  
• Osa katseisikutest langeb välja (tuleb välja jätta ka E või K grupi sama numbriga liige)
  
• Eksperimentaalkäsitlus imbub kontrollgruppi (lapsed ei suuda suud pidada)
  
• Kontrollgrupil tekib „näitamise efekt“ – pingutavad tugevasti või vastupidi: Kontroll- grupp löödud teiste parematest võimalustest.
  

Ohud, mis ähvardavad uurimuse sisemist valiidsust:

• Ajalugu – eksperimendi kestel pole katseisikud hermeetiliselt eraldatud välismaailmast, viimases toimuvad ajaloolised sündmused ( majanduskriis , valimisvõitlus jms.) võivad omada suurt mõju sõltumatule muutujale
  
• Individuaalne areng (maturation) – uurimuse kestel arenevad ja muutuvad katseisikud oma loomulikul viisil
  
• Statistiline regressioon – peamiselt mõõtmisinstrumendi (nt.testi) vähesest reliaablusest tingitud mõõtmistulemuste koondumine keskmise suunas (nt. eeltestil parima tulemuse saavutanud katseisik sooritab järeltesti suure tõenäosusega kehvemini ja nõrgima eeltesti sooritaja paremini)
  
• Testimine – testimisprotseduuril endal võivad olla teatud kõrvalmõjud, näiteks võivad katseisikud testist aimata uurimuse eesmärki ja hakata alateadlikult või teadlikult sellele kaasa või vastu töötama (kuna eeltest ja järeltest tavaliselt ei erine teineteisest palju, näevad tublimad õpilased testiküsimuste loogika läbi ja üritavad harjumusest või võistlusmomendist tingituna saavutada järeltestis võimalikult head tulemust)
  
• Mõõtmisinstrument – testi või teiste mõõtmisvahendite vähene usaldusväärsus võib põhjustada tõsiseid vigu. Ka ekspertidest vaatlejate oskused ja tähelepanu võivad erinevatel põhjustel olla eksperimendi kestel muutlikud.
  
• Katseisikute valik – katseisikute individuaalsed erinevused võivad mõjutada katsetulemusi, eriti kombineerituna mõne muu eelpool loetletud teguriga (kohalik ajalugu või individuaalne areng)
  
• Väljalangevus ( mortality ) – pikaajalistes eksperimentides juhtub paratamatult, et osa katseisikuid kolib mujale, sureb või ei saa mingitel muudel põhjustel enam eksperimendis osaleda. Nii võib isegi algul juhuslike valimitena komplekteeritud katserühmade võrdsus ajapikku muutuda mitteusaldusväärseks. (www.oesel.ee/maidu/cd-le/meetodid%20uurimist__s.doc)
  

Sisemise valiidsuse probleemid:

• Erinevusteks võib olla teisi põhjuseid kui rühm (nt erivajadustega lapsed, 1 ja 9 klassi küsimustikes sõnavara erinevus jms)
  

Eksperimendi välist valiidsust mõjutavad tegurid:

• Osalejate personaalsed karakteristikud
  
• Eksperimendi kirjelduse täpsus
  
• Statistilise analüüsi korrektsus
  
• Kui on mitu sõltumatut muutujat
  
• Hawthorn´i efekt – katsetest osavõtt tõstab tulemusi (tehase näide: kui minuga tegeletakse, siis olen oluline, seega pingutan rohkem)
  
• Uudsus – kui tõstab huvi, siis positiivne mõju; kui takistab õppetööd, siis negatiivne mõju. (eportfoolio.opetaja.ee/ Members /sirjetoomla/ drawer /.../Loeng%202.doc)
  

Uurimuse välist valiidsust ohustavad:

• Sõltumatute muutujate ebaselge määratlemine võib muuta kordusuurimuste (replications) tegemise väheatraktiivseks, keerukaks või kogunisti võimatuks
  
• Uurimuse aluseks oleva sihtrühma vähene representatiivsus teadlaste laiemat üldsust huvitava suurema populatsiooni suhtes
  
• Hawthorne’i efekt – arusaamine oma katsejänese- staatusest hakkab psühholoogiliselt mõjutama katseisikute käitumist
  
• Sõltuvate muutujate ebaadekvaatne operatsionaliseeritus – eksperimendis kasutatud sõltuvad muutujad peavad olema valiidsed ka väljaspool eksperimentaalseid tingimusi, et oleks võimalik teha üldistusi. Näiteks abiturientide kutsevaliku alaste suundumuste hindamine kirjaliku testi vormis ei lange enamjaolt kokku küsitletute tegelike valikutega pärast keskkooli lõpetamist.
  
• Eksperimendi eesmärkide teadvustamine/aimamine katseisikute poolt varjutab sõltumatute muutujate tegelikku mõju katsetulemustele ja vähendab nende üldistatavust
  
• Muude väliste tegurite kombineeritud mõju katsetingimustele. (www.oesel.ee/maidu/cd-le/meetodid%20uurimist__s.doc)
  

Vead, mida tehakse:

• Liiga väike valim (minimaalne on 15) (mida suurem valik, seda lihtsam üldistada).
  
• Eeldatakse, et tulemused ongi tõestus
  
• Ei kasutata konkreetseid võrdlusteste
  
• Tulemuste interpreteerimisel probleeme - minnakse liiga üldistavaks; ei mõelda nt sellele, et võimalused on nt erinevad (õppimise näide kahes maakonnas); tuleb jälgida, et ei hakataks tegema meelevaldseid järeldusi.
  
• Osalejate personaalsed karakteristikud (sära, mõni meetod kõikidele ei sobi)
  

Vigade vähendamiseks:

• Võimalikult erinevad keskkonnatingimused (erinevad koolid)
  
• Võimalikult loomulikud tingimused
  
• Jälgida, mida õpilased katse ajal tegid
  
• Jälgida sündmusi, mis võivad mõjutada eksperimendi käiku (päevik)
  
• Juhuslik määramine- igal osalejal võimalus olla kas katse- või kontrollrühmas. Probleemid: mittevõrdsed rühmad, väike valim, rühmasuhted jamad.
  

Rühmade võrdsustamisel on oluline, et:

• Tunnuste keskväärtused on võrdsed
  
• Võrdsustatakse üksikisikute kaupa
  

Kas eksperimenti on mõttekas pedagoogikas kasutada?
Mõnikord on parem katsetada väikese rühmaga, kui suurega. Kvaliteetsed on mitme rühmaga eksperimendid. Uuring teha siis kui midagi on juba juhtunud (nt koolikiusamine) - efekt, põhjus, tagajärg-uuringud. Eelis on see, et saab uurida põhjus-efekt suhteid. Sageli järgneb põhjus-efekt uuringule eksperiment.
Puudused: palju usutavaid seletusi , kõrvalmõjude kontrolli all hoidmise keerukus.
(eportfoolio.opetaja.ee/Members/sirjetoomla/drawer/.../Loeng%202.doc)
Eksperimendi kavandamine
Eksperimendi õnnestumise üheks eelduseks on selle hoolikas kavandamine. Eksperimendi süsteemipäraseks planeerimiseks on välja pakutud järgmine protseduuristik:

uurimisprobleemi täpne määratlemine

hüpoteesi sõnastamine – teatud muutujate vaheliste seoste kohta ennustuse tegemine (muutujad peavad olema mõõdetavad ja vastama valiidselt uuritavale nähtusele). Oluline on eksperimenti kaasatud muutujate arvu piiramine, mis eeldab muutujate prioriteetide määratlemist uurimisprobleemist lähtuvalt.

Sõltumatute muutujate mõõtmise taseme määratlemine

Valimi komplekteerimispõhimõtete ja meetodite määratlemine

Mõõtmisvahendite valik

Eksperimendi ”kuiv” läbimängimine võimalike vigade avastamiseks ja probleemide ennetamiseks
Meetodite valik kogutud andmete töötluseks ja esitluseks (www.oesel.ee/maidu/cd-le/meetodid%20uurimist__s.doc).
Kokkuvõte
Eksperiment ehk katse on kvantitatiivne uurimismeetod, mille käigus kontrollitakse püstitatud hüpoteesi, luues ise vajalikud tingimused muude muutujate kontrolli all hoidmiseks. Eksperimendi käigus kontrollitakse, kuidas sõltuv muutuja muutub vastavalt sellele, kuidas manipuleeritakse sõltumatu muutujaga.
Eksperimendi käigus võidakse korraldada mitmeid katseid. Kui eksperiment peaks olema eesmärgistatud, siis katsed ei vaja alati eesmärki. Ehk tihti katsetatakse erinevate muutujatega, et vaadata "mis välja tuleb". Siinjuures on loodusteaduslikud ja sotsiaalteaduslikud katsetused üsnagi erinevad. Sestap tuleb selle õnnestumiseks seda korralikult ette planeerida ja kavandada.
Allikad:
Eksperiment [15 apr 2010]
http://et.wikipedia.org/wiki/Eksperiment
Eksperiment [23 apr 2010]
http://www.htk.tlu.ee/kasve/Projektid/materjalid/uurimismeetodid/Eksperiment
Laherand, M.-L. (2005). Uurimistöö alused. Tallinn
Materjale õpetajale [15 apr 2010]
eportfoolio.opetaja.ee/Members/sirjetoomla/drawer/.../Loeng%202.doc
Pedagoogika uurimismeetodid ( Refereeritud õpikutest Kratwohl D. (1993) ”Methods of Educational & Social Science Research” ja Cohen L. & Manion L. (1994) ”Research Methods in Education”) [23 apr 2010]
www.oesel.ee/maidu/cd-le/meetodid%20uurimist__s.doc
11