Skip to main content
header

מערך הניסוי

תכנון הניסוי הוא נושא רחב ומורכב מכמה שלבים. לפני שעוברים לשלבים השונים של תכנון הניסוי חשוב לזכור לאורך כל תכנון הניסוי כי מערך הניסוי יתאים להשערה אותה בודקים.

זיהוי משתנים

כאמור, ניסוי מדעי בא לבחון קשר (יחס) בין משתנים שונים. הדרך המקובלת לביצוע ניסוי מדעי היא שינוי מבוקר של משתנה אחד ובדיקת השפעתו על משתנה אחר. נהוג להשתמש במערכת מונחים המגדירה את המשתנים השונים:

משתנה בלתי תלוי - משתנה אותו משנה החוקר או בוחר במכוון ובצורה נשלטת במהלך הניסוי במטרה לבדוק את השפעתו על הגורם הנבדק. המשתנה הבלתי תלוי נקרא גם המשתנה המטופל. בסיפורנו, בחר פו הדוב, בשלב מסוים, אצטרובלים בגדלים שונים ובחן את השפעת גודל האצטרובל על מהירותו. גודל האצטרובל הוא המשתנה הבלתי תלוי.

משתנה תלוי - הגורם המשתנה כתוצאה מהטיפול במשתנה המטופל. משתנה זה תלוי בטיפול אותו מבצעים בניסוי. משתנה תלוי נקרא גם המשתנה הנבדק. בסיפורנו, מיוצג המשתנה התלוי (הנבדק) ע"י מהירות הזרימה.

טיפול - כל פעולה בה אנו משנים באופן מבוקר את המשתנה הבלתי תלוי (את סוג המשתנה או את גודלו). תוצאות הניסוי המתקבלות מייצגות את השינויים החלים במשתנה התלוי כתוצאה מהטיפול. טיפול אחד היה גודל האצטרובל, טיפול אפשרי אחר היה השוואה בין סוגי אצטרובלים שונים (לדוגמא אצטרובל מעץ אורן לעומת אצטרובל מעץ ברוש) או אפילו השוואת סתם מקל לאצטרובל.

כאשר מתכננים ניסוי מזהים את המשתנים היכולים להשפיע על המערכת. רוב הניסויים מתוכננים ומבוצעים בשיטה של בידוד המשתנים, משמע שבכל ניסוי מבודדים משתנים ובודקים את השפעתו של משתנה בלתי תלוי אחד בלבד. אם נשנה יותר ממשתנה אחד בכל ניסוי, לא נוכל לדעת מי מהמשתנים הוא זה אשר גרם לתוצאות הנמדדות.

הערה: הדרך לבדיקת ההשערה יכולה להיות בשיטות שונות וכל אחד יכול לבחור בשיטה הנראית לו כנוחה והפשוטה ביותר.

חזרות וביקורת הניסוי

הקו המוביל בביצוע ניסוי מדעי הוא הקפדה על מהימנות. תוצאות הניסוי הן המדידות או התצפיות שערכנו במשתנה התלוי (הנמדד). באופן עקרוני תיתכנה שלוש סיבות שהביאו לשינוי נצפה או נמדד במשתנה התלוי:

השינוי שביצענו במשתנה הבלתי תלוי (המטופל) הוא זה שהביא לתוצאה הנמדדת. זה בעצם הקשר בין המשתנים שאותו אנו רוצים לתאר והוא בעצם המטרה לכבודה ערכנו את הניסוי!
הקשר בין גודל האצטרובל ומהירות היסחפותו.

השפעתו של גורם נוסף או אחר, לא צפוי, על התוצאה.
לדוגמא, חזרזיר שמסתתר מתחת לגשר ומשחק עם כל אצטרובל שצף מתחת לגשר ובכך משפיע על תוצאות הניסוי.

השפעה של גורמים אקראיים מקריים.
מערבולות נהר שאי אפשר לצפות מתי והיכן יתרחשו.

כדי להבחין בין שלושת הסיבות הללו, מבצעים לכל ניסוי ביקורת וחוזרים על הניסוי מספר פעמים.

בקרת הניסוי הנה ניסוי נוסף הנעשה בדיוק באותו אופן ובאותם תנאים כמו הניסויים האחרים, והוא כולל את כל הגורמים הנמצאים בניסוי עצמו, פרט לשינויים במשתנה הבלתי תלוי. טיפול הבקרה, מאפשר לענות על השאלה: האם הסיבה לתופעה הנצפית או הנמדדת היא המשתנה הבלתי תלוי (שהוצא מהמערכת), או האם קיימים גורמים נוספים במערכת הניסוי, הגורמים להתרחשות התופעה. ללא בקרת הניסוי אין בטחון כי המשתנה הנבחר הוא זה שגרם לשינוי. הבקרה גם מהווה "נקודת התייחסות" כלומר, ההשוואה מאפשרת לראות את גודל השינוי שהמשתנה הבלתי תלוי גרם. סדרות של ניסויים הכוללים בקרה נקראים "ניסויים מבוקרים".

על מנת לבדוק שהתוצאות שקיבלנו מייצגות תופעה אמיתית ולא משהו שקרה במקרה עלינו לחזור על הניסוי מספר פעמים.

פו חזר על הניסוי מספר פעמים רב אם כי התבלבל קצת בסיכום התוצאות ובהסקת המסקנות.

בכל ניסוי תיתכן השפעה על התוצאות כתוצאה מטעות בניסוי, או כתוצאה מהשפעה של אפקט אקראי, במהלך ביצוע הניסוי. קיימים שני סוגי טעויות. טעויות חוזרות (כרוניות) וטעויות מקריות. הטעויות החוזרות נובעות מהחוקר עצמו (הנחות שגויות ותכנון לקוי של הניסוי). על הטעויות החוזרות קשה ברוב המקרים להתגבר כיון שלעתים קרובות אין החוקר מודע להן. על הטעויות המקריות ניתן להתגבר במידה שהחוקר מודע להן. מכיוון שלרוב הן נובעות משיטת הבדיקה ו/או מאובייקט המחקר.

הפתרונות המקובלים לבעיות אלה הם הקפדה על ביצוע חוזר של הניסוי (ועריכת מבחנים סטטיסטים מתאימים). ביצוע חוזר של הניסוי מקטין את הסיכוי לפירוש מוטעה של תוצאות הנובעות מטעות מקרית.

בניסויים כמותיים, כדי לקבל את התוצאה הסופית, מחשבים את ממוצע התוצאות מהניסויים החוזרים.

הערה: בניסויים השוואתיים בהם בודקים מהו סוג הקשר (ולא האם קיים קשר) בין גורם מסוים, כל טיפול מהווה מעין בקרה לטיפולים אחרים.

כמה קווים מנחים לתכנון הניסוי:

  • בכל ניסוי בוחרים רק גורם אחד אותו משנים (הגורמים שניתן לשנות נקראים "משתנים").
  • משנים משהו אשר יכול לעזור לענות על שאלת המחקר.
  • התכנון חייב לכלול את אופי ומידת השינוי בגורם המטופל.
  • התכנון חייב להסביר איך תימדד מידת השינוי במשתנה הנבדק.
  • כל ניסוי חייב להיות עם "בקרה".
  • כל ניסוי חייב לכלול חזרות.

 

דיווח מסודר ומלא, כולל את הסעיפים הבאים:

  1. זיהוי משתנה בלתי תלוי והגדרתו.
  2. זיהוי המשתנה התלוי והגדרתו.
  3. תאור מפורט של הטיפולים.
  4. גורמים קבועים.
  5. חזרות.
  6. הבקרה בניסוי: איזו קבוצה או טיפול מהווים את הבקרה, וכיצד הבקרה מבקרת את התוצאות.
  7. כיצד הניסוי בכללותו בודק את ההשערה- אלו תוצאות יאששו (יחזקו) את ההשערה, ואלו יפריכו (יחלישו) אותה.

 

מכאן לאן?

סיימתם שלב! ההתקדמות משלב לשלב אינה חד כיוונית.
עכשיו הרגע להחליט מכאן לאן? לשלבים קודמים או לפתוח מהלך חדש, אך חשוב לזכור כי על מנת להשלים תהליך חקירה מדעית יש להתמודד עם כל השלבים.

 

בעיית המחקר וניסוחההשערה (היפותזה)מערך הניסוישיטות העבודה וכלי מחקר
הצגת התוצאותמסקנות הניסוידיון במסקנות הניסויהניסוי לא הצליח!
מה לעשות?

 

נוצר בתאריך: 25/09/08
עודכן בתאריך: 08/11/17