Les expériences pourraient être catégorisées selon un certain nombre de dimensions, en fonction des normes et standards professionnels dans différents domaines d’étude. Dans certaines disciplines (par exemple, la psychologie ou les sciences politiques), une « véritable expérience » est une méthode de recherche sociale dans laquelle il y a deux types de variables. La variable indépendante est manipulée par l’expérimentateur, et la variable dépendante est mesurée. La caractéristique signifiante d’une véritable expérience est qu’elle répartit les sujets de manière aléatoire pour neutraliser le biais de l’expérimentateur, et qu’elle garantit, sur un grand nombre d’itérations de l’expérience, qu’elle contrôle tous les facteurs de confusion.
Expériences contrôléesModifier
Find sources : « Experiment » – news – newspapers – books – scholar – JSTOR (March 2019) (Learn how and when to remove this template message)
Une expérience contrôlée compare souvent les résultats obtenus à partir d’échantillons expérimentaux par rapport à des échantillons de contrôle, qui sont pratiquement identiques à l’échantillon expérimental, sauf pour le seul aspect dont l’effet est testé (la variable indépendante). Un bon exemple serait l’essai d’un médicament. L’échantillon ou le groupe qui reçoit le médicament est le groupe expérimental (groupe de traitement) et celui qui reçoit le placebo ou le traitement ordinaire est le groupe témoin. Dans de nombreuses expériences de laboratoire, il est bon d’avoir plusieurs échantillons répétés pour le test effectué et d’avoir un contrôle positif et un contrôle négatif. Les résultats des échantillons répétés peuvent souvent être moyennés, ou si l’un des échantillons répétés est manifestement incompatible avec les résultats des autres échantillons, il peut être écarté comme étant le résultat d’une erreur expérimentale (une étape de la procédure de test peut avoir été omise par erreur pour cet échantillon). Le plus souvent, les tests sont effectués en double ou en triple exemplaire. Un contrôle positif est une procédure similaire au test expérimental réel, mais dont on sait par expérience qu’elle donnera un résultat positif. Un contrôle négatif est connu pour donner un résultat négatif. Le contrôle positif confirme que les conditions de base de l’expérience ont permis de produire un résultat positif, même si aucun des échantillons expérimentaux réels ne produit de résultat positif. Le contrôle négatif démontre le résultat de base obtenu lorsqu’un test ne produit pas de résultat positif mesurable. Le plus souvent, la valeur du contrôle négatif est traitée comme une valeur de « fond » à soustraire des résultats des échantillons expérimentaux. Parfois, le contrôle positif prend le quadrant d’une courbe standard.
Un exemple souvent utilisé dans les laboratoires d’enseignement est le dosage contrôlé d’une protéine. On peut donner aux étudiants un échantillon de liquide contenant une quantité inconnue (pour l’étudiant) de protéines. Il leur incombe de réaliser correctement une expérience contrôlée dans laquelle ils déterminent la concentration de protéines dans l’échantillon de fluide (généralement appelé » échantillon inconnu « ). Le laboratoire d’enseignement serait équipé d’une solution standard de protéines dont la concentration est connue. Les étudiants pourraient fabriquer plusieurs échantillons de contrôle positif contenant diverses dilutions de la protéine standard. Les échantillons de contrôle négatif contiendraient tous les réactifs pour le dosage des protéines mais pas de protéines. Dans cet exemple, tous les échantillons sont réalisés en double. L’essai est un essai colorimétrique dans lequel un spectrophotomètre peut mesurer la quantité de protéines dans les échantillons en détectant un complexe coloré formé par l’interaction des molécules de protéines et des molécules d’un colorant ajouté. Dans l’illustration, les résultats des échantillons de test dilués peuvent être comparés aux résultats de la courbe standard (la ligne bleue dans l’illustration) pour estimer la quantité de protéines dans l’échantillon inconnu.
Des expériences contrôlées peuvent être réalisées lorsqu’il est difficile de contrôler exactement toutes les conditions d’une expérience. Dans ce cas, l’expérience commence par la création de deux groupes d’échantillons ou plus qui sont équivalents sur le plan probabiliste, ce qui signifie que les mesures des traits devraient être similaires entre les groupes et que les groupes devraient répondre de la même manière s’ils reçoivent le même traitement. Cette équivalence est déterminée par des méthodes statistiques qui tiennent compte de la quantité de variation entre les individus et du nombre d’individus dans chaque groupe. Dans des domaines tels que la microbiologie et la chimie, où la variation entre les individus est très faible et où la taille des groupes se compte facilement en millions, ces méthodes statistiques sont souvent contournées et on suppose que le simple fait de diviser une solution en parties égales produira des groupes d’échantillons identiques.
Une fois que des groupes équivalents ont été formés, l’expérimentateur essaie de les traiter de manière identique, sauf pour la seule variable qu’il souhaite isoler. L’expérimentation humaine nécessite des garanties particulières contre les variables extérieures telles que l’effet placebo. Ces expériences sont généralement menées en double aveugle, ce qui signifie que ni le volontaire ni le chercheur ne savent quels individus font partie du groupe de contrôle ou du groupe expérimental avant que toutes les données n’aient été recueillies. Cela permet de s’assurer que tout effet sur le volontaire est dû au traitement lui-même et n’est pas une réponse au fait de savoir qu’il est traité.
Dans les expériences sur l’homme, les chercheurs peuvent donner à un sujet (personne) un stimulus auquel le sujet réagit. Le but de l’expérience est de mesurer la réponse au stimulus par une méthode de test.
Dans le plan d’expériences, deux ou plusieurs « traitements » sont appliqués pour estimer la différence entre les réponses moyennes pour les traitements. Par exemple, une expérience sur la cuisson du pain pourrait estimer la différence entre les réponses associées à des variables quantitatives, comme le rapport entre l’eau et la farine, et à des variables qualitatives, comme les souches de levure. L’expérimentation est l’étape de la méthode scientifique qui aide les gens à choisir entre deux ou plusieurs explications concurrentes – ou hypothèses. Ces hypothèses proposent des raisons d’expliquer un phénomène, ou de prédire les résultats d’une action. Par exemple, l’hypothèse selon laquelle « si je lâche cette balle, elle tombera sur le sol » : cette suggestion peut ensuite être testée en réalisant l’expérience consistant à lâcher la balle et en observant les résultats. Formellement, une hypothèse est comparée à son opposé ou à l’hypothèse nulle (« si je lâche cette balle, elle ne tombera pas par terre »). L’hypothèse nulle signifie qu’il n’y a pas d’explication ou de pouvoir prédictif du phénomène par le raisonnement que l’on étudie. Une fois les hypothèses définies, une expérience peut être réalisée et les résultats analysés pour confirmer, réfuter ou définir l’exactitude des hypothèses.
Les expériences peuvent également être conçues pour estimer les effets d’entraînement sur les unités non traitées voisines.
Expériences naturellesModifier
Le terme « expérience » implique généralement une expérience contrôlée, mais parfois les expériences contrôlées sont prohibitivement difficiles ou impossibles. Dans ce cas, les chercheurs ont recours à des expériences naturelles ou à des quasi-expériences. Les expériences naturelles reposent uniquement sur l’observation des variables du système étudié, plutôt que sur la manipulation d’une seule ou de quelques variables comme c’est le cas dans les expériences contrôlées. Dans la mesure du possible, elles tentent de collecter des données sur le système de telle sorte que la contribution de toutes les variables puisse être déterminée, et que les effets de la variation de certaines variables restent approximativement constants afin que les effets des autres variables puissent être discernés. Le degré auquel cela est possible dépend de la corrélation observée entre les variables explicatives dans les données observées. Lorsque ces variables ne sont pas bien corrélées, les expériences naturelles peuvent approcher la puissance des expériences contrôlées. En général, cependant, il existe une certaine corrélation entre ces variables, ce qui réduit la fiabilité des expériences naturelles par rapport à ce qui pourrait être conclu si une expérience contrôlée était réalisée. De plus, comme les expériences naturelles se déroulent généralement dans des environnements non contrôlés, les variables provenant de sources non détectées ne sont ni mesurées ni maintenues constantes, ce qui peut produire des corrélations illusoires dans les variables étudiées.
De nombreuses recherches dans plusieurs disciplines scientifiques, notamment l’économie, la géographie humaine, l’archéologie, la sociologie, l’anthropologie culturelle, la géologie, la paléontologie, l’écologie, la météorologie et l’astronomie, reposent sur des quasi-expériences. Par exemple, en astronomie, il est clairement impossible, pour tester l’hypothèse « Les étoiles sont des nuages d’hydrogène effondrés », de partir d’un nuage géant d’hydrogène, puis de réaliser l’expérience consistant à attendre quelques milliards d’années pour qu’il forme une étoile. Cependant, en observant divers nuages d’hydrogène dans différents états d’effondrement, et d’autres implications de l’hypothèse (par exemple, la présence de diverses émissions spectrales de la lumière des étoiles), nous pouvons recueillir les données dont nous avons besoin pour étayer l’hypothèse. Un premier exemple de ce type d’expérience a été la vérification, au XVIIe siècle, que la lumière ne se déplace pas instantanément d’un endroit à l’autre, mais qu’elle a une vitesse mesurable. L’observation de l’apparition des lunes de Jupiter était légèrement retardée lorsque Jupiter était plus éloigné de la Terre, par opposition à lorsque Jupiter était plus proche de la Terre ; et ce phénomène a été utilisé pour démontrer que la différence dans le temps d’apparition des lunes était compatible avec une vitesse mesurable.
Expériences de terrainModifier
Trouver les sources : « Experiment » – news – newspapers – books – scholar – JSTOR (March 2019) (Learn how and when to remove this template message)
Les expériences sur le terrain sont ainsi nommées pour les distinguer des expériences en laboratoire, qui appliquent le contrôle scientifique en testant une hypothèse dans le cadre artificiel et hautement contrôlé d’un laboratoire. Souvent utilisées dans les sciences sociales, et notamment dans les analyses économiques des interventions dans le domaine de l’éducation et de la santé, les expériences de terrain présentent l’avantage d’observer les résultats dans un cadre naturel plutôt que dans un environnement de laboratoire artificiel. Pour cette raison, les expériences sur le terrain sont parfois considérées comme ayant une validité externe plus élevée que les expériences en laboratoire. Cependant, comme les expériences naturelles, les expériences sur le terrain souffrent de la possibilité de contamination : les conditions expérimentales peuvent être contrôlées avec plus de précision et de certitude en laboratoire. Pourtant, certains phénomènes (par exemple, le taux de participation à une élection) ne peuvent pas être facilement étudiés en laboratoire.