De empirische cyclus

Het doel van wetenschap is nieuwe kennis te verwerven door het doen van onderzoek. Er bestaan verschillende methoden voor het doen van onderzoek. Dit hangt samen met de diversiteit aan onderzoeksrichtingen. Om enkele voorbeelden te noemen: binnen de filosofie vindt het onderzoek plaats op een beschouwende manier waarbij men gebruik maakt van argumentatiestructuren. Binnen de psychologie vindt het onderzoek experimenteel plaats; men observeert menselijk gedrag en trekt conclusies over de werking van cognitieve functies bij de mens. Binnen de computerwetenschap is het onderzoek gericht op het (door)ontwikkelen van algoritmen; hierbij worden bestaande algoritmen uitgebreid of toegepast op nieuwe vraagstukken. Maar ook dit onderzoek kan op een experimentele manier plaatsvinden, door de werking van nieuwe systemen of algoritmen te observeren.

Betekenis van empirisch onderzoek Het woord ‘empirie’ is afkomstig van het Griekse woord ‘empeiria’ dat ervaring betekent. Bij empirisch onderzoek doet een onderzoeker ervaringen op, door het doen van waarnemingen. De waarnemingen bestaan uit empirische gegevens: de data afkomstig van observatie of zorgvuldig opgezette experimenten.

Experimenteel onderzoek wordt ook wel empirisch onderzoek genoemd. Het is binnen de wetenschap een veel gebruikte methode van onderzoek en wordt daarom hieronder behandeld. Het onderzoeksproces bij empirisch onderzoek wordt weergegeven door de empirische cyclus. Het is een cyclus omdat de onderzoeker aan het einde van de rit weer terugkomt op het punt waar begonnen was. Hieronder worden de fases van de empirische cyclus beschreven. Daarbij wordt als voorbeeld het onderzoek naar klassieke conditionering genoemd van Pavlov (1928).

Schematische weergave van de empirische cyclus

De fases van de empirische cyclus

Waarneming en onderzoeksvraag

De empirische cyclus begint met een waarneming. Zo’n waarneming kan zowel direct (eigen ervaring) of indirect (ergens iets over gelezen of gehoord) zijn. Uit deze waarneming volgt dan een onderzoeksvraag, die door middel van onderzoek beantwoord moet worden.

Wanneer honden voedsel eten neemt hun speekselproductie toe. Dit heet een ongeconditioneerde reflex. Een onderzoeker verwondert zich erover dat zijn honden al een verhoogde speekselproductie hebben vlak voordat hij ze eten geeft. Hij vraagt zich af of het mogelijk is om een aangeleerde speekselreflex bij honden te realiseren. Hieruit volgt de onderzoeksvraag: ’Is het mogelijk om met een neutrale stimulus een reflex te realiseren bij honden?

Inductiefase en onderzoekshypothese

Na de waarneming en de onderzoeksvraag is de volgende stap in de empirische cyclus het formuleren van een onderzoekshypothese. De onderzoekshypothese is een voorlopig antwoord op de onderzoeksvraag en geeft weer wat logischerwijs verwacht wordt op basis van eerdere bevindingen en waarnemingen beschreven in de literatuur.

De onderzoekshypothese moet falsificeerbaar zijn. Dit betekent dat er een dataset (waarnemingen, gegevens en uitkomsten van een experiment) mogelijk moet kunnen zijn die de theorie weerlegt. Een goed geformuleerde onderzoekshypothese is in principe met een enkele waarneming te falsificeren.

De fase waarin de onderzoekshypothese opgesteld wordt, heet de inductiefase waarbij van het bijzondere/specifieke (een beperkt aantal waarnemingen) naar een algemeen geldende theorie (onderzoekshypothese) gegaan wordt.

Vanuit de waarneming dat honden reflexmatig reageren op de aanwezigheid van de onderzoeker nog voordat hij ze voert, is het vermoeden (oftewel de onderzoekshypothese) dat honden geconditioneerd kunnen worden zodat ze bij een nieuwe neutrale stimulus reageren met een verhoogde speekselproductie.
Falsificeerbaar: Wanneer honden geen verhoogde speekselproductie laten zien na het herhaaldelijk aanbieden van de neutrale stimulus is de theorie weerlegd.

Deductiefase en voorspellingen

Op basis van de onderzoekshypothese wordt een onderzoek opgezet dat de hypothese kan testen. Gegeven de hypothese, worden dan bepaalde resultaten uit het onderzoek verwacht. De resultaten die verwacht worden, worden samengevat tot de voorspelling, en hiermee kan de onderzoekshypothese bevestigd of verworpen worden.

De fase waarin van een algemene onderzoekshypothese naar een specifiekere voorspelling gegaan wordt, is de deductiefase. Er wordt dan een concrete definitie gegeven van wat onderzocht gaat worden, waarbij exact aangeven wordt wat gemanipuleerd en/of gemeten wordt. Dit heet operationalisering. In de praktijk moet goed nagedacht worden over welke uitkomsten van het onderzoek voorspeld worden en wanneer deze wel of niet uitgekomen zijn. De voorspelling moet dus heel concreet zijn. Het is mogelijk om bij één onderzoekshypothese meerdere voorspellingen te formuleren. Alle voorspellingen moeten toetsbaar zijn.

Vanuit de onderzoekshypothese dat honden geconditioneerd kunnen worden om op een neutrale stimulus te reageren, wordt een experiment opgezet. Hierbij krijgen honden herhaaldelijk voedsel aangeboden waar een neutrale stimulus aan vooraf gaat. Deze neutrale stimulus is een rinkelende bel. Tijdens dit proces wordt continu de speekselproductie van de honden gemeten.
De voorspelling is dat honden na verloop van tijd een verhoogde speekselproductie laten zien al na het horen van een bel, ook wanneer hierna geen eten wordt aangeboden aan de honden. De bel zorgt dan voor een geconditioneerde reflex bij de honden.

Toetsingsfase en resultaten

In de toetsingsfase wordt nagegaan of de resultaten van het experiment overeenkomen met de voorspellingen. Deze fase bestaat in de wetenschap uit het uitvoeren van het onderzoek door middel van een experiment of door middel van analyse van bestaande data uit wetenschappelijke literatuur. Bij het ontwerpen van een experiment is het belangrijk dat er controlemaatregelen worden genomen. Deze maatregelen zijn er om te voorkomen dat andere factoren dan de uitgekozen variabele, invloed hebben op het toetsen van de voorspellingen. In de toetsingsfase wordt naast het doen van de experimenten vaak ook statistiek toegepast.

Het experiment houdt in dat de speekselproductie van honden continu wordt bijgehouden tijdens het aanbieden van het voedsel met daaraan voorafgaand de rinkelende bel. Uit de resultaten van het onderzoek blijkt dat de speekselproductie na verloop van tijd toeneemt bij honden al na het horen van de bel. Wanneer dit lang genoeg wordt volgehouden, is de speekselproductie bij het horen van de bel even hoog als de oorspronkelijke speekselproductie tijdens het eten van het voedsel.

Evaluatiefase en nieuwe waarneming

In de laatste fase worden de resultaten van het onderzoek bekeken en worden er conclusies getrokken. Aan de hand van de voorspellingen en of deze wel of niet zijn uitgekomen, wordt duidelijk of de onderzoekshypothese voor dit experiment juist was of weerlegd kan worden. In de evaluatiefase wordt bekeken hoe reëel verklaringen zijn en hoe reëel alternatieve hypothesen zijn.

Vaak komen er tijdens het evalueren nieuwe vragen op die getest moeten worden. Zo worden er dus voortdurend denkstappen gezet in de cirkel van de empirische cyclus, steeds gebaseerd op concrete (nieuwe/aanvullende) waarnemingen. Elke conclusie en nieuwe onderzoeksvraag brengt de wetenschap weer een stapje verder, als in een opwaartse spiraal.

In het voorbeeld komt de onderzoeker tot de conclusie dat het mogelijk is om honden te conditioneren tot het geven van een reflex op een neutrale stimulus. Deze reflex wordt de geconditioneerde reflex genoemd en het proces van aanleren heet klassieke conditionering. Dit is een antwoord op de onderzoeksvraag. Hierna is de onderzoeker echter nog niet klaar. Er ontstaan nieuwe vragen uit dit onderzoek zoals of klassieke conditionering ook mogelijk is bij mensen, en of het bijvoorbeeld toegepast kan worden op het voelen van pijn. Dit levert nieuwe hypotheses op. Met de waarnemingen uit dit experiment zijn dus nieuwe vragen ontstaan waarnaar onderzoek gedaan kan worden.

Verslaglegging en de empirische cyclus

Een wetenschappelijk verslag heeft een communicatieve functie waarbij onderzoekers aan vakgenoten laten zien welk onderzoek ze gedaan hebben en welke resultaten uit dit onderzoek zijn gekomen. Het verslag moet voldoende informatie geven om het onderzoek te kunnen beoordelen en eventueel te repliceren. Hiertoe worden alle fasen van de empirische cyclus weergegeven en wel op zodanige wijze dat de lezer alle denkstappen, observaties en gegevens kan volgen, nagaan en voor zichzelf kan verifiëren om tot een conclusie te komen. In het hoofdstuk Wetenschappelijk verslag staat beschreven hoe de stappen van de empirische cyclus in een wetenschappelijk verslag worden opgenomen.

Relatie tussen de empirische cyclus en wetenschappelijke verslaglegging

Inhoud Empirische cyclus