Найбільш важливою складовою частиною наукових досліджень є експерименти. Це один з основних способів одержати нові наукові знання. Більше 2/3 всіх трудових ресурсів науки витрачається на експерименти. В основі експериментального дослідження лежить експеримент, що представляє собою науково поставлений досвід або спостереження явища в точно визначених умовах, що дозволяють стежити за його ходом, управляти їм, відтворювати його щораз при повторенні цих умов. Від звичайного, повсякденного, пасивного спостереження експеримент відрізняється активним впливом дослідника на досліджуване явище.

Основною метою експерименту є перевірка теоретичних положень (підтвердження робочої гіпотези), а також більше широке й глибоке вивчення теми наукового дослідження.

Експеримент повинен бути проведений по можливості в найкоротший строк з мінімальними витратами при найвищій якості отриманих результатів.

Розрізняють експерименти природні й штучні.

Природні експерименти характерні при вивченні соціальних явищ (соціальний експеримент) в обстановці, наприклад, виробництва, побуту й т.п.

Штучні експерименти широко застосовуються в багатьох загальнонаукових дослідженнях. У цьому випадку вивчають явища, ізольовані до необхідного ступеня, щоб оцінити їх у кількісному і якісному відношеннях.

Іноді виникає необхідність провести пошукові експериментальні дослідження. Вони необхідні в тому випадку, якщо важко класифікувати всі фактори, що впливають на досліджуване явище внаслідок відсутності достатніх попередніх даних. На основі попереднього експерименту будується програма досліджень у повному обсязі.

Експериментальні дослідження бувають лабораторні й виробничі.

Лабораторні досліди проводять із застосуванням типових приладів, спеціальних моделюючих установок, стендів, устаткування й т.д. Ці дослідження дозволяють найбільше повно й доброякісно, з необхідною повторюваністю вивчити вплив одних характеристик при варіюванні інших. Лабораторні досвіди, у випадку досить повного наукового обґрунтування експерименту (математичне планування), дозволяють одержати гарну наукову інформацію з мінімальними витратами. Однак такі експерименти не завжди повністю моделюють реальний хід досліджуваного процесу, тому виникає потреба в проведенні виробничого експерименту.

Виробничі експериментальні дослідження мають на меті вивчити процес у реальних умовах з урахуванням впливу різних випадкових факторів виробничого середовища.

Однієї з різновидів виробничих експериментів є статистичне збирання матеріалів в організаціях, які накопичують по стандартних формах ті або інші дані. Цінність цих матеріалів полягає в тім, що вони систематизовані за багато років за єдиною методикою. Такі дані добре піддаються обробці методами статистики й теорії ймовірностей.

У ряді випадків виробничий експеримент ефективно проводити методом анкетування. Для досліджуваного процесу становлять ретельно продуману методику. Основні дані збирають методом опитування виробничих організацій по попередньо складеній анкеті. Цей метод дозволяє зібрати дуже велику кількість даних спостережень або вимірів по досліджуваному питанню. Однак до результатів анкетних даних варто ставитися з особливою увагою, оскільки вони не завжди містять досить достовірні відомості.

Залежно від теми наукового дослідження обсяг експериментів може бути різним. У найкращому разі для підтвердження робочої гіпотези досить лабораторного експерименту, але іноді доводиться проводити серію експериментальних досліджень: попередніх (пошукових), лабораторних, полігонних на експлуатованому об'єкті.

У ряді випадків на експеримент затрачається велика кількість засобів. Науковець робить величезну кількість спостережень і вимірів, одержує безліч діаграм, графіків, виконує невиправдано велику кількість випробувань.

На обробку й аналіз такого експерименту затрачається багато часу. Іноді виявляється, що виконано багато зайвого, непотрібного. Все це можливо, коли експериментатор чітко не обґрунтував мету й завдання експерименту. В інших випадках результати тривалого, великого експерименту не повністю підтверджують робочу гіпотезу наукового дослідження. Як правило, це також властиво для експерименту, чітко не обґрунтованого метою й завданнями.

Тому перш ніж приступитися до експериментальних досліджень, необхідно розробити методологію експерименту.

Методологія експерименту — це загальна структура (проект) експерименту, тобто постановка й послідовність виконання експериментальних досліджень. Методологія експерименту містить у собі наступні основні етапи:

- розробку плану-програми експерименту;

- оцінку вимірів і вибір засобів для проведення експерименту;

- проведення експерименту;

- обробку й аналіз експериментальних даних.

Наведена кількість етапів справедливо для традиційного експерименту. Останнім часом широко застосовують математичну теорію експерименту, що дозволяє різко підвищити точність і зменшити обсяг експериментальних досліджень.

В цьому випадку методологія експерименту включає такі етапи:

- розробку плану-програми експерименту;

- оцінку способів й вибір засобів для проведення експерименту;

- математичне планування експерименту;

- проведення експериментального дослідження;

- обробка й аналіз отриманих даних.

Тепер зупинимося детальніше на етапах експериментального дослідження.