Поділитися:
6 кроків наукового методу та його характеристики
The кроки науковий метод Вони служать для того, щоб відповісти на наукове питання організовано і об'єктивно. Вона передбачає спостереження за світом і його явищами, досягаючи пояснення того, що спостерігається, перевіряючи, чи є пояснення дійсним, і, нарешті, прийнявши або відкинувши пояснення.
Таким чином, науковий метод має ряд характеристик, які визначають його: спостереження, експерименти, запитання і відповіді на запитання. Однак не всі вчені дотримуються саме цього процесу. Деякі галузі науки можуть бути легко перевірені, ніж інші.
Наприклад, вчені, які вивчають, як зірки змінюються, коли вони стають старше, або як динозаври перетравлюють їжу, не можуть просунути життя зірки за мільйон років або провести дослідження та випробування з динозаврами, щоб перевірити свої гіпотези.
Коли прямі експерименти неможливі, вчені модифікують науковий метод. Хоча це змінюється майже з кожним науковим дослідженням, мета полягає в тому, щоб: виявити причинно-наслідкові відносини, ставлячи питання, збираючи і вивчаючи дані, і бачимо, чи може вся наявна інформація бути об'єднана в логічний відповідь..
З іншого боку, часто етапи наукового методу є ітеративними; нова інформація, спостереження або ідеї можуть призвести до повторення кроків.
Протоколи наукового методу можна розділити на шість етапів / етапів / етапів, які застосовуються до всіх видів досліджень:
-Питання
-Спостереження
-Формулювання гіпотези
-Експериментація
-Аналіз даних
-Відхилити або прийняти гіпотезу.
Нижче я покажу основні кроки, які виконуються при проведенні розслідування. Для того, щоб ви краще зрозуміли, наприкінці статті я залишу приклад застосування етапів біологічного експерименту; у відкритті структури ДНК.
Індекс
- 1 Які кроки наукового методу? Які вони та їхні характеристики
- 1.1 Крок 1 - Задати питання
- 1.2 Крок 2 - Спостереження
- 1.3 Крок 3 - Формування гіпотез
- 1.4 Крок 4- Експериментація
- 1.5 Крок 5: Аналіз даних
- 1.6 Крок 6: Висновки. Інтерпретувати дані і прийняти або відхилити гіпотезу
- 1.7 Інші кроки: 7- Оприлюднення результатів та 8- Перевірка результатів, що повторюють дослідження (зроблено іншими вченими)
- 2 Реальний приклад наукового методу у відкритті структури ДНК
- 2.1 Питання
- 2.2 Спостереження та гіпотеза
- 2.3 Експеримент
- 2.4 Аналіз та висновки
- 3 Історія
- 3.1 Аристотель і греки
- 3.2 Мусульмани і золотий вік ісламу
- 3.3 Відродження
- 3.4 Ньютон і сучасна наука
- 4 Важливість
- 5 Посилання
Які кроки наукового методу? Які вони та їхні характеристики
Крок 1. Задайте питання
Науковий метод починається тоді, коли вчений / дослідник задає питання про те, що він спостерігав або що він досліджує: як, що, коли, хто, що, чому або де?
Наприклад, Альберт Ейнштейн, коли він розробляв свою теорію відносності, запитував себе: що він побачить, якщо він зможе пройти біля променя світла, поширюючись через простір??
Крок 2. Спостереження
Цей крок передбачає проведення спостережень та збору інформації, яка допоможе відповісти на це питання. Спостереження не повинні бути неформальними, а навмисними з думкою, що зібрана інформація є об'єктивною.
Систематичне і ретельне збирання вимірювань і даних є різницею між псевдонауками, такими як алхімія, і науками, такими як хімія або біологія.
Вимірювання можуть проводитися в контрольованому середовищі, такому як лабораторія, або на більш-менш недоступних або не маніпулюються об'єктах, таких як зірки або людські популяції.
Вимірювання часто вимагають спеціальних наукових інструментів, таких як термометри, мікроскопи, спектроскопи, прискорювачі часток, вольтметри ...
Існує кілька типів наукових спостережень. Найбільш поширеними є прямі і непрямі.
Прикладом спостереження буде те, що зроблено Луї Пастером, перш ніж розробити свою зародкову теорію інфекційних захворювань. Під мікроскопом він зауважив, що шовкові черв'яки на півдні Франції мали хвороби, інфіковані паразитами.
Крок 3 - Формулювання гіпотези
Третій етап - формулювання гіпотези. Гіпотеза - це твердження, яке можна використовувати для прогнозування результатів майбутніх спостережень.
Нульова гіпотеза є гарним типом гіпотези для початку дослідження. Це пропоноване пояснення явища або обґрунтованої пропозиції, що передбачає можливе співвідношення між явищем.
Прикладом нульової гіпотези є: "швидкість, з якою трава росте, не залежить від кількості світла, яке вона отримує".
Приклади гіпотези:
- Футболісти, які регулярно тренуються, використовуючи час, набирають більше голів, ніж ті, хто пропускає 15% тренування.
- Батьки, які вперше вивчали вищу освіту, на 70% більше розслаблені під час пологів.
Корисна гіпотеза повинна дозволяти передбачення міркуваннями, включаючи дедуктивні міркування. Гіпотеза могла передбачити результат експерименту в лабораторії або спостереження за явищем в природі. Прогнозування також може бути статистичним і розглядатиметься лише з ймовірностями.
Якщо передбачення не є доступним через спостереження або досвід, гіпотеза ще не перевірена і залишиться в цій ненауковій мірі. Пізніше нова технологія або теорія могли б зробити можливими необхідні експерименти.
Крок 4 - Експериментація
Наступним кроком є експериментування, коли вчені проводять так звані наукові експерименти, в яких перевіряються гіпотези.
Прогнози, які намагаються зробити гіпотезу, можна перевірити експериментами. Якщо результати тесту суперечать прогнозам, гіпотези ставляться під сумнів і стають менш стійкими.
Якщо експериментальні результати підтверджують прогнози гіпотез, то вони вважаються більш правильними, але вони можуть бути неправильними і все ще підлягати новим експериментам.
Щоб уникнути помилки спостережень в експериментах, використовується методика експериментального контролю. Цей метод використовує контраст між кількома зразками (або спостереженнями) при різних умовах, щоб побачити, що змінюється або що залишається тим же самим.
Приклад
Наприклад, для перевірки нульової гіпотези "швидкість росту трави не залежить від кількості світла", ми повинні були б спостерігати і брати дані з трави, що не піддалася впливу світла.
Це називається "контрольна група". Вони ідентичні іншим експериментальним групам, за винятком досліджуваної змінної.
Важливо пам'ятати, що контрольна група може відрізнятися від будь-якої експериментальної групи лише змінною. Таким чином Ви можете знати, що це за змінна той, який виробляє зміни чи ні.
Наприклад, не можна порівнювати траву, що знаходиться зовні в тіні з травою на сонці. Ні трава одного міста, ані інша. Окрім світла, між двома групами є змінні, такі як вологість ґрунту та рН.
Інший приклад дуже поширених контрольних груп
Дуже поширеними є експерименти, щоб дізнатися, чи має препарат ефективність для лікування того, що бажано. Наприклад, якщо ви хочете знати ефекти аспірину, ви можете використовувати дві групи в першому експерименті:
- Експериментальна група 1, до якої надається аспірин.
- Група 2 контролює, з тими ж характеристиками групи 1, і до якої не передбачений аспірин.
Крок 5: Аналіз даних
Після експерименту взяті дані, які можуть бути у вигляді чисел, так / ні, присутні / відсутні або інші спостереження.
Важливо враховувати дані, які не очікувалися або які не були потрібні. Багато експериментів були саботовані дослідниками, які не беруть до уваги дані, які не відповідають тому, що очікується.
Цей крок передбачає визначення того, що показують результати експерименту та вирішення наступних дій. Прогнози гіпотези порівнюються з прогнозами нульової гіпотези, щоб визначити, хто краще може пояснити дані.
У випадках, коли експеримент повторюється багато разів, може знадобитися статистичний аналіз.
Якщо докази відкинули гіпотезу, потрібна нова гіпотеза. Якщо експериментальні дані підтверджують гіпотезу, але докази не є достатньо сильними, інші прогнози гіпотези повинні бути перевірені з іншими експериментами..
Після того, як гіпотеза твердо підтверджується даними, може бути запропоновано нове дослідницьке питання, щоб надати більше інформації з цього ж питання.
Крок 6: Висновки. Інтерпретувати дані і прийняти або відхилити гіпотезу
Для багатьох експериментів висновки формуються на основі неформального аналізу даних. Просто запитайте, чи входять дані в гіпотезу? це спосіб прийняття або відхилення гіпотези.
Однак краще застосувати статистичний аналіз до даних, встановити ступінь "прийняття" або "відхилення". Математика також корисна для оцінки впливу помилок вимірювань та інших невизначеностей в експерименті.
Якщо гіпотеза прийнята, не гарантується, що це правильна гіпотеза. Це лише означає, що результати експерименту підтримують гіпотезу. У наступний раз можна повторити експеримент і отримати різні результати. Гіпотеза також може пояснити спостереження, але це неправильне пояснення.
Якщо гіпотеза відхилена, це може бути кінець експерименту або його можна зробити знову. Якщо процес буде здійснено знову, буде здійснено більше спостережень і більше даних.
Інші кроки: 7- Оприлюднення результатів та 8- Перевірка результатів, що повторюють дослідження (зроблено іншими вченими)
Якщо експеримент не можна повторити для отримання тих же результатів, це означає, що оригінальні результати могли бути помилковими. Внаслідок цього єдиний експеримент проводиться кілька разів, особливо коли є неконтрольовані змінні або інші ознаки помилки експерименту..
Щоб отримати значні або дивовижні результати, інші вчені також можуть спробувати відтворити результати самостійно, особливо якщо ці результати важливі для власної роботи..
Справжній приклад наукового методу у відкритті структури ДНК
Історія відкриття структури ДНК є класичним прикладом етапів наукового методу: в 1950 році було відомо, що генетичне успадкування має математичний опис, з досліджень Грегора Менделя, і що ДНК містила генетичну інформацію..
Однак механізм зберігання генетичної інформації (тобто генів) в ДНК був не ясний.
Важливо мати на увазі, що тільки Уотсон і Крік брали участь у відкритті структури ДНК, хоча вони були удостоєні Нобелівської премії. Вони сприяли знанням, даними, ідеями і відкриттями багатьох вчених того часу.
Питання
Попередні дослідження ДНК визначали його хімічний склад (чотири нуклеотиди), структуру кожного з нуклеотидів та інші властивості.
ДНК була ідентифікована як носій генетичної інформації експериментом Avery-MacLeod-McCarty в 1944 році, але механізм того, як генетична інформація зберігається в ДНК, не була чіткою.
Тому питання може бути:
Як зберігається генетична інформація в ДНК?
Спостереження і гіпотеза
Все, що досліджувалося в той час про ДНК, складалося з спостережень. У цьому випадку спостереження часто проводили за допомогою мікроскопа або рентгенівського випромінювання.
Лінус Паулінг запропонував, що ДНК може бути потрійною спіраллю. Ця гіпотеза також була розглянута Френсісом Криком і Джеймсом Д. Уотсоном, але була відкинута.
Коли Ватсон і Крік знали гіпотезу Полінга, вони з наявних даних зрозуміли, що він помилявся, і Паулінг незабаром визнає свої труднощі з цією структурою. Тому гонка для виявлення структури ДНК полягала у виявленні правильної структури.
Який прогноз зробить гіпотеза? Якщо ДНК має спіральну структуру, то її рентгенографічна картина буде Х-подібною.
Тому, гіпотеза про те, що ДНК має структуру подвійної спіралі випробування з рентгенівськими результатами / даними. Спеціально випробувані з даними рентгенівської дифракції, наданими Розаліном Франкліном, Джеймсом Уотсоном та Френсісом Криком у 1953 році.
Експеримент
Розалінд Франклін кристалізувала чисту ДНК і проводила рентгенівську дифракцію для отримання фото 51. Результати показали X-форму.
У серії з п'яти статей опубліковані в Росії Природа продемонстровано експериментальні дані, що підтверджують модель Уотсона і Кріка.
З них, стаття Франкліна і Реймонда Гослінга була першою публікацією з даними рентгенівської дифракції, що підтримувала модель Уотсона і Кріка.
Аналіз і висновки
Коли Уотсон побачив детальну дифракційну картину, він одразу визнав її як спіраль.
Він і Крік створили свою модель, використовуючи цю інформацію разом з раніше відомою інформацією про склад ДНК і про молекулярні взаємодії, такі як водневі зв'язки..
Історія
Оскільки важко точно виділити, коли почав застосовуватися науковий метод, важко відповісти на питання, хто створив науковий метод.
Метод і його кроки розвивалися з часом, і вчені, які використовували його, вносили свій внесок, розвиваючись і поступово вдосконалюючись.
Аристотель і греки
Арістотель, один з найвпливовіших філософів історії, був засновником емпіричної науки, тобто процесу випробування гіпотез з досвіду, експериментів і прямого і непрямого спостереження.
Греки були першою західною цивілізацією, яка почала спостерігати і вимірювати, щоб зрозуміти і вивчити явища світу, однак не було структури, щоб назвати її науковим методом..
Мусульмани і золотий вік ісламу
Насправді, розвиток сучасного наукового методу розпочався з мусульманських вчених у період Золотого століття ісламу, у Х-ХVІ ст. Пізніше філософи-вчені Просвітництва продовжували його вдосконалювати.
Серед усіх вчених, які зробили свій внесок, Альхасен (Абу Алі аль-Шасан ібн аль-анасан ібн аль-Хайам) був головним донором, який деякі історики вважали "архітектором наукового методу". Його метод мав наступні етапи, ви можете бачити його схожість з описаними в цій статті:
-Спостереження за світом природи.
-Встановити / визначити проблему.
-Сформулюйте гіпотезу.
-Перевірка гіпотези шляхом експериментів.
-Оцінюйте та аналізуйте результати.
-Інтерпретуйте дані та зробіть висновки.
-Публікуйте результати.
Відродження
Філософ Роджер Бекон (1214 - 1284) вважається першою людиною, яка застосовує індуктивні міркування як частина наукового методу.
Під час Ренесансу Френсіс Бекон розробив індуктивний метод через причину і наслідок, і Декарт запропонував, що висновок є єдиним способом дізнатися і зрозуміти..
Ньютон і сучасна наука
Ісааком Ньютоном можна вважати вченого, який остаточно уточнив процес до сьогоднішнього дня, як відомо. Він запропонував і застосував на практиці той факт, що науковий метод потребував як дедуктивного, так і індуктивного методу.
Після Ньютона з'явилися інші великі вчені, які сприяли розвитку методу, серед них Альберт Ейнштейн.
Значення
Науковий метод важливий, тому що це надійний спосіб набуття знань. Вона ґрунтується на визначенні афірмацій, теорій та знань про дані, експерименти та спостереження.
Тому воно має важливе значення для просування суспільства в техніці, науці в цілому, здоров'я і взагалі для формування теоретичних знань і практичних застосувань.
Наприклад, цей метод науки суперечить тому, що ґрунтується на вірі. З вірою ви вірите в щось традицією, письмом або вірою, не покладаючись на докази, які можна спростувати, і не можете робити експерименти або спостереження, які заперечують або приймають переконання цієї віри..
З наукою дослідник може виконувати кроки цього методу, дійти висновків, представляти дані, а інші дослідники можуть повторити цей експеримент або спостереження, щоб підтвердити його чи ні..
Список літератури
- Ернандес Самперіє, Роберто; Фернандес Колладо, Карлос і Баптиста Лусіо, Пілар (1991). Методологія дослідження (2-е изд., 2001). Мексика Д.Ф., Мексика. McGraw-Hill.
- Kazilek, C.J. і Пірсон, Девід (2016, 28 червня). Що таке науковий метод? Університет штату Арізона, Коледж вільних мистецтв і наук. Отримано 15 січня 2017 року.
- Lodico, Marguerite G. Сполдінг, Д. Т. і Воегли, Кетрін Х. (2006). Методи в дослідженні освіти: від теорії до практики (2-е изд., 2010). Сан-Франциско, США. Jossey-Bass.
- Маркес, Омар (2000). Процес дослідження в соціальних науках. Барінас, Венесуела UNELLEZ.
- Тамайо Т., Маріо (1987). Процес наукових досліджень (3-е изд., 1999). Мексика Д.Ф., Мексика. Вапно.
- Віра, Аліріо (1999). Аналіз даних. Сан-Крістобаль, Венесуела. Національний експериментальний університет Тачіри (UNET).
- Wolfs, Frank L. H. (2013). Вступ до наукового методу. Нью-Йорк, США. Університет Рочестера, кафедра фізики та астрономії. Отримано 15 січня 2017 року.
- Вудка, Хосе (1998, 24 вересня). Що таке "науковий метод"? Ріверсайд, США. Каліфорнійський університет, кафедра фізики і астрономії. Отримано 15 січня 2017 року.
- Мартин Шаттлворт (23 квітня 2009 року). Хто винайшов науковий метод? Отримано 23 грудня 2017 р. З Explorable.com: explorable.com.