ZNANSTVENA METODA: 6 KORAKOV IN NJIHOVE ZNAČILNOSTI (PRIMER) - ZNANOST - 2026

Znanstvena metoda je proces, uporabljen v vejah znanosti preizkusiti znanstveno hipotezo skozi opazovanje, spraševanje, oblikovanje hipotez, in eksperimentiranja. Gre za racionalen način pridobivanja objektivnega in zanesljivega znanja.

Znanstvena metoda ima torej vrsto značilnosti, ki jo opredeljujejo: opazovanje, eksperimentiranje ter postavljanje in odgovarjanje na vprašanja. Vendar vsi znanstveniki ne sledijo natančno temu postopku. Nekatere veje znanosti je mogoče lažje preizkusiti kot druge.

Koraki znanstvene metode: vprašanje, preiskava, oblikovanje hipotez, eksperiment, analiza podatkov, zaključki.

Na primer, znanstveniki, ki preučujejo, kako se zvezde spreminjajo s starostjo ali kako dinozavri prebavljajo svojo hrano, ne morejo napredovati življenja zvezde za milijon let ali izvajati študije in teste na dinozavrovih, da bi preizkusili svoje hipoteze.

Kadar neposredno eksperimentiranje ni mogoče, znanstveniki spremenijo znanstveno metodo. Čeprav se spreminja skoraj pri vsaki znanstveni preiskavi, je cilj enak: odkrivanje vzročno-posledičnih odnosov s postavljanjem vprašanj, zbiranjem in preučevanjem podatkov in ugotavljanjem, ali je mogoče vse razpoložljive informacije združiti v en logičen odgovor.

Po drugi strani pa znanstvenik pogosto znova prehaja skozi faze znanstvene metode, saj lahko zaradi novih informacij, podatkov ali zaključkov ponovno pride skozi korake.

Na primer, znanstvenik lahko hipotetizira, da "prenajedanje pospešuje staranje", izvede poskus in sklepa. Potem bi lahko ponovno stopili skozi korake, začenši z drugo hipotezo, na primer "uživanje preveč sladkorja pospešuje staranje."

Kaj je znanstvena metoda in čemu služi?

Znanstvena metoda je empirična metoda raziskovanja, ki služi pridobivanju novih znanj in informacij. "Empirično" pomeni, da temelji na resničnosti, uporablja podatke; je nasprotno od "teoretičnega". Zato znanstveniki uporabljajo znanstveno metodo za spoznavanje resničnosti, zbiranje podatkov in izvajanje eksperimentov. Lahko ga razdelimo na šest korakov / faz / faz, ki veljajo za vse vrste raziskav:

-Vprašanje na podlagi opazovanja.

Preiskava.

- Oblikovanje hipoteze.

-Eksperimentacija.

-Analiza podatkov.

-Opovrnite ali sprejmite hipotezo (sklepe).

Nato bom prikazal temeljne korake, ki jih izvajamo pri preiskavi. Da boste bolje razumeli, bom na koncu članka pustil primer uporabe korakov v biološkem poskusu; pri odkritju strukture DNK.

Glavne značilnosti znanstvene metode

- Uporabite opazovanje kot izhodišče.

- Zastavite vprašanja in odgovore. Za oblikovanje hipoteze znanstvenik na sistematičen način postavlja vprašanja in odgovore, s katerimi želi vzpostaviti vzročno-posledične povezave v vidikih resničnosti.

- Zahteva preverjanje, torej rezultate morajo preveriti različni znanstveniki.

- ustvari ovrgljive zaključke. Če zaključkov ni mogoče preveriti, znanstvene metode ni mogoče uporabiti.

- daje ponovljive rezultate; poskuse lahko znanstveniki ponovijo, da bi dosegli enake rezultate.

- je objektiven; temelji na eksperimentiranju in opazovanju, ne na subjektivnih mnenjih.

Kateri so koraki znanstvene metode? Kaj sestavljajo in njihove značilnosti

1. korak - Zastavite vprašanje na podlagi opažanja

Znanstvena metoda se začne, ko znanstvenik / raziskovalec postavi vprašanje o nečem, kar so opazili ali kaj preiskujejo: kako, kaj, kdaj, kdo, kaj, zakaj ali kje?

Primeri opazovanj in vprašanj:

- Louis Pasteur je pod mikroskopom opazil, da imajo sviloprejke na jugu Francije bolezni, okužene s paraziti.

- Biolog pod mikroskopom opazi, da prisotnost določenih vrst celic izboljšuje simptome malih strupov. Lahko vprašate, ali se te celice borijo proti virusu malih strup?

- Albert Einstein, ko je razvijal svojo teorijo posebne relativnosti, se je vprašal: Kaj bi videl, če bi lahko hodil zraven svetlobe, ko se širi skozi vesolje?

2. korak. Preiskava

Ta korak je sestavljen iz raziskovanja, zbiranja informacij za odgovor na vprašanje. Pomembno je, da so zbrane informacije objektivne in iz zanesljivih virov. Preiskati jih je mogoče z internetnimi zbirkami podatkov, v knjižnicah, knjigah, intervjujih, raziskavah, med drugim.

Znanstvenih opazovanj je več. Najpogostejše so neposredne in posredne.

Korak 3- Izdelava hipotez

Tretja stopnja je formulacija hipoteze. Hipoteza je izjava, s katero je mogoče predvideti rezultat prihodnjih opazovanj.

Primeri hipotez:

• Nogometaši, ki redno trenirajo in izkoristijo čas, dosežejo več golov kot tisti, ki zamudijo 15% treningov.
• Novi starši, ki so študirali visokošolsko izobrazbo, so v 70% primerov pri porodu bolj sproščeni.

Koristna hipoteza mora omogočati napovedi z obrazložitvijo, vključno z deduktivnim sklepanjem. Hipoteza bi lahko napovedovala izid poskusa v laboratoriju ali opazovanja pojava v naravi.

Če napovedi ne bodo dostopne z opazovanjem ali izkušnjami, hipoteza še ni preizkušena in bo ostala še neznanstvena. Kasneje bi lahko nova tehnologija ali teorija omogočila potrebne poskuse.

4. korak - Preizkus

Primer eksperimentiranja z ljudmi.

Naslednji korak je eksperimentiranje, ko znanstveniki izvajajo tako imenovane znanstvene eksperimente, v katerih preizkušajo hipoteze.

Napovedi, ki jih poskušajo dati hipoteze, je mogoče preizkusiti s poskusi. Če rezultati testov nasprotujejo napovedim, se hipoteze postavijo pod vprašaj in postanejo manj trajnostne.

Če eksperimentalni rezultati potrjujejo napovedi hipotez, se šteje, da so hipoteze pravilnejše, vendar so morda napačne in ostajajo predmet nadaljnjih poskusov.

Da se izognemo opazovalni napaki v poskusih, uporabimo eksperimentalno tehniko nadzora. Ta tehnika uporablja kontrast med več vzorci (ali opazovanji) pod različnimi pogoji, da vidimo, kaj se spreminja ali ostane enako.

Primer

Za preizkus hipoteze „hitrost rasti trave ni odvisna od količine svetlobe“, bi morali opazovati in vzeti podatke iz trave, ki ni izpostavljena svetlobi.

Temu se reče "nadzorna skupina." So identične drugim poskusnim skupinam, razen spremenljivke v preiskavi.

Pomembno si je zapomniti, da se lahko kontrolna skupina od katere koli poskusne skupine razlikuje le za eno spremenljivko. Tako lahko veste, da sprememba povzroča spremembe ali ne.

Na primer, trave zunaj v senci ne moremo primerjati s travo na soncu. Prav tako ne trava enega mesta z drugim. Med obema skupinama poleg svetlobe obstajajo tudi spremenljivke, na primer vlaga in pH.

Še en primer zelo pogoste kontrolne skupine

Preizkusi, s katerimi ugotovimo, ali je zdravilo učinkovito pri zdravljenju želenega, so zelo pogosti. Če želite na primer vedeti učinke aspirina, lahko v prvem poskusu uporabite dve skupini:

• Poskusna skupina 1, ki ji daje aspirin.
• Kontrolna skupina 2, z enakimi značilnostmi kot skupina 1 in ki ji aspirin ni bil zagotovljen.

5. korak: analiza podatkov

Po poskusu se vzamejo podatki, ki so lahko v obliki številk, da / ne, prisotni / odsotni ali drugačna opažanja.

Sistematično in skrbno zbiranje meritev in podatkov je razlika med psevdoznanostmi, kot je alkemija, in znanostmi, kot sta kemija ali biologija. Meritve se lahko izvajajo v nadzorovanem okolju, kot je laboratorij, ali na bolj ali manj nedostopnih ali neobvladljivih predmetih, kot so zvezde ali človeška populacija.

Meritve pogosto zahtevajo specializirane znanstvene instrumente, kot so termometri, mikroskopi, spektroskopi, pospeševalci delcev, voltmetri …

Ta korak vključuje določitev, kaj kažejo rezultati eksperimenta in odločitev o naslednjih ukrepih. V primerih, ko se poskus večkrat ponovi, bo morda potrebna statistična analiza.

Če so dokazi zavrnili hipotezo, je potrebna nova hipoteza. Če podatki iz eksperimenta podpirajo hipotezo, vendar dokazi niso dovolj močni, je treba z drugimi poskusi preizkusiti druge napovedi hipoteze.

Ko hipoteza močno podpira dokaze, se lahko postavi novo raziskovalno vprašanje, ki bo zagotovilo več informacij o isti temi.

6. korak: sklepi. Interpretirati podatke in sprejeti ali zavrniti hipotezo

Za številne poskuse se sklepi oblikujejo na podlagi neformalne analize podatkov. Preprosto vprašajte, ali podatki ustrezajo hipotezi? gre za način sprejemanja ali zavrnitve hipoteze.

Vendar je bolje uporabiti statistično analizo podatkov in ugotoviti stopnjo „sprejetja“ ali „zavrnitve“. Matematika je uporabna tudi za ocenjevanje učinkov merilnih napak in drugih negotovosti v poskusu.

Če je hipoteza sprejeta, ni zagotovo pravilna hipoteza. To samo pomeni, da rezultati eksperimenta podpirajo hipotezo. Poskus je mogoče podvojiti in naslednjič dobiti drugačne rezultate. Tudi hipoteza lahko pojasni opažanja, vendar je napačna razlaga.

Če je hipoteza zavrnjena, je to morda konec eksperimenta ali pa se lahko opravi znova. Če postopek ponovite, boste imeli več opazovanj in več podatkov.

Drugi koraki so: 7- Sporočanje rezultatov in 8- Preverjanje rezultatov s ponovitvijo raziskave (ki so jo izvedli drugi znanstveniki)

Če preizkusa ni mogoče ponoviti, da bi dosegli enake rezultate, to pomeni, da bi bili prvotni rezultati lahko napačni. Zaradi tega je običajno, da se en poskus izvede večkrat, zlasti kadar obstajajo nenadzorovane spremenljivke ali drugi znaki eksperimentalne napake.

Za pridobitev pomembnih ali presenetljivih rezultatov lahko tudi drugi znanstveniki poskušajo same posnemati rezultate, zlasti če so ti pomembni za njihovo delo.

Pravi primer znanstvene metode pri odkrivanju strukture DNK

Zgodovina odkritja strukture DNK je klasičen primer korakov znanstvene metode: leta 1950 je bilo znano, da ima genetsko dedovanje matematični opis iz študij Gregorja Mendela in da DNK vsebuje genetske informacije.

Vendar mehanizem shranjevanja genetskih informacij (tj. Genov) v DNK ni bil jasen.

Pomembno je omeniti, da pri odkritju strukture DNK nista sodelovala samo Watson in Crick, čeprav sta bila prejeta Nobelovo nagrado. Številni znanstveniki takrat so prispevali znanje, podatke, ideje in odkritja.

Vprašanje iz pripomb

Prejšnje raziskave DNK so določile njeno kemično sestavo (štiri nukleotide), strukturo vsakega nukleotida in druge lastnosti.

DNA je bila s poskusom Avery-MacLeod-McCarty leta 1944 identificirana kot nosilec genetskih informacij, mehanizem, kako so genetske informacije shranjene v DNK, pa ni bil jasen.

Vprašanje bi torej lahko bilo:

Preiskava

Vpleteni ljudje, vključno z Linusom Paulingom, Watsonom ali Crickom, so preiskovali in iskali informacije; v tem primeru morda raziskovanje časa, knjig in pogovorov s sodelavci.

Hipoteza

Linus Pauling je predlagal, da bi DNK lahko bila trojna vijačnica. To hipotezo sta upoštevala tudi Francis Crick in James D. Watson, vendar so jo zavrgli.

Ko sta Watson in Crick izvedela za Paulingovo hipotezo, sta iz obstoječih podatkov razumela, da se moti, in Pauling bo kmalu priznal svoje težave s to strukturo. Zato je bila tekma za odkrivanje strukture DNK odkrivanje pravilne strukture.

Kakšno napoved bi podala hipoteza? Če bi DNK imel spiralno strukturo, bi bil njegov vzorec rentgenske difrakcije X-oblika.

Zato bi hipotezo, da ima DNK dvojno vijačno strukturo, preizkusili z rezultati / podatki rentgenskih žarkov, natančneje pa, da so bili testirani z rentgensko difrakcijo, ki so jo leta 1953 posredovali Rosalind Franklin, James Watson in Francis Crick.

Preizkus

Rosalind Franklin je kristalizirala čisto DNK in opravila rentgensko difrakcijo, da bi ustvarila fotografijo 51. Rezultati so pokazali X obliko.

Eksperimentalni dokazi, ki podpirajo model Watson in Crick, so bili predstavljeni v seriji petih člankov, objavljenih v reviji Nature.

Med njimi je bil Franklin in Raymond Gosling papir prva publikacija z rentgenskimi difrakcijskimi podatki, ki je podpirala model Watson in Crick.

Analiza in zaključki

Ko je Watson videl podroben vzorec difrakcije, ga je takoj prepoznal kot vijačnico.

On in Crick sta ustvarila svoj model, pri čemer sta uporabila te podatke skupaj s prej znanimi informacijami o sestavi DNK in o molekularnih interakcijah, kot je vezanje z vodikom.

Zgodovina

Ker je težko natančno določiti, kdaj se je začela uporabljati znanstvena metoda, je težko odgovoriti na vprašanje, kdo jo je ustvaril.

Metoda in njeni koraki so se sčasoma razvijali in znanstveniki, ki so jo uporabljali, so prispevali, malo po malo razvijali in izpopolnjevali.

Aristotel in Grki

Aristotel, eden najvplivnejših filozofov v zgodovini, je bil utemeljitelj empirične znanosti, torej procesa preizkušanja hipotez iz izkušenj, eksperimentiranja ter neposrednega in posrednega opazovanja.

Grki so bili prva zahodna civilizacija, ki je začela opazovati in meriti, da bi razumela in preučevala svetovne pojave, vendar ni bilo strukture, ki bi ji lahko rekli znanstvena metoda.

Muslimani in zlata doba islama

Pravzaprav se je razvoj sodobne znanstvene metode pri muslimanskih učenjakih začel v zlati dobi islama, v 10. do 14. stoletju. Pozneje so ga filozofi znanstveniki razsvetljenstva še naprej izpopolnjevali.

Med vsemi prispevki učenjakov je bil glavni prispevalec Alhacen (Abū 'Alī al-alasan ibn al-alasan ibn al-Hayṯam), ki ga nekateri zgodovinarji smatrajo za "arhitekta znanstvene metode." Njegova metoda je imela naslednje faze, lahko vidite njeno podobnost s tistimi, ki so razložene v tem članku:

-Opazovanje naravnega sveta.

-Ustavi / opredeli težavo.

- Formirajte hipotezo.

- Preizkusite hipotezo z eksperimentiranjem.

-Vrednoti in analizira rezultate.

-Ta interpretirati podatke in narediti sklepe.

Objavi rezultate.

Renesansa

Filozof Roger Bacon (1214-1284) velja za prvo osebo, ki je kot del znanstvene metode uporabila induktivno sklepanje.

V času renesanse je Francis Bacon razvil induktivno metodo z vzrokom in posledico, Descartes pa je predlagal, da je odbitki edini način učenja in razumevanja.

Newton in moderna znanost

Isaaca Newtona lahko štejemo za znanstvenika, ki je postopek dokončno izpopolnil, dokler danes ni znan. Predlagal in uveljavil je dejstvo, da znanstvena metoda potrebuje tako deduktivno kot induktivno metodo.

Po Newtonu so bili še drugi veliki znanstveniki, ki so prispevali k razvoju metode, med njimi tudi Albert Einstein.

Pomen

Znanstvena metoda je pomembna, saj je zanesljiv način pridobivanja znanja. Temelji na utemeljitvi trditev, teorij in znanja na podlagi podatkov, poskusov in opazovanj.

Zato je za napredek družbe v tehnologiji, znanosti na splošno, zdravju in na splošno potrebno ustvariti teoretično znanje in praktične aplikacije.

Ta metoda znanosti je na primer v nasprotju z metodo, ki temelji na veri. Z vero nekaj verjamejo izročila, spisi ali verovanja, ne da bi temeljili na dokazih, ki jih je mogoče oporekati, niti na poskusih ali opažanjih, ki zanikajo ali sprejemajo prepričanja te vere.

Z znanostjo lahko raziskovalec izvede korake te metode, doseže sklepe, predstavi podatke, drugi raziskovalci pa lahko poskus poskušajo ponoviti ali ne.

Reference

1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos in Baptista Lucio, Pilar (1991). Metodologija raziskovanja (2. izd., 2001). Mehika DF, Mehika. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ in Pearson, David (2016, 28. junij). Kakšna je znanstvena metoda? Arizona State University, College of Liberal Arts and Sciences. Dostopno 15. januarja 2017.
3. Lodico, Marguerite G .; Spaulding, Dean T. in Voegtle, Katherine H. (2006). Metode v izobraževalnem raziskovanju: od teorije do prakse (2. izd., 2010). San Francisco, Združene države Amerike. Jossey-Bass.
4. Márquez, Omar (2000). Raziskovalni postopek v družboslovju. Barinas, Venezuela. UNELLEZ.
5. Tamayo T., Mario (1987). Proces znanstvenega raziskovanja (3. izd., 1999). Mehika DF, Mehika. Limusa.
6. Vera, Alirio (1999). Analiza podatkov. San Cristóbal, Venezuela. Nacionalna eksperimentalna univerza Táchira (UNET).
7. Wolfs, Frank LH (2013). Uvod v znanstveno metodo. New York, ZDA. Univerza v Rochesteru, Oddelek za fiziko in astronomijo. Dostopno 15. januarja 2017.
8. Wudka, José (1998, 24. septembra). Kaj je "znanstvena metoda"? Riverside, ZDA. Kalifornijska univerza, oddelek za fiziko in astronomijo. Dostopno 15. januarja 2017.
9. Martyn Shuttleworth (23. april 2009). Kdo je izumil znanstveno metodo? Pridobljeno 23. decembra 2017 z Explorable.com: explorable.com.