METODA NAUKOWA: 6 KROKÓW I ICH CHARAKTERYSTYKA (PRZYKŁAD) - NAUKA - 2025

Metoda naukowa to proces stosowany w gałęziach nauki do testowania hipotez naukowych poprzez obserwację, kwestionowanie, formułowanie hipotez i eksperymenty. To racjonalny sposób na uzyskanie obiektywnej i rzetelnej wiedzy.

Dlatego metoda naukowa ma szereg cech, które ją definiują: obserwację, eksperymentowanie oraz zadawanie pytań i odpowiadanie na nie. Jednak nie wszyscy naukowcy dokładnie przestrzegają tego procesu. Niektóre dziedziny nauki można łatwiej przetestować niż inne.

Etapy metody naukowej: pytanie, badanie, formułowanie hipotezy, eksperyment, analiza danych, wnioski.

Na przykład naukowcy badający, jak gwiazdy zmieniają się wraz z wiekiem lub jak dinozaury trawią swoje pożywienie, nie mogą przyspieszyć życia gwiazdy o milion lat ani przeprowadzić badań i testów na dinozaurach, aby sprawdzić swoje hipotezy.

Kiedy bezpośrednie eksperymentowanie nie jest możliwe, naukowcy modyfikują metodę naukową. Chociaż zmienia się przy prawie każdym badaniu naukowym, cel jest ten sam: odkryć związki przyczynowo-skutkowe poprzez zadawanie pytań, zbieranie i analizowanie danych oraz sprawdzanie, czy wszystkie dostępne informacje można połączyć w logiczną odpowiedź.

Z drugiej strony naukowiec często ponownie przechodzi przez kolejne etapy metody naukowej, ponieważ nowe informacje, dane lub wnioski mogą sprawić, że konieczne będzie ponowne przejście przez te etapy.

Na przykład naukowiec może postawić hipotezę, że „przejadanie się przyspiesza starzenie”, przeprowadzić eksperyment i wyciągnąć wnioski. Następnie możesz przejść przez kolejne kroki, zaczynając od innej hipotezy, np. „Jedzenie zbyt dużej ilości cukru przyspiesza starzenie”.

Jaka jest metoda naukowa i do czego służy?

Metoda naukowa to empiryczna metoda badawcza, która służy pozyskiwaniu nowej wiedzy i informacji. „Empiryczny” oznacza, że ​​jest oparty na rzeczywistości, wykorzystuje dane; jest przeciwieństwem „teorii”. Dlatego naukowcy wykorzystują metodę naukową do poznawania rzeczywistości, zbierania danych i przeprowadzania eksperymentów. Można je podzielić na sześć kroków / faz / etapów, które dotyczą wszystkich rodzajów badań:

-Pytanie oparte na obserwacji.

-Dochodzenie.

-Formułowanie hipotezy.

-Eksperymentowanie.

-Analiza danych.

-Odrzucić lub zaakceptować hipotezę (wnioski).

Następnie pokażę podstawowe kroki, które są podejmowane podczas prowadzenia dochodzenia. Abyście lepiej to zrozumieli, na końcu artykułu zostawię przykład zastosowania kroków w eksperymencie biologicznym; w odkrywaniu struktury DNA.

Główne cechy metody naukowej

- Użyj obserwacji jako punktu wyjścia.

- Zadawaj pytania i odpowiedzi. Aby sformułować hipotezę, naukowiec w sposób systematyczny zadaje pytania i odpowiedzi, dążąc do ustalenia związków przyczynowo-skutkowych w aspektach rzeczywistości.

- Wymaga weryfikacji, czyli wyniki muszą być weryfikowane przez różnych naukowców.

- Generuje niepodważalne wnioski. Jeżeli wniosków nie można zweryfikować, nie można zastosować metody naukowej.

- Daje powtarzalne wyniki; eksperymenty mogą być replikowane przez naukowców w celu uzyskania takich samych wyników.

- Jest obiektywny; opiera się na eksperymentach i obserwacji, a nie subiektywnych opiniach.

Jakie są etapy metody naukowej? Z czego się składają i jakie są ich cechy

Krok 1 - Zadaj pytanie na podstawie obserwacji

Metoda naukowa zaczyna się, gdy naukowiec / badacz zadaje pytanie o coś, co zaobserwował lub co badają: jak, co, kiedy, kto, co, dlaczego lub gdzie?

Przykłady obserwacji i pytań:

- Louis Pasteur zaobserwował pod mikroskopem, że jedwabniki z południa Francji były zarażone pasożytami.

- Biolog obserwuje pod mikroskopem, że obecność pewnych typów komórek poprawia objawy ospy. Możesz zapytać, czy te komórki zwalczają wirusa ospy?

- Albert Einstein, opracowując swoją teorię szczególnej teorii względności, zadał sobie pytanie: Co byś zobaczył, gdybyś mógł przejść obok promienia światła rozchodzącego się w przestrzeni?

Krok 2 - dochodzenie

Ten krok polega na przeprowadzeniu badań, zebraniu informacji, które pomogą odpowiedzieć na pytanie. Ważne jest, aby zebrane informacje były obiektywne i pochodziły z wiarygodnych źródeł. Można je badać m.in. poprzez internetowe bazy danych, w bibliotekach, książkach, wywiadach, badaniach.

Istnieje kilka rodzajów obserwacji naukowych. Najczęstsze są bezpośrednie i pośrednie.

Krok 3 - sformułowanie hipotezy

Trzeci etap to sformułowanie hipotezy. Hipoteza to stwierdzenie, które można wykorzystać do przewidywania wyników przyszłych obserwacji.

Przykłady hipotez:

• Piłkarze, którzy regularnie trenują wykorzystując czas, strzelają więcej goli niż ci, którzy opuszczają 15% sesji treningowych.
• Nowi rodzice, którzy ukończyli studia wyższe, są w 70% przypadków bardziej zrelaksowani podczas porodu.

Użyteczna hipoteza musi umożliwiać przewidywanie poprzez rozumowanie, w tym wnioskowanie dedukcyjne. Hipoteza może przewidywać wynik eksperymentu w laboratorium lub obserwację zjawiska w przyrodzie.

Jeśli prognozy nie są dostępne na podstawie obserwacji lub doświadczenia, hipoteza nie jest jeszcze sprawdzalna i pozostanie w tej nienaukowej mierze. Później nowa technologia lub teoria mogłaby umożliwić niezbędne eksperymenty.

Krok 4 - eksperymentowanie

Przypadek eksperymentu z ludźmi.

Kolejnym krokiem są eksperymenty, podczas których naukowcy przeprowadzają tzw. Eksperymenty naukowe, w których testowane są hipotezy.

Przewidywania, które próbują sformułować hipotezy, można sprawdzić za pomocą eksperymentów. Jeśli wyniki testu są sprzeczne z przewidywaniami, hipotezy są kwestionowane i stają się mniej trwałe.

Jeśli wyniki eksperymentów potwierdzą przewidywania hipotez, wówczas hipotezy są uważane za bardziej poprawne, ale mogą być błędne i podlegać dalszym eksperymentom.

Aby uniknąć błędów obserwacyjnych w eksperymentach, stosuje się eksperymentalną technikę kontrolną. Ta technika wykorzystuje kontrast między wieloma próbkami (lub obserwacjami) w różnych warunkach, aby zobaczyć, co się zmienia lub pozostaje takie samo.

Przykład

Aby przetestować hipotezę „tempo wzrostu trawy nie zależy od ilości światła”, należałoby obserwować i pobierać dane z trawy, która nie jest wystawiona na działanie światła.

Nazywa się to „grupą kontrolną”. Są identyczne z pozostałymi grupami eksperymentalnymi, z wyjątkiem badanej zmiennej.

Należy pamiętać, że grupa kontrolna może różnić się od dowolnej grupy eksperymentalnej tylko jedną zmienną. W ten sposób możesz wiedzieć, że to ta zmienna powoduje zmiany, czy nie.

Na przykład trawy na zewnątrz w cieniu nie można porównać do trawy na słońcu. Ani trawa jednego miasta z trawą innego. Oprócz światła, między tymi dwiema grupami istnieją zmienne, takie jak wilgotność gleby i pH.

Kolejny przykład bardzo powszechnej grupy kontrolnej

Eksperymenty mające na celu sprawdzenie, czy lek jest skuteczny w leczeniu pożądanego, są bardzo powszechne. Na przykład, jeśli chcesz poznać działanie aspiryny, możesz użyć dwóch grup w pierwszym eksperymencie:

• Grupa eksperymentalna 1, do której dostarczana jest aspiryna.
• Grupa kontrolna 2, o takich samych cechach jak grupa 1, do której nie dostarczono aspiryny.

Krok 5: analiza danych

Po eksperymencie pobierane są dane, które mogą mieć postać liczb, tak / nie, obecne / nieobecne lub inne obserwacje.

Systematyczne i staranne zbieranie pomiarów i danych stanowi różnicę między pseudonaukami, takimi jak alchemia, a naukami ścisłymi, takimi jak chemia czy biologia. Pomiary można wykonywać w kontrolowanym środowisku, takim jak laboratorium, lub na mniej lub bardziej niedostępnych lub niemożliwych do manipulacji obiektach, takich jak gwiazdy lub populacje ludzi.

Pomiary często wymagają specjalistycznych instrumentów naukowych, takich jak termometry, mikroskopy, spektroskopy, akceleratory cząstek, woltomierze …

Ten krok polega na ustaleniu, co pokazują wyniki eksperymentu i podjęciu decyzji o kolejnych działaniach. W przypadku wielokrotnego powtarzania eksperymentu może być konieczna analiza statystyczna.

Jeśli dowody odrzuciły hipotezę, wymagana jest nowa hipoteza. Jeśli dane z eksperymentu potwierdzają hipotezę, ale dowody nie są wystarczająco mocne, inne przewidywania hipotezy należy przetestować za pomocą innych eksperymentów.

Gdy hipoteza jest silnie poparta dowodami, można zadać nowe pytanie badawcze, aby uzyskać więcej informacji na ten sam temat.

Krok 6: Wnioski. Zinterpretuj dane i zaakceptuj lub odrzuć hipotezę

W przypadku wielu eksperymentów wnioski formułowane są na podstawie nieformalnej analizy danych. Po prostu zapytaj, czy dane pasują do hipotezy? jest to sposób na przyjęcie lub odrzucenie hipotezy.

Jednak lepiej jest zastosować analizę statystyczną do danych, aby ustalić stopień „akceptacji” lub „odrzucenia”. Matematyka jest również przydatna do oceny skutków błędów pomiarowych i innych niepewności w eksperymencie.

Jeśli hipoteza zostanie zaakceptowana, nie ma gwarancji, że jest ona poprawna. Oznacza to po prostu, że wyniki eksperymentu potwierdzają hipotezę. Możliwe jest powtórzenie eksperymentu i następnym razem uzyskanie innych wyników. Hipoteza może również wyjaśniać obserwacje, ale jest to błędne wyjaśnienie.

Jeśli hipoteza zostanie odrzucona, może to oznaczać koniec eksperymentu lub można to zrobić ponownie. Jeśli powtórzysz proces, będziesz mieć więcej obserwacji i więcej danych.

Inne kroki to: 7- Przekazanie wyników i 8- Sprawdź wyniki poprzez powtórzenie badań (przeprowadzonych przez innych naukowców)

Jeśli eksperymentu nie można powtórzyć w celu uzyskania takich samych wyników, oznacza to, że pierwotne wyniki mogły być błędne. W rezultacie pojedynczy eksperyment jest często wykonywany wielokrotnie, zwłaszcza gdy występują niekontrolowane zmienne lub inne oznaki błędu eksperymentalnego.

Aby uzyskać znaczące lub zaskakujące wyniki, inni naukowcy mogą również próbować je powtórzyć, zwłaszcza jeśli są one ważne dla ich własnej pracy.

Prawdziwy przykład metody naukowej w odkrywaniu struktury DNA

Historia odkrycia struktury DNA jest klasycznym przykładem etapów metody naukowej: w 1950 r. Wiadomo było, że dziedziczenie genetyczne ma opis matematyczny z badań Grzegorza Mendla, a DNA zawiera informację genetyczną.

Jednak mechanizm przechowywania informacji genetycznej (tj. Genów) w DNA był niejasny.

Należy zauważyć, że nie tylko Watson i Crick uczestniczyli w odkryciu struktury DNA, chociaż otrzymali Nagrodę Nobla. Wielu ówczesnych naukowców wniosło wiedzę, dane, pomysły i odkrycia.

Pytanie z obserwacji

Wcześniejsze badania DNA pozwoliły określić jego skład chemiczny (cztery nukleotydy), strukturę każdego z nukleotydów i inne właściwości.

DNA zostało zidentyfikowane jako nośnik informacji genetycznej w eksperymencie Avery-MacLeod-McCarty w 1944 r., Ale mechanizm przechowywania informacji genetycznej w DNA był niejasny.

Pytanie mogłoby zatem brzmieć:

Dochodzenie

Osoby zaangażowane, w tym Linus Pauling, Watson czy Crick, badały i szukały informacji; w tym przypadku ewentualnie poszukiwanie czasu, książek i rozmów z kolegami.

Hipoteza

Linus Pauling zaproponował, że DNA może być potrójną helisą. Tę hipotezę rozważali również Francis Crick i James D. Watson, ale odrzucili ją.

Kiedy Watson i Crick dowiedzieli się o hipotezie Paulinga, zrozumieli z istniejących danych, że się mylił i Pauling wkrótce przyzna się do swoich trudności z tą strukturą. Dlatego wyścig do odkrycia struktury DNA polegał na odkryciu właściwej struktury.

Jaką prognozę uczyni ta hipoteza? Gdyby DNA miało strukturę helikalną, jego wzór dyfrakcji rentgenowskiej miałby kształt X.

W związku z tym hipoteza, że ​​DNA ma strukturę podwójnej helisy, byłaby testowana na podstawie wyników / danych rentgenowskich, aw szczególności za pomocą danych z dyfrakcji rentgenowskiej dostarczonych przez Rosalind Franklin, Jamesa Watsona i Francisa Cricka w 1953 roku.

Eksperyment

Rosalind Franklin wykrystalizowała czyste DNA i wykonała dyfrakcję rentgenowską w celu uzyskania fotografii 51. Wyniki pokazały kształt X.

Dowody eksperymentalne wspierające model Watsona i Cricka przedstawiono w serii pięciu artykułów opublikowanych w Nature.

Spośród nich artykuł Franklina i Raymonda Goslingów był pierwszą publikacją z danymi dyfrakcji rentgenowskiej wspierającą model Watsona i Cricka.

Analiza i wnioski

Kiedy Watson zobaczył szczegółowy wzór dyfrakcji, natychmiast rozpoznał go jako helisę.

On i Crick stworzyli swój model, wykorzystując te informacje wraz z wcześniej znanymi informacjami o składzie DNA i o interakcjach molekularnych, takich jak wiązania wodorowe.

Historia

Ponieważ trudno jest dokładnie określić, kiedy zaczęto stosować metodę naukową, trudno jest odpowiedzieć na pytanie, kto ją stworzył.

Metoda i jej etapy ewoluowały z biegiem czasu, a naukowcy, którzy ją stosowali, wnieśli swój wkład, stopniowo ewoluując i udoskonalając.

Arystoteles i Grecy

Arystoteles, jeden z najbardziej wpływowych filozofów w historii, był twórcą nauk empirycznych, czyli procesu testowania hipotez z doświadczenia, eksperymentów oraz obserwacji bezpośredniej i pośredniej.

Grecy byli pierwszą zachodnią cywilizacją, która zaczęła obserwować i mierzyć, aby zrozumieć i badać zjawiska na świecie, jednak nie było struktury, która mogłaby nazwać to metodą naukową.

Muzułmanie i złoty wiek islamu

W rzeczywistości rozwój nowoczesnej metody naukowej rozpoczął się od muzułmańskich uczonych podczas Złotego Wieku Islamu, w X-XIV wieku. Później filozofowie-naukowcy Oświecenia nadal go udoskonalali.

Spośród wszystkich badaczy, którzy wnieśli swój wkład, Alhacen (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam) był głównym autorem, uważanym przez niektórych historyków za „architekta metody naukowej”. Jego metoda miała następujące etapy, możesz zobaczyć jej podobieństwo do tych wyjaśnionych w tym artykule:

-Obserwacja świata przyrody.

-Ustanów / zdefiniuj problem.

-Sformułuj hipotezę.

-Testuj hipotezę poprzez eksperymenty.

-Ocena i analiza wyników.

-Interinterpretować dane i wyciągnąć wnioski.

-Publikuj wyniki.

renesans

Filozof Roger Bacon (1214-1284) jest uważany za pierwszą osobę, która zastosowała rozumowanie indukcyjne jako część metody naukowej.

W okresie renesansu Francis Bacon opracował metodę indukcyjną poprzez przyczynę i skutek, a Kartezjusz zaproponował, że jedynym sposobem uczenia się i rozumienia jest dedukcja.

Newton i współczesna nauka

Izaaka Newtona można uznać za naukowca, który ostatecznie dopracował ten proces do dziś jest on znany. Zaproponował i wprowadził w życie fakt, że metoda naukowa wymaga zarówno metody dedukcyjnej, jak i indukcyjnej.

Po Newtonie byli inni wielcy naukowcy, którzy przyczynili się do rozwoju metody, w tym Albert Einstein.

Znaczenie

Metoda naukowa jest ważna, ponieważ jest niezawodnym sposobem zdobywania wiedzy. Opiera się na twierdzeniach, teoriach i wiedzy na danych, eksperymentach i obserwacjach.

Dlatego też dla postępu społeczeństwa w technologii, nauce w ogóle, zdrowiu i ogólnie rzecz biorąc, konieczne jest generowanie wiedzy teoretycznej i praktycznych zastosowań.

Na przykład ta metoda naukowa jest sprzeczna z metodą opartą na wierze. Z wiarą w coś wierzą tradycje, pisma lub wierzenia, bez oparcia się na dowodach, które można obalić, ani nie można dokonywać eksperymentów lub obserwacji, które zaprzeczają lub akceptują wierzenia tej wiary.

Dzięki nauce badacz może wykonać kroki tej metody, wyciągnąć wnioski, przedstawić dane, a inni badacze mogą powtórzyć ten eksperyment lub obserwacje, aby go potwierdzić lub nie.

Bibliografia

1. Hernández Sampieri Roberto; Fernández Collado, Carlos i Baptista Lucio, Pilar (1991). Metodologia badań (wyd. 2, 2001). Mexico DF, Meksyk. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ and Pearson, David (28 czerwca 2016). Jaka jest metoda naukowa? Arizona State University, College of Liberal Arts and Sciences. Dostęp 15 stycznia 2017.
3. Lodico, Marguerite G.; Spaulding, Dean T. i Voegtle, Katherine H. (2006). Metody w badaniach edukacyjnych: od teorii do praktyki (wyd. 2, 2010). San Francisco, Stany Zjednoczone. Jossey-Bass.
4. Marquez, Omar (2000). Proces badawczy w naukach społecznych. Barinas, Wenezuela. UNELLEZ.
5. Tamayo T., Mario (1987). Proces badań naukowych (wyd. 3, 1999). Mexico DF, Meksyk. Limusa.
6. Vera, Alirio (1999). Analiza danych. San Cristóbal, Wenezuela. Narodowy Eksperymentalny Uniwersytet Táchira (UNET).
7. Wilki, Frank LH (2013). Wprowadzenie do metody naukowej. Nowy Jork, USA. University of Rochester, Wydział Fizyki i Astronomii. Dostęp 15 stycznia 2017.
8. Wudka, José (24 września 1998). Co to jest „metoda naukowa”? Riverside, Stany Zjednoczone. Uniwersytet Kalifornijski, Wydział Fizyki i Astronomii. Dostęp 15 stycznia 2017.
9. Martyn Shuttleworth (23 kwietnia 2009). Kto wynalazł metodę naukową? Pobrano 23 grudnia 2017 r. Z Explorable.com: explorable.com.