6 kroków metody naukowej i jej charakterystyka



The kroki metoda naukowa Służą do odpowiedzi na pytanie naukowe w sposób zorganizowany i obiektywny. Polega na obserwowaniu świata i jego zjawisk, dochodzeniu do wyjaśnienia tego, co jest obserwowane, sprawdzaniu, czy wyjaśnienie jest poprawne, i wreszcie akceptowaniu lub zaprzeczaniu wyjaśnień.

Metoda naukowa ma zatem szereg cech, które ją definiują: obserwacja, eksperymentowanie, zadawanie pytań i odpowiadanie na nie. Jednak nie wszyscy naukowcy podążają dokładnie za tym procesem. Niektóre gałęzie nauki można łatwiej udowodnić niż inne.

Na przykład naukowcy badający, jak gwiazdy zmieniają się wraz z wiekiem lub jak dinozaury trawią pokarm, nie mogą przyspieszyć życia gwiazdy w ciągu miliona lat lub przeprowadzić badań i testów z dinozaurami, aby przetestować ich hipotezy.

Kiedy bezpośrednie eksperymentowanie nie jest możliwe, naukowcy modyfikują metodę naukową. Chociaż jest on modyfikowany niemal przy każdym badaniu naukowym, cel jest taki sam: odkrywanie związków przyczynowo-skutkowych poprzez zadawanie pytań, zbieranie i badanie danych oraz sprawdzanie, czy wszystkie dostępne informacje można połączyć w logicznej odpowiedzi.

Z drugiej strony często etapy metody naukowej są powtarzalne; nowe informacje, obserwacje lub pomysły mogą spowodować powtórzenie kroków.

Protokoły metody naukowej można podzielić na sześć etapów / faz / etapów, które dotyczą wszystkich rodzajów badań:

-Pytanie

-Obserwacja

-Sformułowanie hipotezy

-Eksperymentowanie

-Analiza danych

-Odrzuć lub zaakceptuj hipotezę.

Poniżej przedstawię podstawowe kroki, które są wykonywane podczas przeprowadzania dochodzenia. Aby lepiej to zrozumieć, na końcu artykułu zostawię przykład zastosowania kroków w eksperymencie z biologią; w odkryciu struktury DNA.

Indeks

  • 1 Jakie są kroki metody naukowej? Czym są i jakie są ich cechy
    • 1.1 Krok 1 - Zadaj pytanie
    • 1.2 Krok 2 - Obserwacja
    • 1.3 Krok 3: Formułowanie hipotez
    • 1.4 Krok 4: Eksperymentowanie
    • 1.5 Krok 5: Analiza danych
    • 1.6 Krok 6: Wnioski. Interpretuj dane i zaakceptuj lub odrzuć hipotezę
    • 1.7 Inne kroki to: 7- Publikowanie wyników i 8- Sprawdzanie wyników replikacji badań (wykonanych przez innych naukowców)
  • 2 Prawdziwy przykład metody naukowej w odkrywaniu struktury DNA
    • 2.1 Pytanie
    • 2.2 Obserwacja i hipoteza
    • 2.3 Eksperyment
    • 2.4 Analiza i wnioski
  • 3 Historia
    • 3.1 Arystoteles i Grecy
    • 3.2 Muzułmanie i złoty wiek islamu
    • 3.3 Renesans
    • 3.4 Newton i nowoczesna nauka
  • 4 Znaczenie
  • 5 referencji

Jakie są kroki metody naukowej? Czym są i jakie są ich cechy

Krok 1- Zadaj pytanie

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

Na przykład Albert Einstein, kiedy rozwijał swoją teorię szczególnej teorii względności, zadał sobie pytanie: co by zobaczył, gdyby mógł przejść obok promienia światła podczas rozprzestrzeniania się w przestrzeni??

Krok 2- Obserwacja

Ten krok obejmuje obserwacje i zbieranie informacji, które pomogą odpowiedzieć na pytanie. Obserwacje nie powinny być nieformalne, lecz celowe, z myślą, że zebrane informacje są obiektywne.

Systematyczne i staranne zbieranie pomiarów i danych jest różnicą między pseudonaukami, takimi jak alchemia, a nauką, takimi jak chemia czy biologia.

Pomiary mogą być wykonywane w kontrolowanym środowisku, takim jak laboratorium, lub na mniej lub bardziej niedostępnych lub niemożliwych do manipulacji obiektach, takich jak gwiazdy lub populacje ludzkie.

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

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

Przykładem obserwacji może być Louis Pasteur przed rozwinięciem jego germinalnej teorii chorób zakaźnych. Pod mikroskopem zauważył, że robaki jedwabne w południowej Francji chorowały na pasożyty.

Krok 3: Formułowanie hipotezy

Trzecim etapem jest sformułowanie hipotezy. Hipoteza jest stwierdzeniem, które można wykorzystać do przewidywania wyników przyszłych obserwacji.

Hipoteza zerowa jest dobrym typem hipotezy do rozpoczęcia badania. Jest to sugerowane wyjaśnienie zjawiska lub uzasadnionej propozycji sugerującej możliwą korelację między zbiorem zjawisk.

Przykład hipotezy zerowej brzmi: „prędkość, z jaką rośnie trawa, nie zależy od ilości światła, które otrzymuje”.

Przykłady hipotezy:

  • Piłkarze, którzy trenują regularnie wykorzystując czas, strzelają więcej bramek niż ci, którzy tracą 15% treningu.
  • Rodzice po raz pierwszy, którzy studiowali wyższe wykształcenie, są o 70% bardziej zrelaksowani podczas porodu.

Przydatna hipoteza powinna pozwolić na przewidywanie poprzez rozumowanie, w tym wnioskowanie dedukcyjne. Hipoteza mogłaby przewidywać wynik eksperymentu w laboratorium lub obserwację zjawiska w przyrodzie. Przewidywanie może być również statystyczne i dotyczyć tylko prawdopodobieństw.

Jeśli przewidywania nie są dostępne przez obserwację lub doświadczenie, hipoteza nie jest jeszcze testowalna i pozostanie w tym nienaukowym środku. Później nowa technologia lub teoria mogłaby umożliwić niezbędne eksperymenty.

Krok 4: Eksperymentowanie

Kolejnym krokiem jest eksperymentowanie, kiedy naukowcy przeprowadzają tak zwane eksperymenty naukowe, w których testowane są hipotezy.

Przewidywania, które próbują stworzyć hipotezę, można zweryfikować za pomocą eksperymentów. Jeśli wyniki testu przeczą przewidywaniom, hipotezy są kwestionowane i stają się mniej trwałe.

Jeśli wyniki eksperymentalne potwierdzają przewidywania hipotez, wówczas są one uważane za bardziej poprawne, ale mogą być błędne i nadal podlegać nowym eksperymentom.

Aby uniknąć błędu obserwacyjnego w eksperymentach, stosuje się technikę kontroli eksperymentalnej. Ta technika wykorzystuje kontrast między wieloma próbkami (lub obserwacjami) w różnych warunkach, aby zobaczyć, co się zmienia lub co pozostaje takie samo.

Przykład

Na przykład, aby przetestować hipotezę zerową „tempo wzrostu trawy nie zależy od ilości światła”, musielibyśmy obserwować i pobierać dane z trawy, która nie jest narażona na światło.

Nazywa się to „grupą kontrolną”. Są identyczne z innymi grupami eksperymentalnymi, z wyjątkiem zmiennej, która jest badana.

Ważne jest, aby pamiętać, że grupa kontrolna może się różnić od dowolnej grupy eksperymentalnej w zmiennej. W ten sposób możesz wiedzieć, czym jest ta zmienna ten, który wywołuje zmiany, czy nie.

Na przykład nie można porównać trawy na zewnątrz w cieniu z trawą na słońcu. Ani trawa jednego miasta z inną. Oprócz światła istnieją między nimi dwie zmienne, takie jak wilgotność gleby i pH.

Kolejny przykład bardzo częstych grup kontrolnych

Eksperymenty mające na celu ustalenie, czy lek ma skuteczność w leczeniu tego, co jest pożądane, są bardzo powszechne. Na przykład, jeśli chcesz poznać efekty działania aspiryny, możesz użyć dwóch grup w pierwszym eksperymencie:

  • Grupa eksperymentalna 1, do której dostarczana jest aspiryna.
  • Grupa 2 kontrolna o tych samych cechach grupy 1, do której nie jest dostarczana aspiryna.

Krok 5: Analiza danych

Po eksperymencie pobierane są dane, które mogą mieć postać liczb, tak / nie, obecnych / nieobecnych lub innych obserwacji.

Ważne jest, aby wziąć pod uwagę dane, których nie oczekiwano lub które nie były pożądane. Wiele eksperymentów zostało sabotowanych przez naukowców, którzy nie biorą pod uwagę danych, które nie pasują do oczekiwanych.

Ten krok polega na określeniu wyników eksperymentu i podjęciu decyzji o dalszych działaniach. Prognozy hipotezy są porównywane z przewidywaniami hipotezy zerowej, aby określić, która z nich jest w stanie lepiej wyjaśnić dane.

W przypadkach, w których eksperyment jest powtarzany wielokrotnie, może być konieczna analiza statystyczna.

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

Po potwierdzeniu hipotezy przez dowody można zadać nowe pytanie badawcze, aby dostarczyć więcej informacji na ten sam temat.

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

W wielu eksperymentach wnioski są formułowane na podstawie nieformalnej analizy danych. Wystarczy zapytać, czy dane pasują do hipotezy? jest to sposób na zaakceptowanie 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 pomiaru i innych niepewności w eksperymencie.

Jeśli hipoteza zostanie zaakceptowana, nie ma gwarancji, że jest to prawidłowa hipoteza. Oznacza to tylko, że wyniki eksperymentu potwierdzają hipotezę. Można powtórzyć eksperyment i uzyskać różne wyniki następnym razem. Hipoteza może również wyjaśniać obserwacje, ale jest to błędne wyjaśnienie.

Jeśli hipoteza zostanie odrzucona, może to być koniec eksperymentu lub można to zrobić ponownie. Jeśli proces zostanie przeprowadzony ponownie, zostanie pobranych więcej obserwacji i danych.

Inne kroki to: 7- Publikuj wyniki i 8- Sprawdź wyniki replikujące badania (wykonane przez innych naukowców)

Jeśli nie można powtórzyć eksperymentu, aby uzyskać takie same wyniki, oznacza to, że oryginalne wyniki mogły być błędne. W rezultacie, jeden eksperyment jest często przeprowadzany kilka razy, zwłaszcza gdy występują niekontrolowane zmienne lub inne oznaki błędu eksperymentalnego.

Aby uzyskać znaczące lub zaskakujące wyniki, inni naukowcy mogą również próbować replikować wyniki samodzielnie, zwłaszcza jeśli wyniki te są 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, na podstawie badań Gregora Mendla, i że DNA zawiera informacje genetyczne.

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

Ważne jest, aby pamiętać, że tylko Watson i Crick uczestniczyli w odkryciu struktury DNA, chociaż otrzymali Nagrodę Nobla. Wnieśli oni wiedzę, dane, pomysły i odkrycia wielu naukowców tamtych czasów.

Pytanie

Poprzednie badania DNA określiły jego skład chemiczny (cztery nukleotydy), strukturę każdego z nukleotydów i inne właściwości.

DNA zidentyfikowano jako nośnik informacji genetycznej w eksperymencie Avery-MacLeod-McCarty w 1944 r., Ale mechanizm sposobu przechowywania informacji genetycznej w DNA nie był jasny.

Pytanie może zatem być:

Jak informacja genetyczna jest przechowywana w DNA?

Obserwacja i hipoteza

Wszystko, co było badane w tym czasie na temat DNA, składało się z obserwacji. W tym przypadku obserwacje często wykonywano za pomocą mikroskopu lub prześwietlenia rentgenowskiego.

Linus Pauling zaproponował, że DNA może być potrójną helisą. Hipotezę tę rozważali także Francis Crick i James D. Watson, ale została odrzucona.

Kiedy Watson i Crick znali hipotezę Paulinga, zrozumieli na podstawie istniejących danych, że się mylił, a Pauling wkrótce przyznałby się do trudności z tą strukturą. Dlatego wyścig o odkrycie struktury DNA polegał na odkryciu prawidłowej struktury.

Jakie przewidywania miałaby hipoteza? Gdyby DNA miało strukturę spiralną, jego dyfraktogram rentgenowski miałby kształt litery X..

Dlatego, hipoteza, że ​​DNA ma strukturę podwójnej helisy byłby testowany z wynikami / danymi rentgenowskimi.Specjalnie testowany z danymi dyfrakcji rentgenowskiej dostarczonymi przez Rosalind Franklin, James Watson i Francis Crick w 1953 r..

Eksperymentuj

Rosalind Franklin wykrystalizowała czyste DNA i przeprowadziła dyfrakcję rentgenowską, aby uzyskać zdjęcie 51. Wyniki wykazały kształt X..

W serii pięciu artykułów opublikowanych w Natura przedstawiono dowody eksperymentalne wspierające model Watsona i Cricka.

Spośród nich artykuł Franklina i Raymonda Goslinga był pierwszą publikacją z danymi dyfrakcji rentgenowskiej, które wspierały 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 na temat składu DNA i interakcji molekularnych, takich jak wiązania wodorowe..

Historia

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

Metoda i jej etapy ewoluowały w czasie, a naukowcy, którzy z niej korzystali, wnieśli swój wkład, stopniowo ewoluując i doskonaląc się.

Arystoteles i Grecy

Arystoteles, jeden z najbardziej wpływowych filozofów historii, był twórcą nauki empirycznej, czyli procesu testowania hipotez z doświadczenia, eksperymentowania i obserwacji bezpośredniej i pośredniej.

Grecy byli pierwszą zachodnią cywilizacją, która zaczęła obserwować i mierzyć, aby zrozumieć i badać zjawiska świata, jednak nie było struktury, która mogłaby nazywać ją metodą naukową.

Muzułmanie i złoty wiek islamu

W rzeczywistości rozwój nowoczesnej metody naukowej rozpoczął się od uczonych muzułmańskich w złotym wieku islamu, w dziesiątym do czternastego wieku. Później filozofowie-naukowcy Oświecenia nadal go udoskonalali.

Wśród wszystkich uczonych, którzy wnieśli swój wkład, Alhacén (Abū 'Ali al-Ḥasan ibn al-anasan ibn al-Hayṯam), był głównym autorem, uważanym przez niektórych historyków za „architekta metody naukowej”. Jego metoda miała następujące etapy, widać jej podobieństwo do tych wyjaśnionych w tym artykule:

-Obserwacja świata przyrody.

-Ustal / zdefiniuj problem.

-Sformułuj hipotezę.

-Przetestuj hipotezę poprzez eksperymentowanie.

-Oceń i przeanalizuj wyniki.

-Interpretuj dane i wyciągnij wnioski.

-Opublikuj wyniki.

Renesans

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

W okresie renesansu Francis Bacon rozwinął metodę indukcyjną poprzez przyczynę i skutek, a Kartezjusz zaproponował, aby dedukcja była jedynym sposobem na poznanie i zrozumienie.

Newton i nowoczesna nauka

Izaaka Newtona można uznać za naukowca, który ostatecznie udoskonalił proces do dzisiaj, jak wiadomo. Zaproponował i wcielił w życie fakt, że metoda naukowa wymaga zarówno metody dedukcyjnej, jak i indukcyjnej.

Po Newtonie byli inni wielcy naukowcy, którzy przyczynili się do rozwoju tej metody, wśród nich Albert Einstein. 

Znaczenie

Metoda naukowa jest ważna, ponieważ jest niezawodnym sposobem zdobywania wiedzy. Opiera się na oparciu afirmacji, teorii i wiedzy na danych, eksperymentach i obserwacjach.

Dlatego istotne jest, aby rozwój społeczeństwa w dziedzinie technologii, nauki w ogóle, zdrowia i ogólnie generować wiedzę teoretyczną i praktyczne zastosowania.

Na przykład ta metoda nauki jest sprzeczna z tą opartą na wierze. Z wiarą wierzysz w coś przez tradycję, pisanie lub wiarę, bez polegania na dowodach, które można obalić, ani nie możesz eksperymentować lub obserwować, 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 je potwierdzić..

Referencje

  1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos i Baptista Lucio, Pilar (1991). Metodologia badań (wyd. 2, 2001). Mexico D.F., Meksyk. McGraw-Hill.
  2. Kazilek, C.J. i Pearson, David (2016, 28 czerwca). Jaka jest metoda naukowa? Arizona State University, College of Liberal Arts and Sciences. Pobrane 15 stycznia 2017 r.
  3. Lodico, Marguerite G.; Spaulding, Dean T. i Voegtle, Katherine H. (2006). Metody badań edukacyjnych: od teorii do praktyki (2 ed., 2010). San Francisco, Stany Zjednoczone. Jossey-Bass.
  4. Márquez, Omar (2000). Proces badań w naukach społecznych. Barinas, Wenezuela UNELLEZ.
  5. Tamayo T., Mario (1987). Proces badań naukowych (wyd. 3, 1999). Mexico D.F., Meksyk. Wapno.
  6. Vera, Alirio (1999). Analiza danych. San Cristóbal, Wenezuela. National Experimental University of Tachira (UNET).
  7. Wolfs, Frank L. H. (2013). Wprowadzenie do metody naukowej. Nowy Jork, Stany Zjednoczone. University of Rochester, Wydział Fizyki i Astronomii. Pobrane 15 stycznia 2017 r.
  8. Wudka, José (1998, 24 września). Czym jest „metoda naukowa”? Riverside, Stany Zjednoczone. University of California, Wydział Fizyki i Astronomii. Pobrane 15 stycznia 2017 r.
  9. Martyn Shuttleworth (23 kwietnia 2009). Kto wynalazł metodę naukową? Pobrano 23 grudnia 2017 z Explorable.com: explorable.com.