НАУЧЕН МЕТОД: 6-ТЕ СТЪПКИ И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (ПРИМЕР) - НАУКА - 2025

На научния метод е метод, използван в клоновете на науката за тестване на научната хипотеза чрез наблюдение, въпросителен, формулировка хипотеза, и експериментиране. Това е рационален начин за получаване на обективни и надеждни знания.

Следователно научният метод има редица характеристики, които го определят: наблюдение, експериментиране и задаване и отговаряне на въпроси. Не всички учени обаче следват точно този процес. Някои отрасли на науката могат да бъдат тествани по-лесно от други.

Стъпките на научния метод: въпрос, проучване, формулиране на хипотези, експеримент, анализ на данни, заключения.

Например учените, изучаващи как звездите се променят с напредване на възрастта или как динозаврите усвояват храната си, не могат да продължат живота на звезда с милион години или да провеждат изследвания и тестове с динозаври, за да тестват хипотезите си.

Когато директното експериментиране не е възможно, учените модифицират научния метод. Въпреки че се променя с почти всяко научно изследване, целта е една и съща: да се открият причинно-следствените връзки чрез задаване на въпроси, събиране и проучване на данни и да се види дали цялата налична информация може да се комбинира в логичен отговор.

От друга страна, учен често отново преминава през етапите на научния метод, тъй като нова информация, данни или заключения може да наложат отново да преминат през стъпките.

Например, учен може да предположи „преяждането ускорява стареенето“, да проведе експеримент и да направи заключение. След това можете отново да преминете през стъпките, като започнете с друга хипотеза, като например „яденето на твърде много захар ускорява стареенето“.

Какво представлява научният метод и за какво е той?

Научният метод е емпиричен метод на изследване, който служи за получаване на нови знания и информация. „Емпирично“ означава, че се основава на реалността, използва данни; то е обратното на „теоретичното“. Затова учените използват научния метод, за да научат за реалността, да събират данни и да провеждат експерименти. Тя може да бъде разделена на шест стъпки / фази / етапи, които се прилагат за всички видове изследвания:

-Въпроси, основани на наблюдение.

-Investigation.

-Формулиране на хипотезата.

-Experimentation.

-Анализ на данните.

-Отхвърлете или приемете хипотезата (заключения).

След това ще покажа основните стъпки, които се предприемат при извършване на разследване. За да го разберете по-добре, в края на статията ще оставя пример за прилагането на стъпките в експеримента по биология; при откриването на структурата на ДНК.

Основни характеристики на научния метод

- Използвайте наблюдението като отправна точка.

- Задавайте въпроси и отговори. За да формулира хипотеза, ученият задава въпроси и отговори по систематичен начин, като се стреми да установи причинно-следствени връзки в аспекти на реалността.

- Изисква проверка, тоест резултатите трябва да се проверяват от различни учени.

- Генерира оборими заключения. Ако изводите не могат да бъдат проверени, научният метод не може да бъде приложен.

- Дава възпроизводими резултати; експериментите могат да бъдат повторени от учените, за да се опитат да получат същите резултати.

- Тя е обективна; тя се основава на експериментиране и наблюдение, а не на субективни мнения.

Какви са стъпките на научния метод? От какво се състоят и техните характеристики

Стъпка 1- Задайте въпрос въз основа на наблюдението

Научният метод започва, когато ученият / изследователят задава въпрос за нещо, което са наблюдавали или какво изследват: Как, какво, кога, кой, какво, защо или къде?

Примери за наблюдения и въпроси:

- Луи Пастьор наблюдава под микроскоп, че копринените червеи на юг на Франция имат болести, заразени от паразити.

- Биолог отбелязва под микроскоп, че наличието на определени видове клетки подобрява симптомите на едра шарка. Може да попитате, борят ли се тези клетки с вируса на едра шарка?

- Алберт Айнщайн, когато развиваше теорията си за специална относителност, си зададе въпроса: Какво бихте виждали, ако можете да вървите до лъч светлина, докато тя се разпространява в пространството?

Стъпка 2 - Изследване

Тази стъпка се състои в извършване на проучвания, събиране на информация, за да се отговори на въпроса. Важно е събраната информация да е обективна и от надеждни източници. Те могат да бъдат разследвани чрез интернет бази данни, в библиотеки, книги, интервюта, изследвания и др.

Има няколко вида научно наблюдение. Най-често срещаните са директни и косвени.

Етап 3- Формулиране на хипотеза

Третият етап е формулирането на хипотезата. Хипотеза е твърдение, което може да се използва за прогнозиране на резултата от бъдещите наблюдения.

Примери за хипотези:

• Футболистите, които тренират редовно, като се възползват от времето, отбелязват повече голове от тези, които пропускат 15% от тренировките.
• Новите родители, които са учили висше образование, в 70% от случаите са по-спокойни при раждане.

Полезната хипотеза трябва да позволява прогнози чрез разсъждения, включително дедуктивни разсъждения. Хипотезата може да предскаже резултата от експеримент в лаборатория или наблюдение на явление в природата.

Ако прогнозите не са достъпни чрез наблюдение или опит, хипотезата все още не е проверима и ще остане при тази научна мярка. По-късно нова технология или теория биха могли да направят необходимите експерименти.

Стъпка 4 - Експериментиране

Експериментален случай с хора.

Следващата стъпка е експериментирането, когато учените извършват така наречените научни експерименти, в които се тестват хипотези.

Прогнозите, които хипотезите се опитват да направят, могат да бъдат тествани с експерименти. Ако резултатите от теста противоречат на прогнозите, хипотезите се поставят под въпрос и стават по-малко устойчиви.

Ако експерименталните резултати потвърдят прогнозите на хипотезите, тогава те се считат за по-правилни, но може да са грешни и продължават да бъдат обект на допълнителни експерименти.

За да се избегне наблюдателна грешка в експериментите, се използва техниката на експериментален контрол. Тази техника използва контраста между множество проби (или наблюдения) при различни условия, за да се види какво варира или остава същото.

пример

За да се тества хипотезата „темпът на растеж на тревата не зависи от количеството светлина“, трябва да се наблюдават и вземат данни от трева, която не е изложена на светлина.

Това се нарича „контролна група“. Те са идентични с другите експериментални групи, с изключение на променливата, която се изследва.

Важно е да запомните, че контролната група може да се различава от всяка експериментална група само с една променлива. По този начин можете да знаете, че именно тази променлива произвежда промени или не.

Например тревата навън на сянка не може да се сравни с тревата на слънце. Нито тревата на един град с тази на друг. Между двете групи има променливи освен светлина, като влага в почвата и рН.

Друг пример за много често срещана контролна група

Експерименти за установяване дали едно лекарство е ефективно при лечение на желаното, са много чести. Например, ако искате да знаете ефекта на аспирина, можете да използвате две групи в първия експеримент:

• Експериментална група 1, на която се предоставя аспирин.
• Контролна група 2, със същите характеристики като група 1, и на която аспиринът не е предоставен.

Стъпка 5: анализ на данни

След експеримента се вземат данните, които могат да бъдат под формата на числа, да / не, присъстващи / отсъстващи или други наблюдения.

Систематичното и внимателно събиране на измервания и данни е разликата между псевдонауките като алхимия и науките като химия или биология. Измерванията могат да се извършват в контролирана среда, като лаборатория, или върху повече или по-малко недостъпни или манипулируеми обекти, като звезди или човешки популации.

Измерванията често изискват специализирани научни инструменти като термометри, микроскопи, спектроскопи, ускорители на частици, волтметри…

Тази стъпка включва определяне на резултатите от експеримента и решаване на следващите действия. В случаите, когато експериментът се повтаря многократно, може да е необходим статистически анализ.

Ако доказателствата са отхвърлили хипотезата, е необходима нова хипотеза. Ако данните от експеримента подкрепят хипотезата, но доказателствата не са достатъчно силни, други прогнози на хипотезата трябва да бъдат тествани с други експерименти.

След като една хипотеза е силно подкрепена от доказателствата, може да се зададе нов изследователски въпрос, който да предостави повече информация по същата тема.

Стъпка 6: Заключения. Интерпретирайте данните и приемете или отхвърлете хипотезата

За много експерименти заключенията се формират въз основа на неформален анализ на данните. Просто попитайте дали данните отговарят на хипотезата? това е начин за приемане или отхвърляне на хипотеза.

По-добре е обаче да приложите статистически анализ към данните, за да установите степен на „приемане“ или „отхвърляне“. Математиката е полезна и за оценка на ефектите от измервателните грешки и други несигурности в експеримент.

Ако хипотезата е приета, не е гарантирано, че е правилната хипотеза. Това просто означава, че резултатите от експеримента подкрепят хипотезата. Възможно е следващият път да се дублира експеримента и да се получат различни резултати. Хипотезата може също да обясни наблюденията, но това е грешно обяснение.

Ако хипотезата е отхвърлена, това може да е краят на експеримента или може да се направи отново. Ако повторите процеса, ще имате повече наблюдения и повече данни.

Други стъпки са: 7- Съобщаване на резултатите и 8- Проверете резултатите чрез повторение на изследването (проведено от други учени)

Ако експериментът не може да бъде повторен, за да доведе до същите резултати, това означава, че първоначалните резултати биха могли да бъдат грешни. В резултат на това е обичайно един експеримент да се извършва многократно, особено когато има неконтролирани променливи или други индикации за експериментална грешка.

За да получат значителни или изненадващи резултати, други учени могат също да се опитат сами да репликират резултатите, особено ако тези резултати са важни за тяхната работа.

Истински пример за научен метод в откриването на структурата на ДНК

Историята на откриването на структурата на ДНК е класически пример за стъпките на научния метод: през 1950 г. е известно, че генетичното наследяване има математическо описание, от проучванията на Грегор Мендел и че ДНК съдържа генетична информация.

Въпреки това, механизмът на съхранение на генетична информация (т.е. гени) в ДНК беше неясен.

Важно е да се отбележи, че не само Уотсън и Крик са участвали в откриването на структурата на ДНК, въпреки че са носители на Нобелова награда. Много учени от онова време са допринесли за знания, данни, идеи и открития.

Въпрос от наблюдения

Предишни изследвания на ДНК бяха определили нейния химичен състав (четирите нуклеотида), структурата на всеки от нуклеотидите и други свойства.

ДНК беше идентифицирана като носител на генетична информация чрез експеримента на Ейвъри-Маклеод-Маккарти през 1944 г., но механизмът как генетичната информация се съхранява в ДНК не беше ясен.

Въпросът може да бъде следният:

разследване

Хората, включително Линус Полинг, Уотсън или Крик, разследваха и търсеха информация; в този случай възможно проучване на времето, книги и разговори с колеги.

хипотеза

Линус Полинг предложи ДНК да бъде тройна спирала. Тази хипотеза също беше разгледана от Франсис Крик и Джеймс Д. Уотсън, но те я отхвърлиха.

Когато Уотсън и Крик научиха за хипотезата на Полинг, те разбраха от съществуващите данни, че той е сбъркал и Полинг скоро ще признае трудностите си с тази структура. Следователно, състезанието за откриване на структурата на ДНК беше да открием правилната структура.

Какво прогнозиране би направила хипотезата? Ако ДНК имаше спирална структура, нейният рентгенов дифракционен модел би бил X-образен.

Следователно хипотезата, че ДНК има двойна спирална структура, ще бъде тествана с рентгенови резултати / данни.По-специално, тя е тествана с рентгенови дифракционни данни, предоставени от Розалинд Франклин, Джеймс Уотсън и Франсис Крик през 1953 г.

експеримент

Розалинд Франклин кристализира чистата ДНК и извърши рентгенова дифракция за получаване на снимка 51. Резултатите показаха X форма.

Експериментални доказателства в подкрепа на модела на Уотсън и Крик бяха демонстрирани в серия от пет доклади, публикувани в Nature.

От тях хартията на Франклин и Реймънд Гослинг беше първата публикация с данни за рентгенова дифракция в подкрепа на модела Уотсън и Крик.

Анализ и заключения

Когато Уотсън видя подробния модел на дифракция, веднага го разпозна като спирала.

Той и Крик създадоха своя модел, използвайки тази информация заедно с известна по-рано информация за състава на ДНК и за молекулните взаимодействия, като например водородна връзка.

история

Тъй като е трудно да се определи точно кога е започнал да се използва научният метод, е трудно да се отговори на въпроса кой го е създал.

Методът и неговите стъпки се развиха с течение на времето и учените, които го използват, направиха своя принос, като се развиват и усъвършенстват малко по малко.

Аристотел и гърците

Аристотел, един от най-влиятелните философи в историята, е основоположник на емпиричната наука, тоест процесът на тестване на хипотези от опит, експериментиране и пряко и косвено наблюдение.

Гърците са първата западна цивилизация, която започва да наблюдава и измерва, за да разбере и изучава феномените на света, но няма структура, която да го нарече научен метод.

Мюсюлманите и златният век на исляма

Всъщност развитието на съвременния научен метод започва с мюсюлманските учени през Златния век на исляма, през 10-ти до 14-ти век. По-късно философите-учени от Просвещението продължават да го усъвършенстват.

Сред всички учени, които са допринесли, Алхацен (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam) е основен принос, считан от някои историци за "архитект на научния метод". Методът му имаше следните етапи, можете да видите приликата му с тези, обяснени в тази статия:

-Наблюдение на природния свят.

-Да се ​​установи / дефинира проблема.

-Формулиране на хипотеза.

-Изпробвайте хипотезата чрез експериментиране.

-Оценете и анализирайте резултатите.

-Интерпретирайте данните и направете изводи.

-Публикувайте резултатите.

Ренесанс

Философът Роджър Бейкън (1214 - 1284) се счита за първият човек, приложил индуктивни разсъждения като част от научния метод.

По време на Ренесанса Франсис Бейкън разработва индуктивния метод чрез причина и следствие и Декарт предлага, че приспадането е единственият начин да се научим и да разберем.

Нютон и съвременната наука

Исак Нютон може да се счита за учения, който най-накрая е усъвършенствал процеса, докато днес не е известно. Той предложи и приложи на практика факта, че научният метод се нуждае както от дедуктивния, така и от индуктивния метод.

След Нютон имаше други велики учени, които допринесоха за развитието на метода, включително Алберт Айнщайн.

важност

Научният метод е важен, защото е надежден начин за придобиване на знания. Тя се основава на базирани твърдения, теории и знания за данни, експерименти и наблюдения.

Следователно е важно за развитието на обществото в технологиите, науката като цяло, здравеопазването и като цяло да се генерират теоретични знания и практически приложения.

Например този метод на наука противоречи на този, основан на вярата. С вярата нещо се вярва от традиции, писания или вярвания, без да се основава на доказателства, които могат да бъдат опровергани, нито могат да се правят експерименти или наблюдения, които отричат ​​или приемат вярванията на тази вяра.

С науката изследователят може да извърши стъпките на този метод, да достигне до заключения, да представи данните и други изследователи могат да повторят този експеримент или наблюдения, за да го валидират или не.

Препратки

1. Ернандес Сампиери, Роберто; Fernández Collado, Carlos и Baptista Lucio, Pilar (1991). Методология на изследването (2-ро изд., 2001). Мексико DF, Мексико. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ и Pearson, David (2016, 28 юни). Какъв е научният метод? Аризонски държавен университет, Колеж за либерални изкуства и науки. Достъп до 15 януари 2017 г.
3. Лодико, Маргерит G.; Сполдинг, Дийн Т. и Войтъл, Катрин Х. (2006). Методи в образователните изследвания: от теорията до практиката (2nd ed., 2010). Сан Франциско, Съединени щати. Jossey-Bass.
4. Маркес, Омар (2000). Изследователският процес в социалните науки. Баринас, Венецуела. UNELLEZ.
5. Тамайо Т., Марио (1987). Процесът на научните изследвания (3-то изд., 1999). Мексико DF, Мексико. Limusa.
6. Вера, Алирио (1999). Анализ на данни. Сан Кристобал, Венецуела. Национален експериментален университет в Тачира (UNET).
7. Wolfs, Frank LH (2013). Въведение в научния метод. Ню Йорк, САЩ. Университет на Рочестър, катедра по физика и астрономия. Достъп до 15 януари 2017 г.
8. Вудка, Хосе (1998, 24 септември). Какво е "научен метод"? Ривърсайд, САЩ. Калифорнийски университет, катедра по физика и астрономия. Достъп до 15 януари 2017 г.
9. Мартин Шатълъърт (23 април 2009 г.). Кой е изобретил научния метод ?. Получено на 23 декември 2017 г. от Explorable.com: explorable.com.