6 ступеней научного метода и его характеристики



шаги научный метод Они служат, чтобы ответить на научный вопрос организованным и объективным способом. Он включает в себя наблюдение за миром и его явлениями, получение объяснения того, что наблюдается, проверку правильности объяснения и, наконец, принятие или отклонение объяснения..

Поэтому научный метод имеет ряд характеристик, которые его определяют: наблюдение, экспериментирование, а также вопросы и ответы на вопросы. Однако не все ученые следуют именно этому процессу. Некоторые отрасли науки могут быть доказаны легче, чем другие.

Например, ученые, которые изучают, как звезды меняются с возрастом или как динозавры переваривают пищу, не могут продлить жизнь звезды за миллион лет или проводят исследования и тесты с динозаврами, чтобы проверить свои гипотезы..

Когда прямые эксперименты невозможны, ученые модифицируют научный метод. Хотя он изменяется почти при каждом научном исследовании, цель одна и та же: выявить причинно-следственные связи, задавая вопросы, собирая и изучая данные, и выясняя, можно ли объединить всю доступную информацию в логический ответ.

С другой стороны, часто этапы научного метода являются итеративными; новая информация, наблюдения или идеи могут привести к повторению шагов.

Протоколы научного метода можно разделить на шесть этапов / этапов / этапов, которые относятся ко всем видам исследований:

-вопрос

-наблюдение

-Формулировка гипотезы

-экспериментирование

-Анализ данных

-Отклонить или принять гипотезу.

Ниже я покажу основные шаги, которые выполняются при проведении расследования. Чтобы вы лучше поняли это, в конце статьи я оставлю пример применения шагов в биологическом эксперименте; в открытии структуры ДНК.

индекс

  • 1 Каковы этапы научного метода? Что они и их характеристики
    • 1.1 Шаг 1 - Задайте вопрос
    • 1.2 Шаг 2 - Наблюдение
    • 1.3 Шаг 3 - формулировка гипотез
    • 1.4 Шаг 4 - Эксперимент
    • 1.5 Шаг 5: Анализ данных
    • 1.6 Шаг 6: Выводы. Интерпретировать данные и принять или отклонить гипотезу
    • 1.7 Другие шаги: 7- Публикация результатов и 8- Проверка результатов, повторяющих исследования (выполненные другими учеными).
  • 2 Реальный пример научного метода в открытии структуры ДНК
    • 2.1 Вопрос
    • 2.2 Наблюдение и гипотеза
    • 2.3 Эксперимент
    • 2.4 Анализ и выводы
  • 3 История
    • 3.1 Аристотель и греки
    • 3.2 Мусульмане и золотой век ислама
    • 3.3 Ренессанс
    • 3.4 Ньютон и современная наука
  • 4 Важность
  • 5 ссылок

Каковы этапы научного метода? Что они и их характеристики

Шаг 1 - Задайте вопрос

Научный метод начинается, когда ученый / исследователь задает вопрос о том, что он наблюдал или что он исследует: как, что, когда, кто, что, почему или где?

Например, Альберт Эйнштейн, когда он разрабатывал свою теорию специальной теории относительности, спрашивал себя: что он увидит, если он сможет идти рядом с лучом света при распространении в пространстве??

Шаг 2 - Наблюдение

Этот шаг включает в себя наблюдение и сбор информации, которая поможет ответить на вопрос. Наблюдения не должны быть неформальными, но преднамеренными с идеей, что собранная информация объективна.

Систематический и тщательный сбор измерений и данных - это различие между лженауками, такими как алхимия, и наукой, такой как химия или биология.

Измерения могут проводиться в контролируемой среде, такой как лаборатория, или на более или менее недоступных или неуправляемых объектах, таких как звезды или популяции людей..

Измерения часто требуют специализированных научных приборов, таких как термометры, микроскопы, спектроскопы, ускорители частиц, вольтметры ...

Существует несколько видов научного наблюдения. Наиболее распространенными являются прямые и косвенные.

Примером наблюдения может послужить Луи Пастер до разработки его зародышевой теории инфекционных заболеваний. Под микроскопом он заметил, что у шелковых червей на юге Франции были заболевания, зараженные паразитами..

Шаг 3 - формулировка гипотезы

Третий этап - формулировка гипотезы. Гипотеза - это утверждение, которое можно использовать для прогнозирования результатов будущих наблюдений..

Нулевая гипотеза является хорошим типом гипотезы для начала расследования. Это предлагаемое объяснение явления или обоснованное предложение, которое предлагает возможную корреляцию между набором явлений.

Пример нулевой гипотезы: «скорость, с которой растет трава, не зависит от количества света, который она получает».

Примеры гипотезы:

  • Футболисты, которые тренируются регулярно, используя время, забивают больше голов, чем те, кто пропускает 15% тренировок..
  • Родители, впервые получившие высшее образование, на 70% более расслаблены во время родов.

Полезная гипотеза должна позволять делать предсказания путем рассуждений, включая дедуктивные рассуждения. Гипотеза может предсказать результат эксперимента в лаборатории или наблюдения явления в природе. Прогноз также может быть статистическим и иметь дело только с вероятностями.

Если предсказания не доступны наблюдению или опыту, гипотеза еще не проверена и останется в той ненаучной мере. Позже, новая технология или теория могут сделать возможными необходимые эксперименты.

Шаг 4 - Эксперимент

Следующий шаг - эксперименты, когда ученые проводят так называемые научные эксперименты, в которых проверяются гипотезы..

Предсказания, которые пытаются сделать гипотезу, могут быть проверены с помощью экспериментов. Если результаты теста противоречат прогнозам, гипотезы ставятся под сомнение и становятся менее устойчивыми.

Если экспериментальные результаты подтверждают предсказания гипотез, то они считаются более правильными, но они могут быть ошибочными и все же подвергаться новым экспериментам.

Чтобы избежать ошибки наблюдений в экспериментах, используется методика экспериментального контроля. Этот метод использует контраст между несколькими образцами (или наблюдениями) в разных условиях, чтобы увидеть, что меняется или что остается неизменным.

пример

Например, чтобы проверить нулевую гипотезу «скорость роста травы не зависит от количества света», мы должны были бы наблюдать и брать данные с травы, которая не подвергается воздействию света..

Это называется «контрольная группа». Они идентичны другим экспериментальным группам, за исключением исследуемой переменной.

Важно помнить, что контрольная группа может отличаться только от любой экспериментальной группы по переменной. Таким образом Вы можете знать, что это за переменная тот, который производит изменения или нет.

Например, вы не можете сравнить траву, которая находится снаружи в тени, с травой на солнце. Ни трава одного города с травой другого. В дополнение к свету между двумя группами существуют переменные, такие как влажность почвы и pH.

Еще один пример очень распространенных контрольных групп

Эксперименты по выяснению того, обладает ли препарат эффективностью для лечения желаемого, встречаются очень часто. Например, если вы хотите узнать эффект аспирина, вы можете использовать две группы в первом эксперименте:

  • Экспериментальная группа 1, которой предоставляется аспирин.
  • Контрольная группа 2, с такими же характеристиками группы 1 и которым аспирин не предоставляется.

Шаг 5: Анализ данных

После эксперимента берутся данные, которые могут быть в виде чисел, да / нет, присутствовать / отсутствовать или других наблюдений..

Важно принимать во внимание данные, которые не ожидались или не были нужны. Многие эксперименты саботировались исследователями, которые не учитывают данные, которые не соответствуют ожидаемым.

Этот шаг включает определение того, что показывают результаты эксперимента, и принятие решения о дальнейших действиях. Предсказания гипотезы сравниваются с предсказаниями нулевой гипотезы, чтобы определить, кто лучше сможет объяснить данные.

В случаях, когда эксперимент повторяется много раз, может потребоваться статистический анализ.

Если доказательства отвергли гипотезу, требуется новая гипотеза. Если экспериментальные данные подтверждают гипотезу, но доказательства недостаточно убедительны, другие предсказания гипотезы следует проверить с помощью других экспериментов..

Как только гипотеза убедительно подтверждается данными, можно задать новый исследовательский вопрос, чтобы предоставить больше информации по той же теме..

Шаг 6: Выводы. Интерпретировать данные и принять или отклонить гипотезу

Для многих экспериментов выводы формируются на основе неформального анализа данных. Спросите, соответствуют ли данные гипотезе? это способ принять или отвергнуть гипотезу.

Однако лучше применить статистический анализ к данным, чтобы установить степень «принятия» или «отклонения». Математика также полезна для оценки влияния ошибок измерения и других неопределенностей в эксперименте..

Если гипотеза принята, это не гарантирует, что это правильная гипотеза. Это только означает, что результаты эксперимента подтверждают гипотезу. Можно повторить эксперимент и получить другие результаты в следующий раз. Гипотеза может также объяснить наблюдения, но это неверное объяснение.

Если гипотеза отклонена, это может быть конец эксперимента или это может быть сделано снова. Если процесс будет выполнен снова, будут приняты дополнительные наблюдения и больше данных..

Другие шаги: 7- Публикация результатов и 8- Проверка результатов, повторяющих исследования (выполненные другими учеными).

Если эксперимент не может быть повторен для получения тех же результатов, это означает, что первоначальные результаты могли быть ошибочными. В результате обычно один эксперимент проводится несколько раз, особенно когда присутствуют неконтролируемые переменные или другие признаки ошибки эксперимента..

Чтобы получить значительные или неожиданные результаты, другие ученые также могут попытаться воспроизвести результаты самостоятельно, особенно если эти результаты важны для их собственной работы..

Реальный пример научного метода в открытии структуры ДНК

История открытия структуры ДНК является классическим примером шагов научного метода: в 1950 году было известно, что генетическое наследование имело математическое описание, согласно исследованиям Грегора Менделя, и что ДНК содержала генетическую информацию.

Однако механизм хранения генетической информации (т.е. генов) в ДНК не был ясен.

Важно помнить, что только Уотсон и Крик участвовали в открытии структуры ДНК, хотя они были удостоены Нобелевской премии. Они поделились знаниями, данными, идеями и открытиями многих ученых того времени.

вопрос

Предыдущие исследования ДНК определили его химический состав (четыре нуклеотида), структуру каждого из нуклеотидов и другие свойства..

ДНК была идентифицирована как носитель генетической информации в эксперименте Эвери-МакЛауда-Маккарти в 1944 году, но механизм хранения генетической информации в ДНК не был ясен..

Поэтому вопрос может быть:

Как генетическая информация хранится в ДНК?

Наблюдение и гипотеза

Все, что было исследовано в то время о ДНК, было составлено из наблюдений. В этом случае наблюдения часто проводились под микроскопом или рентгеном.

Линус Полинг предположил, что ДНК может быть тройной спиралью. Эта гипотеза была также рассмотрена Фрэнсисом Криком и Джеймсом Д. Уотсоном, но была отвергнута.

Когда Уотсон и Крик узнали гипотезу Полинга, они поняли из существующих данных, что он был неправ, и Полинг вскоре признает свои трудности с этой структурой. Поэтому гонка за открытием структуры ДНК состояла в том, чтобы открыть правильную структуру.

Какой прогноз сделает эта гипотеза? Если бы ДНК имела спиральную структуру, ее рентгенограмма была бы Х-образной.

поэтому, гипотеза, что ДНК имеет структуру двойной спирали будет проверен с помощью рентгеновских результатов / данных. Специально протестирован с данными рентгеновской дифракции, предоставленными Розалинд Франклин, Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 г..

эксперимент

Розалинда Франклин кристаллизовала чистую ДНК и выполнила дифракцию рентгеновских лучей для получения фотографии 51. Результаты показали X-форму.

В серии из пяти статей, опубликованных в природа экспериментальные данные, подтверждающие модель Уотсона и Крика, были продемонстрированы.

Из них статья Франклина и Рэймонда Гослинга была первой публикацией с данными рентгеновской дифракции, которая поддерживала модель Уотсона и Крика

Анализ и выводы

Когда Ватсон увидел детальную дифракционную картину, он сразу же узнал ее как спираль.

Он и Крик создали свою модель, используя эту информацию вместе с ранее известной информацией о составе ДНК и о молекулярных взаимодействиях, таких как водородные связи..

история

Поскольку трудно точно определить, когда научный метод начал использоваться, трудно ответить на вопрос, кто создал научный метод.

Метод и его шаги развивались с течением времени, и ученые, которые его использовали, внесли свой вклад, развиваясь и совершенствуясь постепенно.

Аристотель и греки

Аристотель, один из самых влиятельных философов истории, был основателем эмпирической науки, то есть процесса проверки гипотез на основе опыта, экспериментов и прямых и косвенных наблюдений..

Греки были первой западной цивилизацией, которая начала наблюдать и измерять, чтобы понимать и изучать явления мира, однако не было структуры, которая могла бы назвать это научным методом..

Мусульмане и золотой век ислама

На самом деле, развитие современного научного метода началось с мусульманских ученых во время Золотого века ислама, в X-XIV веках. Позже философы-учёные Просвещения продолжали его совершенствовать.

Среди всех ученых, внесших свой вклад, Альхасен (Абу Али Али-Хасан ибн аль-Анасан ибн Аль-Хайям) был основным автором, который некоторые историки считали «архитектором научного метода». Его метод имел следующие этапы, вы можете увидеть его сходство с описанными в этой статье:

-Наблюдение за природой.

-Установить / определить проблему.

-Сформулировать гипотезу.

-Проверьте гипотезу с помощью экспериментов.

-Оценить и проанализировать результаты.

-Интерпретировать данные и сделать выводы.

-Опубликовать результаты.

возрождение

Философ Роджер Бэкон (1214 - 1284) считается первым человеком, применившим индуктивное мышление как часть научного метода..

В эпоху Возрождения Фрэнсис Бэкон разработал индуктивный метод через причину и следствие, а Декарт предположил, что дедукция - единственный способ учиться и понимать.

Ньютон и современная наука

Исаака Ньютона можно считать ученым, который, как известно, окончательно усовершенствовал процесс до сегодняшнего дня. Он предложил и применил на практике тот факт, что научный метод нуждался в дедуктивном и индуктивном методах..

После Ньютона, были другие великие ученые, которые внесли свой вклад в развитие метода, среди них Альберт Эйнштейн. 

важность

Научный метод важен, потому что это надежный способ получения знаний. Он основан на утверждениях, теориях и знаниях на основе данных, экспериментов и наблюдений..

Следовательно, для развития общества в области технологий, науки в целом, здравоохранения и в целом жизненно важно генерировать теоретические знания и практические применения..

Например, этот метод науки противоречит основанному на вере. С верой вы верите во что-то по традиции, письму или убеждению, не полагаясь на доказательства, которые могут быть опровергнуты, а также вы не можете делать эксперименты или наблюдения, которые отрицают или принимают убеждения этой веры..

С помощью науки исследователь может выполнить шаги этого метода, прийти к выводам, представить данные, а другие исследователи могут повторить этот эксперимент или наблюдения, чтобы подтвердить это или нет..

ссылки

  1. Эрнандес Сампиери, Роберто; Фернандес Кольядо, Карлос и Баптиста Лусио, Пилар (1991). Методология исследования (2-е изд., 2001). Мексика Д.Ф., Мексика. McGraw-Hill.
  2. Kazilek, C.J. и Пирсон, Дэвид (2016, 28 июня). Что такое научный метод? Университет штата Аризона, Колледж свободных искусств и наук. Получено 15 января 2017 г..
  3. Lodico, Marguerite G.; Сполдинг, Дин Т. и Фогтл, Кэтрин Х. (2006). Методы в образовательных исследованиях: от теории к практике (2-е изд., 2010). Сан-Франциско, США. Jossey-Bass.
  4. Маркес, Омар (2000). Процесс исследования в социальных науках. Баринас, Венесуэла UNELLEZ.
  5. Тамайо Т., Марио (1987). Процесс научного исследования (3-е изд., 1999). Мексика Д.Ф., Мексика. Limusa.
  6. Вера, Алирио (1999). Анализ данных. Сан-Кристобаль, Венесуэла. Национальный экспериментальный университет Тачиры (UNET).
  7. Вольфс, Фрэнк Л. Х. (2013). Введение в научный метод. Нью-Йорк, США. Рочестерский университет, факультет физики и астрономии. Получено 15 января 2017 г..
  8. Вудка, Хосе (1998, 24 сентября). Что такое «научный метод»? Риверсайд, США. Калифорнийский университет, факультет физики и астрономии. Получено 15 января 2017 г..
  9. Мартен Шаттлворт (23 апреля 2009 г.) Кто изобрел научный метод? Получено 23 декабря 2017 г. с Explorable.com: explorable.com.