Что такое экспериментальный научный метод?

экспериментальный научный метод это набор методов, которые используются для исследования явлений, приобретения новых знаний или исправления и интеграции предыдущих знаний.

Он используется в научных исследованиях и основан на систематическом наблюдении, проведении измерений, экспериментах, формулировании тестов и изменении гипотез. Этот общий метод применяется не только в биологии, но и в химии, физике, геологии и других науках..

С помощью экспериментального научного метода ученые пытаются предсказать и, возможно, контролировать будущие события на основе настоящих и прошлых знаний..

Также называемый индуктивным методом, он наиболее широко используется в науке исследователями, являясь частью научной методологии.. 

Он характеризуется тем, что исследователи могут сознательно контролировать переменные, чтобы разграничить отношения между ними.

Эти переменные могут быть зависимыми или независимыми, являясь основополагающими для сбора данных, извлеченных из экспериментальной группы, а также их поведения. Это позволяет разложить сознательные процессы на их элементы, обнаружить их возможные связи и определить законы этих связей.. 

Способность делать точные прогнозы зависит от семи этапов экспериментального научного метода.

Этапы экспериментального научного метода

Эти наблюдения должны быть объективными, а не субъективными. Другими словами, наблюдения должны быть в состоянии проверить другие ученые. Субъективные наблюдения, основанные на личных мнениях и убеждениях, не являются частью области науки.

Примеры:

• Объективное утверждение: в этой комнате температура составляет 20 ° С.
• Субъективное утверждение: круто в этой комнате.

Первым шагом в экспериментальном научном методе является проведение объективных наблюдений. Эти наблюдения основаны на конкретных фактах, которые уже произошли и которые могут быть проверены другими как истинные или ложные.

2- Гипотеза

Наблюдения говорят нам о прошлом или настоящем. Как ученые, мы хотим иметь возможность предсказывать будущие события. Поэтому мы должны использовать нашу способность рассуждать.

Ученые используют свои знания о прошлых событиях для разработки общего принципа или объяснения, чтобы помочь предсказать будущие события.

Общий принцип называется гипотезой. Тип рассуждения называется индуктивным рассуждением (вывод обобщения из конкретных деталей).

Гипотеза должна иметь следующие характеристики:

• Это должен быть общий принцип, который поддерживается в пространстве и времени.
• Это должна быть предварительная идея.
• Вы должны согласиться с имеющимися наблюдениями.
• Это должно быть максимально просто.
• Это должно быть проверяемым и потенциально ложным. Другими словами, должен быть способ доказать, что гипотеза неверна, способ опровергнуть гипотезу.

Например: «У некоторых млекопитающих есть две задние конечности» - бесполезная гипотеза. Нет наблюдений, которые бы не соответствовали этой гипотезе! Напротив, «У всех млекопитающих есть две задние конечности» - хорошая гипотеза.

Когда мы находим китов, у которых нет задних конечностей, мы бы показали, что наша гипотеза неверна, мы сфальсифицировали гипотезу.

Когда гипотеза подразумевает причинно-следственную связь, мы объявляем нашу гипотезу, чтобы указать, что нет никакого эффекта. Гипотеза, которая не влияет ни на один эффект, называется нулевой гипотезой. Например, препарат Celebra не помогает избавиться от ревматоидного артрита.

Исходя из разработки гипотезы, которая является предварительной и может или не может быть правдой, мы должны сделать прогноз о наших исследованиях и гипотезе.

Гипотеза должна быть широкой и должна быть способной применяться равномерно во времени и пространстве. Ученые обычно не могут проверить все возможные ситуации, в которых может быть применена гипотеза. Например, рассмотрим гипотезу: все клетки растений имеют ядро.

Мы не можем исследовать все живые растения и все живые растения, чтобы увидеть, является ли эта гипотеза ложной. Вместо этого мы генерируем прогноз, используя дедуктивные рассуждения (генерируя конкретное ожидание обобщения).

Исходя из нашей гипотезы, мы можем сделать следующий прогноз: если я исследую клетки листа травы, у каждой из них будет ядро.

Теперь давайте рассмотрим гипотезу о препарате: препарат Целебра не помогает избавиться от ревматоидного артрита.

Чтобы проверить эту гипотезу, мы должны были бы выбрать определенный набор условий и затем предсказать, что произойдет в этих условиях, если гипотеза верна.

Условия, которые вы, возможно, пожелаете проверить, - это вводимые дозы, продолжительность приема лекарств, возраст пациентов и количество обследуемых людей..

Все эти условия, которые могут быть изменены, называются переменными. Чтобы измерить эффект Celebra, нам нужно провести контролируемый эксперимент.

Экспериментальная группа подвергается воздействию переменной, которую мы хотим проверить, а контрольная группа не подвергается воздействию этой переменной.

В контролируемом эксперименте единственная переменная, которая должна отличаться между двумя группами, - это переменная, которую мы хотим проверить.

Давайте сделаем прогноз, основанный на наблюдениях за эффектом Celebra в лаборатории. Предсказание таково: пациенты, страдающие ревматоидным артритом, которые принимают Celebra, и пациенты, которые принимают плацебо (таблетка крахмала вместо препарата), не отличаются по степени тяжести ревматоидного артрита..

Мы снова обращаемся к нашему сенсорному восприятию для сбора информации. Мы разработали эксперимент на основе нашего прогноза.

Наш эксперимент может быть следующим: 1000 пациентов в возрасте от 50 до 70 лет будут случайным образом распределены в одну из двух групп по 500 человек..

Экспериментальная группа будет принимать Celebra четыре раза в день, а контрольная группа будет принимать плацебо из крахмала четыре раза в день. Пациенты не будут знать, являются ли их таблетки Celebra или плацебо. Пациенты будут принимать лекарства в течение двух месяцев.

В конце двух месяцев будут проведены медицинские тесты, чтобы определить, изменилась ли гибкость рук и пальцев..

Наш эксперимент дал следующие результаты: 350 из 500 человек, которые принимали Celebra, сообщили о снижении артрита в конце периода. 65 из 500 человек, принимавших плацебо, сообщили об улучшении.

Данные, кажется, показывают, что был существенный эффект по отношению к Celebra. Нам нужно сделать статистический анализ, чтобы продемонстрировать эффект. Такой анализ показывает, что есть статистически значимый эффект Celebra.

Из нашего анализа эксперимента у нас есть два возможных результата: результаты совпадают с прогнозом или не согласуются с прогнозом.

В нашем случае мы можем отклонить наш прогноз, что Celebra не имеет никакого эффекта. Поскольку прогноз неверен, мы также должны отвергнуть гипотезу, на которой он основывался.

Наша задача сейчас состоит в том, чтобы переформулировать гипотезу таким образом, чтобы это соответствовало имеющейся информации. Теперь наша гипотеза может быть следующей: прием Celebra уменьшает ревматоидный артрит по сравнению с приемом плацебо.

С текущей информацией, мы принимаем нашу гипотезу как верную. Мы показали, что это правда? Абсолютно нет! Всегда есть другие объяснения, которые могут объяснить результаты.

Вполне возможно, что более 500 пациентов, которые принимали Celebra, собирались все равно поправиться. Вполне возможно, что больше пациентов, которые принимали Celebra, также ели бананы каждый день, и что бананы улучшали артрит. Вы можете предложить множество других объяснений.

Как мы можем доказать, что наша новая гипотеза верна? Мы никогда не сможем Научный метод не позволяет доказать какую-либо гипотезу.

Гипотезы могут быть отклонены, и в этом случае эта гипотеза считается ложной. Все, что мы можем сказать о гипотезе, которая сопротивляется, - то, что мы не нашли доказательства, чтобы опровергнуть это.

Существует большая разница между невозможностью опровергнуть и доказать. Убедитесь, что вы понимаете это различие, поскольку оно является основой экспериментального научного метода. Так что бы мы сделали с нашей предыдущей гипотезой??

В настоящее время мы принимаем это как истину, но, чтобы быть строгим, мы должны представить гипотезу большему количеству тестов, которые могут доказать, что это неправильно.

Например, мы могли бы повторить эксперимент, но поменять контрольную и экспериментальную группу. Если гипотеза остается в силе после наших попыток опровергнуть ее, мы можем чувствовать себя более уверенно, принимая ее как истинную.

Однако мы никогда не сможем подтвердить, что гипотеза верна. Скорее, мы принимаем это как истинное, потому что гипотеза сопротивлялась нескольким экспериментам, чтобы доказать, что это неверно.

Ученые публикуют свои выводы в журналах и научных книгах, в беседах на национальных и международных совещаниях и на семинарах в колледжах и университетах..

Распространение результатов является неотъемлемой частью экспериментального научного метода.

Позвольте другим людям проверять ваши результаты, разрабатывать новые тесты вашей гипотезы или применять полученные знания для решения других проблем..

ссылки

1. Ачинштейн П. Общее введение. Наука правила: историческое введение в научные методы (2004). Университетская пресса Джонса Хопкинса.
2. Беверидж В. Искусство научного исследования (1950). Мельбурн: Хайнеманн.
3. Блакстад О. Экспериментальные исследования (2008). Получено с: www.explorable.com
4. Брайт В. Введение в научные исследования (1952). McGraw-Hill.
5. Гауч Х. Научный метод на практике (2003). Издательство Кембриджского университета.
6. Джевонс В. Принципы науки: трактат по логике и научному методу (1958). Нью-Йорк: Dover Publications.
7. .