НАУЧНЫЙ МЕТОД: 6 ШАГОВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ (ПРИМЕР) - НАУКА - 2026

Научный метод представляет собой процесс , используемый в отрасли науки , чтобы проверить научную гипотезу путем наблюдения, опрос, формулирования гипотез и экспериментов. Это рациональный способ получения объективных и достоверных знаний.

Таким образом, научный метод имеет ряд характеристик, которые определяют его: наблюдение, экспериментирование, а также постановку вопросов и ответы на них. Однако не все ученые точно следят за этим процессом. Некоторые отрасли науки легче проверить, чем другие.

Этапы научного метода: вопрос, исследование, формулировка гипотезы, эксперимент, анализ данных, выводы.

Например, ученые, изучающие, как звезды меняются с возрастом или как динозавры переваривают пищу, не могут продлить жизнь звезды на миллион лет или провести исследования и тесты с динозаврами, чтобы проверить свои гипотезы.

Когда прямые эксперименты невозможны, ученые изменяют научный метод. Хотя он меняется почти с каждым научным исследованием, цель одна и та же: выявить причинно-следственные связи, задавая вопросы, собирая и исследуя данные и проверяя, можно ли объединить всю доступную информацию в логический ответ.

С другой стороны, ученый часто снова проходит этапы научного метода, поскольку новая информация, данные или выводы могут потребовать повторного прохождения этапов.

Например, ученый может выдвинуть гипотезу «переедание ускоряет старение», провести эксперимент и сделать вывод. Затем вы можете повторить шаги еще раз, начиная с другой гипотезы, например, «употребление слишком большого количества сахара ускоряет старение».

Что такое научный метод и для чего он нужен?

Научный метод - это эмпирический метод исследования, служащий для получения новых знаний и информации. «Эмпирический» означает, что он основан на реальности, использует данные; это противоположно «теоретическому». Поэтому ученые используют научный метод, чтобы узнать о реальности, собирая данные и проводя эксперименты. Его можно разделить на шесть шагов / фаз / этапов, которые применимы ко всем типам исследований:

-Вопрос основанный на наблюдении.

-Изучение.

-Формулировка гипотезы.

-Экспериментация.

-Анализ данных.

-Отклонить или принять гипотезу (выводы).

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

Основные характеристики научного метода

- Используйте наблюдение как отправную точку.

- Задавайте вопросы и ответы. Чтобы сформулировать гипотезу, ученый систематически задает вопросы и ответы, стремясь установить причинно-следственные связи в аспектах реальности.

- Требуется проверка, то есть результаты должны проверяться разными учеными.

- Делает опровержимые выводы. Если выводы не могут быть проверены, научный метод не может быть применен.

- дает воспроизводимые результаты; Ученые могут повторить эксперименты, чтобы попытаться получить те же результаты.

- Это объективно; он основан на экспериментах и ​​наблюдениях, а не на субъективных мнениях.

Каковы этапы научного метода? Из чего они состоят и их характеристики

Шаг 1. Задайте вопрос, основываясь на наблюдении

Научный метод начинается, когда ученый / исследователь задает вопрос о том, что они наблюдали или что они исследуют: как, что, когда, кто, что, почему или где?

Примеры наблюдений и вопросов:

- Луи Пастер под микроскопом заметил, что шелкопряд на юге Франции болен паразитами.

- Биолог наблюдает под микроскопом, что наличие определенных типов клеток улучшает симптомы оспы. Вы можете спросить, борются ли эти клетки с вирусом оспы?

- Альберт Эйнштейн, когда он разрабатывал свою специальную теорию относительности, задавал себе вопрос: что бы вы увидели, если бы вы могли пройти рядом с лучом света, когда он распространяется в пространстве?

Шаг 2 - расследование

Этот шаг состоит из исследования и сбора информации, которая поможет ответить на вопрос. Важно, чтобы собранная информация была объективной и из надежных источников. Их можно исследовать через интернет-базы данных, в библиотеках, книгах, интервью, исследованиях и т. Д.

Есть несколько типов научных наблюдений. Наиболее распространены прямые и косвенные.

Шаг 3 - формулировка гипотезы

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

Примеры гипотез:

• Футболисты, которые регулярно тренируются, пользуясь временем, забивают больше голов, чем те, кто пропускает 15% тренировок.
• Новые родители, получившие высшее образование, в 70% случаев более расслаблены при родах.

Полезная гипотеза должна позволять делать прогнозы на основе рассуждений, включая дедуктивные рассуждения. Гипотеза могла предсказать результат эксперимента в лаборатории или наблюдения явления в природе.

Если прогнозы недоступны с помощью наблюдения или опыта, гипотеза еще не подлежит проверке и останется в рамках этой ненаучной меры. Позже новая технология или теория могут сделать необходимые эксперименты возможными.

Шаг 4 - экспериментирование

Поэкспериментируйте с людьми.

Следующим шагом является эксперимент, когда ученые проводят так называемые научные эксперименты, в которых проверяются гипотезы.

Предсказания, которые пытаются сделать гипотезы, можно проверить 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 могут быть ошибочными и по-прежнему подлежат дальнейшим экспериментам.

Во избежание ошибок наблюдения в экспериментах используется методика экспериментального контроля. Этот метод использует контраст между несколькими образцами (или наблюдениями) в разных условиях, чтобы увидеть, что меняется или остается неизменным.

пример

Чтобы проверить гипотезу «скорость роста травы не зависит от количества света», нужно будет наблюдать и получать 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 от любой экспериментальной только одной переменной. Таким образом вы сможете узнать, что именно эта переменная производит изменения или нет.

Например, траву на улице в тени нельзя сравнивать с травой на солнце. И трава одного города не похожа на траву другого. Помимо света, между этими двумя группами есть переменные, такие как влажность почвы и pH.

Еще один пример очень распространенной контрольной группы

Эксперименты с целью выяснить, эффективно ли лекарство в лечении желаемого, очень распространены. Например, если вы хотите узнать эффекты аспирина, вы можете использовать две группы в первом эксперименте:

• Экспериментальная группа 1, которой вводят аспирин.
• Контрольная группа 2 с теми же характеристиками, что и группа 1, в которую аспирин не вводился.

Шаг 5: анализ данных

После эксперимента собираются данные, которые могут быть в форме чисел, да / нет, присутствуют / отсутствуют или других наблюдений.

Систематический и тщательный сбор измерений и данных - это разница между псевдонауками, такими как алхимия, и науками, такими 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 человеческое население.

Для измерений часто требуются специализированные научные инструменты, такие как термометры, микроскопы, спектроскопы, ускорители частиц, вольтметры …

Этот шаг включает в себя определение того, что показывают результаты эксперимента, и принятие решения о дальнейших действиях. В случаях, когда эксперимент повторяется много раз, может потребоваться статистический анализ.

Если свидетельства опровергли гипотезу, требуется новая гипотеза. Если данные эксперимента подтверждают гипотезу, но доказательств недостаточно, следует проверить другие предположения гипотезы с другими экспериментами.

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

Шаг 6: Выводы. Интерпретируйте данные и примите или отклоните гипотезу

По многим экспериментам выводы формируются на основе неформального анализа данных. Просто 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 принимается, не гарантируется, что она будет правильной. Это просто означает, что результаты эксперимента подтверждают гипотезу. Есть возможность повторить эксперимент и в следующий раз получить другие результаты. Гипотеза также может объяснить наблюдения, но это неверное объяснение.

Если гипотеза отвергается, это может быть концом эксперимента или его можно повторить. Если вы повторите процесс, у вас будет больше наблюдений и больше данных.

Другие шаги: 7- Сообщите о результатах и ​​8- Проверьте результаты, повторив исследования (проведенные другими учеными).

Если эксперимент не может быть повторен для получения тех же результатов, это означает, что исходные результаты могли быть неправильными. В результате один эксперимент обычно проводят несколько раз, особенно когда есть неконтролируемые переменные или другие признаки экспериментальной ошибки.

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

Реальный пример научного метода в открытии структуры ДНК

История открытия структуры ДНК является классическим примером этапов научного метода: в 1950 году было известно, что генетическая наследственность имеет математическое описание из исследований Грегора Менделя и что ДНК содержит генетическую информацию.

Однако механизм хранения генетической информации (то есть генов) в ДНК был неясен.

Важно отметить, что не только Уотсон и Крик участвовали в открытии структуры ДНК, хотя и были удостоены Нобелевской премии. Многие ученые того времени делились знаниями, данными, идеями и открытиями.

Вопрос из наблюдений

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

ДНК была идентифицирована как носитель генетической информации в эксперименте Эйвери-МакЛеода-Маккарти в 1944 году, но механизм хранения генетической информации в ДНК был неясен.

Следовательно, вопрос может быть следующим:

изучение

Причастные к этому люди, в том числе Линус Полинг, Уотсон или Крик, исследовали и искали информацию; в этом случае возможно исследование времени, книг и бесед с коллегами.

Гипотеза

Линус Полинг предположил, что ДНК может быть тройной спиралью. Эту гипотезу также рассматривали Фрэнсис Крик и Джеймс Д. Уотсон, но они отвергли ее.

Когда Уотсон и Крик узнали о гипотезе Полинга, они поняли из имеющихся данных, что он был неправ, и Полинг вскоре признал свои трудности с этой структурой. Следовательно, гонка за открытием структуры ДНК заключалась в обнаружении правильной структуры.

Какой прогноз могла бы сделать гипотеза? Если бы ДНК имела спиральную структуру, ее рентгеновская дифрактограмма была бы X-образной.

Таким образом, гипотеза о том, что ДНК имеет двойную спиральную структуру , будет проверена с помощью результатов / данных рентгеновских лучей. В частности, она была проверена с помощью данных дифракции рентгеновских лучей, предоставленных Розалиндой Франклин, Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 году.

эксперимент

Розалинда Франклин кристаллизовала чистую ДНК и выполнила дифракцию рентгеновских лучей, чтобы получить фотографию 51. Результаты показали X-образную форму.

Экспериментальные доказательства, подтверждающие модель Уотсона и Крика, были продемонстрированы в серии из пяти статей, опубликованных в Nature.

Из них статья Франклина и Раймонда Гослинга была первой публикацией с данными дифракции рентгеновских лучей в поддержку модели Уотсона и Крика.

Анализ и выводы

Когда Уотсон увидел подробную дифракционную картину, он сразу же узнал в ней 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 начал использоваться научный метод, трудно ответить на вопрос, кто его создал.

Метод и его этапы со временем эволюционировали, и ученые, которые его использовали, внесли свой вклад, постепенно развиваясь и совершенствуясь.

Аристотель и греки

Аристотель, один из самых влиятельных философов в истории, был основателем эмпирической науки, то есть процесса проверки гипотез на основе опыта, экспериментов, а также прямого и косвенного наблюдения.

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

Мусульмане и золотой век ислама

Собственно, развитие современного научного метода началось с мусульманских ученых в период Золотого века ислама, в 10-14 веках. Позже философы-просветители продолжили его уточнять.

Среди всех ученых, внесших свой вклад, Альхасен (Абу Али аль-Хасан ибн аль-Хасан ибн аль-Хайнам) был основным автором, которого некоторые историки считают «архитектором научного метода». Его метод состоял из следующих этапов, вы можете увидеть его сходство с описанными в этой статье:

-Наблюдение за миром природы.

-Установить / определить проблему.

-Сформулируйте гипотезу.

-Проверьте гипотезу путем экспериментов.

-Оценка и анализ результатов.

-Интерпретируйте данные и сделайте выводы.

-Опубликуйте результаты.

эпоха Возрождения

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 была единственным способом учиться и понимать.

Ньютон и современная наука

Исаака Ньютона можно считать ученым, который окончательно усовершенствовал процесс, и сегодня он известен. Он предложил и претворил в жизнь тот факт, что научный метод требует как дедуктивного, так и индуктивного метода.

После Ньютона были и другие великие ученые, которые внесли свой вклад в развитие этого метода, в том числе Альберт Эйнштейн.

значение

Научный метод важен, потому что это надежный способ приобретения знаний. Он основан на утверждениях, теориях и знаниях, основанных на данных, экспериментах и ​​наблюдениях.

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

Например, этот метод науки противоречит методу, основанному на вере. Что касается веры, то во что-то верят традиции, писания или верования, не будучи основанными на доказательствах, которые могут быть опровергнуты, а также нельзя проводить эксперименты или наблюдения, отрицающие или принимающие верования этой веры.

С помощью науки исследователь может выполнять шаги этого метода, делать выводы, представлять данные, а другие исследователи могут воспроизвести этот эксперимент или наблюдения, чтобы подтвердить его или нет.

Ссылки

1. Эрнандес Сампьери, Роберто; Фернандес Колладо, Карлос и Баптиста Лучио, Пилар (1991). Методология исследования (2-е изд., 2001 г.). Mexico DF, Мексика. McGraw-Hill.
2. Казилек, Си Джей и Пирсон, Дэвид (2016, 28 июня). Что такое научный метод? Университет штата Аризона, Колледж свободных искусств и наук. По состоянию на 15 января 2017 г.
3. Лодико, Маргарита Г.; Сполдинг, Дин Т. и Фогтл, Кэтрин Х. (2006). Методы педагогических исследований: от теории к практике (2-е изд., 2010). Сан-Франциско, США. Джосси-Басс.
4. Маркес, Омар (2000). Исследовательский процесс в социальных науках. Баринас, Венесуэла. UNELLEZ.
5. Тамайо Т., Марио (1987). Процесс научных исследований (3-е изд., 1999). Mexico DF, Мексика. Лимуса.
6. Вера, Алирио (1999). Анализ данных. Сан-Кристобаль, Венесуэла. Национальный экспериментальный университет Тачира (UNET).
7. Вольфс, Франк LH (2013). Введение в научный метод. Нью-Йорк, США. Университет Рочестера, факультет физики и астрономии. По состоянию на 15 января 2017 г.
8. Удка, Хосе (1998, 24 сентября). Что такое «научный метод»? Риверсайд, США. Калифорнийский университет, факультет физики и астрономии. По состоянию на 15 января 2017 г.
9. Мартин Шаттлворт (23 апреля 2009 г.). Кто изобрел научный метод ?. Получено 23 декабря 2017 г. с сайта Explorable.com: explorable.com.