6-те стъпки на научния метод и неговите характеристики



на стъпки от научен метод Те служат да отговорят на научен въпрос по организиран и обективен начин. Тя включва наблюдение на света и неговите феномени, достигане до обяснение на това, което се наблюдава, тестване дали обяснението е валидно, и накрая приемане или отхвърляне на обяснението.

Следователно научният метод има редица характеристики, които го определят: наблюдение, експериментиране и задаване и отговаряне на въпроси. Въпреки това не всички учени следват точно този процес. Някои клонове на науката могат да бъдат по-лесно доказани от други.

Например учени, които изучават как звездите се променят, докато станат или как динозаврите усвояват храната си, не могат да променят живота на звездата за един милион години или да проведат изследвания и тестове с динозаври, за да тестват своите хипотези..

Когато не е възможно директно експериментиране, учените променят научния метод. Въпреки че е модифицирана почти с всяко научно изследване, целта е една и съща: да се открият причинно-следствени връзки, като се задават въпроси, събират и проверяват данни и виждат дали цялата налична информация може да бъде комбинирана в логичен отговор..

От друга страна, често етапите на научния метод са итеративни; новата информация, наблюдения или идеи могат да доведат до повторение на стъпките.

Протоколите на научния метод могат да бъдат разделени на шест етапа / фази / етапа, които се прилагат за всички видове изследвания:

-въпрос

-наблюдение

-Формулиране на хипотезата

-експериментиране

-Анализ на данните

-Отхвърлете или приемете хипотезата.

По-долу ще покажа основните стъпки, които се извършват при извършване на разследване. За да го разберете по-добре, в края на статията ще оставя пример за прилагането на стъпките в биологичен експеримент; в откриването на ДНК структурата.

индекс

  • 1 Какви са стъпките на научния метод? Какви са те и техните характеристики
    • 1.1 Стъпка 1 Задайте въпрос
    • 1.2 Стъпка 2 - наблюдение
    • 1.3 Стъпка 3 - Формулиране на хипотези
    • 1.4 Стъпка 4 - Експериментиране
    • 1.5 Стъпка 5: Анализ на данните
    • 1.6 Стъпка 6: Заключения. Интерпретирайте данните и приемете или отхвърлете хипотезата
    • 1.7 Други стъпки са: 7- Публикуване на резултатите и 8- Проверка на резултатите, възпроизвеждащи изследването (направено от други учени)
  • 2 Истински пример за научен метод при откриването на ДНК структурата
    • 2.1 Въпрос
    • 2.2 Наблюдение и хипотеза
    • 2.3 Експеримент
    • 2.4 Анализ и заключения
  • 3 История
    • 3.1 Аристотел и гърците
    • 3.2 Мюсюлмани и златният век на исляма
    • 3.3 Ренесанс
    • 3.4 Нютон и съвременната наука
  • 4 Значение
  • 5 Препратки

Какви са стъпките на научния метод? Какви са те и техните характеристики

Стъпка 1: Задайте въпрос

Научният метод започва, когато учен / изследовател зададе въпрос за нещо, което е наблюдавал или за това, което той проучва: как, какво, кога, кой, какво, защо или къде?

Например, Алберт Айнщайн, когато развива своята теория на специалната относителност, си задава въпроса: Какво ще види той, ако може да ходи до лъч светлина, докато се разпространява в пространството??

Стъпка 2 - Наблюдение

Тази стъпка включва извършване на наблюдения и събиране на информация, която ще помогне да се отговори на въпроса. Наблюденията не трябва да бъдат неформални, а умишлени с идеята, че събраната информация е обективна.

Систематичното и внимателно събиране на измервания и данни е разликата между псевдонауките, като алхимията и науката, като химия или биология.

Измерванията могат да се правят в контролирана среда, като например лаборатория, или на повече или по-малко недостъпни или неманипулируеми обекти, като звезди или човешки популации.

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

Съществуват няколко вида научни наблюдения. Най-често срещаните са преки и косвени.

Пример за наблюдение би бил примерът, направен от Луи Пастьор, преди да развие своята зародишна теория за инфекциозните болести. Под микроскоп той забеляза, че копринените червеи в Южна Франция са имали заболявания, заразени с паразити.

Стъпка 3 - Формулиране на хипотеза

Третият етап е формулирането на хипотезата. Една хипотеза е изявление, което може да се използва за предсказване на резултата от бъдещи наблюдения.

Нулевата хипотеза е добър тип хипотеза за започване на разследване. Това е предложено обяснение на явление или обосновано предложение, което предполага възможна връзка между набор от явления.

Пример за нулева хипотеза е: "скоростта, с която тревата расте, не зависи от количеството светлина, което получава".

Примери за хипотези:

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

Една полезна хипотеза трябва да позволява предвиждания чрез разсъждения, включително дедуктивни аргументи. Хипотезата може да предскаже резултата от експеримента в лаборатория или наблюдението на явление в природата. Предсказанието може да бъде статистическо и да се занимава само с вероятностите.

Ако предсказанията не са достъпни чрез наблюдение или опит, хипотезата все още не може да се провери и ще остане в тази ненаучна мярка. По-късно нова технология или теория биха могли да направят възможни необходимите експерименти.

Стъпка 4 - Експериментиране

Следващата стъпка е експериментиране, когато учените провеждат така наречените научни експерименти, в които се тестват хипотезите.

Предсказанията, които се опитват да направят хипотезата, могат да бъдат проверени 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, те се считат за по-верни, но те могат да са погрешни и все още подлежат на нови експерименти..

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

пример

Например, за да тестваме нулевата хипотеза "скоростта на растеж на тревата не зависи от количеството светлина", ще трябва да наблюдаваме и вземаме 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 се помни, че контролната група може да се различава само от всяка експериментална група в променлива. По този начин можете да знаете каква е тази променлива този, който произвежда промени или не.

Например, не можете да сравните тревата, която е на сянка с тревата на слънце. Нито тревата на един град с този на друг. Съществуват променливи между двете групи в допълнение към светлината, като почвена влажност и рН.

Друг пример за много често срещани контролни групи

Експериментите, за да се знае дали дадено лекарство има ефикасност за лечение на желаното, са много чести. Например, ако искате да знаете ефектите на аспирина, можете да използвате две групи в първия експеримент:

  • Експериментална група 1, към която е осигурен аспирин.
  • Група 2 контрола, със същите характеристики на група 1, към която не е осигурен аспирин.

Стъпка 5: Анализ на данните

След експеримента се вземат данните, които могат да бъдат под формата на цифри, да / не, настоящи / липсващи или други наблюдения.

Важно е да се вземат предвид данните, които не са били очаквани или които не са желани. Много експерименти са били саботирани от изследователи, които не вземат предвид данните, които не отговарят на очакваните.

Тази стъпка включва определяне на резултатите от експеримента и определяне на следващите действия. Предсказанията на хипотезата се сравняват с тези на нулевата хипотеза, за да се определи кой е по-способен да обясни данните.

В случаите, когато експериментът се повтаря многократно, може да е необходим статистически анализ.

Ако доказателствата отхвърлят хипотезата, се изисква нова хипотеза. Ако експерименталните данни 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 бъде поискано нов въпрос за изследване, за да предостави повече информация по същия въпрос.

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

За много експерименти заключенията се формират на базата на неформален анализ на данните. Просто попитайте, данните се вписват в хипотезата? това е начин за приемане или отхвърляне на хипотеза.

Въпреки това е по-добре да се приложи статистически анализ към данните, за да се установи степен на "приемане" или "отхвърляне". Математиката също е полезна за оценка на ефектите от грешките в измерването и други несигурности в експеримента.

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

Ако хипотезата бъде отхвърлена, тя може да бъде краят на експеримента или може да се направи отново. Ако процесът се извърши отново, ще бъдат взети повече наблюдения и повече данни.

Други стъпки са: 7 - Публикуване на резултатите и 8- Проверка на резултатите, възпроизвеждащи изследването (направено от други учени)

Ако даден експеримент не може да се повтори, за да се получат същите резултати, това означава, че първоначалните резултати биха могли да са погрешни. В резултат на това е обичайно един експеримент да се проведе няколко пъти, особено когато има неконтролирани променливи или други индикации за експериментална грешка..

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

Истински пример за научен метод при откриването на ДНК структурата

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

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

Важно е да се има предвид, че само Уотсън и Крик са участвали в откриването на структурата на ДНК, въпреки че са получили Нобелова награда. Те допринесоха за знанията, данните, идеите и откритията на много учени по онова време.

въпрос

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

ДНК е идентифицирана като носител на генетична информация от експеримента на Ейвъри-МакЛеод-МакКарти през 1944 г., но механизмът за това как генетичната информация се съхранява в ДНК не е ясна..

Следователно въпросът може да бъде:

Как се съхранява генетичната информация в ДНК?

Наблюдение и хипотеза

Всичко, което е изследвано по това време за ДНК, е съставено от наблюдения. В този случай наблюденията често се правят с микроскоп или рентгенови лъчи.

Линус Паулинг предложи, че ДНК може да бъде тройна спирала. Тази хипотеза също беше разгледана от Франсис Крик и Джеймс Д. Уотсън, но беше отхвърлена.

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

Каква прогноза ще направи хипотезата? Ако ДНК има спирална структура, нейната рентгенова дифракционна картина би била Х-образна.

следователно, хипотезата, че ДНК има структура на двойна спирала ще бъдат тествани с рентгенови резултати / данни, специално тествани 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 да произведе снимка 51. Резултатите показаха X-образна форма.

В серия от пет статии, публикувани в природа демонстрирани са експерименталните доказателства в подкрепа на модела Уотсън и Крик.

От тях статия от Франклин и Реймънд Гослинг е първата публикация с рентгенови дифракционни данни, които поддържат модела на Уотсън и Крик.

Анализ и заключения

Когато Уотсън видя подробния дифракционен модел, той веднага го разпозна като спирала.

Той и Крик създадоха своя модел, използвайки тази информация заедно с известна преди това информация за състава на ДНК и за молекулярните взаимодействия, като водородните връзки..

история

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

Методът и стъпките му се развиват с времето и учените, които го използват, правят своя принос, като се развиват и се пречистват малко по малко.

Аристотел и гърците

Аристотел, един от най-влиятелните философи на историята, е основател на емпиричната наука, т.е. процесът на тестване на хипотези от опит, експериментиране и пряко и непряко наблюдение.

Гърците бяха първата западна цивилизация, която започна да наблюдава и измерва, за да разбере и изучи феномените на света, но нямаше структура, която да се нарича научен метод..

Мюсюлманите и златният век на исляма

Всъщност, развитието на съвременния научен метод започва с мюсюлмански учени през Златния век на исляма, през десети до четиринадесети век. По-късно философите-учени от Просвещението продължиха да го усъвършенстват.

Сред всички учени, които направиха своя принос, Alhacén (Abū 'Alī al-asan ibn al-anasan ibn al-Hayṯam), е основният фактор, смятан от някои историци за "архитект на научния метод". Неговият метод имаше следните етапи, можете да видите неговата прилика с тези, обяснени в тази статия:

-Наблюдение на естествения свят.

-Установете / дефинирайте проблема.

-Формулирайте хипотеза.

-Тествайте хипотезата чрез експериментиране.

-Оценявайте и анализирайте резултатите.

-Интерпретирайте данните и направете изводи.

-Публикувайте резултатите.

Ренесанс

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

По време на Ренесанса Франсис Бейкън развива индуктивния метод чрез причина и следствие, а Декарт предлага, че дедукцията е единственият начин да се научат и разберат..

Нютон и съвременната наука

Исак Нютон може да се счита за учен, който най-накрая е усъвършенствал процеса до днес, както е известно. Той предложи и приложи на практика факта, че научният метод изисква както дедуктивен, така и индуктивен метод.

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

важност

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

Ето защо е от съществено значение за напредъка на обществото в областта на технологиите, науката като цяло, здравето и като цяло да генерира теоретични знания и практически приложения.

Например, този метод на науката противоречи на този, основан на вярата. С вяра вярвате в нещо чрез традиция, писане или вяра, без да разчитате на доказателства, които могат да бъдат опровергани, нито можете да правите експерименти или наблюдения, които отричат ​​или приемат вярванията на тази вяра..

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

препратки

  1. Hernández Sampieri, Роберто; Fernández Collado, Carlos и Baptista Lucio, Pilar (1991). Изследователска методология (2-ро издание, 2001). Мексико D.F., Мексико. McGraw-Hill.
  2. Kazilek, C.J. и Pearson, David (2016, 28 юни). Какъв е научният метод? Държавен университет в Аризона, Колеж за свободни изкуства и науки. Получено на 15 януари 2017 г..
  3. Lodico, Marguerite G. Сполдинг, Дийн Т. и Вогелт, Катрин Х. (2006). Методи в образователните изследвания: от теория към практика (2-ро издание, 2010). Сан Франциско, САЩ. Jossey-Bass.
  4. Márquez, Omar (2000). Процесът на изследване в социалните науки. Баринас, Венецуела UNELLEZ.
  5. Tamayo T., Mario (1987). Процесът на научните изследвания (3-то издание, 1999). Мексико D.F., Мексико. Limusa.
  6. Vera, Alirio (1999). Анализ на данните. Сан Кристобал, Венецуела. Национален експериментален университет в Тахира (UNET).
  7. Wolfs, Frank L. H. (2013). Въведение в научния метод. Ню Йорк, САЩ. Университет на Рочестър, Катедра по физика и астрономия. Получено на 15 януари 2017 г..
  8. Wudka, José (1998, 24 септември). Какво е "научен метод"? Ривърсайд, Съединени щати. Калифорнийски университет, катедра по физика и астрономия. Получено на 15 януари 2017 г..
  9. Мартин Шатълворт (23 април 2009 г.). Кой е изобретил научния метод? Взето на 23 декември 2017 г. от Explorable.com: explorable.com.