6 kroků vědecké metody a její charakteristiky



kroky vědecké metody Slouží k zodpovězení vědecké otázky organizovaným a objektivním způsobem. Zahrnuje pozorování světa a jeho jevů, dospívání k vysvětlení toho, co je pozorováno, testování, zda je vysvětlení platné, a konečně přijetí nebo odmítnutí vysvětlení.

Vědecká metoda má proto řadu charakteristik, které ji definují: pozorování, experimentování a kladení otázek a odpovědí na ně. Ne všichni vědci však tento proces přesně sledují. Některé oblasti vědy mohou být snadněji prokázány než jiné.

Například vědci, kteří studují, jak se hvězdy mění, jak stárnou nebo jak dinosauři tráví své jídlo, nemohou v milionu let prodloužit život hvězdy nebo provádět studie a testy s dinosaury, aby mohli otestovat své hypotézy..

Pokud přímé experimentování není možné, vědci modifikují vědeckou metodu. Ačkoliv je téměř každý vědecký výzkum modifikován, cílem je stejný: zjistit vztahy mezi příčinami a následky tím, že budete klást otázky, sbírat a zkoumat data a uvidíte, zda lze všechny dostupné informace kombinovat do logické odpovědi.

Na druhé straně jsou často etapy vědecké metody iterativní; nové informace, pozorování nebo nápady mohou způsobit opakování kroků.

Protokoly vědecké metody lze rozdělit do šesti kroků / fází / etap, které se týkají všech typů výzkumu:

-Otázka

-Pozorování

-Formulace hypotézy

-Experimentování

-Analýza dat

-Odmítnout nebo přijmout hypotézu.

Níže uvedu základní kroky, které se provádějí při vyšetřování. Abych to lépe pochopil, na konci článku nechám příklad aplikace kroků v biologickém experimentu; objevení struktury DNA.

Index

  • 1 Jaké jsou kroky vědecké metody? Co jsou a jejich vlastnosti
    • 1.1 Krok 1- Položte otázku
    • 1.2 Krok 2- Pozorování
    • 1.3 Krok 3 - Formulace hypotéz
    • 1.4 Krok 4 - Experiment
    • 1.5 Krok 5: Analýza dat
    • 1.6 Krok 6: Závěry. Interpretovat data a přijmout nebo odmítnout hypotézu
    • 1.7 Další kroky jsou: 7 - Zveřejnění výsledků a 8 - Kontrola výsledků replikujících výzkum (provedené jinými vědci)
  • 2 Skutečný příklad vědecké metody při objevování struktury DNA
    • 2.1 Otázka
    • 2.2 Pozorování a hypotéza
    • 2.3 Experiment
    • 2.4 Analýza a závěry
  • 3 Historie
    • 3.1 Aristotelés a Řekové
    • 3.2 Muslimové a zlatý věk islámu
    • 3.3 Renesance
    • 3.4 Newton a moderní věda
  • 4 Význam
  • 5 Odkazy

Jaké jsou kroky vědecké metody? Co jsou a jejich vlastnosti

Krok 1 - Zeptejte se

Vědecká metoda začíná, když se vědec / výzkumník ptá na něco, co pozoroval, nebo na to, co zkoumá: Jak, co, kdy, kdo, co, proč nebo kde?

Například Albert Einstein, když vyvíjel svou teorii speciální relativity, se ptal sám sebe: Co by viděl, kdyby mohl procházet vedle paprsku světla a šířit se vesmírem??

Krok 2 - Pozorování

Tento krok zahrnuje pozorování a shromažďování informací, které pomohou odpovědět na otázku. Pozorování by neměla být neformální, ale úmyslná s myšlenkou, že získané informace jsou objektivní.

Systematický a pečlivý sběr měření a dat je rozdíl mezi pseudovědami, jako je alchymie a věda, jako je chemie nebo biologie.

Měření mohou být prováděna v řízeném prostředí, například v laboratoři, nebo na více či méně nepřístupných nebo nemanipulovatelných objektech, jako jsou hvězdy nebo lidské populace..

Měření často vyžadují specializované vědecké přístroje, jako jsou teploměry, mikroskopy, spektroskopy, urychlovače částic, voltmetry ...

Existuje několik typů vědeckého pozorování. Nejběžnější jsou přímé a nepřímé.

Příkladem pozorování by byl příklad, který provedl Louis Pasteur před vývojem své zárodečné teorie infekčních onemocnění. Pod mikroskopem poznamenal, že hedvábné červy jižní Francie měly nemoci infikované parazity.

Krok 3 - Formulace hypotézy

Třetí etapou je formulace hypotézy. Hypotéza je tvrzení, které lze použít k předpovězení výsledku budoucích pozorování.

Nulová hypotéza je dobrým typem hypotézy pro zahájení vyšetřování. Je to navrhované vysvětlení fenoménu nebo odůvodněného návrhu, který naznačuje možnou korelaci mezi množstvím jevů.

Příklad nulové hypotézy je: “rychlost, při které roste tráva nezávisí na množství světla, které přijímá” \ t.

Příklady hypotéz:

  • Fotbaloví hráči, kteří pravidelně trénují a využívají času, mají více gólů než ti, kterým chybí 15% tréninku.
  • První rodiče, kteří studovali vyšší vzdělání, jsou o 70% uvolněni při porodu.

Užitečná hypotéza by měla umožnit předpovědi uvažováním, včetně deduktivního uvažování. Hypotéza by mohla předpovědět výsledek experimentu v laboratoři nebo pozorování jevu v přírodě. Predikce může být také statistická a zabývá se pouze pravděpodobnostmi.

Pokud předpovědi nejsou přístupné pozorováním nebo zkušenostmi, hypotéza ještě není ověřitelná a zůstane v tomto nevědeckém měřítku. Později mohla nová technologie nebo teorie umožnit nezbytné experimenty.

Krok 4 - Experiment

Dalším krokem je experimentování, kdy vědci provádějí tzv. Vědecké experimenty, ve kterých jsou hypotézy testovány.

Předpovědi, které se snaží vytvořit hypotézu, lze ověřit experimenty. Pokud výsledky testu odporují předpovědím, hypotézy jsou zpochybňovány a stávají se méně udržitelnými.

Pokud experimentální výsledky potvrzují předpovědi hypotéz, jsou považovány za správnější, ale mohou být nesprávné a stále podléhají novým experimentům..

Aby se zabránilo pokusům o pozorování, používá se technika experimentálního řízení. Tato technika používá kontrast mezi více vzorky (nebo pozorováním) za různých podmínek, aby se zjistilo, co se liší nebo co zůstává stejné.

Příklad

Například pro testování nulové hypotézy "rychlost růstu trávy nezávisí na množství světla", museli bychom pozorovat a brát data z trávy, která není vystavena světlu..

Toto se nazývá "kontrolní skupina". Jsou identické s ostatními experimentálními skupinami, s výjimkou proměnné, která se zkoumá.

Je důležité si uvědomit, že kontrolní skupina se může lišit pouze od experimentální skupiny v proměnné. Tak můžete vědět, co tato proměnná je ta, která produkuje změny nebo ne.

Například nemůžete porovnat trávu, která je venku ve stínu s trávou na slunci. Ani tráva jednoho města s jiným. Kromě těchto dvou skupin existují mezi světly také proměnné, jako je půdní vlhkost a pH.

Další příklad velmi běžných kontrolních skupin

Velmi časté jsou pokusy, aby se zjistilo, zda má léčivo účinnost k léčbě toho, co je žádoucí. Pokud například chcete znát účinky aspirinu, můžete v prvním experimentu použít dvě skupiny:

  • Experimentální skupina 1, pro kterou je poskytnut aspirin.
  • Kontrolní skupina 2, se stejnými charakteristikami skupiny 1 a ke kterému není poskytnut aspirin.

Krok 5: Analýza dat

Po experimentu jsou data získána ve formě čísel, ano / ne, přítomných / nepřítomných nebo jiných pozorování..

Je důležité brát v úvahu údaje, které nebyly očekávány nebo které nebyly chtít. Mnoho experimentů bylo sabotováno výzkumníky, kteří neberou v úvahu data, která neodpovídají očekávání.

Tento krok zahrnuje určení, jaké výsledky experimentu ukazují a rozhodování o dalších krocích, které mají být provedeny. Předpovědi hypotézy jsou porovnány s predikcemi hypotézy nuly, aby bylo možné určit, která data jsou schopna lépe vysvětlit..

V případech, kdy se experiment opakuje mnohokrát, může být nutná statistická analýza.

Pokud důkaz hypotézu odmítl, je nutná nová hypotéza. Pokud experimentální data podporují hypotézu, ale důkazy nejsou dostatečně silné, další předpovědi hypotézy by měly být testovány jinými experimenty.

Jakmile je hypotéza silně podložena důkazy, může být nová výzkumná otázka požádána, aby poskytla více informací o stejném tématu.

Krok 6: Závěry. Interpretovat data a přijmout nebo odmítnout hypotézu

Pro mnoho experimentů jsou závěry tvořeny na základě neformální analýzy dat. Zeptejte se, zapadají data do hypotézy? je to způsob přijetí nebo odmítnutí hypotézy.

Je však lepší použít statistické analýzy na údaje, aby se stanovil stupeň „přijetí“ nebo „odmítnutí“. Matematika je také užitečná pro hodnocení vlivu chyb měření a dalších nejistot v experimentu.

Je-li hypotéza přijata, není zaručeno, že se jedná o správnou hypotézu. To znamená, že výsledky experimentu tuto hypotézu podporují. Experiment je možné duplikovat a příště získat různé výsledky. Hypotéza může také vysvětlit pozorování, ale je to nesprávné vysvětlení.

Pokud je hypotéza odmítnuta, může to být konec experimentu nebo to může být provedeno znovu. Pokud bude proces opět proveden, bude provedeno více pozorování a více dat.

Dalšími kroky jsou: 7 - Zveřejnění výsledků a 8 - Kontrola výsledků replikujících výzkum (provedené jinými vědci)

Jestliže experiment nemůže být opakován produkovat stejné výsledky, toto znamená, že originální výsledky mohly byly mylné. Jako výsledek, to je obyčejné pro jeden experiment být vykonáván několikrát, obzvláště když tam jsou nekontrolované proměnné nebo jiné ukazatele experimentální chyby \ t.

Pro získání významných nebo překvapivých výsledků se mohou další vědci pokusit výsledky zopakovat sami, zejména pokud jsou tyto výsledky důležité pro jejich vlastní práci..

Skutečný příklad vědecké metody při objevování struktury DNA

Historie objevování struktury DNA je klasickým příkladem kroků vědecké metody: v roce 1950 bylo známo, že genetické dědictví má matematický popis, ze studií Gregora Mendela, a že DNA obsahuje genetické informace.

Mechanismus uchovávání genetických informací (tj. Genů) v DNA však nebyl jasný.

Je důležité mít na paměti, že na objevu struktury DNA se podílel pouze Watson a Crick, i když získali Nobelovu cenu. Přispěli znalostmi, daty, nápady a objevili mnoho vědců té doby.

Otázka

Předchozí výzkum DNA určil jeho chemické složení (čtyři nukleotidy), strukturu každého z nukleotidů a další vlastnosti.

DNA byla identifikována jako nosič genetické informace experimentem Avery-MacLeod-McCarty v roce 1944, ale mechanismus, jak je genetická informace uložena v DNA, nebyl jasný..

Otázkou tedy může být:

Jak je genetická informace uložena v DNA?

Pozorování a hypotéza

Všechno, co bylo v té době vyšetřováno o DNA, bylo tvořeno pozorováním. V tomto případě byla pozorování prováděna často mikroskopem nebo rentgenovým zářením.

Linus Pauling navrhl, že DNA může být trojitá spirála. Tato hypotéza byla také zvažována Francisem Crickem a James D. Watson ale byl vyřazen.

Když Watson a Crick znali Paulingovu hypotézu, pochopili ze stávajících dat, že se mýlil a Pauling by brzy přiznal své potíže s touto strukturou. Závod objevovat strukturu DNA proto měl odhalit správnou strukturu.

Jaké předpovědi by hypotéza učinila? Pokud by DNA měla helikální strukturu, její rentgenový difraktogram by měl mít tvar X.

Proto, hypotéza, že DNA má strukturu dvojité šroubovice Měly by být testovány pomocí rentgenových výsledků / dat Specificky testovány pomocí rentgenových difrakčních dat poskytnutých Rosalind Franklin, Jamesem Watsonem a Francisem Crickem v roce 1953.

Experiment

Rosalind Franklin krystalizovala čistou DNA a provedla rentgenovou difrakci za vzniku fotografie 51. Výsledky ukázaly tvar X.

V sérii pěti článků publikovaných v Příroda experimentální důkaz podporující Watsonův a Crickův model byl prokázán.

Z nich článek Franklina a Raymonda Goslinga byl první publikací s rentgenovými difrakčními daty, která podporovala model Watson a Crick.

Analýza a závěry

Když Watson viděl detailní difrakční obraz, okamžitě ho rozpoznal jako spirálu.

On a Crick produkovali svůj model s využitím těchto informací spolu s dříve známými informacemi o složení DNA ao molekulárních interakcích, jako jsou vodíkové vazby..

Historie

Protože je těžké přesně určit, kdy se vědecká metoda začala používat, je těžké odpovědět na otázku, kdo vytvořil vědeckou metodu.

Metoda a její kroky se postupem času vyvíjely a vědci, kteří ji používali, přispívali, vyvíjeli se a postupně se zdokonalovali..

Aristotelés a Řekové

Aristoteles, jeden z nejvlivnějších filozofů historie, byl zakladatelem empirické vědy, tj. Procesu testování hypotéz ze zkušeností, experimentování a přímého a nepřímého pozorování..

Řekové byli první západní civilizací, která začala pozorovat a měřit pochopení a studium jevů světa, nicméně neexistovala struktura, která by to nazvala vědeckou metodou..

Muslimové a zlatý věk islámu

Vývoj moderní vědecké metody začal s muslimskými učenci během Zlatého věku islámu, v desátém až čtrnáctém století. Později ji filozofové-vědci osvícení stále zdokonalovali.

Mezi všemi učenci, kteří dělali jejich příspěvky, Alhacén (Abū 'Alī al-anasan ibn al-anasan ibn al-Hayṯam), byl hlavní přispěvatel, zvažovaný některými historiky jako “architekt vědecké metody”. Jeho metoda měla následující fáze, můžete vidět její podobnost s těmi vysvětlenými v tomto článku:

-Pozorování přírodního světa.

-Stanovte / definujte problém.

-Formulovat hypotézu.

-Otestujte hypotézu experimentováním.

-Vyhodnotit a analyzovat výsledky.

-Interpretujte data a vyvodte závěry.

-Výsledky publikujte.

Renesance

Filozof Roger Bacon (1214 - 1284) je považován za první osobu, která aplikuje indukční uvažování jako součást vědecké metody.

Během renesance vyvinul Francis Bacon induktivní metodu prostřednictvím příčiny a následku a Descartes navrhl, že dedukce je jediný způsob, jak se naučit a rozumět.

Newton a moderní věda

Isaac Newton může být považován za vědce, který konečně proces doposud zdokonalil, jak je známo. Navrhl a uvedl do praxe skutečnost, že vědecká metoda potřebovala jak deduktivní, tak indukční metodu.

Po Newtonu, tam byli jiní velcí vědci, kteří přispěli k vývoji metody, mezi nimi Albert Einstein. 

Význam

Vědecká metoda je důležitá, protože je spolehlivým způsobem získávání znalostí. Je založen na základech tvrzení, teorií a znalostí o datech, experimentech a pozorováních.

Proto je nezbytné pro rozvoj společnosti v technologii, vědě obecně, zdraví a obecně vytvářet teoretické znalosti a praktické aplikace..

Například tato metoda vědy je v rozporu s metodou založenou na víře. S vírou věříte v něco podle tradice, psaní nebo víry, aniž byste se spoléhali na důkazy, které lze vyvrátit, ani nemůžete provádět experimenty nebo pozorování, která popírají nebo přijímají víry této víry..

S vědou může výzkumník provádět kroky této metody, dosáhnout závěrů, prezentovat data a další výzkumníci mohou tento experiment nebo pozorování replikovat, aby jej mohli ověřit nebo ne..

Odkazy

  1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos a Baptista Lucio, Pilar (1991). Metodologie výzkumu (2. vydání, 2001). Mexico D.F., Mexiko. McGraw-Hill.
  2. Kazilek, C.J. a Pearson, David (2016, 28. června). Jaká je vědecká metoda? Arizona státní univerzita, vysoká škola liberálních umění a věd. Citováno dne 15. ledna 2017.
  3. Lodico, Marguerite G.; Spaulding, Dean T. a Voegtle, Katherine H. (2006). Metody pedagogického výzkumu: Od teorie k praxi (2. vydání, 2010). San Francisco, Spojené státy. Jossey-Bass.
  4. Márquez, Omar (2000). Proces výzkumu v sociálních vědách. Barinas, Venezuela UNELLEZ.
  5. Tamayo T., Mario (1987). Proces vědeckého výzkumu (3. vydání, 1999). Mexico D.F., Mexiko. Vápno.
  6. Vera, Alirio (1999). Analýza dat. San Cristóbal, Venezuela. Národní experimentální univerzita Tachira (UNET).
  7. Wolfs, Frank L. H. (2013). Úvod do vědecké metody. New York, Spojené státy. Univerzita Rochestera, ministerstvo fyziky a astronomie. Citováno dne 15. ledna 2017.
  8. Wudka, José (1998, 24. září). Co je to "vědecká metoda"? Riverside, Spojené státy. Univerzita Kalifornie, ministerstvo fyziky a astronomie. Citováno dne 15. ledna 2017.
  9. Martyn Shuttleworth (23. dubna 2009). Kdo vynalezl vědeckou metodu? Citováno dne 23. prosince 2017 z Explorable.com: explorable.com.