VĚDECKÁ METODA: 6 KROKŮ A JEJICH VLASTNOSTI (PŘÍKLAD) - VĚDA - 2025

Vědecká metoda je proces používaný v odvětvích vědy testovat vědecké hypotézy pozorováním, dotazování, hypotézy formulace, a experimentování. Je to racionální způsob získání objektivních a spolehlivých znalostí.

Vědecká metoda má proto řadu charakteristik, které ji definují: pozorování, experimentování a kladení a zodpovězení otázek. Ne všichni vědci však tento proces přesně sledují. Některé obory vědy lze snáze testovat než jiné.

Kroky vědecké metody: otázka, výzkum, formulace hypotéz, experiment, analýza dat, závěry.

Například vědci, kteří studují, jak se hvězdy stárnou nebo jak dinosauři tráví potravu, nemohou prodloužit život hvězdy o milion let, ani provést dinosaury, aby otestovali své hypotézy.

Pokud přímé experimentování není možné, vědci upravují vědeckou metodu. Ačkoli se to mění téměř s každým vědeckým výzkumem, cíl je stejný: odhalit příčiny a důsledky vztahů kladením otázek, shromažďováním a zkoumáním údajů a zjišťováním, zda lze všechny dostupné informace zkombinovat do logické odpovědi.

Na druhé straně vědec často znovu projde stádii vědecké metody, protože nové informace, data nebo závěry mohou vyžadovat, aby se kroky znovu opakovaly.

Vědec může například předpokládat, že „přejídání urychluje stárnutí“, provádí experiment a dochází k závěru. Poté byste mohli znovu projít těmito kroky a začít další hypotézou, jako například „příliš mnoho cukru urychluje stárnutí“.

Co je to vědecká metoda a k čemu je?

Vědecká metoda je empirická metoda zkoumání, která slouží k získání nových znalostí a informací. „Empirický“ znamená, že je založen na realitě, používá data; je to opak „teoretického“. Vědci proto používají vědeckou metodu k tomu, aby se dozvěděli o realitě, shromažďovali data a prováděli experimenty. Lze ji rozdělit do šesti kroků / fází / fází, které se vztahují na všechny typy výzkumu:

- Otázka založená na pozorování.

-Vyšetřování.

-Formulace hypotézy.

-Experimentace.

-Analýza dat.

-Vyjmout nebo přijmout hypotézu (závěry).

Dále ukážu základní kroky, které jsou podniknuty při vyšetřování. Abychom to lépe pochopili, nechám na konci článku příklad aplikace kroků v biologickém experimentu; v objevu struktury DNA.

Hlavní charakteristiky vědecké metody

- Jako výchozí bod použijte pozorování.

- Klást otázky a odpovědi. Aby formuloval hypotézu, vědec se systematicky ptá a odpovídá na otázky a odpovědi, které usiluje o navázání vztahů mezi příčinami a důsledky v aspektech reality.

- Vyžaduje ověření, to znamená, že výsledky musí být ověřeny různými vědci.

- Vytváří vyvratitelné závěry. Pokud nelze závěry ověřit, nelze vědeckou metodu použít.

- Vytváří reprodukovatelné výsledky; experimenty mohou být replikovány vědci, aby se pokusili dosáhnout stejných výsledků.

- Je to objektivní; je založeno na experimentování a pozorování, nikoli na subjektivních názorech.

Jaké jsou kroky vědecké metody? Z čeho se skládají a jejich vlastnosti

Krok 1 - Zeptejte se na základě pozorování

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

Příklady pozorování a otázek:

- Louis Pasteur pod mikroskopem pozoroval, že bource morušového na jihu Francie měly choroby nakažené parazity.

- Biolog pod mikroskopem pozoruje, že přítomnost určitých typů buněk zlepšuje příznaky neštovic. Možná se zeptáte, bojují tyto buňky proti viru neštovic?

- Albert Einstein, když vyvíjel svou teorii speciální relativity, se ptal sám sebe: Co byste viděli, kdybyste mohli procházet vedle paprsku světla, když se šíří vesmírem?

Krok 2 - Vyšetřování

Tento krok spočívá v provádění výzkumu, shromažďování informací, které pomohou odpovědět na otázku. Je důležité, aby shromážděné informace byly objektivní a ze spolehlivých zdrojů. Mohou být vyšetřovány mimo jiné prostřednictvím internetových databází, v knihovnách, knihách, rozhovorech, výzkumu.

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

Krok 3 - Formulace hypotéz

Třetí etapa je formulace hypotézy. Hypotéza je prohlášení, které lze použít k predikci výsledku budoucích pozorování.

Příklady hypotéz:

• Fotbalisté, kteří pravidelně trénují s využitím času, získávají více cílů než ti, kterým chybí 15% tréninků.
• Noví rodiče, kteří studovali vyšší vzdělání, jsou v 70% případů při porodu uvolněnější.

Užitečná hypotéza musí umožňovat předpovědi zdůvodněním, včetně deduktivního zdůvodnění. Hypotéza by mohla předpovídat výsledek experimentu v laboratoři nebo pozorování jevů v přírodě.

Pokud předpovědi nejsou dostupné pozorováním nebo zkušenostmi, hypotéza ještě není testovatelná a zůstane tomuto nevědeckému opatření. Později by nová technologie nebo teorie mohla provést nezbytné experimenty.

Krok 4 - Experimentování

Experimentujte s lidmi.

Dalším krokem je experimentování, kdy vědci provádějí tzv. Vědecké experimenty, v nichž se testují hypotézy.

Předpovědi, které se hypotéza pokouší provést, lze testovat pomocí experimentů. Pokud výsledky testu odporují předpovědím, jsou hypotézy zpochybněny a stanou se méně udržitelnými.

Pokud experimentální výsledky potvrdí předpovědi hypotéz, pak jsou hypotézy považovány za přesnější, ale mohou se mýlit a zůstat podrobeny dalším experimentům.

Aby se zabránilo experimentálním chybám v experimentech, používá se experimentální kontrolní technika. Tato technika používá kontrast mezi více vzorky (nebo pozorováními) za různých podmínek, aby zjistila, co se mění nebo zůstává stejné.

Příklad

Pro otestování hypotézy „rychlost růstu trávy nezávisí na množství světla“ je třeba pozorovat a odebrat data z trávy, která není vystavena světlu.

Tomu se říká „kontrolní skupina“. Jsou totožné s ostatními experimentálními skupinami, s výjimkou proměnné, která je předmětem šetření.

Je důležité si uvědomit, že kontrolní skupina se může lišit od jakékoli experimentální skupiny pouze jednou proměnnou. Tímto způsobem můžete vědět, že to je proměnná, která způsobuje změny nebo ne.

Například tráva venku ve stínu nelze srovnávat s trávou na slunci. Tráva jednoho města s trávou jiného. Kromě světla existují proměnné mezi oběma skupinami, jako je půdní vlhkost a pH.

Další příklad velmi běžné kontrolní skupiny

Pokusy zjistit, zda je lék účinný při léčbě toho, co je žádoucí, jsou velmi běžné. Například, pokud chcete znát účinky aspirinu, můžete v prvním experimentu použít dvě skupiny:

• Experimentální skupina 1, které je poskytován aspirin.
• Kontrolní skupina 2 se stejnými charakteristikami jako skupina 1, ke které nebyl aspirin poskytnut.

Krok 5: analýza dat

Po experimentu se odeberou data, která mohou být ve formě čísel, ano / ne, přítomných / chybějících nebo jiných pozorování.

Systematické a pečlivé shromažďování měření a údajů je rozdílem mezi pseudovědy jako je alchymie a vědami, jako je chemie nebo biologie. Měření lze provádět v kontrolovaném prostředí, jako je laboratoř, 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…

Tento krok zahrnuje určení toho, co ukazují výsledky experimentu, a rozhodnutí o dalších krocích, které mají být provedeny. V případech, kdy se experiment opakuje mnohokrát, může být nezbytná statistická analýza.

Pokud důkazy hypotézu zamítly, je nutná nová hypotéza. Pokud údaje z experimentu podporují hypotézu, ale důkaz není dostatečně silný, měly by být s dalšími experimenty testovány jiné predikce hypotézy.

Jakmile důkazy silně podporují důkazy, může být položena nová výzkumná otázka, která poskytne více informací na stejné téma.

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

Pro mnoho experimentů jsou závěry vytvářeny na základě neformální analýzy dat. Jednoduše se zeptejte, odpovídají data hypotéze? je to způsob, jak přijmout nebo odmítnout hypotézu.

Je však lepší použít statistickou analýzu na údaje a stanovit stupeň „přijetí“ nebo „odmítnutí“. Matematika je také užitečná pro vyhodnocení účinků chyb měření a dalších nejistot v experimentu.

Pokud je hypotéza přijata, není zaručeno, že bude správná hypotéza. To jen znamená, že výsledky experimentu podporují hypotézu. Je možné duplikovat experiment a příště získat různé výsledky. Hypotéza může také vysvětlit pozorování, ale je to nesprávné vysvětlení.

Pokud je hypotéza zamítnuta, může to být konec experimentu nebo může být provedena znovu. Pokud tento postup zopakujete, budete mít více pozorování a více dat.

Dalšími kroky jsou: 7- Komunikace výsledků a 8- Kontrola výsledků opakováním výzkumu (prováděného jinými vědci)

Pokud experiment nemůže být opakován pro dosažení stejných výsledků, znamená to, že původní výsledky mohly být špatné. V důsledku toho je běžné, že se jeden experiment provádí vícekrát, zejména pokud existují nekontrolované proměnné nebo jiné náznaky experimentální chyby.

K získání významných nebo překvapivých výsledků se mohou pokusit replikovat výsledky sami i jiní vědci, zejména pokud jsou tyto výsledky důležité pro jejich vlastní práci.

Skutečný příklad vědecké metody při objevování struktury DNA

Historie objevu struktury DNA je klasickým příkladem kroků vědecké metody: v roce 1950 bylo známo, že genetická dědičnost měla matematický popis ze studií Gregora Mendela a že DNA obsahovala genetické informace.

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

Je důležité poznamenat, že na objevu struktury DNA se podíleli nejen Watson a Crick, i když jim byla udělena Nobelova cena. Mnoho vědců té doby přispělo znalostmi, daty, nápady a objevy.

Otázka z pozorování

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

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

Otázkou tedy může být:

Vyšetřování

Zúčastnění lidé, včetně Linuse Paulinga, Watsona nebo Cricka, vyšetřovali a hledali informace; v tomto případě možná průzkum času, knihy a rozhovory s kolegy.

Hypotéza

Linus Pauling navrhl, aby DNA mohla být trojitá spirála. Tuto hypotézu zvažovali také Francis Crick a James D. Watson, ale zahodili ji.

Když se Watson a Crick dozvěděli o Paulingově hypotéze, z existujících údajů pochopili, že se mýlil, a Pauling brzy uznal své potíže s touto strukturou. Závodem o objevení struktury DNA proto bylo objevit správnou strukturu.

Jakou předpověď by hypotéza provedla? Pokud by DNA měla spirálovitou strukturu, její rentgenový difraktogram by byl ve tvaru X.

Proto by hypotéza, že DNA má strukturu dvojité spirály, byla testována pomocí rentgenových výsledků / dat, konkrétně byla testována pomocí dat rentgenové difrakce poskytnutých Rosalind Franklin, James Watson a Francis Crick v roce 1953.

Experiment

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

Experimentální důkazy podporující Watsonův a Crickův model byly prokázány v řadě pěti článků publikovaných v Nature.

Z nich byl dokument Franklin a Raymond Gosling první publikací s rentgenovými difrakčními údaji na podporu modelu Watson a Crick.

Analýza a závěry

Když Watson viděl podrobný difrakční obrazec, okamžitě jej poznal jako šroubovice.

On a Crick vytvořili svůj model a použili tuto informaci spolu s dříve známými informacemi o složení DNA ao molekulárních interakcích, jako je vodíková vazba.

Dějiny

Protože je obtížné přesně definovat, kdy se vědecká metoda začala používat, je těžké odpovědět na otázku, kdo ji vytvořil.

Metoda a její kroky se postupem času vyvíjely a vědci, kteří ji používali, přispěli svými příspěvky, postupně se vyvíjeli a rafinovali.

Aristoteles a Řekové

Aristoteles, jeden z nejvlivnějších filozofů v historii, byl zakladatelem empirické vědy, tj. Procesem testování hypotéz na základě zkušeností, experimentování a přímého a nepřímého pozorování.

Řekové byli první západní civilizací, která začala pozorovat a měřit porozumění a studium jevů světa, avšak neexistovala struktura, která by ji nazývala vědeckou metodou.

Muslimové a zlatý věk islámu

Ve skutečnosti vývoj moderní vědecké metody začal s muslimskými vědci během zlatého věku islámu v 10. až 14. století. Později ho filozofové-vědci osvícenství nadále zdokonalovali.

Mezi všemi učenci, kteří přispěli, byl Alhacen (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam) hlavním přispěvatelem, který někteří historici považovali za „architekta vědecké metody“. Jeho metoda měla následující fáze, můžete vidět její podobnost s těmi, které jsou vysvětleny v tomto článku:

-Ochrana přírodního světa.

- Stanovte / definujte problém.

-Formulujte hypotézu.

- Vyzkoušejte hypotézu experimentováním.

- Posoudit a analyzovat výsledky.

- Interpretovat data a vyvodit závěry.

- Zveřejněte výsledky.

renesance

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

Během renesance Francis Bacon vyvinul induktivní metodu prostřednictvím příčiny a následku a Descartes navrhl, že dedukce je jediným způsobem, jak se učit a porozumět.

Newton a moderní věda

Isaaca Newtona lze považovat za vědce, který konečně tento proces zdokonalil až do dneška, kdy je znám. Navrhl a uvedl do praxe skutečnost, že vědecká metoda potřebuje jak deduktivní, tak induktivní metodu.

Po Newtonu se na vývoji metody podíleli další velcí vědci, včetně Albert Einstein.

Důležitost

Vědecká metoda je důležitá, protože je to spolehlivý způsob, jak získat znalosti. Je založen na základech tvrzení, teoriích a znalostech z dat, experimentů a pozorování.

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 něco věří v tradice, spisy nebo přesvědčení, aniž by bylo založeno na důkazech, které lze vyvrátit, ani nelze provádět experimenty nebo pozorování, které popírají nebo přijímají víry této víry.

S vědou může vědec provádět kroky této metody, dospět k závěrům, prezentovat data a další vědci mohou replikovat tento experiment nebo pozorování, aby je potvrdili nebo ne.

Reference

1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos a Baptista Lucio, Pilar (1991). Metodologie výzkumu (2. vydání, 2001). Mexico DF, Mexico. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ a Pearson, David (2016, 28. června). Co je to vědecká metoda? Arizonská státní univerzita, Vysoká škola svobodných umění a věd. Přístup k 15. lednu 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 americké. Jossey-Bass.
4. Márquez, Omar (2000). Výzkumný proces v sociálních vědách. Barinas, Venezuela. UNELLEZ.
5. Tamayo T., Mario (1987). Proces vědeckého výzkumu (3. vydání, 1999). Mexico DF, Mexico. Limusa.
6. Vera, Alirio (1999). Analýza dat. San Cristóbal, Venezuela. Národní experimentální univerzita v Táchire (UNET).
7. Wolfs, Frank LH (2013). Úvod do vědecké metody. New York, USA. University of Rochester, Katedra fyziky a astronomie. Přístup k 15. lednu 2017.
8. Wudka, José (1998, 24. září). Co je to „vědecká metoda“? Riverside, Spojené státy americké. University of California, Katedra fyziky a astronomie. Přístup k 15. lednu 2017.
9. Martyn Shuttleworth (23. dubna 2009). Kdo vynalezl vědeckou metodu? Citováno z 23. prosince 2017 z Explorable.com: explorable.com.