6 tieteellisen menetelmän vaihetta ja miten niitä käytetään

ominaisuusmikroskooppi-1

Kun kohtaat tieteellisen ongelman, sen ratkaiseminen voi tuntua mahdottomalta mahdollisuudelta. Kaikelle näkemällemme ja kokemuksellemme on niin monia mahdollisia selityksiä - miten voit ymmärtää ne kaikki? Tieteellä on yksinkertainen vastaus: tieteellinen menetelmä.

Tieteellinen menetelmä on menetelmä kysyä ja vastata maailmaa koskeviin kysymyksiin. Nämä ohjaavat periaatteet antavat tutkijoille mallin, jonka on toimittava yrittäessään ymmärtää maailmaa, mutta mistä malli tuli ja miten se toimii?



Tässä artikkelissa määritellään tieteellinen menetelmä, keskustellaan sen pitkästä historiasta ja käsitellään kaikki tieteellisen menetelmän vaiheet yksityiskohtaisesti.

Mikä on tieteellinen menetelmä?

Pohjimmiltaan tieteellinen menetelmä on menetelmä tieteellisten kokeiden suorittamiseksi. Se on vakiomalli, jota useiden alojen tutkijat voivat seurata alustavasta havainnoinnista lopulliseen mutta konkreettiseen muotoon.

Vaiheiden määrä vaihtelee, mutta prosessi alkaa havainnoinnilla, etenee kokeessa ja päättyy analyyseihin ja tietojen jakamiseen. Yksi tieteellisen menetelmän tärkeimmistä kappaleista on skeptisyys —Tavoitteena on löytää totuus, ei vahvistaa tiettyä ajatusta. Se vaatii uudelleenarviointia ja toistuvia kokeiluja sekä ajattelusi tutkimista perusteellisen tutkimuksen avulla.

Tieteellisiä menetelmiä on itse asiassa useita, koska perusrakennetta voidaan helposti muuttaa. Metodi, josta tyypillisesti opimme koulussa, on logiikkaan ja ongelmanratkaisuun perustuva perusmenetelmä, jota käytetään tyypillisesti kovan tieteen aloilla, kuten biologia, kemia ja fysiikka. Se voi vaihdella muilla aloilla, kuten psykologiassa, mutta perusedellytys havaintojen tekemiseen, testaamiseen ja teorian parantamiseen edelleen tuloksista pysyy samana.

body_history

Tieteellisen menetelmän historia

Tieteellinen menetelmä sellaisena kuin me sen tänään tunnemme, perustuu tuhansien vuosien tieteelliseen tutkimukseen. Sen kehitys ulottuu aina muinaiselle Mesopotamialle, Kreikkaan ja Intiaan.

Muinainen maailma

Muinaisessa Kreikassa Aristoteles suunnitteli induktiivisen-deduktiivisen prosessin, joka punnitsee laajat yleistykset tiedoista johtopäätöksiin, jotka on tehty kaventamalla mahdollisuuksia yleisestä lausunnosta. Hän suosi kuitenkin deduktiivista päättelyä, koska se tunnistaa syyt, jotka hän piti tärkeämpänä.

Aristoteles kirjoitti paljon logiikasta, ja monet hänen ajatuksistaan ​​toistavat nykyaikaisessa tieteellisessä menetelmässä löydettyjä ajatuksia, kuten sivuutettujen todisteiden huomiotta jättäminen ja keskitermien määrän rajoittaminen kokeilun alun ja lopun välillä. Vaikka hänen mallinsa ei ole malli, jota käytämme tänään, logiikkaan luottaminen ja perusteellinen testaus ovat edelleen tieteen keskeisiä osia.

Keskiaika

Seuraava iso askel kohti nykyaikaisen tieteellisen menetelmän kehittämistä tuli keskiajalla, erityisesti islamilaisessa maailmassa. Ibn al-Haytham, fyysikko nykyisestä Irakista, on kehittänyt menetelmän, jolla testataan, havainnoidaan ja päätellään näön tutkimukselle. al-Haytham kritisoi Aristoteleen induktiivisen päättelyn puutetta, jolla oli tärkeä rooli hänen omassa tutkimuksessaan.

mitkä ovat pilvien tyypit

Muut tutkijat, mukaan lukien Abū Rayhān al-Bīrūnī, Ibn Sina ja Robert Grosseteste, kehittivät myös tieteellisen päättelyn malleja omien teorioidensa testaamiseksi. Vaikka he olivat usein eri mieltä keskenään ja Aristoteleen kanssa, nuo erimielisyydet ja niiden menetelmien tarkentaminen johtivat nykyiseen tieteelliseen menetelmään.

mitä korkeakoulut katsovat

Noiden merkittävien tapahtumien, erityisesti Grossetesten työn, jälkeen Roger Bacon kehitti oman havainnointisyklin (nähdessään, että jotain tapahtuu), hypoteesin (arvailun miksi kyseinen asia tapahtuu), kokeilun (sen testaaminen, että asia tapahtuu) ja todentamisen (ulkopuolinen) henkilö, joka varmistaa, että kokeen tulos on johdonmukainen).

Liityttyään fransiskaanirikokseen Baconille annettiin erityinen toimeksianto kirjoittaa tiede; tyypillisesti veljekset eivät saaneet kirjoittaa kirjoja tai esitteitä. Tämän tilauksen avulla Bacon esitteli tärkeitä tieteellisen menetelmän periaatteita, mukaan lukien virheen syyt, tiedon menetelmät sekä spekulatiivisen ja kokeellisen tieteen erot. Hän käytti omia periaatteitaan myös tutkia sateenkaaren syitä osoittaen menetelmän tehokkuuden.

Tieteellinen vallankumous

Koko renessanssin ajan enemmän suuria ajattelijoita osallistui perusteellisen, tiukan tieteellisen tutkimuksen menetelmän suunnitteluun. Francis Bacon toi induktiivisen päättelyn edelleen menetelmään, kun taas Descartes väitti, että maailmankaikkeuden lait merkitsivät, että deduktiivinen päättely oli riittävä. Galileon tutkimus oli myös induktiivista päättelyä raskasta, koska hän uskoi, että tutkijat eivät voineet ottaa huomioon kaikkia mahdollisia muuttujia; siksi toistaminen oli välttämätöntä viallisten hypoteesien ja kokeiden eliminoimiseksi.

Kaikki tämä johti tieteellisen vallankumouksen syntymä , joka tapahtui 1500- ja 1700-luvuilla. Vuonna 1660 ryhmä filosofeja ja lääkäreitä liittyi yhteen työskentelemään tieteellisen edistyksen parissa. Englannin kruunun hyväksynnän jälkeen , ryhmä tunnettiin nimellä Royal Society, joka auttoi luomaan kukoistavan tiedeyhteisön ja varhaisen akateemisen lehden, joka auttoi ottamaan käyttöön tarkan tutkimuksen ja vertaisarvioinnin.

Aikaisemmat tutkijoiden sukupolvet olivat koskeneet induktion ja deduktion merkitystä, mutta Sir Isaac Newton ehdotti, että molemmat olivat yhtä tärkeitä. Tämä panos auttoi selvittämään monenlaisten päättelyjen merkityksen, mikä johti tiukempaan tutkimukseen.

Kun tiede alkoi hajota erillisiin tutkimusalueisiin, oli tarpeen määritellä eri menetelmät eri aloille. Karl Popper oli johtaja tällä alalla - hän totesi, että tiede voi joutua virheiden kohteeksi, joskus tahallaan. Tämä oli erityisen hankalaa pehmeiden tieteiden, kuten psykologian ja yhteiskuntatieteiden kannalta, jotka vaativat erilaisia ​​menetelmiä. Popperin teoriat edistivät kuilua sellaisten tieteiden kuten psykologian ja kovien tieteiden kuten kemia tai fysiikka välillä.

Paul Feyerabend väitti, että Popperin menetelmät olivat liian rajoittavia tietyillä aloilla, ja noudattivat vähemmän rajoittavaa menetelmää, joka riippui kaikesta, kuten suuret tutkijat olivat tehneet löytöjä ilman tieteellistä menetelmää. Feyerabend ehdotti, että tiedemiehet olivat kautta historian mukauttaneet menetelmiä tarvittaessa ja että joskus olisi tarpeen rikkoa sääntöjä. Tämä lähestymistapa sopii erityisen hyvin sosiaali- ja käyttäytymistieteilijöille, mikä johtaa monipuolisempaan mallivalikoimaan tutkijoiden käyttöön useilla aloilla.

body_experiment-3

Tieteellisen menetelmän vaiheet

Vaikka eri aloilla voi olla vaihteluita mallissa, tieteellinen perustapa on seuraava:

# 1: Tee havaintoja

Huomaa jotain, kuten ilman lämpötila talvella, mitä tapahtuu, kun jäätelö sulaa tai miten kasvit käyttäytyvät, kun unohdat kastella niitä.

# 2: Esitä kysymys

Muuta havaintosi kysymykseksi. Miksi lämpötila on matalampi talvella? Miksi jäätelöni sulaa? Miksi paahtoleipä putoaa aina voin puoli alaspäin?

Tämä vaihe voi sisältää myös jonkin verran tutkimusta. Voit ehkä löytää vastauksia näihin kysymyksiin jo, mutta voit silti testata niitä!

# 3: Tee hypoteesi

Hypoteesi on koulutettu arvaus vastauksestasi kysymykseesi. Miksi paahtoleipä putoaa aina voin puoli alaspäin? Ehkä se johtuu siitä, että voi tekee leivän sen puolen raskaammaksi.

Hyvä hypoteesi johtaa ennusteeseen, jonka voit testata, ilmaistuna if / then-lauseena. Tässä tapauksessa voimme valita jotain, jos paahtoleipä on voideltu, se osuu ensin maahan voita.

# 4: Kokeile

Kokeilusi on suunniteltu testaamaan, onko ennakointisi tapahtumasta totta. Hyvässä kokeessa testataan yksi muuttuja kerrallaan - esimerkiksi yritämme testata, painaaeko voita paahtoleipää toisella puolella, jolloin se osuu todennäköisemmin ensin maahan.

Paloittamaton paahtoleipä on kontrollimuuttujamme. Jos määritämme mahdollisuuden, että täplällä merkitty leivän paahtoleipä, joka on merkitty pisteellä, osuu maahan tietyllä puolella, voimme verrata näitä tuloksia voileivottuun paahtoleipäämme nähdäksemme, onko voin läsnäolon välillä korrelaatio ja miten paahtoleipä putoaa.

Jos päätämme olla paahtamatta leipää, se tuo esiin uuden kysymyksen - onko leivän paahtamisella mitään vaikutusta sen putoamiseen. Koska se ei ole osa testiämme, pidämme kiinni siitä, onko voin läsnäololla mitään vaikutusta siihen, kumpi puoli osuu ensin maahan.

# 5: Analysoi tiedot

Kokeilumme jälkeen huomaamme, että sekä voitetulla paahtoleivällä että tahrattomalla paahtoleivällä on 50/50 mahdollisuus lyödä maata voitetulla tai merkittyllä puolella pudotettaessa tasaisesta korkeudesta suoraan alas. Näyttää siltä, ​​että hypoteesimme oli väärä - ei voi voi saada paahtoleipää maahan tietyllä tavalla, joten sen on oltava jotain muuta.

mitä eroa on kansallisuudella ja etnisyydellä

Koska emme saaneet toivottua tulosta, se palaa piirtotaululle. Hypoteesimme ei ollut oikea, joten meidän on aloitettava uudestaan. Nyt kun ajattelet sitä, paahtoleipäsi näyttää osuvan ensin maahan jauhoon, kun se liukuu pois levyltäsi, ei kun pudotat sen tasaisesta korkeudesta. Se voi olla perusta uudelle kokeellesi.

# 6: Viesti tulokset

Hyvä tiede vaatii todentamista. Kokeilusi tulisi olla muiden käyttäjien toistettavissa, joten voit koota raportin kokeesi suorittamisesta nähdäksesi, ovatko muiden ihmisten havainnot yhdenmukaiset sinun.

Tästä voi olla hyötyä luokassa tai tiedemessuilla. Ammattitutkijat voivat julkaista havaintonsa tieteellisissä lehdissä, joissa muut tutkijat voivat lukea ja kokeilla omia versioitaan samoista kokeista. Tieteelliseen yhteisöön kuuluminen auttaa kokeilujasi olemaan vahvempia koska muut ihmiset näkevät, onko lähestymistavassasi puutteita - esimerkiksi jos testasit erilaisilla leivillä tai joskus käytit maapähkinävoita voin sijasta - tämä voi johtaa sinut lähemmäksi hyvää vastausta.

body_toast-1

Tieteellinen menetelmäesimerkki: Falling Toast

Olemme käyneet läpi nopeasti tieteellisen menetelmän vaiheet, mutta katsotaanpa hieman syvemmälle yrittämällä uudelleen selvittää, miksi paahtoleipä putoaa niin usein voita alaspäin.

# 1: Tee havaintoja

Viimeisen kokeilemme lopussa, jossa saimme tietää, että voi ei todellakaan tee paahtoleipää todennäköisemmin osumaan maahan tällä puolella, muistimme, että ajat, jolloin paahtoleipä osuu ensin jauhettuun puoleen, ovat yleensä silloin, kun se putoaa lautanen.

# 2: Esitä kysymys

Helpoin kysymys on, miksi se on?

Voimme itse asiassa etsiä tästä verkosta ja löytää melko yksityiskohtaisen vastauksen miksi tämä on totta. Mutta olemme aloittelevia tutkijoita - haluamme nähdä sen toiminnassa ja vahvistaa sen itse! Loppujen lopuksi hyvän tieteen pitäisi olla toistettavissa, ja meillä on kaikki tarvittavat työkalut testata, mitä todella tapahtuu.

# 3: Tee hypoteesi

Miksi luulemme voidellun paahtoleivän osuvan ensin maahan? Tiedämme, että se ei johdu siitä, että se on painavampi, joten voimme poistaa sen. Ehkä se johtuu lautasemme muodosta?

Sitä voimme testata. Hypoteesimme muotoillaan seuraavasti: Jos paahtoleipä liukuu lautaselta, se putoaa voipuoli alaspäin.

# 4: Kokeile

Pelkkä näkeminen, että paahtoleipä putoaa lautaselta voin puoli alaspäin, ei riitä meille. Haluamme tietää miksi, joten aiomme viedä asiat pidemmälle - perustamme hidastetun kameran kaappaamaan mitä tapahtuu, kun paahtoleipä liukuu levyltä.

Suoritamme testin kymmenen kertaa, joka kerta kallistamalla samaa levyä, kunnes paahtoleipä liukuu pois. Panemme merkille joka kerta, kun voin puoli laskeutuu ensin, ja näemme mitä videolla tapahtuu, jotta voimme nähdä mitä tapahtuu.

# 5: Analysoi tiedot

Tarkastellessamme kuvamateriaalia huomaamme todennäköisesti, että leipä alkaa kääntyä liu'uttaessaan reunalta, mikä muuttaa sitä, miten se putoaa tavalla, jota ei tapahtunut, kun pudotimme sen itse.

mitä pisteitä tarvitaan yliopistolle

Se vastaa kysymykseemme, mutta se ei ole täydellinen kuva —Miten muut levyt vaikuttavat siihen, kuinka usein paahtoleipä osuu ensin maahan jauhoon? Entä jos paahtoleipä on jo voipuoli alaspäin, kun se putoaa? Nämä ovat asioita, joita voimme testata uusissa kokeissa uusilla hypoteeseilla!

# 6: Viesti tulokset

Nyt kun meillä on tuloksia, voimme jakaa ne muille, jotka voivat tarkistaa tulokset. Kuten edellä mainittiin, kuuluminen tiedeyhteisöön voi johtaa parempiin tuloksiin. Jos tulokset poikkeavat villisti paahdettua paahtoleipää koskevasta vakiintuneesta ajattelusta, se saattaa olla syytä arvioida uudelleen. Jos he ovat samanlaisia, ne saattavat johtaa muita tekemään uusia löytöjä voileivän paahtoleivästä. Ainakin sinulla on hieno kokeilu, jonka voit jakaa ystävillesi!

Tärkeimmät tieteellisen menetelmän vinkit

Vaikka tiede voi olla monimutkaista, tieteellisen menetelmän etuna on, että se antaa sinulle helposti seurattavan tavan ajatella miksi ja miten asiat tapahtuvat. Pidä nämä asiat mielessä, jotta voit käyttää sitä tehokkaasti.

Älä huoli hypoteesi todistamisesta

Yksi tärkeimmistä asioista, jotka on syytä muistaa tieteellisessä menetelmässä, on, että sen ei välttämättä ole tarkoitus todistaa hypoteesi oikeutta. On hienoa, jos onnistut arvaamaan syyn johonkin oikein ensimmäisellä kerralla, mutta kokeilun lopullinen tavoite on löytää todellinen syy havaintosi tapahtumalle, ei todistaa oletuksesi oikeelliseksi.

Hyvä tiede tarkoittaa toisinaan, että olet väärässä. Se ei ole huono asia - hyvin suunniteltu kokeilu odottamattomalla tuloksella voi olla yhtä paljastava, ellei enemmän, kuin kokeilu, joka vahvistaa hypoteesi.

Ole valmis kokeilemaan uudelleen

Jos kokeesi tiedot eivät vastaa oletustasi, se ei ole huono asia. Olet poistanut yhden mahdollisen selityksen, joka tuo sinut askeleen lähemmäksi totuuden löytämistä.

Tieteellinen menetelmä ei ole asia, jonka sinun on tarkoitus tehdä täsmälleen kerran todistamaan asia. Se on tarkoitus toistaa ja mukauttaa tuomaan sinut lähemmäksi ratkaisua. Vaikka pystyt osoittamaan totuuden hypoteesissasi, hyvä tutkija suorittaa kokeen uudelleen varmistaakseen, että tulokset ovat toistettavissa. Voit jopa nipistää onnistunutta hypoteesia testataksesi toisen tekijän, kuten jos muokkaamme voileivän paahtoleipäkokeen selvittääksemme, vaikuttavatko erilaiset levyt siihen, putoavatko paahtoleivät ensin. Mitä enemmän testaamme hypoteesiämme, sitä vahvemmaksi se tulee!

Mielenkiintoisia Artikkeleita

2.2 GPA: Onko tämä hyvä? Korkeakoulut, joihin pääset 2.2

Mikä on 2.2 GPA? Onko se hyvä vai huono, ja mitkä oppilaitokset hyväksyvät 2.2 GPA: n? Ota selvää, mihin kouluihin pääset.

Kalifornian taiteen instituutin pääsyvaatimukset

22 keskeistä alkemiasymbolia ja niiden merkitykset

Mitä ovat alkemiasymbolit? Katso täydellinen oppaamme tärkeimmistä alkemiasymboleista ja merkityksistä.

Täsmälleen mitä odottaa AP -kielen monivalinnalta

Oletko hämmentynyt tukiaseman kielen ja kokoonpanon monivalinnoista? Selitämme eri kysymystyyppejä ja tarjoamme asiantuntijavinkkejä, joiden avulla voit ässää kokeen.

3 tärkeintä vinkkiä erottuvaan Cornell-esseeseen

Kamppailetko Cornellin essee -kehotteen kanssa? Opi kirjoittamaan suuri Cornell -lisäesite, joka saa sovelluksesi loistamaan.

Paras Algebra 1 Regents -katsausopas 2021

Otatko Algebra 1 Regents -kokeen? Tutustu asiantuntija -arvio -oppaaseemme opintovihjeitä ja neuvoja varten.

Fordhamin yliopiston pääsyvaatimukset

Kuinka saada 36 ACT English: 10 strategiaa täydeltä maalintekijältä

Pisteytys 36 ACT-englanniksi vaatii täydellisyyttä. Opi ACT-asiantuntijan kriittiset strategiat tämän osan hallitsemiseksi.

Clayton State Universityn pääsyvaatimukset

Parhaat ACCUPLACER-harjoituskokeet: matematiikka, lukeminen ja paljon muuta

Tarvitsetko ACCUPLACER-harjoitustestin? Katso kokoelmamme kirjoittamisen, lukemisen ja matematiikan ACCUPLACER-harjoitustesteistä.

Jazzista Jambalayaan: 11 hauskaa tekemistä New Orleansissa

Mietitkö mitä tehdä New Orleansissa? Katso luettelo suosituimmista nähtävyyksistä ja piilotetuista helmistä, mukaan lukien suokierrokset, kreoliruoka ja ranskalainen kortteli.

Montserratin taiteen korkeakoulun pääsyvaatimukset

Caltech vs MIT: Mikä on parempi?

Onko Caltech parempi kuin MIT? Mikä koulu sopii sinulle? Opi eroja näiden huipputekniikan korkeakoulujen välillä.

Malone Universityn pääsyvaatimukset

New Jerseyn teknologiainstituutin pääsyvaatimukset

Kuinka päästä sisään: Temple Universityn pääsyvaatimukset

Stonehill College SAT -tulokset ja GPA

Kuinka tarkastukset ja saldot toimivat Yhdysvaltain hallituksessa

Mitä ovat sekit ja saldot? Kuinka ne toimivat? Täydellinen tarkistus- ja saldomääritelmäoppaamme jakaa tämän Yhdysvaltojen hallituksen näkökohdan yksityiskohtaisella esimerkillä.

Parhaat koulut Kaliforniassa | Capistrano Connections Academy Charter School -sijoitukset ja tilastot

Löydä osavaltioiden rankingit, SAT / ACT-tulokset, AP-luokat, opettajien verkkosivustot, urheilutiimit ja paljon muuta Capistrano Connections Academy Charter Schoolista Aliso Viejo, Kalifornia.

2016-17 Akateeminen opas | Oak Parkin lukio

Löydä osavaltioiden sijoitukset, SAT/ACT -tulokset, AP -tunnit, opettajien verkkosivustot, urheiluryhmät ja paljon muuta Oak Park High Schoolista paikassa Oak Park, CA.

New Yorkin sisustuskoulun pääsyvaatimukset

1060 SAT-pisteet: Onko tämä hyvä?

Amerikan katolisen yliopiston pääsyvaatimukset

Covenant Collegen pääsyvaatimukset

UNT ACT -pisteet ja GPA