Kaip Veikia Mokslinis Metodas

{h1}

Mokslinis metodas yra kažkas, ką visi naudojame beveik visą laiką. Sužinokite daugiau apie mokslinį metodą ir mokslinio metodo žingsnius.

Apie mokslinį metodą girdime kiekvieną dieną. Vidurinių ir vidurinių mokyklų moksleiviai apie tai sužino gamtos mokslų klasėje ir naudojasi tyrimų konkursuose. Reklamuotojai tai naudoja norėdami pagrįsti teiginius apie produktus, pradedant nuo dulkių siurblių ir baigiant vitaminais. O Holivudas tai vaizduoja demonstruodamas mokslininkams iškarpas ir laboratorinius paltus, stovinčius už mikroskopų, ir kolbas, užpildytas burbuliuojančiais skysčiais.

Taigi kodėl mokslinis metodas tiek daug žmonių išlieka tokia paslaptis? Viena priežastis susijusi su pačiu pavadinimu. Žodis „metodas“ reiškia, kad skliaute yra kokia nors šventa formulė - formulė, prieinama aukštos kvalifikacijos mokslininkams ir niekam kitam. Tai visiškai netiesa. Mokslinis metodas yra kažkas, ką visi naudojame visą laiką. Tiesą sakant, įsitraukimas į pagrindinę veiklą, iš kurios sudarytas mokslinis metodas, - smalsumas, klausimų pateikimas, atsakymų ieškojimas yra natūrali žmogaus buvimo dalis.

-Šiame straipsnyje mes demizizuosime mokslinį metodą, suskaidydami jį į pagrindines jo dalis.

Mes nagrinėsime, kaip mokslinį metodą galima naudoti sprendžiant kasdienes problemas, tačiau taip pat paaiškinsime, kodėl jis yra toks kritiškas fiziniams ir gamtos mokslams. Taip pat išnagrinėsime keletą pavyzdžių, kaip šis metodas buvo pritaikytas atliekant svarbius atradimus ir palaikant novatoriškas teorijas. Bet pradėkime nuo pagrindinio apibrėžimo.

Paprašykite žmonių grupės apibrėžti „mokslą“ ir gausite daug skirtingų atsakymų. Kai kurie jums pasakys, kad tai tikrai sunki klasė tarp socialinių ir matematikos studijų. Kiti jums pasakys, kad tai dulkėta knyga, užpildyta lotyniškais terminais, kurių niekas negali ištarti. Ir vis tiek kiti sakys, kad tai nenaudingas faktų, skaičių ir formulių rinkinys. Deja, dauguma žodynų nedaug paryškina šią temą. Čia yra tipiškas apibrėžimas:

Mokslas yra intelektuali ir praktinė veikla, apimanti fizinio ir gamtinio pasaulio struktūrą ir elgseną stebint ir eksperimentuojant [šaltinis: Oksfordo Amerikos žodynas].

Skamba sunkiai, tiesa? Nei tada, kai mes suskaidysime šį ilgametį apibrėžimą į svarbiausias jo dalis. Tai darydami mes pasieksime du dalykus: pirma, palaikysime argumentą, kad mokslas nėra paslaptingas ar neprieinamas. Antra, parodysime, kad mokslo metodas iš tikrųjų nesiskiria nuo paties mokslo.

Mokslinio metodo apibrėžimas

Mokslinio metodo apibrėžimas

Visų amžiaus grupių mokslininkai naudoja visus savo pojūčius stebėdami aplinkinį pasaulį. „Ghislain“ ir „Marie David de Lossy“ / „Kultūra“ / „Getty Images“

-Atsisakykime mokslo apibrėžimo.

1 dalis

Mokslas yra praktinis. Nors mokslas kartais apima mokymąsi iš vadovėlių ar paskaitų salėse esančių dėstytojų, jo pagrindinė veikla yra atradimas. Atradimai yra aktyvus, rankų darbo procesas, o ne tai, ką daro dramblio kaulo bokštuose izoliuoti mokslininkai, išskirti iš pasaulio. Tai yra ir informacijos paieška, ir siekis paaiškinti, kaip informacija tinkama kartu. Beveik visada ieškoma atsakymų į labai praktinius klausimus: Kaip žmogaus veikla veikia globalų atšilimą? Kodėl Šiaurės Amerikoje staiga mažėja bičių populiacija? Kas leidžia paukščiams migruoti tokiais dideliais atstumais? Kaip susidaro juodosios skylės?

2 dalis

Mokslas remiasi stebėjimas. Mokslininkai naudoja visus savo pojūčius rinkdami informaciją apie juos supantį pasaulį. Kartais šią informaciją jie renka tiesiogiai, be jokių intervencinių priemonių ar aparatų. Kartais netiesiogiai informacijai rinkti jie naudoja įrangą, pavyzdžiui, teleskopą ar mikroskopą. Bet kuriuo atveju mokslininkai užrašys tai, ką mato, girdi ir jaučia. Šie užfiksuoti stebėjimai vadinami duomenys.

3 dalis

Duomenys gali atskleisti struktūra kažko. Tai yra kiekybiniai duomenys, kuris objektą apibūdina skaitmeniškai. Šie kiekybinių duomenų pavyzdžiai:

  • Kolibrio, kuriame yra rubino, kūno temperatūra yra 40,5° C (105° F).
  • Šviesos greitis yra 299,792,458 metro per sekundę (670,635,729 mph).
  • Jupiterio skersmuo yra 142 984 kilometrai (88 846 mylios).
  • Mėlynojo banginio ilgis yra 30,5 metro (100 pėdų).

Atkreipkite dėmesį, kad kiekybinius duomenis sudaro skaičius, einantys iš vieneto. Vienetas yra standartizuotas būdas išmatuoti tam tikrą matmenį ar kiekį. Pavyzdžiui, pėda yra ilgio vienetas. Taip yra ir skaitiklis. Moksle tarptautinė vienetų sistema (SI), šiuolaikinė metrinės sistemos forma, yra visuotinis standartas.

4 dalis

Duomenys taip pat gali atskleisti elgesys. Tai yra kokybiniai duomenys, kurie yra rašytiniai aprašymai apie objektą ar organizmą. Johnas Jamesas Audubonas, XIX amžiaus gamtininkas, ornitologas ir tapytojas, garsėja tokiais kokybiniais pastebėjimais apie paukščių elgesį, kaip šis:

Paprastai mokslininkai renka tiek kiekybinius, tiek kokybinius duomenis, kurie vienodai prisideda prie žinių, susijusių su tam tikra tema, visumos. Kitaip tariant, kiekybiniai duomenys nėra svarbesni ar vertingesni, nes jie pagrįsti tiksliais matavimais [šaltinis: Audubon].

Toliau sužinosime apie mokslą kaip apie sistemingą, intelektualų užsiėmimą.

Mokslinio metodo dalys

5 dalis

Kaip veikia mokslinis metodas: buvo

Astronomas Edwinas Powelis Hablas per 100 colių teleskopo okuliarą žvelgia į 1937 m. Mount Wilsono observatoriją.

Mokslas yra intelektualinis užsiėmimas. Stebėti ir rinkti duomenis nėra galutiniai tikslai. Duomenys turi būti analizuojami ir naudojami suprantant mus supantį pasaulį. Tam reikia indukcinis samprotavimas, arba galimybė generuoti apibendrinimus remiantis konkrečiais pastebėjimais. Visoje mokslo istorijoje yra daugybė klasikinių indukcinio samprotavimo pavyzdžių, tačiau pažvelkime į vieną, kad suprastume, kaip veikia ši intelektualinė mankšta.

1919 m., Kada Edwinas Hablas (iš Hablo kosminio teleskopo šlovės) atvyko į Kalifornijos Wilsono kalną naudoti 100 colių Hookero teleskopą, kuris tada buvo didžiausias pasaulyje, astronomai paprastai manė, kad visą visatą sudaro viena galaktika - Paukščių Takas. Tačiau Hablui pradėjus stebėjimus naudojant Hookerio teleskopą, jis pastebėjo, kad objektai, žinomi kaip „ūkas“, kurie, manoma, yra Paukščių Tako komponentai, yra toli už jo ribų. Tuo pačiu metu jis pastebėjo, kad šie „ūkai“ greitai tolsta nuo Paukščių Tako. Hablas pasinaudojo šiais stebėjimais, kad padarytų novatorišką apibendrinimą 1925 m.: Visatą sudarė ne viena galaktika, o milijonai iš jų. Hablas tvirtino ne tik tai, kad visos galaktikos tolygiai nutolo viena nuo kitos dėl tolygaus Visatos išsiplėtimo.

6 dalis

Mokslas daro prognozes ir išbando tas prognozes naudodamas eksperimentai. Apibendrinimai yra galinga priemonė, nes jie įgalina mokslininkus daryti prognozes. Pavyzdžiui, kartą Hablas tvirtino, kad Visata yra toli už Paukščių Tako, ir tai padarė išvadą, kad astronomai turėtų mokėti stebėti kitas galaktikas. Tobulėjant teleskopams, jie atrado galaktikų - tūkstančius ir tūkstančius iš visų skirtingų formų ir dydžių. Šiandien astronomai mano, kad visatoje yra apie 125 milijardai galaktikų. Jie taip pat per daugelį metų sugebėjo atlikti daugybę eksperimentų, kad patvirtintų Hablo mintį, kad visata plečiasi.

Vienas klasikinis eksperimentas yra pagrįstas Doplerio efektas. Dauguma žmonių žino Doplerio efektą kaip reiškinį, kuris pasireiškia garsu. Pavyzdžiui, greitosios medicinos pagalbos automobiliui einant pro šalį, jos sirenos garsas keičia garsą. Artėjant greitosios pagalbos automobiliui, pikis didėja; juo praeinant, žingsnis mažėja. Taip nutinka todėl, kad greitoji pagalba arba juda arčiau garso bangų, kurias ji sukuria (dėl kurių sumažėja atstumas tarp bangos skilčių ir padidėja žingsnis), arba tolsta nuo jų (dėl to padidėja atstumas tarp bangos skilčių ir mažėja žingsnis).

Astronomai iškėlė hipotezę, kad dangaus objektų sukuriamos šviesos bangos elgsis taip pat. Jie padarė šiuos išsilavinusius spėliones: Jei tolima galaktika ritasi link mūsų galaktikos, ji priartės prie jo skleidžiamų šviesos bangų (tai sumažina atstumą tarp bangos skilčių ir keičia jos spalvą į mėlyną spektro galą). Jei tolima galaktika skuba tolyn nuo mūsų galaktikos, ji tolsta nuo kuriamų šviesos bangų (tai padidina atstumą tarp bangos pusių ir keičia savo spalvą į raudoną spektro galą).

Norėdami patikrinti hipotezę, astronomai naudojo instrumentą, vadinamą spektrografu, norėdami pamatyti spektraiarba spalvotos šviesos juostos, kurias sukuria įvairūs dangaus objektai. Jie užfiksavo spektrinių linijų bangų ilgį ir jų intensyvumą, rinkdami duomenis, kurie galiausiai įrodė hipotezės teisingumą.

7 dalis

Mokslas yra sistemingumas. Jis yra griežtas ir metodiškas, reikalaujantis pakartoti testus, kad būtų galima patikrinti rezultatus. Aukščiau aprašytas hipotetinis raudonojo poslinkio poveikis buvo įrodytas pakartotiniais eksperimentais. Tiesą sakant, tai taip gerai dokumentuota, kad ji tapo neatsiejama Didžiojo sprogimo - teorijos, apibūdinančios, kaip Visata išsiplėtė iš ypač tankios ir karštos būsenos, dalimi.

Taigi mokslą galima galvoti ne tik apie mąstymą, bet ir kaip darbo būdą - procesą, reikalaujantį iš mokslininkų užduoti klausimus, kelti hipotezes ir išbandyti savo hipotezes eksperimentuojant. Šiandien šis procesas žinomas kaip mokslinis metodas, o pagrindinius jo principus tyrėjai taiko visose disciplinose ir kiekviename pasaulio krašte.

Ir vis dėlto tai nebuvo visada taip - laikui bėgant pereiti prie mokslinio tyrimo pamažu. Kitame skyriuje atidžiau panagrinėsime mokslinio metodo istoriją, kad geriau suprastume, kaip jis vystėsi.

Mokslinio metodo istorija

Mokslinio metodo istorija

Kopernikas pastebėjo, kad planetos sukasi aplink Saulę, o ne Žemę. keliautojas1116 / E + / „Getty Images“

Tamsūs amžiai, maždaug nuo A. D. nuo 500 iki 1100, buvo būdingas bendras civilizacijos erozija. Senovės romėnų žinios išliko tik keliuose vienuolynuose ir katedrų bei rūmų mokyklose, o žinios iš senovės Graikijos beveik išnyko. Prieš pat tamsųjį amžių ir maždaug po šimtmečio svarbios mokslo pažangos beveik nebuvo. Katalikų bažnyčia tapo labai galinga Europoje, ir religinė dogma valdė daug ką, ką žmonės galvojo ir tikėjo. Tie, kurių įsitikinimai ar praktika nuklydo nuo bažnyčios, buvo „reabilituoti“ ir sugrąžinti į raukšles. Pasipriešinimas dažnai lėmė persekiojimus.

Tada, kas dabar vadinama renesansas XII amžiuje atėjo atgimimo laikotarpis. Europos mokslininkams susidūrus su žiniomis ir kultūromis, išaugintomis islamo pasaulyje ir kituose regionuose, peržengiančiuose jų ribas, jie buvo iš naujo susipažįstami su senovės tyrinėtojų, tokių kaip Aristotelis, Ptolemėjas ir Euklidas, darbais. Tai suteikė bendrą platformą ir žodyną, į kurį būtų galima suburti išplėstinę mokslo bendruomenę, kuri galėtų dalytis idėjomis ir įkvėpti kūrybingai spręsti problemas.

Kai kurie svarbūs mąstytojai, atsirandantys Renesanso metu ir po jo, yra šie:

  • Albertas Magnusas (1193–1250) ir Tomas Akvinietis (1225-1274), du studentai iš moksliškumas, filosofinė sistema, akcentuojanti proto vartojimą tiriant filosofijos ir teologijos klausimus. Magnusas atskyrė atskleistą tiesą (to, kas nežinoma per dieviškąją jėgą) ir eksperimentinį mokslą, ir padarė daugybę mokslinių astronomijos, chemijos, geografijos ir fiziologijos stebėjimų.
  • Rogeris Baconas (c.1210 – c.1293), anglų pranciškonų brolis, filosofas, mokslininkas ir mokslininkas, raginęs nutraukti aklą plačiai priimtų raštų priėmimą. Visų pirma, jis nukreipė į Aristotelio idėjas, kurios, nors ir vertingos, dažnai buvo priimamos kaip faktas, net kai įrodymai jų nepatvirtino.
  • Pranciškus Baconas (1561–1626), sėkmingas teisininkas ir įtakingas filosofas, daug padaręs siekdamas reformuoti mokslinį mąstymą. Savo leidinyje „Instauratio Magna-“ Baconas pasiūlė naują požiūrį į mokslinius tyrimus, kurį jis 1621 m. Paskelbė „Novum Organum Scientiarum“. Šis naujas požiūris pasisakė už induktyvų samprotavimą kaip mokslinio mąstymo pagrindą. Baconas taip pat teigė, kad tik aiški mokslinio tyrimo sistema užtikrins žmogaus meistriškumą visame pasaulyje.

Pranciškus Baconas pirmasis formalizavo tikro mokslinio metodo koncepciją, tačiau jis to nepadarė vakuume. Darbas Nikolajus Kopernikas (1473-1543) ir „Galileo Galilei“ (1564-1642) padarė didžiulę įtaką Baconui. Kopernikas iš savo pastebėjimų pasiūlė, kad Saulės sistemos planetos sukasi aplink Saulę, o ne Žemę. Galileo sugebėjo patvirtinti šią į saulę orientuotą struktūrą, kai panaudojo teleskopą, kurį suprojektavo rinkti duomenis, be kita ko, apie Jupiterio mėnulius ir Veneros fazes. Tačiau didžiausias „Galileo“ indėlis galėjo būti jo sistemingas judesio tyrimas, pagrįstas paprastais matematiniais aprašymais.

Galileo mirties metu buvo numatyta tikroji mokslinio mąstymo revoliucija. Izaokas Niutonas (1642–1727) padarė daug, kad pastūmėtų šią revoliuciją į priekį. Niutono darbas matematikoje lėmė integraliąją ir diferencinę skaičiavimus. Jo darbas astronomijoje padėjo apibrėžti judesio ir visuotinės gravitacijos dėsnius. O jo optikos studijos paskatino pirmąjį atspindintį teleskopą. Bendra tema, vykusioje per visą Niutono kūrybą, buvo nepaprastas sugebėjimas sukurti keletą palyginti paprastų koncepcijų ir lygčių, turinčių didžiulę nuspėjamąją galią. Jo suvienytos įstatymų sistemos atlaikė šimtmečius trukusį bandymą ir tikrinimą ir toliau suteikia mokslininkams galimybę tyrinėti vykstančias fizikos ir astronomijos paslaptis.

Galima sakyti, kad Niutono karjeros laikotarpis žymi modernaus mokslo pradžią. Auštant XIX a. Mokslas buvo įsteigtas kaip savarankiška ir gerbiama studijų sritis, o mokslinis metodas, pagrįstas stebėjimu ir testavimu, buvo naudojamas visame pasaulyje. Klasikinis pavyzdys, kaip mokslas virto bendromis pastangomis, skatinančiomis papildomas žinias, gali būti plėtojamas to, ką šiandien žinome kaip ląstelių teorija.

Ląstelių teorija

1678 m. Antoni van Leeuwenhoek pranešė stebėjęs

1678 m. Antoni van Leeuwenhoek pranešė, kad mikroskopu jis stebėjo „mažus gyvūnus“ - pirmuonis.

Ląstelę rasti pavyko išradus mikroskopą, kuris tapo įmanomas patobulinus lęšių šlifavimo būdus. Antoni van Leeuwenhoek (1632–1723), olandų prekybininkas, išmoko sumalti lęšius ir surinkti juos į paprastus mikroskopus. Jo šiuolaikinis Robertas Hooke'as (1635–1703) naudojo tokį instrumentą kamštienos ląstelių stebėjimui, kurio eskizai pasirodė jo 1665 m. Leidinyje „Mikrografija“. Įkvėptas Hooke'o darbo, Leeuwenhoekas pradėjo pats atlikti mikroskopinius tyrimus. 1678 m. Jis Karališkajai draugijai pranešė, kad įvairiuose mėginiuose aptiko „mažų gyvūnų“ - bakterijų ir pirmuonių. Visuomenė paprašė Hooke patvirtinti Leeuwenhoeko išvadas, ir jis tai padarė.

T-his atvėrė kelią plačiam pripažinimui, kad paslėptas pasaulis egzistuoja tiesiog peržengdamas žmogaus regos ribas, ir paskatino daugelį mokslininkų imtis mikroskopo savo tyrimuose. Vienas tokių mokslininkų buvo vokiečių botanikas Matiasas Jakobas Schleidenas (1804–1881), kuris apžiūrėjo daugybę augalų pavyzdžių. Schleidenas pirmasis pripažino, kad visus augalus ir visas skirtingas augalų dalis sudaro ląstelės. Vakarieniaudami su zoologu Teodoras Schwannas (1810–1882), Schleidenas paminėjo savo idėją. Tyrinėdamas gyvūnų audinius, Schwann, padaręs panašias išvadas, greitai pamatė jų darbo padarinius. 1839 m. Jis išleido „Mikroskopinius augalų ir gyvūnų struktūros ir augimo atitikties tyrimus“, kuriame buvo pirmasis ląstelių teorijos teiginys: Visi gyvi daiktai yra sudaryti iš ląstelių.

Tada, 1858 m. Rudolfas Virchowas (1821–1902) išplėtė Schleiden ir Schwann darbus, siūlydami, kad visos gyvos ląstelės turėtų iškilti iš anksčiau esančių ląstelių. Tuo metu tai buvo radikali idėja, nes dauguma žmonių, įskaitant mokslininkus, tikėjo, kad negyvenama materija gali savaime generuoti gyvą audinį. Nepaaiškinamas magnatų pasirodymas ant mėsos gabalo dažnai buvo pateiktas kaip įrodymas, patvirtinantis savaiminio generavimo sampratą. Bet garsus mokslininkas vardu Luisas Pasteuras (1822-1895) nusprendė paneigti spontanišką generaciją dabar klasikiniu eksperimentu, kuris tvirtai sukūrė ląstelių teoriją neabejotinai ir įtvirtino pagrindinius modernaus mokslinio metodo žingsnius.

Pasteuro eksperimentas

„Pasteur“ eksperimento žingsniai yra aprašyti žemiau:

Pirmiausia Pasteur paruošė maistinį sultinį, panašų į sultinį, kurį naudotų sriuboje.

Tada jis įdėjo vienodą kiekį sultinio į dvi kolbas su ilgakakliais. Jis paliko vieną kolbą su tiesiu kaklu. Kitas jis pasilenkė, kad sudarytų „S“ formą.

Kaip veikia mokslinis metodas: metodas

Tada jis virė sultinį kiekvienoje kolboje, kad sunaikintų bet kokias gyvas medžiagas skystyje. Po to sterilūs sultiniai buvo palikti sėdėti kambario temperatūroje ir veikiami oro savo atvirose duryse.

Kaip veikia mokslinis metodas: kaip

Po kelių savaičių Pasteuras pastebėjo, kad sultinys tiesiojo kaklo kolboje buvo spalvotas ir drumstas, o sultinys kreivos kaklo kolboje nepasikeitė.

Kaip veikia mokslinis metodas: kaip

Jis padarė išvadą, kad ore esantys mikrobai galėjo netrukdomai kristi žemyn ties ties kaklu ir užteršti sultinį. Tačiau kita kolba įstrigo į jo išlenktą kaklą mikrobus - neleido jiems patekti į sultinį, kuris niekada nepakeitė spalvos ar tapo drumstas.

Kaip veikia mokslinis metodas: kaip

Jei spontaniškas generavimas būtų buvęs tikras reiškinys, teigė Pasteur, sultinys kreivos kaklo kolboje galų gale būtų užkrėstas, nes mikrobai būtų sukėlę spontaniškai. Tačiau išlenkto kaklo kolba niekada neužsikrėtė, tai rodo, kad mikrobai galėjo kilti tik iš kitų mikrobų.

Pasteuro eksperimentas turi visus šiuolaikinio mokslinio tyrimo bruožus. Jis prasideda hipoteze ir patikrina šią hipotezę kruopščiai kontroliuojamu eksperimentu. Tas pats procesas, pagrįstas ta pačia logine žingsnių seka, mokslininkams naudojamas beveik 150 metų. Laikui bėgant šie žingsniai peraugo į idealizuotą metodiką, kurią dabar žinome kaip mokslinį metodą. Po kelių savaičių Pasteuras pastebėjo, kad sultinys tiesiojo kaklo kolboje buvo spalvotas ir drumstas, o sultinys kreivos kaklo kolboje nepasikeitė.

Pažvelkime atidžiau į šiuos veiksmus.

Mokslinio metodo žingsniai

Kaip daugiau įrodymų, kad nėra vieno būdo „atlikti“ mokslą, skirtingi šaltiniai skirtingai apibūdina mokslinio metodo žingsnius. Kai kurie išvardija tris veiksmus, kiti - keturis, o kiti - penkis. Tačiau iš esmės jos apima tas pačias sąvokas ir principus.

- Siekdami savo tikslų, sakysime, kad yra penki pagrindiniai metodo žingsniai.

1 žingsnis: atlikite stebėjimą

Kaip veikia mokslinis metodas: mokslinis

Mokslinio metodo schema

Beveik visi moksliniai tyrimai prasideda pastebėjimu, kad pikumas kelia smalsumą ar kelia klausimą. Pavyzdžiui, kada Charlesas Darwinas (1809–1882) lankėsi Galapagų salose (esančiose Ramiajame vandenyne, 950 kilometrų į vakarus nuo Ekvadoro), jis pastebėjo keletą pelekų rūšių, kurių kiekviena unikaliai pritaikyta labai specifinei buveinei. Visų pirma, pelekų snapai buvo gana kintami ir atrodė, kad vaidina svarbų vaidmenį iš to, kaip paukščiai gauna maistą. Šie paukščiai sužavėjo Darwiną. Jis norėjo suprasti jėgas, leidusias sėkmingai sėkmingai egzistuoti tiek daug skirtingų rūšių pelekų tokioje mažoje geografinėje vietovėje. Jo pastebėjimai privertė susimąstyti, o jo nuostaba paskatino jį užduoti klausimą, kurį būtų galima išbandyti.

2 žingsnis: užduokite klausimą

Klausimo tikslas yra susiaurinti tyrimo dėmesį, konkrečiai apibrėžti problemą. Klausimas, kurį Darvinas galėjo užduoti pamatęs tiek daug skirtingų pelekų, buvo maždaug toks: Kas paskatino pelekų įvairovę Galapagų salose?

Čia yra keletas kitų mokslinių klausimų:

  • Dėl ko augalo šaknys auga žemyn, o stiebas auga?
  • Kokios burnos skalavimo priemonės prekės ženklas užmuša daugiausiai mikrobų?
  • Kuri automobilio kėbulo forma efektyviausiai sumažina oro pasipriešinimą?
  • Kas lemia koralų balinimą?
  • Ar žalioji arbata sumažina oksidacijos poveikį?
  • Kokia statybinė medžiaga sugeria labiausiai garsą?

Mokslinių klausimų sprendimas nėra sudėtingas ir nereikalauja mokslininko parengimo. Jei kada nors susidomėjote kažkuo, jei kada nors norėjote sužinoti, kas sukėlė kažką, tai tikriausiai jau uždavėte klausimą, kuris galėtų pradėti mokslinį tyrimą.

3 žingsnis: suformuluokite hipotezę

Puiku, kad klausimas yra atsakymo troškimas, o kitas mokslinio metodo žingsnis yra pasiūlyti galimą atsakymą hipotezė. Hipotezė dažnai apibrėžiama kaip išsilavinęs spėjimas, nes beveik visada ją informuoja tai, ką jūs jau žinote apie temą. Pvz., Jei norėtumėte panagrinėti aukščiau nurodytą oro pasipriešinimo problemą, jau galite turėti intuityvią mintį, kad paukščio formos automobilis efektyviau sumažins oro pasipriešinimą, nei automobilis, panašus į dėžę. Jūs galėtumėte pasitelkti tą intuiciją, kad galėtumėte suformuluoti savo hipotezę.

Paprastai hipotezė yra teigiama kaip „jei… tada“. Teikdami tokį teiginį, mokslininkai įsitraukia dedukcinis samprotavimas, kuri yra priešinga indukciniam samprotavimui. Atskaičiavimui reikalingas logikos judėjimas iš bendro į konkretų. Štai pavyzdys: jei automobilio kėbulo profilis yra susijęs su jo sukuriamo oro pasipriešinimo dydžiu (bendras teiginys), tada automobilis, suprojektuotas taip, kaip paukščio kūnas, bus aerodinamiškesnis ir sumažins oro pasipriešinimą labiau nei automobilis, suprojektuotas kaip dėžė. (konkretus teiginys).

Atkreipkite dėmesį, kad yra dvi svarbios hipotezės, išreikštos teiginiu „jei… tada“, savybės. Pirma, tai išbandoma; galima būtų atlikti eksperimentą teiginio pagrįstumui patikrinti. Antra, jis yra klastojamas; būtų galima sugalvoti eksperimentą, kuris galėtų atskleisti, kad tokia idėja netiesa. Jei šios dvi savybės nėra tenkinamos, tada užduodamo klausimo negalima išspręsti naudojant mokslinį metodą.

Daugiau mokslinio metodo žingsnių

4 žingsnis: atlikite eksperimentą

Daugelis žmonių apie eksperimentą galvoja kaip apie tai, kas vyksta laboratorijoje. Nors tai gali būti tiesa, eksperimentuose nereikia naudoti laboratorinių darbastalių, Bunseno degiklių ar mėgintuvėlių. Vis dėlto jie turi būti nustatyti tam tikrai hipotezei patikrinti ir turi būti kontroliuojami. Kontroliuoti eksperimentą reiškia kontroliuoti visus kintamuosius, kad būtų tiriamas tik vienas kintamasis. nepriklausomas kintamasis yra tas, kurį kontroliuoja ir manipuliuoja eksperimentatorius, tuo tarpu priklausomas kintamasis nėra. Kadangi manipuliuojamas nepriklausomas kintamasis, priklausomas kintamasis išmatuojamas kitimui. Mūsų automobilio pavyzdyje nepriklausomas kintamasis yra automobilio kėbulo forma. Priklausomas kintamasis - tai, ką mes vertiname kaip automobilio profilio poveikį - gali būti greitis, degalų rida arba tiesioginis automobilio oro slėgio matas.

Kontroliuoti eksperimentą taip pat reiškia jį nustatyti, kad jis turėtų kontrolinė grupė ir eksperimentinė grupė. Kontrolinė grupė eksperimentatoriui leidžia palyginti savo bandymo rezultatus su pradiniu matavimu, kad jis galėtų jaustis tikras, kad tie rezultatai nėra atsitiktiniai. Pavyzdžiui, anksčiau aprašytame „Pasteur“ eksperimente, kas būtų nutikę, jei „Pasteur“ būtų panaudojusi tik išlenkto kaklo kolbą? Ar jis būtų tikrai žinojęs, kad kolboje trūksta bakterijų dėl jos struktūros? Ne, jam reikėjo mokėti palyginti savo eksperimentinės grupės rezultatus su kontroline grupe. Pasteur kontrolė buvo kolba su tiesiu kaklu.

Dabar apsvarstykite mūsų oro pasipriešinimo pavyzdį. Jei norėtume vykdyti šį eksperimentą, mums reikės bent dviejų automobilių - vieno su supaprastinta, paukščio pavidalo, o kito formos kaip dėžė. Pirmoji bus eksperimentinė grupė, antroji - kontrolinė. Visi kiti kintamieji - automobilių svoris, padangos, net dažai ant automobilių - turėtų būti vienodi. Net trasą ir sąlygas trasoje reikėtų kiek įmanoma labiau kontroliuoti.

5 žingsnis: išanalizuokite duomenis ir padarykite išvadą

Eksperimento metu mokslininkai renka tiek kiekybinius, tiek kokybinius duomenis. Ta informacija, tikiuosi, yra įrodymas, patvirtinantis ar paneigiantis hipotezę. Analizės kiekis, reikalingas norint padaryti patenkinamą išvadą, gali labai skirtis. Kadangi Pasteuro eksperimentas rėmėsi kokybiniais stebėjimais apie sultinio išvaizdą, jo analizė buvo gana tiesmuki. Kartais duomenims analizuoti reikia naudoti sudėtingas statistikos priemones. Bet kokiu atveju pagrindinis tikslas yra įrodyti arba paneigti hipotezę ir tai darant atsakyti į pirminį klausimą.

Mokslinio metodo taikymas

Mokslinio metodo taikymas

Kiekvienas, bandantis išspręsti problemą, gali atlikti stebėjimus ir naudoti mokslinį metodą. „Hill Street Studios“ / „Blend Images“ / „Getty Images“

Atminkite, kad tai yra idealizuota metodika. Mokslininkai nesėdi prie penkių žingsnių kontrolinio sąrašo, kurio, jų manymu, privalo laikytis. Tiesą sakant, procesas yra gana sklandus ir aiškinamas bei modifikuojamas. Vienas mokslininkas didžiąją savo karjeros dalį gali praleisti stebėjimo etape. Kitas mokslininkas niekada negali praleisti daug laiko kurdamas ir vykdydamas eksperimentus. Darvinas praleido beveik 20 metų analizuodamas surinktus duomenis, prieš tai pradėdamas veikti. Tiesą sakant, didžioji dalis Darvino darbų buvo intelektualinis siekimas, bandant suderinti dėlionės gabalus. Ir vis dėlto niekas nesiginčys, kad jo natūralios atrankos teorija yra mažiau vertinga ar mažiau mokslinė, nes jis griežtai nesivadovavo penkių žingsnių procesu.

Taip pat derėtų dar kartą paminėti, kad šis metodas nėra skirtas tik aukštos kvalifikacijos mokslininkams - juo gali naudotis kiekvienas, bandantis išspręsti problemą. Norėdami iliustruoti, apsvarstykite šį pavyzdį: Jūs (ar šeimos narys) važiuojate į parduotuvę, kai automobilis pradeda perkaisti. Šiuo atveju problema yra aiški, kaip ir stebėjimą (įspėjamąją temperatūros lemputę), kuris pradeda tyrimą. Bet kas lemia automobilio perkaitimą? Viena hipotezė galėtų būti, kad termostatas nustojo veikti. Kita hipotezė gali būti susijusi su radiatoriumi. Dar gali būti, kad sulūžo ventiliatoriaus diržas.

Paprasčiausias sprendimas dažnai yra gera vieta pradėti, o lengviausias išbandyti šiuo atveju yra ventiliatoriaus diržo būklė. Jei pastebėsite, kad diržas tikrai sulaužytas, galite jaustis gana įsitikinę, kad tai yra problemos šaltinis. Tačiau norint įsitikinti, vis tiek reikia atlikti testą. Šiuo atveju bandymas apima diržo pakeitimą ir automobilio važiavimą, kad būtų patikrinta, ar jis neperkaista. Jei taip nėra, galite sutikti su savo hipoteze apie ventiliatoriaus diržą. Jei diržas nebuvo pradėtas dalinti arba jei automobilis ir toliau perkaista net ir pakeitę diržą, turėsite persvarstyti savo hipotezę.

Galbūt pastebėjote, kad aukščiau pateiktame pavyzdyje nebuvo hipotezės „jei… tada“. Jūs taip pat galbūt pastebėjote, kad joje nėra kontrolės ir eksperimentinių grupių. Taip yra todėl, kad kasdieniam problemų sprendimui nereikia tokio formalumo. Tačiau tam būtinas logiškas požiūris ir progresyvus mąstymas, kuris lemia patikrintą hipotezę.

Taigi, jei kas nors gali naudoti mokslinį metodą, kodėl jis taip glaudžiai susijęs su biologija, chemija ir fizika? Nes grynieji tyrinėtojai taiko mokslinį metodą griežtai, kaip neatlieka mokslininkai. Mes ištirsime, kodėl kitame skyriuje.

Mokslinio metodo svarba

Gregoras Johanas Mendelis, austrų kunigas, biologas ir botanikas, kurio darbas padėjo pagrindus genetikos tyrimams.

Gregoras Johanas Mendelis, austrų kunigas, biologas ir botanikas, kurio darbas padėjo pagrindus genetikos tyrimams.

Moksliniu metodu bandoma sumažinti eksperimentuotojo šališkumo ar išankstinio nusistatymo įtaką. Net ir patys geriausi ketinimai negalės išvengti šališkumo. Tai lemia asmeniniai įsitikinimai, t


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kaip Veikia Kalneliai
Kaip Veikia Kalneliai

10 Nuostabių Senovės Egipto Išradimų
10 Nuostabių Senovės Egipto Išradimų

Mokslas Naujienos


5 Skausmingi Faktai, Kuriuos Turite Žinoti
5 Skausmingi Faktai, Kuriuos Turite Žinoti

Kaip Paukščiai Prarado Savo Varpą
Kaip Paukščiai Prarado Savo Varpą

Smegenys Gali Gyventi Po Dekapitacijos
Smegenys Gali Gyventi Po Dekapitacijos

Pagal Jos Burtą: „Ragana“ Rodo Jos Veidą, Praėjus 300 Metų Po Jos Mirties
Pagal Jos Burtą: „Ragana“ Rodo Jos Veidą, Praėjus 300 Metų Po Jos Mirties

Ar Netrukus Pasirodys 6 Kategorijos Uraganai?
Ar Netrukus Pasirodys 6 Kategorijos Uraganai?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com