Die 6 Schritte der wissenschaftlichen Methode und ihre Eigenschaften

Die Schritte von wissenschaftliche Methode Sie dienen dazu, eine wissenschaftliche Frage auf eine organisierte und objektive Weise zu beantworten. Dazu gehört es, die Welt und ihre Phänomene zu beobachten, zu erklären, was beobachtet wird, zu prüfen, ob die Erklärung gültig ist, und schließlich die Erklärung zu akzeptieren oder zu leugnen.

Die wissenschaftliche Methode hat daher eine Reihe von Merkmalen, die sie definieren: Beobachtung, Experimentieren und Fragen stellen und beantworten. Nicht alle Wissenschaftler folgen genau diesem Prozess. Einige Zweige der Wissenschaft können leichter getestet werden als andere.

Zum Beispiel können Wissenschaftler, die studieren, wie sich Sterne verändern, wenn sie älter werden, oder wie Dinosaurier ihre Nahrung verdauen, das Leben eines Sterns in einer Million Jahren nicht vorantreiben oder Studien und Tests mit Dinosauriern durchführen, um ihre Hypothesen zu prüfen.

Wenn direkte Experimente nicht möglich sind, modifizieren Wissenschaftler die wissenschaftliche Methode. Obwohl es fast mit jeder wissenschaftlichen Untersuchung modifiziert wird, ist das Ziel das gleiche: Ursache-Wirkungs-Beziehungen durch Fragen zu finden, Daten zu sammeln und zu untersuchen und zu sehen, ob alle verfügbaren Informationen in einer logischen Antwort kombiniert werden können.

Auf der anderen Seite sind die Stufen der wissenschaftlichen Methode oft iterativ; Neue Informationen, Beobachtungen oder Ideen können dazu führen, dass die Schritte wiederholt werden.

Die Protokolle der wissenschaftlichen Methode können in sechs Schritte / Phasen / Stufen unterteilt werden, die für alle Arten von Forschung gelten:

-Frage

Beobachtung

-Formulierung der Hypothese

-Experimentation

-Analyse von Daten

- Lehne ab oder akzeptiere die Hypothese.

Als nächstes werde ich die grundlegenden Schritte zeigen, die bei einer Untersuchung durchgeführt werden. Damit Sie es besser verstehen, werde ich am Ende des Artikels ein Beispiel für die Anwendung der Schritte in einem Biologieexperiment geben; bei der Entdeckung der DNA-Struktur.

Index

• 1 Was sind die Schritte der wissenschaftlichen Methode? Was sie sind und ihre Eigenschaften
  • 1.1 Schritt 1 - Stellen Sie eine Frage
  • 1.2 Schritt 2 - Beobachtung
  • 1.3 Schritt 3- Hypothesenformulierung
  • 1.4 Schritt 4- Experiment
  • 1.5 Schritt 5: Datenanalyse
  • 1.6 Schritt 6: Schlussfolgerungen. Interpretieren Sie die Daten und akzeptieren oder verwerfen Sie die Hypothese
  • 1.7 Weitere Schritte sind: 7- Veröffentlichen Sie Ergebnisse und 8- Überprüfen Sie die Ergebnisse, die die Forschung replizieren (von anderen Wissenschaftlern durchgeführt)
• 2 Wirkliches Beispiel einer wissenschaftlichen Methode zur Entdeckung der DNA-Struktur
  • 2.1 Frage
  • 2.2 Beobachtung und Hypothese
  • 2.3 Experiment
  • 2.4 Analyse und Schlussfolgerungen
• 3 Geschichte
  • 3.1 Aristoteles und die Griechen
  • 3.2 Muslime und das goldene Zeitalter des Islam
  • 3.3 Renaissance
  • 3,4 Newton und moderne Wissenschaft
• 4 Bedeutung
• 5 Referenzen

Was sind die Schritte der wissenschaftlichen Methode? Was sie sind und ihre Eigenschaften

Schritt 1 - Stellen Sie eine Frage

Die wissenschaftliche Methode beginnt, wenn der Wissenschaftler / Forscher eine Frage zu etwas stellt, was er beobachtet hat oder was er untersucht: Wie, was, wann, wer, was, warum oder wo?

Zum Beispiel fragte sich Albert Einstein, als er seine Theorie der speziellen Relativitätstheorie entwickelte: Was würde er sehen, wenn er neben einem Lichtstrahl gehen könnte, während er sich durch den Raum ausbreitete?

Schritt 2 - Beobachtung

In diesem Schritt müssen Sie Beobachtungen machen und Informationen sammeln, um die Frage zu beantworten. Die Beobachtungen sollten nicht informell, sondern intentional sein mit der Idee, dass die gesammelten Informationen objektiv sind.

Die systematische und sorgfältige Sammlung von Messungen und Daten ist der Unterschied zwischen Pseudowissenschaften wie Alchemie und Naturwissenschaften wie Chemie oder Biologie.

Die Messungen können in einer kontrollierten Umgebung, wie einem Labor, oder an mehr oder weniger unzugänglichen oder nicht manipulierbaren Objekten, wie Sternen oder menschlichen Populationen, durchgeführt werden.

Messungen erfordern oft spezialisierte wissenschaftliche Instrumente wie Thermometer, Mikroskope, Spektroskope, Teilchenbeschleuniger, Voltmeter ...

Es gibt verschiedene Arten von wissenschaftlicher Beobachtung. Die häufigsten sind direkte und indirekte.

Ein Beispiel für eine Beobachtung wäre die von Louis Pasteur, bevor er seine Keimentheorie für Infektionskrankheiten entwickelt hat. Unter dem Mikroskop beobachtete er, dass Seidenraupen in Südfrankreich Krankheiten hatten, die von Parasiten befallen waren.

Schritt 3- Formulierung der Hypothese

Die dritte Stufe ist die Formulierung der Hypothese. Eine Hypothese ist eine Aussage, die verwendet werden kann, um das Ergebnis zukünftiger Beobachtungen vorherzusagen.

Die Nullhypothese ist eine gute Art von Hypothese, um eine Untersuchung zu beginnen. Es ist eine vorgeschlagene Erklärung für ein Phänomen oder einen begründeten Vorschlag, der eine mögliche Korrelation zwischen einer Reihe von Phänomenen vorschlägt.

Ein Beispiel für eine Nullhypothese ist: "Die Geschwindigkeit, mit der das Gras wächst, hängt nicht von der Lichtmenge ab, die es empfängt".

Beispiele für Hypothesen:

• Fußballspieler, die regelmäßig trainieren und die Zeit nutzen, erzielen mehr Tore als diejenigen, die 15% des Trainings verpassen.
• Erstsemester, die ein Studium abgeschlossen haben, sind 70% entspannter in der Geburt.

Eine nützliche Hypothese sollte Vorhersagen durch Argumentation, einschließlich deduktivem Denken, ermöglichen. Die Hypothese könnte das Ergebnis eines Experiments in einem Labor oder die Beobachtung eines Phänomens in der Natur vorhersagen. Vorhersage kann auch statistisch sein und nur Wahrscheinlichkeiten betreffen.

Wenn die Vorhersagen durch Beobachtung oder Erfahrung nicht zugänglich sind, ist die Hypothese noch nicht überprüfbar und bleibt unwissenschaftlich. Später könnte eine neue Technologie oder Theorie die notwendigen Experimente ermöglichen.

Schritt 4- Experiment

Der nächste Schritt ist das Experimentieren, wenn Wissenschaftler sogenannte wissenschaftliche Experimente durchführen, in denen Hypothesen getestet werden.

Die Vorhersagen, die versuchen, die Hypothese zu machen, können mit Experimenten verifiziert werden. Wenn die Ergebnisse des Tests den Vorhersagen widersprechen, werden die Hypothesen in Frage gestellt und werden weniger nachhaltig.

Wenn die experimentellen Ergebnisse die Vorhersagen der Hypothesen bestätigen, werden sie als korrekter betrachtet, aber sie können falsch sein und immer noch neuen Experimenten unterworfen sein.

Um den Beobachtungsfehler in den Experimenten zu vermeiden, wird die Technik der experimentellen Kontrolle verwendet. Diese Technik verwendet den Kontrast zwischen mehreren Proben (oder Beobachtungen) unter verschiedenen Bedingungen, um zu sehen, was variiert oder was gleich bleibt.

Beispiel

Um zum Beispiel die Nullhypothese "Die Wachstumsrate des Grases hängt nicht von der Lichtmenge" zu überprüfen, müssten wir Daten von Gras, das nicht dem Licht ausgesetzt ist, beobachten und aufnehmen.

Dies wird "Kontrollgruppe" genannt. Sie sind identisch mit den anderen experimentellen Gruppen, mit Ausnahme der Variable, die untersucht wird.

Es ist wichtig, daran zu denken, dass die Kontrollgruppe nur von jeder experimentellen Gruppe in einer Variablen abweichen kann. Auf diese Weise Sie können wissen, was diese Variable ist derjenige, der Veränderungen hervorbringt oder nicht.

Zum Beispiel können Sie das Gras, das draußen im Schatten liegt, nicht mit dem Gras in der Sonne vergleichen. Noch Gras einer Stadt mit dem eines anderen. Neben Licht gibt es zwischen den beiden Gruppen auch Variablen wie Bodenfeuchte und pH-Wert.

Ein weiteres Beispiel für sehr häufige Kontrollgruppen

Versuche zu wissen, ob ein Medikament wirksam ist, um das zu behandeln, was gewünscht wird, sind sehr üblich. Wenn Sie beispielsweise die Wirkung von Aspirin kennen möchten, können Sie in einem ersten Experiment zwei Gruppen verwenden:

• Experimentelle Gruppe 1, für die Aspirin bereitgestellt wird.
• Kontrolle der Gruppe 2, mit den gleichen Eigenschaften der Gruppe 1, und für die Aspirin nicht vorgesehen ist.

Schritt 5: Datenanalyse

Nach dem Experiment werden die Daten genommen, die in Form von Zahlen, Ja / Nein, Gegenwart / Abwesenheit oder anderen Beobachtungen vorliegen können.

Es ist wichtig, Daten zu berücksichtigen, die nicht erwartet wurden oder nicht erwünscht waren. Viele Experimente wurden von Forschern sabotiert, die Daten nicht berücksichtigen, die nicht mit dem übereinstimmen, was erwartet wird.

Dieser Schritt beinhaltet das Bestimmen, was die Ergebnisse des Experiments zeigen und welche nächsten Aktionen zu ergreifen sind. Die Vorhersagen der Hypothese werden mit denen der Nullhypothese verglichen, um festzustellen, welche die Daten besser erklären können.

In Fällen, in denen ein Experiment viele Male wiederholt wird, kann eine statistische Analyse erforderlich sein.

Wenn der Beweis die Hypothese abgelehnt hat, ist eine neue Hypothese erforderlich. Wenn die Experimentdaten die Hypothese unterstützen, aber die Beweise nicht stark genug sind, sollten andere Vorhersagen der Hypothese mit anderen Experimenten getestet werden.

Sobald eine Hypothese stark durch Beweise gestützt wird, kann eine neue Forschungsfrage gestellt werden, um mehr Informationen zum selben Thema zu liefern.

Schritt 6: Schlussfolgerungen. Interpretieren Sie die Daten und akzeptieren oder verwerfen Sie die Hypothese

Bei vielen Experimenten werden die Schlussfolgerungen auf der Grundlage einer informellen Analyse der Daten gebildet. Frag einfach, passen die Daten in die Hypothese? es ist ein Weg, eine Hypothese zu akzeptieren oder abzulehnen.

Es ist jedoch besser, eine statistische Analyse auf die Daten anzuwenden, um ein gewisses Maß an "Akzeptanz" oder "Ablehnung" zu erreichen. Die Mathematik ist auch nützlich, um die Auswirkungen von Messfehlern und anderen Unsicherheiten in einem Experiment zu bewerten.

Wenn die Hypothese akzeptiert wird, ist es nicht garantiert, dass es die richtige Hypothese ist. Dies bedeutet nur, dass die Ergebnisse des Experiments die Hypothese unterstützen. Es ist möglich, das Experiment zu duplizieren und beim nächsten Mal andere Ergebnisse zu erhalten. Die Hypothese kann auch die Beobachtungen erklären, aber es ist die falsche Erklärung.

Wenn die Hypothese abgelehnt wird, kann dies das Ende des Experiments sein oder es kann erneut durchgeführt werden. Wenn der Prozess erneut ausgeführt wird, werden mehr Beobachtungen und mehr Daten erfasst.

Weitere Schritte sind: 7- Veröffentlichen der Ergebnisse und 8- Überprüfen der Ergebnisse, die die Forschung replizieren (durchgeführt von anderen Wissenschaftlern)

Wenn ein Experiment nicht wiederholt werden kann, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, bedeutet dies, dass die ursprünglichen Ergebnisse fehlerhaft sein könnten. Daher ist es üblich, dass ein einzelnes Experiment mehrmals durchgeführt wird, insbesondere wenn unkontrollierte Variablen oder andere Anzeichen von experimentellen Fehlern vorliegen.

Um signifikante oder überraschende Ergebnisse zu erhalten, können andere Wissenschaftler auch versuchen, die Ergebnisse selbst zu reproduzieren, besonders wenn diese Ergebnisse für ihre eigene Arbeit wichtig sind.

Wirkliches Beispiel für wissenschaftliche Methode bei der Entdeckung der DNA-Struktur

Die Geschichte der Entdeckung der Struktur der DNA ist ein klassisches Beispiel für die Schritte der wissenschaftlichen Methode: 1950 war es bekannt, dass genetische Vererbung eine mathematische Beschreibung hatte, aus Studien von Gregor Mendel, und das DNA enthält die genetische Information.

Der Mechanismus der Speicherung genetischer Information (dh Gene) in der DNA war jedoch unklar.

Es ist wichtig zu beachten, dass nur Watson und Crick an der Entdeckung der DNA-Struktur beteiligt waren, obwohl sie den Nobelpreis erhielten. Viele Wissenschaftler der Zeit haben Wissen, Daten, Ideen und Entdeckungen beigetragen.

Frage

Frühere DNA-Forschung hatte seine chemische Zusammensetzung (die vier Nukleotide), die Struktur jedes der Nukleotide und andere Eigenschaften bestimmt.

DNA hatte als Träger der genetischen Information durch das Experiment Avery-MacLeod-McCarty 1944 identifiziert worden, aber der Mechanismus, wie genetische Information in der DNA gespeichert ist, war unklar.

Die Frage könnte daher lauten:

Wie ist die genetische Information in der DNA gespeichert?

Beobachtung und Hypothese

Alles, was damals über DNA erforscht wurde, bestand aus Beobachtungen. In diesem Fall wurden Beobachtungen oft mit einem Mikroskop oder Röntgen gemacht.

Linus Pauling schlug vor, dass DNA eine Tripelhelix sein könnte. Diese Hypothese wurde auch von Francis Crick und James D. Watson berücksichtigt, aber verworfen.

Als Watson und Crick Pauling's Hypothese kannten, verstanden sie aus den vorhandenen Daten, dass er falsch lag und Pauling würde bald seine Schwierigkeiten mit dieser Struktur zugeben. Das Rennen um die DNA-Struktur zu entdecken war daher, die richtige Struktur zu finden.

Welche Vorhersage würde die Hypothese treffen? Wenn die DNA eine Helixstruktur hätte, wäre ihr Röntgenbeugungsmuster X-förmig.

Daher die Hypothese, dass DNA eine Doppelhelixstruktur hat versuchen Sie es mit den Ergebnissen / Röntgendaten mit Daten Röntgenbeugung von Rosalind Franklin, James Watson und Francis Crick im Jahr 1953 zur Verfügung gestellt getestet Insbesondere.

Experiment

Rosalind Franklin kristallisierte reine DNA und führte Röntgenbeugung durch, um Photographie 51 zu erzeugen. Die Ergebnisse zeigten eine X-Form.

In einer Reihe von fünf Artikeln veröffentlicht inNatur die experimentellen Beweise, die das Watson und Crick Modell unterstützen, wurden demonstriert.

Von diesen war der Artikel von Franklin und Raymond Gosling die erste Veröffentlichung mit Röntgenbeugungsdaten, die das Watson- und das Crick-Modell unterstützten

Analyse und Schlussfolgerungen

Als Watson das detaillierte Beugungsmuster sah, erkannte er es sofort als Helix.

Er und Crick produzierten ihr Modell und nutzten diese Informationen zusammen mit zuvor bekannten Informationen über die Zusammensetzung der DNA und über molekulare Wechselwirkungen wie Wasserstoffbrücken.

Geschichte

Da es schwierig ist, genau zu bestimmen, wann die wissenschaftliche Methode verwendet wurde, ist es schwierig, die Frage zu beantworten, wer die wissenschaftliche Methode geschaffen hat.

Die Methode und ihre Schritte entwickelten sich im Laufe der Zeit und die Wissenschaftler, die sie nutzten, trugen ihren Beitrag dazu bei, sich Schritt für Schritt weiterzuentwickeln und zu verfeinern.

Aristoteles und die Griechen

Aristoteles, einer der einflussreichsten Philosophen der Geschichte, war der Begründer der empirischen Wissenschaft, dh der Prozess der Überprüfung von Hypothesen aus Erfahrung, Experiment und direkte und indirekte Beobachtung.

Die Griechen die erste westliche Zivilisation begann, die Erscheinungen der Welt zu beobachten und zu messen, um zu verstehen und zu lernen, aber es gab keine Struktur, wie sie wissenschaftliche Methode zu nennen.

Muslime und das goldene Zeitalter des Islam

Tatsächlich begann die Entwicklung der modernen wissenschaftlichen Methode mit muslimischen Gelehrten während des Goldenen Zeitalters des Islam im zehnten bis vierzehnten Jahrhundert. Später haben die Philosophen-Wissenschaftler der Aufklärung es weiter verfeinert.

Unter allen Wissenschaftlern, die ihre Beiträge geleistet, Alhazen (Abu ‚Ali al-Hasan ibn al-Hasan ibn al-Haytham), war der wichtigste Faktor, betrachtet von einigen Historikern als‚der Architekt der wissenschaftlichen Methode.‘ Seine Methode hatte die folgenden Stufen, Sie können ihre Ähnlichkeit mit denen in diesem Artikel erklärt sehen:

Beobachtung der natürlichen Welt.

-Erstellen Sie das Problem.

-Formulieren Sie eine Hypothese.

- Stellen Sie die Hypothese durch Experimente auf.

-Evaluieren und analysieren Sie die Ergebnisse.

- Interpretieren Sie die Daten und ziehen Sie Schlussfolgerungen.

-Veröffentlichen Sie die Ergebnisse.

Renaissance

Der Philosoph Roger Bacon (1214 - 1284) gilt als der erste Mensch, der induktives Denken als Teil der wissenschaftlichen Methode anwendet.

Während der Renaissance entwickelte Francis Bacon die induktive Methode durch Ursache und Wirkung, und Descartes schlug vor, dass die Deduktion die einzige Möglichkeit sei, zu lernen und zu verstehen.

Newton und moderne Wissenschaft

Isaac Newton kann als der Wissenschaftler angesehen werden, der den Prozess bis heute, wie er bekannt ist, verfeinert hat. Er schlug vor, dass die wissenschaftliche Methode sowohl die deduktive als auch die induktive Methode benötigt.

Nach Newton gab es andere große Wissenschaftler, die zur Entwicklung der Methode beigetragen haben, darunter Albert Einstein.

Bedeutung

Die wissenschaftliche Methode ist wichtig, weil sie ein zuverlässiger Weg ist, Wissen zu erwerben. Es basiert auf Aussagen, Theorien und Wissen zu Daten, Experimenten und Beobachtungen.

Daher ist es für den Fortschritt der Gesellschaft in Technologie, Wissenschaft im Allgemeinen, Gesundheit und im Allgemeinen wichtig, theoretisches Wissen und praktische Anwendungen zu generieren.

Zum Beispiel ist diese Methode der Wissenschaft gegen die auf dem Glauben basiert. Mit Glauben glaubst du an etwas durch Tradition, Schreiben oder Glauben, ohne dich auf Beweise zu stützen, die widerlegt werden können, noch kannst du Experimente oder Beobachtungen machen, die den Glauben dieses Glaubens leugnen oder akzeptieren.

Mit der Wissenschaft kann ein Forscher die Schritte dieser Methode ausführen, zu Schlussfolgerungen kommen, die Daten präsentieren, und andere Forscher können das Experiment oder die Beobachtungen wiederholen, um es zu validieren oder nicht.

Referenzen

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