Metoda naukowa

Metoda naukowa odnosi się do sposobów badania zjawisk, zdobywania nowej wiedzy, korygowania błędów i pomyłek oraz testowania teorii.

Oxford English Dictionary mówi, że metoda naukowa to: "metoda lub procedura, która charakteryzuje nauki przyrodnicze od XVII wieku, polegająca na systematycznej obserwacji, pomiarach i eksperymentach oraz formułowaniu, testowaniu i modyfikowaniu hipotez".

Naukowiec gromadzi empiryczne i wymierne dowody oraz posługuje się zdrowym rozumowaniem. Nowa wiedza często wymaga dostosowania lub dopasowania do poprzedniej wiedzy.

Obraz "The Epsom Derby" (1821) autorstwa Théodore'a Gericault (1791-1824) przedstawia wyścig konny. Wszystkie konie mają nogi w powietrzu, żadna końska stopa nie dotyka ziemi.Zoom
Obraz "The Epsom Derby" (1821) autorstwa Théodore'a Gericault (1791-1824) przedstawia wyścig konny. Wszystkie konie mają nogi w powietrzu, żadna końska stopa nie dotyka ziemi.

Fotografie Muybridge'a z 1878 roku zatytułowane Koń w ruchu posłużyły do odpowiedzi na pytanie, czy wszystkie cztery nogi galopującego konia kiedykolwiek odrywają się od ziemi w tym samym czasie. Świadczy to o wykorzystaniu fotografii jako narzędzia eksperymentalnego w nauce.Zoom
Fotografie Muybridge'a z 1878 roku zatytułowane Koń w ruchu posłużyły do odpowiedzi na pytanie, czy wszystkie cztery nogi galopującego konia kiedykolwiek odrywają się od ziemi w tym samym czasie. Świadczy to o wykorzystaniu fotografii jako narzędzia eksperymentalnego w nauce.

Kryterium

Tym, co wyróżnia naukową metodę dociekań, jest pytanie znane jako "kryterium". Jest to odpowiedź na pytanie: czy istnieje sposób, aby stwierdzić, czy dana koncepcja lub teoria jest nauką, w przeciwieństwie do jakiegoś innego rodzaju wiedzy lub przekonań? Było wiele pomysłów na to, jak to kryterium powinno być wyrażone. Logiczni pozytywiści uważali, że teoria jest naukowa, jeśli można ją zweryfikować; ale Karl Popper uważał to za błąd. Uważał on, że teoria nie jest naukowa, jeśli nie ma sposobu na jej obalenie. Z drugiej strony, Paul Feyerabend uważał, że nie ma żadnego kryterium. Dla niego "anything goes", czyli cokolwiek działa, działa.

Naukowcy starają się, aby rzeczywistość mówiła sama za siebie. Popierają teorię, gdy jej przewidywania się potwierdzają, i podważają ją, gdy jej przewidywania okazują się fałszywe. Naukowcy proponują hipotezy jako wyjaśnienie zjawisk i projektują eksperymenty, aby przetestować te hipotezy. Ponieważ wielkich teorii nie da się przetestować bezpośrednio, robi się to poprzez testowanie przewidywań wynikających z teorii. Kroki te muszą być powtarzalne, aby uchronić się przed pomyłką lub pomyłkami poszczególnych eksperymentatorów.

Badania naukowe z zasady mają być tak obiektywne, jak to tylko możliwe. Aby ograniczyć tendencyjne interpretacje wyników, naukowcy publikują swoje prace, a więc dzielą się danymi i metodami z innymi naukowcami.

Etapy

Nauka i rzeczy, które nie są nauką (takie jak pseudonauka) są często odróżniane na podstawie tego, czy używają metody naukowej. Jedną z pierwszych osób, które stworzyły zarys kroków w metodzie naukowej był John Stuart Mill.

Nie ma jednej metody naukowej. Niektóre dziedziny nauki opierają się na modelach matematycznych, np. fizyka i klimatologia. Inne dziedziny, takie jak wiele dziedzin nauk społecznych, mają przybliżone teorie i bardziej polegają na wzorcach, które wyłaniają się z ich danych. Czasami naukowcy skupiają się na testowaniu i potwierdzaniu hipotez, ale ważne są również otwarte poszukiwania. Niektóre dziedziny nauki wykorzystują eksperymenty laboratoryjne. Inne zbierają obserwacje z rzeczywistych sytuacji. Wiele dziedzin nauki ma charakter ilościowy, kładąc nacisk na dane liczbowe i analizę matematyczną. Jednak w niektórych dziedzinach, zwłaszcza w naukach społecznych, stosuje się metody jakościowe, takie jak wywiady lub szczegółowe obserwacje zachowań ludzi i zwierząt. Zbytnie skupienie się na jednej metodzie może prowadzić do ignorowania wiedzy uzyskanej przy użyciu innych metod.

Niektóre podręczniki koncentrują się na jednej, standardowej "metodzie naukowej". Ta idea jednej metody naukowej jest w dużej mierze oparta na eksperymentalnych, testujących hipotezy, ilościowych obszarach nauki. Nie stosuje się ona zbyt dobrze do innych dziedzin nauki. Często jest ona zapisywana jako szereg kroków:

  1. Zadaj pytanie o świat. Każda praca naukowa zaczyna się od pytania lub problemu do rozwiązania. I, s. 9 Czasami najtrudniejsze dla naukowca jest samo wymyślenie właściwego pytania. Pytanie powinno być możliwe do odpowiedzi za pomocą eksperymentu.
  2. Stwórz hipotezę - jedną z możliwych odpowiedzi na pytanie. Hipoteza w nauce jest słowem oznaczającym "wykształcone przypuszczenie na temat tego, jak coś działa". Powinna istnieć możliwość udowodnienia jej słuszności lub niesłuszności. Na przykład, stwierdzenie takie jak "Niebieski jest lepszym kolorem niż zielony" nie jest hipotezą naukową. Nie można udowodnić jej słuszności lub niesłuszności. "Więcej ludzi lubi kolor niebieski niż zielony" może być hipotezą naukową, ponieważ można zapytać wielu ludzi, czy lubią niebieski bardziej niż zielony i uzyskać odpowiedź w jedną lub drugą stronę.
  3. Zaprojektuj eksperyment. Jeśli hipoteza jest prawdziwie naukowa, powinna istnieć możliwość zaprojektowania eksperymentu w celu jej sprawdzenia. Eksperyment powinien być w stanie powiedzieć naukowcowi, czy hipoteza jest błędna; może nie powiedzieć mu, czy hipoteza jest słuszna. W powyższym przykładzie eksperyment może polegać na pytaniu wielu ludzi, jakie są ich ulubione kolory. Przeprowadzenie eksperymentu może być jednak bardzo trudne. Co jeśli kluczowe pytanie zapytać ludzi nie jest to, co kolory lubią, ale co kolory nienawidzą? Ile osób musi być zapytanych? Czy istnieją sposoby zadawania pytań, które mogą zmienić wynik w sposób, który nie był oczekiwany? To są wszystkie rodzaje pytań, które naukowcy muszą zadać, zanim zrobią eksperyment i go przeprowadzą. Zazwyczaj naukowcy chcą testować tylko jedną rzecz na raz. Aby to zrobić, starają się, aby każda część eksperymentu była taka sama dla wszystkich, z wyjątkiem rzeczy, którą chcą przetestować.
  4. Eksperymentuj i zbieraj dane. Tutaj naukowiec próbuje przeprowadzić eksperyment, który wcześniej zaprojektował. Czasami naukowiec wpada na nowe pomysły w trakcie trwania eksperymentu. Czasami trudno jest wiedzieć, kiedy eksperyment się kończy. Czasami eksperymentowanie będzie bardzo trudne. Niektórzy naukowcy spędzają większość swojego życia na uczeniu się, jak robić dobre eksperymenty.
  5. Dlaczego - pytania. Wyjaśnienia są odpowiedziami na pytania dlaczego. II, str. 3
  6. Wyciągnij wnioski z eksperymentu. Czasami wyniki nie są łatwe do zrozumienia. Czasami eksperymenty same w sobie otwierają nowe pytania. Czasami wyniki eksperymentu mogą oznaczać wiele różnych rzeczy. Wszystkie te kwestie należy dokładnie przemyśleć.
  7. Przekazuj je innym. Kluczowym elementem nauki jest dzielenie się wynikami eksperymentów, tak aby inni naukowcy mogli następnie wykorzystać tę wiedzę i aby cała nauka mogła na tym skorzystać. Zazwyczaj naukowcy nie ufają nowym twierdzeniom, jeśli inni naukowcy nie przyjrzeli się im wcześniej, aby upewnić się, że brzmią jak prawdziwa nauka. Nazywa się to peer review ("peer" oznacza tu "innych naukowców"). Praca, która przejdzie peer review, jest publikowana w czasopiśmie naukowym.

Chociaż zapisane jako lista, naukowcy mogą przechodzić tam i z powrotem między różnymi krokami wiele razy, zanim będą zadowoleni z odpowiedzi.

Nie wszyscy naukowcy używają powyższej "metody naukowej" w swojej codziennej pracy. Czasami faktyczna praca naukowa nie wygląda w ogóle jak powyższa.

Przykład: rozpuszczenie cukru w wodzie

Załóżmy, że chcemy sprawdzić, jaki wpływ ma temperatura na sposób rozpuszczania się cukru w szklance wody. Poniżej przedstawiamy jeden ze sposobów, aby to zrobić, postępując krok po kroku zgodnie z metodą naukową.

Cel

Czy cukier rozpuszcza się szybciej w gorącej czy zimnej wodzie? Czy temperatura ma wpływ na szybkość rozpuszczania się cukru? To jest pytanie, które możemy chcieć zadać.

Planowanie eksperymentu

Jednym z prostych eksperymentów byłoby rozpuszczenie cukru w wodzie o różnej temperaturze i śledzenie czasu potrzebnego na rozpuszczenie się cukru. Byłoby to sprawdzenie idei, że szybkość rozpuszczania zależy od energii kinetycznej rozpuszczalnika.

Chcemy się upewnić, że w każdej próbie użyjemy dokładnie takiej samej ilości wody i dokładnie takiej samej ilości cukru. Robimy to, aby upewnić się, że sama temperatura jest przyczyną efektu. Może się na przykład okazać, że stosunek ilości cukru do wody również ma wpływ na szybkość rozpuszczania. Aby zachować szczególną ostrożność, możemy również przeprowadzić eksperyment w taki sposób, aby temperatura wody nie zmieniała się podczas jego trwania.

Nazywa się to "izolowaniem zmiennej". Oznacza to, że spośród czynników, które mogą mieć wpływ, tylko jeden jest zmieniany w eksperymencie.

Przeprowadzenie eksperymentu

Eksperyment przeprowadzimy w trzech próbach, które są dokładnie takie same, z wyjątkiem temperatury wody.

  1. Do dokładnie 1 litra wody prawie tak zimnej jak lód wsypujemy dokładnie 25 gramów cukru. Nie mieszamy. Zauważyliśmy, że potrzeba 30 minut zanim cały cukier się rozpuści.
  2. Do dokładnie 1 litra wody o temperaturze pokojowej (20°C) wsypujemy dokładnie 25 gramów cukru. Nie mieszamy. Zauważamy, że potrzeba 15 minut, zanim cały cukier się rozpuści.
  3. Do dokładnie 1 litra ciepłej wody (50°C) wsypujemy dokładnie 25 gramów cukru. Nie mieszamy. Zauważamy, że potrzeba 4 minut, zanim cały cukier się rozpuści.

Wyciąganie wniosków

Jednym ze sposobów, który ułatwia przeglądanie wyników, jest stworzenie tabeli z wyszczególnieniem wszystkich rzeczy, które zmieniły się za każdym razem, gdy przeprowadzaliśmy eksperyment. Nasza może wyglądać tak:

Temperatura

Czas rozpuszczania

1 °C

30 min

20 °C

15 min

50 °C

4 min

Gdyby każda inna część eksperymentu była taka sama (nie używaliśmy więcej cukru za jednym razem niż za drugim, nie mieszaliśmy raz jednego raz drugiego, itd.), to byłby to bardzo dobry dowód na to, że ciepło wpływa na szybkość rozpuszczania cukru.

Nie możemy jednak mieć pewności, że nie ma na to wpływu coś innego. Przykładem ukrytej przyczyny może być to, że cukier rozpuszcza się szybciej za każdym razem, gdy w tym samym naczyniu rozpuszcza się więcej cukru. Prawdopodobnie nie jest to prawda, ale gdyby tak było, to wyniki mogłyby być dokładnie takie same: trzy próby, a ostatnia byłaby najszybsza. Na razie nie mamy powodu, by sądzić, że to prawda, ale warto to odnotować jako inną możliwą odpowiedź.

Kryzys replikacji

Kryzys replikacji (lub kryzys replikowalności) odnosi się do kryzysu w nauce. Bardzo często wynik eksperymentu naukowego jest trudny lub niemożliwy do zreplikowania w późniejszym czasie, zarówno przez niezależnych badaczy, jak i przez samych badaczy. Choć kryzys ma wieloletnie korzenie, termin ten został ukuty na początku 2010 roku jako część rosnącej świadomości problemu.

Ponieważ powtarzalność eksperymentów jest istotną częścią metody naukowej, niezdolność do replikowania badań ma potencjalnie poważne konsekwencje.

Kryzys replikacji był szczególnie szeroko dyskutowany w dziedzinie psychologii (a w szczególności psychologii społecznej) i medycyny, gdzie podjęto szereg wysiłków w celu ponownego zbadania klasycznych wyników i podjęcia próby określenia zarówno ważności wyników, jak i, jeśli są one nieważne, przyczyn niepowodzenia replikacji.

Ostatnie dyskusje sprawiły, że problem ten stał się bardziej znany.

Aspekty historyczne

Elementy metody naukowej zostały wypracowane przez niektórych wczesnych badaczy przyrody.

  • "Uważamy za dobrą zasadę wyjaśnianie zjawisk za pomocą możliwie najprostszej hipotezy". Ptolemeusz (85-165 n.e.). Jest to wczesny przykład tego, co nazywamy brzytwą Occama.
  • Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) i Roger Bacon (1214-1294), wszyscy dokonali pewnego postępu w rozwoju metody naukowej.
  • Naukowcy w XVII wieku zaczęli zgadzać się, że metoda eksperymentalna jest głównym sposobem na znalezienie prawdy. Dokonali tego w Europie Zachodniej tacy ludzie jak Galileusz, Kepler, Hooke, Boyle, Halley i Newton. W tym samym czasie wynaleziono mikroskop i teleskop (w Holandii), a także utworzono Towarzystwo Królewskie. Instrumenty, towarzystwa i publikacje - wszystko to bardzo pomogło nauce.

Powiązane strony

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest metoda naukowa?


O: Metoda naukowa to sposób badania zjawisk, zdobywania nowej wiedzy, korygowania błędów i pomyłek oraz testowania teorii. Polega na systematycznej obserwacji, pomiarach i eksperymentach oraz formułowaniu, testowaniu i modyfikowaniu hipotez.

P: Jak naukowiec stosuje metodę naukową?


O: Naukowiec stosuje metodę naukową, gromadząc empiryczne i wymierne dowody oraz stosując rozsądne rozumowanie.

P: Jaki jest cel metody naukowej?


O: Celem metody naukowej jest badanie zjawisk, zdobywanie nowej wiedzy, korygowanie błędów i pomyłek oraz testowanie teorii.

P: Kiedy pojawiła się koncepcja metody naukowej?


O: Koncepcja metody naukowej pojawiła się w XVII wieku.

P: Jak nowa wiedza ma się do istniejącej wiedzy?


O: Nowa wiedza często wymaga dostosowania lub dopasowania do wiedzy wcześniejszej.

P: Jakie są przykłady działań wykonywanych metodami naukowymi? O: Przykłady działań wykonywanych metodami naukowymi to systematyczna obserwacja, pomiary, eksperymenty, formułowanie hipotez, sprawdzanie ich pod kątem poprawności lub ważności i w razie potrzeby modyfikowanie.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3