Koraci znanstvene metode: detaljno objašnjenje, faze i primjeri

To se zove znanstvena metoda skup koraka, strategija i tehnika provedenih kako bi se pronašlo valjano i dokazano znanje o temama vezanim uz bilo koju od znanosti. Da bi se istraživanje smatralo znanstvenim, mora se temeljiti na uočljivo iskustvo, u rigorozno mjerenje podataka i logično zaključivanjeizbjegavajući subjektivnost i osobne pristranosti u svakom trenutku.

Koraci ili faze znanstvene metode mogu se mijenjati, pa čak i razlikovati ovisno o istraživanju i području znanosti u kojem se provodi (neke je puno lakše provjeriti od drugih). Iz tog razloga, uz želju da pokažemo korake koje treba slijediti onima koji su zainteresirani za provođenje ove vrste istraživanja, pripremili smo ovaj prošireni unos u kojem detaljno objašnjavamo što je znanstvena metoda, koje su njezine faze, koje karakteristike mora ispunjavati i kako se primjenjuje čak i u svakodnevnom životu.

Što je točno znanstvena metoda?

Znanstvena metoda je sustavna metodologija koji se sastoji od primjene skupa postupaka i faza za steći nova znanja ili potvrditi postojeće nalaze. To je način na koji znanost funkcionira i počiva na nekoliko osnovnih stupova:

• Empirizam: uvijek dio uočljive činjenice i mjerljivo, bilo izravno osjetilima ili pomoću instrumenata.
• Pouzdano mjerenje: koristi alati i instrumenti koji omogućuju preciznu kvantifikaciju proučavanih fenomena.
• RacionalnostObjašnjenja moraju biti logično i koherentno, temeljeno na znanstvenim načelima i zakonima, a ne na mišljenjima.
• Objektivnost: nastoji izolirati osobne pristranosti istraživačausredotočujući se na podatke koje znanstvena zajednica može prihvatiti.
• Sustavnost: slijedi redoslijed i hijerarhija koraka koji omogućuju napredak od promatranja do formuliranja teorija i zakona.
• Činjenica: uvijek se temelji na provjerljive činjenice kroz iskustvo i eksperimentiranje.

Ovaj je proces osmišljen tako da se svaka studija provedena prema njegovim smjernicama može ponovljivo od strane drugih istraživačaTa ponovljivost nam omogućuje da provjerimo jesu li rezultati istiniti u različitim uvjetima, mjestima ili vremenima, te je jedan od glavnih kriterija za razlikovanje znanstvenog znanja od pukog mišljenja ili uvjerenja.

Koji su koraci znanstvene metode?

Koraci ili faze ove metode obično se predstavljaju u malo drugačijim formatima ovisno o disciplini, ali u biti pokrivaju isti put. U izvornom članku istaknuli smo: pitanja, promatranje, formuliranje hipoteze, eksperimentiranje, analiza i zaključakOsim toga, trenutna znanstvena praksa često uključuje i druge važne momente kao što su objavljivanje i usporedba rezultata, formuliranje teorija i, u nekim slučajevima, konsolidacija znanstveni zakoni.

Svi ovi koraci se koriste u svrhu procijeniti temuPredložiti rješenje, rigorozno ga testirati i izvući čvrste zaključke. Sada ćemo razviti svaku fazu, integrirajući i klasičnu strukturu i one dodatne elemente koji obogaćuju i jačaju znanstvenu metodu.

Postavite pravo pitanje

Za početak istraživanja znanstvenom metodom potrebno je formulirati konkretno pitanje o temi koja vas zanima. Ovo pitanje treba:

• Biti u vezi s uočljiv fenomen (ne s mišljenjima ili moralnim sudovima).
• Da biste mogli dobiti odgovor putem podaci i eksperimentine pukim promišljanjem.
• Da bude dovoljno precizno i ​​ograničeno kako bi se to moglo realno izvesti.

Kako bismo ovo lakše razumjeli, upotrijebit ćemo neke svakodnevne primjere znanstvenih pitanja:

• Koje staklo ima veći kapacitet vode?
• zašto drvo pluta na vodi?
• Kako to utječe temperatura Koliko se brzo otapaju šumeće tablete?
• Koja je vrsta sapuna najučinkovitija za ukloniti mrlju Posebno?

U obrazovnim ili uvodnim znanstvenim kontekstima vrlo je korisno voditi učenike kako bi naučili razlikovati znanstvena pitanja (na koja se može odgovoriti eksperimentima) i pitanja koja ovise samo o ukusi, vrijednosti ili mišljenja, i stoga se ne uklapaju u znanstvenu metodu.

Promatranje i istraživanje

Nakon što je pitanje formulirano, potrebno je stati i pažljivo promatrati a prethodna istraga koji omogućuju prikupljanje što većeg broja podataka za odgovor. Ova početna faza prikupljanja podataka uključuje i neposredno promatranje fenomena kao što je pregled prethodnih radova (knjiga, članaka, izvješća itd.).

Znanstveno promatranje služi za objašnjenje zašto se nešto događa ili bilo kojeg drugog pitanja vezanog uz neki fenomen, uz pomoć podataka prikupljenih na različite načine. Može se podijeliti u tri vrste: nesustavno, polusustavno i sustavnoMeđutim, koraci znanstvene metode obično se prvenstveno oslanjaju na sustavno promatranje.

• Nesustavno promatranjeTo se odnosi na promatranje provedeno bez ikakvog prethodnog planiranja ili organizacije; to jest, jednostavno promatramo problem i pokušavamo prikupiti sve podatke koji bi mogli biti zanimljivi. To je konvencionalnija vrsta promatranja. spontano i istraživačko.
• Polusustavno promatranjeKarakterizira ga činjenica da se prvo moraju povući crte ciljevi promatranjakako bi bilo lakše znati što traži. Međutim, još nisu svi aspekti koje treba promatrati strogo organizirani.
• Sustavno promatranjeNajčešće korištena metoda u znanstvenim istraživanjima. Omogućuje, uz pomoć prethodnog planiranja cilja ili aspekata koji se procjenjuju, prikupljanje podataka na specifičniji načinPotrebno je kategorizirati sve čimbenike promatranja (ponašanja ili ponašanja, činjenice, događaje, pojave u različitim područjima, između ostalog) i koristiti jasne instrumente za bilježenje (tablice, kontrolne liste, mjerne uređaje itd.).

Tijekom ove faze, različite varijable studije:

• Neovisna varijabla: ona koju istraživač modificira ili kontrolira kako bi vidio njezin učinak (na primjer, temperatura vode).
• Zavisna varijabla: ono što se mjeri ili opaža kao rezultat (na primjer, vrijeme potrebno da se tableta otopi).
• Kontrolne varijable: oni faktori koji moraju ostati konstantan kako bi se osiguralo da je test fer (vrsta tablete, volumen vode, vrsta čaše itd.).

Što je ova faza promatranja i istraživanja rigoroznija, manja vjerojatnost Morat će praviti greške u kasnijim fazama i solidnije To će biti dobiveni rezultati.

Izjava hipoteze

Ovo je jedan od koraka znanstvene metode gdje se mora pronaći privremeno objašnjenje koje odgovara na postavljeno pitanje, uzimajući u obzir podatke prikupljene promatranjem ili istraživanjem. Ovo objašnjenje se naziva hipoteza.

Hipoteza je, dakle, prijedlog koji pokušava objasniti uočene činjenice. Može postojati jedna ili više alternativnih hipotezaMeđutim, nijedna od njih ne može se smatrati potpuno istinitom dok se ne provjeri eksperimentima.

U modernoj znanosti često se naglašava da hipoteza mora biti opovrgljiv ili opovrgljivTo jest, mora biti formulirana na način da postoji mogućnost pronalaska podataka ili eksperimenta koji joj proturječe. Ako se hipoteza ne može testirati ili opovrgnuti, ona ne spada u okvir znanstvene metode.

Prilikom formuliranja hipoteze preporučujemo sljedeće klasične savjete, koji su posebno korisni u obrazovnim kontekstima:

• Jasno identificirajte problem.
• Odvojite što već znaš (uočeni učinci) čega Još uvijek ne razumiješ (mogući uzroci).
• Potražite "razumna pretpostavka"koji povezuje ono što znaš s onim što pokušavaš objasniti."
• Koristite strukturu "Ako je X, onda Ygdje je „X“ predloženi uzrok, a „Y“ uočena posljedica. Na taj se način uspostavlja jasan odnos između promjenjivih uvjeta i očekivanog rezultata.

Na primjer, kada se suočimo s problemom zašto jedna biljka raste manje od druge, jedna hipoteza bi mogla biti: „Ako jedna biljka prima manje sunčeve svjetlostionda će rasti usporiti nego drugi koji prima više svjetla.” Ova formulacija omogućuje osmišljavanje specifičnog eksperimenta za njezino testiranje.

To je jednostavan način formuliranja hipoteze u samo nekoliko koraka, ali postoje i druge, naprednije strategije (poput izvođenja iz prethodnih teorija ili matematičkih modela). U svakom slučaju, važno je da je hipoteza jasan, specifičan i provjerljiv.

eksperimentiranje

Eksperimenti su bitan dio faze znanstvene metodejer je kroz njih moguće test hipoteza temeljena na definiranim varijablama. To znači da osoba koja provodi istraživanje mora manipulirati neovisne varijable ( uzročne varijable) kako bi se promatrali različiti učinci koji se mogu pojaviti u zavisne varijable, s ciljem objektivnog mjerenja promjena u njima.

Nadalje, eksperimentiranje ima i svrhu ponovno stvoriti situaciju U kontroliranim uvjetima, gdje moraju biti ispunjeni potrebni zahtjevi i prisutni elementi koji čine predmet proučavanja. Važno je detaljno opisati postupak koji se slijediotako da bilo koji drugi istraživač može reproducirati isti eksperiment korak po korak.

U suvremenoj znanstvenoj praksi poseban naglasak stavlja se na činjenicu da glavni cilj eksperimentiranja nije toliko "dokazivanje" hipoteze, već pokušaj to opovrgnutiOvaj kritički stav nas sprječava da prihvatimo kao istinite rezultate koji bi mogli biti posljedica slučajnosti ili neotkrivenih pogrešaka. Dakle:

• Ako je hipoteza opovrgava (to jest, podaci ne odgovaraju očekivanjima), bit će potrebno formulirati novu hipotezu što se slaže s novo dobivenim podacima.
• Ako se hipoteza ne može opovrgnuti nakon više pokušaja i eksperimenata, smatrat će se dobro potkrijepljen prijedlog, i bit će moguće prijeći na faze teoretiziranja i generalizacije.

Ako eksperiment potvrdi postavljenu hipotezu, onda se ona može smatrati točnom. prema provedenim testovima (iako je u znanosti uvijek ostavljena mogućnost da budući eksperimenti pruže podatke koji je osporavaju). Dok ako eksperiment ne može potvrditi hipotezu, tada ona više ne bi bila održiva ili bi barem bila ozbiljno dovedena u pitanje.

Analiza podataka i organizacija informacija

Prema eksperimentu, trebalo je prikupiti niz podataka kako bi se omogućilo naknadno Detaljna analizaU ovoj međufazi, prije donošenja zaključaka, su organizirani i interpretirani sve dobivene rezultate.

U analizi treba uzeti u obzir sljedeće svi podaciBez obzira na to podudaraju li se to s onim što smo mislili da će se dogoditi ili ne. Ova posljednja točka znači da, ako se neki podatak ne podudara s onim što smo očekivali, ipak bismo trebali... uključi ga i analiziraj kako bi se u istraživanju dobili pouzdani rezultati.

Za olakšavanje ovog zadatka uobičajeno je koristiti:

• Podatkovne tablice u kojem se bilježe poduzete mjere.
• Grafika (stupčasti grafikoni, linijski grafikoni, dijagrami itd.) koji vam omogućuju vizualizaciju trendova ili usporedbi.
• Sažete tablice gdje su istaknuti najrelevantniji rezultati.
• Alati za statistička analiza kada istraga to zahtijeva.

Cilj je da, na temelju ove organizacije informacija, možemo jasno vidjeti. što se stvarno dogodilo u eksperimentu i u kojoj mjeri su rezultati podržavati ili proturječiti početna hipoteza.

Zaključak i interpretacija rezultata

Konačno, jedno se mora učiniti interpretacija podataka prikupljeni i analizirani; na taj se način može utvrditi je li hipoteza točna u skladu s rezultatima ili ga, naprotiv, treba odbaciti ili izmijeniti.

Ako podaci potkrepljuju hipotezu, jasan zaključak što objašnjava što je otkriveno, pod kojim uvjetima i s kojim stupnjem pouzdanosti. To omogućuje formuliranje privremena teorija koji pruža nova znanstvena saznanja, barem dok se ne dokaže suprotno.

Ako rezultati proturječe hipotezi, donosi se i zaključak, ali u tom slučaju obično uključuje razmišljanje o mogući uzroci neuspjeha (pogreške u dizajnu, nekontrolirane varijable, neadekvatni instrumenti itd.) i predloženi su nove hipoteze ili pravce istraživanja. Uobičajeno je, posebno u obrazovnim okruženjima, pozvati studente da razmisle o tome kako bi mogli postupak se može poboljšati ili što bi promijenili ako bi ponovili eksperiment.

U školskom okruženju učenike se potiče da odgovore na pitanja poput: Je li hipoteza bila točna ili ne? Koji čimbenici bi mogli objasniti rezultate? Kako bismo mogli ponoviti eksperiment kako bismo dobili još robusnije podatke? Ovo završno razmišljanje pomaže shvatiti da je znanstvena metoda... otvoren i proces koji se može poboljšatinije mehanički recept.

Objavljivanje, usporedba, znanstvena teorija i pravo

Do sada smo opisali osnovne korake znanstvene metode onako kako se obično primjenjuju u većini istraživanja. Međutim, da bi znanje postalo dio utemeljena znanostMeđutim, neki ključni elementi još uvijek nedostaju: objavljivanje i pregled rada, njegova integracija u teorija šire i, u određenim slučajevima, njegovu transformaciju u znanstveno pravo.

Objavljivanje i usporedba s drugim studijama

Nakon što je istraga završena i zaključci napisani, sljedeći korak je podijelite rezultate sa znanstvenom zajednicom. To se obično radi putem članci u specijaliziranim časopisima, komunikacije na konferencijama ili istraživačka izvješća.

Publikacija ispunjava vrlo važnu dvostruku svrhu:

• to omogućuje proširiti znanje dostupni, kako bi se drugi istraživači mogli osloniti na te rezultate za vlastiti rad.
• On objavljuje teoriju ili nalaze kako bi ih drugi znanstvenici mogli kritički ih pregledajtePonovite eksperimente i provjerite hoće li doći do istih zaključaka.

Drugi oblik validacije je replicirati već objavljena istraživanjaTo jest, provesti istraživanje koje je već proveo neki drugi znanstvenik kako bi testirao svoju hipotezu i vidio jesu li rezultati istiniti u različitim uvjetima. Ako različiti istraživački timovi, radeći neovisno, dobiju dosljedni rezultati Ponavljanjem studije povećava se povjerenje u valjanost hipoteze i teorije. Suprotno tome, ako druge skupine pronađu podatke koji Oni opovrgavaju zaključkeBit će potrebno pregledati izvorni rad, otkriti moguće pogreške i, ako je potrebno, formulirati nove hipoteze.

Znanstvena teorija i pravo

Kada je hipoteza potkrijepljena brojnim studijama, u različitim kontekstima, i integrirana je s drugim objašnjenjima o srodnim fenomenima, to može dovesti do znanstvena teorijaTeorija je široki okvir objašnjenja koji organizira mnoge različite činjenice i zapažanja prema istim načelima.

U nekim područjima, kada se odnos između fenomena više puta potvrdi, pod vrlo različitim uvjetima, može se navesti kao znanstveno pravoZakon opisuje na neki način kratko i precizno kako se ponaša određeni aspekt stvarnosti (na primjer, odnos između sile, mase i ubrzanja), na temelju ogromne količine akumuliranih opažanja i eksperimenata.

Unatoč tome, čak se i znanstveni zakoni smatraju otvoreno za pregled ako se u budućnosti pojave podaci koji ih izazivaju. Taj stav stalne sumnje i otvorenosti za promjene još je jedna od velikih snaga znanstvene metode.

Postoje li bitni koraci i dodatni koraci?

Jedan od aspekata koji može izazvati najviše kontroverzi pri definiranju koraka znanstvene metode jest odlučivanje koji od njih treba smatrati obvezno i koji bi samo dodaci koji obogaćuju proces.

Obavezni koraci bili bi oni koji su prisutni u bilo koja vrsta znanstvenog istraživanjaBez obzira na dotičnu disciplinu: promatranje, formuliranje pitanja, hipoteza, eksperimentiranje, analiza i zaključci. Bez ovih osnovnih elemenata ne bismo mogli pravilno govoriti o znanstvenoj metodi.

S druge strane, postoje koraci koje neki autori smatraju komplementarni, kao:

• Eksplicitno prepoznavanje problemaOsim pukog promatranja, istraživač jasno formulira problem koji želi riješiti, što pomaže u fokusiranju istraživanja.
• predviđanjaIz hipoteze se izvode specifične posljedice koje treba promatrati ako je hipoteza istinita. Ta predviđanja služe kao vodič za osmišljavanje novih eksperimenata.
• Recenzija i širenje u nespecijaliziranim medijima: procesi koji, iako nisu uvijek navedeni kao formalni „koraci“, ključni su za društvena validacija znanstvenog znanja.

U svakom slučaju, svi ovi dodatni elementi funkcioniraju kao pojačanje potrebnih koraka, pružajući više informacija i povećavajući pouzdanost istraživanja, ali ne zamjenjuju osnovne faze koje smo već opisali.

U kojim se područjima primjenjuje znanstvena metoda?

Znanstvena metoda primjenjuje se u širokom rasponu područja, ne samo u klasičnim prirodnim znanostima. Neka od najistaknutijih područja su:

• Prirodne znanostiFizika, kemija, biologija, geologija, astronomija… U svima njima cilj je razumjeti fenomene fizičkog svijeta kroz… promatranje, eksperimentiranje i analiza podataka.
• Medicina i zdravstvene znanosti: koristi se za istraživanje uzroci bolesti, razvijati učinkovite tretmane, procjenjivati ​​lijekove i poboljšavati zdravstvenu skrb putem kontroliranih kliničkih ispitivanja.
• Inženjerstvo i tehnologijaInženjeri primjenjuju znanstvenu metodu na dizajnerska tehnička rješenja, testiranje prototipova, optimizacija proizvodnih procesa i osiguranje sigurnosti konstrukcija i uređaja.
• Društvene znanostiDiscipline poput psihologije, sociologije, ekonomije i obrazovanja prilagođavaju znanstvenu metodu složenosti ljudskog ponašanja, koristeći ankete, kontrolirane eksperimente, terenske studije i statističku analizu.
• Znanosti o okolišuKoristi se za proučavanje učinaka ljudske aktivnosti na okoliš, procijeniti utjecaj onečišćujućih tvari, osmisliti strategije očuvanja i predložiti politike utemeljene na dokazima.
• Poljoprivreda i prehrambena znanostZnanstvena metoda je ključna za poboljšanje poljoprivredne praksepovećati prinose usjeva, razviti nove otporne sorte i osigurati sigurnost hrane.

Izvan ovih područja, znanstvena metoda može se primijeniti na svakodnevne probleme, poput rješavanja kućanskih problema, uspoređivanja proizvoda ili optimizacije svakodnevnih aktivnosti. primjećujemo problemPredlažemo moguće objašnjenje, testiramo različita rješenja i držimo se onog koje najbolje funkcionira; jednostavno koristimo istu logiku koja vodi znanost.

Ukratko, koraci znanstvene metode koje smo opisali pružaju jasan i strukturiran vodič istražiti svijet oko nas, povećati objektivnost naših zaključaka i korak po korak izgraditi sve pouzdanije i korisnije znanje za cijelo društvo.