WETENSCHAPPELIJKE METHODE: DE 6 STAPPEN EN HUN KENMERKEN (VOORBEELD) - WETENSCHAP - 2025

De wetenschappelijke methode is een proces dat in de takken van de wetenschap wordt gebruikt om een ​​wetenschappelijke hypothese te testen door middel van observatie, vragen, hypothesevorming en experimenten. Het is een rationele manier om objectieve en betrouwbare kennis te verkrijgen.

De wetenschappelijke methode heeft daarom een ​​reeks kenmerken die haar definiëren: observeren, experimenteren en vragen stellen en beantwoorden. Niet alle wetenschappers volgen dit proces echter exact. Sommige takken van de wetenschap kunnen gemakkelijker worden getest dan andere.

De stappen van de wetenschappelijke methode: vraag, onderzoek, hypothesevorming, experiment, data-analyse, conclusies.

Wetenschappers die bijvoorbeeld bestuderen hoe sterren veranderen naarmate ze ouder worden of hoe dinosauriërs hun voedsel verteren, kunnen het leven van een ster niet met een miljoen jaar verlengen of studies en tests uitvoeren op dinosauriërs om hun hypothesen te testen.

Wanneer directe experimenten niet mogelijk zijn, passen wetenschappers de wetenschappelijke methode aan. Hoewel het bij bijna elk wetenschappelijk onderzoek verandert, is het doel hetzelfde: oorzaak-gevolgrelaties ontdekken door vragen te stellen, data te verzamelen en te onderzoeken, en te kijken of alle beschikbare informatie gecombineerd kan worden tot een logisch antwoord.

Aan de andere kant doorloopt een wetenschapper vaak de fasen van de wetenschappelijke methode opnieuw, omdat nieuwe informatie, gegevens of conclusies het nodig kunnen maken om de stappen opnieuw te doorlopen.

Een wetenschapper kan bijvoorbeeld de hypothese stellen "te veel eten versnelt veroudering", een experiment uitvoeren en een conclusie trekken. Je zou dan de stappen opnieuw kunnen doorlopen, te beginnen met een andere hypothese, zoals "teveel suiker eten versnelt veroudering".

Wat is de wetenschappelijke methode en waarvoor dient deze?

De wetenschappelijke methode is een empirische onderzoeksmethode die dient om nieuwe kennis en informatie te verkrijgen. "Empirisch" betekent dat het is gebaseerd op de werkelijkheid, gegevens gebruikt; het is het tegenovergestelde van 'theoretisch'. Daarom gebruiken wetenschappers de wetenschappelijke methode om de werkelijkheid te leren kennen, gegevens te verzamelen en experimenten uit te voeren. Het kan worden onderverdeeld in zes stappen / fasen / fasen die van toepassing zijn op alle soorten onderzoek:

-Vraag gebaseerd op observatie.

-Onderzoek.

-Formulering van de hypothese.

-Experimentatie.

-Gegevensanalyse.

-Verwerp of accepteer de hypothese (conclusies).

Vervolgens zal ik de fundamentele stappen laten zien die worden genomen bij het doen van een onderzoek. Zodat u het beter begrijpt, laat ik aan het einde van het artikel een voorbeeld achter van de toepassing van de stappen in een biologie-experiment; bij de ontdekking van de structuur van DNA.

Hoofdkenmerken van de wetenschappelijke methode

- Gebruik observatie als uitgangspunt.

- Stel vragen en antwoorden. Om een ​​hypothese te formuleren, stelt de wetenschapper op een systematische manier vragen en antwoorden op zoek naar oorzaak-gevolgrelaties in aspecten van de werkelijkheid.

- Vereist verificatie, dat wil zeggen dat de resultaten moeten worden geverifieerd door verschillende wetenschappers.

- Genereert weerlegbare conclusies. Als de conclusies niet kunnen worden geverifieerd, kan de wetenschappelijke methode niet worden toegepast.

- Produceert reproduceerbare resultaten; de experimenten kunnen door wetenschappers worden herhaald om te proberen dezelfde resultaten te verkrijgen.

- Het is objectief; het is gebaseerd op experimenten en observaties, niet op subjectieve meningen.

Wat zijn de stappen van de wetenschappelijke methode? Waar ze uit bestaan ​​en hun kenmerken

Stap 1- Stel een vraag op basis van de observatie

De wetenschappelijke methode begint wanneer de wetenschapper / onderzoeker een vraag stelt over iets dat ze hebben waargenomen of wat ze onderzoeken: hoe, wat, wanneer, wie, wat, waarom of waar?

Voorbeelden van observaties en vragen:

- Louis Pasteur observeerde onder een microscoop dat de zijderupsen in het zuiden van Frankrijk door parasieten geïnfecteerde ziekten hadden.

- Een bioloog observeert onder de microscoop dat de aanwezigheid van bepaalde celtypen de symptomen van pokken verbetert. U vraagt ​​zich misschien af: bestrijden deze cellen het pokkenvirus?

- Albert Einstein, toen hij zijn speciale relativiteitstheorie aan het ontwikkelen was, vroeg zich af: wat zou je zien als je naast een lichtstraal zou kunnen lopen die door de ruimte voortplant?

Stap 2 - Onderzoek

Deze stap bestaat uit onderzoek doen, informatie verzamelen om de vraag te helpen beantwoorden. Het is belangrijk dat de verzamelde informatie objectief is en afkomstig is uit betrouwbare bronnen. Ze kunnen onder meer worden onderzocht via internetdatabases, in bibliotheken, boeken, interviews, onderzoek.

Er zijn verschillende soorten wetenschappelijke waarnemingen. De meest voorkomende zijn direct en indirect.

Stap 3 - Hypotheseformulering

De derde fase is het formuleren van de hypothese. Een hypothese is een verklaring die kan worden gebruikt om de uitkomst van toekomstige waarnemingen te voorspellen.

Voorbeelden van hypothesen:

• Voetballers die regelmatig trainen en profiteren van tijd, scoren meer doelpunten dan degenen die 15% van de trainingen missen.
• Nieuwe ouders die hoger onderwijs hebben gestudeerd, zijn in 70% van de gevallen meer ontspannen bij de bevalling.

Een bruikbare hypothese moet voorspellingen door redenering mogelijk maken, inclusief deductief redeneren. De hypothese zou de uitkomst kunnen voorspellen van een experiment in een laboratorium of de waarneming van een fenomeen in de natuur.

Als de voorspellingen niet toegankelijk zijn door observatie of ervaring, is de hypothese nog niet toetsbaar en zal ze tot die onwetenschappelijke maat blijven. Later zou een nieuwe technologie of theorie de nodige experimenten mogelijk kunnen maken.

Stap 4 - Experimenteren

Experimenteer met mensen.

De volgende stap is experimenteren, waarbij wetenschappers zogenaamde wetenschappelijke experimenten uitvoeren, waarin hypothesen worden getest.

De voorspellingen die de hypothesen proberen te doen, kunnen met experimenten worden getest. Als de testresultaten de voorspellingen tegenspreken, worden de hypothesen in twijfel getrokken en worden ze minder houdbaar.

Als de experimentele resultaten de voorspellingen van de hypothesen bevestigen, worden de hypothesen als correcter beschouwd, maar ze kunnen onjuist zijn en onderworpen blijven aan verdere experimenten.

Om waarnemingsfouten in de experimenten te voorkomen, wordt de experimentele controletechniek gebruikt. Deze techniek maakt gebruik van het contrast tussen meerdere monsters (of waarnemingen) onder verschillende omstandigheden om te zien wat varieert of wat hetzelfde blijft.

Voorbeeld

Om de hypothese 'de groeisnelheid van gras is niet afhankelijk van de hoeveelheid licht' te testen, zou men moeten observeren en gegevens halen uit gras dat niet aan licht wordt blootgesteld.

Dit wordt een "controlegroep" genoemd. Ze zijn identiek aan de andere experimentele groepen, behalve de variabele die wordt onderzocht.

Het is belangrijk om te onthouden dat de controlegroep slechts door één variabele kan verschillen van een experimentele groep. Op die manier kunt u weten dat het die variabele is die veranderingen veroorzaakt of niet.

Gras buiten in de schaduw is bijvoorbeeld niet te vergelijken met gras in de zon. Noch het gras van de ene stad met dat van een andere. Naast licht zijn er variabelen tussen de twee groepen, zoals bodemvochtigheid en pH.

Een ander voorbeeld van een veel voorkomende controlegroep

Experimenten om erachter te komen of een medicijn effectief is bij het behandelen van wat gewenst is, zijn heel gebruikelijk. Als u bijvoorbeeld de effecten van aspirine wilt weten, kunt u in een eerste experiment twee groepen gebruiken:

• Experimentele groep 1, waaraan aspirine wordt verstrekt.
• Controlegroep 2, met dezelfde kenmerken als groep 1, en waaraan geen aspirine werd verstrekt.

Stap 5: data-analyse

Na het experiment worden de gegevens genomen, die de vorm kunnen hebben van getallen, ja / nee, aanwezig / afwezig of andere waarnemingen.

De systematische en zorgvuldige verzameling van metingen en gegevens is het verschil tussen pseudowetenschappen zoals alchemie en wetenschappen, zoals scheikunde of biologie. Metingen kunnen worden gedaan in een gecontroleerde omgeving, zoals een laboratorium, of aan min of meer ontoegankelijke of niet-manipuleerbare objecten, zoals sterren of menselijke populaties.

Metingen vereisen vaak gespecialiseerde wetenschappelijke instrumenten zoals thermometers, microscopen, spectroscopen, deeltjesversnellers, voltmeters …

Deze stap omvat het bepalen wat de resultaten van het experiment laten zien en het beslissen over de volgende acties die moeten worden ondernomen. In gevallen waarin een experiment vele malen wordt herhaald, kan statistische analyse nodig zijn.

Als het bewijs de hypothese heeft verworpen, is een nieuwe hypothese vereist. Als de gegevens van het experiment de hypothese ondersteunen, maar het bewijs niet sterk genoeg is, moeten andere voorspellingen van de hypothese worden getest met andere experimenten.

Zodra een hypothese sterk wordt ondersteund door het bewijs, kan een nieuwe onderzoeksvraag worden gesteld om meer informatie over hetzelfde onderwerp te geven.

Stap 6: Conclusies. Interpreteer de gegevens en accepteer of verwerp de hypothese

Bij veel experimenten worden conclusies getrokken op basis van een informele analyse van de gegevens. Vraag gewoon, passen de gegevens bij de hypothese? het is een manier om een ​​hypothese te aanvaarden of te verwerpen.

Het is echter beter om een ​​statistische analyse op de gegevens toe te passen om een ​​mate van 'acceptatie' of 'afwijzing' vast te stellen. Wiskunde is ook nuttig om de effecten van meetfouten en andere onzekerheden in een experiment te evalueren.

Als de hypothese wordt geaccepteerd, is het niet gegarandeerd dat dit de juiste hypothese is. Dit betekent alleen dat de resultaten van het experiment de hypothese ondersteunen. Het is mogelijk om het experiment te dupliceren en de volgende keer andere resultaten te krijgen. De hypothese kan ook de waarnemingen verklaren, maar het is de verkeerde verklaring.

Als de hypothese wordt verworpen, kan dit het einde van het experiment zijn of kan het opnieuw worden gedaan. Als je het proces herhaalt, heb je meer observaties en meer gegevens.

Andere stappen zijn: 7- Communiceer resultaten en 8- Controleer de resultaten door het onderzoek te repliceren (uitgevoerd door andere wetenschappers)

Als een experiment niet kan worden herhaald om dezelfde resultaten te produceren, betekent dit dat de oorspronkelijke resultaten mogelijk onjuist zijn geweest. Als gevolg hiervan is het gebruikelijk dat een enkel experiment meerdere keren wordt uitgevoerd, vooral als er ongecontroleerde variabelen zijn of andere aanwijzingen voor experimentele fouten.

Om significante of verrassende resultaten te verkrijgen, kunnen andere wetenschappers ook proberen de resultaten zelf te repliceren, vooral als die resultaten belangrijk zijn voor hun eigen werk.

Echt voorbeeld van wetenschappelijke methode bij het ontdekken van de structuur van DNA

De geschiedenis van de ontdekking van de structuur van DNA is een klassiek voorbeeld van de stappen van de wetenschappelijke methode: in 1950 was bekend dat genetische overerving een wiskundige beschrijving had, uit de studies van Gregor Mendel, en dat DNA genetische informatie bevatte.

Het mechanisme van opslag van genetische informatie (d.w.z. genen) in DNA was echter onduidelijk.

Het is belangrijk op te merken dat niet alleen Watson en Crick deelnamen aan de ontdekking van de structuur van DNA, hoewel ze de Nobelprijs ontvingen. Veel wetenschappers van die tijd droegen kennis, gegevens, ideeën en ontdekkingen bij.

Vraag uit observaties

Eerder onderzoek naar DNA had de chemische samenstelling (de vier nucleotiden), de structuur van elk van de nucleotiden en andere eigenschappen bepaald.

DNA was geïdentificeerd als de drager van genetische informatie door het Avery-MacLeod-McCarty-experiment in 1944, maar het mechanisme van hoe genetische informatie wordt opgeslagen in DNA was onduidelijk.

De vraag zou daarom kunnen zijn:

Onderzoek

De betrokken personen, waaronder Linus Pauling, Watson of Crick, hebben onderzoek gedaan en naar informatie gezocht; in dit geval eventueel onderzoek naar de tijd, boeken en gesprekken met collega's.

Hypothese

Linus Pauling stelde voor dat DNA een drievoudige helix zou kunnen zijn. Deze hypothese werd ook overwogen door Francis Crick en James D. Watson, maar zij legden haar af.

Toen Watson en Crick hoorden van de hypothese van Pauling, begrepen ze uit de bestaande gegevens dat hij het bij het verkeerde eind had, en Pauling zou al snel zijn problemen met die structuur toegeven. Daarom was de race om de structuur van DNA te ontdekken, om de juiste structuur te ontdekken.

Welke voorspelling zou de hypothese doen? Als DNA een helixstructuur had, zou het röntgendiffractiepatroon röntgenvormig zijn.

Daarom zou de hypothese dat DNA een dubbele helixstructuur heeft , worden getest met de röntgenresultaten / -gegevens, in het bijzonder werd het getest met röntgendiffractiegegevens van Rosalind Franklin, James Watson en Francis Crick in 1953.

Experiment

Rosalind Franklin kristalliseerde puur DNA en voerde röntgendiffractie uit om foto 51 te produceren. De resultaten toonden een X-vorm.

Experimenteel bewijs ter ondersteuning van het Watson en Crick-model werd gedemonstreerd in een serie van vijf artikelen die in Nature zijn gepubliceerd.

Hiervan was het papier van Franklin en Raymond Gosling de eerste publicatie met röntgendiffractiegegevens ter ondersteuning van het Watson- en Crick-model.

Analyse en conclusies

Toen Watson het gedetailleerde diffractiepatroon zag, herkende hij het onmiddellijk als een helix.

Hij en Crick produceerden hun model en gebruikten deze informatie samen met eerder bekende informatie over de samenstelling van DNA en over moleculaire interacties, zoals waterstofbinding.

Geschiedenis

Omdat het moeilijk is om precies te definiëren wanneer de wetenschappelijke methode begon te worden gebruikt, is het moeilijk om de vraag te beantwoorden wie deze heeft gemaakt.

De methode en de bijbehorende stappen zijn in de loop van de tijd geëvolueerd en de wetenschappers die er gebruik van maakten, hebben hun bijdrage geleverd, waarbij ze beetje bij beetje evolueerden en verfijnden.

Aristoteles en de Grieken

Aristoteles, een van de meest invloedrijke filosofen in de geschiedenis, was de grondlegger van de empirische wetenschap, dat wil zeggen het proces van het testen van hypothesen op basis van ervaring, experimenten en directe en indirecte waarneming.

De Grieken waren de eerste westerse beschaving die begon te observeren en meten om de verschijnselen van de wereld te begrijpen en te bestuderen, maar er was geen structuur om het de wetenschappelijke methode te noemen.

Moslims en de gouden eeuw van de islam

In feite begon de ontwikkeling van de moderne wetenschappelijke methode met moslimgeleerden tijdens de Gouden Eeuw van de islam, in de 10e tot 14e eeuw. Later gingen de filosoof-wetenschappers van de Verlichting verder met het verfijnen ervan.

Van alle geleerden die hebben bijgedragen, was Alhacen (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam) de belangrijkste bijdrager, door sommige historici beschouwd als' de architect van de wetenschappelijke methode '. Zijn methode had de volgende fasen, je kunt de gelijkenis zien met die uitgelegd in dit artikel:

-Observatie van de natuurlijke wereld.

- Bepaal / definieer het probleem.

-Formuleer een hypothese.

-Test de hypothese door te experimenteren.

-Evalueer en analyseer resultaten.

-Interpreteer de gegevens en trek conclusies.

-Publiceer de resultaten.

Renaissance

De filosoof Roger Bacon (1214 - 1284) wordt beschouwd als de eerste persoon die inductief redeneren toepast als onderdeel van de wetenschappelijke methode.

Tijdens de Renaissance ontwikkelde Francis Bacon de inductieve methode door oorzaak en gevolg, en Descartes stelde voor dat deductie de enige manier was om te leren en te begrijpen.

Newton en moderne wetenschap

Isaac Newton kan worden beschouwd als de wetenschapper die het proces uiteindelijk verfijnde totdat het nu bekend is. Hij stelde voor en bracht in praktijk dat de wetenschappelijke methode zowel de deductieve als de inductieve methode nodig had.

Na Newton waren er andere grote wetenschappers die hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van de methode, waaronder Albert Einstein.

Belang

De wetenschappelijke methode is belangrijk omdat het een betrouwbare manier is om kennis op te doen. Het is gebaseerd op beweringen, theorieën en kennis op gegevens, experimenten en observaties.

Daarom is het essentieel voor de vooruitgang van de samenleving in technologie, wetenschap in het algemeen, gezondheid en in het algemeen om theoretische kennis en praktische toepassingen te genereren.

Deze wetenschappelijke methode is bijvoorbeeld in strijd met die op basis van geloof. Met geloof wordt iets geloofd door tradities, geschriften of overtuigingen, zonder gebaseerd te zijn op bewijs dat kan worden weerlegd, noch kunnen experimenten of waarnemingen worden gedaan die de overtuigingen van dat geloof ontkennen of aanvaarden.

Met wetenschap kan een onderzoeker de stappen van deze methode uitvoeren, conclusies trekken, de gegevens presenteren en andere onderzoekers dat experiment of observaties repliceren om het te valideren of niet.

Referenties

1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos en Baptista Lucio, Pilar (1991). Onderzoeksmethodologie (2e ed., 2001). Mexico DF, Mexico. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ en Pearson, David (2016, 28 juni). Wat is de wetenschappelijke methode? Arizona State University, College of Liberal Arts and Sciences. Toegang tot 15 januari 2017.
3. Lodico, Marguerite G.; Spaulding, Dean T. en Voegtle, Katherine H. (2006). Methods in Educational Research: From Theory to Practice (2e ed., 2010). San Francisco, Verenigde Staten. Jossey-Bass.
4. Márquez, Omar (2000). Het onderzoeksproces in de sociale wetenschappen. Barinas, Venezuela. UNELLEZ.
5. Tamayo T., Mario (1987). The Process of Scientific Research (3e ed., 1999). Mexico DF, Mexico. Limusa.
6. Vera, Alirio (1999). Gegevensanalyse. San Cristóbal, Venezuela. Nationale Experimentele Universiteit van Táchira (UNET).
7. Wolfs, Frank LH (2013). Inleiding tot de wetenschappelijke methode. New York, Verenigde Staten. Universiteit van Rochester, Afdeling Fysica en Sterrenkunde. Toegang tot 15 januari 2017.
8. Wudka, José (1998, 24 september). Wat is de "wetenschappelijke methode"? Riverside, Verenigde Staten. University of California, Department of Physics and Astronomy. Toegang tot 15 januari 2017.
9. Martyn Shuttleworth (23 april 2009). Wie heeft de wetenschappelijke methode uitgevonden?. Opgehaald op 23 december 2017 van Explorable.com: explorable.com.