Определение научного метода
Научный метод представляет собой серию процессов, которые люди могут использовать для сбора знаний об окружающем их мире, улучшения этих знаний и, получая знания, пытаются объяснить, почему и / или как все происходит. Этот метод включает в себя наблюдение, формирование вопросов, выдвижение гипотез, проведение эксперимента, анализ данных и формирование заключения. Каждый выполненный научный эксперимент является примером научного метода в действии, но он также используется не учеными в повседневных ситуациях.
Научный метод Шаги
Точные шаги научного метода варьируются от источника к источнику, но общая процедура одна и та же: получение знаний путем наблюдения и тестирования.
Наблюдение
Первым шагом научного метода является наблюдение за окружающим миром. Прежде чем выдвигать гипотезы или проводить эксперименты, нужно сначала заметить и подумать о происходящих явлениях. Научный метод используется, когда кто-то не знает, почему / как что-то происходит, и хочет раскрыть ответ, но прежде чем кто-то может даже поставить под сомнение происшествие, они должны заметить что-то удивительное в первую очередь.
Задавать вопрос
Далее необходимо задать вопрос, основанный на их наблюдениях, например: почему / как это происходит? Почему / как это происходит таким образом? Иногда этот шаг указывается первым в научном методе, а наблюдение (и исследование рассматриваемых явлений) указывается вторым. В действительности, как наблюдение, так и задание вопросов, как правило, происходят в одно и то же время, так как можно увидеть запутанное событие и сразу подумать: «Почему это происходит?» Когда проводятся наблюдения и формируются вопросы, важно провести исследование, чтобы выяснить, ответили ли другие уже на вопрос, или обнаружили информацию, которая может помочь вам сформулировать свой вопрос. Например, если вы найдете ответ на вопрос, почему что-то происходит, вы можете пойти дальше и выяснить, как это происходит.
Формирование гипотезы
Гипотеза – это обоснованное предположение, объясняющее происходящие явления на основе предыдущих наблюдений. Он отвечает на вопрос, поставленный на предыдущем шаге. Гипотезы могут быть конкретными или более общими в зависимости от задаваемого вопроса, но все гипотезы должны быть проверены путем сбора доказательств, которые можно измерить. Если гипотеза не проверяется, то невозможно провести эксперимент, чтобы определить, подтверждается ли гипотеза доказательствами.
Выполнение эксперимента
После формирования гипотезы необходимо провести эксперимент и провести проверку гипотезы. Эксперимент должен иметь независимую переменную, которой управляет человек, проводящий эксперимент, и зависимую переменную, которая измеряется (и на которую может влиять независимая переменная). Все остальные переменные должны контролироваться, чтобы они не влияли на результат. Во время эксперимента данные собираются. Данные – это набор значений; он может быть количественным (например, измеренным в цифрах) или качественным (описание или ответ да / нет).
Например, если вы должны были проверить влияние солнечного света на растение рост, количество света будет независимой переменной (вещь, которой вы манипулируете), а высота растений будет зависимой переменной (вещь, на которую влияет независимая переменная). Другие факторы, такие как температура воздуха, количество воды в почве и вид растения должны быть одинаковыми между всеми растениями, использованными в эксперименте, чтобы вы могли действительно собрать данные о том, влияет ли солнечный свет на рост растения. Данные, которые вы собираете, будут количественными, поскольку вы будете измерять высоту растения в цифрах.
Анализ данных
После проведения эксперимента и сбора данных необходимо проанализировать данные. Исследовательские эксперименты обычно анализируются с помощью статистического программного обеспечения для определения взаимосвязи между данными. В случае более простого эксперимента можно было бы посмотреть на данные и увидеть, как они соотносятся с изменением независимой переменной.
Формирование заключения
Последний шаг научного метода заключается в формировании заключения. Если данные подтверждают гипотезу, то гипотеза может быть объяснением явлений. Однако для подтверждения результатов необходимо провести несколько испытаний, а также важно убедиться, что размер выборки – количество проведенных наблюдений – достаточно велик, чтобы данные не были искажены всего лишь несколькими наблюдениями. Если данные не подтверждают гипотезу, то необходимо сделать больше наблюдений, сформировать новую гипотезу и снова использовать научный метод. Когда делается вывод, исследование может быть представлено другим, чтобы проинформировать их о результатах и получить информацию о достоверности вывода, сделанного в результате исследования.
Примеры научного метода
Ученые используют научный метод в своих исследованиях, но он также используется людьми, которые не являются учеными в повседневной жизни. Даже если вы не осознавали этого, вы много раз использовали научный метод при решении проблем вокруг вас. Например, скажем, вы дома, и лампочка гаснет. Заметить, что лампочка выключена – это наблюдение. Тогда вы, естественно, спросите: «Почему лампочка выключена?» и придумать возможные догадки или гипотезы. Например, вы можете предположить, что лампа перегорела. Затем вы проведете очень маленький эксперимент, чтобы проверить свою гипотезу; а именно, вы бы заменили лампочку и проанализировали данные («Снова включился свет?»). Если бы свет снова включился, вы бы пришли к выводу, что лампочка фактически сгорела. Но если свет все еще не работал, вы бы выдвинули другие гипотезы («Не работает розетка», «Часть лампы сломана», «Предохранитель погас» и т. Д.) И проверите их.
- гипотеза – Образованное предположение, которое объясняет, почему или как что-то происходит.
- явление – Любой наблюдаемый факт или событие, которое происходит.
- эксперимент – Процедура, проводимая для проверки гипотезы.
- Данные – Набор измерений, записанных при проведении эксперимента.
викторина
1. Какой этап научного метода наступает сразу после наблюдения и постановки вопроса?A. Формирование заключенияB. Выполнение экспериментаC. Анализ данныхD. Формирование гипотезы
Ответ на вопрос № 1
D верно. Сделав замечания и задав вопрос, нужно сформировать гипотезу. Затем гипотеза проверяется экспериментом, а данные собираются и анализируются. Из данных можно сделать вывод.
2. Ученый проводит эксперимент, чтобы определить, влияет ли количество света, которому подвергаются грызуны, на их цикл сна. Некоторые грызуны помещают в комнату с 12 часами света и 12 часами темноты, некоторые в комнату с 24-часовым освещением, а некоторые в 24-часовую темноту. Какова независимая переменная в этом эксперименте?A. Цикл сна грызуновB. Количество светаC. Температура в комнатеD. Количество пищи, данное
Ответ на вопрос № 2
В верно. Количество света является независимой переменной; это то, чем манипулирует экспериментатор. Вариант А, цикл сна грызунов, является зависимой переменной; на него влияет независимая переменная. Варианты C и D являются переменными, которые должны быть постоянными в экспериментальных группах.
3. Каков последний шаг научного метода?A. Выполнение экспериментаB. Анализ данныхC. Формирование заключенияD. Делать наблюдения
Ответ на вопрос № 3
С верно. Последний шаг – сформировать заключение. Это может быть сделано только после того, как были выполнены все другие шаги и собраны доказательства, которые поддерживают или не поддерживают заключение. Если данные неубедительны, могут быть проведены дополнительные эксперименты и / или может быть сформирована новая гипотеза.