Se denomina науковий метод набір кроків, стратегій та методів, що використовуються для пошуку достовірні та перевірені знання про теми, пов'язані з будь-якою з наук. Щоб дослідження вважалося науковим, воно має ґрунтуватися на спостережуваний досвідв ретельне вимірювання даних і в логічні міркуваннязавжди уникаючи суб'єктивності та особистих упереджень.
Етапи або етапи наукового методу можуть бути різноманітними і навіть диференційованими залежно від дослідження та галузі науки в яких це проводиться (деякі набагато легше перевірити, ніж інші). З цієї причини, поряд з бажанням показати кроки, яких слід дотримуватися тим, хто зацікавлений у проведенні цього типу досліджень, ми підготували цю розширену статтю, в якій ми дуже детально пояснюємо, що таке науковий метод, які його фази, яким характеристикам він повинен відповідати та як його застосовують навіть у повсякденному житті.
Що ж саме являє собою науковий метод?
Науковий метод – це систематична методологія який полягає у застосуванні набору процедур та фаз для здобувати нові знання або для підтвердження існуючих висновків. Так працює наука, і вона ґрунтується на кількох основних принципах:
- Емпіризмзавжди є частиною спостережувані факти та вимірні, або безпосередньо за допомогою органів чуття, або за допомогою приладів.
- Надійне вимірювання: використовує інструменти та прилади що дозволяють точно кількісно оцінити досліджувані явища.
- РаціональністьПояснення мають бути логічний та зв'язний, заснований на наукових принципах і законах, а не на думках.
- Об'єктивність: прагне ізолювати особисті упередження дослідниказосередження на даних, які можуть бути прийняті науковою спільнотою.
- Систематичність: слідує за порядок та ієрархія кроків що дозволяють просуватися від спостережень до формулювання теорій і законів.
- Фактичність: це завжди базується на перевірені факти через досвід та експерименти.
Цей процес розроблено таким чином, щоб будь-яке дослідження, проведене відповідно до його інструкцій, могло бути відтворювані іншими дослідникамиЦя відтворюваність дозволяє нам перевірити, чи є результати правдивими за різних умов, місць чи часу, і є одним з головних критеріїв для відмінності наукових знань від простої думки чи переконання.
Які етапи має науковий метод?
Кроки або етапи цього методу зазвичай представлені в дещо різних форматах залежно від дисципліни, але по суті вони охоплюють один і той самий шлях. В оригінальній статті ми зазначили: питання, спостереження, формулювання гіпотез, експериментування, аналіз та висновокОкрім цього, сучасна наукова практика часто включає інші важливі моменти, такі як публікація та порівняння результатів, формулювання теорій а в деяких випадках і консолідація наукові закони.
Всі ці кроки використовуються з метою оцінити темуЩоб запропонувати рішення, ретельно його протестуйте та зробіть переконливі висновки. Тепер ми розробимо кожен етап, інтегруючи як класичну структуру, так і ті додаткові елементи, що збагачують та посилюють науковий метод.
Задайте правильне запитання
Щоб розпочати дослідження, використовуючи науковий метод, необхідно сформулювати конкретне питання щодо теми, що цікавить. Це питання повинно:
- Бути пов'язаним з спостережуване явище (не з думками чи моральними судженнями).
- Щоб мати змогу отримати відповідь через дані та експериментине через просте відображення.
- Бути достатньо точний та обмежений щоб це можна було зробити реально.
Щоб легше це зрозуміти, ми розглянемо кілька повсякденних прикладів наукових питань:
- Яке скло має більша місткість води?
- Чому саме дерево плаває на воді?
- Як це впливає температура Як швидко розчиняються шипучі таблетки?
- Який вид мила найефективніший для видалити пляму Конкретно?
У навчальних або вступних наукових контекстах дуже корисно спрямовувати учнів, щоб вони навчилися розрізняти наукові питання (на які можна відповісти за допомогою експериментів) та питання, що залежать лише від смаки, цінності чи думки, і тому не вписуються в науковий метод.
Спостереження та розслідування
Після того, як питання сформульовано, необхідно зупинитися та провести уважне спостереження а попереднє розслідування що дозволяють зібрати якомога більше даних для відповіді на нього. Цей початковий етап збору даних включає як безпосереднє спостереження такого явища, як огляд попередніх робіт (книг, статей, звітів тощо).
Наукове спостереження служить для пояснення того, чому щось відбувається, або для будь-якого іншого питання, пов'язаного з явищем, за допомогою даних, зібраних різними способами. Його можна розділити на три типи: несистематичні, напівсистематичні та систематичніОднак, кроки наукового методу зазвичай спираються насамперед на систематичне спостереження.
- Несистематичне спостереженняЦе стосується спостереження, яке здійснюється без будь-якого попереднього планування чи організації; тобто ми просто спостерігаємо за проблемою та намагаємося зібрати будь-які дані, які можуть бути цікавими. Це більш традиційний тип спостереження. спонтанний та дослідницький.
- Напівсистематичне спостереженняВін характеризується тим, що спочатку потрібно намалювати лінії цілі спостереженнящоб було легше зрозуміти, що воно шукає. Однак, ще не всі аспекти, які слід спостерігати, були чітко організовані.
- Систематичне спостереженняНайбільш широко використовуваний метод у наукових дослідженнях. Він дозволяє, за допомогою попереднього планування мети або аспектів, що підлягають оцінці, збір даних більш конкретним способомНеобхідно класифікувати всі фактори спостереження (поведінку або моделі поведінки, факти, події, явища в різних сферах тощо) та використовувати чіткі інструменти запису (таблиці, контрольні списки, вимірювальні прилади тощо).
Протягом цієї фази різні змінні дослідження:
- Незалежна змінна: той, який дослідник модифікує або контролює, щоб побачити його вплив (наприклад, температура води).
- Залежна зміннате, що вимірюється або спостерігається в результаті (наприклад, час, необхідний для розчинення таблетки).
- Контрольні змінніті фактори, які повинні залишаються незмінними щоб забезпечити чесність тесту (тип таблетки, об'єм води, тип склянки тощо).
Чим ретельніший цей етап спостереження та дослідження, нижча ймовірність Йому доведеться робити помилки на пізніших етапах і більш твердий Це будуть отримані результати.
Виклад гіпотези
Це один із кроків наукового методу, де необхідно знайти попереднє пояснення що відповідає на поставлене питання, враховуючи дані, зібрані шляхом спостереження або дослідження. Таке пояснення називається гіпотеза.
Гіпотеза, таким чином, є пропозиція, яка намагається пояснити спостережувані факти. Можливо, одна або декілька альтернативних гіпотезОднак, жодне з них не можна вважати повністю істинним, поки воно не буде перевірене експериментально.
У сучасній науці часто наголошується, що гіпотеза має бути спростовний або фальсифікованийТобто, вона має бути сформульована таким чином, щоб існувала можливість знайти дані або експеримент, які їй суперечать. Якщо гіпотезу неможливо перевірити або спростувати, вона не підпадає під рамки наукового методу.
Під час формулювання гіпотези ми рекомендуємо такі класичні поради, які особливо корисні в освітньому контексті:
- Чітко визначте проблема.
- Відокремити що Ви вже знаєте (спостережувані ефекти) чого Ти все ще не розумієш (можливі причини).
- Шукайте «обґрунтоване припущення«що пов’язує те, що ви знаєте, з тим, що ви намагаєтеся пояснити».
- Використайте структуру «Якщо X, то Yде «X» – це передбачувана причина, а «Y» – спостережуваний наслідок. Таким чином, встановлюється чіткий зв'язок між зміною умов та очікуваним результатом.
Наприклад, коли виникає проблема того, чому одна рослина росте менше, ніж інша, однією з гіпотез може бути: «Якщо одна рослина отримує менше сонячного світлатоді воно виросте más despacio ніж інший, який отримує більше світла». Таке формулювання дозволяє розробити спеціальний експеримент для його перевірки.
Це простий і легкий спосіб сформулювати гіпотезу всього за кілька кроків, але існують також інші, більш складні стратегії (такі як висновки з попередніх теорій або математичних моделей). У будь-якому випадку, важливо, щоб гіпотеза була чіткі, конкретні та перевірені.
Експеримент
Експерименти є невід'ємною частиною етапи наукового методубо через них це можливо тест гіпотеза, що ґрунтується на визначених змінних. Це означає, що людина, яка проводить дослідження, повинна маніпулювати незалежні змінні ( причинні змінні) спостерігати за різними ефектами, які можуть виникати в залежні змінні, з метою об'єктивного вимірювання змін у них.
Крім того, експериментування також має мету відтворити ситуацію У контрольованих умовах, де мають бути виконані необхідні вимоги та присутні елементи, що складають об'єкт дослідження. Важливо детально описати дотримана процедуращоб будь-який інший дослідник міг відтворити той самий експеримент крок за кроком.
У сучасній науковій практиці особливий акцент робиться на тому, що головною метою експерименту є не стільки «доведення» гіпотези, скільки спробуй це спростуватиТаке критичне ставлення заважає нам сприймати як істинні результати, які можуть бути зумовлені випадковістю або непоміченими помилками. Таким чином:
- Якщо гіпотеза є спростовує (тобто дані не відповідають очікуванням), необхідно буде сформулювати нову гіпотезу що узгоджується з новими отриманими даними.
- Якщо гіпотезу неможливо спростувати після кількох спроб та експериментів, вона вважатиметься добре підтверджена пропозиція, і можна буде перейти до фаз теоретизування та узагальнення.
Якщо експеримент підтверджує висунуту гіпотезу, то її можна вважати правильною. згідно з проведеними тестами (хоча в науці завжди залишається відкритою можливість того, що майбутні експерименти можуть надати дані, які її спростують). Тоді як якщо експеримент не може підтвердити гіпотезу, то вона перестане бути обґрунтованою або, принаймні, буде серйозно поставлена під сумнів.
Аналіз даних та організація інформації
Згідно з експериментом, необхідно було зібрати низку даних, щоб забезпечити подальше Детальний аналізНа цьому проміжному етапі, перед тим як робити висновки, організовані та інтерпретовані всі отримані результати.
При аналізі слід враховувати наступне всі даніНезалежно від того, чи збігаються ці події з нашими очікуваннями, чи ні. Цей останній пункт означає, що якщо фрагмент даних не відповідає нашим очікуванням, нам все одно слід... включити його та проаналізувати щоб отримати достовірні результати в дослідженні.
Для полегшення цього завдання зазвичай використовують:
- Таблиці даних в якому фіксуються вжиті заходи.
- Графіка (стовпчасті діаграми, лінійні діаграми, схеми тощо), що дозволяють візуалізувати тенденції або порівняння.
- Зведені таблиці де виділено найбільш релевантні результати.
- Інструменти статистичний аналіз коли цього вимагає розслідування.
Мета полягає в тому, щоб, виходячи з такої організації інформації, ми могли чітко бачити. що насправді сталося в експерименті та якою мірою результати підтримка або суперечка початкова гіпотеза.
Висновок та інтерпретація результатів
Зрештою, одне треба зробити інтерпретація даних зібрані та проаналізовані; таким чином можна визначити, чи є гіпотеза узгоджується з результатами чи, навпаки, його слід відхилити чи змінити.
Якщо гіпотеза підтверджується даними, то чіткий висновок що пояснює, що було виявлено, за яких умов і з яким ступенем впевненості. Це дозволяє сформулювати попередня теорія що надає нові наукові знання, принаймні доки не буде доведено протилежне.
Якщо результати суперечать гіпотезі, також робиться висновок, але в цьому випадку він зазвичай включає роздуми про можливі причини невдачі (помилки проектування, неконтрольовані змінні, неадекватні інструменти тощо) та пропонуються нові гіпотези або напрямки досліджень. Зазвичай, особливо в освітніх закладах, студентів запрошують поміркувати над тим, як вони могли б процедуру можна покращити або що б вони змінили, якби повторили експеримент.
У шкільному середовищі учнів заохочують відповідати на такі запитання, як: Чи була гіпотеза правильною чи ні? Які фактори можуть пояснити результати? Як ми можемо повторити експеримент, щоб отримати ще більш надійні дані? Це заключне обдумування допомагає зрозуміти, що науковий метод є... відкритий та вдосконалюваний процесне механічний рецепт.
Публікація, порівняння, наукова теорія та право
Досі ми описали основні кроки наукового методу, як вони зазвичай застосовуються в більшості досліджень. Однак, щоб знання стало частиною усталена наукаОднак деякі ключові елементи все ще відсутні: публікація та огляд роботи, її інтеграція в теорія ширше та, в певних випадках, його перетворення на наукове право.
Публікація та порівняння з іншими дослідженнями
Після завершення розслідування та оформлення висновків, наступним кроком є поділіться результатами з науковою спільнотою. Зазвичай це робиться через статті у спеціалізованих журналах, повідомлення на конференціях або дослідницькі звіти.
Видання виконує дуже важливу подвійну мету:
- Дозволяє розширити знання доступними, щоб інші дослідники могли покладатися на ці результати у власній роботі.
- Він оприлюднює теорію або висновки, щоб інші вчені могли критично їх оцінитиПовторіть експерименти та перевірте, чи прийдуть вони до тих самих висновків.
Ще однією формою підтвердження є повторити вже опубліковані дослідженняТобто, провести дослідження, яке вже провів інший вчений, щоб перевірити його гіпотезу та побачити, чи результати підтверджуються за інших умов. Якщо різні дослідницькі групи, працюючи незалежно, отримують стабільні результати Завдяки повторенню дослідження впевненість у достовірності гіпотези та теорії зростає. І навпаки, якщо інші групи знаходять дані, які Вони спростовують висновкиНеобхідно буде переглянути оригінальну роботу, виявити можливі помилки та, за необхідності, формулювати нові гіпотези.
Наукова теорія та право
Коли гіпотеза була підтверджена численними дослідженнями в різних контекстах та інтегрована з іншими поясненнями пов'язаних явищ, це може призвести до наукова теоріяТеорія – це широка пояснювальна база що впорядковує багато різних фактів і спостережень за одними й тими ж принципами.
У деяких галузях, коли зв'язок між явищами перевіряється знову і знову за дуже різноманітних умов, його можна сформулювати як наукове правоЗакон описує певним чином коротко та точно як поводиться певний аспект реальності (наприклад, взаємозв'язок між силою, масою та прискоренням), на основі величезної кількості накопичених спостережень та експериментів.
Навіть наукові закони враховуються відкрито для перегляду якщо в майбутньому з'являться дані, які кинуть їм виклик. Таке ставлення до постійних сумнівів та відкритість до змін є ще однією з великих переваг наукового методу.
Чи є важливі кроки та додаткові кроки?
Один з аспектів, який може викликати найбільше суперечок під час визначення етапів наукового методу, полягає в тому, які з них слід вважати... обов’язковий і який би просто доповнення що збагачують процес.
Обов'язковими кроками будуть ті, що присутні в будь-який вид наукового дослідженняНезалежно від дисципліни, про яку йде мова: спостереження, формулювання питання, гіпотеза, експериментування, аналіз та висновки. Без цих основних елементів ми не могли б належним чином говорити про науковий метод.
З іншого боку, є кроки, які деякі автори вважають доповнюючий, як:
- Явне визнання проблемиОкрім простого спостереження, дослідник чітко формулює проблему, яку він хоче вирішити, що допомагає зосередити дослідження.
- ПрогнозиЗ гіпотези виводяться конкретні наслідки, яких слід дотримуватися, якщо гіпотеза правильна. Ці передбачення служать орієнтиром для планування нових експериментів.
- Рецензування та поширення в неспеціалізованих ЗМІ: процеси, які, хоча й не завжди перелічені як формальні «кроки», є важливими для соціальне підтвердження наукових знань.
У будь-якому разі, всі ці додаткові елементи функціонують як підкріплення необхідних кроків, надаючи більше інформації та підвищуючи ґрунтовність дослідження, але вони не замінюють основних етапів, які ми вже описали.
У яких галузях застосовується науковий метод?
Науковий метод застосовується в широкому спектрі галузей, не лише в класичних природничих науках. Деякі з найвідоміших напрямків:
- Природничі наукиФізика, хімія, біологія, геологія, астрономія… У всіх них метою є розуміння явищ фізичного світу через… спостереження, експерименти та аналіз даних.
- Медицина та науки про здоров'я: його використовують для дослідження причини захворювань, розробляти ефективні методи лікування, оцінювати ліки та покращувати охорону здоров'я за допомогою контрольованих клінічних випробувань.
- Інженерія та технологіїІнженери застосовують науковий метод до проектні технічні рішення, випробування прототипів, оптимізація виробничих процесів та забезпечення безпеки конструкцій та пристроїв.
- Соціальні наукиТакі дисципліни, як психологія, соціологія, економіка та освіта, адаптують науковий метод до складності людської поведінки, використовуючи опитування, контрольовані експерименти, польові дослідження та статистичний аналіз.
- Науки про навколишнє середовищеВикористовується для вивчення впливу діяльність людини в довкіллі, оцінювати вплив забруднюючих речовин, розробляти стратегії збереження та пропонувати політику, засновану на доказах.
- Сільське господарство та харчова наукаНауковий метод є ключем до покращення агротехніказбільшити врожайність сільськогосподарських культур, вивести нові стійкі сорти та забезпечити безпечність харчових продуктів.
Окрім цих галузей, науковий метод можна застосовувати до повсякденних проблем, таких як вирішення побутових проблем, порівняння продуктів або оптимізація щоденної діяльності. ми спостерігаємо проблемуМи пропонуємо можливе пояснення, тестуємо різні рішення та дотримуємося того, яке працює найкраще; ми просто використовуємо ту саму логіку, яка керує наукою.
Коротко кажучи, описані нами кроки наукового методу забезпечують чіткий та структурований посібник досліджувати світ навколо нас, підвищувати об'єктивність наших висновків і крок за кроком набувати дедалі надійніших і корисніших знань для всього суспільства.