Jaka jest eksperymentalna metoda naukowa?

Eksperymentalna metoda naukowa to zestaw technik wykorzystywanych do badania zjawisk, zdobywania nowej wiedzy lub korygowania i integrowania poprzedniej wiedzy.

Jest wykorzystywany w badaniach naukowych i opiera się na systematycznej obserwacji, wykonywaniu pomiarów, eksperymentowaniu, formułowaniu testów i modyfikowaniu hipotez. Ta ogólna metoda jest przeprowadzana nie tylko w biologii, ale w chemii, fizyce, geologii i innych naukach.

Dzięki eksperymentalnej metodzie naukowej naukowcy próbują przewidzieć i być może kontrolować przyszłe zdarzenia w oparciu o obecną i wcześniejszą wiedzę.

Nazywana również metodą indukcyjną, jest najczęściej wykorzystywana w nauce przez naukowców, co stanowi część metodologii naukowej.

Scharakteryzowano go, ponieważ naukowcy mogą celowo kontrolować zmienne w celu rozgraniczenia relacji między nimi.

Zmienne te mogą być zależne lub niezależne, ponieważ mają podstawowe znaczenie dla gromadzenia danych pochodzących z grupy eksperymentalnej, a także ich zachowania. Pozwala to na rozłożenie świadomych procesów na ich elementy, odkrycie ich możliwych połączeń i określenie praw tych połączeń.

Możliwość dokładnego przewidywania zależy od siedmiu etapów eksperymentalnej metody naukowej.

Fazy ​​eksperymentalnej metody naukowej

Obserwacje te powinny być obiektywne, a nie subiektywne. Innymi słowy, obserwacje muszą być w stanie zweryfikować inni naukowcy. Subiektywne obserwacje oparte na osobistych opiniach i przekonaniach nie są częścią dziedziny nauki.

Przykłady:

• Cel: w tym pomieszczeniu temperatura wynosi 20 ° C.
• Subiektywne stwierdzenie: w tym pokoju jest fajnie.

Pierwszym krokiem eksperymentalnej metody naukowej jest dokonywanie obiektywnych obserwacji. Obserwacje te opierają się na konkretnych faktach, które już miały miejsce i które mogą być zweryfikowane przez innych jako prawdziwe lub fałszywe.

2- Hipoteza

Obserwacje mówią nam o przeszłości lub teraźniejszości. Jako naukowcy chcemy być w stanie przewidzieć przyszłe wydarzenia. Dlatego musimy wykorzystać naszą zdolność rozumowania.

Naukowcy wykorzystują swoją wiedzę o wydarzeniach z przeszłości, aby opracować ogólną zasadę lub wyjaśnienie, które pomoże przewidzieć przyszłe wydarzenia.

Ogólna zasada nazywa się hipotezą. Rodzaj rozumowania jest nazywany rozumowaniem indukcyjnym (wywodzącym się z uogólnienia na podstawie konkretnych szczegółów).

Hipoteza musi mieć następujące cechy:

• Musi to być ogólna zasada, która jest utrzymywana w przestrzeni i czasie.
• To musi być wstępny pomysł.
• Musisz zgodzić się z dostępnymi obserwacjami.
• Powinno być tak proste, jak to możliwe.
• Musi być weryfikowalny i potencjalnie fałszywy. Innymi słowy, musi istnieć sposób na udowodnienie, że hipoteza jest fałszywa, sposób na obalenie hipotezy.

Na przykład: „Niektóre ssaki mają dwie tylne kończyny” byłyby bezużyteczną hipotezą. Nie ma obserwacji, które nie pasowałyby do tej hipotezy! Natomiast „wszystkie ssaki mają dwie tylne kończyny” to dobra hipoteza.

Gdy znajdziemy wieloryby, które nie mają tylnych kończyn, pokazalibyśmy, że nasza hipoteza jest fałszywa, sfałszowaliśmy hipotezę.

Kiedy hipoteza implikuje związek przyczynowo-skutkowy, deklarujemy naszą hipotezę wskazującą, że nie ma żadnego efektu. Hipoteza, która nie wpływa na żaden efekt, nazywana jest hipotezą zerową. Na przykład lek Celebra nie pomaga złagodzić reumatoidalne zapalenie stawów.

Z opracowania hipotezy, która jest niepewna i może być prawda, ale nie musi, musimy przewidzieć nasze badania i hipotezę.

Hipoteza musi być szeroka i musi być stosowana równomiernie w czasie i przestrzeni. Naukowcy zazwyczaj nie mogą sprawdzić wszystkich możliwych sytuacji, w których można zastosować hipotezę. Weźmy na przykład hipotezę: wszystkie komórki roślinne mają jądro.

Nie możemy badać wszystkich żywych roślin i wszystkich roślin, które doczekały się, czy ta hipoteza jest fałszywa. Zamiast tego generujemy przewidywanie za pomocą wnioskowania dedukcyjnego (generującego określone oczekiwanie na uogólnienie).

Z naszej hipotezy możemy wyciągnąć następującą prognozę: jeśli zbadam komórki liścia trawy, każda z nich będzie miała jądro.

Rozważmy hipotezę leku: lek Celebra nie pomaga w łagodzeniu reumatoidalnego zapalenia stawów.

Aby przetestować tę hipotezę, musielibyśmy wybrać konkretny zestaw warunków, a następnie przewidzieć, co wydarzyłoby się w tych warunkach, gdyby hipoteza była prawdziwa.

Warunki, które warto wypróbować, to podawane dawki, czas trwania przyjmowania leków, wiek pacjentów i liczba osób, które mają być zbadane.

Wszystkie te warunki, które mogą ulec zmianie, nazywane są zmiennymi. Aby zmierzyć efekt Celebry, musimy przeprowadzić kontrolowany eksperyment.

Grupa eksperymentalna podlega zmiennej, którą chcemy przetestować, a grupa kontrolna nie jest narażona na tę zmienną.

W kontrolowanym eksperymencie jedyną zmienną, która musi się różnić między dwiema grupami, jest zmienna, którą chcemy przetestować.

Zróbmy prognozę na podstawie obserwacji wpływu Celebry w laboratorium. Przewiduje się, że: pacjenci cierpiący na reumatoidalne zapalenie stawów przyjmujący Celebrę i pacjenci przyjmujący placebo (tabletka skrobi zamiast leku) nie różnią się pod względem nasilenia reumatoidalnego zapalenia stawów.

Ponownie zwracamy się do naszej percepcji zmysłowej, aby zebrać informacje. Zaprojektowaliśmy eksperyment oparty na naszej prognozie.

Nasz eksperyment może wyglądać następująco: 1000 pacjentów w wieku od 50 do 70 lat zostanie losowo przydzielonych do jednej z dwóch grup po 500 osób.

Grupa eksperymentalna przyjmuje Celebrę cztery razy dziennie, a grupa kontrolna przyjmuje placebo skrobiowe cztery razy dziennie. Pacjenci nie będą wiedzieć, czy ich tabletki to Celebra lub placebo. Pacjenci przyjmą lek przez dwa miesiące.

Pod koniec dwóch miesięcy zostaną przeprowadzone badania medyczne, aby ustalić, czy zmieniła się elastyczność ramion i palców.

Nasz eksperyment przyniósł następujące wyniki: 350 z 500 osób, które przyjęły Celebrę, zgłosiło zmniejszenie zapalenia stawów pod koniec okresu. U 65 z 500 osób, które przyjmowały placebo, odnotowano poprawę.

Dane wydają się wskazywać, że miało to znaczący wpływ na celebrę. Musimy przeprowadzić analizę statystyczną, aby wykazać efekt. Taka analiza ujawnia, że ​​efekt Celebry jest statystycznie istotny.

Z naszej analizy eksperymentu mamy dwa możliwe wyniki: wyniki pokrywają się z przewidywaniami lub są sprzeczne z przewidywaniami.

W naszym przypadku możemy odrzucić naszą prognozę, że celebra nie ma żadnego efektu. Ponieważ przewidywanie jest błędne, musimy również odrzucić hipotezę, na której się opierało.

Naszym zadaniem jest odtworzenie hipotezy w sposób zgodny z dostępnymi informacjami. Nasza hipoteza mogłaby być teraz taka: podawanie Celebry zmniejsza reumatoidalne zapalenie stawów w porównaniu z podawaniem placebo.

Dzięki bieżącym informacjom akceptujemy naszą hipotezę jako prawdziwą. Czy pokazaliśmy, że to prawda? Absolutnie nie! Zawsze są inne wyjaśnienia, które mogą wyjaśnić wyniki.

Możliwe, że ponad 500 pacjentów, którzy zażyli Celebrę, i tak miało się poprawić. Możliwe, że więcej pacjentów przyjmujących Celebrę codziennie jadło banany, a banany poprawiały zapalenie stawów. Możesz zasugerować niezliczone inne wyjaśnienia.

Jak możemy udowodnić, że nasza nowa hipoteza jest prawdziwa? Nigdy nie będziemy w stanie Metoda naukowa nie pozwala na testowanie żadnej hipotezy.

Hipotezy można odrzucić, w którym to przypadku hipoteza ta jest fałszywa. Wszystko, co możemy powiedzieć o hipotezie, która się opiera, to fakt, że nie znajdujemy dowodu, aby ją obalić.

Istnieje duża różnica między niemożnością obalenia i udowodnienia. Upewnij się, że rozumiesz to rozróżnienie, ponieważ jest ono podstawą eksperymentalnej metody naukowej. Co więc zrobilibyśmy z naszą poprzednią hipotezą?

Obecnie akceptujemy to jako prawdziwe, ale aby być rygorystycznym, musimy poddać hipotezę większej liczbie testów, które mogą udowodnić, że się myli.

Na przykład możemy powtórzyć eksperyment, ale zmienić grupę kontrolną i eksperymentalną. Jeśli hipoteza pozostaje niezmieniona po naszych wysiłkach, aby ją obalić, możemy czuć się bardziej pewni, że ją uznamy za prawdziwą.

Jednak nigdy nie będziemy w stanie potwierdzić, że hipoteza jest prawdziwa. Raczej akceptujemy to jako prawdziwe, ponieważ hipoteza opierała się kilku eksperymentom, aby udowodnić, że jest fałszywa.

Naukowcy publikują swoje odkrycia w czasopismach i książkach naukowych, w rozmowach na spotkaniach krajowych i międzynarodowych oraz w seminariach w kolegiach i na uniwersytetach.

Rozpowszechnianie wyników jest istotną częścią eksperymentalnej metody naukowej.

Pozwala innym ludziom zweryfikować wyniki, opracować nowe testy hipotezy lub zastosować zdobytą wiedzę do rozwiązania innych problemów.