Langkah-langkah kaedah saintifik: penjelasan terperinci, fasa dan contoh

Ia dipanggil kaedah saintifik himpunan langkah, strategi dan teknik yang dijalankan untuk mencari pengetahuan yang sah dan terbukti tentang topik yang berkaitan dengan mana-mana sains. Agar penyelidikan dianggap saintifik, ia mesti berdasarkan pengalaman yang boleh diperhatikandalam pengukuran data yang teliti dan dalam penaakulan logikmengelakkan subjektiviti dan bias peribadi pada setiap masa.

Langkah atau tahap kaedah saintifik dapat dipelbagaikan dan bahkan dapat dibezakan bergantung kepada penyelidikan dan bidang sains di mana ia dijalankan (sesetengahnya lebih mudah disahkan daripada yang lain). Atas sebab ini, selain ingin menunjukkan langkah-langkah yang perlu diikuti bagi mereka yang berminat untuk menjalankan penyelidikan jenis ini, kami telah menyediakan entri yang diperluas ini, di mana kami menerangkan dengan terperinci apakah kaedah saintifik, apakah fasa-fasanya, ciri-ciri yang mesti dipenuhi dan bagaimana ia digunakan walaupun dalam kehidupan seharian.

Apakah sebenarnya kaedah saintifik itu?

Kaedah saintifik merupakan satu metodologi sistematik yang terdiri daripada penerapan satu set prosedur dan fasa untuk memperoleh pengetahuan baharu atau untuk mengesahkan penemuan sedia ada. Inilah cara sains berfungsi, dan ia bersandar pada beberapa tonggak asas:

• Empirisme: sentiasa menjadi sebahagian daripada fakta yang boleh diperhatikan dan boleh diukur, sama ada secara langsung dengan deria atau melalui instrumen.
• Pengukuran yang boleh dipercayai: kegunaan alat dan instrumen yang membolehkan pengiraan yang tepat bagi fenomena yang dikaji.
• RasionalitiPenjelasan-penjelasan tersebut mestilah logik dan koheren, berdasarkan prinsip dan hukum saintifik, bukan berdasarkan pendapat.
• Objektiviti: bertujuan untuk mengasingkan bias peribadi penyelidikmemberi tumpuan kepada data yang boleh diterima oleh komuniti saintifik.
• Sistematik: mengikuti a susunan dan hierarki langkah-langkah yang membolehkan kemajuan daripada pemerhatian kepada penggubalan teori dan hukum.
• Facticity: ia sentiasa berdasarkan fakta yang boleh disahkan melalui pengalaman dan eksperimen.

Proses ini direka bentuk supaya sebarang kajian yang dijalankan mengikut garis panduannya dapat boleh direplikasi oleh penyelidik lainKebolehulangan inilah yang membolehkan kita mengesahkan sama ada keputusan tersebut benar dalam keadaan, tempat atau masa yang berbeza, dan merupakan salah satu kriteria utama untuk membezakan pengetahuan saintifik daripada sekadar pendapat atau kepercayaan.

Apakah langkah-langkah kaedah saintifik?

Langkah-langkah atau peringkat-peringkat kaedah ini biasanya dibentangkan dalam format yang sedikit berbeza bergantung pada disiplin, tetapi pada dasarnya ia merangkumi laluan yang sama. Dalam artikel asal, kami telah menunjukkan: soalan, pemerhatian, penggubalan hipotesis, eksperimen, analisis dan kesimpulanSelain itu, amalan saintifik semasa sering merangkumi detik-detik penting lain seperti penerbitan dan perbandingan keputusan, yang penggubalan teori dan, dalam beberapa kes, penyatuan undang-undang saintifik.

Semua langkah ini digunakan untuk tujuan untuk menilai sesuatu topikUntuk mencadangkan penyelesaian, mengujinya dengan teliti, dan membuat kesimpulan yang kukuh. Kita kini akan membangunkan setiap fasa, mengintegrasikan kedua-dua struktur klasik dan elemen tambahan yang memperkaya dan mengukuhkan kaedah saintifik.

Kemukakan soalan yang betul

Untuk memulakan penyiasatan menggunakan kaedah saintifik, adalah perlu merumuskan soalan tertentu tentang topik yang diminati. Soalan ini sepatutnya:

• Berkaitan dengan seorang fenomena yang boleh diperhatikan (bukan dengan pendapat atau pertimbangan moral).
• Untuk dapat menerima maklum balas melalui data dan eksperimenbukan melalui refleksi semata-mata.
• Untuk menjadi cukup tepat dan terhad supaya ia dapat dilakukan secara realistik.

Untuk memahami perkara ini dengan lebih mudah, kita akan menggunakan beberapa contoh soalan saintifik harian:

• Kaca yang manakah mempunyai kapasiti air yang lebih besar?
• kenapa kayu terapung di atas air?
• Bagaimanakah ia mempengaruhi suhu Berapa cepatkah tablet efervesen larut?
• Apakah jenis sabun yang paling berkesan untuk hilangkan noda Secara khususnya?

Dalam konteks sains pendidikan atau pengenalan, adalah sangat berguna untuk membimbing pelajar supaya mereka belajar membezakan antara soalan saintifik (yang boleh dijawab dengan eksperimen) dan soalan yang hanya bergantung kepada citarasa, nilai atau pendapat, dan oleh itu tidak sesuai dengan kaedah saintifik.

Pemerhatian dan penyiasatan

Sebaik sahaja soalan dirumuskan, adalah perlu untuk berhenti dan membuat pemerhatian yang teliti dan a siasatan terdahulu yang membolehkan pengumpulan data sebanyak mungkin untuk menjawabnya. Fasa pengumpulan data awal ini merangkumi kedua-dua pemerhatian secara langsung fenomena tersebut seperti ulasan karya-karya terdahulu (buku, artikel, laporan, dll.).

Pemerhatian saintifik berfungsi untuk menjelaskan mengapa sesuatu berlaku atau sebarang persoalan lain yang berkaitan dengan sesuatu fenomena, dengan bantuan data yang dikumpul dengan cara yang berbeza. Ia boleh dibahagikan kepada tiga jenis: tidak sistematik, separa sistematik dan sistematikWalau bagaimanapun, langkah-langkah kaedah saintifik biasanya bergantung terutamanya pada pemerhatian sistematik.

• Pemerhatian yang tidak sistematikIni merujuk kepada pemerhatian yang dijalankan tanpa sebarang perancangan atau organisasi terlebih dahulu; iaitu, kita hanya memerhatikan masalah dan cuba mengumpulkan sebarang data yang mungkin menarik. Ia adalah jenis pemerhatian yang lebih konvensional. spontan dan bersifat penerokaan.
• Pemerhatian separa sistematikIa dicirikan oleh fakta bahawa garisan mesti dilukis terlebih dahulu objektif pemerhatiansupaya lebih mudah untuk mengetahui apa yang dicari. Walau bagaimanapun, belum semua aspek yang perlu diperhatikan telah disusun dengan ketat lagi.
• Pemerhatian yang sistematikKaedah yang paling banyak digunakan dalam penyelidikan saintifik. Ia membolehkan, dengan bantuan perancangan awal tentang objektif atau aspek yang akan dinilai, pengumpulan data dengan cara yang lebih spesifikAdalah perlu untuk mengkategorikan semua faktor pemerhatian (tingkah laku atau tingkah laku, fakta, peristiwa, fenomena dalam pelbagai bidang, antara lain) dan menggunakan instrumen rakaman yang jelas (jadual, senarai semak, alat pengukur, dll.).

Semasa fasa ini, yang berbeza pembolehubah kajian:

• Pembolehubah bebas: yang diubah suai atau dikawal oleh penyelidik untuk melihat kesannya (contohnya, suhu air).
• Pemboleh ubah bersandar: apa yang diukur atau diperhatikan sebagai hasilnya (contohnya, masa yang diperlukan untuk tablet larut).
• Pembolehubah kawalan: faktor-faktor yang mesti kekal malar untuk memastikan ujian adalah adil (jenis tablet, isipadu air, jenis gelas, dll.).

Semakin teliti peringkat pemerhatian dan penyiasatan ini, kebarangkalian yang lebih rendah Dia akan melakukan kesilapan pada fasa-fasa seterusnya dan lebih padat Inilah hasil yang akan diperolehi.

Penyataan hipotesis

Ini adalah salah satu langkah kaedah saintifik di mana satu mesti ditemui penjelasan sementara yang menjawab soalan yang diajukan, dengan mengambil kira data yang dikumpul melalui pemerhatian atau penyelidikan. Penjelasan ini dipanggil hipotesis.

Oleh itu, hipotesis ialah cadangan yang cuba menjelaskan fakta yang diperhatikan. Mungkin terdapat satu atau lebih hipotesis alternatifWalau bagaimanapun, tiada satu pun daripadanya boleh dianggap benar sepenuhnya sehingga ia diuji melalui eksperimen.

Dalam sains moden, sering ditekankan bahawa hipotesis mestilah boleh disangkal atau dipalsukanIaitu, ia mesti dirumuskan sedemikian rupa sehingga terdapat kemungkinan untuk menemui data atau eksperimen yang bercanggah dengannya. Jika hipotesis tidak dapat diuji atau disangkal, ia tidak termasuk dalam kerangka kaedah saintifik.

Semasa merumuskan hipotesis anda, kami mengesyorkan petua klasik berikut, yang amat berguna dalam konteks pendidikan:

• Mengenal pasti dengan jelas masalah.
• Asingkan apa awak sudah tahu (kesan yang diperhatikan) daripada apa Awak masih tak faham (kemungkinan punca).
• Carilah "andaian yang munasabah"yang menghubungkan apa yang anda tahu dengan apa yang anda cuba jelaskan."
• Gunakan struktur "Jika X, maka Ydi mana "X" ialah punca yang dicadangkan dan "Y" ialah kesan yang diperhatikan. Dengan cara ini, hubungan yang jelas diwujudkan antara keadaan yang berubah-ubah dan hasil yang dijangkakan.

Contohnya, apabila berhadapan dengan masalah mengapa satu tumbuhan tumbuh kurang daripada yang lain, satu hipotesis boleh jadi: “Jika satu tumbuhan menerima kurang cahaya mataharimaka ia akan tumbuh perlahankan daripada yang lain yang menerima lebih banyak cahaya.” Formulasi ini membolehkan reka bentuk eksperimen tertentu untuk mengujinya.

Itu cara yang mudah dan ringkas untuk merumuskan hipotesis hanya dalam beberapa langkah, tetapi terdapat juga strategi lain yang lebih maju (seperti potongan daripada teori atau model matematik sebelumnya). Walau apa pun, yang penting ialah hipotesis itu jelas, spesifik dan boleh disahkan.

Eksperimen

Eksperimen merupakan bahagian penting dalam peringkat kaedah saintifikkerana melalui mereka ia mungkin ujian hipotesis berdasarkan pembolehubah yang ditakrifkan. Ini bermakna orang yang menjalankan penyelidikan mesti memanipulasi pembolehubah bebas (yang pembolehubah penyebab) untuk memerhatikan kesan berbeza yang boleh berlaku dalam pembolehubah bergantung, dengan tujuan untuk mengukur secara objektif perubahan di dalamnya.

Tambahan pula, eksperimen juga mempunyai tujuan mencipta semula situasi Di bawah keadaan terkawal, di mana keperluan yang diperlukan mesti dipenuhi dan elemen yang membentuk objek kajian mesti ada. Adalah penting untuk menerangkan secara terperinci prosedur yang diikutisupaya mana-mana penyelidik lain boleh menghasilkan semula eksperimen yang sama langkah demi langkah.

Dalam amalan saintifik semasa, penekanan khusus diberikan kepada fakta bahawa objektif utama eksperimen bukanlah untuk "membuktikan" hipotesis, tetapi cuba bantahnyaSikap kritikal ini menghalang kita daripada menerima keputusan yang mungkin disebabkan oleh kebetulan atau ralat yang tidak dikesan sebagai benar. Oleh itu:

• Jika hipotesis itu menyangkal (iaitu, data tidak sepadan dengan apa yang dijangkakan), ia perlu merumuskan hipotesis baharu yang sepadan dengan data baharu yang diperoleh.
• Jika hipotesis tidak dapat disangkal selepas beberapa percubaan dan eksperimen, ia akan dianggap sebagai cadangan yang disokong dengan baik, dan ia akan dapat diteruskan ke fasa penentuan teori dan generalisasi.

Jika eksperimen tersebut mengesahkan hipotesis yang dicadangkan, maka ia boleh dianggap betul. mengikut ujian yang dijalankan (walaupun dalam sains, kemungkinan sentiasa terbuka bahawa eksperimen masa hadapan mungkin memberikan data yang mencabarnya). Manakala jika eksperimen tersebut tidak dapat mengesahkan hipotesis, maka ia tidak akan dapat dipertahankan lagi, atau sekurang-kurangnya akan dipersoalkan secara serius.

Analisis data dan organisasi maklumat

Menurut eksperimen tersebut, satu siri data sepatutnya telah dikumpulkan untuk membolehkan tindakan selanjutnya Analisis terperinciDalam fasa pertengahan ini, sebelum membuat kesimpulan, ia adalah disusun dan ditafsirkan semua hasil yang diperolehi.

Perkara berikut perlu diambil kira dalam analisis semua dataTidak kira sama ada ini mungkin atau tidak sepadan dengan apa yang kita sangkakan akan berlaku. Perkara terakhir ini bermaksud bahawa, jika sekeping data tidak sepadan dengan apa yang kita jangkakan, kita masih harus... sertakannya dan analisiskannya untuk mendapatkan keputusan yang boleh dipercayai dalam penyelidikan.

Untuk memudahkan tugas ini, adalah perkara biasa untuk menggunakan:

• Jadual data yang merangkumi langkah-langkah yang telah diambil.
• Grafik (carta bar, carta garis, gambar rajah, dll.) yang membolehkan anda menggambarkan trend atau perbandingan.
• Jadual ringkasan di mana hasil yang paling relevan diserlahkan.
• Alat dari analisis statistik apabila siasatan memerlukannya.

Matlamatnya ialah, berdasarkan organisasi maklumat ini, kita dapat melihat dengan jelas. apa yang sebenarnya berlaku dalam eksperimen dan sejauh mana keputusan menyokong atau membantah hipotesis awal.

Kesimpulan dan tafsiran keputusan

Akhirnya, seseorang mesti dilakukan tafsiran data dikumpul dan dianalisis; dengan cara ini dapat ditentukan sama ada hipotesis tersebut adalah selaras dengan keputusan atau sama ada, sebaliknya, ia patut ditolak atau diubah suai.

Jika hipotesis disokong oleh data, kesimpulan yang jelas yang menjelaskan apa yang telah ditemui, dalam keadaan apa, dan dengan tahap keyakinan yang berapa. Ini membolehkan perumusan a teori sementara yang menyediakan pengetahuan saintifik baharu, sekurang-kurangnya sehingga terbukti sebaliknya.

Jika keputusan bercanggah dengan hipotesis, kesimpulan juga dibuat, tetapi dalam kes ini ia biasanya merangkumi refleksi terhadap kemungkinan punca kegagalan (kesilapan reka bentuk, pembolehubah yang tidak terkawal, instrumen yang tidak mencukupi, dsb.) dan dicadangkan hipotesis baru atau bidang penyelidikan. Adalah perkara biasa, terutamanya dalam suasana pendidikan, untuk mengajak pelajar merenungkan bagaimana mereka mungkin prosedur tersebut boleh diperbaiki atau apa yang akan mereka ubah jika mereka mengulangi eksperimen itu.

Dalam suasana sekolah, pelajar digalakkan untuk menjawab soalan seperti: Adakah hipotesis itu betul atau tidak? Faktor apa yang mungkin menjelaskan keputusannya? Bagaimanakah kita boleh mengulangi eksperimen untuk mendapatkan data yang lebih kukuh? Refleksi terakhir ini membantu memahami bahawa kaedah saintifik adalah proses terbuka dan boleh diperbaikibukan resipi mekanikal.

Penerbitan, perbandingan, teori saintifik dan undang-undang

Setakat ini kita telah menerangkan langkah-langkah asas kaedah saintifik seperti yang biasanya digunakan dalam kebanyakan penyelidikan. Walau bagaimanapun, agar pengetahuan menjadi sebahagian daripada sains yang mantapWalau bagaimanapun, beberapa elemen penting masih belum ditemui: penerbitan dan semakan semula karya tersebut, penyepaduannya ke dalam teori lebih luas dan, dalam kes tertentu, transformasinya menjadi undang-undang saintifik.

Penerbitan dan perbandingan dengan kajian lain

Setelah penyiasatan selesai dan kesimpulan telah ditulis, langkah seterusnya ialah kongsi hasilnya dengan komuniti saintifik. Ini biasanya dilakukan melalui artikel dalam jurnal khusus, komunikasi di persidangan atau laporan penyelidikan.

Penerbitan ini memenuhi dua tujuan yang sangat penting:

• Membenarkan meluaskan pengetahuan tersedia, supaya penyelidik lain boleh bergantung pada hasil tersebut untuk kerja mereka sendiri.
• Dia mendedahkan teori atau penemuan itu kepada umum supaya saintis lain dapat kaji semula secara kritisUlangi eksperimen dan lihat sama ada ia mencapai kesimpulan yang sama.

Satu lagi bentuk pengesahan ialah meniru kajian yang telah diterbitkanIaitu, untuk menjalankan penyelidikan yang telah dijalankan oleh saintis lain bagi menguji hipotesis mereka dan melihat sama ada keputusannya benar dalam keadaan yang berbeza. Jika pasukan penyelidikan yang berbeza, yang bekerja secara bebas, memperoleh hasil yang konsisten Dengan mereplikasi kajian, keyakinan terhadap kesahan hipotesis dan teori meningkat. Sebaliknya, jika kumpulan lain menemui data yang Mereka menyangkal kesimpulanIa perlu untuk menyemak semula karya asal, mengesan kemungkinan ralat dan, jika perlu, merumuskan hipotesis baharu.

Teori dan undang-undang saintifik

Apabila sesuatu hipotesis telah disokong oleh pelbagai kajian, dalam konteks yang berbeza, dan disepadukan dengan penjelasan lain tentang fenomena yang berkaitan, ia boleh membawa kepada teori saintifikTeori ialah satu rangka kerja penjelasan yang luas yang menyusun pelbagai fakta dan pemerhatian di bawah prinsip yang sama.

Dalam sesetengah bidang, apabila hubungan antara fenomena telah disahkan berulang kali, di bawah keadaan yang sangat pelbagai, ia boleh dinyatakan sebagai undang-undang saintifikUndang-undang menerangkan dengan cara ringkas dan tepat bagaimana aspek realiti tertentu bertindak (contohnya, hubungan antara daya, jisim dan pecutan), berdasarkan sejumlah besar pemerhatian dan eksperimen terkumpul.

Walaupun begitu, hukum saintifik juga dianggap terbuka untuk semakan jika data muncul pada masa hadapan yang mencabar mereka. Sikap keraguan dan keterbukaan yang berterusan terhadap perubahan ini merupakan satu lagi kekuatan besar kaedah saintifik.

Adakah terdapat langkah-langkah penting dan langkah-langkah tambahan?

Salah satu aspek yang boleh menimbulkan kontroversi paling banyak apabila menentukan langkah-langkah kaedah saintifik ialah menentukan yang mana satu antaranya harus dipertimbangkan sebagai wajib dan yang hanya akan penambahan yang memperkayakan proses tersebut.

Langkah-langkah wajib adalah yang terdapat dalam sebarang jenis penyelidikan saintifikTerlepas dari disiplin yang dimaksudkan: pemerhatian, perumusan soalan, hipotesis, eksperimen, analisis, dan kesimpulan. Tanpa elemen asas ini, kita tidak dapat bercakap tentang kaedah saintifik dengan betul.

Sebaliknya, terdapat langkah-langkah yang dipertimbangkan oleh sesetengah penulis pelengkap, seperti:

• Pengecaman masalah secara eksplisitSelain sekadar memerhati, penyelidik merumuskan masalah yang ingin mereka selesaikan dengan jelas, yang membantu memfokuskan penyelidikan.
• RamalanDaripada hipotesis tersebut, kesan khusus disimpulkan yang perlu diperhatikan jika hipotesis tersebut benar. Ramalan ini berfungsi sebagai panduan untuk mereka bentuk eksperimen baharu.
• Kajian dan penyebaran rakan sebaya dalam media bukan khusus: proses yang, walaupun tidak selalu disenaraikan sebagai "langkah" formal, adalah penting untuk pengesahan sosial pengetahuan saintifik.

Walau apa pun, semua elemen tambahan ini berfungsi sebagai pengukuhan langkah-langkah yang diperlukan, memberikan lebih banyak maklumat dan meningkatkan kekukuhan penyelidikan, tetapi ia tidak menggantikan peringkat asas yang telah kami huraikan.

Dalam bidang apakah kaedah saintifik digunakan?

Kaedah saintifik digunakan dalam pelbagai bidang, bukan sahaja dalam sains semula jadi klasik. Antara bidang yang paling menonjol ialah:

• Sains semula jadiFizik, kimia, biologi, geologi, astronomi… Dalam kesemuanya, tujuannya adalah untuk memahami fenomena dunia fizikal melalui… pemerhatian, eksperimen dan analisis data.
• Perubatan dan sains kesihatan: ia digunakan untuk menyiasat punca penyakit, membangunkan rawatan yang berkesan, menilai ubat-ubatan dan menambah baik penjagaan kesihatan melalui ujian klinikal terkawal.
• Kejuruteraan dan teknologiJurutera mengaplikasikan kaedah saintifik untuk penyelesaian teknikal reka bentuk, menguji prototaip, mengoptimumkan proses pengeluaran dan memastikan keselamatan struktur dan peranti.
• Sains SosialDisiplin seperti psikologi, sosiologi, ekonomi dan pendidikan menyesuaikan kaedah saintifik dengan kerumitan tingkah laku manusia, menggunakan tinjauan, eksperimen terkawal, kajian lapangan dan analisis statistik.
• Sains Alam Sekitar: Ia digunakan untuk mengkaji kesan-kesan aktiviti manusia terhadap alam sekitar, menilai kesan bahan pencemar, mereka bentuk strategi pemuliharaan dan mencadangkan dasar berasaskan bukti.
• Sains Pertanian dan MakananKaedah saintifik adalah kunci untuk meningkatkan amalan pertanianuntuk meningkatkan hasil tanaman, membangunkan varieti baharu yang tahan dan memastikan keselamatan makanan.

Di luar bidang ini, kaedah saintifik boleh diaplikasikan kepada masalah harian, seperti menyelesaikan masalah isi rumah, membandingkan produk atau mengoptimumkan aktiviti harian. Bila-bila masa kita perhatikan satu masalahKami mencadangkan penjelasan yang mungkin, menguji penyelesaian yang berbeza dan kekal dengan penyelesaian yang paling berkesan; kami hanya menggunakan logik yang sama yang membimbing sains.

Secara ringkasnya, langkah-langkah kaedah saintifik yang telah kami huraikan menyediakan panduan yang jelas dan tersusun untuk menyiasat dunia di sekeliling kita, meningkatkan objektiviti kesimpulan kita dan membina, langkah demi langkah, pengetahuan yang semakin andal dan berguna untuk seluruh masyarakat.