Наблюдение, описание и эксперимент как основные методы биологии

Библиографическое описание:

Кабакова, Д. В. Наблюдение, описание и эксперимент как основные методы биологии / Д. В. Кабакова. — Текст : непосредственный // Проблемы и перспективы развития образования : материалы I Междунар. науч. конф. (г. Пермь, апрель 2011 г.). — Т. 1. — Пермь : Меркурий, 2011. — С. 16-19. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/17/366/ (дата обращения: 28.03.2023).

Факты – это воздух ученого.

И. П. Павлов

К концу ХХ века место биологии в системе наук изменилось, как и отношения биологии с практикой. Биология становится лидером естествознания. Это выражается в укреплении связи биологии с точными и гуманитарными науками, развитии комплексных и междисциплинарных исследований, взаимосвязи с глобальными проблемами современности.

Эти изменения не могли не отразиться на методологии биологической науки. Современные ее установки предполагают, в частности, установление диалектического единства ранее противопоставлявшихся друг другу методологических подходов, как то: «единство описательно-классифицирующего и объяснительно-номотетического подходов; единство эмпирических исследований с процессом интенсивной теоретизации биологического знания, включающим его формализацию, математизацию и аксиоматизацию» [8, с.

11].

В современном биологическом исследовании роль методов как инструментов познания состоит, с традиционной стороны, в «усилении естественных познавательных способностей человека, а так же в их расширении и продолжении», с другой, синергетической – в «коммуникативной функции», посредничестве между субъектом и объектом исследования [1, с.18].

Наблюдение  – отправной пункт всякого естественнонаучного исследования. В биологии это особенно хорошо заметно, так как объект ее изучения – человек и окружающая его живая природа. Уже в школе на уроках зоологии, ботаники, анатомии детей учат проведению самых простых биологических исследований путем наблюдения за ростом и развитием растений и животных, за состоянием собственного организма. Наблюдение как метод собирания информации – хронологически самый первый прием исследования, появившийся в арсенале биологии, а точнее, еще ее предшественницы – естественной истории. И это неудивительно, так как наблюдение опирается на чувственные способности человека (ощущение, восприятие, представление). Классическая биология — это биология по преимуществу наблюдательная. Но, как мы увидим, этот метод не утратил своего значения и по сей день.

Наблюдения могут быть прямыми или косвенными, они могут вестись с помощью технических приспособлений или без таковых. Так, орнитолог видит птицу в бинокль и может слышать ее, а может фиксировать прибором звуки вне слышимого человеческим ухом диапазона; гистолог наблюдает с помощью микроскопа зафиксированный и окрашенный срез ткани, а, скажем, для молекулярного биолога наблюдением может быть фиксация изменения концентрации фермента в пробирке.

Важно понимать, что научное наблюдение, в отличие от обыденного, есть не простое, но целенаправленное изучение объектов или явлений: оно ведется для решения поставленной задачи, и внимание наблюдателя не должно рассеиваться. Например, если стоит задача изучить сезонные миграции птиц, мы будем замечать сроки их появления в местах гнездования, а не что-либо иное. Таким образом, наблюдение — это выделение из действительности определенной части, иначе говоря, аспекта, и включение этой части в изучаемую систему.

В наблюдении важна не только точность, аккуратность и активность наблюдателя, но и его непредвзятость, его знания и опыт, правильный выбор технических средств. Постановка задачи предполагает также наличие плана наблюдений, т.е. их планомерность.

Эксперимент представляет собой воссоздание выделенного аспекта действительности в специально создаваемых и контролируемых условиях, что обеспечивает критерий воспроизводимости, то есть позволяет восстановить ход явления при повторении условий. Например, можно выращивать клетки при разных температурах, выявляя оптимум, при котором рост будет наибыстрейшим.

Будучи более сложным, чем наблюдение, этот метод обладает рядом важных особенностей.

Эксперимент предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект. Кроме того, исследователь при желании имеет возможность устранять затрудняющие процесс факторы. Исследуемый биологический объект можно изолировать от каких-либо влияний окружающее среды, создать искусственные (в том числе экстремальные) условия его изучения, вмешиваться в течение процессов.

Все это позволяет изучить биологический объект глубже, чем посредством наблюдения, выявить его скрытые свойства, стороны, связи. Экспериментальный метод неоднократно использовался в ходе развития биологической науки. Так, считается, что еще В. Койтер (1534-1576) внедрил в эмбриологию основы методологии экспериментального исследования, систематически изучая развитие эмбриона курицы, а Р. Я. Камерариус (1665-1721) привнес экспериментальный метод в область ботаники [4, с.33].

Основы теории эксперимента заложил английский философ Френсис Бэкон (1561–1626), видя в нем «одну из основ познания природы» [4, с. 34]. Он предложил схему элиминативной индукции, т.е. очищения прафеномена от затемняющих его черт других феноменов. Прафеномен Бэкона достигается путем обобщения (дифференциального обобщения) и является теоретическим конструктом, применяемым для объяснения свойств феноменов (подведение под закон). Другое понимание индукции было выдвинуто Гете: у него прафеномен не исключал все частные феномены, а наоборот, суммировал их свойства таким образом, что данный природный феномен становился основой понимания целого ряда других феноменов [3, с.172]. Хотя эксперимент применялся в классической биологии, он еще не рассматривался в качестве ведущего метода и стал завоевывать позиции в основных биологических науках лишь в прошлом столетии. Современная теория эксперимента обычно следует традиции Бэкона.

Полный цикл экспериментального исследования состоит из нескольких стадий. Как и наблюдение, эксперимент предполагает наличие четко сформулированной цели исследования, плана, базируется на предустановках, т. е. исходных положениях. Поэтому, приступая к эксперименту, нужно определить его цели и задачи, обдумать возможные результаты. Научный эксперимент должен быть хорошо подготовлен и тщательно проведен. Кроме того, эксперимент требует определенной квалификации проводящих его исследователей.

На втором этапе выбираются конкретные приемы и средства технического воплощения и контроля. В последние полвека в биологии широко используются методы математического планирования и проведения экспериментов. Результаты проведенного опыта затем интер­претируются, что дает возможность истолковать их. Таким образом, замысел, план проведения и интерпретация результатов эксперимента в гораздо большей степени зависят от теории, чем поиски и интерпретации данных наблюдения.

Методологически все разнообразие возможных экспериментов классифицируется по познавательной цели, объекту познания и используемым средствам. Согласно этому, в гносеологии выделяется шесть видов эксперимента: поисковый, контрольный, воспроизводящий, изолирующий, качественный и количественный [4, с.

48]. Высшей формой эксперимента является моделирование изучаемых процессов.

Итак, в результате наблюдения и эксперимента исследователь получает некоторое знание о внешних признаках, свойствах изучаемого предмета или явления, то есть новые факты. Результаты, полученные в ходе наблюдений и экспериментов, должны быть интерпретированы и проверены новыми наблюдениями и экспериментами. Только после этого их можно считать научными фактами.

Таким образом, наблюдение и эксперимент являются первоисточниками всех научных данных. Однако «увеличение количества опытов само по себе не делает эмпирическую зависимость достоверным фактом, потому что индукция всегда имеет дело с незаконченным, неполным опытом» [6, с.225].

Собрав фактический материал, необходимо, прежде всего, описать его. Поэтому биологические наблюдения всегда сопровождаются описанием изучаемого объекта. Под эмпирическим описанием понимается «фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, данных в наблюдении» [4, 68].

Это означает, что описывать результат наблюдения можно и в числовом выражении, формулами, а также наглядным образом – с помощью рисунков, схем. Факт, полученный в результате наблюдения, может быть многозначным, так как зависит от многих привходящих обстоятельств и несет на себе отпечаток наблюдателя, места и времени события. Поэтому, строго говоря, только из наличия факта еще не следует его истинность. Иными словами, факты нуждаются в интерпретации.

Описание и есть результат интерпретации наблюдений. Например, составляя описание найденного скелета, палеонтолог назовет позвонками определенные кости постольку, поскольку он пользуется методом установления аналогии со скелетами уже известных животных. Описание – это основной метод классической биологии, базирующийся на наблюдении.

Работа по описанию живой природы, проведенная в XVI–XVII вв. в биологии, имела огромное значение для ее развития. Она открыла пути к систематизации животных и растительных организмов, показав все их разнообразие. Кроме того, эта деятельность значительно расширила сведения о формах и внутреннем устройстве живых организмов. И, наконец, следствием работы описательного периода является начало развития биологической теории – понятийно-категориального аппарата, принципов методологии, а также первые попытки объяснения сущности и выявления основополагающих характеристик жизни.

Позже описательный метод лег в основу сравнительного и исторического методов биологии. Правильно составленные описания, произведенные в разных местах, в разное время, можно сравнивать. Это позволяет путем сопоставления изучать сходство и различие организмов и их частей. Находя закономерности, общие для разных явлений, имея в своем распоряжении соответствующие описания, биолог может сравнить размеры раковин моллюсков одного биологического вида в наши дни и при Ламарке, поведение лося в Сибири и на Аляске, рост культуры клеток при низкой и высокой температуре и так далее. Поэтому сравнительный метод получил распространение еще в XVIII веке. На его принципах была основана систематика и сделано одно из крупнейших обобщений – создана клеточная теория.

Сравнительный метод, хорошо показавший себя в решении проблем эволюционизма, впоследствии перерос в исторический. Но он не потерял своего значения и сейчас. Исторический метод применяется для изучения закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функций. С введением этого метода в биологии произошли качественные изменения: из чисто описательной науки она стала трансформироваться в науку объясняющую. Сегодня «исторический подход служит наиболее общим принципом, объединяющим в себе все другие принципы и подходы теоретической биологии» [7, с.4].

Тем не менее, нужно отметить, что «нынешние сложности в развитии биологии связаны именно с трудностями компактного описания того громадного материала, который легко накапливается в результате наблюдений» [2, с. 45].

Научные утверждения должны быть доступны для проверки и воспроизведения, т.е. содержать «принципиальную возможность опровержения» [5, 154]. Для этого описание научного исследования должно быть полным и однозначным. В биологии это требование соблюдается особенно тщательно: ограниченность существования биологических объектов во времени и пространстве, их высокая адаптивность, то есть способность к изменчивости под влиянием внешних условий, превращает даже простое описание эксперимента в логически стройную последовательность.

На основе обработки первичной информации, полученной путем целенаправленных наблюдений, а также экспериментов возникают научные факты – как правило, это достоверные и объективные данные, относящиеся к той или иной конкретной проблеме, установление которых требует применения теоретических положений.

При накоплении эмпирических знаний традиционная биология пользуется, по большей части, методом наблюдения, для функционально-химической биологии, напротив, характерно использование эксперимента как основного эмпирического метода. Эволюционная же биология использует исторический и сравнительный методы, которые базируются на описании. Единая теоретическая биология сможет естественно и успешно развиваться в том случае, если будет направляться мировоззренческими и гносеологическими принципами, которые станут играть роль «методологических регулятивов», обеспечивая взаимодействие различных наук и предотвращая абсолютизацию того или иного из путей и методов познания.

Комплексное использование различных методов позволяет наиболее полно познать явления и объекты природы. Происходящее в настоящее время сближение биологии с химией, физикой, математикой и кибернетикой, использование их методов для решения биологических задач оказались весьма плодотворными. Это выдвигает на первый план экспериментальный метод, хотя наблюдение и описание никогда не потеряют своей актуальности для биологического исследования.


Литература:

  1. Аршинов В.  И. Синергетика как феномен постнеклассической науки. – М.: Ин-т философии РАН, 1999. – 203 с.

  2. Воронов Л. Н. Введение в теоретическую биологию. – Чебоксары: Изд-во ЧГПУ, 2008. – 70 с.

  3. Канке В. А. Основные философские направления и концепции науки. Итоги XX столетия. – М.: Логос, 2000. – 320 с.

  4. Концепции современного естествознания. Под ред. Л. А. Михайлова. – СПб.: Питер, 2008. – 336 с.

  5. Лешкевич Т. Г. Философия науки: традиции и новации. М.: Приор, 2001. – 428 С.

  6. Фролов И. Т. Очерки методологии биологического исследования: система методов биологии. – М.: ЛКИ, 2007. – 288 с.

  7. Хлебосолов В. Е. Актуальные проблемы теоретической биологии. // Экология, эволюция и систематика животных: Сб. научн. трудов каф. зоологии РГУ. – Рязань, 2006. – С. 3-21.

  8. Ярилин А. А. «Золушка» становится принцессой, или Место биологии в иерархии наук.  // «Экология и жизнь» №12, 2008. – С. 4-11.

Основные термины (генерируются автоматически): наблюдение, биология, эксперимент, описание, результат наблюдения, сравнительный метод, экспериментальный метод, биологическая наука, живая природа, исторический метод.

Методы исследования в биологии 5 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Введение

В мире, который нас окружает, можно выделить предметы неживой природы и живые объекты. Знания обо всех этих объектах с разных сторон можно передать или получить с помощью разных наук.

Определение. Наука – одна из сфер человеческой деятельности, цель которой – познание окружающего мира.

Основные методы изучения естественных наук

Различные науки имеют свои приемы – методы для изучения. Но существует лишь один общий принцип для каждого ученого независимо от отрасли, в которой он работает, заключающийся в том, что никогда ничего нельзя принимать на веру. Любой феномен или явление необходимо доказать. Поэтому научными фактами считаются только те, которые были доказаны.

Для подтверждения того или иного научного факта иногда требуются специальные условия, например, лаборатория (рис. 1). 

Рис. 1 (Источник)

Ученые постоянно находятся в поисках и разработке новых методов, которые помогли бы лучше познать, изучить окружающий мир. Выделяют несколько методов изучения природы, которые удобно представить с помощью схемы.

</p

Наблюдение

Для того чтобы проделать метод – наблюдение, необходимо сначала выбрать объект, цель, поставить задачи. Затем необходимо подобрать необходимые методы и средства для познания выбранного феномена, явления или объекта. И только потом можно производить наблюдение.

Наблюдения бывают разными, например, прямыми (когда непосредственно наблюдают за поведением какого-либо объекта) или косвенными (когда информация собирается на основе физических признаков свершившихся действий). Наблюдения могут проводиться с применением технических средств или без них.

Например, энтомолог – ученый, который занимается изучением насекомых, может наблюдать за поведением муравьев с помощью увеличительного стекла. А орнитолог – ученый, который занимается изучением птиц, будет наблюдать за их поведением с помощью бинокля, слушать пение с помощью приборов, позволяющих услышать даже те звуки, которые не воспринимает человеческое ухо.

Необходимо отметить, в чем заключается разница между научным и обыденным наблюдением. Научное наблюдение требует собранности, аккуратности, внимательности, определенной последовательности. Исследователь не должен распылять свое внимание на какие-либо другие окружающие предметы, явления или живые организмы. Так, если ученый наблюдает за тем, как паук определенного вида плетет свою паутину, то он не может рассеивать свое внимание на поведение других пауков или живых организмов, находящихся вокруг места наблюдения.

Эксперимент

В биологии применяется также эксперимент. Он проводится, как правило, в специально оснащенных лабораториях, где ученые воссоздают какие-либо явления или наблюдают за поведением различных животных. В лабораториях можно искусственно убрать некоторые факторы, которые действуют в природе, например, изменить влажность, температуру, давление или какие-либо другие условия. Например, если наблюдать за ростом и развитием клеток, изменяя температуру, то можно найти то оптимальное значение, при котором рост и развитие будут достигать максимального значения.

Эксперимент позволяет очень глубоко и более полноценно изучить объекты, живые организмы, установить закономерности и даже увидеть то, что невозможно наблюдать в природе.

Описание

Накопив фактический материал, ученые приступают к систематизации знаний, для чего необходимо вначале описать экспериментальные данные или информацию, полученную из наблюдения. Описание, как правило, производится в повествовательной форме, для наглядности используются графики или схемы, выводятся формулы. Таким образом, описание – это результат какого-либо наблюдения или эксперимента.

Измерительные приборы

Во время наблюдений или проведения эксперимента, очень часто используют измерение, применяя специальные приборы, например, узнать температуру можно с помощью термометра (рис. 2), а давление – используя тонометр или барометр (рис. 3). Если необходимо измерять расстояние, применяют рулетку (рис. 4) или линейку (рис. 5). Иногда необходимо увеличить изображение или предмет, тогда используют увеличительное стекло (рис. 6), а если объект слишком маленький – пользуются микроскопом (рис. 7).

Рис. 2 (Источник)

Для того чтобы лучше изучить данную тему, выполним практическую работу.

Практическая работа

Наблюдение за ростом корней и листьев лука

Оборудование и материалы: прозрачный скан с водой, луковица, линейка.

Необходимо проделать такой эксперимент: опустить в стакан с водой луковицу корнями в воду. Поставить в теплое, хорошо освещенное место на 2-3 дня и вести наблюдение. Измеряя рост корней и листьев лука, записывать  значения в таблицу.

Дата

Длина корней

Длина листьев лука

 

 

 

 

Свои наблюдения проводите в течение 2-3 недель, соответственно, получится много данных, которые вы опишете в выводах. Обобщите результаты по длине корней и длине листьев лука, а также попробуйте написать, какими методами вы пользовались для проведения данной практической работы.    

На следующем уроке мы поговорим о том, как древние люди представляли себе Вселенную.

 

Список рекомендованной литературы

1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. – 8-е изд. – М.: Просвещение, 1992. – 240 с.: ил.

2. Сергеев Б.Ф., Тиходеев О.Н., Тиходеева М.Ю. Природоведение 5. – М.: Астрель.

3. Строганов В.И., Сухова Т.С. Природоведение 5. – М.: ВЕНТАНА-ГРАФ.

 

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Презентации по природоведению для 5 класса (Источник).

2. Уроки биологии (Источник).

3. Grandars.ru (Источник).

 

Рекомендованное домашнее задание

1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н., Природоведение: Учеб. для 3,5 кл. сред. шк. – 8-е изд. – М.: Просвещение, 1992. – с. 148, задания и вопросы.  3., 6.

2. Объясните, зачем нужны и какие методы применяют для познания окружающего мира?

3. Представьте, что вам необходимо провести наблюдение за поведением бабочки. Продумайте и опишите последовательность действий, которые вы будете выполнять.

4. *Две белочки грызут орехи с разной скоростью. Экспериментально установлено, что первая белка сгрызает один орех за 5 секунд, а вторая – орех такого же размера – за 7,5 секунд. Рассчитайте, на сколько больше времени потратит вторая белка по сравнению с первой, если им дать по 3 ореха.

Научное наблюдение — сбор эмпирических данных

Английский

Научное наблюдение является центральным элементом научного метода или процесса. Основное умение ученого — наблюдение.

Откройте для себя еще 18 статей по этой теме

Не пропустите эти связанные статьи:

  1. Обзор
  2. Нулевая гипотеза
  3. Гипотеза исследования
  4. Определение задачи исследования
  5. 0 Выбор метода0004 Наблюдение состоит из получения знаний о внешнем мире через наши органы чувств или записи информации с использованием научных инструментов и инструментов. Любые данные, зафиксированные в ходе эксперимента, можно назвать наблюдением.

    Научный процесс

    Научный процесс или научный метод требует наблюдения за природой, а также формулирования и проверки гипотезы. Он состоит из следующих четырех шагов.

    1. Наблюдать за чем-то и задавать вопросы о природном явлении (научное наблюдение)
    2. Сформулируйте свою гипотезу
    3. Сделайте прогнозы относительно логических следствий гипотезы
    4. Проверьте свои прогнозы с помощью контролируемого эксперимента, естественного эксперимента, наблюдения или полевого эксперимента
    5. Сделайте свой вывод на основе данных или информации, собранных в вашей эксперимент.

    Как это работает?

    Делайте заметки, отвечая на эти вопросы

    • Кто является субъектами? Как они выглядят? Что они делают?
    • Субъекты взаимодействуют друг с другом? Как?
    • Какова окружающая среда?
    • Влияет ли окружающая среда на поведение?

    Чтобы сделать наблюдение, вы должны внимательно присматриваться и замечать детали.

    Теперь задайте вопрос о том, что вы видите…

    • Спросите, как, что, когда, где и почему
    • Убедитесь, что на вопрос можно ответить с помощью эксперимента

    Формирование гипотезы

    • После вы задали вопрос дайте возможный ответ
    • Попробуйте объяснить, что наблюдалось
    • Это называется формированием «гипотезы»

    Давайте рассмотрим пример:

    • Вы и ваш друг заметили, что белые кошки играют с белыми кошками, а черные с черными кошками .
    • Вы формируете гипотезу о том, что «Кошки любят играть с кошками того же цвета, что и их»
    • Предсказание — это то, что, по вашему мнению, произойдет, если гипотеза верна
    • Предсказания в этом случае могут быть…
    • H 1 = Белые кошки будут играть с белыми кошками
    • H 2 = Черные кошки будут играть с черными кошками
    • Теперь, когда гипотеза сформирована и сделаны прогнозы, пришло время проверить их с помощью эксперимента
    • Эксперимент — это способ проверить гипотезу и посмотреть, верна она или нет

    ГИПОТЕЗА : «Кошки будут играть с кошками того же цвета, что и их»

    Давайте поэкспериментируем

    1. Соберите кошек разных цветов, скажем, черного, белого, серого
    2. Соберите их вместе в комнате
    3. Установите камеры замкнутого цикла для записи их действий

    Результаты

    • Примерно через неделю вы узнали, что кошки будут играть без учета цвета. Вы застали белых кошек, играющих с черными, и наоборот.
    • Наша гипотеза оказалась неверной, и нам может потребоваться скорректировать ее, чтобы попытаться еще раз
    • Важно помнить, что даже если гипотеза окажется ложной, это не означает, что наш эксперимент провалился. Многие открытия были сделаны методом проб и ошибок.

    Важно отметить, что человеческие чувства подвержены ошибкам восприятия, например оптическим иллюзиям, которые могут привести к ошибочным научным наблюдениям. Вот почему были разработаны научные инструменты для улучшения и расширения возможностей человека в области наблюдения, такие как микроскопы, камеры, телескопы, весы, компьютеры, осциллографы, радиоприемники и т. д.

    Полный номер: 

    текст в этой статье находится под лицензией Creative Commons-License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

    Это означает, что вы можете свободно копировать, распространять и адаптировать любые части (или весь) текста в статье, если вы указываете соответствующий кредит и предоставляете ссылку/ссылку на это страница.

    Вот и все. Вам не нужно наше разрешение для копирования статьи; просто включите ссылку/ссылку обратно на эту страницу. Вы можете использовать его свободно (с какой-либо ссылкой), и мы также согласны с тем, что люди перепечатывают его в таких публикациях, как книги, блоги, информационные бюллетени, учебные материалы, статьи, википедия и презентации (с четким указанием авторства).

    Хотите быть в курсе? Подписывайтесь на нас!

    Подписаться на @ExplorableMind

    Научный метод — Полное руководство

    Определение

    Научный метод — это ряд процессов, которые люди могут использовать для сбора знаний об окружающем мире, улучшения этих знаний и попыток объяснить, почему и/или как происходят определенные явления. Этот метод включает в себя наблюдения, формирование вопросов, выдвижение гипотез, проведение эксперимента, анализ данных и формирование вывода. Каждый проведенный научный эксперимент является примером применения научного метода в действии, но он также используется не учеными в повседневных ситуациях.

    Обзор научного метода

    Научный метод — это попытка максимально приблизиться к объективной истине . Однако часть процесса заключается в том, чтобы постоянно уточнять свои выводы, задавать новые вопросы и продолжать поиск законов вселенной. С помощью научного метода ученые пытаются понять, как устроен мир, и открыть законы, заставляющие его функционировать таким образом. Вы можете использовать научный метод, чтобы найти ответы практически на любой вопрос, хотя научный метод может дать противоречивые данные, основанные на методе экспериментирования. Другими словами, научный метод — очень полезный способ разобраться во всем, хотя его нужно использовать с осторожностью и осторожностью!

    Научный метод

    Этапы научного метода

    Точные этапы научного метода варьируются от источника к источнику, но общая процедура одна и та же: получение знаний путем наблюдения и проверки.

    Наблюдение

    Первым шагом научного метода является наблюдение за окружающим миром. Прежде чем можно будет выдвигать гипотезы или проводить эксперименты, нужно сначала заметить и обдумать какие-то явления, происходящие в них. Научный метод используется, когда кто-то не знает, почему или как что-то происходит, и хочет найти ответ. Но прежде чем вы сможете сформулировать вопрос, вы должны заметить что-то загадочное.

    Задать вопрос

    Далее нужно задать вопрос на основе своих наблюдений. Вот несколько примеров хороших вопросов:

    • Почему это происходит?
    • Как это происходит?
    • Почему или как это происходит?

    Иногда этот шаг стоит первым в научном методе, а наблюдение (и исследование рассматриваемого явления) — вторым. На самом деле наблюдения и вопросы обычно происходят примерно в одно и то же время.

    Можно увидеть запутанное явление и сразу подумать: «Почему оно происходит?» Когда делаются наблюдения и формируются вопросы, важно провести исследование, чтобы узнать, ответили ли другие уже на вопрос или раскрыли информацию, которая может помочь вам сформулировать свой вопрос. Например, если вы нашли ответ на вопрос , почему что-то происходит, вы можете сделать еще один шаг и выяснить , как это происходит.

    Формирование гипотезы

    Гипотеза — обоснованное предположение, объясняющее явления, происходящие на основе предшествующих наблюдений. Он отвечает на вопрос, поставленный на предыдущем шаге. Гипотезы могут быть конкретными или более общими в зависимости от заданного вопроса, но все гипотезы должны быть проверяемыми путем сбора доказательств, которые можно измерить. Если гипотеза не поддается проверке, то невозможно провести эксперимент, чтобы определить, подтверждается ли гипотеза доказательствами.

    Проведение эксперимента

    После формирования гипотезы необходимо поставить и провести эксперимент для проверки гипотезы. Эксперимент должен иметь независимую переменную (то, чем манипулирует человек, проводящий эксперимент) и зависимую переменную (то, что измеряется, на что может повлиять независимая переменная). Все остальные переменные должны контролироваться, чтобы они не влияли на результат. В ходе эксперимента собираются данные. Данные — это набор значений; он может быть количественным (например, измеряться числами) или качественным (описание или обобщение результатов).

    Ученые собирают образцы для эксперимента

    Например, если бы вам нужно было проверить влияние солнечного света на рост растений, количество света было бы независимой переменной (то, чем вы манипулируете), а высота растений была бы зависимой переменной. (то, на что влияет независимая переменная). Другие факторы, такие как температура воздуха, количество воды в почве и виды растений, должны быть одинаковыми для всех растений, используемых в эксперименте, чтобы вы могли действительно собирать данные о том, влияет ли солнечный свет на рост растений. Данные, которые вы будете собирать, 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, чтобы определить взаимосвязь между данными. В случае более простого эксперимента можно было бы просто посмотреть на данные и увидеть, как они коррелируют с изменением независимой переменной.

    Формирование заключения

    Последний шаг научного метода — формирование заключения. Если данные подтверждают гипотезу, то гипотеза может быть объяснением явления. Однако для подтверждения результатов необходимо провести несколько испытаний, и также важно убедиться, что размер выборки — количество сделанных наблюдений — достаточно велик, чтобы данные не были искажены всего несколькими наблюдениями.

    Если данные не подтверждают гипотезу, необходимо провести дополнительные наблюдения, сформировать новую гипотезу и снова использовать научный метод. Когда сделан вывод, исследование может быть представлено другим, чтобы проинформировать их о результатах и ​​получить информацию о достоверности вывода, сделанного в результате исследования.

    Научный метод — это непрерывный процесс, который повторяется

    Примеры научного метода

    В истории существует очень много примеров использования научного метода, потому что он является основой для всех научных экспериментов. Ученые проводят эксперименты, используя научный метод в течение сотен лет.

    Одним из таких примеров является эксперимент Франческо Реди по самозарождению. В 17 -м веке, когда жил Реди, люди обычно считали, что живые существа могут самопроизвольно возникать из органического материала. Например, люди считали, что личинки были созданы из мяса, которое оставили сидеть. У Реди была альтернативная гипотеза: личинки на самом деле были частью жизненного цикла мух!

    Эксперимент Франческо Реди

    Он провел эксперимент, оставив четыре банки с мясом снаружи: некоторые открытые, некоторые покрыты муслином, а некоторые полностью запечатаны. В открытые банки завелись мухи, а через некоторое время появились личинки. В банках, которые были покрыты, личинки были на внешней поверхности муслина, но не внутри банок. В закрытых банках абсолютно не было личинок.

    Реди пришел к выводу, что личинки не появляются в мясе спонтанно. Он также подтвердил результаты, собрав захваченных личинок и вырастив из них взрослых мух. Сегодня это может показаться здравым смыслом, но тогда люди не так много знали о мире, и именно с помощью подобных экспериментов люди открыли то, что сейчас общеизвестно.

    Ученые используют научный метод в своих исследованиях, но его также используют люди, не являющиеся учеными, в повседневной жизни. Даже если вы не осознавали этого, вы много раз использовали научный метод при решении окружающих вас проблем.

    Выводы из научного метода могут привести к новым гипотезам

    Например, скажем, вы дома, и лампочка гаснет. Заметить, что лампочка не горит, — это наблюдение. Тогда вы, естественно, спросите: «Почему лампочка не горит?» и придумать возможные догадки или гипотезы. Например, вы можете предположить, что перегорела лампочка. Затем вы проведете очень маленький эксперимент, чтобы проверить свою гипотезу; а именно, вы замените лампочку и проанализируете данные («Свет снова загорелся?»).