Das wissenschaftliche Methode Es ist ein Prozess, der in den Zweigen der Wissenschaft verwendet wird, um eine wissenschaftliche Hypothese durch Beobachtung, Befragung, Formulierung von Hypothesen und Experimentieren zu testen. Es ist ein rationaler Weg, objektives und verlässliches Wissen zu erlangen.
Die wissenschaftliche Methode weist daher eine Reihe definierender Merkmale auf: Beobachtung, Experimentieren sowie Fragen stellen und beantworten. Allerdings folgen nicht alle Wissenschaftler genau diesem Prozess. Einige Wissenschaftszweige können leichter getestet werden als andere.
Zum Beispiel können Wissenschaftler, die untersuchen, wie sich Sterne im Alter verändern oder wie Dinosaurier ihre Nahrung verdauen, das Leben eines Sterns nicht um eine Million Jahre verlängern oder Studien und Tests mit Dinosauriern durchführen, um ihre Hypothesen zu testen..
Wenn kein direktes Experimentieren möglich ist, modifizieren Wissenschaftler die wissenschaftliche Methode. Obwohl es sich mit fast jeder wissenschaftlichen Untersuchung ändert, ist das Ziel dasselbe: Ursache-Wirkungs-Beziehungen entdecken, indem Fragen gestellt, Daten gesammelt und untersucht werden und geprüft wird, ob alle verfügbaren Informationen zu einer logischen Antwort kombiniert werden können..
Andererseits durchläuft ein Wissenschaftler häufig die Phasen der wissenschaftlichen Methode erneut, da neue Informationen, Daten oder Schlussfolgerungen es erforderlich machen können, die Schritte erneut zu durchlaufen..
Ein Wissenschaftler könnte beispielsweise die Hypothese aufstellen, dass "übermäßiges Essen das Altern beschleunigt", ein Experiment durchführen und eine Schlussfolgerung ziehen. Sie können dann die Schritte erneut ausführen und mit einer anderen Hypothese beginnen, z. B. "Zu viel Zucker zu essen beschleunigt das Altern"..
Die wissenschaftliche Methode dient dazu, neue Erkenntnisse und Informationen zu erhalten. "Empirisch" bedeutet, dass es auf der Realität basiert, Daten verwendet; ist das Gegenteil von "theoretisch".
Daher verwenden Wissenschaftler die wissenschaftliche Methode, um etwas über die Realität zu lernen, Daten zu sammeln und Experimente durchzuführen. Es kann in sechs Schritte / Phasen / Stufen unterteilt werden, die für alle Arten von Forschung gelten:
Die wissenschaftliche Methode weist eine Reihe von Merkmalen auf, die sie von anderen Formen der Wissensschaffung unterscheiden:
Die wissenschaftliche Methode beginnt, wenn der Wissenschaftler / Forscher eine Frage zu etwas stellt, das er beobachtet hat, oder zu dem, was er untersucht: Wie, was, wann, wer, was, warum oder wo??
Beispiele für Beobachtungen und Fragen:
Dieser Schritt besteht darin, Nachforschungen anzustellen und Informationen zu sammeln, um die Frage zu beantworten. Es ist wichtig, dass die gesammelten Informationen objektiv sind und aus zuverlässigen Quellen stammen. Sie können unter anderem über Internetdatenbanken, Bibliotheken, Bücher, Interviews und Recherchen untersucht werden.
Die dritte Stufe ist die Formulierung der Hypothese. Eine Hypothese ist eine Aussage, die verwendet werden kann, um das Ergebnis zukünftiger Beobachtungen vorherzusagen..
Beispiele für Hypothesen:
Eine nützliche Hypothese muss Vorhersagen durch Argumentation ermöglichen, einschließlich deduktiver Argumentation. Die Hypothese könnte das Ergebnis eines Experiments in einem Labor oder die Beobachtung eines Phänomens in der Natur vorhersagen.
Wenn die Vorhersagen durch Beobachtung oder Erfahrung nicht zugänglich sind, ist die Hypothese noch nicht überprüfbar und bleibt bei dieser unwissenschaftlichen Maßnahme. Später könnte eine neue Technologie oder Theorie die notwendigen Experimente ermöglichen..
Der nächste Schritt ist das Experimentieren, wenn Wissenschaftler sogenannte wissenschaftliche Experimente durchführen, in denen Hypothesen getestet werden..
Die Vorhersagen, die die Hypothesen zu machen versuchen, können mit Experimenten getestet werden. Wenn die Testergebnisse den Vorhersagen widersprechen, werden die Hypothesen in Frage gestellt und weniger nachhaltig.
Wenn die experimentellen Ergebnisse die Vorhersagen der Hypothesen bestätigen, werden sie als korrekter angesehen, aber sie können falsch sein und weiterhin weiteren Experimenten unterzogen werden..
Um Beobachtungsfehler in Experimenten zu vermeiden, wird die experimentelle Kontrolltechnik verwendet. Diese Technik verwendet den Kontrast zwischen mehreren Proben (oder Beobachtungen) unter verschiedenen Bedingungen, um zu sehen, was variiert oder gleich bleibt..
Um die Hypothese zu testen, dass die Wachstumsrate des Grases nicht von der Lichtmenge abhängt, müssten Daten von Gras beobachtet und entnommen werden, das keinem Licht ausgesetzt ist.
Dies wird als "Kontrollgruppe" bezeichnet. Sie sind bis auf die untersuchte Variable mit den anderen Versuchsgruppen identisch.
Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Kontrollgruppe von jeder Versuchsgruppe nur um eine Variable unterscheiden kann. Dieser Weg Sie können wissen, was diese Variable ist derjenige, der Veränderungen hervorruft oder nicht.
Zum Beispiel kann Gras draußen im Schatten nicht mit Gras in der Sonne verglichen werden. Auch das Gras einer Stadt nicht mit dem einer anderen. Neben Licht gibt es zwischen den beiden Gruppen auch Variablen wie Bodenfeuchtigkeit und pH-Wert..
Experimente, um herauszufinden, ob ein Medikament bei der Behandlung des gewünschten Effekts wirksam ist, sind sehr häufig. Wenn Sie beispielsweise die Wirkung von Aspirin kennenlernen möchten, können Sie in einem ersten Experiment zwei Gruppen verwenden:
Nach dem Experiment werden die Daten aufgenommen, die in Form von Zahlen, Ja / Nein, Vorhandensein / Nichtvorhandensein oder anderen Beobachtungen vorliegen können.
Die systematische und sorgfältige Erfassung von Messungen und Daten ist der Unterschied zwischen Pseudowissenschaften wie Alchemie und Wissenschaften wie Chemie oder Biologie. Messungen können in einer kontrollierten Umgebung wie einem Labor oder an mehr oder weniger unzugänglichen oder nicht manipulierbaren Objekten wie Sternen oder menschlichen Populationen durchgeführt werden..
Messungen erfordern häufig spezielle wissenschaftliche Instrumente wie Thermometer, Mikroskope, Spektroskope, Teilchenbeschleuniger, Voltmeter ...
In diesem Schritt werden die Ergebnisse des Experiments ermittelt und die nächsten Maßnahmen festgelegt. In Fällen, in denen ein Experiment viele Male wiederholt wird, kann eine statistische Analyse erforderlich sein..
Wenn die Beweise die Hypothese zurückgewiesen haben, ist eine neue Hypothese erforderlich. Wenn die Daten aus dem Experiment die Hypothese stützen, die Evidenz jedoch nicht stark genug ist, sollten andere Vorhersagen der Hypothese mit anderen Experimenten getestet werden..
Sobald eine Hypothese stark durch die Evidenz gestützt wird, kann eine neue Forschungsfrage gestellt werden, um weitere Informationen zum gleichen Thema bereitzustellen..
Für viele Experimente werden Schlussfolgerungen auf der Grundlage einer informellen Analyse der Daten gezogen. Fragen Sie einfach: "Passen die Daten zur Hypothese?" ist eine Möglichkeit, eine Hypothese zu akzeptieren oder abzulehnen.
Es ist jedoch besser, eine statistische Analyse auf die Daten anzuwenden, um einen Grad an "Akzeptanz" oder "Ablehnung" festzustellen. Mathematik ist auch nützlich, um die Auswirkungen von Messfehlern und anderen Unsicherheiten in einem Experiment zu bewerten..
Wenn die Hypothese akzeptiert wird, kann nicht garantiert werden, dass sie die richtige Hypothese ist. Dies bedeutet nur, dass die Ergebnisse des Experiments die Hypothese stützen. Es ist möglich, das Experiment zu duplizieren und beim nächsten Mal unterschiedliche Ergebnisse zu erzielen. Die Hypothese mag auch die Beobachtungen erklären, aber es ist die falsche Erklärung..
Wenn die Hypothese zurückgewiesen wird, kann dies das Ende des Experiments sein oder es kann erneut durchgeführt werden. Wenn der Vorgang erneut ausgeführt wird, haben Sie mehr Beobachtungen und mehr Daten.
In diesem Stadium werden wissenschaftliche Theorien akzeptiert oder abgelehnt..
Andere Schritte sind: 7- Ergebnisse kommunizieren und 8- Überprüfen Sie die Ergebnisse, indem Sie die Forschung wiederholen (durchgeführt von anderen Wissenschaftlern).
Wenn ein Experiment nicht wiederholt werden kann, um dieselben Ergebnisse zu erzielen, bedeutet dies, dass die ursprünglichen Ergebnisse möglicherweise falsch waren. Infolgedessen wird ein einzelnes Experiment häufig mehrmals durchgeführt, insbesondere wenn unkontrollierte Variablen oder andere Hinweise auf experimentelle Fehler vorliegen..
Um signifikante oder überraschende Ergebnisse zu erzielen, können andere Wissenschaftler auch versuchen, die Ergebnisse selbst zu replizieren, insbesondere wenn diese Ergebnisse für ihre eigene Arbeit wichtig sind..
Die Geschichte der Entdeckung der Struktur der DNA ist ein klassisches Beispiel für die Schritte der wissenschaftlichen Methode: 1950 war bekannt, dass die genetische Vererbung aus den Studien von Gregor Mendel eine mathematische Beschreibung hatte und dass die DNA genetische Informationen enthielt.
Der Mechanismus der Speicherung genetischer Informationen (d. H. Gene) in DNA war jedoch unklar..
Es ist wichtig anzumerken, dass nicht nur Watson und Crick an der Entdeckung der DNA-Struktur beteiligt waren, obwohl sie den Nobelpreis erhielten. Viele Wissenschaftler der damaligen Zeit brachten Wissen, Daten, Ideen und Entdeckungen ein.
Frühere DNA-Untersuchungen hatten seine chemische Zusammensetzung (die vier Nukleotide), die Struktur jedes der Nukleotide und andere Eigenschaften bestimmt..
DNA wurde 1944 durch das Avery-MacLeod-McCarty-Experiment als Träger genetischer Information identifiziert, aber der Mechanismus, wie genetische Information in DNA gespeichert wird, war unklar..
Die Frage könnte daher sein:
Wie werden genetische Informationen in der DNA gespeichert??
Die beteiligten Personen, darunter Linus Pauling, Watson oder Crick, untersuchten und suchten nach Informationen. in diesem Fall möglicherweise Recherche der Zeit, Bücher und Gespräche mit Kollegen.
Linus Pauling schlug vor, dass DNA eine Dreifachhelix sein könnte. Diese Hypothese wurde auch von Francis Crick und James D. Watson in Betracht gezogen, aber sie haben sie verworfen.
Als Watson und Crick von Paulings Hypothese erfuhren, verstanden sie aus den vorhandenen Daten, dass er falsch lag, und Pauling würde bald seine Schwierigkeiten mit dieser Struktur zugeben. Daher bestand der Wettlauf um die Entdeckung der DNA-Struktur darin, die richtige Struktur zu entdecken..
Welche Vorhersage würde die Hypothese machen? Wenn DNA eine helikale Struktur hätte, wäre ihr Röntgenbeugungsmuster röntgenförmig..
Deshalb, die Hypothese, dass DNA eine Doppelhelixstruktur hat würde mit Röntgenergebnissen / -daten getestet werden. Insbesondere wurde es mit Röntgenbeugungsdaten getestet, die 1953 von Rosalind Franklin, James Watson und Francis Crick bereitgestellt wurden.
Rosalind Franklin kristallisierte reine DNA und führte eine Röntgenbeugung durch, um Foto 51 zu erzeugen. Die Ergebnisse zeigten eine Röntgenform.
In einer Reihe von fünf Artikeln veröffentlicht in Natur experimentelle Beweise, die das Watson- und Crick-Modell unterstützen, wurden demonstriert.
Von diesen war das Papier von Franklin und Raymond Gosling die erste Veröffentlichung mit Röntgenbeugungsdaten, die das Watson- und Crick-Modell unterstützte..
Als Watson das detaillierte Beugungsmuster sah, erkannte er es sofort als Helix.
Er und Crick erstellten ihr Modell unter Verwendung dieser Informationen zusammen mit zuvor bekannten Informationen über die DNA-Zusammensetzung und molekulare Wechselwirkungen wie Wasserstoffbrücken..
Die wissenschaftliche Methode ist wichtig, weil sie ein verlässlicher Weg ist, um Wissen zu erwerben. Es basiert auf Behauptungen, Theorien und Kenntnissen auf Daten, Experimenten und Beobachtungen.
Daher ist es für den Fortschritt der Gesellschaft in Technologie, Wissenschaft im Allgemeinen, Gesundheit und im Allgemeinen wesentlich, theoretisches Wissen und praktische Anwendungen zu generieren..
Zum Beispiel widerspricht diese Methode der Wissenschaft der auf Glauben basierenden. Mit dem Glauben wird an etwas von Traditionen, Schriften oder Überzeugungen geglaubt, ohne auf Beweisen zu beruhen, die widerlegt werden können, noch können Experimente oder Beobachtungen gemacht werden, die die Überzeugungen dieses Glaubens leugnen oder akzeptieren.
Mit der Wissenschaft kann ein Forscher die Schritte dieser Methode ausführen, Schlussfolgerungen ziehen, die Daten präsentieren, und andere Forscher können dieses Experiment oder diese Beobachtungen replizieren, um es zu validieren oder nicht.
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