科学的方法の6つのステップとその特徴



の のステップ 科学的方法 それらは組織的で客観的な方法で科学的な質問に答えるのに役立ちます。それは世界とその現象を観察すること、観察されることの説明に達すること、説明が有効かどうかをテストすること、そして最後に説明を受け入れるか否定することを含みます。.

科学的方法はそれゆえそれを定義する一連の特徴を持っています：観察、実験、そして質問をすることと答えること。しかし、すべての科学者がこのプロセスに正確に従うわけではありません。科学の分野によっては、他の分野よりも簡単に証明できるものがあります。.

例えば、年をとるにつれて星がどのように変化するのか、あるいは恐竜が自分の食べ物を消化するのかを研究する科学者は、百万年以内に星の寿命を延ばすことはできません。.

直接実験が不可能な場合、科学者は科学的方法を変更します。科学的調査ごとにほぼ修正されていますが、目的は同じです。質問をしたり、データを収集して調べたり、利用可能なすべての情報を論理的な対応として組み合わせることができるかどうかを調べること.

一方、科学的方法の段階はしばしば反復的です。新しい情報、観察、または考えによって、ステップが繰り返されることがあります。.

科学的方法のプロトコルは、すべての種類の研究に適用される6つのステップ/フェーズ/ステージに分けることができます。

-質問

-観察

-仮説の定式化

-実験

-データ解析

-仮説を棄却または受け入れる.

以下に、調査を行う際に実行される基本的な手順を示します。理解を深めるために、この記事の最後に、生物学実験におけるステップの適用例を示します。 DNA構造の発見に.

索引

  • 1科学的方法のステップは何ですか？彼らが何であるかと彼らの特徴
    • 1.1ステップ1 - 質問する
    • 1.2ステップ2-観察
    • 1.3ステップ3-仮説の定式化
    • 1.4ステップ4 - 実験
    • 1.5ステップ5：データ分析
    • 1.6ステップ6：結論データを解釈して仮説を受け入れるか棄却する
    • 1.7その他のステップは以下のとおりです。7-結果を公開し、8-研究を再現した結果を確認します（他の科学者によって行われます）。
  • 2 DNA構造発見における科学的方法の実例
    • 2.1質問
    • 2.2観察と仮説
    • 2.3実験
    • 2.4分析と結論
  • 3歴史
    • 3.1アリストテレスとギリシャ人
    • 3.2イスラム教徒とイスラムの黄金時代
    • 3.3ルネサンス
    • 3.4ニュートンと現代科学
  • 4重要性
  • 5参考文献

科学的方法のステップは何ですか？彼らが何であるかと彼らの特徴

ステップ1 - 質問する

科学的方法は、科学者/研究者が自分が観察したことや調査していることについて質問することから始まります。どのように、何を、いつ、誰が、何を、なぜ、どこで?

例えば、アルバート・アインシュタインは、彼が特殊相対性理論の理論を発展させていたときに、自分自身に尋ねました。?

ステップ2 - 観察

このステップでは、質問に答えるのに役立つ観察を行い、情報を収集します。観察は非公式であるべきではなく、収集された情報が客観的であるという考えをもって意図的であるべきです.

測定とデータの体系的で慎重な収集は、錬金術などの偽科学と化学や生物学などの科学との違いです。.

測定は実験室のような管理された環境で、あるいは星や人間の集団のような、多かれ少なかれアクセスできない、または操作不可能な物体に対して行うことができます。.

測定には、温度計、顕微鏡、分光器、粒子加速器、電圧計などの特殊な科学機器が必要です。

科学的観察にはいくつかの種類があります。最も一般的なものは直接と間接です.

観察の一例は、彼の感染症の発芽理論を発展させる前にルイスパスツールによってなされたものであろう。顕微鏡下で、彼は南フランスの蚕が寄生虫に感染した病気を持っているのを観察しました.

ステップ3 - 仮説の定式化

第3段階は仮説の定式化です。仮説は、将来の観測結果を予測するために使用できるステートメントです。.

帰無仮説は、調査を開始するための優れた仮説です。それは現象の示唆された説明または現象のセット間の可能な相関関係を示唆する推論された提案です.

帰無仮説の例は次のとおりです。「草が成長する速度はそれが受ける光の量に左右されません」.

仮説の例

  • 時間を利用して定期的にトレーニングするサッカー選手は、トレーニングの15％を見逃しているサッカー選手よりも多くのゴールを決めます。.
  • 高等教育を勉強したことがある初めての両親は、出産時に70％リラックス.

有用な仮説は、推論推論を含む推論による予測を可能にするはずです。仮説は、実験室での実験結果や自然現象の観察を予測することができます。予測は統計的であり、確率のみを扱うこともできます。.

予測が観察または経験によってアクセスできない場合、仮説はまだ検証可能ではなく、その非科学的尺度のままになります。後で、新しい技術や理論が必要な実験を可能にするかもしれません.

ステップ4 - 実験

次のステップは、科学者がいわゆる科学的実験を実行する実験です。そこでは、仮説が検証されます。.

仮説を立てることを試みる予測は実験で確かめることができます。検定の結果が予測と矛盾する場合、仮説は疑問視され、持続可能性が低下します.

実験結果が仮説の予測を裏付けるものであれば、それらはより正確であると考えられますが、それらは間違っているかもしれず、それでも新しい実験を受けます。.

実験における観測誤差を回避するために、実験的制御の技術が使用される。この手法では、さまざまな条件下での複数のサンプル（または観測）間のコントラストを使用して、何が変化しているか、または何が同じであるかを確認します。.

例

たとえば、「草の成長速度は光の量に左右されない」という帰無仮説を検証するには、光にさらされていない草からデータを観察して取得する必要があります。.

これを「コントロールグループ」と呼びます。調査中の変数以外は、他の実験グループと同じです。.

対照群は、ある変数において実験群と異なる場合があることを覚えておくことが重要です。そのように あなたはその変数が何であるかを知ることができます 変化を起こすかどうか.

たとえば、日陰の外にある草と太陽の下にある草を比較することはできません。ある都市の芝生も他の都市の芝生もありません。土壌水分やpHなど、光に加えて2つのグループ間に変数があります.

非常に一般的なコントロールグループの他の例

薬が望ましいものを治療する効果を持っているかどうかを知るための実験は非常に一般的です。たとえば、アスピリンの効果を知りたい場合は、最初の実験で2つのグループを使用できます。

  • アスピリン投与群1.
  • グループ2のコントロール。グループ1と同じ特性を持ち、アスピリンは投与されない.

ステップ5：データ分析

実験の後、データが取得されます。これは、数値、はい/いいえ、存在/不在、またはその他の観測値の形式になります。.

予期されなかった、または望まれなかったデータを考慮に入れることが重要です。期待されるものと一致しないデータを考慮に入れていない研究者によって多くの実験が妨害されています.

このステップは実験の結果が示すものを決定し、取るべき次の行動を決定することを含みます。仮説の予測を帰無仮説の予測と比較して、どちらがデータを説明できるかを判断します。.

実験が何度も繰り返される場合、統計分析が必要になるかもしれません.

証拠が仮説を棄却した場合は、新しい仮説が必要です。実験データが仮説を支持しているが、証拠が十分に強くない場合、仮説の他の予測は他の実験で検証されるべきです.

仮説が証拠によって強く支持されると、新しい研究質問は同じ主題に関するより多くの情報を提供するように頼まれることができます.

ステップ6：結論データを解釈して仮説を受け入れるか棄却する

多くの実験では、結論はデータの非公式な分析に基づいて形成されます。ただ尋ねてください、データは仮説に適合しますか？それは仮説を受け入れるか却下する方法です.

ただし、統計的分析をデータに適用して、「受け入れ」または「拒否」の程度を確立することをお勧めします。数学は、実験における測定誤差やその他の不確実性の影響を評価するのにも役立ちます。.

仮説が受け入れられたとしても、それが正しい仮説であるという保証はありません。これは実験の結果が仮説を支持することを意味するだけです。実験を複製して次回異なる結果を得ることは可能です。仮説はまた観測を説明するかもしれませんがそれは誤った説明です.

仮説が棄却された場合、それは実験の終わりであるか、またはそれは再び行われることができます。プロセスが再度実行されると、より多くの観測とより多くのデータが取得されます.

他のステップは以下のとおりです。7-結果を公開し、8-研究を再現した結果を確認します（他の科学者によって行われます）。

同じ結果を得るために実験を繰り返すことができない場合、これは元の結果が誤っていた可能性があることを意味します。その結果、特に制御されない変数や実験誤差の他の兆候がある場合、単一の実験を数回実行するのが一般的です。.

重要なまたは驚くべき結果を得るために、特にそれらの結果が彼ら自身の研究にとって重要であるならば、他の科学者も彼ら自身によって結果を複製しようと試みるかもしれません。.

DNA構造の発見における科学的方法の実例

DNAの構造の発見の歴史は科学的方法のステップの典型的な例です：1950年に遺伝的遺伝はグレガーメンデルの研究から数学的記述を持ち、そしてDNAは遺伝情報を含んでいたことが知られていました.

しかしながら、DNA中の遺伝情報（すなわち、遺伝子）の保存のメカニズムは明らかではありませんでした.

ノーベル賞を受賞したにもかかわらず、ワトソンとクリックのみがDNA構造の発見に参加したことを覚えておくことは重要です。彼らは知識、データ、アイデアを提供し、当時の多くの科学者を発見しました.

質問

以前のDNA研究は、その化学組成（4つのヌクレオチド）、各ヌクレオチドの構造および他の特性を決定しました.

1944年のAvery-MacLeod-McCarty実験によってDNAは遺伝情報の伝達者として同定されましたが、遺伝情報がDNAにどのように格納されるかのメカニズムは明らかにされていませんでした.

そのため、質問は次のようになります。

遺伝情報がDNAにどのように格納されているか?

観察と仮説

その当時DNAについて調査されたすべては観察から成っていました。この場合、観察はしばしば顕微鏡またはX線で行われました.

Linus Paulingは、DNAは三重らせんになり得ると提案した。この仮説は、Francis CrickとJames D. Watsonによっても考慮されていましたが、破棄されました。.

ワトソンとクリックがポーリングの仮説を知ったとき、彼らは既存のデータから彼が間違っていたことを理解しました、そしてポーリングはすぐにその構造に関する彼の困難を認めるでしょう。したがって、DNAの構造を発見するための競争は正しい構造を発見することでした.

仮説はどのような予測を立てるでしょうか。 DNAがらせん構造を持つ場合、そのX線回折パターンはX字型になります。.

だから, DNAが二重らせん構造をしているという仮説 1953年にRosalind Franklin、James WatsonおよびFrancis Crickによって提供されたX線回折データで特にテストされています。.

実験

Rosalind Franklinは純粋なDNAを結晶化し、X線回折を行って写真51を作成しました。結果はX字型を示しました.

で出版された5つの記事のシリーズでは 自然 Watson and Crickモデルを支持する実験的証拠が実証された。.

これらのうち、フランクリンとレイモンドゴスリングによる記事は、ワトソンとクリックのモデルを支持したX線回折データで最初の出版物でした

分析と結論

ワトソンが詳細な回折パターンを見たとき、彼はすぐにそれをらせんとして認識しました.

彼とCrickは、この情報をDNAの組成や水素結合などの分子間相互作用についての既知の情報とともに使用して、彼らのモデルを作成しました。.

歴史

科学的方法がいつ使用されるようになったかを正確に記述することは困難であるため、誰が科学的方法を作成したのかという質問に答えることは困難です。.

その方法とそのステップは時間とともに進化し、それを使っていた科学者たちは彼らの貢献をし、少しずつ進化し、そして自分自身を洗練させました.

アリストテレスとギリシャ人

歴史の最も影響力のある哲学者の一人であるアリストテレスは、経験的科学の創始者、すなわち経験、実験および直接および間接観察からの仮説を検証するプロセスでした。.

ギリシャ人は、世界の現象を観察し、理解し、研究するために始めた西洋文明の最初のものでしたが、それを科学的方法と呼ぶ構造はありませんでした。.

イスラム教徒とイスラムの黄金時代

実際、現代の科学的方法の開発はイスラム教徒の学者たちによって、10〜14世紀のイスラムの黄金時代に始まった。その後、悟りの哲学者 - 科学者はそれを洗練し続けました.

彼らの貢献をしたすべての学者の中で、Alhacén（Abū 'Alīal-Ḥasanibn al-anasan ibn al-Hay ,am）は、何人かの歴史学者によって「科学的方法の建築家」として考えられた主要な貢献者でした。彼の方法は次のような段階を経ています。この記事で説明した方法と似ていることがわかります。

-自然界の観察.

-問題を確立/定義する.

-仮説を立てる.

-実験を通して仮説を検証する.

-結果を評価し分析する.

-データを解釈して結論を​​出す.

-結果を公開する.

ルネッサンス

哲学者Roger Bacon（1214 - 1284）は、科学的方法の一部として帰納推論を適用する最初の人物と見なされます。.

ルネッサンスの間、フランシス・ベーコンは因果関係を通して帰納的方法を開発しました、そして、デカルトは控除が学ぶことと理解する唯一の方法であると提案しました.

ニュートンと現代科学

アイザックニュートンは知られているように今日までプロセスを最終的に洗練した科学者と見なすことができます。彼は科学的方法が演繹的方法と帰納的方法の両方を必要とするという事実を提案し、そして実践した。.

ニュートンの後、その方法の開発に貢献した他の偉大な科学者がいました、それらの中でAlbert Einstein. 

意義

科学的方法は、知識を習得するための信頼できる方法であるため重要です。それは、データ、実験および観察に関する基礎的確認、理論および知識に基づいている。.

したがって、科学、一般科学、健康、そして一般社会における社会の発展には、理論的知識と実用的応用を生み出すことが不可欠です。.

例えば、この科学の方法は信仰に基づくものとは反対です。信仰をもって、あなたは、反論することができる証拠に頼ることなく、伝統、執筆または信念によって何かを信じることも、その信仰の信条を否定または受け入れる実験または観察をすることもできません。.

科学を用いれば、研究者はこの方法のステップを実行し、結論に達し、データを提示することができ、そして他の研究者はそれを検証するためにその実験または観察を複製することができる。.

参考文献

  1. HernándezSampieri、Roberto。 FernándezCollado、CarlosおよびBaptista Lucio、Pilar（1991）。研究方法論（2nd ed。、2001）メキシコD.F.、メキシコ。マッグロウヒル.
  2. Kazilek、C。そして、ピアソン、デイビッド（2016年6月28日）。科学的方法は何ですか？アリゾナ州立大学、リベラルアーツ科学大学。 2017年1月15日に取得.
  3. ；ロジコ、マルグリットＧ． Spaulding、Dean T.およびVoegtle、Katherine H.（2006）。教育研究における方法：理論から実践へ（2nd ed。、2010）。アメリカ合衆国、サンフランシスコ。ジョジーベース.
  4. マルケス、オマール（2000）。社会科学における研究の過程バリナス、ベネズエラUNELLEZ.
  5. Tamayo T.、Mario（1987）。科学研究のプロセス（第3版、1999）。メキシコD.F.、メキシコ。ライム.
  6. Ｖｅｒａ、Ａｌｉｒｉｏ（１９９９）。データ分析サンクリストバル、ベネズエラ。タチラ国立実験大学（UNET）.
  7. Wolfs、Frank L. H.（2013）。科学的方法の紹介アメリカ合衆国、ニューヨーク。ロチェスター大学物理学天文学科。 2017年1月15日に取得.
  8. Wudka、José（1998年、9月24日）。 「科学的方法」とは何ですか？アメリカ合衆国、リバーサイド。カリフォルニア大学物理学科。 2017年1月15日に取得.
  9. Martyn Shuttleworth（2009年4月23日）誰が科学的方法を発明したのか？ 2017年12月23日Explorable.comから取得：explorable.com.