WISSENSCHAFTLICHE METHODE: DIE 6 SCHRITTE UND IHRE EIGENSCHAFTEN (BEISPIEL) - WISSENSCHAFT - 2025

Die wissenschaftliche Methode ist ein in den Wissenschaftszweigen angewandter Prozess, 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 von Merkmalen auf, die sie definieren: Beobachtung, Experimentieren sowie Fragen stellen und beantworten. Allerdings folgen nicht alle Wissenschaftler genau diesem Prozess. Einige Wissenschaftszweige können leichter getestet werden als andere.

Die Schritte der wissenschaftlichen Methode: Frage, Untersuchung, Formulierung der Hypothese, Experiment, Datenanalyse, Schlussfolgerungen.

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 zu 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.

Beispielsweise kann ein Wissenschaftler die Hypothese aufstellen, dass "übermäßiges Essen das Altern beschleunigt", ein Experiment durchführen und eine Schlussfolgerung ziehen. Sie könnten dann die Schritte erneut durchlaufen und mit einer anderen Hypothese beginnen, z. B. "Zu viel Zucker zu essen beschleunigt das Altern".

Was ist die wissenschaftliche Methode und wofür ist sie?

Die wissenschaftliche Methode ist eine empirische Untersuchungsmethode, die dazu dient, neues Wissen und neue Informationen zu erhalten. "Empirisch" bedeutet, dass es auf der Realität basiert, Daten verwendet; es 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:

-Frage basierend auf Beobachtung.

-Ermittlung.

-Formulierung der Hypothese.

-Experimentieren.

-Datenanalyse.

- Die Hypothese ablehnen oder akzeptieren (Schlussfolgerungen).

Als nächstes werde ich die grundlegenden Schritte zeigen, die bei einer Untersuchung unternommen werden. Damit Sie es besser verstehen, werde ich am Ende des Artikels ein Beispiel für die Anwendung der Schritte in einem Biologieexperiment hinterlassen. bei der Entdeckung der Struktur der DNA.

Hauptmerkmale der wissenschaftlichen Methode

- Verwenden Sie die Beobachtung als Ausgangspunkt.

- Stellen Sie Fragen und Antworten. Um eine Hypothese zu formulieren, stellt der Wissenschaftler systematisch Fragen und Antworten, um Ursache-Wirkungs-Beziehungen in Aspekten der Realität herzustellen.

- Erfordert eine Überprüfung, dh die Ergebnisse müssen von verschiedenen Wissenschaftlern überprüft werden.

- Generiert widerlegbare Schlussfolgerungen. Wenn die Schlussfolgerungen nicht überprüft werden können, kann die wissenschaftliche Methode nicht angewendet werden.

- Erzeugt reproduzierbare Ergebnisse; Die Experimente können von Wissenschaftlern wiederholt werden, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen.

- Es ist objektiv; Es basiert auf Experimenten und Beobachtungen, nicht auf subjektiven Meinungen.

Was sind die Schritte der wissenschaftlichen Methode? Woraus sie bestehen und welche Eigenschaften sie haben

Schritt 1 - Stellen Sie eine Frage basierend auf der Beobachtung

Die wissenschaftliche Methode beginnt, wenn der Wissenschaftler / Forscher eine Frage zu etwas stellt, das er beobachtet hat oder was er untersucht: Wie, was, wann, wer, was, warum oder wo?

Beispiele für Beobachtungen und Fragen:

- Louis Pasteur beobachtete unter dem Mikroskop, dass die Seidenraupen in Südfrankreich durch Parasiten infizierte Krankheiten hatten.

- Ein Biologe beobachtet unter dem Mikroskop, dass das Vorhandensein bestimmter Zelltypen die Symptome von Pocken verbessert. Sie könnten fragen, bekämpfen diese Zellen das Pockenvirus?

- Albert Einstein fragte sich bei der Entwicklung seiner Relativitätstheorie: Was würden Sie sehen, wenn Sie neben einem Lichtstrahl gehen könnten, der sich durch den Raum ausbreitet?

Schritt 2 - Untersuchung

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.

Es gibt verschiedene Arten der wissenschaftlichen Beobachtung. Die häufigsten sind direkt und indirekt.

Schritt 3 - Formulierung der Hypothese

Die dritte Stufe ist die Formulierung der Hypothese. Eine Hypothese ist eine Aussage, mit der das Ergebnis zukünftiger Beobachtungen vorhergesagt werden kann.

Beispiele für Hypothesen:

• Fußballspieler, die regelmäßig trainieren und dabei die Zeit nutzen, erzielen mehr Tore als diejenigen, die 15% der Trainingseinheiten verpassen.
• Neue Eltern, die eine höhere Ausbildung absolviert haben, sind in 70% der Fälle bei der Geburt entspannter.

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.

Schritt 4 - Experimentieren

Experiment mit Menschen experimentieren.

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, können jedoch falsch sein und weiterhin weiteren Experimenten unterzogen werden.

Um Beobachtungsfehler in den 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.

Beispiel

Um die Hypothese zu testen, dass die Wachstumsrate von Gras nicht von der Lichtmenge abhängt, müsste man Daten von Gras beobachten und entnehmen, 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. Auf diese Weise können Sie erkennen, dass diese Variable Änderungen 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.

Ein weiteres Beispiel für eine sehr häufige Kontrollgruppe

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:

• Versuchsgruppe 1, der Aspirin zur Verfügung gestellt wird.
• Kontrollgruppe 2 mit den gleichen Eigenschaften wie Gruppe 1, für die kein Aspirin bereitgestellt wurde.

Schritt 5: Datenanalyse

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 müssen Sie ermitteln, was die Ergebnisse des Experiments zeigen, und die nächsten Maßnahmen festlegen. 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.

Schritt 6: Schlussfolgerungen. Interpretieren Sie die Daten und akzeptieren oder lehnen Sie die Hypothese ab

Für viele Experimente werden Schlussfolgerungen auf der Grundlage einer informellen Analyse der Daten gebildet. Fragen Sie einfach, passen die Daten zur Hypothese? Es 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 Sie den Vorgang wiederholen, erhalten Sie mehr Beobachtungen und mehr Daten.

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.

Ein echtes Beispiel für eine wissenschaftliche Methode zur Entdeckung der DNA-Struktur

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 Struktur der DNA beteiligt waren, obwohl sie den Nobelpreis erhielten. Viele Wissenschaftler der damaligen Zeit brachten Wissen, Daten, Ideen und Entdeckungen ein.

Frage aus Beobachtungen

Frühere Untersuchungen an DNA hatten ihre 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:

Ermittlung

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.

Hypothese

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 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.

Daher würde die Hypothese, dass DNA eine Doppelhelixstruktur aufweist , mit den Röntgenergebnissen / -daten getestet. Insbesondere wurde sie mit Röntgenbeugungsdaten getestet, die 1953 von Rosalind Franklin, James Watson und Francis Crick bereitgestellt wurden.

Experiment

Rosalind Franklin kristallisierte reine DNA und führte eine Röntgenbeugung durch, um Foto 51 zu erzeugen. Die Ergebnisse zeigten eine X-Form.

Experimentelle Beweise für das Watson- und Crick-Modell wurden in einer Reihe von fünf in Nature veröffentlichten Artikeln gezeigt.

Von diesen war das Papier von Franklin und Raymond Gosling die erste Veröffentlichung mit Röntgenbeugungsdaten, die das Watson- und Crick-Modell unterstützte.

Analyse und Schlussfolgerungen

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 Zusammensetzung der DNA und über molekulare Wechselwirkungen wie Wasserstoffbrücken.

Geschichte

Da es schwierig ist, genau zu definieren, wann die wissenschaftliche Methode angewendet wurde, ist es schwierig, die Frage zu beantworten, wer sie erstellt hat.

Die Methode und ihre Schritte haben sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, und die Wissenschaftler, die sie verwendeten, haben ihre Beiträge geleistet und sich nach und nach weiterentwickelt und verfeinert.

Aristoteles und die Griechen

Aristoteles, einer der einflussreichsten Philosophen der Geschichte, war der Begründer der empirischen Wissenschaft, dh des Prozesses des Testens von Hypothesen aus Erfahrung, Experimentieren sowie direkter und indirekter Beobachtung.

Die Griechen waren die erste westliche Zivilisation, die begann, die Phänomene der Welt zu beobachten und zu messen, um sie zu verstehen und zu studieren. Es gab jedoch keine Struktur, um sie als wissenschaftliche Methode zu bezeichnen.

Muslime und das goldene Zeitalter des Islam

Tatsächlich begann die Entwicklung der modernen wissenschaftlichen Methode mit muslimischen Gelehrten während des Goldenen Zeitalters des Islam im 10. bis 14. Jahrhundert. Später verfeinerten die Philosophen-Wissenschaftler der Aufklärung es weiter.

Unter allen Gelehrten, die dazu beigetragen haben, war Alhacen (Abū 'Alī al-anasan ibn al-anasan ibn al-Hayṯam) der Hauptverantwortliche, der von einigen Historikern als "der Architekt der wissenschaftlichen Methode" angesehen wurde. Seine Methode hatte die folgenden Stadien, Sie können ihre Ähnlichkeit mit den in diesem Artikel erläuterten sehen:

-Beobachtung der natürlichen Welt.

-Erstellen / definieren Sie das Problem.

-Formulieren Sie eine Hypothese.

- Testen Sie die Hypothese durch Experimentieren.

-Bewertung und Analyse der Ergebnisse.

-Interpretieren Sie die Daten und ziehen Sie Schlussfolgerungen.

-Veröffentlichen Sie die Ergebnisse.

Renaissance

Der Philosoph Roger Bacon (1214 - 1284) gilt als der erste, der im Rahmen der wissenschaftlichen Methode induktives Denken anwendet.

Während der Renaissance entwickelte Francis Bacon die induktive Methode durch Ursache und Wirkung, und Descartes schlug vor, dass Deduktion der einzige Weg sei, um zu lernen und zu verstehen.

Newton und moderne Wissenschaft

Isaac Newton kann als der Wissenschaftler angesehen werden, der den Prozess bis heute endgültig verfeinert hat. Er schlug vor und setzte die Tatsache in die Praxis um, dass die wissenschaftliche Methode sowohl die deduktive als auch die induktive Methode benötigte.

Nach Newton gab es andere große Wissenschaftler, die zur Entwicklung der Methode beitrugen, darunter Albert Einstein.

Bedeutung

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 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.

Verweise

1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos und Baptista Lucio, Pilar (1991). Forschungsmethodik (2. Aufl., 2001). Mexiko DF, Mexiko. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ und Pearson, David (2016, 28. Juni). Was ist die wissenschaftliche Methode? Arizona State University, Hochschule für freie Künste und Wissenschaften. Zugriff am 15. Januar 2017.
3. Lodico, Marguerite G.; Spaulding, Dean T. und Voegtle, Katherine H. (2006). Methoden der Bildungsforschung: Von der Theorie zur Praxis (2. Aufl., 2010). San Francisco, Vereinigte Staaten. Jossey-Bass.
4. Márquez, Omar (2000). Der Forschungsprozess in den Sozialwissenschaften. Barinas, Venezuela. UNELLEZ.
5. Tamayo T., Mario (1987). Der Prozess der wissenschaftlichen Forschung (3. Auflage, 1999). Mexiko DF, Mexiko. Limusa.
6. Vera, Alirio (1999). Datenanalyse. San Cristóbal, Venezuela. Nationale Experimentelle Universität von Táchira (UNET).
7. Wolfs, Frank LH (2013). Einführung in die wissenschaftliche Methode. New York, USA. Universität Rochester, Institut für Physik und Astronomie. Zugriff am 15. Januar 2017.
8. Wudka, José (1998, 24. September). Was ist die "wissenschaftliche Methode"? Riverside, Vereinigte Staaten. Universität von Kalifornien, Institut für Physik und Astronomie. Zugriff am 15. Januar 2017.
9. Martyn Shuttleworth (23. April 2009). Wer hat die wissenschaftliche Methode erfunden? Abgerufen am 23. Dezember 2017 von Explorable.com: explorable.com.