6 خطوات المنهج العلمي وخصائصه

ال خطوات من الطريقة العلمية أنها تعمل على الإجابة على سؤال علمي بطريقة منظمة وموضوعية. إنه ينطوي على مراقبة العالم وظواهره ، والتوصل إلى شرح لما يتم ملاحظته ، واختبار ما إذا كان التفسير صحيحًا ، وقبول التفسير أو رفضه في النهاية.

لذلك فإن الطريقة العلمية لها سلسلة من الخصائص التي تحددها: الملاحظة والتجريب وطرح الأسئلة والإجابة عليها. ومع ذلك ، لا يتبع جميع العلماء هذه العملية بالضبط. يمكن أن تثبت بعض فروع العلوم بسهولة أكبر من غيرها.

على سبيل المثال ، لا يمكن للعلماء الذين يدرسون كيف تتغير النجوم مع تقدمهم في العمر أو كيف تهضم الديناصورات طعامهم أن يحفزوا حياة النجم خلال مليون عام أو إجراء الدراسات والاختبارات مع الديناصورات لاختبار فرضياتهم.

عندما يكون التجريب المباشر غير ممكن ، يقوم العلماء بتعديل الطريقة العلمية. على الرغم من أنه يتم تعديله تقريبًا مع كل بحث علمي ، إلا أن الهدف هو نفسه: اكتشاف العلاقات بين السبب والنتيجة بطرح الأسئلة ، وجمع البيانات وفحصها ، ومعرفة ما إذا كان يمكن الجمع بين جميع المعلومات المتوفرة في استجابة منطقية.

من ناحية أخرى ، غالبًا ما تكون مراحل الأسلوب العلمي متكررة ؛ يمكن أن تتسبب المعلومات أو الملاحظات أو الأفكار الجديدة في تكرار الخطوات.

يمكن تقسيم بروتوكولات الطريقة العلمية إلى ست خطوات / مراحل / مراحل تنطبق على جميع أنواع البحوث:

-سؤال

-ملاحظة

-صياغة الفرضية

-تجريب

-تحليل البيانات

-رفض أو اقبل الفرضية.

أدناه سوف أعرض الخطوات الأساسية التي يتم تنفيذها عند إجراء التحقيق. لكي تفهمها بشكل أفضل ، في نهاية المقال ، سأترك مثالًا لتطبيق الخطوات في تجربة البيولوجيا ؛ في اكتشاف بنية الحمض النووي.

مؤشر

• 1 ما هي خطوات المنهج العلمي؟ ما هي وخصائصها
  • 1.1 الخطوة 1 - طرح سؤال
  • 1.2 الخطوة 2 - الملاحظة
  • 1.3 الخطوة 3 - صياغة الفرضيات
  • 1.4 الخطوة 4 - التجريب
  • 1.5 الخطوة 5: تحليل البيانات
  • 1.6 الخطوة 6: الاستنتاجات. تفسير البيانات وقبول أو رفض الفرضية
  • 1.7 الخطوات الأخرى هي: 7 - نشر النتائج و 8 - التحقق من نتائج تكرار البحث (الذي قام به علماء آخرون)
• 2 مثال حقيقي للطريقة العلمية في اكتشاف بنية الحمض النووي
  • 2.1 سؤال
  • 2.2 الملاحظة والفرضية
  • 2.3 التجربة
  • 2.4 التحليل والاستنتاجات
• 3 التاريخ
  • 3.1 أرسطو والإغريق
  • 3.2 المسلمون والعصر الذهبي للإسلام
  • 3.3 النهضة
  • 3.4 نيوتن والعلوم الحديثة
• 4 الأهمية
• 5 المراجع

ما هي خطوات المنهج العلمي؟ ما هي وخصائصها

الخطوة 1 - طرح سؤال

تبدأ الطريقة العلمية عندما يسأل العالم / الباحث سؤالًا حول شيء لاحظه أو ماذا يبحث: كيف ، ماذا ، متى ، من ، ماذا ، لماذا أو أين?

على سبيل المثال ، سأل ألبرت أينشتاين ، عندما كان يقوم بتطوير نظريته حول النسبية الخاصة ، نفسه: ما الذي يراه إذا كان بإمكانه المشي بجانب أشعة الضوء أثناء الانتشار عبر الفضاء؟?

الخطوة 2 - الملاحظة

تتضمن هذه الخطوة إبداء ملاحظات وجمع المعلومات التي ستساعد في الإجابة على السؤال. لا ينبغي أن تكون الملاحظات غير رسمية ، ولكن متعمدة بفكرة أن المعلومات التي يتم جمعها موضوعية.

إن الجمع المنهجي والدقيق للقياسات والبيانات هو الفرق بين العلوم الزائفة ، مثل الكيمياء والعلوم ، مثل الكيمياء أو البيولوجيا.

يمكن إجراء القياسات في بيئة خاضعة للرقابة ، مثل المختبر ، أو على أكثر أو أقل من الكائنات التي يتعذر الوصول إليها أو غير القابلة للتحايل ، مثل النجوم أو المجموعات البشرية.

غالبًا ما تتطلب القياسات أدوات علمية متخصصة مثل موازين الحرارة ، المجاهر ، المطياف ، معجلات الجسيمات ، الفولتميتر ...

هناك عدة أنواع من الملاحظة العلمية. الأكثر شيوعا هي مباشرة وغير مباشرة.

مثال على الملاحظة هو مثال لويس باستور قبل تطوير نظريته الجرثومية للأمراض المعدية. تحت المجهر ، لاحظ أن ديدان الحرير في جنوب فرنسا لديها أمراض مصابة بالطفيليات.

الخطوة 3 - صياغة الفرضية

المرحلة الثالثة هي صياغة الفرضية. الفرضية هي عبارة يمكن استخدامها للتنبؤ بنتائج الملاحظات المستقبلية.

الفرضية الصفرية هي نوع جيد من الفرضيات لبدء التحقيق. إنه تفسير مقترح لظاهرة أو اقتراح مسبب يشير إلى وجود علاقة محتملة بين مجموعة من الظواهر.

مثال على فرضية فارغة: "السرعة التي تنمو بها العشب لا تعتمد على مقدار الضوء الذي تتلقاه".

أمثلة على الفرضية:

• لاعبو كرة القدم الذين يتدربون بانتظام ويستفيدون من الوقت ، يسجلون أهدافًا أكثر من أولئك الذين يفتقدون 15٪ من التدريب.
• أولياء الأمور الذين درسوا التعليم العالي أكثر استرخاء بنسبة 70 ٪ أثناء الولادة.

يجب أن تسمح فرضية مفيدة بالتنبؤات عن طريق التفكير ، بما في ذلك التفكير الاستنتاجي. يمكن أن تتنبأ الفرضية بنتيجة تجربة في مختبر أو مراقبة ظاهرة في الطبيعة. يمكن أن يكون التنبؤ إحصائيًا ولا يتعامل إلا مع الاحتمالات.

إذا لم يمكن الوصول إلى التنبؤات من خلال الملاحظة أو التجربة ، فإن الفرضية ليست قابلة للاختبار بعد وستبقى في هذا التدبير غير العلمي. في وقت لاحق ، يمكن للتكنولوجيا أو النظرية الجديدة أن تجعل التجارب اللازمة ممكنة.

الخطوة 4 - التجريب

والخطوة التالية هي التجريب ، عندما ينفذ العلماء التجارب العلمية المزعومة ، والتي يتم فيها اختبار الفرضيات.

يمكن التحقق من صحة التنبؤات التي تحاول فرض الفرضية. إذا كانت نتائج الاختبار تتناقض مع التوقعات ، فإن الفرضيات يتم استجوابها وتصبح أقل استدامة.

إذا أكدت النتائج التجريبية تنبؤات الفرضيات ، فسيتم اعتبارها أكثر صحة ، ولكنها قد تكون خاطئة ولا تزال خاضعة لتجارب جديدة.

لتجنب الخطأ الملاحظة في التجارب ، يتم استخدام تقنية التحكم التجريبي. تستخدم هذه التقنية التباين بين عينات متعددة (أو ملاحظات) في ظل ظروف مختلفة لمعرفة ما الذي يختلف أو ما لا يزال هو نفسه.

مثال

على سبيل المثال ، لاختبار الفرضية الصفرية "معدل نمو العشب لا يعتمد على كمية الضوء" ، يجب أن نلاحظ ونأخذ بيانات من العشب غير المعرض للضوء.

وهذا ما يسمى "المجموعة الضابطة". إنها متطابقة مع المجموعات التجريبية الأخرى ، باستثناء المتغير الذي يتم التحقيق فيه.

من المهم أن تتذكر أن مجموعة التحكم يمكن أن تختلف فقط عن أي مجموعة تجريبية في متغير. بهذه الطريقة يمكنك معرفة ما هذا المتغير الشخص الذي ينتج تغييرات أم لا.

على سبيل المثال ، لا يمكنك مقارنة العشب الموجود بالخارج في الظل بالعشب الموجود في الشمس. ولا عشب مدينة مع عشب آخر. هناك متغيرات بين المجموعتين بالإضافة إلى الضوء ، مثل رطوبة التربة ودرجة الحموضة.

مثال آخر على مجموعات المراقبة الشائعة جدًا

التجارب لمعرفة ما إذا كان الدواء لديه فعالية لعلاج ما هو شائع للغاية. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد معرفة تأثيرات الأسبرين ، فيمكنك استخدام مجموعتين في التجربة الأولى:

• المجموعة التجريبية 1 ، التي يتم توفير الأسبرين.
• تحكم المجموعة 2 ، بنفس خصائص المجموعة 1 ، والتي لا يتم توفير الأسبرين بها.

الخطوة 5: تحليل البيانات

بعد التجربة ، يتم أخذ البيانات ، والتي قد تكون في شكل أرقام ، نعم / لا ، موجودة / غائبة ، أو ملاحظات أخرى.

من المهم أن تأخذ في الاعتبار البيانات التي لم تكن متوقعة أو التي لم تكن مطلوبة. تم تخريب العديد من التجارب من قبل الباحثين الذين لا يأخذون في الاعتبار البيانات التي لا تتطابق مع ما هو متوقع.

تتضمن هذه الخطوة تحديد نتائج التجربة وعرض الإجراءات التالية التي يجب اتخاذها. تتم مقارنة تنبؤات الفرضية مع تلك الخاصة بالفرضية الفارغة ، لتحديد أيهما أكثر قدرة على شرح البيانات.

في الحالات التي تتكرر فيها التجربة عدة مرات ، قد يكون من الضروري إجراء تحليل إحصائي.

إذا رفض الدليل الفرضية ، فهناك حاجة إلى فرضية جديدة. إذا كانت البيانات التجريبية تدعم الفرضية ، لكن الدليل ليس قوياً بما يكفي ، فيجب اختبار التنبؤات الأخرى للفرضية بتجارب أخرى.

بمجرد أن تدعم الأدلة بقوة الفرضية ، يمكن طرح سؤال بحثي جديد لتقديم مزيد من المعلومات حول نفس الموضوع.

الخطوة 6: الاستنتاجات. تفسير البيانات وقبول أو رفض الفرضية

بالنسبة للعديد من التجارب ، يتم تشكيل الاستنتاجات على أساس تحليل غير رسمي للبيانات. فقط أسأل ، هل البيانات تتوافق مع الفرضية؟ إنها طريقة لقبول فرضية أو رفضها.

ومع ذلك ، من الأفضل تطبيق تحليل إحصائي على البيانات ، لتحديد درجة من "القبول" أو "الرفض". الرياضيات مفيدة أيضًا لتقييم آثار أخطاء القياس وأوجه عدم اليقين الأخرى في التجربة.

إذا تم قبول الفرضية ، فليس مضمونًا أنها الفرضية الصحيحة. هذا يعني فقط أن نتائج التجربة تدعم الفرضية. من الممكن تكرار التجربة والحصول على نتائج مختلفة في المرة القادمة. قد تفسر الفرضية أيضًا الملاحظات ، لكنها التفسير غير الصحيح.

إذا تم رفض الفرضية ، فقد تكون نهاية التجربة أو يمكن تنفيذها مرة أخرى. إذا تم تنفيذ العملية مرة أخرى ، فسيتم أخذ المزيد من الملاحظات والمزيد من البيانات.

الخطوات الأخرى هي: 7 - نشر النتائج و 8 - التحقق من نتائج تكرار البحث (الذي قام به علماء آخرون)

إذا تعذر تكرار التجربة لإنتاج نفس النتائج ، فهذا يعني أن النتائج الأصلية قد تكون خاطئة. نتيجة لذلك ، من الشائع إجراء تجربة واحدة عدة مرات ، خاصةً عندما تكون هناك متغيرات غير محكومة أو مؤشرات أخرى على خطأ تجريبي.

للحصول على نتائج مهمة أو مفاجئة ، قد يحاول علماء آخرون أيضًا تكرار النتائج بأنفسهم ، خاصةً إذا كانت هذه النتائج مهمة لعملهم..

مثال حقيقي للطريقة العلمية في اكتشاف بنية الحمض النووي

يعد تاريخ اكتشاف بنية الحمض النووي مثالًا كلاسيكيًا لخطوات الطريقة العلمية: في عام 1950 كان من المعروف أن الميراث الوراثي له وصف رياضي ، من دراسات جريجور مندل ، وأن الحمض النووي يحتوي على معلومات وراثية..

ومع ذلك ، فإن آلية تخزين المعلومات الوراثية (أي الجينات) في الحمض النووي لم تكن واضحة.

من المهم أن تضع في اعتبارك أن Watson و Crick هما الوحيدان اللذان شاركا في اكتشاف بنية الحمض النووي ، على الرغم من حصولهما على جائزة نوبل. لقد ساهموا في المعرفة والبيانات والأفكار واكتشافات العديد من العلماء في ذلك الوقت.

سؤال

حددت الأبحاث السابقة للحمض النووي تركيبها الكيميائي (النيوكليوتيدات الأربعة) وهيكل كل النيوكليوتيدات وخصائص أخرى.

تم التعرف على الحمض النووي باعتباره الناقل للمعلومات الوراثية من خلال تجربة Avery-MacLeod-McCarty في عام 1944 ، ولكن آلية كيفية تخزين المعلومات الوراثية في الحمض النووي لم تكن واضحة.

وبالتالي يمكن أن يكون السؤال:

كيف يتم تخزين المعلومات الوراثية في الحمض النووي?

الملاحظة والفرضية

كان كل شيء تم التحقيق فيه في ذلك الوقت حول الحمض النووي يتكون من الملاحظات. في هذه الحالة ، يتم إجراء الملاحظات غالبًا باستخدام المجهر أو الأشعة السينية.

اقترح لينوس بولينج أن الحمض النووي يمكن أن يكون الحلزون الثلاثي. تم النظر في هذه الفرضية أيضًا بواسطة فرانسيس كريك وجيمس واتسون لكن تم تجاهلها.

عندما عرف واتسون وكريك فرضية بولينج ، فهموا من البيانات الموجودة أنه كان مخطئًا وسيقر بولينج قريبًا بصعوباته في هذا الهيكل. لذلك ، كان سباق اكتشاف بنية الحمض النووي هو اكتشاف البنية الصحيحة.

ما التنبؤ الذي ستقدمه الفرضية؟ إذا كان للحمض النووي بنية حلزونية ، فإن نمط حيود الأشعة السينية سيكون على شكل X.

ول, الفرضية القائلة بأن الحمض النووي له بنية حلزونية مزدوجة سيتم اختباره مع نتائج / بيانات الأشعة السينية. تم اختباره على وجه التحديد مع بيانات حيود الأشعة السينية التي قدمتها روزاليند فرانكلين وجيمس واتسون وفرانسيس كريك في عام 1953.

تجربة

قام روزاليند فرانكلين بتبلور الحمض النووي النقي وأجرى حيود الأشعة السينية لإنتاج الصورة 51. وأظهرت النتائج شكل X.

في سلسلة من خمس مقالات نشرت في طبيعة تم عرض الدليل التجريبي الذي يدعم نموذج واتسون وكريك.

من بين هذه المقالات ، كان مقال فرانكلين ورايموند جوسلينج ، أول منشور يحتوي على بيانات حيود الأشعة السينية التي دعمت نموذج واتسون وكريك

التحليل والاستنتاجات

عندما رأى واتسون نمط الحيود المفصل ، أدرك على الفور أنه حلزون.

أنتج هو وكريك نموذجهما ، باستخدام هذه المعلومات إلى جانب المعلومات المعروفة سابقًا حول تركيب الحمض النووي والتفاعلات الجزيئية ، مثل روابط الهيدروجين..

تاريخ

نظرًا لأنه من الصعب تحديد متى تم استخدام الطريقة العلمية بالضبط ، فمن الصعب الإجابة على سؤال من الذي ابتكر المنهج العلمي.

تطورت الطريقة وخطواتها بمرور الوقت وقدم العلماء الذين استخدموها مساهماتهم وتطوروا وصقلوا شيئًا فشيئًا.

أرسطو والإغريق

كان أرسطو ، أحد أكثر فلاسفة التاريخ نفوذاً ، مؤسس العلوم التجريبية ، أي عملية اختبار الفرضيات من التجربة والتجريب والملاحظة المباشرة وغير المباشرة.

كان الإغريق أول حضارة غربية بدأت في مراقبة وقياس لفهم ودراسة ظواهر العالم ، ومع ذلك لم يكن هناك هيكل نسميها المنهج العلمي.

المسلمون والعصر الذهبي للإسلام

في الواقع ، بدأ تطور الأسلوب العلمي الحديث مع علماء المسلمين خلال العصر الذهبي للإسلام ، في القرنين العاشر إلى الرابع عشر. في وقت لاحق ، واصل فلاسفة علماء التنوير تحسينه.

من بين جميع العلماء الذين قدموا مساهماتهم ، كان الحسن (أبو علي الحسن بن العثمان بن الهيام) ، المساهم الرئيسي ، الذي اعتبره بعض المؤرخين "مهندس المنهج العلمي". كانت طريقته في المراحل التالية ، يمكنك رؤية تشابهها مع تلك الموضحة في هذه المقالة:

-مراقبة العالم الطبيعي.

-تأسيس / تحديد المشكلة.

-صياغة فرضية.

-اختبار الفرضية من خلال التجريب.

-تقييم وتحليل النتائج.

-تفسير البيانات واستخلاص النتائج.

-نشر النتائج.

نهضة

يعتبر الفيلسوف روجر بيكون (1214 - 1284) أول شخص يطبق التفكير الاستقرائي كجزء من المنهج العلمي.

خلال عصر النهضة ، طور فرانسيس بيكون طريقة الاستقراء من خلال السبب والنتيجة ، واقترح ديكارت أن الاستنتاج هو الطريقة الوحيدة للتعلم وفهم.

نيوتن والعلوم الحديثة

يمكن اعتبار إسحاق نيوتن العالم الذي صقل العملية أخيرًا حتى اليوم كما هو معروف. اقترح ، ووضع موضع التنفيذ ، حقيقة أن المنهج العلمي يحتاج إلى كل من الأسلوب الاستنتاجي والاستقرائي.

بعد نيوتن ، كان هناك علماء كبار آخرون ساهموا في تطوير الطريقة ، من بينهم ألبرت أينشتاين. 

أهمية

الطريقة العلمية مهمة لأنها وسيلة موثوقة لاكتساب المعرفة. إنه يقوم على أساس التأكيدات والنظريات والمعرفة على البيانات والتجارب والملاحظات.

لذلك ، من الضروري لتقدم المجتمع في التكنولوجيا والعلوم بشكل عام والصحة وبشكل عام توليد المعرفة النظرية والتطبيقات العملية.

على سبيل المثال ، هذه الطريقة في العلم تتعارض مع تلك القائمة على الإيمان. مع الإيمان ، تؤمن بشيء ما عن طريق التقاليد أو الكتابة أو المعتقد ، دون الاعتماد على أدلة يمكن دحضها ، ولا يمكنك إجراء تجارب أو ملاحظات تنكر أو تقبل معتقدات ذلك الإيمان..

مع العلم ، يمكن للباحث تنفيذ خطوات هذه الطريقة ، والوصول إلى الاستنتاجات ، وتقديم البيانات ، ويمكن للباحثين الآخرين تكرار تلك التجربة أو الملاحظات للتحقق من صحتها أم لا..

مراجع

1. هيرنانديز سامبيري ، روبرتو ؛ فرنانديز كولادو ، كارلوس و بابتيستا لوسيو ، بيلار (1991). منهجية البحث (الطبعة الثانية ، 2001). المكسيك دي اف ، المكسيك. ماكجرو هيل.
2. كازيليك ، سي. وبيرسون ، ديفيد (2016 ، 28 يونيو). ما هي الطريقة العلمية؟ جامعة ولاية أريزونا ، كلية الفنون والعلوم الحرة. تم الاسترجاع في 15 يناير 2017.
3. Lodico، Marguerite G. سبولدينج ، دين ت. وفويجل ، كاثرين هـ. (2006). طرق البحث التربوي: من النظرية إلى التطبيق (الطبعة الثانية ، 2010). سان فرانسيسكو ، الولايات المتحدة. جوسي باس.
4. ماركيز ، عمر (2000). عملية البحث في العلوم الاجتماعية. باريناس ، فنزويلا UNELLEZ.
5. Tamayo T.، Mario (1987). عملية البحث العلمي (الطبعة الثالثة ، 1999). المكسيك دي اف ، المكسيك. Limusa.
6. فيرا ، اليريو (1999). تحليل البيانات. سان كريستوبال ، فنزويلا. الجامعة الوطنية التجريبية لتاشيرا (UNET).
7. Wolfs، Frank L. H. (2013). مقدمة في المنهج العلمي. نيويورك ، الولايات المتحدة. جامعة روتشستر ، قسم الفيزياء وعلم الفلك. تم الاسترجاع في 15 يناير 2017.
8. ودكا ، خوسيه (1998 ، 24 سبتمبر). ما هي "الطريقة العلمية"؟ ريفرسايد ، الولايات المتحدة. جامعة كاليفورنيا ، قسم الفيزياء وعلم الفلك. تم الاسترجاع في 15 يناير 2017.
9. مارتين شاتلورث (23 أبريل 2009). الذي اخترع المنهج العلمي؟ تم استرجاعه في 23 كانون الأول (ديسمبر) 2017 من Explorable.com: explorable.com.