หุ้น:
วิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์คืออะไร
วิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์ เป็นชุดของเทคนิคที่ใช้ในการตรวจสอบปรากฏการณ์รับความรู้ใหม่หรือถูกต้องและรวมความรู้ก่อนหน้า.
มันถูกใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และตั้งอยู่บนพื้นฐานของการสังเกตอย่างเป็นระบบ, การวัด, การทดลอง, การกำหนดสูตรการทดสอบและการปรับเปลี่ยนสมมติฐาน วิธีการทั่วไปนี้ไม่เพียง แต่ดำเนินการในวิชาชีววิทยาเท่านั้น แต่ในวิชาเคมีฟิสิกส์ธรณีวิทยาและวิทยาศาสตร์อื่น ๆ.
ด้วยวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะทำนายและควบคุมเหตุการณ์ในอนาคตบนพื้นฐานของความรู้ในปัจจุบันและในอดีต.
เรียกอีกอย่างว่าวิธีการอุปนัยมันถูกใช้มากที่สุดในวิทยาศาสตร์โดยนักวิจัยซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิธีการทางวิทยาศาสตร์.
มันเป็นลักษณะเนื่องจากนักวิจัยสามารถควบคุมตัวแปรอย่างจงใจเพื่อกำหนดขอบเขตความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา.
ตัวแปรเหล่านี้อาจขึ้นอยู่กับหรือเป็นอิสระเป็นพื้นฐานในการรวบรวมข้อมูลที่ดึงมาจากกลุ่มทดลองรวมถึงพฤติกรรมของพวกเขา สิ่งนี้จะช่วยให้กระบวนการย่อยสลายมีสติในองค์ประกอบของพวกเขาค้นพบการเชื่อมต่อที่เป็นไปได้และกำหนดกฎหมายของการเชื่อมต่อเหล่านั้น.
ความสามารถในการทำนายที่แม่นยำนั้นขึ้นอยู่กับเจ็ดขั้นตอนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์เชิงทดลอง.
ขั้นตอนของวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์
ข้อสังเกตเหล่านี้ควรมีวัตถุประสงค์ไม่ใช่แบบอัตนัย กล่าวอีกนัยหนึ่งการสังเกตจะต้องสามารถตรวจสอบได้โดยนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ การสังเกตแบบอัตนัยตามความคิดเห็นและความเชื่อส่วนตัวไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของสาขาวิทยาศาสตร์.
ตัวอย่าง:
- คำแถลงการณ์: ในห้องนี้อุณหภูมิอยู่ที่ 20 ° C.
- คำแถลงส่วนตัว: เจ๋งในห้องนี้.
ขั้นตอนแรกในวิธีการทางวิทยาศาสตร์ทดลองคือการสังเกตการณ์อย่างมีวัตถุประสงค์ ข้อสังเกตเหล่านี้ตั้งอยู่บนข้อเท็จจริงเฉพาะที่เกิดขึ้นแล้วและสามารถตรวจสอบได้โดยผู้อื่นว่าเป็นจริงหรือเท็จ.
2- สมมติฐาน
การสังเกตบอกเราเกี่ยวกับอดีตหรือปัจจุบัน ในฐานะนักวิทยาศาสตร์เราต้องการทำนายเหตุการณ์ในอนาคต ดังนั้นเราต้องใช้ความสามารถของเราในการให้เหตุผล.
นักวิทยาศาสตร์ใช้ความรู้ของเหตุการณ์ที่ผ่านมาเพื่อพัฒนาหลักการทั่วไปหรือคำอธิบายเพื่อช่วยทำนายเหตุการณ์ในอนาคต.
หลักการทั่วไปเรียกว่าสมมติฐาน ประเภทของการใช้เหตุผลที่เกี่ยวข้องเรียกว่าการให้เหตุผลเชิงอุปนัย.
สมมติฐานต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- จะต้องเป็นหลักการทั่วไปที่ถูกเก็บรักษาไว้ผ่านอวกาศและเวลา.
- มันต้องเป็นความคิดที่ไม่แน่นอน.
- คุณต้องเห็นด้วยกับข้อสังเกตที่มีอยู่.
- ควรจะง่ายที่สุด.
- มันจะต้องตรวจสอบได้และอาจเป็นเท็จ กล่าวอีกนัยหนึ่งต้องมีวิธีที่จะพิสูจน์ว่าสมมติฐานนั้นเป็นเท็จวิธีที่จะพิสูจน์สมมติฐาน.
ตัวอย่างเช่น: "สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางตัวมีสองขาหลัง" เป็นสมมุติฐานที่ไร้ประโยชน์ ไม่มีข้อสังเกตใดที่ไม่สอดคล้องกับสมมติฐานนี้! ในทางตรงกันข้าม "สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกคนมีสองขาหลัง" เป็นสมมติฐานที่ดี.
เมื่อเราพบวาฬที่ไม่มีแขนขาหลังเราจะแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานของเราเป็นเท็จเราได้ทำสมมติฐานที่ผิด.
เมื่อสมมติฐานแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผลกระทบเราจะประกาศสมมติฐานของเราเพื่อระบุว่าไม่มีผลใด ๆ สมมติฐานที่ไม่ส่งผลกระทบใด ๆ จะเรียกว่าสมมติฐานว่าง ตัวอย่างเช่นยา Celebra ไม่ได้ช่วยบรรเทาโรคไขข้ออักเสบ.
จากรายละเอียดของสมมติฐานที่ไม่แน่นอนและอาจเป็นจริงหรือไม่จริงเราต้องทำนายเกี่ยวกับการวิจัยและสมมติฐานของเรา.
สมมติฐานต้องกว้างและต้องสามารถนำไปใช้อย่างสม่ำเสมอในเวลาและสถานที่ นักวิทยาศาสตร์มักไม่สามารถตรวจสอบสถานการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดซึ่งอาจมีการใช้สมมติฐาน ตัวอย่างเช่นพิจารณาสมมติฐาน: เซลล์พืชทั้งหมดมีนิวเคลียส.
เราไม่สามารถตรวจสอบพืชที่มีชีวิตและพืชทั้งหมดที่ยังมีชีวิตอยู่เพื่อดูว่าสมมติฐานนี้เป็นเท็จหรือไม่ แต่เราสร้างการทำนายโดยใช้เหตุผลแบบนิรนัย (สร้างความคาดหวังเฉพาะของการวางนัยทั่วไป).
จากสมมติฐานของเราเราสามารถทำนายได้ดังต่อไปนี้: ถ้าฉันตรวจสอบเซลล์ของใบหญ้าแต่ละอันจะมีนิวเคลียส.
ทีนี้ลองมาพิจารณาสมมติฐานของยา: ยา Celebra ไม่ได้ช่วยแก้โรคไขข้ออักเสบ.
เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้เราจะต้องเลือกชุดเงื่อนไขเฉพาะแล้วคาดการณ์ว่าจะเกิดอะไรขึ้นภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้นถ้าสมมติฐานนั้นเป็นจริง.
เงื่อนไขที่คุณอาจต้องการทดสอบคือขนาดยาระยะเวลาของการใช้ยาอายุของผู้ป่วยและจำนวนคนที่จะตรวจสอบ.
เงื่อนไขเหล่านี้ทั้งหมดที่อาจมีการเปลี่ยนแปลงเรียกว่าตัวแปร ในการวัดผลกระทบของ Celebra เราต้องทำการทดลองควบคุม.
กลุ่มทดลองอยู่ภายใต้ตัวแปรที่เราต้องการทดสอบและกลุ่มควบคุมไม่ได้สัมผัสกับตัวแปรนั้น.
ในการทดสอบที่ควบคุมได้ตัวแปรเดียวที่ต้องแตกต่างระหว่างสองกลุ่มคือตัวแปรที่เราต้องการทดสอบ.
มาทำการทำนายจากการสังเกตผลกระทบของ Celebra ในห้องปฏิบัติการ คำทำนายคือ: ผู้ป่วยที่ทุกข์ทรมานจากโรคไขข้ออักเสบที่ใช้ Celebra และผู้ป่วยที่ใช้ยาหลอก (แท็บเล็ตของแป้งแทนยา) ไม่แตกต่างกันในความรุนแรงของโรคไขข้ออักเสบ.
เราหันกลับไปรับรู้ทางประสาทสัมผัสของเราเพื่อรวบรวมข้อมูล เราออกแบบการทดสอบตามการคาดการณ์ของเรา.
การทดลองของเราอาจเป็นดังนี้: 1,000 ผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 50 และ 70 จะได้รับการสุ่มให้หนึ่งในสองกลุ่มจาก 500.
กลุ่มทดลองจะใช้ Celebra สี่ครั้งต่อวันและกลุ่มควบคุมจะใช้ยาหลอกสี่ครั้งต่อวัน ผู้ป่วยจะไม่ทราบว่าแท็บเล็ตของพวกเขาเป็น Celebra หรือยาหลอก ผู้ป่วยจะทานยาเป็นเวลาสองเดือน.
ในตอนท้ายของสองเดือนการทดสอบทางการแพทย์จะได้รับการจัดการเพื่อตรวจสอบว่าความยืดหยุ่นของแขนและนิ้วมีการเปลี่ยนแปลง.
การทดลองของเราสร้างผลลัพธ์ต่อไปนี้: 350 จาก 500 คนที่ใช้ Celebra รายงานว่ามีโรคไขข้ออักเสบลดลงเมื่อสิ้นสุดระยะเวลา 65 จาก 500 คนที่ได้รับยาหลอกรายงานการปรับปรุง.
ข้อมูลดูเหมือนว่าจะแสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อ Celebra เราจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อแสดงให้เห็นถึงผลกระทบ การวิเคราะห์ดังกล่าวแสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติของ Celebra.
จากการวิเคราะห์การทดสอบของเราเรามีผลลัพธ์ที่เป็นไปได้สองประการ: ผลลัพธ์ตรงกับการทำนายหรือไม่เห็นด้วยกับการทำนาย.
ในกรณีของเราเราสามารถปฏิเสธการทำนายของเราได้ว่า Celebra ไม่มีผลใด ๆ เนื่องจากการทำนายผิดเราต้องปฏิเสธสมมติฐานที่เป็นพื้นฐาน.
งานของเราในตอนนี้คือการย้ำสมมติฐานในวิธีที่สอดคล้องกับข้อมูลที่มีอยู่ สมมติฐานของเราอาจเป็นได้: การบริหารงานของ Celebra ลดโรคไขข้ออักเสบเมื่อเทียบกับการบริหารงานของยาหลอก.
ด้วยข้อมูลปัจจุบันเรายอมรับสมมติฐานของเราเป็นจริง เราแสดงให้เห็นว่ามันเป็นเรื่องจริงหรือไม่? ไม่อย่างแน่นอน! มีคำอธิบายอื่น ๆ ที่สามารถอธิบายผลลัพธ์ได้เสมอ.
เป็นไปได้ว่าผู้ป่วยมากกว่า 500 คนที่ได้รับ Celebra กำลังจะพัฒนาต่อไป เป็นไปได้ว่ามีผู้ป่วยจำนวนมากที่รับ Celebra กินกล้วยทุกวันและกล้วยก็ปรับปรุงโรคข้ออักเสบ คุณสามารถแนะนำคำอธิบายอื่น ๆ นับไม่ถ้วน.
เราจะพิสูจน์ได้อย่างไรว่าสมมติฐานใหม่ของเราเป็นจริง เราจะไม่สามารถ วิธีการทางวิทยาศาสตร์ไม่อนุญาตให้มีการพิสูจน์สมมติฐานใด ๆ.
สมมติฐานสามารถถูกปฏิเสธได้ในกรณีที่สมมติฐานนั้นเป็นเท็จ ทั้งหมดที่เราสามารถพูดเกี่ยวกับสมมติฐานที่ต่อต้านคือเราไม่พบหลักฐานที่จะปฏิเสธมัน.
มีความแตกต่างมากมายระหว่างการไม่สามารถหักล้างและพิสูจน์ได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจความแตกต่างนี้เนื่องจากเป็นรากฐานของวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์ แล้วเราจะทำอย่างไรกับสมมติฐานก่อนหน้าของเรา?
ขณะนี้เรายอมรับว่าเป็นจริง แต่ต้องเข้มงวดเราต้องส่งสมมติฐานไปยังการทดสอบเพิ่มเติมที่สามารถพิสูจน์ได้ว่าผิด.
ตัวอย่างเช่นเราสามารถทำการทดสอบซ้ำได้ แต่เปลี่ยนกลุ่มควบคุมและกลุ่มการทดสอบ หากสมมติฐานยังคงอยู่หลังจากความพยายามของเราที่จะล้มลงเราสามารถรู้สึกมั่นใจมากขึ้นในการยอมรับว่าเป็นจริง.
อย่างไรก็ตามเราจะไม่สามารถยืนยันได้ว่าสมมติฐานนั้นเป็นจริง แต่เรายอมรับว่ามันเป็นจริงเพราะสมมติฐานต่อต้านการทดลองหลายครั้งเพื่อพิสูจน์ว่ามันผิด.
นักวิทยาศาสตร์ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสารและหนังสือวิทยาศาสตร์ในการสนทนาในการประชุมระดับชาติและนานาชาติและในการสัมมนาในวิทยาลัยและมหาวิทยาลัย.
การเผยแพร่ผลลัพธ์เป็นส่วนสำคัญของวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์.
อนุญาตให้ผู้อื่นยืนยันผลลัพธ์ของคุณพัฒนาแบบทดสอบสมมติฐานใหม่หรือใช้ความรู้ที่พวกเขาได้รับเพื่อแก้ไขปัญหาอื่น ๆ.
การอ้างอิง
- Achinstein P. แนะนำทั่วไป กฎวิทยาศาสตร์: บทนำทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (2004) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัย Johns Hopkins.
- Beveridge W. ศิลปะแห่งการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์ (1950) เมลเบิร์น: Heinemann.
- Blakstad O. การวิจัยทดลอง (2008) สืบค้นจาก: www.explorable.com
- Bright W. บทนำสู่การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ (1952) McGraw-Hill.
- Gauch H. วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในทางปฏิบัติ (2003) สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์.
- Jevons W. หลักการของวิทยาศาสตร์: บทความเกี่ยวกับตรรกะและวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (1958) นิวยอร์ก: สิ่งพิมพ์โดเวอร์ส์.
- .