KAEDAH SAINTIFIK: 6 LANGKAH DAN CIRI-CIRINYA (CONTOH) - SAINS - 2025

The kaedah saintifik adalah satu proses yang digunakan dalam cabang sains untuk menguji sesuatu hipotesis saintifik melalui pemerhatian, soal siasat, perumusan hipotesis, dan kajian. Ini adalah cara yang rasional untuk memperoleh pengetahuan yang objektif dan boleh dipercayai.

Oleh itu, kaedah saintifik mempunyai rangkaian ciri yang menentukannya: pemerhatian, eksperimen, dan bertanya dan menjawab soalan. Namun, tidak semua saintis mengikuti proses ini dengan tepat. Beberapa cabang sains dapat diuji dengan lebih mudah daripada yang lain.

Langkah-langkah kaedah saintifik: soalan, penyiasatan, rumusan hipotesis, eksperimen, analisis data, kesimpulan.

Sebagai contoh, saintis yang mengkaji bagaimana bintang berubah ketika mereka meningkat usia atau bagaimana dinosaurus mencerna makanan mereka tidak dapat memajukan kehidupan bintang sejuta tahun atau melakukan kajian dan ujian dengan dinosaur untuk menguji hipotesisnya.

Apabila percubaan langsung tidak mungkin dilakukan, saintis mengubah kaedah saintifik. Walaupun ia berubah dengan hampir setiap penyelidikan saintifik, tujuannya adalah sama: untuk mencari hubungan sebab dan akibat dengan mengajukan soalan, mengumpulkan dan memeriksa data, dan melihat apakah semua maklumat yang ada dapat digabungkan menjadi jawapan yang logik.

Sebaliknya, seorang saintis sering melalui tahap-tahap kaedah saintifik sekali lagi, kerana maklumat, data atau kesimpulan baru mungkin memerlukan langkah-langkahnya lagi.

Sebagai contoh, seorang saintis boleh membuat hipotesis "makan berlebihan mempercepat penuaan," menjalankan eksperimen, dan membuat kesimpulan. Anda kemudian dapat melalui langkah-langkahnya lagi, bermula dengan hipotesis lain, seperti "makan terlalu banyak gula mempercepat penuaan."

Untuk apa kaedah saintifik dan untuk apa?

Kaedah saintifik adalah kaedah penyelidikan empirikal yang berfungsi untuk memperoleh pengetahuan dan maklumat baru. "Empirical" bermaksud bahawa ia berdasarkan realiti, menggunakan data; ia adalah kebalikan dari "teori." Oleh itu, saintis menggunakan kaedah saintifik untuk belajar mengenai realiti, mengumpulkan data dan melakukan eksperimen. Ia boleh dibahagikan kepada enam langkah / fasa / tahap yang berlaku untuk semua jenis penyelidikan:

-Soalan berdasarkan pemerhatian.

-Penyelidikan.

-Formulasi hipotesis.

-Eksperimen.

-Analisis data.

-Menolak atau menerima hipotesis (kesimpulan).

Seterusnya saya akan menunjukkan langkah-langkah asas yang diambil semasa melakukan penyiasatan. Supaya anda memahaminya dengan lebih baik, di akhir artikel saya akan memberikan contoh penerapan langkah-langkah dalam eksperimen biologi; dalam penemuan struktur DNA.

Ciri-ciri utama kaedah saintifik

- Gunakan pemerhatian sebagai titik permulaan.

- Kemukakan soalan dan jawapan. Untuk merumuskan hipotesis, saintis mengemukakan soalan dan jawapan secara sistematik, berusaha untuk menjalin hubungan sebab-akibat dalam aspek realiti.

- Memerlukan pengesahan, iaitu hasilnya perlu disahkan oleh pelbagai saintis.

- Menghasilkan kesimpulan yang tidak dapat disangkal. Sekiranya kesimpulan tidak dapat disahkan, kaedah saintifik tidak dapat digunakan.

- Menghasilkan hasil yang boleh dihasilkan semula; eksperimen tersebut dapat ditiru oleh saintis untuk berusaha mendapatkan hasil yang sama.

- Ini objektif; ia berdasarkan percubaan dan pemerhatian, bukan pendapat subjektif.

Apakah langkah-langkah kaedah saintifik? Apa yang terdiri dan ciri-cirinya

Langkah 1- Kemukakan soalan berdasarkan pemerhatian

Kaedah saintifik bermula apabila saintis / penyelidik mengemukakan soalan mengenai sesuatu yang mereka perhatikan atau apa yang mereka selidiki: Bagaimana, apa, kapan, siapa, apa, mengapa, atau di mana?

Contoh pemerhatian dan soalan:

- Louis Pasteur mengamati di bawah mikroskop bahawa cacing sutera di selatan Perancis mempunyai penyakit yang dijangkiti oleh parasit.

- Seorang ahli biologi memerhatikan di bawah mikroskop bahawa kehadiran jenis sel tertentu meningkatkan gejala cacar. Anda mungkin bertanya, adakah sel-sel ini melawan virus cacar?

- Albert Einstein, ketika ia mengembangkan teori relativitas khusus, bertanya pada dirinya sendiri: Apa yang akan anda lihat jika anda dapat berjalan di sebelah sinar cahaya ketika menyebarkan ke angkasa?

Langkah 2- Penyiasatan

Langkah ini terdiri daripada melakukan penyelidikan, mengumpulkan maklumat untuk membantu menjawab soalan. Adalah penting bahawa maklumat yang dikumpulkan adalah objektif dan dari sumber yang boleh dipercayai. Mereka boleh disiasat melalui pangkalan data internet, di perpustakaan, buku, wawancara, penyelidikan, dan lain-lain.

Terdapat beberapa jenis pemerhatian saintifik. Yang paling biasa adalah langsung dan tidak langsung.

Langkah 3- Rumusan hipotesis

Tahap ketiga adalah rumusan hipotesis. Hipotesis adalah pernyataan yang boleh digunakan untuk meramalkan hasil pemerhatian masa depan.

Contoh hipotesis:

• Pemain bola sepak yang kerap berlatih memanfaatkan masa, menjaringkan lebih banyak gol daripada mereka yang ketinggalan 15% sesi latihan.
• Ibu bapa baru yang telah menuntut pendidikan tinggi, dalam 70% kes lebih santai ketika melahirkan.

Hipotesis yang berguna mesti membenarkan ramalan dengan penaakulan, termasuk penaakulan deduktif. Hipotesis dapat meramalkan hasil eksperimen di makmal atau pemerhatian fenomena alam.

Sekiranya ramalan tersebut tidak dapat dicapai melalui pemerhatian atau pengalaman, maka hipotesisnya belum dapat diuji dan akan tetap pada ukuran yang tidak saintifik. Kemudian, teknologi atau teori baru dapat membuat eksperimen yang diperlukan.

Langkah 4- Eksperimen

Kes eksperimen dengan manusia.

Langkah seterusnya adalah eksperimen, ketika para saintis melakukan eksperimen sains yang disebut, di mana hipotesis diuji.

Ramalan yang cuba dibuat hipotesis dapat diuji dengan eksperimen. Sekiranya keputusan ujian bertentangan dengan ramalan, hipotesis dipersoalkan dan menjadi kurang berkesinambungan.

Sekiranya hasil eksperimen mengesahkan ramalan hipotesis, maka hipotesis tersebut dianggap lebih tepat, tetapi mungkin salah dan tetap menjadi subjek eksperimen selanjutnya.

Untuk mengelakkan kesalahan pemerhatian dalam eksperimen, teknik kawalan eksperimen digunakan. Teknik ini menggunakan kontras antara beberapa sampel (atau pemerhatian) dalam keadaan yang berbeza untuk melihat apa yang berbeza atau tetap sama.

Contohnya

Untuk menguji hipotesis 'kadar pertumbuhan rumput tidak bergantung pada jumlah cahaya', seseorang harus memerhatikan dan mengambil data dari rumput yang tidak terdedah kepada cahaya.

Ini dipanggil "kumpulan kawalan." Mereka serupa dengan kumpulan eksperimen lain, kecuali pemboleh ubah yang disiasat.

Penting untuk diingat bahawa kumpulan kawalan hanya boleh berbeza dari kumpulan eksperimen dengan satu pemboleh ubah. Dengan cara itu anda dapat mengetahui bahawa pemboleh ubah inilah yang menghasilkan perubahan atau tidak.

Sebagai contoh, rumput di luar tempat teduh tidak dapat dibandingkan dengan rumput di bawah sinar matahari. Tidak juga rumput satu bandar dengan yang lain. Terdapat pemboleh ubah antara kedua kumpulan selain cahaya, seperti kelembapan tanah dan pH.

Contoh lain kumpulan kawalan yang sangat biasa

Percubaan untuk mengetahui sama ada ubat berkesan dalam merawat apa yang diinginkan adalah perkara biasa. Contohnya, jika anda ingin mengetahui kesan aspirin, anda boleh menggunakan dua kumpulan dalam percubaan pertama:

• Kumpulan eksperimen 1, yang diberikan aspirin.
• Kumpulan kawalan 2, dengan ciri yang sama seperti kumpulan 1, dan yang tidak diberikan aspirin.

Langkah 5: analisis data

Setelah percubaan, data diambil, yang dapat berupa angka, ya / tidak, hadir / tidak ada, atau pemerhatian lain.

Pengumpulan dan data pengukuran yang sistematik dan teliti adalah perbezaan antara ilmu pseudosains seperti alkimia, dan sains, seperti kimia atau biologi. Pengukuran dapat dilakukan dalam lingkungan yang terkawal, seperti makmal, atau pada benda yang tidak dapat diakses atau tidak dapat dimanipulasi, seperti bintang atau populasi manusia.

Pengukuran selalunya memerlukan instrumen saintifik khusus seperti termometer, mikroskop, spektroskop, pemecut zarah, voltmet …

Langkah ini melibatkan menentukan apa yang ditunjukkan oleh hasil eksperimen dan memutuskan tindakan seterusnya yang akan diambil. Sekiranya eksperimen diulang berkali-kali, analisis statistik mungkin diperlukan.

Sekiranya bukti telah menolak hipotesis, maka hipotesis baru diperlukan. Sekiranya data dari eksperimen menyokong hipotesis, tetapi buktinya tidak cukup kuat, ramalan hipotesis lain harus diuji dengan eksperimen lain.

Setelah hipotesis disokong oleh bukti, soalan penyelidikan baru boleh diminta untuk memberikan lebih banyak maklumat mengenai topik yang sama.

Langkah 6: Kesimpulan. Mentafsirkan data dan menerima atau menolak hipotesis

Untuk banyak eksperimen, kesimpulan dibentuk berdasarkan analisis data yang tidak formal. Cukup tanya, adakah data sesuai dengan hipotesis? ia adalah cara untuk menerima atau menolak hipotesis.

Namun, lebih baik menerapkan analisis statistik pada data, untuk menetapkan tahap 'penerimaan' atau 'penolakan'. Matematik juga berguna untuk menilai kesan kesalahan pengukuran dan ketidakpastian lain dalam eksperimen.

Sekiranya hipotesis diterima, tidak dijamin menjadi hipotesis yang betul. Ini hanya bermaksud bahawa hasil eksperimen menyokong hipotesis. Adalah mungkin untuk mendua percubaan dan mendapatkan hasil yang berbeza lain kali. Hipotesis juga dapat menjelaskan pemerhatian, tetapi ini adalah penjelasan yang salah.

Sekiranya hipotesis ditolak, ini mungkin merupakan akhir percubaan atau ia dapat dilakukan lagi. Sekiranya anda mengulangi proses itu, anda akan mempunyai lebih banyak pemerhatian dan lebih banyak data.

Langkah-langkah lain adalah: 7- Berkomunikasi hasil dan 8- Periksa hasilnya dengan meniru penyelidikan (yang dilakukan oleh saintis lain)

Sekiranya percubaan tidak dapat diulang untuk menghasilkan hasil yang sama, ini menunjukkan bahawa hasil asalnya mungkin salah. Akibatnya, lazimnya satu eksperimen dilakukan berkali-kali, terutamanya apabila terdapat pemboleh ubah yang tidak terkawal atau petunjuk kesalahan eksperimen lain.

Untuk mendapatkan hasil yang signifikan atau mengejutkan, saintis lain juga mungkin berusaha meniru hasilnya sendiri, terutama jika hasil itu penting untuk hasil kerja mereka sendiri.

Contoh sebenar kaedah saintifik dalam penemuan struktur DNA

Sejarah penemuan struktur DNA adalah contoh klasik langkah-langkah kaedah saintifik: pada tahun 1950 diketahui bahawa pewarisan genetik mempunyai gambaran matematik, dari kajian Gregor Mendel, dan DNA itu mengandungi maklumat genetik.

Walau bagaimanapun, mekanisme penyimpanan maklumat genetik (iaitu gen) dalam DNA tidak jelas.

Penting untuk diperhatikan bahawa bukan hanya Watson dan Crick yang turut serta dalam penemuan struktur DNA, tetapi mereka dianugerahkan Hadiah Nobel. Ramai saintis pada masa itu menyumbang pengetahuan, data, idea dan penemuan.

Soalan dari pemerhatian

Penyelidikan sebelumnya mengenai DNA telah menentukan komposisi kimianya (keempat nukleotida), struktur setiap nukleotida, dan sifat lain.

DNA telah dikenal pasti sebagai pembawa maklumat genetik oleh eksperimen Avery-MacLeod-McCarty pada tahun 1944, tetapi mekanisme bagaimana maklumat genetik disimpan dalam DNA tidak jelas.

Oleh itu, persoalannya ialah:

Penyiasatan

Orang-orang yang terlibat, termasuk Linus Pauling, Watson atau Crick, menyiasat dan mencari maklumat; dalam kes ini mungkin penyelidikan masa, buku dan perbualan dengan rakan sekerja.

Hipotesis

Linus Pauling mencadangkan DNA boleh menjadi heliks tiga. Hipotesis ini juga dipertimbangkan oleh Francis Crick dan James D. Watson tetapi mereka membuangnya.

Ketika Watson dan Crick mengetahui hipotesis Pauling, mereka memahami dari data yang ada bahawa itu salah, dan Pauling akan segera mengakui kesukarannya dengan struktur itu. Oleh itu, perlumbaan untuk mengetahui struktur DNA adalah dengan mencari struktur yang betul.

Apakah ramalan yang akan dibuat hipotesis? Sekiranya DNA mempunyai struktur heliks, corak difraksi sinar-X-nya akan berbentuk X.

Oleh itu, hipotesis bahawa DNA mempunyai struktur heliks ganda akan diuji dengan hasil / data sinar-X. Khususnya, ia diuji dengan data difraksi sinar-X yang diberikan oleh Rosalind Franklin, James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953.

Percubaan

Rosalind Franklin mengkristal DNA tulen dan melakukan pembelauan sinar-X untuk menghasilkan gambar 51. Hasilnya menunjukkan bentuk X.

Bukti eksperimen yang menyokong model Watson dan Crick ditunjukkan dalam satu siri lima makalah yang diterbitkan di Nature.

Dari jumlah tersebut, makalah Franklin dan Raymond Gosling adalah penerbitan pertama dengan data difraksi sinar-X yang menyokong model Watson dan Crick.

Analisis dan kesimpulan

Ketika Watson melihat corak difraksi terperinci, dia segera mengenalinya sebagai heliks.

Dia dan Crick menghasilkan model mereka, menggunakan maklumat ini bersama dengan maklumat yang diketahui sebelumnya mengenai komposisi DNA dan mengenai interaksi molekul, seperti ikatan hidrogen.

Sejarah

Oleh kerana sukar untuk menentukan dengan tepat kapan kaedah saintifik mula digunakan, sukar untuk menjawab persoalan siapa yang membuatnya.

Kaedah dan langkahnya berkembang dari masa ke masa dan para saintis yang menggunakannya memberikan sumbangan mereka, berkembang dan menyempurnakan sedikit demi sedikit.

Aristoteles dan orang Yunani

Aristoteles, salah seorang ahli falsafah paling berpengaruh dalam sejarah, adalah pengasas sains empirikal, iaitu proses menguji hipotesis dari pengalaman, eksperimen, dan pemerhatian langsung dan tidak langsung.

Orang Yunani adalah peradaban Barat pertama yang mulai mengamati dan mengukur untuk memahami dan mengkaji fenomena dunia, namun tidak ada struktur untuk menyebutnya kaedah saintifik.

Umat ​​Islam dan zaman kegemilangan Islam

Sebenarnya, pengembangan kaedah saintifik moden dimulakan oleh para sarjana Muslim pada Zaman Keemasan Islam, pada abad ke-10 hingga ke-14. Kemudian, ahli falsafah-saintis Pencerahan terus memperbaikinya.

Di antara semua sarjana yang memberikan sumbangan, Alhacen (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam), adalah penyumbang utama, yang dianggap oleh beberapa sejarawan sebagai "arkitek kaedah saintifik." Kaedahnya mempunyai peringkat berikut, anda dapat melihat persamaannya dengan yang dijelaskan dalam artikel ini:

-Pengawasan alam semula jadi.

-Menentukan / menentukan masalah.

-Membentuk hipotesis.

-Menguji hipotesis melalui eksperimen.

-Menilai dan menganalisis hasil.

-Mentafsirkan data dan membuat kesimpulan.

-Menerbitkan hasilnya.

Renaissance

Ahli falsafah Roger Bacon (1214 - 1284) dianggap sebagai orang pertama yang menerapkan penaakulan induktif sebagai sebahagian daripada kaedah saintifik.

Semasa Renaissance, Francis Bacon mengembangkan kaedah induktif melalui sebab dan akibat, dan Descartes mencadangkan bahawa pemotongan adalah satu-satunya cara untuk belajar dan memahami.

Newton dan sains moden

Isaac Newton boleh dianggap sebagai saintis yang akhirnya menyempurnakan prosesnya sehingga hari ini diketahui. Dia mencadangkan, dan mempraktikkan, fakta bahawa kaedah saintifik memerlukan kaedah deduktif dan induktif.

Selepas Newton, ada saintis hebat lain yang menyumbang kepada pengembangan kaedah tersebut, termasuk Albert Einstein.

Kepentingan

Kaedah saintifik adalah penting kerana ia adalah kaedah yang boleh dipercayai untuk memperoleh pengetahuan. Ini didasarkan pada tuntutan dasar, teori, dan pengetahuan mengenai data, eksperimen, dan pemerhatian.

Oleh itu, adalah mustahak untuk kemajuan masyarakat dalam teknologi, sains pada umumnya, kesihatan dan amnya untuk menghasilkan pengetahuan teori dan aplikasi praktikal.

Contohnya, kaedah sains ini bertentangan dengan kaedah berdasarkan iman. Dengan iman, sesuatu diyakini oleh tradisi, tulisan atau kepercayaan, tanpa didasarkan pada bukti yang dapat disangkal, atau eksperimen atau pemerhatian dapat dibuat yang menyangkal atau menerima kepercayaan kepercayaan tersebut.

Dengan sains, penyelidik dapat menjalankan langkah-langkah kaedah ini, membuat kesimpulan, menyampaikan data, dan penyelidik lain dapat meniru eksperimen atau pemerhatian tersebut untuk mengesahkannya atau tidak.

Rujukan

1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos dan Baptista Lucio, Pilar (1991). Metodologi penyelidikan (edisi ke-2, 2001). Mexico DF, Mexico. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ dan Pearson, David (2016, 28 Jun). Apakah kaedah saintifik? Universiti Negeri Arizona, Kolej Seni dan Sains Liberal. Diakses pada 15 Januari 2017.
3. Lodico, Marguerite G .; Spaulding, Dean T. dan Voegtle, Katherine H. (2006). Kaedah dalam Penyelidikan Pendidikan: Dari Teori hingga Amalan (edisi ke-2, 2010). San Francisco, Amerika Syarikat. Jossey-Bass.
4. Márquez, Omar (2000). Proses penyelidikan dalam sains sosial. Barinas, Venezuela. UNELLEZ.
5. Tamayo T., Mario (1987). Proses Penyelidikan Ilmiah (edisi ke-3, 1999). Mexico DF, Mexico. Limusa.
6. Vera, Alirio (1999). Analisis data. San Cristóbal, Venezuela. Universiti Eksperimental Nasional Táchira (UNET).
7. Wolfs, Frank LH (2013). Pengenalan Kaedah Saintifik. New York, Amerika Syarikat. University of Rochester, Jabatan Fizik dan Astronomi. Diakses pada 15 Januari 2017.
8. Wudka, José (1998, 24 September). Apakah "kaedah saintifik"? Riverside, Amerika Syarikat. University of California, Jabatan Fizik dan Astronomi. Diakses pada 15 Januari 2017.
9. Martyn Shuttleworth (23 Apr 2009). Siapa yang Menciptakan Kaedah Saintifik ?. Diperoleh pada 23 Dis 2017 dari Explorable.com: explorable.com.