Wissenschaftliche Methode
Definition
Die wissenschaftliche Methode ist eine Reihe von Prozessen, mit denen Menschen Wissen über die Welt um sie herum sammeln, dieses Wissen verbessern und versuchen können zu erklären, warum und / oder wie Dinge auftreten. Bei dieser Methode werden Beobachtungen gemacht, Fragen gestellt, Hypothesen aufgestellt, ein Experiment durchgeführt, die Daten analysiert und eine Schlussfolgerung gezogen. Jedes durchgeführte wissenschaftliche Experiment ist ein Beispiel für die wissenschaftliche Methode in Aktion, wird aber auch von Nichtwissenschaftlern in Alltagssituationen angewendet.
Überblick über die wissenschaftliche Methode
Die wissenschaftliche Methode ist ein Prozess, bei dem versucht wird, der objektiven Wahrheit so nahe wie möglich zu kommen. Ein Teil des Prozesses besteht jedoch darin, Ihre Schlussfolgerungen ständig zu verfeinern, neue Fragen zu stellen und die Suche nach den Regeln des Universums fortzusetzen. Durch die wissenschaftliche Methode versuchen Wissenschaftler herauszufinden, wie die Welt funktioniert, und entdecken die Gesetze, die sie auf diese Weise funktionieren lassen. Sie können die wissenschaftliche Methode verwenden, um Antworten auf fast jede Frage zu finden, obwohl die wissenschaftliche Methode widersprüchliche Beweise basierend auf der Methode des Experimentierens liefern kann. Mit anderen Worten, die wissenschaftliche Methode ist ein sehr nützlicher Weg, um die Dinge herauszufinden – obwohl sie mit Vorsicht und Sorgfalt angewendet werden muss!
Wissenschaftliche Methodenschritte
Die genauen Schritte der wissenschaftlichen Methode variieren von Quelle zu Quelle, aber das allgemeine Verfahren ist das gleiche: Erwerb von Wissen durch Beobachtung und Testen.
Eine Beobachtung machen
Der erste Schritt der wissenschaftlichen Methode besteht darin, eine Beobachtung über die Welt um Sie herum zu machen. Bevor Hypothesen aufgestellt oder Experimente durchgeführt werden können, muss man zuerst einige auftretende Phänomene bemerken und darüber nachdenken. Die wissenschaftliche Methode wird angewendet, wenn man nicht weiß, warum oder wie etwas geschieht und die Antwort aufdecken will. Bevor Sie jedoch eine Frage stellen können, müssen Sie zunächst etwas Rätselhaftes bemerken.
Eine Frage stellen
Als nächstes muss man eine Frage stellen, die auf ihren Beobachtungen basiert. Hier sind einige Beispiele für gute Fragen:
- Warum tritt dieses Ding auf?
- Wie kommt das vor?
- Warum oder wie passiert es so?
Manchmal wird dieser Schritt zuerst in der wissenschaftlichen Methode aufgeführt, wobei eine Beobachtung (und die Erforschung der fraglichen Phänomene) als zweite aufgeführt wird. In Wirklichkeit passieren sowohl Beobachtungen als auch Fragen ungefähr zur gleichen Zeit.
Man kann ein verwirrendes Ereignis sehen und sofort denken: „Warum tritt es auf?“ Wenn Beobachtungen gemacht und Fragen gestellt werden, ist es wichtig zu recherchieren, ob andere die Frage bereits beantwortet haben oder Informationen aufgedeckt haben, die Ihnen bei der Gestaltung Ihrer Frage helfen können. Wenn Sie beispielsweise eine Antwort darauf finden, warum etwas passiert, möchten Sie vielleicht noch einen Schritt weiter gehen und herausfinden, wie es passiert.
Bildung einer Hypothese
Eine Hypothese ist eine fundierte Vermutung, um die auftretenden Phänomene auf der Grundlage früherer Beobachtungen zu erklären. Es beantwortet die im vorherigen Schritt gestellte Frage. Hypothesen können spezifisch oder allgemeiner sein, abhängig von der gestellten Frage, aber alle Hypothesen müssen testbar sein, indem Beweise gesammelt werden, die gemessen werden können. Wenn eine Hypothese nicht testbar ist, ist es unmöglich, ein Experiment durchzuführen, um festzustellen, ob die Hypothese durch Beweise gestützt wird.
Durchführen eines Experiments
Nach der Bildung einer Hypothese muss ein Experiment eingerichtet und durchgeführt werden, um die Hypothese zu testen. Ein Experiment muss eine unabhängige Variable (etwas, das von der Person, die das Experiment durchführt, manipuliert wird) und eine abhängige Variable (das zu messende Ding, das von der unabhängigen Variablen beeinflusst werden kann) haben. Alle anderen Variablen müssen so gesteuert werden, dass sie das Ergebnis nicht beeinflussen. Während eines Experiments werden Daten gesammelt. Daten sind eine Menge von Werten; Sie können quantitativ (z. B. in Zahlen gemessen) oder qualitativ (eine Beschreibung oder Verallgemeinerung der Ergebnisse) sein.
Wenn Sie beispielsweise die Wirkung von Sonnenlicht auf das Pflanzenwachstum testen möchten, wäre die Lichtmenge die unabhängige Variable (das, was Sie manipulieren) und die Höhe der Pflanzen wäre die abhängige Variable (das, was von der unabhängigen Variablen beeinflusst wird). Andere Faktoren wie Lufttemperatur, Wassermenge im Boden und Pflanzenarten müssten bei allen im Experiment verwendeten Pflanzen gleich bleiben, damit Sie wirklich Daten darüber sammeln können, ob Sonnenlicht das Pflanzenwachstum beeinflusst. Die Daten, die Sie sammeln würden, wären quantitativ – da Sie die Höhe der Pflanze in Zahlen messen würden.
Daten analysieren
Nachdem ein Experiment durchgeführt und Daten gesammelt wurden, müssen die Daten analysiert werden. Forschungsexperimente werden normalerweise mit statistischer Software analysiert, um Beziehungen zwischen den Daten zu bestimmen. Im Falle eines einfacheren Experiments könnte man sich einfach die Daten ansehen und sehen, wie sie mit der Änderung der unabhängigen Variablen korrelieren.
Eine Schlussfolgerung ziehen
Der letzte Schritt der wissenschaftlichen Methode besteht darin, eine Schlussfolgerung zu ziehen. Wenn die Daten die Hypothese stützen, kann die Hypothese die Erklärung für die Phänomene sein. Es müssen jedoch mehrere Versuche durchgeführt werden, um die Ergebnisse zu bestätigen, und es ist auch wichtig sicherzustellen, dass die Stichprobengröße — die Anzahl der gemachten Beobachtungen — groß genug ist, damit die Daten nicht nur durch wenige Beobachtungen verzerrt werden.
Wenn die Daten die Hypothese nicht stützen, müssen weitere Beobachtungen gemacht werden, eine neue Hypothese wird gebildet und die wissenschaftliche Methode wird erneut verwendet. Wenn eine Schlussfolgerung gezogen wird, kann die Forschung anderen präsentiert werden, um sie über die Ergebnisse zu informieren und Input über die Gültigkeit der aus der Forschung gezogenen Schlussfolgerung zu erhalten.
Beispiele für wissenschaftliche Methoden
Es gibt sehr viele Beispiele für die Verwendung der wissenschaftlichen Methode im Laufe der Geschichte, da sie die Grundlage für alle wissenschaftlichen Experimente bildet. Wissenschaftler führen seit Hunderten von Jahren Experimente mit der wissenschaftlichen Methode durch.
Ein solches Beispiel ist Francesco Redis Experiment zur spontanen Erzeugung. Im 17.Jahrhundert, als Redi lebte, glaubten die Menschen allgemein, dass Lebewesen spontan aus organischem Material entstehen könnten. Zum Beispiel glaubten die Menschen, dass Maden aus Fleisch hergestellt wurden, das zum Sitzen weggelassen wurde. Redi hatte eine alternative Hypothese: Dass Maden tatsächlich Teil des Fliegenlebenszyklus waren!
Er führte ein Experiment durch, indem er vier Gläser Fleisch ausließ: einige unbedeckt, einige mit Musselin bedeckt und einige vollständig versiegelt. Fliegen kamen in die unbedeckten Gläser und Maden erschienen kurze Zeit später. Die Gläser, die bedeckt waren, hatten Maden auf der äußeren Oberfläche des Musselins, aber nicht in den Gläsern. Versiegelte Gläser hatten absolut keine Maden.
Redi konnte den Schluss ziehen, dass Maden nicht spontan im Fleisch entstehen. Er bestätigte die Ergebnisse weiter, indem er gefangene Maden sammelte und sie zu erwachsenen Fliegen züchtete. Dies mag heute wie gesunder Menschenverstand erscheinen, aber damals wussten die Menschen nicht so viel über die Welt, und durch Experimente wie diese entdeckten die Menschen, was heute allgemein bekannt ist.
Wissenschaftler verwenden die wissenschaftliche Methode in ihrer Forschung, aber sie wird auch von Menschen verwendet, die im Alltag keine Wissenschaftler sind. Auch wenn Sie sich dessen nicht bewusst waren, haben Sie die wissenschaftliche Methode viele Male angewendet, um Probleme in Ihrer Umgebung zu lösen.
Angenommen, Sie sind zu Hause und eine Glühbirne geht aus. Zu bemerken, dass die Glühbirne aus ist, ist eine Beobachtung. Sie würden dann natürlich fragen: „Warum ist die Glühbirne aus?“ und kommen Sie mit möglichen Vermutungen oder Hypothesen. Sie können beispielsweise die Hypothese aufstellen, dass die Glühbirne durchgebrannt ist. Dann würden Sie ein sehr kleines Experiment durchführen, um Ihre Hypothese zu testen. Sie würden nämlich die Glühbirne austauschen und die Daten analysieren („Ist das Licht wieder angegangen?“).
Wenn sich das Licht wieder einschaltet, würden Sie zu dem Schluss kommen, dass die Glühbirne tatsächlich ausgebrannt ist. Aber wenn das Licht immer noch nicht funktionierte, würden Sie andere Hypothesen aufstellen („Die Steckdose funktioniert nicht“, „Ein Teil der Lampe ist kaputt“, „Die Sicherung ist ausgegangen“ usw.) und testen Sie diese.