วิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์คืออะไร

วิธี การทดลองทางวิทยาศาสตร์ เป็นชุดของเทคนิคที่ใช้ในการตรวจสอบปรากฏการณ์รับความรู้ใหม่หรือถูกต้องและรวมความรู้ก่อนหน้า

มันถูกใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และตั้งอยู่บนพื้นฐานของการสังเกตอย่างเป็นระบบ, การวัด, การทดลอง, การกำหนดสูตรการทดสอบและการปรับเปลี่ยนสมมติฐาน วิธีการทั่วไปนี้ไม่เพียง แต่ดำเนินการในวิชาชีววิทยาเท่านั้น แต่ในวิชาเคมีฟิสิกส์ธรณีวิทยาและวิทยาศาสตร์อื่น ๆ

ด้วยวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะทำนายและควบคุมเหตุการณ์ในอนาคตโดยอาศัยความรู้ในปัจจุบันและในอดีต

เรียกอีกอย่างว่าวิธีการอุปนัยมันถูกใช้มากที่สุดในวิทยาศาสตร์โดยนักวิจัยซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิธีการทางวิทยาศาสตร์

มันเป็นลักษณะเพราะนักวิจัยสามารถควบคุมตัวแปรอย่างจงใจเพื่อกำหนดขอบเขตความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา

ตัวแปรเหล่านี้อาจขึ้นอยู่กับหรือเป็นอิสระซึ่งเป็นพื้นฐานในการรวบรวมข้อมูลที่ดึงมาจากกลุ่มทดลองรวมถึงพฤติกรรมของพวกเขา สิ่งนี้จะช่วยให้กระบวนการย่อยสลายมีสติกลายเป็นองค์ประกอบค้นพบการเชื่อมต่อที่เป็นไปได้และกำหนดกฎหมายของการเชื่อมต่อเหล่านั้น

ความสามารถในการทำนายที่แม่นยำนั้นขึ้นอยู่กับเจ็ดขั้นตอนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์การทดลอง

ขั้นตอนของวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์

ข้อสังเกตเหล่านี้ควรมีวัตถุประสงค์ไม่ใช่แบบอัตนัย กล่าวอีกนัยหนึ่งการสังเกตจะต้องสามารถตรวจสอบได้โดยนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ การสังเกตแบบอัตนัยตามความคิดเห็นและความเชื่อส่วนตัวไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของสาขาวิทยาศาสตร์

ตัวอย่าง:

• คำแถลงการณ์: ในห้องนี้อุณหภูมิอยู่ที่ 20 องศาเซลเซียส
• คำแถลงส่วนตัว: มันเจ๋งในห้องนี้

ขั้นตอนแรกในวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์คือการสังเกตการณ์อย่างมีวัตถุประสงค์ ข้อสังเกตเหล่านี้ตั้งอยู่บนข้อเท็จจริงเฉพาะที่เกิดขึ้นแล้วและสามารถตรวจสอบได้โดยผู้อื่นว่าเป็นจริงหรือเท็จ

2- สมมติฐาน

การสังเกตบอกเราเกี่ยวกับอดีตหรือปัจจุบัน ในฐานะนักวิทยาศาสตร์เราต้องการทำนายเหตุการณ์ในอนาคต ดังนั้นเราต้องใช้ความสามารถของเราในการให้เหตุผล

นักวิทยาศาสตร์ใช้ความรู้ของเหตุการณ์ที่ผ่านมาเพื่อพัฒนาหลักการทั่วไปหรือคำอธิบายเพื่อช่วยทำนายเหตุการณ์ในอนาคต

หลักการทั่วไปเรียกว่าสมมติฐาน ประเภทของการใช้เหตุผลที่เกี่ยวข้องเรียกว่าการให้เหตุผลเชิงอุปนัย

สมมติฐานต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• จะต้องเป็นหลักการทั่วไปที่ถูกเก็บรักษาไว้ผ่านอวกาศและเวลา
• มันต้องเป็นความคิดที่ไม่แน่นอน
• คุณต้องเห็นด้วยกับข้อสังเกตที่มีอยู่
• ควรจะง่ายที่สุด
• จะต้องตรวจสอบได้และอาจเป็นเท็จ กล่าวอีกนัยหนึ่งต้องมีวิธีที่จะพิสูจน์ว่าสมมติฐานนั้นเป็นเท็จวิธีการพิสูจน์สมมติฐาน

ตัวอย่างเช่น: "สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางตัวมีสองขาหลัง" จะเป็นสมมุติฐานที่ไร้ประโยชน์ ไม่มีข้อสังเกตใดที่ไม่สอดคล้องกับสมมติฐานนี้! ในทางตรงกันข้าม "สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกคนมีสองขาหลัง" เป็นสมมติฐานที่ดี

เมื่อเราพบวาฬที่ไม่มีขาหลังเราจะแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานของเราเป็นเท็จเราได้ทำสมมติฐานที่ผิด

เมื่อสมมติฐานแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผลกระทบเราจะประกาศสมมติฐานของเราเพื่อระบุว่าไม่มีผลใด ๆ สมมติฐานที่ไม่ส่งผลกระทบใด ๆ จะเรียกว่าสมมติฐานว่าง ตัวอย่างเช่นยา Celebra ไม่ได้ช่วยบรรเทาโรคไขข้ออักเสบ

จากรายละเอียดของสมมติฐานที่ไม่แน่นอนและอาจเป็นจริงหรือไม่จริงเราต้องคาดการณ์เกี่ยวกับการวิจัยและสมมติฐานของเรา

สมมติฐานต้องกว้างและต้องสามารถนำไปใช้อย่างสม่ำเสมอในเวลาและสถานที่ นักวิทยาศาสตร์มักไม่สามารถตรวจสอบสถานการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดซึ่งสามารถใช้สมมติฐานได้ ตัวอย่างเช่นพิจารณาสมมติฐาน: เซลล์พืชทั้งหมดมีนิวเคลียส

เราไม่สามารถตรวจสอบพืชที่มีชีวิตและพืชทั้งหมดที่ยังมีชีวิตอยู่เพื่อดูว่าสมมติฐานนี้เป็นเท็จหรือไม่ แต่เราสร้างการทำนายโดยใช้เหตุผลแบบนิรนัย (สร้างความคาดหวังเฉพาะของการวางนัยทั่วไป)

จากสมมติฐานของเราเราสามารถทำนายได้ดังต่อไปนี้: ถ้าฉันตรวจสอบเซลล์ของใบหญ้าแต่ละอันจะมีนิวเคลียส

ทีนี้ลองพิจารณาสมมติฐานของยา: ยา Celebra ไม่ได้ช่วยบรรเทาโรคไขข้ออักเสบ

เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้เราจะต้องเลือกชุดเงื่อนไขเฉพาะแล้วคาดการณ์ว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าเงื่อนไขนั้นเป็นจริง

เงื่อนไขที่คุณอาจต้องการที่จะลองคือปริมาณที่ได้รับยา, ระยะเวลาของการใช้ยา, อายุของผู้ป่วยและจำนวนคนที่จะตรวจสอบ

เงื่อนไขเหล่านี้ทั้งหมดที่อาจมีการเปลี่ยนแปลงเรียกว่าตัวแปร ในการวัดผลกระทบของ Celebra เราต้องทำการทดลองควบคุม

กลุ่มทดลองอยู่ภายใต้ตัวแปรที่เราต้องการทดสอบและกลุ่มควบคุมไม่ได้สัมผัสกับตัวแปรนั้น

ในการทดสอบที่ควบคุมได้ตัวแปรเดียวที่ต้องแตกต่างระหว่างสองกลุ่มคือตัวแปรที่เราต้องการทดสอบ

มาทำการทำนายจากการสังเกตผลกระทบของ Celebra ในห้องปฏิบัติการ คำทำนายคือ: ผู้ป่วยที่ทุกข์ทรมานจากโรคไขข้ออักเสบที่ใช้ Celebra และผู้ป่วยที่ใช้ยาหลอก (แท็บเล็ตของแป้งแทนยา) ไม่แตกต่างกันในความรุนแรงของโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์

เราหันกลับไปรับรู้ทางประสาทสัมผัสของเราเพื่อรวบรวมข้อมูล เราออกแบบการทดสอบตามการคาดการณ์ของเรา

การทดลองของเราอาจเป็นดังนี้: 1, 000 ผู้ป่วยที่มีอายุระหว่าง 50 และ 70 จะได้รับการสุ่มให้กับหนึ่งในสองกลุ่มจาก 500

กลุ่มทดลองจะใช้ Celebra สี่ครั้งต่อวันและกลุ่มควบคุมจะใช้ยาหลอกสี่ครั้งต่อวัน ผู้ป่วยจะไม่ทราบว่าแท็บเล็ตของพวกเขาเป็น Celebra หรือยาหลอก ผู้ป่วยจะใช้ยาเป็นเวลาสองเดือน

ในตอนท้ายของสองเดือนการทดสอบทางการแพทย์จะได้รับการจัดการเพื่อตรวจสอบว่าความยืดหยุ่นของแขนและนิ้วมีการเปลี่ยนแปลง

การทดลองของเราสร้างผลลัพธ์ต่อไปนี้: 350 จาก 500 คนที่ใช้ Celebra รายงานว่ามีโรคไขข้ออักเสบลดลงเมื่อสิ้นสุดระยะเวลา 65 จาก 500 คนที่ได้รับยาหลอกรายงานการปรับปรุง

ข้อมูลดูเหมือนว่าจะแสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อ Celebra เราจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อแสดงให้เห็นถึงผลกระทบ การวิเคราะห์ดังกล่าวแสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติของผลกระทบ Celebra

จากการวิเคราะห์การทดสอบของเราเรามีผลลัพธ์ที่เป็นไปได้สองประการ: ผลลัพธ์ตรงกับการทำนายหรือขัดแย้งกับการทำนาย

ในกรณีของเราเราสามารถปฏิเสธการทำนายของเราได้ว่า Celebra ไม่มีผลใด ๆ เนื่องจากการทำนายผิดเราต้องปฏิเสธสมมติฐานที่มีพื้นฐาน

งานของเราในตอนนี้คือการย้ำสมมติฐานในวิธีที่สอดคล้องกับข้อมูลที่มีอยู่ สมมติฐานของเราอาจเป็นได้: การบริหารงานของ Celebra ลดโรคไขข้ออักเสบเมื่อเทียบกับการบริหารงานของยาหลอก

ด้วยข้อมูลปัจจุบันเรายอมรับสมมติฐานของเราเป็นจริง เราแสดงให้เห็นว่ามันเป็นเรื่องจริงหรือไม่? ไม่อย่างแน่นอน! มีคำอธิบายอื่น ๆ ที่สามารถอธิบายผลลัพธ์ได้เสมอ

เป็นไปได้ว่าผู้ป่วยมากกว่า 500 คนที่ได้รับ Celebra กำลังจะพัฒนาต่อไป เป็นไปได้ว่ามีผู้ป่วยจำนวนมากที่รับ Celebra กินกล้วยทุกวันและกล้วยก็ปรับปรุงโรคข้ออักเสบ คุณสามารถแนะนำคำอธิบายอื่น ๆ นับไม่ถ้วน

เราจะพิสูจน์ได้อย่างไรว่าสมมติฐานใหม่ของเราเป็นจริง เราจะไม่สามารถ วิธีการทางวิทยาศาสตร์ไม่อนุญาตให้ทำการทดสอบสมมติฐานใด ๆ

สมมติฐานสามารถถูกปฏิเสธได้ในกรณีที่สมมุติฐานนั้นเป็นเท็จ ทั้งหมดที่เราสามารถพูดเกี่ยวกับสมมติฐานที่ต่อต้านคือเราไม่พบหลักฐานที่จะปฏิเสธมัน

มีความแตกต่างมากมายระหว่างการไม่สามารถหักล้างและพิสูจน์ได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเข้าใจความแตกต่างนี้เนื่องจากเป็นรากฐานของวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์ ดังนั้นเราจะทำอย่างไรกับสมมติฐานก่อนหน้าของเรา

ขณะนี้เรายอมรับว่ามันเป็นความจริง แต่เพื่อความเข้มงวดเราจำเป็นต้องส่งสมมติฐานเพื่อการทดสอบเพิ่มเติมที่สามารถพิสูจน์ได้ว่ามันผิด

ตัวอย่างเช่นเราสามารถทำการทดสอบซ้ำได้ แต่เปลี่ยนกลุ่มควบคุมและกลุ่มการทดสอบ หากสมมติฐานยังคงอยู่หลังจากความพยายามของเราที่จะล้มลงเราสามารถรู้สึกมั่นใจมากขึ้นในการยอมรับว่าเป็นจริง

อย่างไรก็ตามเราจะไม่สามารถยืนยันได้ว่าสมมติฐานนั้นเป็นจริง แต่เรายอมรับว่ามันเป็นจริงเพราะสมมติฐานต่อต้านการทดลองหลายครั้งเพื่อพิสูจน์ว่ามันผิด

นักวิทยาศาสตร์ตีพิมพ์ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสารและหนังสือวิทยาศาสตร์ในการสนทนาในการประชุมระดับชาติและนานาชาติและในการสัมมนาที่วิทยาลัยและมหาวิทยาลัย

การเผยแพร่ผลลัพธ์เป็นส่วนสำคัญของวิธีการทดลองทางวิทยาศาสตร์

ช่วยให้ผู้อื่นตรวจสอบผลลัพธ์ของคุณพัฒนาแบบทดสอบสมมติฐานใหม่หรือใช้ความรู้ที่พวกเขาได้รับเพื่อแก้ไขปัญหาอื่น ๆ