So wenden Sie die wissenschaftliche Methode an: 12 Schritte (mit Bildern)

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So wenden Sie die wissenschaftliche Methode an: 12 Schritte (mit Bildern)
So wenden Sie die wissenschaftliche Methode an: 12 Schritte (mit Bildern)
Anonim

Die wissenschaftliche Methode ist das Rückgrat jeder strengen wissenschaftlichen Untersuchung. Die wissenschaftliche Methode ist eine Reihe von Techniken und Prinzipien, die darauf abzielen, die wissenschaftliche Forschung voranzutreiben und die Ansammlung von Wissen zu fördern. Obwohl es einige Variationen der Methode und Uneinigkeit darüber gibt, wie sie verwendet werden sollte, sind die grundlegenden Schritte leicht verständlich und nicht nur für die wissenschaftliche Forschung, sondern auch für die Lösung alltäglicher Probleme von unschätzbarem Wert.

Schritte

Teil 1 von 3: Eine Hypothese aufstellen

Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 1

Schritt 1. Stellen Sie eine Frage zu etwas, das Sie beobachten

Es ist Neugier, die neues Wissen hervorbringt. Beachten Sie, wenn Sie etwas beobachten, das Sie mit Ihrem vorhandenen Wissen nicht ohne weiteres erklären können, oder etwas, das möglicherweise eine andere Erklärung hat als die üblicherweise gegebene. Fragen Sie dann, wie Sie erklären können, was die Ursache dafür ist.

Zum Beispiel stellen Sie möglicherweise fest, dass die Topfpflanze, die Sie auf die Fensterbank stellen, höher ist als die Pflanze, die Sie in Ihrem Schlafzimmer halten, obwohl es sich um dieselbe Pflanzenart handelt und Sie sie gleichzeitig gepflanzt haben. Sie können sich dann fragen, warum die beiden Pflanzen unterschiedliche Wachstumsraten haben

Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 2

Schritt 2. Führen Sie Hintergrundrecherchen zu vorhandenem Wissen über die Frage durch

Um Ihre Frage zu beantworten, müssen Sie mehr über das jeweilige Thema wissen. Beginnen Sie damit, Bücher zu lesen und online Artikel zu Ihrer Frage nachzuschlagen, um die Antwort zu finden.

  • Wenn Sie beispielsweise nach Informationen suchen, um Ihre Frage zu Pflanzen zu beantworten, können Sie zunächst Informationen zur Pflanzenbiologie und Photosynthese in einem naturwissenschaftlichen Lehrbuch oder online nachschlagen. Vielleicht finden Sie auch, dass Gartenbücher und Websites nützlich sind.
  • Sie möchten möglichst viel über Ihre Frage lesen, da die Frage möglicherweise bereits beantwortet wurde, oder Sie finden Informationen, die Ihnen bei der Hypothesenbildung helfen.
Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 3

Schritt 3. Stellen Sie eine Hypothese in Form einer Erklärung vor

Eine Hypothese ist eine mögliche Erklärung für das von Ihnen beobachtete Phänomen, basierend auf Ihrer Forschung zu diesem Thema. Es ist im Grunde eine fundierte Vermutung. Ihre Hypothese sollte eine Ursache-Wirkungs-Beziehung postulieren.

  • Ihre Hypothese sollte wie eine Tatsachenbehauptung klingen. Ihre Hypothese könnte zum Beispiel sein, dass es die größere Menge an Sonnenlicht auf der Fensterbank war, die Ihre erste Topfpflanze schneller wachsen ließ als die zweite.
  • Stellen Sie sicher, dass Ihre Hypothese überprüfbar ist. Mit anderen Worten, es muss etwas sein, das Sie in einem wissenschaftlichen Experiment beweisen können.
Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 4

Schritt 4. Machen Sie eine Vorhersage basierend auf Ihrer Hypothese

Sie sollten ein Ergebnis vorhersagen, das Sie erwarten würden, um zu sehen, ob Ihre Hypothese richtig ist. Dies ist das Ergebnis, das Sie in Ihrem Experiment bestätigen möchten.

Ihre Vorhersage sollte die Form einer Wenn-Dann-Anweisung haben. Du könntest zum Beispiel sagen: „Wenn eine Pflanze mehr direktes Sonnenlicht erhält, wächst sie schneller.“

Teil 2 von 3: Ihr Experiment durchführen

Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 5

Schritt 1. Listen Sie das Verfahren zum Testen Ihrer Hypothese auf

Listen Sie Schritt für Schritt genau auf, was Sie tun werden, um Ihre Hypothese zu testen. Dieser Schritt ist nicht nur wichtig, um sicherzustellen, dass Sie Ihre Hypothese richtig testen, sondern ermöglicht Ihnen und anderen auch, Ihr Experiment zu wiederholen.

  • Sie sollten zum Beispiel genau auflisten, wie viel Erde Sie in jeden Topf geben, wie viel Wasser Sie jeder Pflanze wie oft geben und wie viel Sonnenlicht jede Pflanze bekommt (gemessen in Watt pro Quadratmeter).
  • Die Reproduzierbarkeit ist eine der wichtigsten Grundlagen der wissenschaftlichen Methode. Daher ist es wichtig, dass Sie genau festlegen, wie Ihr Experiment durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass andere es kopieren und versuchen können, die gleichen Ergebnisse zu erzielen.
Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 6

Schritt 2. Identifizieren Sie Ihre unabhängigen und abhängigen Variablen

Ihr Experiment sollte die Wirkung einer Sache (Ihrer unabhängigen Variablen) auf eine andere Sache (Ihre abhängige Variable) testen. Identifizieren Sie Ihre unabhängigen und abhängigen Variablen und bestimmen Sie, wie Sie sie in Ihrem Experiment messen.

Im Topfpflanzenexperiment wäre die unabhängige Variable beispielsweise die Menge an Sonnenlicht, der jede Pflanze ausgesetzt ist. Ihre abhängige Variable wäre die Höhe jeder Pflanze

Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 7

Schritt 3. Gestalten Sie Ihr Experiment so, dass es die Ursache des Phänomens isoliert

Ihr Experiment muss Ihre Hypothese entweder bestätigen oder nicht bestätigen, also muss es so durchgeführt werden, dass die Ursache des Phänomens isoliert und identifiziert werden kann. Mit anderen Worten, es sollte „kontrolliert“werden.

  • Sie können beispielsweise ein Experiment entwerfen, bei dem Sie 3 verschiedene Topfpflanzen (der gleichen Art) an 3 verschiedenen Orten platzieren: 1 auf der Fensterbank, 1 im selben Raum, aber in einem Bereich mit weniger direkter Sonneneinstrahlung und 1 in einem abgedunkelter Schrank. Sie würden dann über einen Zeitraum von 6 Wochen aufzeichnen, wie groß jede Pflanze am Ende jeder Woche wird.
  • Stellen Sie sicher, dass Sie jeweils nur ein einzelnes Phänomen testen. Alle anderen Variablen sollten über Ihre Stichproben hinweg konstant sein. Zum Beispiel sollten alle 3 Ihrer Pflanzen in Töpfen derselben Größe mit derselben Art und Menge an Erde stehen. Sie sollten auch jeden Tag zur gleichen Zeit die gleiche Menge Wasser bekommen.
  • Für einige komplexe Fragen kann es Hunderte oder Tausende von möglichen Ursachen geben, und es kann schwierig oder unmöglich sein, sie in einem einzelnen Experiment zu isolieren.
Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 8

Schritt 4. Führen Sie tadellose Aufzeichnungen

Andere Personen müssen in der Lage sein, einen Test auf die gleiche Weise wie Sie einzurichten und das gleiche Ergebnis zu erhalten. Stellen Sie sicher, dass Sie sehr gründliche Aufzeichnungen führen, die das Experiment, das Verfahren, das Sie befolgen, und die Daten, die Sie sammeln, dokumentieren.

Es ist sehr wichtig, dass Sie anderen Wissenschaftlern ermöglichen, alles, was Sie getan haben, genau zu kopieren, wenn sie Ihr Experiment wiederholen. So können sie ausschließen, dass Ihre Ergebnisse auf Abweichungen oder Fehler zurückzuführen sind

Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 9

Schritt 5. Führen Sie Ihr Experiment durch und sammeln Sie quantifizierte Ergebnisse

Nachdem Sie Ihr Experiment entworfen haben, müssen Sie es ausführen. Stellen Sie sicher, dass Ihre Ergebnisse in quantifizierten Messwerten zusammengefasst sind, die es Ihnen ermöglichen, sie zu analysieren und anderen zu ermöglichen, Ihr Experiment objektiv zu wiederholen.

  • Stellen Sie im Beispiel einer Topfpflanze jede Pflanze in die von Ihnen ausgewählten Bereiche mit unterschiedlicher Sonneneinstrahlung. Wenn die Pflanzen bereits über der Bodenlinie gewachsen sind, notieren Sie ihre Anfangshöhe. Gießen Sie jede Pflanze täglich mit genau der gleichen Menge Wasser. Am Ende jedes 7-tägigen Zeitraums notieren Sie die Höhe jeder Pflanze.
  • Sie sollten Ihr Experiment mehrmals durchführen, um sicherzustellen, dass Ihre eigenen Ergebnisse konsistent sind und Anomalien auszumerzen. Es gibt keine festgelegte Anzahl von Wiederholungen eines Experiments, aber Sie sollten versuchen, es mindestens zweimal zu wiederholen.

Teil 3 von 3: Ihre Ergebnisse analysieren und melden

Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 10

Schritt 1. Untersuchen Sie die von Ihnen erhobenen Daten und ziehen Sie Schlussfolgerungen daraus

Hypothesentests sind einfach eine Möglichkeit, Daten zu sammeln, die Ihnen helfen, Ihre Hypothese entweder zu bestätigen oder nicht zu bestätigen. Analysieren Sie Ihre Ergebnisse, um zu bestimmen, wie sich die unabhängige Variable auf die abhängige Variable ausgewirkt hat, und sehen Sie, ob Ihre Hypothese bestätigt wurde.

  • Sie können Ihre Daten analysieren, indem Sie in Ihren Ergebnissen nach bestimmten Mustern oder proportionalen Beziehungen suchen. Wenn Sie beispielsweise feststellen, dass die Pflanzen mit mehr Sonnenlicht schneller wuchsen als die Pflanze, die im Dunkeln gelassen wurde, können Sie daraus schließen, dass die Menge an Sonnenlicht in direktem Verhältnis zur Wachstumsrate stand.
  • Unabhängig davon, ob die Daten die Hypothese bestätigen oder nicht bestätigen, müssen Sie immer nach anderen Dingen Ausschau halten, sogenannten "confounding" oder "exogenen" Variablen, die die Ergebnisse beeinflusst haben könnten. Wenn dies der Fall ist, müssen Sie Ihr Experiment möglicherweise neu entwerfen und wiederholen.
  • Bei komplizierteren Tests können Sie möglicherweise nicht herausfinden, ob Ihre Hypothese bestätigt wird, ohne zuerst viel Zeit damit zu verbringen, sich die Daten anzusehen, die Sie in Ihrem Hypothesentest gesammelt haben.
  • Sie können auch feststellen, dass Ihr Test nicht schlüssig ist, wenn er Ihre Hypothese nicht oder nicht bestätigt.
Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 11

Schritt 2. Melden Sie ggf. Ihre Ergebnisse

Wissenschaftler berichten in der Regel in wissenschaftlichen Zeitschriften oder in Vorträgen auf Konferenzen über ihre Forschungsergebnisse. Sie berichten nicht nur über die Ergebnisse, sondern auch über ihre Methodik und alle Probleme oder Fragen, die während ihrer Hypothesenprüfung auftraten. Wenn Sie Ihre Ergebnisse melden, können andere darauf aufbauen.

  • Sie könnten beispielsweise erwägen, Ihre Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Zeitschrift wie Nature oder auf einer wissenschaftlichen Konferenz einer lokalen Universität zu veröffentlichen.
  • Das Format, in dem Sie Ihre Ergebnisse kommunizieren, wird maßgeblich vom Veranstaltungsort bestimmt. Wenn Sie beispielsweise Ihre Ergebnisse auf einer Wissenschaftsmesse präsentieren, reicht möglicherweise eine einfache Postertafel aus.
Verwenden Sie die wissenschaftliche Methode Schritt 12

Schritt 3. Führen Sie bei Bedarf weitere Recherchen durch

Wenn die Daten Ihre ursprüngliche Hypothese nicht bestätigen konnten, ist es an der Zeit, eine neue Hypothese aufzustellen und zu testen. Glücklicherweise hat Ihnen Ihr erstes Experiment wertvolle Informationen geliefert, die Ihnen helfen, eine neue Hypothese zu bilden. Beginnen Sie von vorne, um weiterhin zu versuchen, eine Antwort auf Ihre Frage zu finden.

  • Wenn Ihr Topfpflanzenexperiment beispielsweise keine signifikante Beziehung zwischen der empfangenen Sonnenlichtmenge und den Wachstumsraten Ihrer drei Pflanzen zeigte, sollten Sie überlegen, welche anderen Variablen den Unterschied in der Pflanzenhöhe erklären könnten, den Sie zuvor beobachtet haben. Dies kann die Wassermenge sein, die Sie für jede Pflanze verwenden, die Art des verwendeten Bodens usw.
  • Auch wenn Ihre Hypothese nach 1 Experiment bestätigt wird, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse reproduzierbar und nicht nur ein einmaliger Zufall sind.

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Tipps

  • Verstehe den Unterschied zwischen einer Korrelation und einer kausalen Beziehung. Wenn Sie Ihre Hypothese bestätigen, haben Sie eine Korrelation (eine Beziehung zwischen zwei Variablen) gefunden. Bestätigen auch andere die Hypothese, ist die Korrelation stärker. Aber nur weil es eine Korrelation gibt, heißt das nicht unbedingt, dass eine Variable die andere verursacht hat. Tatsächlich müssen Sie alle diese Verfahren anwenden, um ein gutes Projekt zu haben.
  • Es gibt viele Möglichkeiten, Hypothesen zu testen, und die oben beschriebene Art von Experiment ist nur eine einfache Variante. Hypothesentests können auch in Form von Doppelblindstudien, statistischer Datenerhebung oder anderen Methoden erfolgen. Der verbindende Faktor ist, dass alle Methoden Daten oder Informationen sammeln, die zum Testen der Hypothese verwendet werden können.

Warnungen

  • Lassen Sie immer die Daten für sich sprechen. Wissenschaftler müssen immer darauf achten, dass ihre Vorurteile, Fehler und Egos nicht zu irreführenden Ergebnissen führen. Melden Sie Ihre Versuche immer wahrheitsgetreu und detailliert.
  • Vorsicht vor exogenen Variablen. Schon bei den einfachsten Experimenten können sich Umweltfaktoren einschleichen und Ihre Ergebnisse beeinflussen.

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