مراحل حل یک مسئله به روش علمی کدامند؟

ستاره | سرویس محتوای کمک درسی – تحقیقات زیست شناسی معمولا با مشاهدات آغاز می‌شود. یعنی چیزی که توجه زیست شناس را به خود جلب می‌کند. به عنوان مثال یک متخصص زیست شناسی سرطان ممکن است متوجه شود که نوع خاصی از سرطان نمی‌تواند با شیمی درمانی معالجه شود و متعجب می‌شود که دلیل آن چیست. یک بوم شناس دریایی مشاهده می‌کند که صخره‌های مرجانی صفحات خود را سفید می‌کنند، یعنی به سفید تغییر رنگ می‌دهند و می‌خواهند علت آن را بدانند.

زیست شناسان چگونه این مشاهدات خود را پیگیری می‌کنند؟ شما چگونه می‌توانید مشاهدات خود از دنیای طبیعی را پیگیری کنید؟ در این مقاله ما روش علمی را توضیح خواهیم داد. یک روش منطقی حل مسئله که توسط زیست شناسان و بسیاری از دانشمندان دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مراحل حل مسئله به روش علمی

چگونه روش علمی برای آزمودن یک فرضیه استفاده می‌شود؟ در هسته مرکزی زیست شناسی و علوم دیگر، یک روش حل مسئله به نام روش علمی نهاده شده است. روش علمی دارای پنج مرحله اصلی و یک مرحله بازبینی و تکرار است:

۱. مشاهده کردن
۲. پرسیدن سوال
۳. ایجاد یک فرضیه
۴. ایجاد یک پیش بینی براساس فرضیه
۵. آزمایش پیش بینی
۶. بازبینی

روش علمی در همه علوم از جمله شیمی، فیزیک، زمین شناسی و روان شناسی استفاده شده است. دانشمندان در این زمینه سوالات متفاوتی دارند و آزمایش‌های گوناگونی انجام می‌دهند. با این حال آن‌ها از یک رویکرد اصلی برای یافتن پاسخ‌هایی استفاده می‌کنند که منطقی هستند و با شواهد حمایت می‌شوند.

یک مثال برای مراحل روش علمی: برشته نشدن نان

۱. مشاهده کردن

فرض کنید شما دو تکه نان دارید، آن‌ها را توستر قرار دهید و دکمه را فشار دهید. اما با این حال نان شما توست نشود.

مشاهده: توستر نان را توست نمی‌کند!

 

۲. پرسیدن سوال

 

چرا نان من توست نمی‌شود؟

سوال: چرا توستر من، نان تست را برشته نمی‌کند؟

 

۳. ایجاد یک فرضیه

 

فرضیه جواب بالقوه‌ای است که به یک سوال داده می‌شود، جوابی که بتواند مورد بررسی قرار گیرد. برای مثال در اینجا فرضیه ما این است که توستر نان را توست نمی‌کند، زیرا پریز برق قطع شده است.

فرضیه: ممکن است پریز برق قطع شده باشد.

این فرضیه لزوما توضیح درستی نیست. در عوض این یک توضیح احتمالی است که می‌توانیم آن را آزمایش کرده تا ببینیم که چقدر احتمال دارد درست باشد، شاید هم نیاز باشد که فرضیه جدید دیگری بسازیم.

 

۴. پیش بینی کردن

 

پیش بینی، نتیجه قابل انتظاری است که ما از درستی یک فرضیه داریم. در اینجا ما می‌توانیم پیش بینی کنیم که اگر پریز برق قطع شده است، ما می‌توانیم توستر را به پریز دیگری متصل کنیم و مشکل را رفع کنیم.

پیش بینی: اگر توستر را به پریز دیگری وصل کنیم، آن‌گاه می‌تواند نان را برشته کند.

 

۵. آزمایش پیش بینی

 

برای آزمودن فرضیه باید مشاهدات یا آزمایش‌هایی مرتبط با پیش بینی انجام دهیم. به عنوان مثال در اینجا ما باید توستر را به پریز دیگری متصل کرده و ببینیم که آیا نان را توست می‌کند یا خیر.

آزمایش پیش بینی: توستر را به یک پریز دیگر وصل کنید و دوباره امتحان کنید.

• اگر توستر نان را توست می‌کند، پس فرضیه پشتیبانی می‌شود و احتمالا درست است.
• اگر توستر نان را توست نکند پس فرضیه پشتیبانی نشده و احتمالا اشتباه است.

نتایج آزمایش ممکن است موافق یا مخالف با فرضیه باشد. نتایج پشتیبانی شده یک فرضیه نمی‌تواند به طور قطعی ثابت کند که آن فرضیه درست است، اما به این معناست که احتمال درستی آن وجود دارد. از سوی دیگر اگر نتایج فرضیه متناقض باشد، آن فرضیه احتمالا نادرست است. مگر اینکه نقصی در آزمایش وجود داشته باشد. احتمالات همیشه ممکن هستند. یک نتیجه متناقض به این معنی است که ما می‌توانیم این فرضیه را کنار گذاشته و به دنبال فرضیه جدیدی برویم.

 

۶. بازبینی و نتیجه گیری

 

بازبینی یعنی از نتایج به دست آمده فرضیه و پیش بینی‌های جدید ایجاد کنیم. آخرین مرحله روش علمی، بازتاب نتایج به دست آمده و استفاده از آن‌ها برای هدایت مراحل بعدی است؛ و نتیجه این است که:

احتمال اول: نان‌های من برشته شدند! به احتمال زیاد فرضیه صحیح است.

احتمال دوم: نان‌های من بازهم برشته نشدند! فرضیه غلط است.

زمان بازبینی

تابلو سمت چپ (درمورد حمایت از فرضیه): اما واقعا چه مشکلی برای پریز به وجود آمده است؟

تابلو سمت راست (درمورد پشتیبانی نشدن از فرضیه): ممکن است یک سیم قطع شده در پریز وجود داشته باشد. 

• اگر فرضیه پشتیبانی شود، ما ممکن است برای تایید آن از آزمایش‌های دیگری هم استفاده کرده یا برای اینکه خاص‌تر شود، در آن تجدید نظر کنیم. برای مثال ممکن است تحقیق کنیم که چرا پریز قطع شده است.
• اگر فرضیه حمایت نشود، ما یک فرضیه جدید را ارائه خواهیم داد. به عنوان مثال فرضیه بعدی این است که ممکن است یک سیم قطع شده در توستر وجود داشته باشد.

در بیشتر موارد حل یک مسئله به روش علمی یک فرآیند بازبینی است. به عبارت دیگر، مثل یک چرخه عمل می‌کند نه یک خط مستقیم. نتیجه یک مرحله به بازخوردی تبدیل می‌شود که مراحل بعدی را تقویت کرده و به سوالات پاسخ می‌دهد.

 

خلاصه مراحل حل یک مسئله به روش علمی

• گام اول – توضیح مشکل خاص: نقطه شروع، تشخیص و بیان یک سوال خاص است.
• گام دوم – جمع آوری اطلاعات با استفاده از مشاهدات: اطلاعاتی از قبل درمورد مشکل جمع آوری کرده و اطلاعاتی هم با استفاده از حواس مان به دست آوریم.
• گام سوم – ایجاد فرضیه: از مشاهدات برای ایجاد فرضیه و یک توضیح آزمایشی برای مشکل استفاده کنیم.
• گام چهارم  – آزمایش فرضیه: آزمایش روشی برای سنجش فرضیه به وسیله فرآیند جمع آوری اطلاعات تحت شرایط کنترل شده است. آزمایش کنترل شده دو گروه است: گروه کنترل و گروه تجربی.
• گام پنجم – سازماندهی و ثبت اطلاعات جمع آوری شده: اطلاعات به دست آمده در طی فرآیند آزمایش و داده‌ها باید به دقت جمع آوری شوند.
• گام ششم – نتیجه گیری: داده‌ها باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته تا مشخص شود که آیا نتایج فرضیه را حمایت می‌کنند یا نه. اگر فرضیه حمایت نشود، یک فرضیه جدید برای آزمودن ارائه می‌شود.