الطريقة العلمية: الخطوات الست وخصائصها (مثال) - علم - 2025

و المنهج العلمي هو العملية المستخدمة في فروع العلم لاختبار الفرضية العلمية من خلال المراقبة والاستجواب، وصياغة الفرضية، والتجريب. إنها طريقة عقلانية للحصول على معرفة موضوعية وموثوقة.

لذلك فإن الطريقة العلمية لها سلسلة من الخصائص التي تحددها: الملاحظة والتجريب وطرح الأسئلة والإجابة عليها. ومع ذلك ، لا يتبع جميع العلماء هذه العملية بالضبط. يمكن اختبار بعض فروع العلم بسهولة أكبر من غيرها.

خطوات المنهج العلمي: سؤال ، تحقيق ، صياغة فرض ، تجربة ، تحليل بيانات ، استنتاجات.

على سبيل المثال ، العلماء الذين يدرسون كيف تتغير النجوم مع تقدمهم في العمر أو كيف تهضم الديناصورات طعامهم لا يستطيعون دفع حياة النجم بمليون سنة أو إجراء دراسات واختبارات مع الديناصورات لاختبار فرضياتهم.

عندما لا يكون التجريب المباشر ممكنًا ، يقوم العلماء بتعديل الطريقة العلمية. على الرغم من أنه يتغير مع كل تحقيق علمي تقريبًا ، إلا أن الهدف واحد: اكتشاف علاقات السبب والنتيجة من خلال طرح الأسئلة ، وجمع البيانات وفحصها ، ومعرفة ما إذا كان يمكن دمج جميع المعلومات المتاحة في إجابة منطقية.

من ناحية أخرى ، غالبًا ما يمر العالم بمراحل الطريقة العلمية مرة أخرى ، حيث قد تجعل المعلومات أو البيانات أو الاستنتاجات الجديدة من الضروري متابعة الخطوات مرة أخرى.

على سبيل المثال ، قد يفترض أحد العلماء أن "الإفراط في تناول الطعام يسرع الشيخوخة" ، وإجراء تجربة ، والتوصل إلى نتيجة. يمكنك بعد ذلك اتباع الخطوات مرة أخرى ، بدءًا من فرضية أخرى ، مثل "تناول الكثير من السكر يسرع الشيخوخة".

ما هي الطريقة العلمية ولماذا؟

الطريقة العلمية هي طريقة تجريبية للتحقيق تعمل على الحصول على معرفة ومعلومات جديدة. "التجريبية" تعني أنها تستند إلى الواقع ، وتستخدم البيانات ؛ إنه عكس "النظري". لذلك ، يستخدم العلماء المنهج العلمي للتعرف على الواقع وجمع البيانات وإجراء التجارب. يمكن تقسيمها إلى ست خطوات / مراحل / مراحل تنطبق على جميع أنواع البحث:

- سؤال مبني على الملاحظة.

-تحقيق.

- صياغة الفرضية.

- التجريب.

-تحليل البيانات.

- رفض أو قبول الفرضية (الاستنتاجات).

بعد ذلك سأعرض الخطوات الأساسية التي يتم اتخاذها عند إجراء التحقيق. لكي تفهمها بشكل أفضل ، في نهاية المقالة سأترك مثالاً لتطبيق الخطوات في تجربة علم الأحياء ؛ في اكتشاف بنية الحمض النووي.

الخصائص الرئيسية للطريقة العلمية

- استخدم الملاحظة كنقطة انطلاق.

- اطرح الأسئلة والأجوبة. لصياغة فرضية ، يطرح العالِم أسئلة وأجوبة بطريقة منهجية ، ساعيًا إلى إقامة علاقات بين السبب والنتيجة في جوانب الواقع.

- يتطلب التحقق ، أي أن النتائج تحتاج إلى التحقق من قبل علماء مختلفين.

- يولد استنتاجات قابلة للدحض. إذا تعذر التحقق من الاستنتاجات ، فلا يمكن تطبيق الطريقة العلمية.

- ينتج نتائج قابلة للتكرار. يمكن للعلماء تكرار التجارب لمحاولة الحصول على نفس النتائج.

- إنه موضوعي. يقوم على التجريب والملاحظة ، وليس الآراء الذاتية.

ما هي خطوات المنهج العلمي؟ ما تتكون منه وخصائصها

الخطوة 1 - اطرح سؤالاً بناءً على الملاحظة

تبدأ الطريقة العلمية عندما يسأل العالم / الباحث سؤالاً عن شيء ما لاحظوه أو ما الذي يبحثون عنه: كيف ، ماذا ، متى ، من ، ماذا ، لماذا ، أو أين؟

أمثلة على الملاحظات والأسئلة:

- لاحظ لويس باستور تحت المجهر أن دودة القز في جنوب فرنسا مصابة بأمراض مصابة بالطفيليات.

- يلاحظ عالم أحياء تحت المجهر أن وجود أنواع معينة من الخلايا يحسن من أعراض الجدري. قد تسأل ، هل تقاوم هذه الخلايا فيروس الجدري؟

- ألبرت أينشتاين ، عندما كان يطور نظريته في النسبية الخاصة ، سأل نفسه: ما الذي ستراه إذا كان بإمكانك المشي بجوار شعاع من الضوء أثناء انتشاره عبر الفضاء؟

الخطوة 2 - التحقيق

تتكون هذه الخطوة من إجراء البحث وجمع المعلومات للمساعدة في الإجابة على السؤال. من المهم أن تكون المعلومات التي تم جمعها موضوعية ومن مصادر موثوقة. يمكن التحقق منها من خلال قواعد بيانات الإنترنت ، في المكتبات والكتب والمقابلات والبحوث وغيرها.

هناك عدة أنواع من الملاحظة العلمية. الأكثر شيوعًا هي المباشرة وغير المباشرة.

الخطوة 3 - صياغة الفرضية

المرحلة الثالثة هي صياغة الفرضية. الفرضية عبارة عن بيان يمكن استخدامه للتنبؤ بنتيجة الملاحظات المستقبلية.

أمثلة على الفرضيات:

• لاعبو كرة القدم الذين يتدربون بانتظام ويستغلون الوقت ، يسجلون أهدافًا أكثر من أولئك الذين فاتتهم 15٪ من الدورات التدريبية.
• الآباء الجدد الذين درسوا التعليم العالي ، في 70 ٪ من الحالات أكثر استرخاء أثناء الولادة.

يجب أن تسمح الفرضية المفيدة بالتنبؤات من خلال التفكير ، بما في ذلك التفكير الاستنتاجي. يمكن أن تتنبأ الفرضية بنتيجة تجربة في المختبر أو ملاحظة ظاهرة في الطبيعة.

إذا لم يكن من الممكن الوصول إلى التنبؤات عن طريق الملاحظة أو التجربة ، فإن الفرضية ليست قابلة للاختبار بعد وستظل لهذا الإجراء غير العلمي. في وقت لاحق ، يمكن للتكنولوجيا أو النظرية الجديدة أن تجعل التجارب اللازمة ممكنة.

الخطوة 4 - التجريب

تجربة حالة مع البشر.

الخطوة التالية هي التجريب ، عندما يقوم العلماء بإجراء ما يسمى بالتجارب العلمية ، والتي يتم فيها اختبار الفرضيات.

يمكن اختبار التنبؤات التي تحاول الفرضيات القيام بها بالتجارب. إذا كانت نتائج الاختبار تتعارض مع التوقعات ، يتم التشكيك في الفرضيات وتصبح أقل استدامة.

إذا أكدت النتائج التجريبية تنبؤات الفرضيات ، فإن الفرضيات تعتبر أكثر صحة ، لكنها قد تكون خاطئة وتظل عرضة لمزيد من التجارب.

لتجنب خطأ الملاحظة في التجارب ، يتم استخدام تقنية التحكم التجريبية. تستخدم هذه التقنية التباين بين عينات (أو ملاحظات) متعددة في ظل ظروف مختلفة لمعرفة ما يختلف أو يظل كما هو.

مثال

لاختبار الفرضية "معدل نمو العشب لا يعتمد على كمية الضوء" ، يجب على المرء أن يلاحظ ويأخذ البيانات من العشب الذي لا يتعرض للضوء.

وهذا ما يسمى "مجموعة التحكم". إنها متطابقة مع المجموعات التجريبية الأخرى ، باستثناء المتغير قيد البحث.

من المهم أن تتذكر أن المجموعة الضابطة يمكن أن تختلف فقط عن أي مجموعة تجريبية بمتغير واحد. بهذه الطريقة يمكنك معرفة أن هذا المتغير هو الذي ينتج التغييرات أم لا.

على سبيل المثال ، لا يمكن مقارنة العشب الموجود في الظل بالخارج بالعشب الموجود في الشمس. ولا عشب مدينة مع عشب مدينة أخرى. هناك متغيرات بين المجموعتين بالإضافة إلى الضوء ، مثل رطوبة التربة ودرجة الحموضة.

مثال آخر لمجموعة تحكم شائعة جدًا

تعد التجارب لمعرفة ما إذا كان الدواء فعالًا في علاج ما هو مرغوب فيه شائعة جدًا. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد معرفة تأثيرات الأسبرين ، فيمكنك استخدام مجموعتين في التجربة الأولى:

• المجموعة التجريبية 1 ، والتي يتم توفير الأسبرين لها.
• المجموعة الضابطة 2 ، بنفس خصائص المجموعة 1 ، والتي لم يتم توفير الأسبرين لها.

الخطوة 5: تحليل البيانات

بعد التجربة ، يتم أخذ البيانات ، والتي يمكن أن تكون في شكل أرقام ، نعم / لا ، حاضر / غائب ، أو ملاحظات أخرى.

الجمع المنتظم والدقيق للقياسات والبيانات هو الفرق بين العلوم الزائفة مثل الكيمياء والعلوم ، مثل الكيمياء أو علم الأحياء. يمكن إجراء القياسات في بيئة خاضعة للرقابة ، مثل المختبر ، أو على أشياء يتعذر الوصول إليها أو لا يمكن التلاعب بها ، مثل النجوم أو التجمعات البشرية.

غالبًا ما تتطلب القياسات أدوات علمية متخصصة مثل موازين الحرارة ، والمجاهر ، وأجهزة القياس الطيفية ، ومسرعات الجسيمات ، وأجهزة قياس الجهد…

تتضمن هذه الخطوة تحديد ما تظهره نتائج التجربة وتحديد الإجراءات التالية التي يجب اتخاذها. في الحالات التي يتم فيها تكرار التجربة عدة مرات ، قد يكون التحليل الإحصائي ضروريًا.

إذا رفض الدليل الفرضية ، فسيلزم فرض فرضية جديدة. إذا كانت البيانات من التجربة تدعم الفرضية ، ولكن الدليل ليس قويًا بما يكفي ، فيجب اختبار تنبؤات الفرضية الأخرى بتجارب أخرى.

بمجرد أن يتم دعم الفرضية بقوة بواسطة الدليل ، يمكن طرح سؤال بحث جديد لتوفير مزيد من المعلومات حول نفس الموضوع.

الخطوة 6: الاستنتاجات. تفسير البيانات وقبول أو رفض الفرضية

بالنسبة للعديد من التجارب ، يتم تشكيل الاستنتاجات على أساس تحليل غير رسمي للبيانات. اسأل ببساطة ، هل البيانات تتناسب مع الفرضية؟ إنها طريقة لقبول أو رفض فرضية.

ومع ذلك ، فمن الأفضل تطبيق تحليل إحصائي على البيانات ، لتحديد درجة "القبول" أو "الرفض". تعتبر الرياضيات مفيدة أيضًا في تقييم تأثيرات أخطاء القياس وأوجه عدم اليقين الأخرى في التجربة.

إذا تم قبول الفرضية ، فلن يكون مضمونًا أنها الفرضية الصحيحة. هذا يعني فقط أن نتائج التجربة تدعم الفرضية. من الممكن تكرار التجربة والحصول على نتائج مختلفة في المرة القادمة. قد تفسر الفرضية أيضًا الملاحظات ، لكنها التفسير الخاطئ.

إذا تم رفض الفرضية ، فقد تكون نهاية التجربة أو يمكن إجراؤها مرة أخرى. إذا كررت العملية ، سيكون لديك المزيد من الملاحظات والمزيد من البيانات.

الخطوات الأخرى هي: 7- توصيل النتائج و8- تحقق من النتائج من خلال تكرار البحث (الذي أجراه علماء آخرون)

إذا كان لا يمكن تكرار التجربة للحصول على نفس النتائج ، فهذا يعني أن النتائج الأصلية قد تكون خاطئة. نتيجة لذلك ، من الشائع إجراء تجربة واحدة عدة مرات ، خاصةً عندما تكون هناك متغيرات غير خاضعة للرقابة أو مؤشرات أخرى لخطأ تجريبي.

للحصول على نتائج مهمة أو مفاجئة ، قد يحاول علماء آخرون أيضًا تكرار النتائج بأنفسهم ، خاصة إذا كانت هذه النتائج مهمة لعملهم.

مثال حقيقي للطريقة العلمية في اكتشاف بنية الحمض النووي

يعد تاريخ اكتشاف بنية الحمض النووي مثالًا كلاسيكيًا لخطوات الطريقة العلمية: في عام 1950 ، كان معروفًا أن الوراثة الجينية لها وصف رياضي ، من دراسات جريجور مندل ، وأن الحمض النووي يحتوي على معلومات وراثية.

ومع ذلك ، فإن آلية تخزين المعلومات الجينية (أي الجينات) في الحمض النووي لم تكن واضحة.

من المهم أن نلاحظ أن واتسون وكريك لم يشاركا فقط في اكتشاف بنية الحمض النووي ، على الرغم من حصولهما على جائزة نوبل. ساهم العديد من العلماء في ذلك الوقت بالمعرفة والبيانات والأفكار والاكتشافات.

سؤال من الملاحظات

حددت الأبحاث السابقة على الحمض النووي تركيبته الكيميائية (النيوكليوتيدات الأربعة) ، وبنية كل من النيوكليوتيدات ، وخصائص أخرى.

تم تحديد الحمض النووي باعتباره ناقلًا للمعلومات الجينية من خلال تجربة Avery-MacLeod-McCarty في عام 1944 ، لكن آلية كيفية تخزين المعلومات الجينية في الحمض النووي لم تكن واضحة.

لذلك يمكن أن يكون السؤال:

تحقيق

الأشخاص المعنيون ، بمن فيهم لينوس بولينج أو واتسون أو كريك ، قاموا بالتحقيق والبحث عن المعلومات ؛ في هذه الحالة يمكن البحث عن الوقت والكتب والمحادثات مع الزملاء.

فرضية

اقترح لينوس بولينج أن الحمض النووي يمكن أن يكون حلزونًا ثلاثيًا. تم النظر في هذه الفرضية أيضًا من قبل فرانسيس كريك وجيمس د. واتسون لكنهم تجاهلوها.

عندما علم واتسون وكريك بفرضية بولينج ، فهموا من البيانات الموجودة أنه كان مخطئًا ، وسرعان ما اعترف بولينج بصعوباته في هذا الهيكل. لذلك ، كان السباق لاكتشاف بنية الحمض النووي هو اكتشاف البنية الصحيحة.

ما هو التنبؤ الذي ستقوم به الفرضية؟ إذا كان للحمض النووي بنية حلزونية ، فسيكون نمط حيود الأشعة السينية على شكل X.

لذلك ، سيتم اختبار الفرضية القائلة بأن الحمض النووي له بنية حلزونية مزدوجة مع نتائج / بيانات الأشعة السينية ، وعلى وجه التحديد ، تم اختبارها باستخدام بيانات حيود الأشعة السينية التي قدمتها روزاليند فرانكلين وجيمس واتسون وفرانسيس كريك في عام 1953.

تجربة

قامت روزاليند فرانكلين ببلورة الحمض النووي النقي وإجراء حيود الأشعة السينية لإنتاج الصورة رقم 51. وأظهرت النتائج شكل X.

تم عرض الأدلة التجريبية التي تدعم نموذج Watson and Crick في سلسلة من خمس ورقات منشورة في Nature.

من بين هؤلاء ، كانت ورقة فرانكلين وريموند جوسلينج هي أول منشور يحتوي على بيانات حيود الأشعة السينية لدعم نموذج واتسون وكريك.

التحليل والاستنتاجات

عندما رأى واتسون نمط الحيود المفصل ، تعرف عليه فورًا على أنه حلزون.

أنتج هو وكريك نموذجهم ، مستخدمين هذه المعلومات إلى جانب المعلومات المعروفة سابقًا حول تكوين الحمض النووي وحول التفاعلات الجزيئية ، مثل الترابط الهيدروجيني.

التاريخ

نظرًا لصعوبة تحديد الوقت الذي بدأ فيه استخدام الطريقة العلمية بالضبط ، فمن الصعب الإجابة على سؤال من قام بإنشائها.

تطورت الطريقة وخطواتها بمرور الوقت وقدم العلماء الذين كانوا يستخدمونها مساهماتهم وتطوروا وصقلوا شيئًا فشيئًا.

أرسطو والإغريق

كان أرسطو ، أحد أكثر الفلاسفة تأثيرًا في التاريخ ، مؤسس العلم التجريبي ، أي عملية اختبار الفرضيات من التجربة والتجريب والملاحظة المباشرة وغير المباشرة.

كان الإغريق أول حضارة غربية بدأت في المراقبة والقياس لفهم ودراسة ظواهر العالم ، ولكن لم يكن هناك هيكل يسميها المنهج العلمي.

المسلمون والعصر الذهبي للإسلام

في الواقع ، بدأ تطوير المنهج العلمي الحديث مع العلماء المسلمين خلال العصر الذهبي للإسلام ، في القرنين العاشر والرابع عشر. في وقت لاحق ، واصل علماء الفلاسفة في عصر التنوير تحسينه.

ومن بين جميع العلماء الذين ساهموا ، كان الحسن (أبو علي الحسن بن الحسن بن الهيام) المساهم الرئيسي ، واعتبره بعض المؤرخين "مهندس المنهج العلمي". كانت طريقته في المراحل التالية ، ويمكن ملاحظة تشابهها مع تلك الموضحة في هذه المقالة:

-مراقبة العالم الطبيعي.

- تحديد / تحديد المشكلة.

- صياغة فرضية.

- اختبار الفرضية من خلال التجريب.

-تقييم وتحليل النتائج.

- تفسير البيانات واستخلاص النتائج.

-نشر النتائج.

عصر النهضة

يعتبر الفيلسوف روجر بيكون (1214 - 1284) أول شخص يطبق الاستدلال الاستقرائي كجزء من المنهج العلمي.

خلال عصر النهضة ، طور فرانسيس بيكون الطريقة الاستقرائية من خلال السبب والنتيجة ، واقترح ديكارت أن الاستنتاج هو الطريقة الوحيدة للتعلم والفهم.

نيوتن والعلم الحديث

يمكن اعتبار إسحاق نيوتن العالم الذي صقل العملية أخيرًا حتى اليوم معروفة. لقد اقترح ، ووضع موضع التنفيذ ، حقيقة أن الطريقة العلمية تحتاج إلى كل من الطريقة الاستنتاجية والطريقة الاستقرائية.

بعد نيوتن ، كان هناك علماء عظماء آخرون ساهموا في تطوير الطريقة ، بما في ذلك ألبرت أينشتاين.

أهمية

الطريقة العلمية مهمة لأنها طريقة موثوقة لاكتساب المعرفة. وهو يقوم على أساس الادعاءات والنظريات والمعرفة بالبيانات والتجارب والملاحظات.

لذلك ، من الضروري للنهوض بالمجتمع في التكنولوجيا والعلوم بشكل عام والصحة وبشكل عام توليد المعرفة النظرية والتطبيقات العملية.

على سبيل المثال ، هذه الطريقة في العلم تتعارض مع تلك القائمة على الإيمان. بالإيمان ، تؤمن التقاليد أو الكتابات أو المعتقدات بشيء ما ، دون أن تستند إلى أدلة يمكن دحضها ، ولا يمكن إجراء تجارب أو ملاحظات تنكر أو تقبل معتقدات هذا الإيمان.

مع العلم ، يمكن للباحث تنفيذ خطوات هذه الطريقة ، والتوصل إلى استنتاجات ، وتقديم البيانات ، ويمكن للباحثين الآخرين تكرار تلك التجربة أو الملاحظات للتحقق من صحتها أم لا.

المراجع

1. هيرنانديز سامبيري ، روبرتو ؛ فرنانديز كولادو وكارلوس وبابتيستا لوسيو ، بيلار (1991). منهجية البحث (الطبعة الثانية ، 2001). المكسيك DF ، المكسيك. ماكجرو هيل.
2. كازيليك ، سي جيه وبيرسون ، ديفيد (2016 ، 28 يونيو). ما هي الطريقة العلمية؟ جامعة ولاية أريزونا ، كلية الآداب والعلوم الليبرالية. تم الوصول إليه في 15 يناير 2017.
3. لوديكو ، مارجريت ج. سبولدينج ، دين ت. وفوجتل ، كاثرين هـ. (2006). طرق في البحث التربوي: من النظرية إلى الممارسة (الطبعة الثانية ، 2010). سان فرانسيسكو ، الولايات المتحدة. جوسي باس.
4. ماركيز ، عمر (2000). عملية البحث في العلوم الاجتماعية. باريناس ، فنزويلا. UNELLEZ.
5. تامايو ت ، ماريو (1987). عملية البحث العلمي (الطبعة الثالثة ، 1999). المكسيك DF ، المكسيك. ليموزا.
6. فيرا ، أليريو (1999). تحليل البيانات. سان كريستوبال ، فنزويلا. الجامعة التجريبية الوطنية في تاتشيرا (UNET).
7. وولفز ، فرانك إل إتش (2013). مقدمة في المنهج العلمي. نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية. جامعة روتشستر ، قسم الفيزياء وعلم الفلك. تم الوصول إليه في 15 يناير 2017.
8. Wudka ، José (1998 ، 24 سبتمبر). ما هي الطريقة العلمية"؟ ريفرسايد ، الولايات المتحدة. جامعة كاليفورنيا ، قسم الفيزياء وعلم الفلك. تم الوصول إليه في 15 يناير 2017.
9. مارتين شاتلوورث (23 أبريل 2009). من اخترع المنهج العلمي؟. تم الاسترجاع في 23 ديسمبر 2017 من Explorable.com: explorable.com.