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科学方法如何工作

经过:威廉·哈里斯(William Harris)|

科学方法步骤

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科学方法的步骤。Wikimedia Commons(CC BY-SA 4.0)

由于没有一种“做”科学的方法,因此不同的来源以不同的方式描述了科学方法的步骤。一些列出了三个步骤,大约四个和五个步骤。但是,从根本上讲,它们结合了相同的概念和原则。

出于我们的目的,我们要说该方法中有五个关键步骤。

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步骤1:进行观察

几乎所有的科学探究都始于观察到好奇心或提出问题的观察。例如,当查尔斯·达尔文(1809-1882)参观了加拉帕戈斯群岛(位于厄瓜多尔以西590英里(950公里)的太平洋,观察到了几种种类雀科,每个都独特地适合非常特定的栖息地。特别是,雀科的喙变化很大,似乎在鸟类获得食物方面起着重要作用。

这些鸟吸引了达尔文。他想了解允许许多不同品种的芬奇在如此小的地理区域成功共存的力量。他的观察使他感到奇怪,他的奇迹使他提出了一个可以测试的问题。

步骤2:提出问题

问题的目的是缩小查询的焦点,以特定的术语确定问题。达尔文在看到这么多不同的雀科之后可能问的问题是这样的:是什么原因导致加拉帕戈斯群岛上的雀科多样化?

这是其他一些科学问题:

  • 是什么原因导致植物的根部生长,茎向上生长?
  • 什么品牌的漱口水会杀死最多的细菌?
  • 哪个体形最有效地降低了空气阻力?
  • 是什么原因导致珊瑚漂白?
  • 绿色减少氧化的影响?
  • 哪种类型的建筑物吸收最多的声音?

提出科学问题并不困难,也不需要作为科学家的培训。如果您曾经对某事感到好奇,那么如果您曾经想知道发生了什么事,那么您可能已经问了一个可以引发科学研究的问题。

步骤3:提出假设

关于问题的伟大之处是它渴望答案,科学方法的下一步是建议以一种形式的答案假设。假设通常被定义为受过教育的猜测,因为它几乎总是被您已经对一个主题所了解的知识所告知。例如,如果您想研究上面所述的防空问题,那么您可能已经有一种直观的感觉,即形状像鸟类的汽车会比像盒子一样形状的汽车更有效地降低空气阻力。您可以使用该直觉来帮助提出假设。

通常,假设被称为“如果...然后”陈述。在做出这样的陈述时,科学家参与了演绎推理,这与归纳推理相反。推论需要从一般到特定的逻辑运动。这是一个例子:如果汽车的车身轮廓与其产生的空气阻力量有关(一般性声明),那么像鸟类一样设计的汽车将具有更大的空气动力学性能,并且比像盒子一样设计的汽车更具空气阻力(具体说明)。

请注意,关于一个以“如果...然后”陈述表示的假设有两种重要素质。首先,可以测试;可以设置实验以测试该陈述的有效性。其次,它是可伪造的;可以设计一个实验,可能会揭示这种想法是不正确的。如果没有达到这两个品质,则无法使用科学方法来解决所提出的问题。

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