วันเสาร์ที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2553

วิธีการทางวิทยาศาสตร์

1.1 วิธีการทางวิทยาศาสตร์

วิธีการทางวิทยาศาสตร์(Scientific method) เป็นวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการสืบเสาะหาความรู้ หรือข้อเท็จจริงต่างๆ ประกอบด้วยขั้นตอนที่สำคัญ คือ
1.ขั้นกำหนดปัญหา
2.ขั้นตั้งสมมติฐาน
3.ขั้นตรวจสอบสมมติฐาน และรวบรวมข้อมูล
4.ขั้นวิเคราะห์ อภิปรายและสรุปผลการทดลอง
1. ขั้นกำหนดปัญหา
ปัญหา(problem) ต่างๆ มักเกิดจากการสงสัยที่ได้จากการสังเกตปรากฏการณ์ การศึกษาข้อเท็จจริง และการทดลองต่างๆ ในการสังเกตอาจใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า คือ ตา หู จมูก ลิ้น และกายสัมผัส รวมถึงเครื่องมือช่วยขยายความสามารถของประสาทสัมผัส และมีการบันทึกข้อมูลต่างๆ ที่ได้อย่างเป็นระบบ โดยไม่ใส่ความคิดเห็นของผู้สังเกตลงไป ข้อมูลที่ได้จึงเป็นข้อเท็จจริง ซึ่งนำไปสู่สมมติฐาน(hypothesis) เพื่ออธิบายปัญหาที่ได้จากการสังเกตและพยายามคิดหาคำตอบที่อาจเป็นไปได้
ตัวอย่าง ปัญหาต่างๆ ที่ได้จากการสังเกต
ปุ๋ยชนิดใดที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของต้นกุหลาบ
อุณหภูมิมีผลต่อการสลายตัวของวิตามินซีหรือไม่
การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมมีผลต่อพฤติกรรมการหาอาหารของมดหรือไม่
ความเข้มของแสงสว่างมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชหรือไม่
2.ขั้นตั้งสมมติฐาน
การตั้งสมมติฐาน หมายถึง การคาดคะเนล่วงหน้าของคำตอบของปัญหาที่ต้องการทราบ หรือการหาคำตอบก่อนการทดลอง โดยอาศัยการสังเกต ความรู้ และประสบการณ์เดิม ปัญหาหนึ่งอาจมีสมมติฐานได้มากกว่าหนึ่งสมมติฐานต้องทำ การทดสอบยืนยันในความเป็นจริงต่อไป
สิ่งที่ควรคำนึงถึงในการตั้งสมมติฐาน คือ การบอกความสัมพันธ์ระหว่าง ตัวแปรต้นกับตัวแปรตาม ในการเขียนสมมติฐานอาจใช้ข้อความดังนี้
“ถ้า...................................ดังนั้น..............................”
การตั้งสมมติฐานที่ดี จะช่วยแนะแนวทางการตรวจสอบสมมติฐาน
ตัวอย่าง การตั้งสมมติฐาน

ปัญหา -อุณหภูมิมีผลต่อการสลายตัวของวิตามินซีหรือไม่
สมมติฐาน -ถ้าอุณหภูมิมีผลต่อการสลายตัวของวิตามินซี ดังนั้นปริมาณของวิตามินซีละลดลง
ปัญหา -การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมมีผลต่อพฤติกรรมการหาอาหารของมดหรือไม่
สมมติฐาน -ถ้าสิ่งแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นพฤติกรรมการหาอาหารของมดจะเปลี่ยนแปลงไปด้วย
ปัญหา -ความเข้มของแสงสว่างมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชหรือไม่
สมมติฐาน -ถ้าแสงสว่างมีความเข้มมากขึ้น ดังนั้น การเจริญเติบโตของพืชจะเพิ่มขึ้น

3.ขั้นตรวจสอบสมมติฐาน และรวบรวมข้อมูล
การดำเนินการตรวจสอบสมมติฐาน โดยอาศัยการรวบรวมข้อมูลทั้งจาก การสำรวจ การทดลอง การสืบค้นข้อมูล หรือวิธีการอื่นๆ ประกอบกัน แล้วนำมาจัดกระทำใหม่ในรูปแบบต่างๆ เช่น การจัดเรียงลำดับ การแยกประเภท หรือคำนวณหาค่าใหม่ อาจนำเสนอในรูปของตาราง แผนภูมิ แผนภาพ กราฟ สมการ เป็นต้น ซึ่งจะต้องบอกความหมายของข้อมูลที่ได้จัดกระทำ และการอธิบายข้อมูลที่มีอยู่อย่างมีเหตุผล
การทดลอง ประกอบด้วย
3.1 การออกแบบการทดลอง เป็นการวางแผนการทดลองก่อนลงมือทดลองจริง เพื่อกำหนดวิธีการดำเนินการทดลอง การกำหนดและควบคุมตัวแปร และวัสดุอุปกรณ์ที่ต้องการใช้ในการทดลอง
ตัวแปรที่ใช้ในการทดลอง มี 3 ชนิด คือ
1) ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ เป็นสิ่งที่มิอิทธิพลต่อผลที่ต้องการศึกษา หรือตัวแปรที่ต้องการทดลองดูว่าจะก่อให้เกิดผลเช่นนั้นจริงหรือไม่
2) ตัวแปรตาม เป็นตัวแปรที่ผลเนื่องมาจากตัวแปรต้น
3) ตัวแปรควบคุม เป็นตัวแปรอื่นๆที่ยังไม่สนใจศึกษาที่อาจมีผลต่อตัวแปรตามในขณะนั้น จึงจำเป็นต้องควบคุมให้คงที่ไว้ก่อน
3.2 การปฏิบัติการทดลอง เป็นการลงมือปฏิบัติการทดลองจริงๆ
3.3 การบันทึกผลการทดลอง เป็นการจดบันทึกข้อมูลที่ได้จากการทดลอง ซึ่งอาจเป็นผลของการสังเกต การวัด และอื่นๆ
การตรวจสอบสมมติฐาน และรวบรวมข้อมูลจึงมีความสำคัญเพื่อตรวจสอบว่าสมมติฐานที่ตั้งไว้นั้นว่าถูกต้องหรือไม่ โดยเฉพาะการทดลองอาจต้องควบคุมตัวแปรต่างๆ และทำการทดลองซ้ำหลายๆ ครั้ง
4. ขั้นวิเคราะห์ อภิปรายและสรุปผลการทดลอง
การวิเคราะห์ อภิปรายและสรุปผลการทดลอง เป็นการลงข้อสรุปโดยการเอาความหมายของข้อมูลที่ได้ทั้งหมดจากผลการทดลอง อภิปรายและสรุปให้เห็นความสัมพันธ์ของข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตัวแปรที่ต้องการศึกษาภายในขอบเขตของการทดลองนั้นๆ
สมมติฐานที่ได้ผ่านการตรวจสอบแล้วหลายครั้ง อาจเป็นส่วนที่ทำให้เกิดหลักการ กฎ ทฤษฎี
ตัวอย่าง กฎ และทฤษฎี
 กฎของเมนเดล
 ทฤษฎีเซลล์
 ทฤษฎีการคัดเลือกตามธรรมชาติ
วิธีการทางวิทยาศาสตร์ จึงเป็นกระบวนการหรือวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์อย่างเป็นระบบ และมีขั้นตอน

ไม่มีความคิดเห็น: