METODO SCIENTIFICO: I 6 PASSAGGI E LE LORO CARATTERISTICHE (ESEMPIO) - SCIENZA - 2025

Il metodo scientifico è un processo utilizzato nelle branche della scienza per testare un'ipotesi scientifica attraverso l'osservazione, l'interrogatorio, la formulazione di ipotesi e la sperimentazione. È un modo razionale per ottenere conoscenze oggettive e affidabili.

Il metodo scientifico ha quindi una serie di caratteristiche che lo definiscono: osservazione, sperimentazione, porre e rispondere a domande. Tuttavia, non tutti gli scienziati seguono esattamente questo processo. Alcuni rami della scienza possono essere testati più facilmente di altri.

Le fasi del metodo scientifico: domanda, indagine, formulazione di ipotesi, esperimento, analisi dei dati, conclusioni.

Ad esempio, gli scienziati che studiano come cambiano le stelle con l'avanzare dell'età o come i dinosauri digeriscono il loro cibo non possono far avanzare la vita di una stella di un milione di anni o condurre studi e test sui dinosauri per testare le loro ipotesi.

Quando la sperimentazione diretta non è possibile, gli scienziati modificano il metodo scientifico. Sebbene cambi con quasi ogni indagine scientifica, l'obiettivo è lo stesso: scoprire le relazioni di causa ed effetto ponendo domande, raccogliendo ed esaminando i dati e vedendo se tutte le informazioni disponibili possono essere combinate in una risposta logica.

D'altra parte, uno scienziato spesso ripercorre le fasi del metodo scientifico, poiché nuove informazioni, dati o conclusioni potrebbero rendere necessario ripetere le fasi.

Ad esempio, uno scienziato può ipotizzare "l'eccesso di cibo accelera l'invecchiamento", condurre un esperimento e trarre una conclusione. Potresti quindi ripetere i passaggi, iniziando con un'altra ipotesi, come "mangiare troppo zucchero accelera l'invecchiamento".

Qual è il metodo scientifico ea cosa serve?

Il metodo scientifico è un metodo di indagine empirico che serve per ottenere nuove conoscenze e informazioni. "Empirico" significa che si basa sulla realtà, utilizza i dati; è l'opposto di "teorico". Pertanto, gli scienziati utilizzano il metodo scientifico per conoscere la realtà, raccogliere dati e condurre esperimenti. Può essere suddiviso in sei passaggi / fasi / fasi che si applicano a tutti i tipi di ricerca:

-Domanda basata sull'osservazione.

-Indagine.

-Formulazione dell'ipotesi.

-Sperimentazione.

-Analisi dei dati.

-Rifiutare o accettare l'ipotesi (conclusioni).

Successivamente mostrerò i passaggi fondamentali che vengono presi quando si fa un'indagine. Affinché tu lo comprenda meglio, alla fine dell'articolo lascio un esempio dell'applicazione dei passaggi in un esperimento di biologia; nella scoperta della struttura del DNA.

Principali caratteristiche del metodo scientifico

- Usa l'osservazione come punto di partenza.

- Poni domande e risposte. Per formulare un'ipotesi, lo scienziato pone domande e risposte in modo sistematico, cercando di stabilire relazioni di causa-effetto in aspetti della realtà.

- Richiede la verifica, ovvero i risultati devono essere verificati da vari scienziati.

- Genera conclusioni confutabili. Se le conclusioni non possono essere verificate, il metodo scientifico non può essere applicato.

- Produce risultati riproducibili; gli esperimenti possono essere replicati dagli scienziati per cercare di ottenere gli stessi risultati.

- È oggettivo; si basa sulla sperimentazione e l'osservazione, non su opinioni soggettive.

Quali sono i passaggi del metodo scientifico? In cosa consistono e le loro caratteristiche

Passaggio 1: porre una domanda in base all'osservazione

Il metodo scientifico inizia quando lo scienziato / ricercatore pone una domanda su qualcosa che ha osservato o su cosa sta indagando: come, cosa, quando, chi, cosa, perché o dove?

Esempi di osservazioni e domande:

- Louis Pasteur ha osservato al microscopio che i bachi da seta del sud della Francia avevano malattie infettate da parassiti.

- Un biologo osserva al microscopio che la presenza di certi tipi di cellule migliora i sintomi del vaiolo. Potreste chiedere, queste cellule combattono il virus del vaiolo?

- Albert Einstein, quando stava sviluppando la sua teoria della relatività ristretta, si chiedeva: cosa vedresti se potessi camminare accanto a un raggio di luce che si propaga nello spazio?

Passaggio 2- Indagine

Questo passaggio consiste nel fare ricerche, raccogliere informazioni per aiutare a rispondere alla domanda. È importante che le informazioni raccolte siano oggettive e provenienti da fonti affidabili. Possono essere indagati attraverso database Internet, biblioteche, libri, interviste, ricerche, tra gli altri.

Esistono diversi tipi di osservazione scientifica. I più comuni sono diretti e indiretti.

Fase 3- Formulazione di ipotesi

La terza fase è la formulazione dell'ipotesi. Un'ipotesi è un'affermazione che può essere utilizzata per prevedere il risultato di osservazioni future.

Esempi di ipotesi:

• I calciatori che si allenano regolarmente sfruttando il tempo, segnano più gol di quelli che saltano il 15% degli allenamenti.
• I neo genitori che hanno studiato l'istruzione superiore sono nel 70% dei casi più rilassati durante il parto.

Un'ipotesi utile deve consentire previsioni basate sul ragionamento, compreso il ragionamento deduttivo. L'ipotesi potrebbe prevedere l'esito di un esperimento in laboratorio o l'osservazione di un fenomeno in natura.

Se le previsioni non sono accessibili dall'osservazione o dall'esperienza, l'ipotesi non è ancora verificabile e rimarrà a quella misura non scientifica. Successivamente, una nuova tecnologia o teoria potrebbe rendere possibili gli esperimenti necessari.

Passaggio 4: sperimentazione

Caso di esperimento con gli esseri umani.

Il passo successivo è la sperimentazione, quando gli scienziati conducono i cosiddetti esperimenti scientifici, in cui vengono testate le ipotesi.

Le previsioni che le ipotesi tentano di fare possono essere verificate con esperimenti. Se i risultati del test contraddicono le previsioni, le ipotesi vengono messe in discussione e diventano meno sostenibili.

Se i risultati sperimentali confermano le previsioni delle ipotesi, allora le ipotesi sono considerate più corrette, ma possono essere sbagliate e rimangono soggette a ulteriori esperimenti.

Per evitare errori di osservazione negli esperimenti, viene utilizzata la tecnica di controllo sperimentale. Questa tecnica utilizza il contrasto tra più campioni (o osservazioni) in condizioni diverse per vedere cosa varia o rimane lo stesso.

Esempio

Per verificare l'ipotesi "il tasso di crescita dell'erba non dipende dalla quantità di luce", bisognerebbe osservare e prelevare dati da un prato non esposto alla luce.

Questo è chiamato "gruppo di controllo". Sono identici agli altri gruppi sperimentali, ad eccezione della variabile in esame.

È importante ricordare che il gruppo di controllo può differire da qualsiasi gruppo sperimentale solo per una variabile. In questo modo puoi sapere che è quella variabile che produce o meno i cambiamenti.

Ad esempio, l'erba all'esterno all'ombra non può essere paragonata all'erba al sole. Né l'erba di una città con quella di un'altra. Esistono variabili tra i due gruppi oltre alla luce, come l'umidità del suolo e il pH.

Un altro esempio di un gruppo di controllo molto comune

Gli esperimenti per scoprire se un farmaco è efficace nel trattare ciò che si desidera sono molto comuni. Ad esempio, se vuoi conoscere gli effetti dell'aspirina, potresti utilizzare due gruppi in un primo esperimento:

• Gruppo sperimentale 1, a cui viene fornita l'aspirina.
• Gruppo di controllo 2, con le stesse caratteristiche del gruppo 1 e al quale non è stata fornita l'aspirina.

Passaggio 5: analisi dei dati

Dopo l'esperimento, vengono presi i dati, che possono essere sotto forma di numeri, sì / no, presente / assente o altre osservazioni.

La raccolta sistematica e attenta di misurazioni e dati è la differenza tra pseudoscienze come l'alchimia e scienze, come la chimica o la biologia. Le misurazioni possono essere effettuate in un ambiente controllato, come un laboratorio, o su oggetti più o meno inaccessibili o non manipolabili, come stelle o popolazioni umane.

Le misurazioni richiedono spesso strumenti scientifici specializzati come termometri, microscopi, spettroscopi, acceleratori di particelle, voltmetri …

Questo passaggio implica la determinazione di ciò che mostrano i risultati dell'esperimento e la decisione delle azioni successive da intraprendere. Nei casi in cui un esperimento viene ripetuto molte volte, potrebbe essere necessaria un'analisi statistica.

Se le prove hanno respinto l'ipotesi, è necessaria una nuova ipotesi. Se i dati dell'esperimento supportano l'ipotesi, ma l'evidenza non è abbastanza forte, altre previsioni dell'ipotesi dovrebbero essere testate con altri esperimenti.

Una volta che un'ipotesi è fortemente supportata dalle prove, è possibile porre una nuova domanda di ricerca per fornire maggiori informazioni sullo stesso argomento.

Passaggio 6: conclusioni. Interpretare i dati e accettare o rifiutare l'ipotesi

Per molti esperimenti, le conclusioni vengono formate sulla base di un'analisi informale dei dati. Chiedete semplicemente, i dati corrispondono all'ipotesi? è un modo per accettare o rifiutare un'ipotesi.

Tuttavia, è meglio applicare un'analisi statistica ai dati, per stabilire un grado di "accettazione" o "rifiuto". La matematica è utile anche per valutare gli effetti di errori di misurazione e altre incertezze in un esperimento.

Se l'ipotesi viene accettata, non è garantito che sia l'ipotesi corretta. Ciò significa solo che i risultati dell'esperimento supportano l'ipotesi. È possibile duplicare l'esperimento e ottenere risultati diversi la volta successiva. L'ipotesi può anche spiegare le osservazioni, ma è la spiegazione sbagliata.

Se l'ipotesi viene rifiutata, potrebbe essere la fine dell'esperimento o può essere ripetuto. Se ripeti il ​​processo, avrai più osservazioni e più dati.

Altri passaggi sono: 7- Comunicare i risultati e 8- Verificare i risultati replicando la ricerca (svolta da altri scienziati)

Se un esperimento non può essere ripetuto per produrre gli stessi risultati, ciò implica che i risultati originali potrebbero essere stati errati. Di conseguenza, è comune che un singolo esperimento venga eseguito più volte, soprattutto quando sono presenti variabili incontrollate o altre indicazioni di errore sperimentale.

Per ottenere risultati significativi o sorprendenti, altri scienziati possono anche provare a replicare i risultati stessi, soprattutto se quei risultati sono importanti per il proprio lavoro.

Vero esempio di metodo scientifico nella scoperta della struttura del DNA

La storia della scoperta della struttura del DNA è un classico esempio delle fasi del metodo scientifico: nel 1950 si sapeva che l'eredità genetica aveva una descrizione matematica, dagli studi di Gregor Mendel, e che il DNA conteneva informazioni genetiche.

Tuttavia, il meccanismo di conservazione delle informazioni genetiche (cioè i geni) nel DNA non era chiaro.

È importante notare che non solo Watson e Crick hanno partecipato alla scoperta della struttura del DNA, sebbene abbiano ricevuto il premio Nobel. Molti scienziati dell'epoca contribuirono con conoscenze, dati, idee e scoperte.

Domanda dalle osservazioni

Precedenti ricerche sul DNA avevano determinato la sua composizione chimica (i quattro nucleotidi), la struttura di ciascuno dei nucleotidi e altre proprietà.

Il DNA era stato identificato come il portatore di informazioni genetiche dall'esperimento Avery-MacLeod-McCarty nel 1944, ma il meccanismo di come le informazioni genetiche vengono immagazzinate nel DNA non era chiaro.

La domanda potrebbe quindi essere:

Indagine

Le persone coinvolte, compresi Linus Pauling, Watson o Crick, hanno indagato e cercato informazioni; in questo caso possibilmente ricerca del tempo, libri e conversazioni con i colleghi.

Ipotesi

Linus Pauling ha proposto che il DNA potrebbe essere una tripla elica. Questa ipotesi è stata considerata anche da Francis Crick e James D. Watson ma l'hanno scartata.

Quando Watson e Crick vennero a conoscenza dell'ipotesi di Pauling, capirono dai dati esistenti che si sbagliava, e Pauling avrebbe presto ammesso le sue difficoltà con quella struttura. Pertanto, la corsa per scoprire la struttura del DNA era scoprire la struttura corretta.

Quale previsione farebbe l'ipotesi? Se il DNA avesse una struttura elicoidale, il suo modello di diffrazione dei raggi X sarebbe a forma di X.

Pertanto, l'ipotesi che il DNA abbia una struttura a doppia elica sarebbe testata con i risultati / dati dei raggi X. Nello specifico, è stato testato con i dati di diffrazione dei raggi X forniti da Rosalind Franklin, James Watson e Francis Crick nel 1953.

Sperimentare

Rosalind Franklin ha cristallizzato il DNA puro ed ha eseguito la diffrazione dei raggi X per produrre la fotografia 51. I risultati hanno mostrato una forma X.

Le prove sperimentali a sostegno del modello Watson e Crick sono state dimostrate in una serie di cinque articoli pubblicati su Nature.

Di questi, il documento di Franklin e Raymond Gosling è stata la prima pubblicazione con dati di diffrazione dei raggi X a supportare il modello di Watson e Crick.

Analisi e conclusioni

Quando Watson vide il modello dettagliato di diffrazione, lo riconobbe immediatamente come un'elica.

Lui e Crick hanno prodotto il loro modello, utilizzando queste informazioni insieme a informazioni precedentemente note sulla composizione del DNA e sulle interazioni molecolari, come i legami idrogeno.

Storia

Poiché è difficile definire esattamente quando il metodo scientifico ha iniziato a essere utilizzato, è difficile rispondere alla domanda su chi lo ha creato.

Il metodo e le sue fasi si sono evolute nel tempo e gli scienziati che lo stavano utilizzando hanno dato il loro contributo, evolvendosi e affinandosi a poco a poco.

Aristotele e i Greci

Aristotele, uno dei filosofi più influenti della storia, è stato il fondatore della scienza empirica, cioè il processo di verifica delle ipotesi dall'esperienza, dalla sperimentazione e dall'osservazione diretta e indiretta.

I Greci furono la prima civiltà occidentale che iniziò a osservare e misurare per comprendere e studiare i fenomeni del mondo, tuttavia non esisteva una struttura per chiamarlo metodo scientifico.

I musulmani e l'età d'oro dell'Islam

In effetti, lo sviluppo del metodo scientifico moderno è iniziato con gli studiosi musulmani durante l'età d'oro dell'Islam, dal X al XIV secolo. Successivamente, i filosofi-scienziati dell'Illuminismo continuarono a perfezionarlo.

Tra tutti gli studiosi che hanno contribuito, Alhacen (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam), è stato il principale contributore, considerato da alcuni storici "l'architetto del metodo scientifico". Il suo metodo aveva le seguenti fasi, puoi vedere la sua somiglianza con quelle spiegate in questo articolo:

-Osservazione del mondo naturale.

-Stabilire / definire il problema.

-Formula un'ipotesi.

-Verificare l'ipotesi attraverso la sperimentazione.

-Valutare e analizzare i risultati.

-Interpretare i dati e trarre conclusioni.

-Pubblica i risultati.

Rinascimento

Il filosofo Roger Bacon (1214 - 1284) è considerato la prima persona ad applicare il ragionamento induttivo come parte del metodo scientifico.

Durante il Rinascimento, Francis Bacon sviluppò il metodo induttivo attraverso causa ed effetto e Descartes propose che la deduzione fosse l'unico modo per imparare e capire.

Newton e la scienza moderna

Isaac Newton può essere considerato lo scienziato che ha finalmente perfezionato il processo fino ad oggi che è noto. Ha proposto e messo in pratica il fatto che il metodo scientifico necessitava sia del metodo deduttivo che del metodo induttivo.

Dopo Newton, ci furono altri grandi scienziati che contribuirono allo sviluppo del metodo, tra cui Albert Einstein.

Importanza

Il metodo scientifico è importante perché è un modo affidabile per acquisire conoscenza. Si basa su affermazioni, teorie e conoscenze basate su dati, esperimenti e osservazioni.

Pertanto, è essenziale per il progresso della società nella tecnologia, nella scienza in generale, nella salute e in generale per generare conoscenze teoriche e applicazioni pratiche.

Ad esempio, questo metodo della scienza è contrario a quello basato sulla fede. Con la fede, qualcosa è creduto da tradizioni, scritti o credenze, senza essere basato su prove che possono essere confutate, né si possono fare esperimenti o osservazioni che negano o accettano le credenze di quella fede.

Con la scienza, un ricercatore può eseguire i passaggi di questo metodo, giungere a conclusioni, presentare i dati e altri ricercatori possono replicare quell'esperimento o le osservazioni per convalidarlo o meno.

Riferimenti

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