Les 6 étapes de la méthode scientifique et ses caractéristiques



Le étapes de méthode scientifique Ils servent à répondre à une question scientifique de manière organisée et objective. Cela implique d'observer le monde et ses phénomènes, d'arriver à une explication de ce qui est observé, de vérifier si l'explication est valide et, finalement, d'accepter ou de nier l'explication.

La méthode scientifique présente donc une série de caractéristiques qui la définissent: l'observation, l'expérimentation et la question posée. Cependant, tous les scientifiques ne suivent pas exactement ce processus. Certaines branches de la science peuvent être plus facilement testées que d'autres.

Question, observation, hypothèse, expérience, analyse des données, conclusions.

Par exemple, les scientifiques qui étudient comment les étoiles changent avec l'âge ou comment les dinosaures digèrent leur nourriture ne peuvent pas faire progresser la vie d'une étoile en un million d'années ou mener des études et des tests avec des dinosaures pour tester leurs hypothèses.

Lorsque l'expérimentation directe n'est pas possible, les scientifiques modifient la méthode scientifique. Bien que cela soit modifié presque à chaque enquête scientifique, l'objectif est le même: découvrir des relations de cause à effet en posant des questions, en collectant et en examinant des données et en vérifiant si toutes les informations disponibles peuvent être combinées dans une réponse logique.

En revanche, les étapes de la méthode scientifique sont souvent itératives; De nouvelles informations, observations ou idées peuvent entraîner la répétition des étapes.

Les protocoles de la méthode scientifique peuvent être divisés en six étapes / phases / étapes qui s'appliquent à tous les types de recherche:

-Question

-Observation

-Formulation de l'hypothèse

-Expérimentation

-Analyse de données

-Réjecter ou accepter l'hypothèse.

Ensuite, je montrerai les étapes fondamentales effectuées lors d'une enquête. Pour que vous compreniez mieux, à la fin de l'article, je laisserai un exemple de l'application des étapes dans une expérience de biologie; dans la découverte de la structure de l'ADN.

Index

  • 1 Quelles sont les étapes de la méthode scientifique? Qu'est-ce qu'ils sont et leurs caractéristiques
    • 1.1 Étape 1- Poser une question
    • 1.2 Étape 2- Observation
    • 1.3 Etape 3 - Formulation de l'hypothèse
    • 1.4 Étape 4- Expérimentation
    • 1.5 Étape 5: Analyse des données
    • 1.6 Étape 6: Conclusions. Interpréter les données et accepter ou rejeter l'hypothèse
    • 1.7 Les autres étapes sont: 7- Publier les résultats et 8- Vérifier les résultats reproduisant la recherche (effectuée par d'autres scientifiques)
  • 2 Exemple concret de méthode scientifique dans la découverte de la structure de l'ADN
    • 2.1 Question
    • 2.2 Observation et hypothèse
    • 2.3 Expérience
    • 2.4 Analyse et conclusions
  • 3 histoire
    • 3.1 Aristote et les Grecs
    • 3.2 Les musulmans et l'âge d'or de l'islam
    • 3.3 Renaissance
    • 3.4 Newton et la science moderne
  • 4 importance
  • 5 références

Quelles sont les étapes de la méthode scientifique? Qu'est-ce qu'ils sont et leurs caractéristiques

Étape 1- Poser une question

La méthode scientifique commence lorsque le scientifique / chercheur pose une question sur quelque chose qu'il a observé ou sur ce qu'il étudie: comment, quoi, quand, qui, quoi, pourquoi ou où?

Par exemple, Albert Einstein, lorsqu'il développait sa théorie de la relativité restreinte, se demandait: Que verrait-il s'il pouvait marcher à côté d'un rayon de lumière tout en se répandant dans l'espace?

Étape 2- Observation

Cette étape consiste à faire des observations et à recueillir des informations qui aideront à répondre à la question. Les observations ne doivent pas être informelles, mais intentionnelles avec l’idée que les informations recueillies sont objectives.

La collecte systématique et minutieuse des mesures et des données est la différence entre les pseudosciences, telles que l'alchimie, et la science, telle que la chimie ou la biologie.

Les mesures peuvent être effectuées dans un environnement contrôlé, tel qu'un laboratoire, ou sur des objets plus ou moins inaccessibles ou non manipulables, tels que des étoiles ou des populations humaines.

Les mesures nécessitent souvent des instruments scientifiques spécialisés tels que thermomètres, microscopes, spectroscopes, accélérateurs de particules, voltmètres ...

Il existe plusieurs types d’observation scientifique. Les plus courants sont directs et indirects.

Un exemple d'observation serait celui de Louis Pasteur avant de développer sa théorie germinale des maladies infectieuses. Au microscope, il a observé que les vers à soie du sud de la France avaient des maladies infectées par des parasites.

Étape 3- Formulation de l'hypothèse

La troisième étape est la formulation de l'hypothèse. Une hypothèse est une déclaration qui peut être utilisée pour prédire le résultat d’observations futures.

L'hypothèse nulle est un bon type d'hypothèse pour lancer une enquête. C'est une explication suggérée d'un phénomène ou d'une proposition raisonnée qui suggère une corrélation possible entre un ensemble de phénomènes.

Un exemple d’hypothèse nulle est: "la vitesse à laquelle l’herbe pousse ne dépend pas de la quantité de lumière qu’elle reçoit".

Exemples d'hypothèses:

  • Les joueurs de football qui s'entraînent régulièrement en profitant du temps obtiennent plus de buts que ceux qui manquent 15% de l'entraînement.
  • Les nouveaux parents qui ont étudié dans l'enseignement supérieur sont 70% plus détendus lors de l'accouchement.

Une hypothèse utile devrait permettre des prédictions par raisonnement, y compris le raisonnement déductif. L'hypothèse pourrait prédire le résultat d'une expérience en laboratoire ou l'observation d'un phénomène dans la nature. La prédiction peut aussi être statistique et ne traiter que des probabilités.

Si les prédictions ne sont pas accessibles par observation ou par expérience, l’hypothèse n’est pas encore vérifiable et restera non scientifique. Plus tard, une nouvelle technologie ou théorie pourrait permettre les expériences nécessaires.

Étape 4 - Expérimentation

Cas d'expérience avec des humains.

L'étape suivante est l'expérimentation, lorsque les scientifiques effectuent des expériences dites scientifiques, dans lesquelles des hypothèses sont testées.

Les prédictions qui tentent de faire l'hypothèse peuvent être vérifiées avec des expériences. Si les résultats du test contredisent les prévisions, les hypothèses sont remises en question et deviennent moins durables.

Si les résultats expérimentaux confirment les prédictions des hypothèses, alors elles sont considérées comme plus correctes, mais elles peuvent être fausses et faire encore l'objet de nouvelles expériences.

Pour éviter l'erreur d'observation dans les expériences, la technique du contrôle expérimental est utilisée. Cette technique utilise le contraste entre plusieurs échantillons (ou observations) dans différentes conditions pour voir ce qui varie ou reste le même.

Exemple

Par exemple, pour tester l'hypothèse nulle "le taux de croissance de l'herbe ne dépend pas de la quantité de lumière", il faudrait observer et extraire des données de l'herbe non exposée à la lumière.

Cela s'appelle "groupe de contrôle". Ils sont identiques aux autres groupes expérimentaux, à l'exception de la variable à l'étude.

Il est important de se rappeler que le groupe de contrôle ne peut différer d’aucun groupe expérimental dans une variable. De cette manière vous pouvez savoir ce que cette variable est celui qui produit des changements ou non.

Par exemple, vous ne pouvez pas comparer l'herbe à l'extérieur avec l'herbe au soleil. Ni l'herbe d'une ville avec celle d'une autre. Outre la lumière, il existe des variables entre les deux groupes, telles que l'humidité du sol et le pH.

Un autre exemple de groupe de contrôle très commun

Des expériences pour savoir si un médicament a une efficacité pour traiter ce qui est désiré sont très courantes. Par exemple, si vous voulez connaître les effets de l'aspirine, vous pouvez utiliser deux groupes dans une première expérience:

  • Groupe expérimental 1 auquel l'aspirine est fournie.
  • Contrôle du groupe 2, avec les mêmes caractéristiques du groupe 1, et pour lesquels l'aspirine n'est pas fournie.

Étape 5: Analyse des données

Après l'expérience, les données sont prises sous forme de nombres, oui / non, présents / absents ou d'autres observations.

Il est important de prendre en compte les données inattendues ou indésirables. De nombreuses expériences ont été sabotées par des chercheurs qui ne prennent pas en compte les données qui ne correspondent pas à ce qui est attendu.

Cette étape consiste à déterminer les résultats de l’expérience et à décider des actions à entreprendre. Les prédictions de l'hypothèse sont comparées à celles de l'hypothèse nulle, pour déterminer laquelle est la plus à même d'expliquer les données.

Dans les cas où une expérience est répétée plusieurs fois, une analyse statistique peut être nécessaire.

Si l'évidence a rejeté l'hypothèse, une nouvelle hypothèse est nécessaire. Si les données de l'expérience corroborent l'hypothèse, mais que les preuves ne sont pas assez solides, d'autres prédictions de l'hypothèse devraient être testées avec d'autres expériences.

Une fois qu'une hypothèse est fortement appuyée par des preuves, une nouvelle question de recherche peut être demandée pour fournir plus d'informations sur le même sujet.

Étape 6: Conclusions. Interpréter les données et accepter ou rejeter l'hypothèse

Pour beaucoup d'expériences, les conclusions sont formées sur la base d'une analyse informelle des données. Demandez simplement si les données entrent dans l’hypothèse? c'est une manière d'accepter ou de rejeter une hypothèse.

Toutefois, il est préférable d’appliquer une analyse statistique aux données pour établir un degré d’acceptation ou de rejet. Les mathématiques sont également utiles pour évaluer les effets des erreurs de mesure et d'autres incertitudes dans une expérience.

Si l'hypothèse est acceptée, il n'est pas garanti que ce soit l'hypothèse correcte. Cela signifie seulement que les résultats de l'expérience supportent l'hypothèse. Il est possible de dupliquer l'expérience et d'obtenir des résultats différents la prochaine fois. L'hypothèse peut également expliquer les observations, mais c'est l'explication incorrecte.

Si l'hypothèse est rejetée, cela peut être la fin de l'expérience ou peut être fait à nouveau. Si le processus est exécuté à nouveau, plus d'observations et plus de données seront prises.

Les autres étapes sont: 7- Publier les résultats et 8- Vérifier les résultats reproduisant la recherche (effectuée par d'autres scientifiques)

Si une expérience ne peut pas être répétée pour produire les mêmes résultats, cela implique que les résultats originaux auraient pu être erronés. Par conséquent, il est fréquent qu'une seule expérience soit effectuée plusieurs fois, en particulier lorsqu'il existe des variables non contrôlées ou d'autres indications d'erreur expérimentale.

Pour obtenir des résultats significatifs ou surprenants, d'autres scientifiques peuvent également essayer de reproduire les résultats eux-mêmes, surtout si ces résultats sont importants pour leur propre travail.

Véritable exemple de méthode scientifique dans la découverte de la structure de l'ADN

L'histoire de la découverte de la structure de l'ADN est un exemple classique des étapes de la méthode scientifique: en 1950, on savait que l'hérédité génétique avait une description mathématique, à partir des études de Gregor Mendel, et que l'ADN contenait des informations génétiques.

Cependant, le mécanisme de stockage de l'information génétique (c.-à-d. Les gènes) dans l'ADN n'était pas clair.

Il est important de garder à l'esprit que seuls Watson et Crick ont ​​participé à la découverte de la structure de l'ADN, même s'ils ont reçu le prix Nobel. De nombreux scientifiques de l'époque ont apporté des connaissances, des données, des idées et des découvertes.

Question

Des recherches antérieures sur l'ADN avaient déterminé sa composition chimique (les quatre nucléotides), la structure de chacun des nucléotides et d'autres propriétés.

L'ADN avait été identifié comme porteur d'information génétique par l'expérience Avery-MacLeod-McCarty en 1944, mais le mécanisme de stockage de l'information génétique dans l'ADN n'était pas clair.

La question pourrait donc être:

Comment l'information génétique est-elle stockée dans l'ADN?

Observation et hypothèse

Tout ce qui a été étudié à ce moment-là à propos de l'ADN était constitué d'observations. Dans ce cas, les observations ont souvent été faites au microscope ou à la radiographie.

Linus Pauling a proposé que l'ADN pourrait être une triple hélice. Cette hypothèse a également été considérée par Francis Crick et James D. Watson, mais rejetée.

Lorsque Watson et Crick connaissaient l’hypothèse de Pauling, ils ont compris, à partir des données existantes, qu’il se trompait et que Pauling admettrait bientôt ses difficultés avec cette structure. Par conséquent, la course à la découverte de la structure de l’ADN consistait à découvrir la structure correcte.

Quelle prédiction l'hypothèse ferait-elle? Si l'ADN avait une structure hélicoïdale, son diagramme de diffraction des rayons X serait en forme de X.

Pourtant, l'hypothèse que l'ADN a une structure à double hélice il serait testé avec les résultats / données de rayons X. Plus précisément, il a été testé avec des données de diffraction des rayons X fournies par Rosalind Franklin, James Watson et Francis Crick en 1953.

Expérience

Rosalind Franklin a cristallisé l'ADN pur et effectué une diffraction des rayons X pour produire la photographie 51. Les résultats ont montré une forme en X.

Dans une série de cinq articles publiés dansLa nature les preuves expérimentales soutenant le modèle de Watson et Crick ont ​​été démontrées.

Parmi ceux-ci, l'article de Franklin et Raymond Gosling était la première publication avec des données de diffraction des rayons X à l'appui du modèle Watson et Crick.

Analyse et conclusions

Lorsque Watson a vu le schéma de diffraction détaillé, il l'a immédiatement reconnu comme une hélice.

Lui et Crick ont ​​produit leur modèle, en utilisant cette information avec des informations déjà connues sur la composition de l'ADN et sur les interactions moléculaires, telles que les liaisons hydrogène.

Histoire

Comme il est difficile de définir exactement quand la méthode scientifique a commencé à être utilisée, il est difficile de répondre à la question de savoir qui a créé la méthode scientifique.

La méthode et ses étapes ont évolué au fil du temps et les scientifiques qui l'utilisaient ont apporté leurs contributions, évoluant et se raffinant petit à petit.

Aristote et les Grecs

Aristote, l’un des philosophes les plus influents de l’histoire, a été le fondateur de la science empirique, c’est-à-dire du processus consistant à tester des hypothèses à partir de l’expérience, de l’expérimentation et de l’observation directe et indirecte.

Les Grecs étaient la première civilisation occidentale a commencé à observer et mesurer à comprendre et à étudier les phénomènes du monde, mais il n'y avait pas de structure pour appeler la méthode scientifique.

Les musulmans et l'âge d'or de l'islam

En fait, le développement de la méthode scientifique moderne a commencé avec les érudits musulmans au cours de l'âge d'or islamique, dans les dixième et quatorzième siècles. Plus tard, les philosophes-scientifiques des Lumières ont continué à l'affiner.

Parmi tous les chercheurs qui ont fait leurs contributions, Alhazen (Abu « Ali al-Hasan ibn al-Hasan ibn al-Haytham), a été le principal contributeur, considéré par certains historiens comme « l'architecte de la méthode scientifique. » Sa méthode comportait les étapes suivantes, vous pouvez voir sa similitude avec celles expliquées dans cet article:

-Observation du monde naturel.

-Établir / définir le problème.

-Formuler une hypothèse.

-Passez l'hypothèse par l'expérimentation.

-Évaluer et analyser les résultats.

Interpréter les données et tirer des conclusions.

-Publier les résultats.

Renaissance

Le philosophe Roger Bacon (1214 - 1284) est considéré comme la première personne à appliquer le raisonnement inductif à la méthode scientifique.

Au cours de la Renaissance, Francis Bacon a développé la méthode inductive par la cause et l’effet, et Descartes a proposé que la déduction soit le seul moyen d’apprendre et de comprendre.

Newton et la science moderne

Isaac Newton peut être considéré comme le scientifique qui a finalement affiné le processus jusqu'à aujourd'hui tel qu'il est connu. Il a proposé et mis en pratique le fait que la méthode scientifique nécessitait à la fois la méthode déductive et la méthode inductive.

Après Newton, il y avait d'autres grands scientifiques qui ont contribué au développement de la méthode, parmi lesquels Albert Einstein.

Importance

La méthode scientifique est importante car c'est un moyen fiable d'acquérir des connaissances. Il repose sur des affirmations, des théories et des connaissances sur les données, les expériences et les observations.

Par conséquent, il est essentiel pour le progrès de la société dans la technologie, la science en général, la santé et en général de générer des connaissances théoriques et des applications pratiques.

Par exemple, cette méthode scientifique est contraire à celle fondée sur la foi. Avec la foi, vous croyez à quelque chose par tradition, par écrit ou par conviction, sans compter sur des preuves qui peuvent être réfutées, et vous ne pouvez pas faire d'expériences ou d'observations qui nient ou acceptent les croyances de cette foi.

Avec la science, un chercheur peut réaliser les étapes de cette méthode, parvenir à des conclusions, présenter les données et d'autres chercheurs peuvent reproduire cette expérience ou ces observations pour les valider ou non.

Références

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