科学的方法とは何ですか？

• 四月 29, 2024

科学的方法は、観察と実験によって情報を収集するための体系的な概要です。科学的方法の基本的な手順は次のとおりです。

ステップ1：観察
ステップ2：質問
ステップ3：仮説
ステップ4：実験
ステップ5：結果
ステップ6：結論

例を見て、各ステップを見ていきましょう。

ステップ1：観察
あなたの庭での作業中に行われた簡単な観察から始めましょう。あなたは特にズッキーニの成長が好きで、ズッキーニの植物の中には他のズッキーニよりもはるかに大きいズッキーニが成長することに気づきます。


ステップ2：質問
このステップでは、回答する質問を提示したり、解決したい問題を特定したりします。だから、ズッキーニの植物のサイズの違いに興味があります。植物のサイズに影響を与える可能性のある要因は何ですか？考慮すべき要素は、各植物が受ける水または日光の量、またはおそらく各植物が栽培されている土壌のタイプです。

良い実験のために、テストする変数を1つだけ選択することをお勧めします。この場合、water変数を選択しましょう。したがって、良い質問は「ズッキーニの植物が受ける水の量はズッキーニのサイズに影響するか」ということです。


ステップ3：仮説
このステップでは、仮の回答または仮説を策定します。最も単純な形式では、仮説は予測または「教育的推測」に似ていると考えることができます。ズッキーニの植物の成長に関する知識（「教育的推測」の「教育的」部分）に基づいて、あなたの実験の結果は何だと思いますか？より多くの水がズッキーニ植物のサイズを増加または減少させると思いますか？

ガーデニングの経験から、ズッキーニの植物は生き残り、成長するために水が必要であることを知っています。また、より多くの水を獲得する植物は、それほど多くの水を獲得しない植物よりも成長し、大きくなることに気づきました。したがって、この例では、ズッキーニの植物がより多くの水を受け取るほど、ズッキーニが大きくなるという仮説を立てます。


ステップ4：実験
データ収集は、科学的手法の次のステップです。このデータを収集するには、ステップ3で作成した仮説をテストする実験を設計する必要があります。テストで12の植物を使用するとします。植物を3つのグループ（グループごとに4つの植物）に分割して、結果が確実に決定されるようにすることができます。

1つの変数（水の量）だけがテストプラントの各グループで異なるように、実験のすべての変数を注意深く制御する必要があります。つまり、他の変数（日光の量、土壌の種類、植物の種類）がすべて同じであることを確認する必要があります。


ステップ5：結果
実験を実行し、結果をメモして仮説をテストします。この例では、それぞれ4つのズッキーニの植物を3セット栽培し、各サンプルが同じ種類の植物で構成され、同じ土壌で栽培され、同じ量の日光が照射されるようにします。

ただし、各サンプルには異なる量の水が与えられます。 1つのサンプルは、ズッキーニの植物に通常または推奨される量の水を受け取ります。このサンプルが「コントロール」サンプルになります。次に、別のサンプルは対照サンプルよりも多くの水を受け取り、3番目のサンプルは対照サンプルよりも少ない水を受け取ります。

科学実験を実行する際の重要な要素は、適切な記録を保持することです。次に、実験の最後に、これらの結果を使用してデータを分析できます。


ステップ6：結論
実験が完了したら、収集したデータに基づいて結論を出します。あなたの仮説は正しかったか間違っていましたか？より多くの水を受け取った植物は、実際により大きなズッキーニを成長させましたか？

この時点で、結論には2つのオプションがあります。まず、あなたの仮説を拒否することができます。より多くの水を受け取ったサンプルが、他のすべての変数が同じで、他のサンプルよりも大きなズッキーニを生成しなかった場合、仮説を棄却できます。

他の選択肢は、仮説を拒否しないことです。これは、仮説を「証明」することとはまったく異なることに注意してください。 1つの実験だけで仮説を証明することはできません。あなたが気づいていない他の変数があったかもしれません-顕微鏡レベルの何か、またはあなたが植物を見ていなかったときに起こった何か-夜間に発生し、外側の痕跡を残さなかった鳥や害虫の侵入を言います。科学者がこの時点で言えることは、結果が仮説を裏付けるということです。結果が仮説を裏付ける場合、データを使用して理論を形成できます。この理論が事実として受け入れられるようになるには、さらにテストが必要になります。


ステップ7？
科学者が自分の理論を修正する7番目のステップが含まれることもあります。たとえば、実験の結果が仮説と一致しなかった場合、元の仮説が間違っていた理由を判断してみてください。新しい仮説を考え出し、別の実験を実行します。

科学的方法を使用する場合、間違っていることは容認されるだけでなく、間違っていると科学的知識の銀行により貢献することもあります！重要なことは、研究が論理的かつ科学的な方法で行われ、追跡調査が結論に達したときに行われることです。それぞれの新しい実験は、新しいデータだけでなく、おそらくもっと重要なこととして、科学界が調べるべき新しい質問に貢献できます。

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