과학적 방법 : 6 단계와 그 특성 (예) - 과학 - 2026

과학적 방법 관찰 심문 가설 제제 및 실험을 통해 과학적 가설을 테스트하기 위해 과학의 분기에 사용되는 프로세스이다. 객관적이고 신뢰할 수있는 지식을 얻는 합리적인 방법입니다.

따라서 과학적 방법에는 관찰, 실험, 질문 및 답변 등을 정의하는 일련의 특성이 있습니다. 그러나 모든 과학자가이 과정을 정확히 따르는 것은 아닙니다. 일부 과학 분야는 다른 분야보다 더 쉽게 테스트 할 수 있습니다.

과학적 방법의 단계 : 질문, 조사, 가설 공식화, 실험, 데이터 분석, 결론.

예를 들어, 별이 나이가 들면서 어떻게 변하는 지 또는 공룡이 음식을 소화하는 방법을 연구하는 과학자들은 별의 수명을 100 만년 앞당길 수 없으며 가설을 테스트하기 위해 공룡에 대한 연구와 테스트를 수행 할 수 없습니다.

직접 실험이 불가능하면 과학자들은 과학적 방법을 수정합니다. 거의 모든 과학적 조사에 따라 변화하지만 목표는 동일합니다. 질문을하고 데이터를 수집 및 검토하고 사용 가능한 모든 정보를 하나의 논리적 답으로 결합 할 수 있는지 확인하여 원인과 결과 관계를 발견합니다.

반면에 과학자는 새로운 정보, 데이터 또는 결론으로 ​​인해 단계를 다시 수행해야 할 수도 있기 때문에 과학적 방법의 단계를 다시 거치는 경우가 많습니다.

예를 들어, 과학자는 "과식은 노화를 가속화한다"고 가정하고 실험을 수행하고 결론을 도출 할 수 있습니다. 그런 다음 "설탕을 너무 많이 섭취하면 노화가 가속화됩니다"와 같은 또 다른 가설로 시작하여 단계를 다시 수행 할 수 있습니다.

과학적 방법은 무엇이며 그 용도는 무엇입니까?

과학적 방법은 새로운 지식과 정보를 얻는 데 도움이되는 경험적 조사 방법입니다. "Empirical"은 현실에 기반하고 데이터를 사용함을 의미합니다. "이론적"의 반대입니다. 따라서 과학자들은 과학적 방법을 사용하여 현실에 대해 배우고 데이터를 수집하고 실험을 수행합니다. 모든 유형의 연구에 적용되는 6 단계 / 단계 / 단계로 나눌 수 있습니다.

-관찰에 근거한 질문.

-조사.

-가설의 공식화.

-실험.

-데이터 분석.

-가설을 거부하거나 수용합니다 (결론).

다음으로 조사를 할 때 취해야 할 기본 단계를 보여 드리겠습니다. 더 잘 이해하기 위해이 기사의 끝 부분에 생물학 실험에서 단계를 적용한 예를 남길 것입니다. DNA 구조의 발견에서.

과학적 방법의 주요 특징

-관찰을 시작점으로 사용하십시오.

-질문과 답변을 묻습니다. 가설을 공식화하기 위해 과학자는 현실의 측면에서 인과 관계를 구축하기 위해 체계적인 방식으로 질문과 답변을 요청합니다.

-검증이 필요합니다. 즉, 다양한 과학자가 결과를 검증해야합니다.

-반박 할 수있는 결론을 생성합니다. 결론을 확인할 수 없으면 과학적 방법을 적용 할 수 없습니다.

-재현 가능한 결과를 생성합니다. 실험은 과학자들이 동일한 결과를 얻기 위해 복제 할 수 있습니다.

-객관적입니다. 그것은 주관적인 의견이 아니라 실험과 관찰에 근거합니다.

과학적 방법의 단계는 무엇입니까? 구성 요소 및 특성

1 단계-관찰 내용을 바탕으로 질문하기

과학적 방법은 과학자 / 연구자가 관찰 한 내용이나 조사중인 내용에 대해 질문 할 때 시작됩니다. 어떻게, 무엇을, 언제, 누가, 무엇을, 왜 또는 어디서?

관찰 및 질문의 예 :

-루이 파스퇴르는 프랑스 남부의 누에가 기생충에 감염된 질병을 가지고 있음을 현미경으로 관찰했습니다.

-한 생물학자가 현미경으로 특정 유형의 세포가 존재하면 천연두 증상이 호전된다는 것을 관찰합니다. 이 세포들이 천연두 바이러스와 싸우고 있습니까?

-알버트 아인슈타인은 특수 상대성 이론을 개발할 때 스스로에게 물었습니다. 빛이 우주를 통과 할 때 광선 옆에서 걸을 수 있다면 무엇을 볼 수 있을까요?

2 단계 : 조사

이 단계는 조사를하고 질문에 답하는 데 도움이되는 정보를 수집하는 것으로 구성됩니다. 수집 된 정보가 객관적이고 신뢰할 수있는 출처에서 나온 것이 중요합니다. 인터넷 데이터베이스, 도서관, 서적, 인터뷰, 연구 등을 통해 조사 할 수 있습니다.

과학적 관찰에는 여러 유형이 있습니다. 가장 일반적인 것은 직접 및 간접입니다.

3 단계-가설 공식화

세 번째 단계는 가설의 공식화입니다. 가설은 미래 관찰 결과를 예측하는 데 사용할 수있는 진술입니다.

가설의 예 :

• 시간을 활용하여 정기적으로 훈련하는 축구 선수는 훈련 세션의 15 %를 놓친 선수보다 더 많은 골을 기록합니다.
• 고등 교육을 공부 한 새로운 부모는 70 %의 경우 출산시 더 편안합니다.

유용한 가설은 연역적 추론을 포함한 추론에 의한 예측을 허용해야합니다. 가설은 실험실에서의 실험 결과 또는 자연 현상의 관찰을 예측할 수 있습니다.

관찰이나 경험으로 예측에 접근 할 수없는 경우, 가설은 아직 테스트 할 수 없으며 비과학적인 측정으로 남아있을 것입니다. 나중에 새로운 기술이나 이론이 필요한 실험을 가능하게 할 수 있습니다.

4 단계 : 실험

인간을 대상으로 한 실험 사례.

다음 단계는 과학자들이 가설을 테스트하는 소위 과학 실험을 수행하는 실험입니다.

가설이 시도하는 예측은 실험을 통해 테스트 할 수 있습니다. 테스트 결과가 예측과 모순되면 가설에 의문을 제기하고 지속 가능성이 떨어집니다.

실험 결과가 가설의 예측을 확인하면 더 정확한 것으로 간주되지만 잘못된 것일 수 있으며 계속해서 추가 실험을 받게됩니다.

실험에서 관찰 오류를 피하기 위해 실험 제어 기술이 사용됩니다. 이 기술은 서로 다른 조건에서 여러 샘플 (또는 관측치) 간의 대비를 사용하여 무엇이 달라 지거나 동일하게 유지되는지 확인합니다.

예

'풀의 성장률은 빛의 양에 의존하지 않는다'라는 가설을 테스트하려면 빛에 노출되지 않은 풀에서 데이터를 관찰하고 가져와야합니다.

이를 "통제 그룹"이라고합니다. 조사중인 변수를 제외하고는 다른 실험 그룹과 동일합니다.

대조군은 하나의 변수에 의해서만 실험 그룹과 다를 수 있다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 그렇게하면 변화를 일으키는 것이 변수인지 아닌지 알 수 있습니다.

예를 들어, 그늘에있는 외부 잔디는 태양의 잔디와 비교할 수 없습니다. 한 도시의 풀과 다른 도시의 풀도 마찬가지입니다. 토양 수분 및 pH와 같은 빛 외에도 두 그룹 사이에는 변수가 있습니다.

매우 일반적인 통제 그룹의 또 다른 예

약물이 원하는 것을 치료하는 데 효과적인지 알아보기위한 실험은 매우 일반적입니다. 예를 들어 아스피린의 효과를 알고 싶다면 첫 번째 실험에서 두 그룹을 사용할 수 있습니다.

• 아스피린이 제공되는 실험군 1.
• 그룹 1과 특성이 같고 아스피린이 제공되지 않은 대조군 2.

5 단계 : 데이터 분석

실험 후 데이터는 숫자, 예 / 아니오, 존재 / 결석 또는 기타 관찰의 형태가 될 수 있습니다.

체계적이고 신중한 측정 및 데이터 수집은 연금술과 같은 의사 과학과 화학 또는 생물학과 같은 과학의 차이입니다. 측정은 실험실과 같은 통제 된 환경에서 또는 별이나 인간 개체군과 같이 접근하기 어렵거나 조작 할 수없는 물체에서 수행 할 수 있습니다.

측정에는 온도계, 현미경, 분광기, 입자 가속기, 전압계와 같은 특수 과학 기기가 필요한 경우가 많습니다.

이 단계에는 실험 결과가 보여주는 내용을 결정하고 수행 할 다음 조치를 결정하는 작업이 포함됩니다. 실험이 여러 번 반복되는 경우 통계 분석이 필요할 수 있습니다.

증거가 가설을 기각 한 경우 새로운 가설이 필요합니다. 실험 데이터가 가설을 뒷받침하지만 증거가 충분히 강하지 않은 경우 다른 실험을 통해 다른 가설 예측을 테스트해야합니다.

가설이 증거에 의해 강력하게 뒷받침되면 동일한 주제에 대해 더 많은 정보를 제공하기 위해 새로운 연구 질문을 요청할 수 있습니다.

6 단계 : 결론. 데이터를 해석하고 가설을 수락하거나 기각합니다.

많은 실험에서 데이터의 비공식적 분석을 기반으로 결론이 내려집니다. 데이터가 가설에 적합합니까? 가설을 받아들이거나 거부하는 방법입니다.

그러나 '수용'또는 '거부'정도를 설정하기 위해 데이터에 통계 분석을 적용하는 것이 좋습니다. 수학은 실험에서 측정 오류 및 기타 불확실성의 영향을 평가하는데도 유용합니다.

가설이 수락되면 올바른 가설이라고 보장 할 수 없습니다. 이것은 실험 결과가 가설을 뒷받침한다는 것을 의미합니다. 실험을 복제하고 다음에 다른 결과를 얻을 수 있습니다. 가설은 관찰을 설명 할 수도 있지만 잘못된 설명입니다.

가설이 기각되면 실험이 종료되거나 다시 수행 될 수 있습니다. 이 과정을 반복하면 더 많은 관찰과 더 많은 데이터를 얻을 수 있습니다.

다른 단계 : 7- 결과 전달 및 8- 연구를 복제하여 결과 확인 (다른 과학자에 의해 수행됨)

동일한 결과를 생성하기 위해 실험을 반복 할 수없는 경우 이는 원래 결과가 잘못되었을 수 있음을 의미합니다. 결과적으로 단일 실험이 여러 번 수행되는 것이 일반적이며, 특히 제어되지 않는 변수 또는 기타 실험 오류 표시가있는 경우에 그렇습니다.

중요하거나 놀라운 결과를 얻기 위해 다른 과학자들도 결과를 직접 복제하려고 할 수 있습니다. 특히 이러한 결과가 자신의 작업에 중요한 경우에는 더욱 그렇습니다.

DNA 구조 발견의 과학적 방법의 실제 사례

DNA 구조 발견의 역사는 과학적 방법 단계의 전형적인 예입니다. 1950 년에 그레고르 멘델의 연구에서 유전 적 유전에 수학적 설명이 있고 DNA에 유전 정보가 포함되어 있다는 것이 알려졌습니다.

그러나 유전자 정보 (즉, 유전자)를 DNA에 저장하는 메커니즘은 명확하지 않았습니다.

노벨상을 수상했지만 왓슨과 크릭 만이 DNA 구조 발견에 참여한 것이 아니라는 점에 주목하는 것이 중요합니다. 당시 많은 과학자들이 지식, 데이터, 아이디어 및 발견에 기여했습니다.

관찰 질문

DNA에 대한 이전 연구에서 DNA의 화학적 구성 (4 개 뉴클레오티드), 각 뉴클레오티드의 구조 및 기타 특성이 결정되었습니다.

DNA는 1944 년 Avery-MacLeod-McCarty 실험에 의해 유전 정보 전달자로 확인되었지만 유전 정보가 DNA에 저장되는 메커니즘은 불분명했습니다.

따라서 질문은 다음과 같습니다.

조사

Linus Pauling, Watson 또는 Crick을 포함한 관련된 사람들은 정보를 조사하고 검색했습니다. 이 경우 동료와의 시간, 책 및 대화에 대한 조사가 가능합니다.

가설

Linus Pauling은 DNA가 삼중 나선이 될 수 있다고 제안했습니다. 이 가설은 Francis Crick과 James D. Watson도 고려했지만 그들은 그것을 버렸습니다.

Watson과 Crick은 Pauling의 가설을 알게되었을 때 기존 데이터에서 그가 틀렸다는 것을 이해했으며 Pauling은 곧 그 구조에 대한 그의 어려움을 인정할 것입니다. 따라서 DNA의 구조를 발견하는 경주는 올바른 구조를 발견하는 것이 었습니다.

가설은 어떤 예측을할까요? DNA가 나선 구조를 가지고 있다면 X 선 회절 패턴은 X 자 모양이됩니다.

따라서 DNA가 이중 나선 구조를 가지고 있다는 가설 은 X-ray 결과 / 데이터로 테스트 할 것이며, 구체적으로는 1953 년 Rosalind Franklin, James Watson, Francis Crick이 제공 한 X-ray 회절 데이터로 테스트했습니다.

실험

Rosalind Franklin은 순수한 DNA를 결정화하고 X- 선 회절을 수행하여 사진 51을 생성했습니다. 결과는 X 모양을 보여주었습니다.

Watson과 Crick 모델을 뒷받침하는 실험적 증거는 Nature에 발표 된 5 개의 논문 시리즈에서 입증되었습니다.

이 중 Franklin과 Raymond Gosling 논문은 Watson과 Crick 모델을 지원하기 위해 X 선 회절 데이터를 사용한 최초의 출판물이었습니다.

분석 및 결론

Watson은 상세한 회절 패턴을 보았을 때 즉시 나선으로 인식했습니다.

그와 크릭은 DNA의 구성과 수소 결합과 같은 분자 상호 작용에 대한 이전에 알려진 정보와 함께이 정보를 사용하여 모델을 제작했습니다.

역사

과학적 방법이 언제 사용되기 시작했는지 정확히 정의하기 어렵 기 때문에 누가 그것을 만들 었는지에 대한 질문에 답하기가 어렵습니다.

방법과 그 단계는 시간이 지남에 따라 진화했으며 그것을 사용하고 있던 과학자들은 조금씩 발전하고 개선하면서 기여했습니다.

아리스토텔레스와 그리스인

역사상 가장 영향력있는 철학자 중 한 사람인 아리스토텔레스는 경험 과학, 즉 경험, 실험, 직접 및 간접 관찰에서 가설을 테스트하는 과정의 창시자였습니다.

그리스인들은 세계 현상을 이해하고 연구하기 위해 관찰하고 측정하기 시작한 최초의 서구 문명이지만 그것을 과학적 방법이라고 부를 구조가 없었습니다.

무슬림과 이슬람의 황금기

사실 현대 과학적 방법의 발전은 10 ~ 14 세기 이슬람 황금 시대 무슬림 학자들과 함께 시작되었습니다. 나중에 계몽주의 철학자 과학자들은 그것을 계속해서 다듬 었습니다.

기여한 모든 학자 중에서 Alhacen (Abū 'Alī al-Ḥasan ibn al-Ḥasan ibn al-Hayṯam)이 주요 기여자였으며, 일부 역사가들은 "과학적 방법의 설계자"로 간주했습니다. 그의 방법은 다음과 같은 단계로 구성되어 있으며이 기사에서 설명한 것과 유사성을 확인할 수 있습니다.

-자연계 관찰.

-문제를 설정 / 정의합니다.

-가설을 세우십시오.

-실험을 통해 가설을 테스트합니다.

-결과를 평가하고 분석합니다.

-데이터를 해석하고 결론을 도출합니다.

-결과를 게시합니다.

르네상스

철학자 Roger Bacon (1214-1284)은 과학적 방법의 일부로 귀납적 추론을 적용한 최초의 사람으로 간주됩니다.

르네상스 시대에 Francis Bacon은 인과 관계를 통해 귀납법을 개발했고 데카르트는 추론이 배우고 이해하는 유일한 방법이라고 제안했습니다.

뉴턴과 현대 과학

Isaac Newton은 오늘날까지 알려진 과정을 마침내 다듬은 과학자로 간주 될 수 있습니다. 그는 과학적 방법에 연역적 방법과 귀납적 방법이 모두 필요하다는 사실을 제안하고 실행했습니다.

뉴턴 이후, 알버트 아인슈타인을 포함하여이 방법의 개발에 기여한 다른 위대한 과학자들이있었습니다.

중요성

과학적 방법은 지식을 습득하는 신뢰할 수있는 방법이기 때문에 중요합니다. 데이터, 실험 및 관찰에 대한 근거 주장, 이론 및 지식을 기반으로합니다.

따라서 기술, 일반 과학, 건강 및 일반적으로 사회의 발전을 위해 이론적 지식과 실제 응용을 생성하는 것이 필수적입니다.

예를 들어,이 과학 방법은 믿음에 근거한 방법과 반대됩니다. 믿음으로 무언가는 반박 할 수있는 증거에 기초하지 않고 전통, 저술 또는 신념에 의해 믿어지며, 그 믿음의 신념을 거부하거나 받아들이는 실험이나 관찰을 할 수 없습니다.

과학을 통해 연구원은이 방법의 단계를 수행하고, 결론에 도달하고, 데이터를 제시 할 수 있으며, 다른 연구원은 해당 실험 또는 관찰을 복제하여 검증 여부를 결정할 수 있습니다.

참고 문헌

1. Hernández Sampieri, Roberto; Fernández Collado, Carlos 및 Baptista Lucio, Pilar (1991). 연구 방법론 (2nd ed., 2001). 멕시코 DF, 멕시코. McGraw-Hill.
2. Kazilek, CJ 및 Pearson, David (2016, 6 월 28 일). 과학적 방법은 무엇입니까? 애리조나 주립 대학, 인문 과학 대학. 2017 년 1 월 15 일 액세스.
3. Lodico, Marguerite G .; Spaulding, Dean T. 및 Voegtle, Katherine H. (2006). 교육 연구 방법 : 이론에서 실행으로 (2nd ed., 2010). 미국 샌프란시스코. Jossey-Bass.
4. 오마르 마르케스 (2000). 사회 과학의 연구 과정. 베네수엘라 바리 나스. UNELLEZ.
5. Tamayo T., Mario (1987). 과학 연구의 과정 (3rd ed., 1999). 멕시코 DF, 멕시코. 리 무사.
6. Vera, Alirio (1999). 데이터 분석. 베네수엘라 산 크리스토 발. 타치 라 국립 실험 대학 (UNET).
7. Wolfs, Frank LH (2013). 과학적 방법 소개. 미국 뉴욕. 로체스터 대학, 물리학 및 천문학과. 2017 년 1 월 15 일 액세스.
8. 호세 우드 카 (1998 년 9 월 24 일). "과학적 방법"이란 무엇입니까? 리버 사이드, 미국. 캘리포니아 대학교 물리학 및 천문학과. 2017 년 1 월 15 일 액세스.
9. Martyn Shuttleworth (2009 년 4 월 23 일). 누가 과학적 방법을 발명 했습니까?. Explorable.com에서 2017 년 12 월 23 일 검색 : explorable.com.