วิธีการทางวิทยาศาสตร์

วิธีการทางวิทยาศาสตร์

วิธีการทางวิทยาศาสตร์หรือวิธีแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นวิธีการแก้ปัญหา ตามระเบียบวิธีการทางวิทยาศาสตร์ตามระบบ และมีลำดับขั้นตอนที่แน่นอน

ดังนี้

1.การตั้งปัญหา การกำหนดปัญหา

2.การตั้งสมมติฐานที่เป็นไปได้ การสร้างสมมติฐาน

3.การตรวจสอบสมมติฐาน หรือขั้นทดลอง (ขั้นเก็บรวบรวมข้อมูล) ค่านิยามเชิงปฏิบัติการ

4.ระบุตัวแปร วิเคราะห์ข้อมูล  ตัวแปรต้น  ตัวแปรตาม  ตัวแปรควบคุม

5.ขอบเขตของการทดลอง

6.วิธีการทดลอง

7.วิธีการนำเสนอผลการทดลอง สรุปผลการทดลอง

การสังเกตและการตั้งปัญหา

การตั้งปัญหานั้นสำคัญกว่าการแก้ปัญหา เพราะการตั้งปัญหาที่ดีและชัดเจน จะทำให้ผู้ตั้งปัญหาเกิดความเข้าใจ และมองเห็นลู่ทางของการค้นหาคำตอบ เพื่อแก้ปัญหาที่ตั้งขึ้น ดังนั้นเราจึงต้องหมั่นฝึกเป็นคนช่างสังเกต สิ่งที่สังเกตนั้น 

1.เป็นอะไร

2.เกิดขึ้นเมื่อไหร่

3.เกิดขึ้นที่ไหน

4.เกิดขึ้นได้อย่างไร

5.ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น

การตั้งสมมติฐาน

คือการคาดคะเนคำตอบที่อาจเป็นไปได้หรือคิดหาคำตอบล่วงหน้า บนฐานข้อมูลที่ได้จากการสังเกต และการศึกษาเอกสารต่างๆ การตั้งสมมติฐานที่ดีควรมีลักษณะดังนี้

1.เป็นสมมติฐานที่เข้าใจง่าย

2.เป็นสมมติฐานที่แนะลู่ทางที่จะตอบได้

3.เป็นสมมติฐานที่ตรวจได้โดยการทดลอง

4.เป็นสมมติฐานที่สอดคล้องและอยู่ในขอบเขตของข้อเท็จจริง 

การตรวจสอบสมมติฐานหรือขั้นรวบรวมข้อมูล ค่านิยามเชิงปฏิบัติการ ระบุตัวแปร วิเคราะห์ข้อมูล จะต้องยึดข้อกำหนดสมมติฐานไว้เป็นหลักเสมอ โดยการตรวจสอบสมมติฐานนี้ได้จาก การสังเกต และรวบรวมข้อเท็จจริงต่างๆ การทดลองเเป็นการปฏิบัติ หรือหาคำตอบ หรือตรวจสมมติฐาน ที่ตั้งไว้โดยการทดลอง เพื่อทำการค้นคว้า หาข้อมูลและตรวจสอบ 

การออกแบการทดลอง 

คือการวางแผนการทดลองก่อนที่จะปฏิบัติจริง โดยให้สอดคล้องกับสมมติฐานที่ตั้งไว้เสมอ และควบคุมปัจจัยหรือตัวแปรต่างๆ ที่มีผลต่อการทดลอง แบ่งได้เป็น 3 ชนิด

1.ตัวแปรอิสระหรือตัวแปรต้น คือปัจจัยที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดผลการทดลอง 

2.ตัวแปรตาม คือผลที่เกิดจากการทดลอง ซึ่งต้องใช้วิธีการสังเกต หรือวัดผลด้วยวิธีต่างๆ เพื่อเก็บข้อมูลไว้

3.ตัวแปรที่ต้องควบคุม คือปัจจัยอื่นๆที่ต้องควบคุมให้เหมือนกันทุกอย่าง ให้เหมือนกันทุกชุดการทดลอง เพื่อป้องกันไม่ให้ผลการทดลองเกิดความคาดเคลื่อนได้

ในบางครั้งข้อมูลอาจได้มาจากการสร้างข้อเท็จจริง เอกสาร จากการสังเกตปรากฏการณ์ หรือจากการซักถามผู้รอบรู้ แล้วนำข้อมูลที่ได้มานั้น ไปแปรผลและลงข้อสรุปในต่อไป ดังนั้นการรวบรวมข้อมูลเป็นสิ่งจำเป็นในวิธีการทางวิทยาศาสตร์

เทคนิคในการนำวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไปใช้

1.การกำหนดปัญหา มองปัญหาที่แตกต่างกันออกไป ในสถานการณือย่างหนึ่ง คนแต่ละคนจะมองปัญหาที่แตกต่างกันออกไป จะมีความคิดเห็นทีแตกต่างกันออกไป

2.การตั้งสมมติฐานต้องให้เห็นผลกับปัญหา

3.คำนิยามเชิงปฏิบัติการ เป็นการนิยามคำใดคำหนึ่งเพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ตรงกัน 

4.การระบุตัวแปรต้น เป็นตัวแปรที่ทำให้เกิดขึ้น

5.การระบุตัวแปรตาม จะแปรเปลี่ยนไปตามตัวแปรต้น

6.การระบุตัวแรควบคุม เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการแทรกซ้อน

7.ขอบเขตของการทดลอง เพื่อให้รู้ว่าบางอยางใช้อธิบายกับของบางอย่างเท่านั้น ไม่สามารถอธิิบานได้หมดในทุกอย่าง

8.วิธีการทดลอง ต้องอธิบายและต้องระบุให้ละเอียดเป็นขั้นตอน

9.การนำเสนอ ต้องนำเสนอให้ชัดเจนมากที่สุด อาจจะเป็นตาราง กราฟ หรือความเรียงก็ได้

เกร็ดความรู้เล็กน้อย

การเป็นคนช่างสังเกต 

สังเกตหมายถึง การใช้ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือประสาทสัมผัสทั้ง 5 ได้แก่ ตา หู จมูก ปาก และกาย เข้าไปสำรวจวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่างๆ ในธรรมชาติหรือจากการทดลอง โดยไม่ใส่หรือเพิ่มความคิดเห็นของผู้สังเกตลงไป 

กาลิเลโอ 

มีชื่อเต็มว่ากาลิเลโอ กาลิเลอี เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี ได้สังเกตการแกว่งไปมาของโคมไฟในโบสถ์และจับเวลาในการแกว่งแต่ละรอบ โดยเทียบกับการเต้นของชีพจรของเขา เขาพบว่าการแกว่งไปมาของโคมไฟแต่ละรอบ ใช้เวลาเท่ากัน แม้ว่าช่วงกว้างของการแว่างจะต่างกัน ต่อมาจึงมีผู้นำหลักการนี้ไปประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มขึ้น

อาร์คีมีดีส

ค้นพบวิธีพิสูจน์ความบริสุทธิ์ ของมงกุฏทองคำ จากการสังเกตน้ำที่ล้นออกจากขณะที่เขากำลังอาบน้ำ ซึ่งนำไปสู่ความรู้เกี่ยวกับความหนาแน่น ความถ่วงจำเพาะ การจมการลอยการหาปริมาตรโดยการแทนที่น้ำ

การเป็นคนช่างคิดช่างสงสัย

การเป็นช่างคิดช่างสงสัย คือเป็นผู้พยายามมองเห็นปัญหา จากการสังเกตว่าเกิดอะไรขึ้น เพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น ทำไมจึงเกิดขึ้นได้ ความสงสัยจะทำให้นักวิทยาศาสตร์พยายามศึกษาค้นคว้าหาเหตุผล ด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งทำให้ได้ความรู้ใหม่ทางวิทยาศาสตร์

เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton)

 เป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงคนหนึ่งของอังกฤษ มีชีวิตอยู่ระหว่าง พ.ศ. 2185 – 2270 นิวตันค้นพบความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากมาย เช่น ทฤษฎีเกี่ยวกับการหักเหของแสง กฎการเคลื่อนที่ของวัตถุ  กฎความโน้มถ่วง ครั้งหนึ่งนิวตันนั่งอยู่ใต้ต้นแอปเปิ้ล เขาเห็นลูกแอปเปิ้ลตกลงสู่พื้นดินนิวตันเกิดความสงสัยว่าเมื่อแอปเปิ้ลหลุดจากต้น ทำไมจึงตกลงสู่พื้น ไม่ล่องลอยไปในอากาศ ความสงสัยดังกล่าวทำให้ นิวตันศึกษาค้นคว้าหาเหตุผลและเข้าใจว่า แอปเปิ้ลตกลงสู่พื้นด้วยแรงดึงดูดของโลก และต่อมาได้สรุปเป็นกฎแรงดึงดูดซึ่งใช้เป็นกฎสากล เรียกว่า  “กฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตัน”

เซอร์ อเล็กซานเดอร์ เฟลมมิ่ง

สงสัยว่าทำไมแบคทีเรีย ที่มีเชื้อราขึ้นอยู่ใกล้ๆ จึงตายหมด ซึ่งไปสู่การค้นพบ ยาเพนนิซิลิน