1.3: 科学方法

科学方法是生物学家和其他科学家使用的详细、实证的问题解决过程。这种迭代方法包括根据观察结果制定问题，为观察结果开发可测试的潜在解释（称为假设），根据假设进行预测和测试预测，以及使用结果创建新的假设和预测。

通常，使用精心设计的实验来测试预测。根据这些实验的结果，可能需要细化原始假设，并可以生成新的假设和问题。重要的是，这说明科学方法不是一个循序渐进的配方。相反，它是基于新观察对想法的不断提炼和测试，这是科学探究的关键。

科学是可变的，并且随着科学家对世界、物理现象以及生物体如何与环境相互作用的了解而不断变化。出于这个原因，科学家们避免声称”证明”一个特定的想法。相反，他们收集支持或反驳给定假设的证据。

进行观察和提出假设

假设之前是初步观察，在此期间通过感官（例如视觉、听觉）或使用科学工具和仪器收集信息。这个观察导致了一个问题，该问题促使形成一个初始假设，一个对问题的（可测试的）可能的答案。例如，观察到蛞蝓吃一些卷心菜植物而不是位于大蒜附近的卷心菜植物，这可能会引发一个问题:为什么蛞蝓选择性地不吃大蒜附近的卷心菜植物？一个可能的假设或对这个问题的回答是，蛞蝓厌恶大蒜。基于这个假设，人们可能会预测蛞蝓不会吃被一圈大蒜粉包围的卷心菜植物。

假设应该是可证伪的，这意味着如果它是不正确的，就有办法反驳它。换句话说，假设应该是可检验的。科学家们经常阐明并明确测试与假设相反的假设，这称为零假设。在这种情况下，原假设是蛞蝓对大蒜没有厌恶。如果与预测相反，蛞蝓吃被大蒜粉包围的卷心菜植物，则原假设将得到支持。

检验假设

在可能的情况下，科学家使用包括自变量和因变量以及对照组和实验组的对照实验来检验假设。

自变量是预期会产生影响的项目（例如，用于蛞蝓和卷心菜实验或临床试验中给予的处理的大蒜粉）。因变量是用于确定实验结果的度量。在对蛞蝓、卷心菜和大蒜的实验中，吃卷心菜的蛞蝓数量是因变量。预计这个数字将取决于卷心菜植物周围是否存在大蒜粉环。

实验需要实验组和对照组。实验组接受自变量治疗或暴露于自变量（即作或治疗）。例如，在用蛞蝓进行大蒜厌恶实验中，实验组是一组被大蒜粉环包围的卷心菜植物。对照组受与实验组相同的条件约束，但自变量除外。本实验中的对照组可能包括同一区域中的一组卷心菜植物，该植物被非大蒜粉末环包围（以控制粉末厌恶），以及一组未被任何特定物质包围（以控制卷心菜厌恶）。包括一个对照组是必不可少的，因为没有对照组，不清楚结果是治疗还是作的结果。

提炼假设

如果试验结果支持该假设，则可以设计并执行进一步的试验来为该假设提供支持。假设也可以被提炼并变得更加具体。例如，额外的实验可以确定蛞蝓是否也厌恶葱属的其他植物，如洋葱。

如果结果不支持假设，则可以根据新的观测值修改原始假设。在修改假设之前，排除实验设计的潜在问题是很重要的。例如，如果蛞蝓表现出对大蒜和非大蒜粉的厌恶，则可以使用新鲜大蒜而不是大蒜粉再次进行实验。如果蛞蝓仍然对大蒜没有厌恶，那么可以修改原来的假设。

通信

实验结果应传达给其他科学家和公众，无论数据是否支持原始假设。这些信息可以指导新假设和实验问题的发展。