השיטה המדעית היא מסגרת של טכניקות ושאלות שמדענים משתמשים בהן כדי לחקור תופעות במטרה להפוך תגליות מדעיות לפשוטות וניתנות לשחזור. היא נצפתה באופן רופף על ידי נסיינים החל מהמאה ה-4 לפנה"ס, אך השיטה המדעית הפורמלית הראשונה הוטבעה בתקופת הרנסאנס האירופי. כאן אנשים בחזית המדע כמו פרנסיס בייקון, גלילאו ואייזק ניוטון החלו ליישם באופן שגרתי את הכללים שבהם אנו משתמשים לביצוע ניסויים כיום.
בדרך כלל, הצעד הראשון של השיטה המדעית הוא לנסח שאלה, בדרך כלל לאחר תצפית על תופעה. לדוגמה, נניח שגידלתם זחלים וששמתם לב שלחלקם לוקח יותר זמן מאחרים להגיע לגור. ואתה תוהה, האם הזחלים מתפתחים בקצב שונה בהתאם לטמפרטורה?
כאן נכנס החלק השני של השיטה המדעית, ההשערה. השערה היא הסבר לא בטוח מדוע אנו צופים במה שאנו רואים, ויש שני סוגים עיקריים. הראשון הוא השערת הניסוי או החלופי, והוא מרמז כי יהיה קשר בין המשתנים הנחקרים, הטמפרטורה והתפתחות הזחל, במקרה זה. לכן, השערת הניסוי שלנו יכולה להיות שלזחלים ייקח זמן רב יותר לעבור מביצה לגור אם הם גדלים בטמפרטורות קרות יותר. באופן מכריע, השערה טובה תהיה ניתנת לבדיקה. עבור הזחלים שלנו, אנו יכולים לשנות את הטמפרטורה, ולתעד את הזמן שלוקח להם לעבור מביצה לגולם, וניתן לזייף. לכן, אם לוקח בערך אותו זמן לזחלים להתפתח, לא משנה מה הטמפרטורה, אז אנחנו יכולים לקבל את העובדה שההשערה הייתה כנראה שגויה. הסוג השני של השערות הוא השערת האפס. זה בדרך כלל משער שלא יהיה שום שינוי משמעותי או הבדל במהלך הניסוי. בדוגמת הזחל שלנו, נאמר שהזחלים יתפתחו באותו קצב בכל תנאי טמפרטורה.
ברגע שיש לנו את ההשערות שלנו, השלב השלישי של השיטה המדעית מכסה ניסויים ואיסוף נתונים. בניסוי טיפוסי יהיו שני סוגים של משתנים. המשתנה הבלתי תלוי הוא משהו שמופעל ישירות על ידי הנסיין. לכן, עם הזחלים שלנו, אנו משנים את המשתנה הבלתי תלוי כאשר אנו משנים את הטמפרטורה. המשתנה התלוי, הידוע גם בשם משתנה התגובה, צריך להיות מושפע ממצב המשתנה הבלתי תלוי. לכן, כאשר אנו חושפים את הזחלים שלנו לטמפרטורות שונות, אז התגובה, המשתנה התלוי, היא הקצב שבו הם מתפתחים.
ישנם גם שני סוגים עיקריים של נתונים שניתן לאסוף כדי לתמוך או לזייף את ההשערות. הראשון הוא נתונים איכותיים, המתייחסים בדרך כלל לתצפיות תיאוריות שנעשו באמצעות החושים, ראייה, מגע, שמיעה, ריח או אפילו טעימה. בניסוי שלנו אנו עשויים לרשום שהזחלים נראים נעים ואוכלים הרבה בתנאי הטמפרטורה הרגילים, בהשוואה למצב הקר יותר. בניגוד לנתונים איכותניים, נתונים כמותיים ניתנים למדידה וכתיבה כמספרים. לכן, כאשר אנו סופרים את מספר השעות שלוקח לזחל מהבקיעה ועד סוף סוף הגור, זה נותן לנו נתון ברור. במידת האפשר, כמעט חשוב שיהיה תנאי בקרה בכל ניסוי שבו אנו מתמרנים את המשתנים הבלתי תלויים. בניסוי הזחלים שלנו, אנו יכולים לגדל את הזחלים בטמפרטורת חדר סטנדרטית קבועה של 21 מעלות כביקורת, מכיוון שזה מדגים מה קורה כאשר הזחלים מתפתחים בתנאים רגילים בהשוואה לסביבות ניסוי.
בניסויים תצפיתיים, ייתכן שלא יהיה צורך בבקרה או אפילו אפשרי. לדוגמה, דמיינו שהזחלים שלנו הם עכשיו פרפרים בוגרים, הניזונים מצוף בגן פרחים. בהשערת הניסוי שלנו, אנו מציעים שהם מעדיפים להיזון מהפרחים הוורודים הגדולים, בעוד שהשערת האפס שלנו מציעה שאין להם העדפה והם יבקרו את הפרחים באקראי. במקרה זה, פשוט התבוננות ורישום מספר הפעמים שהפרפרים מבקרים בכל סוג פרח תספק מספיק נתונים כדי לאשר או לדחות את ההשערות שלנו ללא צורך במניפולציה של משתנים כלשהם או צורך בבקרה.
לאחר איסוף הנתונים, השלב הבא הוא להבין מה כל זה אומר. מדענים ישוו את התחזיות של שתי ההשערות שלהם כדי להבין אם הם יכולים לדחות את השערת האפס. ניתן לעשות זאת על ידי השוואת הערכים של המשתנה התלוי בבקרה לעומת תנאי הניסוי. אם הם אינם שווים, השערת האפס יכולה להידחות. אם הנתונים שנאספו תומכים בהשערה, כמו שלזחלים לקח הרבה יותר שעות לעבור מביצה לגולם כאשר הם נשמרים באקלים קריר יותר, אז זה נותן להשערת הניסוי אמינות רבה יותר, אבל באופן קריטי זה לא מצביע על כך שההשערה בהחלט נכונה, כי ניסויים עתידיים עשויים לחשוף מידע חדש.
החלק האחרון של השיטה המדעית הוא המקום שבו אנו מסיקים מסקנות, ודנים במשמעות הממצאים שלנו. כאן, מדענים עשויים להתייחס לניסויים אחרים או לספרות אחרת כדי לשים את ממצאיהם בהקשר, ולמצוא הסברים מדוע התוצאות הראו את מה שהם עשו. לדוגמה, המסקנה יכולה להיות שהזחלים אוהבים לגדול בטמפרטורות הקרובות ביותר לסביבתם הטבעית. זה עשוי, בתורו, לעורר שאלות חדשות, כמו האם מינים אחרים מגדלים בובות בקצב שונה בטמפרטורות שונות? זה עשוי לתת השראה לניסויים חדשים, שנוכל לבחון באמצעות, ניחשתם נכון, השיטה המדעית.
השיטה המדעית משמשת לפתרון בעיות ולהסבר תופעות. התפתחות השיטה המדעית התרחשה בד בבד עם שינויים בפילוסופיה העומדת בבסיס התגליות המדעיות, ששינו באופן קיצו…
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.