Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

1.3: De wetenschappelijke methode
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
The Scientific Method
 
TRANSCRIPT

1.3: The Scientific Method

1.3: De wetenschappelijke methode

Overview

The scientific method is a detailed, empirical, problem-solving process leveraged by biologists and scientists of other disciplines. This iterative approach involves formulating a question based on observation, developing a testable potential explanation for the observation (called a hypothesis), making and testing predictions based on the hypothesis, and using the findings to create new hypotheses and predictions.

Generally, predictions are tested using carefully-designed experiments. Based on the outcome of these experiments, the original explanation may need to be refined, and new hypotheses and questions can be generated. Importantly, this illustrates that the scientific method is not a stepwise recipe. Instead, it is a continuous refinement and testing of ideas based on new observations, which is the crux of scientific inquiry.

Science is mutable and continuously changes as we learn more about the world around us. For this reason, scientists avoid claiming to ‘prove’ a specific idea. Instead, they gather evidence that either supports or refutes a given hypothesis.

Making Observations and Formulating Hypotheses

A hypothesis is preceded by an initial observation, during which information is gathered by the senses (e.g., vision, hearing) or using scientific tools and instruments. This observation leads to a question that prompts the formation of an initial hypothesis, a (testable) possible answer to the question. For example, the observation that slugs eat some cabbage plants, but not cabbage plants located near garlic, may prompt the question: why do slugs selectively spare cabbage plants near garlic? One possible hypothesis, or answer to this question, is that slugs have an aversion to garlic. Based on this hypothesis, one might predict that slugs will not eat cabbage plants that are surrounded by a ring of garlic powder.

A hypothesis should be falsifiable, meaning that there are ways to disprove it if it is untrue. In other words, a hypothesis should be testable. Scientists often articulate and explicitly test for the opposite of the hypothesis, which is called the null hypothesis. In this case, the null hypothesis is that slugs do not have an aversion to garlic. The null hypothesis would be supported if, contrary to the prediction, slugs eat cabbage plants that are surrounded by garlic powder.

Testing a Hypothesis

When possible, scientists test hypotheses using controlled experiments that include independent and dependent variables, as well as control and experimental groups.

An independent variable is an item expected to have an effect (e.g., the garlic powder used in the slug and cabbage experiment, or treatment given in a clinical trial). Dependent variables are the measurements used to determine the outcome of an experiment. In the experiment with slugs, cabbages, and garlic, the number of slugs eating cabbages is the dependent variable, as this number is expected to depend on the presence or absence of garlic powder rings around the cabbage plants.

Experiments require experimental and control groups. An experimental group is treated with or exposed to the independent variable (i.e., the manipulation or treatment). For example, in the garlic aversion experiment with slugs, the experimental group is a group of cabbage plants that are surrounded by a garlic powder ring. A control group is subject to the same conditions as the experimental group, with the exception of the independent variable. Control groups in this experiment might include a group of cabbage plants in the same area that is surrounded by a non-garlic powder ring (to control for powder aversion) and a group that is not surrounded by any particular substance (to control for cabbage aversion). It is essential to include a control group because without one it is unclear whether the outcome is the result of the treatment or manipulation.

Refining a Hypothesis

If the results of an experiment support the hypothesis, further experiments may be designed and carried out to provide support for the hypothesis. The hypothesis may also be refined and made more specific. For example, additional experiments could determine whether slugs also have an aversion to other plants of the Allium genus, like onions.

If the results do not support the hypothesis, the hypothesis may need to be adjusted based on the new observations. Problems with the experimental design should also be ruled out. For example, if slugs demonstrate an aversion to both types of powdered substance, the experiment can be carried out again using fresh garlic instead of powdered garlic. If the slugs still exhibit no aversion to garlic, the hypothesis may be adjusted. In this example, the new hypothesis may be that slugs have an aversion to powder.

The results of the experiments should be communicated to other scientists and the public, regardless of whether the data support the original hypothesis. This information can guide the development of new hypotheses and experimental questions.

Overzicht

De wetenschappelijke methode is een gedetailleerd, empirisch, probleemoplossend proces dat wordt gebruikt door biologen en wetenschappers van andere disciplines. Deze iteratieve benadering omvat het formuleren van een vraag op basis van observatie, het ontwikkelen van een toetsbare potentiële verklaring voor de observatie (een hypothese genoemd), het maken en testen van voorspellingen op basis van de hypothese en het gebruiken van de bevindingen om nieuwe hypothesen en voorspellingen te creëren.

Over het algemeen worden voorspellingen getest met zorgvuldig opgezette experimenten. Op basis van de uitkomst van deze experimenten moet de oorspronkelijke verklaring wellicht worden verfijnd en kunnen nieuwe hypothesen en vragen worden gegenereerd. Belangrijk is dat dit illustreert dat de wetenschappelijke methode geen stapsgewijs recept is. In plaats daarvan is het een voortdurende verfijning en toetsing van ideeën op basis van nieuwe waarnemingen, wat de crux is van wetenschappelijk onderzoek.

Wetenschap is veranderlijk en verandert voortdurend naarmate we meer leren over de wereld om ons heen. Om deze reden hebben wetenschappers aleegte die beweert een specifiek idee te 'bewijzen'. In plaats daarvan verzamelen ze bewijs dat een bepaalde hypothese ondersteunt of weerlegt.

Waarnemingen doen en hypothesen formuleren

Een hypothese wordt voorafgegaan door een eerste observatie, waarbij informatie wordt verzameld door de zintuigen (bijv. Zicht, gehoor) of met behulp van wetenschappelijke instrumenten en instrumenten. Deze observatie leidt tot een vraag die aanleiding geeft tot het vormen van een eerste hypothese, een (toetsbaar) mogelijk antwoord op de vraag. Bijvoorbeeld, de waarneming dat slakken sommige koolplanten eten, maar geen koolplanten in de buurt van knoflook, kan de vraag oproepen: waarom sparen slakken selectief koolplanten in de buurt van knoflook? Een mogelijke hypothese, of antwoord op deze vraag, is dat slakken een afkeer hebben van knoflook. Op basis van deze hypothese zou je kunnen voorspellen dat slakken geen koolplanten eten die zijn omgeven door een ring van knoflookpoeder.

Een hypothese moet falsifieerbaar zijn, wat betekent dat er manieren zijn omweerleg het als het niet waar is. Met andere woorden, een hypothese moet toetsbaar zijn. Wetenschappers verwoorden en testen vaak het tegenovergestelde van de hypothese, die de nulhypothese wordt genoemd. In dit geval is de nulhypothese dat slakken geen afkeer hebben van knoflook. De nulhypothese zou worden ondersteund als, in tegenstelling tot de voorspelling, slakken koolplanten eten die zijn omgeven door knoflookpoeder.

Een hypothese testen

Waar mogelijk testen wetenschappers hypothesen met behulp van gecontroleerde experimenten die onafhankelijke en afhankelijke variabelen omvatten, evenals controle- en experimentele groepen.

Een onafhankelijke variabele is een item waarvan wordt verwacht dat het een effect heeft (bijvoorbeeld het knoflookpoeder dat wordt gebruikt in het experiment met slakken en kool, of de behandeling die wordt gegeven in een klinische proef). Afhankelijke variabelen zijn de metingen die worden gebruikt om de uitkomst van een experiment te bepalen. Bij het experiment met slakken, kool en knoflook is het aantal slakken dat kool eet afhankelijkvariabel, aangezien dit aantal naar verwachting afhangt van de aan- of afwezigheid van knoflookpoederringen rond de koolplanten.

Experimenten vereisen experimentele en controlegroepen. Een experimentele groep wordt behandeld met of blootgesteld aan de onafhankelijke variabele (dwz de manipulatie of behandeling). In het knoflookaversie-experiment met slakken is de experimentele groep bijvoorbeeld een groep koolplanten die omgeven is door een knoflookpoederring. Een controlegroep is onderworpen aan dezelfde voorwaarden als de experimentele groep, met uitzondering van de onafhankelijke variabele. Controlegroepen in dit experiment kunnen een groep koolplanten in hetzelfde gebied zijn die is omgeven door een niet-knoflookpoederring (ter bestrijding van poederaversie) en een groep die niet is omgeven door een bepaalde stof (ter bestrijding van koolaversie). ). Het is essentieel om een controlegroep op te nemen, want zonder een controlegroep is het onduidelijk of de uitkomst het resultaat is van de behandeling of manipulatie.

Een hypothese verfijnen

Als de resultaten van een experiment de hypothese ondersteunen, kunnen verdere experimenten worden ontworpen en uitgevoerd om de hypothese te ondersteunen. De hypothese kan ook worden verfijnd en specifieker worden gemaakt. Aanvullende experimenten zouden bijvoorbeeld kunnen uitwijzen of slakken ook een afkeer hebben van andere planten van het Allium- geslacht, zoals uien.

Als de resultaten de hypothese niet ondersteunen, moet de hypothese mogelijk worden aangepast op basis van de nieuwe waarnemingen. Ook problemen met het experimentele ontwerp moeten worden uitgesloten. Als slakken bijvoorbeeld een afkeer vertonen van beide soorten poedersubstantie, kan het experiment opnieuw worden uitgevoerd met verse knoflook in plaats van knoflookpoeder. Als de slakken nog steeds geen afkeer van knoflook vertonen, kan de hypothese worden bijgesteld. In dit voorbeeld kan de nieuwe hypothese zijn dat slakken een afkeer hebben van poeder.

De resultaten van de experimenten moeten worden meegedeeld aan andere wetenschappers en thopenbaar, ongeacht of de gegevens de oorspronkelijke hypothese ondersteunen. Deze informatie kan de ontwikkeling van nieuwe hypothesen en experimentele vragen sturen.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter