Name: scientific method steps and controls
Uploaded: 2019-01-29T11:04:44.000Z
Duration: 7 min 23 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

Earth Science

ES.1

ES.1.a

Scientific Method

Bilimsel yöntem, bilim adamlarının bilimsel keşifleri basit ve tekrarlanabilir hale getirmek amacıyla olayları araştırmak için kullandıkları bir teknikler ve sorular çerçevesidir. M.Ö. 4. yüzyıla kadar uzanan deneyciler tarafından gevşek bir şekilde gözlemlendi, ancak ilk düzgün şekilde resmileştirilmiş bilimsel yöntem Avrupa Rönesansı sırasında icat edildi. Burada, Francis Bacon, Galileo ve Isaac Newton gibi bilimin ön saflarında yer alan kişiler, bugün deney yapmak için kullandığımız kuralları rutin uygulamaya koymaya başladılar. 
Tipik olarak, bilimsel yöntemin ilk adımı, genellikle bir fenomenin gözlemlenmesinden sonra bir soru formüle etmektir. Örneğin, tırtıl yetiştirdiğinizi ve bazılarının yavruya ulaşmasının diğerlerinden daha uzun sürdüğünü fark ettiğinizi varsayalım. Ve merak ediyorsunuz, tırtıllar sıcaklığa bağlı olarak farklı oranlarda mı gelişiyor? 
Bilimsel yöntemin ikinci kısmının, hipotezin devreye girdiği yer burasıdır. Bir hipotez, gözlemlediğimizi neden gözlemlediğimize dair belirsiz bir açıklamadır ve iki ana türü vardır. Birincisi deneysel veya alternatif hipotezdir ve bu durumda araştırılan değişkenler, sıcaklık ve tırtıl gelişimi arasında bir ilişki olacağını ima eder. Bu nedenle, deneysel hipotezimiz, tırtılların daha düşük sıcaklıklarda yetiştirilmeleri durumunda yumurtadan yavruya geçmelerinin daha uzun süreceği olabilir. En önemlisi, iyi bir hipotez test edilebilir olacaktır. Tırtıllarımız için sıcaklığı değiştirebilir ve yumurtadan pupaya geçmeleri için geçen süreyi kaydedebilir ve yanlışlanabilir. Bu nedenle, sıcaklık ne olursa olsun tırtılların gelişmesi yaklaşık olarak aynı zaman alıyorsa, hipotezin muhtemelen yanlış olduğunu kabul edebiliriz. İkinci tür hipotez sıfır hipotezidir. Bu tipik olarak, deney sırasında gözlemlenen önemli bir değişiklik veya fark olmayacağını tahmin eder. Tırtıl örneğimizde, tırtılların her sıcaklık koşulunda aynı oranda gelişeceğini belirtiriz. 
Hipotezlerimizi elde ettikten sonra, bilimsel yöntemin üçüncü adımı deney ve veri toplamayı kapsar. Tipik bir deneyde, iki tür değişken olacaktır. Bağımsız değişken, deneyci tarafından doğrudan manipüle edilen bir şeydir. Yani, tırtıllarımızla, sıcaklığı değiştirdiğimizde bağımsız değişkeni değiştiriyoruz. Yanıt değişkeni olarak da bilinen bağımlı değişken, bağımsız değişkenin durumundan etkilenmelidir. Bu nedenle, tırtıllarımızı farklı sıcaklıklara maruz bıraktığımızda, yanıt, bağımlı değişken, gelişme hızlarıdır. 
Hipotezleri desteklemek veya yanlışlamak için toplanabilecek iki ana veri türü de vardır. Birincisi, tipik olarak duyular, görme, dokunma, duyma, koklama ve hatta tatma ile yapılan tanımlayıcı gözlemleri ifade eden nitel verilerdir. Deneyimizde, tırtılların normal sıcaklık koşullarında, daha soğuk olana kıyasla hareket ettiklerini ve çok fazla yemek yediklerini kaydedebiliriz. Nitel verilerin aksine, nicel veriler ölçülebilir ve sayı olarak yazılabilir. Yani, tırtılın yumurtadan çıkmasından nihayet yavrulanmasına kadar geçen saat sayısını saydığımızda, bu bize kesin bir rakam verir. Mümkün olduğunda, bağımsız değişkenleri manipüle ettiğimiz herhangi bir deneyde bir kontrol koşuluna sahip olmak neredeyse önemlidir. Tırtıl deneyimizde, tırtılları kontrol olarak 21 derecelik bir standart oda sıcaklığında büyütebiliriz, çünkü bu, deneysel ortamlara kıyasla normal koşullar altında tırtıllar geliştiğinde ne olduğunu gösterir. 
Gözlemsel deneylerde, bir kontrole ihtiyaç duyulmayabilir ve hatta mümkün olmayabilir. Örneğin, tırtıllarımızın artık bir çiçek bahçesinde nektarla beslenen büyümüş kelebekler olduğunu hayal edin. Deneysel hipotezimizde, büyük pembe çiçeklerden beslenmeyi tercih ettiklerini öne sürerken, sıfır hipotezimiz, tercihleri olmadığını ve çiçekleri rastgele ziyaret edeceklerini öne sürüyor. Bu durumda, kelebeklerin her bir çiçek türünü kaç kez ziyaret ettiğini basitçe gözlemlemek ve kaydetmek, herhangi bir değişkenin manipülasyonuna veya bir kontrole ihtiyaç duymadan hipotezlerimizi doğrulamak veya reddetmek için yeterli veri sağlayacaktır. 
Veriler toplandıktan sonra, bir sonraki adım, tüm bunların ne anlama geldiğini bulmaktır. Bilim adamları, sıfır hipotezini reddedip reddedemeyeceklerini anlamak için iki hipotezlerinin tahminlerini karşılaştıracaklar. Bu, kontroldeki bağımlı değişkenin değerlerini deneysel koşullarla karşılaştırarak yapılabilir. Eşit değillerse, sıfır hipotezi reddedilebilir. Toplanan veriler, tırtılların daha soğuk iklimde tutulduğunda yumurtadan pupaya gitmesi için önemli ölçüde daha fazla saat sürdüğü gibi bir hipotezi destekliyorsa, bu deneysel hipoteze daha fazla güvenilirlik sağlar, ancak kritik olarak hipotezin kesinlikle doğru olduğunu göstermez, çünkü gelecekteki deneyler yeni bilgiler ortaya çıkarabilir. 
Bilimsel yöntemin son kısmı, sonuçlar çıkardığımız ve bulgularımızın ne anlama gelebileceğini tartıştığımız yerdir. Burada, bilim adamları bulgularını bağlam içine koymak için diğer deneylere veya diğer literatüre başvurabilir ve sonuçların neden ne yaptıklarını gösterdiğine dair açıklamalar bulabilirler. Örneğin, sonuç, tırtılların doğal yaşam alanlarına en yakın sıcaklıklarda büyümeyi sevdikleri olabilir. Bu da, diğer türlerin de farklı sıcaklıklarda farklı oranlarda pupa olup olmadığı gibi yeni soruları sarmal hale getirebilir. Bu, tahmin ettiğiniz gibi, bilimsel yöntemi kullanarak test edebileceğimiz yeni deneylere ilham verebilir.

bilimsel yöntem

Bilimsel yöntem, sorunları çözmek ve olayları açıklamak için kullanılır. Bilimsel yöntemin gelişimi, bilimsel keşfi destekleyen ve toplumun doğa hakkındaki görüşlerini kökten dönüştüren felsefedeki değişikliklerle aynı zamana denk geldi. Avrupa Rönesansı sırasında, Francis Bacon, Galileo ve Isaac Newton gibi kişiler bilimsel yöntem kavramını resmileştirdi ve uygulamaya koydu. Bilimsel yöntem, ilk kavramlarından bu yana revize edilmiş olsa da, çerçeve ve felsefenin çoğu bugün pratikte kalmaktadır.
<h4>Adım 1: Gözlem ve Soru</h4>
Araştırmadan önce, bir bilim adamı ele alınacak soruyu tanımlamalıdır. Bilimsel süreçteki bu önemli ilk adım, ilgilenilen bazı doğal fenomenleri gözlemlemeyi içerir. Bu gözlem daha sonra fenomen hakkında bir dizi soruya yol açmalıdır. Bu aşama genellikle konuyu ve benzer fikirler üzerinde yapılan geçmiş çalışmaları anlamak için gerekli arka plan araştırmasını gerektirir. Önceki araştırmaları gözden geçirmek ve değerlendirmek, bilim adamlarının bilimsel bilgideki boşlukları daha doğru bir şekilde ele almak için sorularını iyileştirmelerine olanak tanır. Bir araştırma sorusunun tanımlanması ve ilgili önceki araştırmaların anlaşılması, bilimsel yöntemin nasıl uygulandığını etkileyecek ve bu da onu araştırma sürecinde önemli bir ilk adım haline getirecektir.
Günlük bir örnek: Okula veya işe gitmeye çalışıyorsunuz ve arabanız çalışmıyor. Çoğu insanın bu durumda geçtiği düşünce süreci, resmi bilimsel yöntemi açıkça yansıtır (üzülmeyi bitirdikten sonra). Önce bir gözlem yapıyorsunuz: Arabam çalışmıyor! Aşağıdaki soru: neden çalışmıyor?
<h4>Adım 2: Hipotez</h4>
Bir sonraki adım, önceki bilgilere dayanarak bir hipotez oluşturmaktır. Bir hipotez, sonraki deneyleri veya gözlemleri yürütürken elde edilen bilgilere dayanarak bazı fenomenleri açıklamaya çalışan "belirsiz bir açıklama" veya kanıtlanmamış bir varsayımdır. Genel olarak, bilim adamları sorularını ele almak ve sistematik olarak test etmek için birden fazla hipotez geliştirirler.
Bilimsel sürecin işlemesi için tüm hipotezlerin belirli kriterleri karşılaması gerekir. İlk olarak, bir hipotez test edilebilir ve yanlışlanabilir olmalıdır. Hipotezin bu yönü kritiktir ve hipotezin doğru olmasından çok daha önemlidir. Test edilebilir bir hipotez, gözlemler veya deneyler yoluyla ele alınan test edilebilir tahminler üreten bir hipotezdir. Yanlışlanabilir bir hipotez, çelişkili sonuçların gözlemlenmesi yoluyla yanlış olduğu kanıtlanabilen bir hipotezdir. Bu, araştırmacıların, bir hipotezin doğru olduğunu gösteren kanıtları toplayarak değil, yanlışlığını kanıtlayabilecek durumların meydana gelmediğini göstererek zaman içinde daha fazla güven kazanmalarını sağlar.
Hipotezler iki şekilde gelir: boş hipotezler ve alternatif hipotezler. Sıfır hipotezi, alternatif hipoteze karşı test edilir ve deneyde gözlemlenen bir değişiklik olmayacağını yansıtır. Alternatif hipotez genellikle önceki iki paragrafta açıklanan hipotezdir ve deneysel hipotez olarak da adlandırılır. Alternatif hipotez, deneyin tahmin edilen sonucudur. Sıfır hipotezi reddedilirse, bu alternatif hipotez için kanıt oluşturur.
Günlük bir örnek: Belki dışarısı donuyordur ve bu nedenle arabanızın aküsünün bitmiş olması oldukça muhtemeldir. Belki de bir gece önce benzininizin azaldığını biliyorsunuzdur ve bu nedenle tankın boş olması muhtemeldir.
<h4>3. Adım: Deneme ve Veri Toplama</h4>
Her iki durumda da, bir sonraki adım daha fazla gözlem yapmak veya sonuçlara götüren deneyler yapmaktır. Hipotezlerin formülasyonunu takiben, bilim adamları hipotezlerini test etmek için deneyler planlar ve yürütürler. Bu deneyler, hipotezi destekleyecek veya yanlışlayacak veriler sağlar. Veriler nicel veya nitel gözlemlerden toplanabilir. Nitel bilgi, görme, ses, tat, koku alma veya dokunma yoluyla kişinin duyuları kullanılarak basitçe yapılabilecek gözlemleri ifade eder. Buna karşılık, nicel gözlemler, kişinin hipotezini araştırmak için bir tür kesin ölçümlerin kullanıldığı gözlemlerdir.
Bir deney, gerçek dünyanın gözlemlerinin hipotezdeki türetilmiş tahminlerle uyuşup uyuşmadığını veya çürütüp çürütmediğini belirlemek için tasarlanmış bir prosedürdür. Bir deneyden elde edilen kanıtlar bir hipotezi destekliyorsa, bu hipoteze daha fazla güvenilirlik kazandırır. Bu, hipotezin doğru olduğunu göstermez, çünkü gelecekteki deneyler orijinal hipotez hakkında yeni bilgiler ortaya çıkarabilir. Deneysel tasarım, bilimsel yöntemde bir başka kritik adımdır ve bir deneyden elde edilen sonuçlar ve sonuçlar üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir. Deneysel tasarıma ve olası hataların en aza indirilmesine dikkatli düşünülmeli ve zaman ayrılmalıdır. Deney, deneyin sonucunu etkileyebilecek her değişken veya faktör araştırmacının kontrolü altında olacak şekilde tasarlanmalıdır. Bir deneydeki koşulları tanımlamak için iki tür değişken kullanılır: bağımsız ve bağımlı veya yanıt değişkeni. Bağımsız değişken, bilim adamı tarafından doğrudan manipüle edilir veya kontrol edilir ve genellikle bağımlı değişkeni etkileyeceği tahmin edilen şeydir. Bağımlı veya yanıt değişkeni bu nedenle bağımsız değişkenin değerine bağlıdır. Deneyler genellikle, neden-sonuç ilişkilerini aydınlatmak için deneyde belirli bir faktörün manipüle edileceği şekilde tasarlanır.
Gündelik bir örnek: Araba hala tüm parçalarına sahip mi? Bu doğru anahtar mı? Gaz göstergesi ne diyor? Hızlı bir başlangıç yardımcı olur mu?
Deneysel tasarımda bir diğer önemli husus, manipüle edilmemiş bir tedavi durumunu temsil eden kontrol tedavisinin rolüdür. Kontrol tedavisi, deneysel tedavi ile aynı koşullarda tutulur, ancak deneysel manipülasyon kontrole uygulanmaz. Örneğin, bir araştırmacı toprak tuzluluğunun bitki büyümesi üzerindeki etkilerini test ediyorsa, kontrol muamelesindeki toprakta ilave tuz olmayacaktır. Kontrol, deneysel tedavileri karşılaştırmak için "normal" koşulların bir temelini sağlar.
Deneysel tasarım ayrıca her tedavinin kopyalarını da içermelidir. Deneysel sonuçların tekrarlanabilirliği, verilerin geçerliliğini ve doğruluğunu sağlayan bilimsel yöntemin önemli bir parçasıdır. Bir deneyin tüm yönlerini kontrol etmek oldukça zordur, bu nedenle sonuçlarda, en dikkatli şekilde tasarlanmış ve kontrol edilen deneyler altında bile kontrol edilemeyen doğal farklılıklar vardır. Kopyalara sahip olmak, bir araştırmacının sonuçlardaki bu doğal varyasyonu tahmin etmesini sağlar. Verilerin hassas bir şekilde kaydedilmesi ve ölçülmesi, sonuçların ve sonuçlardan çıkarılan sonuçların doğruluğunu sağlamak için de büyük önem taşımaktadır.
<h4>Adım 4: Sonuçlar ve Veri Analizi</h4>
Bilimsel yöntemdeki bir sonraki adım, deneyden elde edilen sonuçların ne anlama geldiğini belirlemeyi içerir. Bilim adamları, sıfır hipotezini reddedip reddedemeyeceklerini belirlemek için sıfır hipotezlerinin tahminlerini alternatif hipotezlerinin tahminleriyle karşılaştırırlar. Sıfır hipotezinin reddedilmesi, kontroldeki bağımlı değişkenin değerlerinin deneysel tedavilere karşı birbirine eşit olmama olasılığının önemli olduğu anlamına gelir. Önemli farklılıklar varsa, o zaman sıfır hipotezi reddedilebilir ve alternatif hipotez kabul edilebilir. Tersine, araştırmacı sıfır hipotezini reddetmekte başarısız olabilir, bu da tedavinin sonuçlar üzerinde hiçbir etkisi olmadığı anlamına gelir. Bilim adamları, deneysel verilerinden veya gözlemlerinden sıfır hipotezleri hakkında herhangi bir iddiada bulunmadan önce, verilerin geçerliliğini ve verilerin daha fazla yorumlanmasını sağlamak için istatistiksel testler gereklidir. İstatistiksel testler, araştırmacıların kontrol ve deneysel tedaviler arasında gerçek farklılıklar olup olmadığını belirlemelerini sağlar. Oradan, bulgularını göstermek için şekiller ve tablolar oluşturabilirler.
<h4>Adım 5: Son Sözler</h4>
Bilimsel yöntemin son kısmı, sonuçların açıklamalarını ve sonuçlardan mantıksal olarak çıkarılabilecek sonuçları içerir. Genel olarak, bilimsel sürecin bu adımı, kişinin bilimsel literatürü yeniden gözden geçirmesini ve sonuçlarını ilgili konulardaki diğer deneyler veya gözlemlerle karşılaştırmasını da gerektirir. Bu, araştırmacıların deneylerini daha genel bir bağlama oturtmalarına ve belirli sonuçların önemini detaylandırmalarına olanak tanır. Ek olarak, çalışmalarının kendi disiplinlerinde daha geniş bir bağlama nasıl uyduğunu açıklamalarına olanak tanır.
Bilimsel süreç burada bitmiyor! Bilimsel süreç, bilimdeki konular hakkındaki bilgiler biriktikçe ve doğal olayları açıklayan belirli mekanizmalar veya süreçler hakkındaki anlayışımızı yönlendirdikçe zaman içinde çalışır. Eğer boş hipotezimizi reddetmeyi başaramazsak, o zaman bilimsel yöntemin ilk aşamalarını yeniden gözden geçirmek, sorularımızı yeniden formüle etmeye çalışmak ve beklenen bir sonucun neden elde edilmediğini anlamak gerekli hale gelir.
<h4>Bilimsel Yöntemin Uygulanması</h4>
Bu yöntemin günlük yaşamda ve laboratuvarda kullanılması arasındaki tek fark, bilim adamlarının gözlemden hipoteze, deneye ve son olarak sonuçlara ve akran değerlendirmesine kadar çalışmalarını dikkatlice belgelemeleridir. Ek olarak, laboratuvar dışında problem çözmeden farklı olarak, laboratuvardaki bilimsel yöntem, kontrollü koşulları ve değişkenleri içerir.
Laboratuvardan bir örnek kullanarak bilimsel yöntemi inceleyelim. Bitki büyümesinin topraklarında yaşayan bakteri ve mantar gibi mikroplardan etkilendiği bilinmektedir. Bitkileri tamamen steril toprakta saksılayarak, daha sonra mikropları birer birer ekleyerek veya farklı kombinasyonlarda ekleyerek ve bitkinin büyümesini ölçerek hangi mikropların hangi etkilere sahip olduğunu anlamak mümkündür. Şimdi bunu bilimsel yöntemi tanımlamak için kullanılan terimlere sığdıralım:
Gözlem ve Soru: Toprakta mikroplar var... bunlar bitki büyümesini etkiliyor mu?
Hipotez:
Deneysel: İlgilenilen belirli bir mikrop, bitkilerin daha yavaş büyümesine neden olacaktır.
Boş: Mikropların varlığı veya yokluğunun bitki büyümesi üzerinde hiçbir etkisi olmayacaktır
Deney: 1) steril toprakta, 2) mikrop eklenmiş toprakta ve 3) doğal toprakta bitki grupları oluşturun. Bir cetvel kullanarak bitkilerin zaman içindeki büyümesini ölçün.
Sonuç: 2. gruptaki bitkiler diğer ikisinden daha yavaş büyüyorsa, hipotez desteklenmektedir. Bunun önemli olarak kabul edilmesi için birçok bitkiden elde edilen istatistiksel analizlerle desteklenmesi gerekir. Böyle bir deney, grup başına sadece bir bitki ile meşru değildir.
Grup 1, bitkilerin steril toprakta yetişebileceğini gösteren bir kontroldür. Grup 3, bitkilerin normal şartlar altında büyüyebileceğini gösteren bir kontroldür. 2. Grup deney grubudur. Daha fazla değişken eklemek için mikropların farklı miktarlarını veya farklı mikropları eklemek mümkün olacaktır. Asıl mesele, araştırmacının deney grubunu - kontrol grubunu - karşılaştıracak bir şeye sahip olmasıdır. Deney sadece 2. grubu içeriyorsa ve araştırmacı bitkilerin "hasta göründüğünü" belirleseydi, bu bir fikir meselesi olurdu. Bu gözlemi bilimsel hale getirmenin tek yolu, ölçmek için sağlıklı bitkilere sahip olmaktır. Kullanılan mikrobun türü veya miktarı bağımsız değişkendir, çünkü araştırmacı bunun üzerinde kontrol sahibidir. Deneyin sonundaki bitkinin büyüklüğü sonuç olduğu için bağımlı veya yanıt değişkenidir.
Sonuç olarak, bunun gibi çalışmalar bilimsel dergilerde yayınlanır, böylece diğer araştırmacılar kullanılan yöntemler ve çıkarılan sonuçlar hakkında okuyabilirler. Bunun gibi yayınlar hakem değerlendirmesine tabidir, bu da bir makalenin diğer araştırmacılar tarafından kontrol edilip iyi yapıldığını kabul edene kadar bir dergide yayınlanmayacağı anlamına gelir. Bir bilim adamları topluluğu olarak, bireysel bilim adamlarının yürüttüğü deneylerde gözlemlenen kalıplara dayalı olarak genel kavramlar geliştirilir. Bu, bilimsel bir teorinin gelişmesiyle sonuçlanır. Bu terim, araştırmacılar arasında belirli bir kavram veya sürecin var olduğu konusunda bir fikir birliği olduğu anlamına gelir. Teori kelimesinin hipotez ile aynı anlama gelmediğine dikkat etmek önemlidir. Bilim adamları bir kavramı bu terimle etiketlediklerinde, şu anda mevcut olan tüm veriler göz önüne alındığında doğru olduğu kabul edilir. Tabii ki, büyük bir deney grubu aksi yönde bilgi gösteriyorsa, teoriler değiştirilebilir.

Bilimsel Yöntem

Bilimsel yöntem, sorunları çözmek ve olayları açıklamak için kullanılır. Bilimsel yöntemin gelişimi, felsefedeki değişikliklerle aynı zamana denk geldi ...

Education

JoVE Lab Manual

Biology

Biyoloji

Fundamentals

Temel İlkeler

scientific method steps and controls

The scientific method gives scientists a way to solve problems and explain natural events. Its development grew alongside new ideas in science during the European Renaissance. Thinkers such as Francis Bacon, Galileo, and Isaac Newton helped formalize the process. Although the method has changed over time, much of its basic framework is still used today.

The process begins with observation and a clear question. A scientist first notices a natural phenomenon and then asks why it happens. This stage often includes background research. Reading earlier studies helps refine the question and identify gaps in scientific knowledge. In everyday life, this can look like noticing that a car will not start and asking why it is not working.

Next comes the hypothesis. A hypothesis is an unproven explanation based on prior knowledge. Scientists often develop more than one hypothesis and test them in a systematic way. A good hypothesis must be testable and falsifiable, which means it can produce predictions and can also be shown wrong. Hypotheses are often written as a null hypothesis, which predicts no change, and an alternative hypothesis, which predicts the expected outcome. If the null hypothesis is rejected, that supports the alternative hypothesis.

After that, scientists collect data through experiments or more observations. Experiments are designed to test the predictions made by a hypothesis. Data may be qualitative, based on the senses, or quantitative, based on measurements. Careful experimental design is important because it helps reduce error and control factors that could affect the outcome. The independent variable is the factor the scientist changes, and the dependent, or response, variable is the result that is measured.

Controls and replicates are also essential. A control treatment is a condition that is not manipulated, but it is kept under the same conditions as the experimental treatment. It provides a baseline for comparison. Replicates, or repeated trials, help scientists estimate natural variation in the data and check that results can be repeated. Precise recording and measurement make the results more reliable.

Scientists then analyze the results to see what the data mean. They compare the null hypothesis with the alternative hypothesis and use statistical tests before making claims. Statistics help show whether differences between control and experimental treatments are real. Results are often displayed in figures and tables so they can be reviewed and understood more easily.

The final step is drawing conclusions. Scientists explain what the results mean and compare them with earlier research on related topics. This places the work in a wider scientific context and shows how it fits into the field. The scientific process does not end there. If the null hypothesis is not rejected, scientists return to the earlier steps and revise the question or hypothesis.

In lab work, the scientific method is carefully documented from start to finish. It also includes controlled conditions and variables. A plant-microbe experiment shows how this works. Researchers can grow plants in sterile soil, add one microbe at a time, or use natural soil, then measure plant growth with a ruler. In this example, the question is whether microbes affect plant growth. The experimental hypothesis is that one microbe will slow growth, and the null hypothesis is that microbes will have no effect.

The setup includes a control group and an experimental group. One group shows that plants can grow in sterile soil, and another shows that plants can grow in natural soil. The group with the added microbe is the experimental group. The type or amount of microbe is the independent variable, and plant size at the end is the dependent variable. A claim based on only one plant per group would not be valid. The results must be supported by statistical analysis from many plants.

Work like this is published in scientific journals so other researchers can read the methods and conclusions. These publications are checked through peer review before they are accepted. Over time, patterns from many experiments help scientists build broader ideas about how nature works. This is how scientific theory develops. In science, theory means a concept supported by a strong body of evidence, not a guess.

Scientific Method Steps and Controls

scientific method

The scientific method gives scientists a way to solve problems and explain natural events. Its development grew alongside new ideas in science during the European Renaissance. Thinkers such as Francis Bacon, Galileo, and Isaac Newton helped formalize the process. Although the method has changed over time, much of its basic framework is still used today. The process begins with observation and a clear question. A scientist first notices a natural phenomenon and then asks why it happens. This...

diffusion and osmosis

Cell Membrane Transport and Water Balance

Cell membrane transport and water balance help cells move materials in and out of the cytoplasm. Cell membranes are semipermeable, which means some molecules can pass through while others cannot. The phospholipid bilayer and its embedded proteins control this movement. Some of these proteins act as transport channels for ions and carbohydrates that could not cross on their own. Cells stay small in part because of the surface-area to volume ratio. As a cell grows, its surface area does not keep...

cell structure

Cell Types and Organelles

Cells are the basic units of life, and their structures help explain how living things work. Cell theory says that every living organism is made of one or more cells, cells are the functional units of organisms, and new cells come from preexisting cells. Cells also share key features, including a plasma membrane, cytoplasm, DNA, and ribosomes. The plasma membrane is a phospholipid bilayer that surrounds the cell. It separates the cell from its environment and controls what enters and leaves.

macromolecules

Biomolecules and Their Tests

Biomolecules are the organic molecules that living things use for structure, energy, and heredity. They all have a carbon backbone and hydrogen atoms, and carbon can form four covalent bonds. That bonding flexibility lets carbon build chains, branches, rings, and other complex shapes. Biomolecules also commonly include oxygen, nitrogen, phosphorus, and sulfur. Small building blocks join together to make larger molecules. These units are called monomers. Two monomers can form a dimer through...

physiology of the circulatory system

Circulatory System: Blood Flow and Pressure

The circulatory system moves blood, oxygen, nutrients, and wastes through the body to support homeostasis. Homeostasis is the stable internal balance that organisms must maintain even when the outside environment changes. Physiology is the study of how body systems work, and the circulatory system is one of the key systems that helps keep internal conditions steady. Body systems are built from cells, tissues, organs, and organ systems. Humans have 11 major organ systems, and they work together...

fundamentals

Learn the scientific method through observation, hypotheses, experiments, controls, variables, data analysis, conclusions, and a plant-microbe example.

Scientific Method Steps and Controls | JoVE K12

ES.1.b

ES.1.f

Life Science

LS.1

LS.1.a

LS.1.b

LS.1.f

Physical Science

PS.1

PS.1.a

PS.1.d

Physics

PH.1

PH.1.a

PH.1.d

Texas Essential Knowledge and Skills

High School

Specialised Topic in Science

112.51.c.1.

112.51.c.1.B.

Florida Department of Education

Nature of Science

SC.912.N.1

SC.912.N.1.1

SC.912.N.1.2

SC.912.N.2

SC.912.N.2.1

BIO.1

BIO.1.B

BIO.4

BIO.4.B

BIO.4.C

Bilimsel Yöntem öğretimine bu 1 dakikalık eğitmen rehberiyle hazırlanın. JoVE Lab Manual üzerindeki Biology laboratuvarı için temel hazırlık adımlarını kapsar.

Biology içinde Bilimsel Yöntem Eğitmen Hazırlığı - 11K+ Görüntülenme | JoVE Lab Manual

4 dakikalık bu öğrenci protokol videosunda Bilimsel Yöntem prosedürlerini adım adım takip edin. JoVE Lab Manual üzerindeki Biology koleksiyonunun bir parçasıdır.

Biology içinde Bilimsel Yöntem Öğrenci Protokolü - 28K+ Görüntülenme | JoVE Lab Manual

The scientific method is used to solve problems and explain phenomena. The development of the scientific method coincided with changes in philosophy ...

Scientific Laws and Theories

Scientific Laws

In science, a law is defined as a concise, verbal or mathematical, statement that summarizes a vast number of experimental observations. ...

The Scientific Method

The scientific method is a detailed, empirical problem-solving process used by biologists and other scientists. This iterative approach involves ...

Chemistry is an empirical science. Scientists often pose questions to understand the chemistry in everyday life and seek answers to these questions. To ...

What is a Hypothesis?

A hypothesis can be a simple sentence or statement about a property or any phenomenon observed or predicted for a population. It is usually a claim about ...

Types of Hypothesis Testing

There are three types of hypothesis tests: right-tailed, left-tailed, and two-tailed.
When the null and alternative hypotheses are stated, it is observed ...

Hypothesis: Accept or Fail to Reject?

The outcome of any hypothesis testing leads to rejecting or not rejecting the null hypothesis. This decision is taken based on the analysis of the data, ...

The student will demonstrate an understanding of scientific and engineering practices by asking questions and defining problems
• ask questions that arise from careful observation of phenomena, examination of a model or theory, or unexpected results, and/or to seek additional information
• determine which questions can be investigated within the scope of the school laboratory or field experience
• generate hypotheses based on research and scientific principles
• make hypotheses that specify what happens to a dependent variable when an independent variable is manipulated
• define design problems that involve the development of a process or system with multiple components and criteria

Inductive Reasoning

Inductive reasoning is a form of logical thinking that uses related observations to arrive at a general conclusion. It is uncertain and operates in ...

Deductive Reasoning

Deductive reasoning, or deduction, is the type of logic used in hypothesis-based science. In deductive reasoning, the pattern of thinking moves in the ...

Correlation and Causation

Correlation and CausationStatistical tests can calculate whether there is a relationship, or correlation, between independent and dependent variables. A ...

Demonstrating the Scientific Method with Tree Branches
ExpandObtain branches containing a few dozen typical leaves from five different local tree species. ...

Observation and Background Research
ExpandNOTE: The first two steps in the scientific process involve studying and observing natural phenomena of ...

The student will demonstrate an understanding of scientific and engineering practices by planning and carrying out investigations
• individually and collaboratively plan and conduct observational and experimental investigations
• plan and conduct investigations to test design solutions in a safe and ethical manner including considerations of environmental, social and personal effects
• select and use appropriate tools and technology to collect, record, analyze, and evaluate data

Introduction to Test of Independence

In statistics, the term independence means that one can directly obtain the probability of any event involving both variables by multiplying their ...

Statistical Analysis: Overview

An analysis is usually conducted by replicated sampling or repeated measurements on the same sample. This leads to scattered results rather than a single ...

Statistical Significance

Once data is collected from both the experimental and the control groups, a statistical analysis is conducted to find out if there are meaningful ...

Review and Preview

Data are individual items of information obtained from a population or sample. Data may be classified as qualitative (categorical), quantitative ...

Data: Types and Distribution

In biostatistics, data refers to the collected observations that are subject to analysis. Data can be parametric or nonparametric.
Nonparametric data ...

Histogram

The histogram is a graphical representation in the x-y form of data distribution in a data set. The horizontal x-axis is labeled with what the data ...

Scatter Plot

The most common and easiest way to display the relationship between two variables, x and y, is a scatter plot. A scatter plot shows the direction of a ...

Bar Graph

A bar graph is also called a bar chart and consists of bars that are separated from each other. It either uses horizontal or vertical bars to show ...

Pie Chart

A pie chart (or a pie graph) is a circular graphical chart or a pictorial representation of categorical data. It is divided into slices of pie each ...

Numerical Calculations

In engineering applications, the representation of the numerical value is critical. Presenting or reporting the answer is one of the essential parts of ...

Accuracy and Precision

Scientists typically make repeated measurements of a quantity to ensure the quality of their findings and to evaluate both the precision and the accuracy ...

Significant Figures in Calculations

Uncertainty in measurements can be avoided by reporting the results of a calculation with the correct number of significant figures. This can be ...

Realism in Experimentation

Source: Laboratories of Gary Lewandowski, Dave Strohmetz, and Natalie Ciarocco&#8212;Monmouth University

In an ideal world researchers would conduct ...

The student will demonstrate an understanding of scientific and engineering practices by pnterpreting, analyzing, and evaluating data
• construct and interpret data tables showing independent and dependent variables, repeated trials, and means
• construct, analyze, and interpret graphical displays of data and consider limitations of data analysis
• apply mathematical concepts and processes to scientific questions
• use data in building and revising models, supporting explanations of phenomena, or testing solutions to problems
• analyze data using tools, technologies, and/or models in order to make valid and reliable scientific claims or determine an optimal design solution

ES.1.c

Data Collection by Observations

Data collection refers to a systematic way of obtaining, observing, measuring, and analyzing accurate information. Observational studies are one of the ...

Data Collection by Experiments

Data collection is a systematic method of obtaining, observing, measuring, and analyzing accurate information. An experimental study is a standard method ...

Data Collection by Survey

The systematic method of obtaining and analyzing accurate information of a population is called data collection. A survey is a standard method of data ...

Reliability and Validity

Reliability and validity are two important considerations that must be made with any type of data collection. Reliability refers to the ability to ...

Reasoning

Reasoning involves transforming information into conclusions, which is essential for problem-solving, decision-making, and critical thinking.
Reasoning ...

The student will demonstrate an understanding of scientific and engineering practices by constructing and critiquing conclusions and explanations
• make quantitative and/or qualitative claims based on data
• construct and revise explanations based on valid and reliable evidence obtained from a variety of sources, including students' own investigations, models, theories, simulations, and peer review
• apply scientific ideas, principles, and/or evidence to provide an explanation of phenomena or design solutions
• construct arguments or counterarguments based on data and evidence
• differentiate between a scientific hypothesis, theory, and law

ES.1.d

using-topographic-maps-to-generate-topographic-profiles

Using Topographic Maps to Generate Topographic Profiles

Source: Laboratory of Alan Lester - University of Colorado Boulder
Topographic maps are &#34;plan-view&#34; representations of Earth&#39;s ...

The student will demonstrate an understanding of scientific and engineering practices by developing and using models
• evaluate the merits and limitations of models
• develop, revise, and/or use models based on evidence to illustrate or predict relationships
• construct and interpret scales, diagrams, classification charts, graphs, tables, imagery, models, including geologic cross sections and topographic profiles
• read and interpret topographic and basic geologic maps and globes, including location by latitude and longitude

ES.1.e

Data Source

A data source is the origin of collected data, whether physical or digital, and includes all channels, platforms, and repositories for gathering and ...

Communication

Sharing information, concepts, and emotions to foster mutual understanding is communication. The sender, recipient, and transaction must be considered in ...

levels-of-communication-i-intrapersonal-interpersonal-and-small-group

Levels of Communication I: Intrapersonal, Interpersonal, and Small Group

Interpersonal communication focuses on the exchange of messages between two people.
We can participate in these relationships through verbal, nonverbal, ...

levels-of-communication-ii-organizational-public-and-group-dynamics

Levels of Communication II: Organizational, Public, and Group Dynamics

Effective communication is the foundation of a good organization. Communication is the lifeblood of an organization that connects the group with messages. ...

The student will demonstrate an understanding of scientific and engineering practices by obtaining, evaluating, and communicating information
• compare, integrate, and evaluate sources of information presented in different media or formats to address a scientific question or solve a problem
• gather, read, and evaluate scientific and/or technical information from multiple sources, assessing the evidence and credibility of each source
• communicate scientific and/or technical information about phenomena and/or a design process in multiple formats

Scientific Method Steps and Controls

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards