روش علمی

 روش علمی (SCIENTIFIC METHOD )

 روش علمی یا به عبارت دقیق تر روش اثبات تجربی یک پدیده به گستره‌ای از روش‌ها اشاره دارد که برای بررسی پدیده‌ها، دست یافتن به دانش نوین، یا بازسازی و درهم­آمیزی دانش‌های پیشین به‌کار می‌رود. یک روش پژوهشی برای اینکه علمی به‌شمار آید باید بر پایه داده‌های مشاهده‌پذیر، تجربی و اندازه‌گیری شونده ساخته شده‌ باشد و از یک رشته بنیادهای روشن استدلالی پیروی کند. به دیگرسخن، در روش دانشورانه، داده‌ها از راه مشاهده و آزمایش گردآوری می‌شوند، و پس از آن تدوین (فرمول‌بندی) شده و با فرضیه‌های موجود سنجیده می‌شوند.

علوم طبیعی دانش‌هائی هستند که موضوع آن‌ها بررسی ویژگی‌های فیزیکی طبیعت (به معنای وسیع آن، یعنی همه جهان) است. به این معنا علوم طبیعی از علوم انسانی متمایز است. در علوم طبیعی کوشش می‌شود تا پدیده‌های طبیعی با روش علمی و براساس فرآیندهای طبیعی توضیح داده شود. گاه منظور از علوم طبیعی همان علوم زیستی است ولی این کاربرد رایج نیست و علوم زیستی بخشی از علوم طبیعی به‌شمار می‌رود.

روش علمی (scientific method ): روش صحیح حل مسائل که از مراحل پشت سرهم یا متوالی تشکیل شده است. مراحل روش علمی به ترتیب عبارتند از:1- تعریف مسئله، 2- جمع­آوری اطلاعات، 3- فرضیه ­سازی، 4- آزمایش فرضیه، 5- ثبت یافته ­ها، 6-نتیجه گیری و تفسیریافته­ ها، 7- انتشار گزارش

1- تعریف مسئله: در ابتدا پژوهشگر بایستی عنوان دقیق مسئله­ای را که به دنبال یافتن پاسخ آن می باشد را مشخص نماید.

2- جمع ­آوری اطلاعات: در این مرحله محققین با مراجعه به کتب، مجلات، شبکه ­های اطلاع رسانی، افراد مطلع و … اطلاعات لازم را دربارة مسئلة مورد نظر جمع آوری می نمایند. این مرحله بسیار ارزشمند است، چون محقق، بر اساس اطلاعات دقیق و کافی می تواند فرضیة مناسبی ارائه  دهد و آزمایش مناسبی طراحی  کند.

3- فرضیه سازی: در این مرحله محقق براساس اطلاعات بدست آمده، علت احتمالی مسئله را به صورت فرضیه­ ای بیان می کند. فرضیه (به یونانی: ὑπόθεσις) یا یک توضیح برای یک رخداد است یا پیشنهادی برای اینکه چگونه چند رخداد با یک دیگر رابطه دارند. در تعریفی دیگر، فرضیه، به فرضی که گفته می شود که به عنوان یک توضیح و تفسیر آزمایشی بکار می رود و پایه ی تحقیقات بعدی را تشکیل می دهد. معمولا ً تشکیل یک فرضیه، نخستین گام در حل مساله یا مشکل است.

فرضیه  (hypothesis ): حدس منطقی که براساس اطلاعات جمع آوری شده درباره علت مسئله یا موضوعی بیان می شود (بیان احتمالی علت موضوع یا حدس منطقی که درستی یا نادرستی آن هنوز مشخص نیست). فرضیه می تواند درست و یا نادرست باشد، بنابراین برای اثبات این موضوع، از روش آزمایش استفاده  می شود.

4- آزمایش فرضیه: در این مرحله پژوهشگر آزمایش مناسبی طراحی و اجرا می کند. اگر نتیجة آزمایش منطبق بر فرضیه باشد، فرضیه درست می باشد. برای کاهش تاثیر شانس در نتیجة آزمایش و اطمینان از درستی آن، پژوهشگران یک آزمایش را چندین بار تکرار می کنند.

5- ثبت یافته­ ها: پژوهشگر در ضمن انجام آزمایش تمام اطلاعات و داده­های مربوط به ابزار و مواد استفاده شده، نتایج بدست آمده و نحوة اجرای آزمایش را یادداشت می نماید. ثبت یافته­ ها باید به گونه­ای باشد که هر پژوهشگر دیگری با استفاده از آن­ها، قادر به تکرار آزمایش و دست­یابی به همان نتایج باشد.

6- نتیجه­ گیری و تفسیر یافته ­ها: در پایان آزمایش، داده­ها و اطلاعات خام بدست آمده مورد بررسی و تجزیه و تحلیل دقیق قرار می گیرند. اگر انجام آزمایش­های مکرر درستی فرضیه­ ای را ثابت کند، فرضیه به نظریه تبدیل می شود و در صورت اثبات درستی نظریه در شرایط مختلف، نظریه به قانون علمی تبدیل می شود.

نظریه یا نگره^[۱] بسته به رشته و روش معنی‌های مختلفی دارد.تئوری یا نظریه به مجموعه مباحثی گفته می‌شود که برای بررسی وضعیت یا موقعیت سیستمی به کار رود. نظریه می‌تواند کاملا جنبه غیر تجربی داشته باشد مثل نظریه هایریاضی و یا جنبه تجربی برای بخش هایی از آن مورد استفاده قرار گیرد. به عبارت دیگر نظریه را می‌توان بر اساس نتایج تجربی نیز پایه گذاری کرد. منطق و ریاضی دارای نظریه‌های اولیه هستند و علوم دیگر از جمله شیمی فیزیک و پزشکی بر پایه نظریه‌های مبنی بر آنها می‌باشند

نظریه علمی نگره‌ای است که ویژگی‌های علمی داشته باشد:

• سازگاری درونی و بیرونی (نامتناقض)

• صرفه‌جو (در توضیح و پیش‌فرض‌های اضافه)

• کاربردی

• تجربی و ردشدنی

• پویا

• جلورونده (دست‌یابی به و جلو رفتن از نتایج نظریه‌های قبلی)

• مشروط و آزمایشی

تئوری را می‌توان روشی برای درک یا مشاهده واقعیتها دانست، سیستم تفکری که خیلی عمیقترو پویا تر از تجربیات روزمره می‌باشد . تئوریهایی که به یکدیگر مرتبط هستند یک سیستم یا یک علم را تشکیل می‌دهند. دست اندرکارانی که این سیستم را بدانند و سیله با قدرتی برای مشاهده و تغییر و قایع در اختیار دارند . این وسیله قوی بر نگرش وشیوه جوابگویی او در کارهایش تاثیر می گذارد چون حوزه ادراکاتش وسیعتر و عمیق تر می‌گردد و می‌تواند پی آمدهای دور از ذهن را تعیین و پیش بینی کند و راه حلهای سنجیده تر و بهتر را برگزیند .^{[نیازمند منبع]}

تعریف تئوری: یک نظریه مجموعه‌ای از سازه‌ها ( مفاهیم ) تعاریف و گزاره‌های به هم مرتبط است که از طریق مشخص ساختن روابط بین متغیرها، با هدف تبیین و پیش بینی پدیده‌ها دید نظام یافته‌ای از پدیده‌ها ارائه می‌کند ( کرلینگیر، 1377)

خصوصیات تئوری

1- تئوری باید توانایی تعیین حقایق مورد مشاهده مربوط به یک مسئله را داشته باشد باید توصیف و تعیین کند چرا یک پدیده تحت یک شرایط خاص اتفاق می افتد . تئوری که پیچیده گی کمتری داشته باشد از تئوری که دارای پیچیدگی‌های بیشتری است ارزنده تر می‌باشد. 2- یک تئوری باید با حقایق مورد مشاهده شده و با بدنه دانش مغایرت نداشته باشد 3- تئوری باید ابزارهای لازم را برای آزمون خود داشته باشد به این معنی که در صورت تأیید باید بتوان فرضیه‌هایی قیاسی دیگری از آن استنتاج کرد و پیامدهای آن را پیش بینی کرد (ARY and etal ,1996)

تئوری نقد: از مهم‌ترین تئوری‌ها تئوری نقد است که در آن به بررسی درستی و نکات مثبت و منفی دیگر تئوری‌ها می‌پردازند

انتشار گزارش: هر پژوهشگر موظف است نتیجة کارهای خود را از طریق رسانه­های مختلف در اختیار سایر دانشمندان قرار دهد. چرا؟

نکته: چهار مرحلة تعریف مسئله، فرضیه سازی، آزمایش فرضیه و تفسیریافته­ها مهم­ترین مراحل روش علمی است که باید توسط هر محققی  اجرا  شود.

آزمایش کنترل شده: به آزمایشی گفته می شود که همة عوامل مؤثر بر نتیجة آن ثابت می باشد،  به جزء یک مورد، که به دنبال یافتن تأثیر آن بر نتیجة آزمایش می باشیم. مثلاً اگر هدف از انجام آزمایش بررسی تأثیر شدت نور بر رشد گیاه شمعدانی باشد، عوامل دیگر مانند دما، رطوبت، CO₂ و … که برنتیجة آزمایش تأثیر می گذارد، ثابت نگه داشته می شوند.

طراحی آزمایش و خلاقیت: طراحی آزمایش به فرایند گردآوری داده در حالی که یکی یا چند متغیر در حال تغییراند گفته می‌شود. در آمار طراحی آزمایش معمولا به طراحی آزمایش کنترل‌شده گفته می‌شود هرچند انواع دیگر آزمایشها مانند نظرسنجی و آزمایش‌های علوم طبیعی نیز وجود دارند.

در طراحی آزمایش، طراح معمولا علاقمند بررسی اثر برخی متغیرها یا دخالت‌ها (مانند معالجات) در مقادیر و یا رفتار متغیرهای پاسخ است. طراحی آزمایش موضوع بحث گستره زیادی از علوم طبیعی و انسانی است.

در پژوهش علمی، به روشی از تحقیق که برای یافتن رابطه علّی میان متغیرها یا آزمودن یک فرضیه به‌کار می‌رود آزمایش می‌گویند. آزمایش از پایه‌های اصلی رویکرد تجربی برای دست‌یابی به داده‌ها در مورد جهان پیرامون است و از آن هم در علوم طبیعی و هم در علوم اجتماعی بهره می‌گیرند. از آزمایش‌ها می‌توان برای حل یک مسئله یا رد و اثبات فرضیات نظری استفاده کرد. در آزمایش‌ها، دانشمند یا کارشناس می‌کوشد تا مشاهده کند که آن‌چه در یک فرضیه بیان شده آیا در عمل نیز محقق می‌شود یا نه. فرضیه، نظریه‌ای است که هنوز به محک آزمایش گذارده نشده‌است.

آزمایش‌ها ممکن است بسیار دقیق باشند و به دستگاه‌های پیچیده نیاز داشته‌باشند. محلی که ویژهٔ انجام آزمایش ساخته شده‌باشد آزمایشگاه نام دارد. فرضیه‌های ساده‌ای هم‌چون وجود گرانش بر روی کرهٔ زمین را می‌شود با آزمایش‌های ساده‌ای در بیرون از آزمایشگاه نیز انجام داد. انجان این آزمایش‌ها به درک روابط فیزیکی و شیمیایی در جهان هستی به انسان کمک می‌کند.

کارشناسان رشته‌های گوناگون دانش از آزمایش‌های متنوعی بهره می‌گیرند. برای نمونه جامعه‌شناسان برای رد یا اثبات نظریاتی در پیوند با رفتار گروه‌های انسانی این نظریات را می‌آزمایند و یا روان‌شناسان افرادی را به عنوان نمونه در شرایط ویژه‌ای قرار می‌دهند تا با مشاهدهٔ رفتار آن‌ها به نتایجی علمی دست پیدا کنند.

یکی از تعریف‌های پژوهش علمی در اصل انجام یک رشته آزمایش‌ها با هدف مشترک است.

در فارسی گاه واژهٔ آزمایش را به صورت «آزمایشات» جمع می‌بندند که از نظر دستوری درست نیست.^[۱] و بهتر است که از واژه‌ی "آزمایش‌ها" بهره ببریم.

1-    بررسی اثرات موسیقی بر میزان شیر گاو: برای آزمایش این فرضیه دوگروه گاو شیری در نظر می گیریم: گروه شاهد ( کنترل) و گروه تجربی؛ هر گروه  حداقل شامل 30 راس گاو می باشد . گاوها از هر لحاظ( نژاد و سن)  یکسان­اند و در دو محل (گاوداری) جداگانه  با شرایط مطلوب و مشابه  از نظر دسترسی به آب آشامیدنی، علوفه مناسب وکافی، نور، رطوبت و شرایط بهداشتی مناسب نگهداری می شوند. حال برای بررسی اثر موسیقی(متغییرآزمایش) بر میزان شیردهی گاوها ، هر روز در هنگام تعلیف یا هر زمان دیگر به مدت 30 دقیقه برای گاوهای گروه تجربی موسیقی ملایم و مناسبی پخش می نمائیم. در پایان روز میزان شیر هر یک از گاوها را اندازه گرفته و در جدولی که برای این منظور طراحی نموده ایم، ثبت می کنیم. این آزمایش را به مدت سه ماه ادامه می دهیم. در پایان میانگین شیر گاوهای هر گروه را تعیین کرده و با یکدیگر مقایسه می نمائیم. در صورتی که میانگین شیر گاوهای گروه تجربی نسبت به گروه شاهد افزایش معنی داری پیدا کرده باشد، می توان چنین نتیجه گرفت که: " به نظر می رسد موسیقی میزان شیر گاوها را افزایش می دهد". لازم به ذکر است که امروزه برای بررسی و تفسیر نتایج یک آزمایش علمی از نرم افزارهای آماری مانند SPSS  یا BIOMECHO استفاده می شود.

2-    بررسی اثرات شدت نور بر شدت فتوسنتز: : سه  گروه گیاه آبزی مانند الودآ با شرایط یکسان و طبق شکل کتاب انتخاب کرده و آن­ها را برای آزمایش در شرایط مشابهی قرار می دهیم.  به­جز آنکه گیاهان  گروه اول یا گروه شاهد را در اتاقی با نور معمولی، گروه تجربی (دوم) را در اتاقی با نور کم و گروه تجربی (سوم) را در اتاقی با  نور شدید قرار می دهیم. مشاهده می شود که در گیاهان گروه تجربی (سوم)  نسبت به گروه تجربی (دوم) و گیاهان گروه تجربی(دوم) نسبت به گروه شاهد (اول)، تعداد  حباب­های اکسیژن بیشتری آزاد می شود. بنابراین به نظر می رسد که "شدت فتوسنتز با  شدت نوررابطۀ مستقیم دارد؛ به طوری که با افزایش شدت نور تا حد مجاز شدت فتوسنتز نیز افزایش می یابد".

3-    بررسی اثرات دمای محیط بر شدت فتوسنتز: : سه گروه گیاه آبزی با شرایط یکسان و طبق شکل کتاب انتخاب کرده و آن­ها را در شرایط مطلوب و مشابه قرار می دهیم: گیاهان  گروه اول یا گروه شاهد را در گلخانه­ای با دمای معمولی (حدود 25 درجة سانتی­گراد)، گروه تجربی (دوم)  را در گلخانه­ای با دمای پائین  (حدود 15 درجة سانتی­گراد)، و گروه تجربی (سوم)  را در گلخانه­ای با دمای بالا (حدود 35 درجة سانتی­گراد)، قرار می دهیم. مشاهده می شود که "در گروه شاهد  نسبت به گروه­های تجربی دوم وسوم، تعداد حباب­های اکسیژن  بیشتری آزاد می شود. این امر بیان کنندة آن است که شدت فتوسنتز در دماهای مختلف، متفاوت است".

4-    بررسی اثرات کمبود وتامین B1 بر کبوتر: برای انجام آزمایش دو گروه کبوتر انتخاب می نمائیم: گروه شاهد و گروه تجربی. هر گروه شامل 30 عدد کبوتر می باشند. کبوتر ها از نظر نژاد، سن و سایر ویژگی­ها کاملا شبیه یکدیگرند. افراد هر دو گروه در شرایط مناسب و مطلوبی از نظر دسترسی به آب، غذا و... در حیوانخانه نگهداری می شوند. کبوترهای گروه شاهد با برنج سبوس دار، که منبع غنی از ویتامین B1 می باشد، تغذیه می شوند. در حالی که کبوترهای گروه تجربی با برنج بدون سبوس تغذیه می شوند؛ یعنی از منبع غذائی ویتامین B1 محروم شده و دچار عارضه فقر ویتامینی می شوند. در طول سه هفته ، هر روز ضمن تغذیه ی کبوترها ، آنها  از نظر فعالیت­های حرکتی نیز تست خواهند شد. بعد از گذشت ده روز مشاهده می شود که کبوترهای گروه تجربی دچار اختلال در حرکت شده و سرانجام فلج می شوند و قادر به حفظ تعادل خود نمی باشند. بنابراین می توان چنین نتیجه گرفت که" به نظر می رسد کمبود شدید ویتامین B1 باعث فلج حرکتی و سرانجام مرگ کبوترهای گروه تجربی شده است."