Vědecká metoda je postup řešení problémů používaný při experimentech. Lze ji modifikovat podle věku a schopností žáků a také pro rozvoj konkrétních dovedností.

Položení otázky je prvním krokem vědecké metody (např. Kdo, Co, Kdy, Kde, Proč, Jak). Na širokou a jednoduchou otázku lze obvykle najít odpověď. Odpovědi často vedou k dalším otázkám. Právě zde vědecká metoda skutečně začíná.

V tomto článku je vědecká metoda rozvržena do jednotlivých kroků.

V praxi to však obvykle takto přehledné není. Vědci a studenti budou často muset jednotlivé kroky opakovat a začínat s experimenty znovu. Je to součást procesu, „umění vědy“, nikoli známka neúspěchu!“

Po dokončení lze výsledky experimentu použít jako výchozí bod pro nový experiment. Tomu se říká iterace.

Čtyři kroky vědecké metody:

Krok 1: Začněte otázkou. Co vás zajímá? Co byste chtěli vědět? Můžete si udělat nějaký základní průzkum, abyste se dozvěděli více. Může vám to pomoci definovat otázku a rozhodnout se, co chcete zjistit.

Krok 2: Vytvořte hypotézu. Hypotéza je kvalifikovaný odhad nebo vysvětlení toho, co víte. Je to výchozí bod pro experiment (a další studium). Hypotézu můžete prokázat jako pozorovatelně správnou nebo ji experimentem vyvrátit. Pozorovatelně proto, že vědecká vysvětlení výsledků experimentu se vyvíjejí a mění.

Krok 3: Proveďte experiment, provádějte pozorování a sledujte výsledky. Sestavte testovací experiment, abyste zjistili, zda je vaše hypotéza správná, nebo ne. Během experimentu provádějte pozorování a sledujte je tak, že si je budete zapisovat. Často je nutné experiment opakovat stejným způsobem, abyste si byli jisti svými výsledky.

Krok 4: Dospějte k závěru. Rozhodněte, zda byla vaše hypotéza správná, nebo ne. Jaké byly výsledky vašeho experimentu? Dokážete říci, proč se tak stalo? Vysvětlete a sdělte své výsledky.

Tyto principy lze využít ke studiu světa přírody a k orientaci v životních výzvách. Pomocí těchto čtyř kroků můžete studovat cokoli od rostlin a hornin až po biologii nebo chemické reakce. I velmi mladí studenti mohou používat upravenou verzi vědecké metody k uspořádání svých myšlenek.

Pro nejmladší studenty:

Nejmladší studenti mohou studovat praktickou vědu pomocí jednoduché verze vědecké metody. Můžete využít jejich přirozenou zvědavost, abyste je vedli a učinili ji zapamatovatelnou. Zkuste nejmladší ročníky učit stejné kroky, ale tak, aby jazyk byl srozumitelnější.

1. Zajímejte se – Co chci vědět o světě kolem sebe?“
2. Přemýšlejte – Co si myslím, že se stane?“
3. Jednejte – Otestujte můj nápad. Co se stane?
4. Řekni – Mám pravdu?

Tito žáci mohou provádět vlastní experimenty, aby poznali svět kolem sebe. Mladí studenti mohou například zkoumat stavy hmoty pomocí tání ledu na slunci a ve stínu. Než začnete, požádejte studenta, aby předpověděl, co se stane s ledem umístěným na slunci a ledem umístěným ve stínu. Poté jeho nápad vyzkoušejte, zkontrolujte kostky ledu v průběhu času a požádejte studenta, aby vysvětlil, co se stalo. Měl student pravdu?“

V jiném příkladu mohou mladí studenti studovat chemické reakce přidáním mýdla a potravinářského barviva do mléka. Opět před začátkem požádejte studenta, aby vám řekl, co si myslí, že se stane, když přidáte mýdlo a potravinářské barvivo do trochy mléka. Vyzkoušejte pokus, sledujte reakci a požádejte studenta, aby vysvětlil, co se stalo. Měl student pravdu?“

Podněcováni svou přirozenou zvědavostí se nejmladší studenti mohou divit, přemýšlet a pozorovat. Od nejútlejšího věku mohou rozvíjet schopnost pečlivě pozorovat a popisovat to, co vidí. Mohou si začít osvojovat dovednosti kritického myšlení potřebné k tomu, aby mohli určit, zda pokus dopadl tak, jak očekávali – to je začátek vědeckého uvažování!“

Pro studenty středních škol a gymnázií:

Starší studenti mohou samostatněji využívat jednotlivé kroky vědecké metody k realizaci vědeckého projektu nebo experimentu na téma, které je zajímá. Zájem je klíčový – bez něj se budou nudit.

Provádějte učení studentů pomocí následujícího rozšíření posledních dvou kroků vědecké metody, které vyžadují pokročilejší dovednosti kritického myšlení.

Provádějte experiment, provádějte pozorování a sledujte výsledky.

Studenti vyšších ročníků základních škol, středních škol a gymnázií mohou navrhovat experimenty, které odpovídají na otázky o světě. Složitost experimentu bude záviset na schopnostech žáka.

Při navrhování svých experimentů by tito žáci měli věnovat velkou pozornost:

• Opakování experimentu. Abyste si byli jisti svými výsledky, bude třeba pokus opakovat, a to vždy stejným způsobem. Čím vícekrát se pokus opakuje a přináší stejné výsledky, tím je prý spolehlivější. Vědecký pokrok závisí na spolehlivých experimentech nezávislých na osobě, která je provádí.
• Kontrola proměnných. Proměnná je část experimentu, která se může měnit. Chcete-li si být jisti svými výsledky, nemělo by se při opakování experimentu nic měnit. Vše, co by se mohlo měnit, například množství látky, druh látky, denní doba nebo prostředí, by mělo být „drženo na konstantní úrovni“ nebo „kontrolováno“.
• Měnit vždy jen jednu proměnnou. Všechny proměnné v experimentu ovlivňují výsledek. Proto je při porovnávání experimentů důležité měnit vždy jen jednu proměnnou. To umožňuje správně přiřadit rozdíly ve výsledku. Pokud například chcete zjistit, jak je rychlost růstu rostliny ovlivněna zaléváním, měli byste kontrolovat všechny proměnné (půda, světlo, teplota vzduchu) kromě úrovně zalévání.
• Sledování výsledků. Co se stalo během vašeho pokusu? Určete všechny proměnné a zaznamenávejte svá pozorování do přírodovědného zápisníku. Jakmile budete mít všechny informace zaznamenané (tj. údaje), můžete začít analyzovat.

Dojděte k závěru.

Jaký byl výsledek analýzy výsledků všech vašich pozorování? Dopadl váš experiment podle očekávání? Byla vaše hypotéza správná, nebo chybná? Pokud byly vaše výsledky překvapivé, nemusíte být schopni hned dojít k závěru. Možná budete chtít znovu zvážit všechny své proměnné, změnit část svého plánu a provést další experiment a shromáždit více údajů. Dospět k závěru vyžaduje promyšlené posouzení výsledků vašeho experimentu.

Vědecká metoda začíná spíše induktivním než deduktivním uvažováním. Deduktivní uvažování postupuje od obecných pojmů ke konkrétnějším informacím. Induktivní uvažování postupuje od konkrétních faktů nebo pozorování k obecnému závěru. Například pitva květiny a zkoumání jejích jednotlivých částí (např. vaječníku, okvětního lístku, pestíku) nás učí o květinách obecně. Při zkoumání něčeho zblízka věda využívá dovednosti kritického myšlení, tedy pozorování, srovnávání, porovnávání a analyzování, aby dospěla k obecnému závěru.

Vědecká metoda je mocným nástrojem, který vám pomůže proměnit vaše otázky v nové objevy!