Die wissenschaftliche Methode ist ein Problemlösungsprozess, der bei Experimenten angewendet wird. Sie kann je nach Alter und Fähigkeiten der Schüler modifiziert werden, um bestimmte Fähigkeiten zu entwickeln.

Der erste Schritt der wissenschaftlichen Methode ist das Stellen einer Frage (z.B. Wer, Was, Wann, Wo, Warum, Wie). Auf eine allgemeine, einfache Frage kann man meist eine Antwort finden. Antworten führen oft zu weiteren Fragen. Hier fängt die wissenschaftliche Methode erst richtig an.

In diesem Artikel wird die wissenschaftliche Methode in Schritten dargestellt.

In der Praxis ist sie jedoch meist nicht so übersichtlich. Wissenschaftler und Studenten müssen oft Schritte wiederholen und mit Experimenten von vorne beginnen. Das ist Teil des Prozesses, der „Kunst der Wissenschaft“, und kein Zeichen des Scheiterns!

Wenn ein Experiment abgeschlossen ist, können die Ergebnisse als Ausgangspunkt für ein neues Experiment verwendet werden. Das nennt man Iteration.

Die vier Schritte der wissenschaftlichen Methode:

Schritt 1: Beginne mit einer Frage. Worüber wunderst du dich? Was würden Sie gerne wissen? Du könntest etwas Hintergrundforschung betreiben, um mehr zu erfahren. Das kann dir helfen, deine Frage zu definieren und zu entscheiden, was du herausfinden willst.

Schritt 2: Bilde eine Hypothese. Eine Hypothese ist eine fundierte Vermutung oder Erklärung für das, was du weißt. Sie ist ein Ausgangspunkt für das Experiment (und weitere Untersuchungen). Sie können die Hypothese als beobachtbar richtig beweisen oder sie durch Experimente widerlegen. Beobachtbar, weil wissenschaftliche Erklärungen für die Ergebnisse eines Experiments sich entwickeln und verändern.

Schritt 3: Führe ein Experiment durch, mache Beobachtungen und verfolge die Ergebnisse. Führe ein Testexperiment durch, um zu sehen, ob deine Hypothese richtig oder falsch ist. Mache Beobachtungen während deines Experiments und halte sie schriftlich fest. Oft ist es notwendig, ein Experiment auf die gleiche Weise zu wiederholen, um sich der Ergebnisse sicher zu sein.

Schritt 4: Komme zu einem Schluss. Entscheide, ob deine Hypothese richtig oder falsch war. Was waren die Ergebnisse deines Experiments? Kannst du sagen, warum das so war? Erkläre und kommuniziere deine Ergebnisse.

Diese Prinzipien können verwendet werden, um die natürliche Welt zu untersuchen und die Herausforderungen des Lebens zu meistern. Mit diesen vier Schritten kann man alles untersuchen, von Pflanzen und Steinen bis hin zur Biologie oder chemischen Reaktionen. Sogar sehr junge Schüler können eine modifizierte Version der wissenschaftlichen Methode verwenden, um ihre Gedanken zu ordnen.

Für die jüngsten Schüler:

Die jüngsten Schüler können mit einer einfachen Version der wissenschaftlichen Methode praktische Wissenschaft studieren. Sie können ihre natürliche Neugier nutzen, um sie zu leiten und den Unterricht einprägsam zu gestalten. Versuchen Sie, den ersten Klassen die gleichen Schritte beizubringen, aber machen Sie die Sprache leichter verständlich.

1. Wundern – Was möchte ich über die Welt um mich herum wissen?
2. Denken – Was denke ich, wird passieren?
3. Handeln – Teste meine Idee. Was passiert?
4. Sag – Habe ich Recht?

Diese Schüler können ihre eigenen Experimente durchführen, um etwas über die Welt um sie herum zu erfahren. Junge Schüler können zum Beispiel den Zustand der Materie untersuchen, indem sie Eis in der Sonne und im Schatten schmelzen. Bitten Sie die Schüler vor Beginn des Experiments, vorherzusagen, was mit Eis in der Sonne und mit Eis im Schatten passiert. Testen Sie dann seine oder ihre Idee, beobachten Sie die Eiswürfel im Laufe der Zeit und bitten Sie den Schüler, zu erklären, was passiert ist. Hatte der Schüler Recht?

In einem anderen Beispiel könnten junge Schüler chemische Reaktionen untersuchen, indem sie Seife und Lebensmittelfarbe zu Milch hinzufügen. Auch hier bitten Sie einen Schüler, Ihnen zu sagen, was seiner Meinung nach passieren wird, wenn Sie Seife und Lebensmittelfarbe in Milch geben. Führen Sie das Experiment durch, achten Sie auf eine Reaktion und bitten Sie den Schüler zu erklären, was passiert ist. Hatte der Schüler Recht?

Angestachelt durch ihre natürliche Neugier können die jüngsten Schüler staunen, denken und beobachten. Schon in jungen Jahren können sie die Fähigkeit entwickeln, sorgfältig zu beobachten und zu beschreiben, was sie sehen. Sie können beginnen, die Fähigkeiten zum kritischen Denken zu entwickeln, die nötig sind, um festzustellen, ob ein Experiment so ausgefallen ist, wie sie es erwartet haben – der Beginn des wissenschaftlichen Denkens!

Für Schüler der Mittel- oder Oberstufe:

Ältere Schüler können die Schritte der wissenschaftlichen Methode unabhängiger anwenden, um ein Projekt für eine Wissenschaftsmesse oder ein Experiment zu einem Thema durchzuführen, das sie interessiert. Interesse ist der Schlüssel – ohne Interesse werden sie sich langweilen.

Leiten Sie die Schülerinnen und Schüler beim Lernen mit der folgenden Erweiterung der letzten beiden Schritte der wissenschaftlichen Methode an, die fortgeschrittenere Fähigkeiten zum kritischen Denken erfordern.

Führen Sie ein Experiment durch, machen Sie Beobachtungen und verfolgen Sie die Ergebnisse.

Schülerinnen und Schüler der oberen Grundschule, der Mittelstufe und der Oberstufe können Experimente planen, um Fragen über die Welt zu beantworten. Die Komplexität eines Experiments hängt von den Fähigkeiten des Schülers ab.

Bei der Planung ihrer Experimente sollten diese Schüler auf Folgendes achten:

• Wiederholung eines Experiments. Um sich seiner Ergebnisse sicher zu sein, muss ein Experiment wiederholt werden, und zwar immer auf dieselbe Weise. Je öfter ein Experiment wiederholt wird und zu den gleichen Ergebnissen führt, desto zuverlässiger ist es angeblich. Der wissenschaftliche Fortschritt hängt von zuverlässigen Experimenten ab, unabhängig von der Person, die sie durchführt.
• Variablen kontrollieren. Eine Variable ist ein Teil des Experiments, der sich verändern kann. Um sich seiner Ergebnisse sicher zu sein, sollte sich bei der Wiederholung eines Experiments nichts ändern. Alles, was variieren könnte, wie die Menge einer Substanz, die Art einer Substanz, die Tageszeit oder die Umgebung, sollte „konstant gehalten“ oder „kontrolliert“ werden.“
• Ändere immer nur eine Variable. Alle Variablen in einem Experiment beeinflussen das Ergebnis. Deshalb ist es beim Vergleich von Experimenten wichtig, jeweils nur eine Variable zu verändern. So können Sie Unterschiede im Ergebnis richtig zuordnen. Wenn du zum Beispiel herausfinden möchtest, wie die Wachstumsrate einer Pflanze durch die Bewässerung beeinflusst wird, würdest du alle Variablen (Boden, Licht, Lufttemperatur) außer der Bewässerungsmenge kontrollieren.
• Verfolge die Ergebnisse. Was ist während deines Experiments passiert? Identifiziere alle deine Variablen und halte deine Beobachtungen in einem wissenschaftlichen Notizbuch fest. Sobald du alle Informationen aufgezeichnet hast (d.h. die Daten), kannst du mit der Analyse beginnen.

Zieh eine Schlussfolgerung.

Was war das Ergebnis der Analyse der Ergebnisse all deiner Beobachtungen? Ist dein Experiment wie erwartet ausgefallen? War deine Hypothese richtig oder falsch? Wenn Ihre Ergebnisse überraschend waren, können Sie vielleicht nicht sofort zu einer Schlussfolgerung kommen. Vielleicht sollten Sie alle Variablen überdenken, einen Teil Ihres Versuchsplans ändern und ein weiteres Experiment durchführen, um mehr Daten zu sammeln. Um zu einer Schlussfolgerung zu gelangen, musst du die Ergebnisse deines Experiments sorgfältig auswerten.

Die wissenschaftliche Methode beginnt mit induktivem und nicht mit deduktivem Denken. Deduktives Denken geht von allgemeinen Konzepten zu spezifischeren Informationen über. Induktives Denken führt von bestimmten Fakten oder Beobachtungen zu einer allgemeinen Schlussfolgerung. Wenn man zum Beispiel eine Blume zerlegt und ihre einzelnen Teile untersucht (z. B. Fruchtknoten, Blütenblatt, Stempel), lernt man etwas über Blumen im Allgemeinen. Indem man etwas aus der Nähe untersucht, nutzt die Wissenschaft die Fähigkeiten des kritischen Denkens, indem sie beobachtet, vergleicht, kontrastiert und analysiert, um zu einer allgemeinen Schlussfolgerung zu gelangen.

Die wissenschaftliche Methode ist ein mächtiges Werkzeug, um deine Fragen in neue Entdeckungen zu verwandeln!