Den vetenskapliga metoden är en problemlösningsprocess som används vid experiment. Den kan ändras beroende på elevernas ålder och förmåga och även för att utveckla särskilda färdigheter.

Att ställa en fråga är det första steget i den vetenskapliga metoden (t.ex. vem, vad, när, var, varför, hur). Du kan vanligtvis hitta ett svar på en bred och enkel fråga. Svaren leder ofta till fler frågor. Det är här som den vetenskapliga metoden verkligen börjar.

I den här artikeln är den vetenskapliga metoden uppställd i steg.

I praktiken är det dock oftast inte så här prydligt. Forskare och studenter måste ofta upprepa stegen och börja om från början med experiment. Det är en del av processen, ”vetenskapens konst”, inte ett tecken på misslyckande!

När ett experiment är färdigt kan resultaten användas som utgångspunkt för ett nytt experiment. Detta kallas iteration.

De fyra stegen i den vetenskapliga metoden:

Steg 1: Börja med en fråga. Vad undrar du över? Vad skulle du vilja veta? Du kanske gör lite bakgrundsforskning för att få veta mer. Det kan hjälpa dig att definiera din fråga och bestämma vad du vill upptäcka.

Steg 2: Utarbeta en hypotes. En hypotes är en kvalificerad gissning eller förklaring till det du vet. Det är en utgångspunkt för experimentet (och vidare studier). Du kan bevisa hypotesen som observerbart korrekt eller motbevisa den genom experiment. Observerbart, eftersom vetenskapliga förklaringar till resultaten av ett experiment utvecklas och förändras.

Steg 3: Genomför ett experiment, gör observationer och följer upp resultaten. Sätt upp ett testexperiment för att se om din hypotes är rätt eller fel. Gör observationer under experimentet och håll reda på dem genom att skriva ner dem. Ofta är det nödvändigt att upprepa ett experiment på samma sätt för att vara säker på dina resultat.

Steg 4: Kom fram till en slutsats. Bestäm om din hypotes var rätt eller fel. Vilka var resultaten av ditt experiment? Kan du säga varför det hände på det sättet? Förklara och kommunicera dina resultat.

Dessa principer kan användas för att studera naturen och navigera i livets utmaningar. Du kan studera allt från växter och stenar till biologi eller kemiska reaktioner med hjälp av dessa fyra steg. Även mycket unga elever kan använda en modifierad version av den vetenskapliga metoden för att organisera sina tankar.

För de yngsta eleverna:

De yngsta eleverna kan studera praktisk vetenskap med hjälp av en enkel version av den vetenskapliga metoden. Du kan använda deras naturliga nyfikenhet för att vägleda dem och göra det minnesvärt. Försök att lära de tidigaste klasserna samma steg, men gör språket lättare att förstå.

1. Undrar – Vad vill jag veta om världen omkring mig?
2. Tänk – Vad tror jag kommer att hända?
3. Agera – Testa min idé. Vad händer?
4. Säg – Har jag rätt?

Dessa elever kan utföra egna experiment för att lära sig mer om världen omkring dem. Unga elever kan till exempel studera materiens tillstånd genom att smälta is i sol och skugga. Innan du börjar ber du en elev att förutsäga vad som kommer att hända med is som placeras i solen jämfört med is som placeras i skuggan. Testa sedan hans eller hennes idé, kontrollera iskuberna med tiden och be eleven förklara vad som hände. Hade eleven rätt?

I ett annat exempel kan unga elever studera kemiska reaktioner genom att tillsätta tvål och matfärg till mjölk. Återigen, innan du börjar, be en elev berätta vad han eller hon tror kommer att hända när du tillsätter tvål och matfärg till lite mjölk. Testa experimentet, titta efter en reaktion och be eleven förklara vad som hände. Hade eleven rätt?

Anspirerade av sin naturliga nyfikenhet kan de yngsta eleverna undra, tänka och observera. Från de yngsta åldrarna kan de utveckla förmågan att noggrant observera och beskriva vad de ser. De kan börja utveckla de färdigheter i kritiskt tänkande som behövs för att avgöra om ett experiment blev som de förväntade sig – början på ett vetenskapligt resonemang!

För elever på mellanstadiet eller högstadiet:

Äldre elever kan använda den vetenskapliga metodens steg på ett mer självständigt sätt för att slutföra ett projekt i samband med en vetenskaplig mässa eller ett experiment om ett ämne som de har ett intresse för. Intresset är nyckeln – utan det blir de uttråkade.

Guida elevernas lärande med följande utvidgning av de två sista stegen i den vetenskapliga metoden, som kräver mer avancerade färdigheter i kritiskt tänkande.

Utför ett experiment, gör observationer och spårar resultaten.

Ettorstadie-, mellanstadie- och högstadieelever kan utforma experiment för att besvara frågor om världen. Komplexiteten hos ett experiment beror på elevens förmåga.

När de utformar sina experiment bör dessa elever vara mycket uppmärksamma på:

• Att upprepa ett experiment. För att vara säker på dina resultat måste ett experiment upprepas, alltid på samma sätt. Ju fler gånger ett experiment upprepas och ger samma resultat, desto mer tillförlitligt sägs det vara. Vetenskapliga framsteg är beroende av tillförlitliga experiment oberoende av vem som utför dem.
• Kontroll av variabler. En variabel är en del av experimentet som kan förändras. För att vara säker på dina resultat bör ingenting förändras när ett experiment upprepas. Allt som kan variera, till exempel mängden av ett ämne, typen av ämne, tiden på dagen eller miljön, bör ”hållas konstant” eller ”kontrolleras”.
• Ändra endast en variabel i taget. Alla variabler i ett experiment påverkar resultatet. Därför är det viktigt att ändra endast en variabel åt gången när man jämför experiment. På så sätt kan du tillskriva skillnader i utfallet på ett korrekt sätt. Om du till exempel vill ta reda på hur en växts tillväxthastighet påverkas av vattning, skulle du kontrollera alla variabler (jord, ljus, lufttemperatur) utom vattningsnivåerna.
• Spårning av resultat. Vad hände under ditt experiment? Identifiera alla dina variabler och håll reda på dina observationer i en vetenskaplig anteckningsbok. När du har registrerat all information (dvs. data) kan du börja analysera.

Kom till en slutsats.

Vad blev resultatet av att analysera resultaten av alla dina observationer? Blev ditt experiment som förväntat? Var din hypotes riktig eller felaktig? Om dina resultat var överraskande kanske du inte kan dra en slutsats direkt. Du kanske vill ompröva alla dina variabler, ändra en del av din utformning och genomföra ett nytt experiment och samla in mer data. För att komma fram till en slutsats krävs en genomtänkt bedömning av resultaten av ditt experiment.

Den vetenskapliga metoden börjar med induktiva snarare än deduktiva resonemang. Det deduktiva resonemanget rör sig från allmänna begrepp till mer specifik information. Induktivt resonemang rör sig från specifika fakta eller observationer till en allmän slutsats. Om man till exempel dissekerar en blomma och undersöker dess enskilda delar (t.ex. äggstock, kronblad, pistill) kan man lära sig mer om blommor i allmänhet. Genom att undersöka något på nära håll använder sig vetenskapen av förmågan till kritiskt tänkande genom att observera, jämföra, kontrastera och analysera för att dra en allmän slutsats.

Den vetenskapliga metoden är ett kraftfullt verktyg för att omvandla dina frågor till nya upptäckter!