1-2: طبيعة العلم وطرائقه (٢)
انظر إلى تقويم القسم 1-2 في الصفحة. هذه الأسئلة تلخص ما تعلمته عن طبيعة العلم. في السؤال التاسع، طُلب منك كتابة مقالة في علم الأحياء تبين ما يمكن أن يحدث لمجتمع لا يفهم طبيعة العلم، فكر في دور العلم في حياتنا اليومية وقدم أمثلة. وفي السؤال العاشر، انظر إلى استخدام النظام المتري وكيف أن الكيلوجرام يساوي 1000 جرام والمليجرام يساوي 0.001 جرام، حاول تحويل قيم مختلفة لترى كيف يسهل النظام المتري العمليات الحسابية. أما في السؤال الحادي عشر، فتخيل أنك تصمم تجربة تبحث فيها عن مدى جذب دودة الأرض لعطر ما أو نحو الخل، حدد المتغير المستقل وهو العطر أو الخل، والمتغير التابع وهو حركة الدودة، وضع فرضية تختبرها في تجربتك.
يقوم علم الأحياء على البحث العلمي الرصين وطرائقه المنهجية التي تبدأ بالملاحظة وجمع البيانات، وتمر بوضع الفرضيات واختبارها عبر تجارب تحتوي على مجموعة ضابطة ومجموعة تجريبية، ومتاثر مستقل ومتاثر تابع. يعتمد العلم على المراجعة النقدية واستخدام النظام الدولي للوحدات SI لتنظيم القياسات. مثال سريع: عندما تختبر أثر كميات مختلفة من السماد على نمو نبات ما، فإن كمية السماد هي المتغير المستقل الذي تغيره بنفسك، بينما طول النبات الذي تقيسه نتيجة لذلك هو المتغير التابع، والنبات الذي تركه بدون سماد للمقارنة هو المجموعة الضابطة.
الفكرة الأساسية
يعتمد العلم الطبيعي التجريبي على البحث الرصين والملاحظة وجمع البيانات لتقديم تفسيرات علمية قابلة للاختبار والتغيير عند ظهور اكتشافات جديدة.
الشرح
يبدأ البحث العلمي بالملاحظة لجمع معلومات منظمة، ثم الاعتماد على الاستنتاج من الخبرات السابقة لصياغة فرضية قابلة للاختبار. بعد ذلك، تأتي التجربة التي تتضمن مجموعة ضابطة لتقديم أساس للمقارنة، ومجموعة تجريبية يتعرض فيها العامل المراد اختباره للتغيير.
في التجربة، لدينا نوعان أساسيان من المتغيرات: المتغير المستقل وهو العامل الذي يجري اختباره وتغييره قصداً، والمتغير التابع وهو الذي ينتج عن التغير الحاصل في المتغير المستقل ويتم قياسه. كما يعتمد العلماء على النظام الدولي للوحدات SI لتسهيل توحيد القياسات بدقة.
مثال محلول خطوة بخطوة
أراد باحث اختبار أثر كمية الماء على سرعة نمو نبات معين. ١. حدد المتغير المستقل: كمية الماء المقدمة للنبات، لأنك تقوم بتغييرها عمداً (مثلاً: نبات يسقى بـ ، ونبات بـ ). ٢. حدد المتغير التابع: طول النبتة بعد أسبوع، لأنه يتبع التغير في كمية الماء. ٣. حدد المجموعة الضابطة: نبات يُترك بكمية الماء العادية والمعتادة للمقارنة. ٤. النتائج: قياس الطول بالمسطرة بوحدة المتر أو السنتيمتر عبر النظام المتري.
أخطاء شائعة
- الخلط بين المتغير المستقل والمتغير التابع، واعتقاد أن المتغير التابع هو ما نتحكم به.
- اعتبار الملاحظة البسيطة استنتاجاً نهائياً دون أدلة تجريبية تدعمها.
- إهمال وجود مجموعة ضابطة تقارن بها نتائج المجموعة التجريبية.
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: قارن بين المتغير المستقل والمتغير التابع في تجربة علمية. الإجابة: المتغير المستقل هو العامل الذي يجري اختباره وتغييره من قبل الباحث، أما المتغير التابع فهو العامل الذي ينتج عن التغير الحاصل في المتغير المستقل ويخضع للقياس.
السؤال الثاني: لماذا يحرص العلماء على استخدام النظام الدولي للوحدات SI عند إجراء الأبحاث وجمع البيانات؟ الإجابة: لتوحيد القياسات العلمية بدقة وتسهيل مراجعتها ومقارنتها بين العلماء في شتى أنحاء العالم.