الطرائق العلمية

تقوم الطرائق العلمية على أسلوب منظم لحل المشكلات عبر خطوات تبدأ بالملاحظة وجمع البيانات، إما نوعية تصف الخائص أو كمية تعتمد على الأرقام. ثم يضع الباحث فرضية وهي عبارة مؤقتة قابلة للاختبار، وتأتي التجربة لتختبر هذه الفرضية عبر ضبط المتغيرات؛ فالمتغير المستقل هو الذي نقوم بتغييره, بينما المتغير التابع يتغير تبعا له، مع وجود ضابط للمقارنة. فإذا دعمت البيانات التجريبية الفرضية تتحول إلى استنتاج، وقد تتطور النظريات المدعومة بأدلة لتصبح قوانين علمية تصف علاقات في الطبيعة.

الفكرة الأساسية

يتبع العلماء طريقة منظمة لطرح الأسئلة واقتراح إجابات لها واختبارها وتقويم نتائج الاختبارات عبر خطوات مرتبة.

الشرح

تبدأ الدراسة العلمية عادة بالملاحظة لجمع معلومات قد تكون نوعية تصف اللون أو الرائحة أو الشكل باستخدام الحواس الخمس، أو كمية تعتمد على القياسات الرقمية مثل درجة الحرارة أو الحجم أو السرعة. بعد ذلك، يضع العالم فرضية وهي عبارة مؤقتة أو توقع قابل للاختبار. ولاختبار الفرضية تجري التجارب، وتحتوي التجربة على متغير مستقل وهو العامل الذي نخطط لتغييره، ومتغير تابع تتغير قيمته تبعا لتغير المتغير المستقل، بالإضافة إلى العامل الثابت والعامل الضابط الذي يستعمل للمقارنة. بعد جمع البيانات وتحليلها يتم الوصول إلى استنتاج يقيم الفرضية؛ فإذا دعمت البيانات الفرضية تبقى، وإذا لم تدعمها فتُرفض أو تُعدل. ومع تكرار التجارب ودعم البيانات تترقى الفرضية لتصبح نظرية تفسر ظاهرة طبيعية، أو قانونا علميا يصف علاقة في الطبيعة مدعومة بعدة تجارب.

مثال محلول خطوة بخطوة

انظر إلى تجربة اختبار أثر درجة الحرارة في سرعة ذوبان ملح الطعام كما في الشكل 11-1. لدينا كمية من الملح تذوب تماما في ماء درجته $20^ ext{o}C$ خلال ثلاث دقائق، بينما تحتاج إلى دقيقة واحدة فقط عند درجة $40^ ext{o}C$. هنا، درجة الحرارة هي المتغير المستقل لأننا نخطط لتغييرها، وسرعة الذوبان هي المتغير التابع لأن قيمتها تتغير تبعا لتغير درجة الحرارة، بينما تُثبت عوامل أخرى مثل كمية الملح وكمية الماء والتحريك حتى لا تؤثر على النتائج.

أخطاء شائعة

الاعتقاد بأن الفرضية هي نتيجة نهائية وليست عبارة مؤقتة قابلة للاختبار والتعديل. الخلط بين المتغير المستقل والمتغير التابع في التجربة. عدم تثبيت العوامل الأخرى أثناء التجربة مما يجعل النتائج غير دقيقة.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما الفرق بين البيانات النوعية والبيانات الكمية؟ الإجابة: البيانات النوعية تصف اللون أو الرائحة أو الشكل ولا تستعمل الأرقام، بينما البيانات الكمية تتكون من معلومات رقمية مثل الطول والحجم ودرجة الحرارة. السؤال الثاني: قوم طلب إليك أن تدرس أثر درجة الحرارة في حجم بالون، فما المتغير المستقل وما المتغير التابع؟ الإجابة: المتغير المستقل هو درجة الحرارة، والمتغير التابع هو حجم البالون.