Абстрагирование это метод научного познания позволяющий: Методы научного познания — Гуманитарный портал

Общенаучные методы теоретического познания. Абстрагирование и идеализация. Мысленный эксперимент — Студопедия

Процесс познания всегда начинается с рассмотрения конкретных, чувственно воспринимаемых предметов и явлений, их внешних признаков, свойств, связей. Только в результате изучения чувственно-конкретного человек приходит к каким-то обобщенным представлениям, понятиям, к тем или иным теоретическим положениям, т.е. научным абстракциям. Получение этих абстракций связано со сложной абстрагирующей деятельностью мышления.

В процессе абстрагирования происходит отход (восхождение) от чувственно воспринимаемых конкретных объектов (со всеми их свойствами, сторонами и т.д.) к воспроизводимым в мышлении абстрактным представлениям о них. Абстрагирование, таким образом, заключается в мысленном отвлечении от каких-то – менее существенных – свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или нескольких существенных сторон, свойств, признаков этого объекта. Результат, получаемый в процессе абстрагирования, именуют абстракцией (или используют термин абстрактное – в отличие от конкретного).

Переход от чувственно-конкретного к абстрактному всегда связан с известным упрощением действительности. Вместе с тем, восходя от чувственно-конкретного к абстрактному, теоретическому, исследователь получает возможность глубже понять изучаемый объект, раскрыть его сущность.

Мыслительная деятельность исследователя в процессе научного познания включает в себя особый вид абстрагирования, который называют идеализацией. Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований. В результате таких изменений могут быть, например, исключены из рассмотрения какие-то свойства, стороны, признаки объектов. Так, широко распространенная в механике идеализация, именуемая материальной точкой, подразумевает тело, лишенное всяких размеров.

Целесообразность использования идеализации определяется следующими обстоятельствами. Во-первых, идеализация целесообразна тогда, когда подлежащие исследованию реальные объекты достаточно сложны для имеющихся средств теоретического, в частности, математического, анализа. По отношению же к идеализированному случаю можно, приложив эти средства, построить и развить теорию, в определенных условиях и целях эффективную, для описания свойств и поведения этих реальных объектов. Во-вторых, идеализацию целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо исключить некоторые свойства, связи исследуемого объекта, без которых он существовать не может, но которые затемняют существо протекающих в нем процессов. Сложный объект представляется как бы в «очищенном» виде, что облегчает его изучение. В-третьих, применение идеализации целесообразно тогда, когда исключаемые из рассмотрения свойства, стороны, связи изучаемого объекта не влияют в рамках данного исследования на его сущность. Вышеупомянутая абстракция материальной точки позволяет в некоторых случаях представлять самые различные объекты – от молекул или атомов до гигантских космических объектов. При этом правильный выбор допустимости подобной идеализации играет очень большую роль. Если в ряде случаев возможно и целесообразно рассматривать атомы в виде материальных точек, то такая идеализация становится недопустимой при изучении структуры атома. Точно так же можно считать материальной точкой нашу планету при рассмотрении ее вращения вокруг Солнца, но отнюдь не в случае рассмотрения ее собственного суточного вращения.

Будучи разновидностью абстрагирования, идеализация допускает элемент чувственной наглядности (обычный процесс абстрагирования ведет к образованию мысленных абстракций, не обладающих никакой наглядностью). Эта особенность идеализации очень важна для реализации такого специфического метода теоретического познания, каковым является мысленный эксперимент (его также называют умственным, субъективным, воображаемым, идеализированным).

Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеализированным объектом (замещающим в абстракции объект реальный), которое заключается в мысленном подборе тех или иных положений, ситуаций, позволяющих обнаружить какие-то важные особенности исследуемого объекта. В этом проявляется определенное сходство мысленного (идеализированного) эксперимента с реальным.

Но в отличие от реального эксперимента в мысленном эксперименте исследователь оперирует не материальными объектами, а их идеализированными образами, и само оперирование производится в его сознании, т.е. чисто умозрительно.

В реальном эксперименте приходится считаться с реальными физическими и иными ограничениями его проведения, с невозможностью в ряде случаев устранить мешающие ходу эксперимента воздействия извне, с искажением в силу указанных причин получаемых результатов. В этом плане мысленный эксперимент имеет явное преимущество перед экспериментом реальным. В мысленном эксперименте можно абстрагироваться от действия нежелательных факторов, проведя его в идеализированном, «чистом» виде.

методы, уровни, особенности, формы и виды

Наука направлена на изучение окружающего мира, действительности, исследование природных процессов и явлений, выявление закономерностей. Целью научного познания является объективная истина, те. истина, которая не зависит от интересов и воли познающего.

Научное познание — особый вид познавательной деятельности, направленный на выработку объективных, системно организованных и обоснованных знаний о природе, человеке и обществе.

Особенности научного познания:

• стремление к получению достоверных знаний;
• строгая доказанность научных фактов;
• рациональность, связанная с непротиворечивостью, доказательностью и системностью;
• проверяемость;
• большая система научных знаний, которая изложена в определенных терминах, понятиях, теориях и гипотезах;
• отражение существенных свойства и объективных законов;
• формирование в ходе профессиональной деятельности ученых, осуществляемой с помощью специфических методов;
• использование специальных материальных средств, таких как приборы, инструменты и другое научное оборудование.

Научное познание универсально в том смысле, что может сделать предметом исследования любой феномен, может изучать всё в человеческом мире — будь то деятельность сознания, психика или же хозяйственная деятельность человека. Однако всё, что наука делает своим предметом, она исследует со стороны закономерностей и причин.

Научное познание имеет свои уровни, формы и методы.

Научное познание также состоит из двух уровней — эмпирического и теоретического, которые в своей основе зависят от научных фактов.

Эмпирический или практический уровень (выявление объективных фактов, как правило, со стороны их очевидных связей).

Формы научного познания: 

• Научный факт;
• Эмпирический закон. 

Научный факт (от лат. — сделанное, совершившееся) — отражение объективного факта в человеческом сознании, т. е. описание посредством некоторого языка.

Эмпирический закон — объективная, существенная, конкретно-всеобщая, повторяющаяся, устойчивая связь между явлениями и процессами.

Теоретический уровень (выявление фундаментальных закономерностей, обнаружение за видимыми проявлениями скрытых внутренних связей и отношений)

Формы научного познания:

• Проблема
• Гипотеза
• Теория

Проблема — осознанная формулировка вопросов, возникающих в ходе познания и требующих ответа (бывают теоретические и практические).

Научная проблема выражается в наличии противоположных позиций в объяснении каких-либо явлений, объектов, процессов и требует адекватной научной теории для её разрешения.

Гипотеза — это научное предположение о каких-либо свойствах, качествах объекта, характеристиках и закономерностях процессов или явлений окружающего мира.

В ходе проверки гипотезы:

• превращаются в теории
• уточняются и конкретизируются
• отбрасываются как заблуждения

Теория — это научно доказанное знание о фактах окружающей действительности или явлений прошлого, систематизированное и зафиксированное научным языком.
Структура теории:

• Исходные основания: фундаментальные понятия, принципы, законы, аксиомы, ценностные факторы и т.п.
• Идеализированный объект данной теории.
• Логика и методология, применяемые для построения теории.
• Совокупность законов и утверждений, выведенных из теории.
• Ключевой элемент любой теории — закон, поэтому её можно рассматривать как систему законов.

Методы научного познания: наблюдение, эксперимент, измерение, классификация, систематизация, описание, сравнение.

Универсальные: анализ и синтез, дедукция и индукция, аналогия, моделирование, абстрагирование, идеализация.

Метод (от гр. — путь исследования) понимается как орудие, средство познания. В методе познания объективная закономерность превращается в правило действия субъекта (исследователя).

Характеристики научного метода: строгость и объективность.

Среди эмпирических методов научного познания большую роль играют наблюдение и эксперимент.

Наблюдение — целенаправленный и постоянный контроль исследуемого объекта, при этом объект может быть как элементом живой, так и неживой природы.

С помощью метода наблюдения познаются и открываются новые факты об окружающем мире. Эти факты образуют первичную научную информацию, которая впоследствии помогает объяснить многие процессы и явления, происходящие в природе. Результаты данного метода будут зависеть не только от познаваемого объекта, но и от уровня знаний и опыта исследующего.

Эксперимент — это метод научного познания, при котором исследователь создает при помощи научного оборудования искусственную среду или ситуацию, тем самым воздействуя на объект, для определения и выявления необходимых качеств, характеристик или свойств данного объекта.

Эксперимент представляет собой довольно глубокий, комплексный, действенный и результативный практический метод познания. Его отличительными особенностями является то, что исследователь способен изменить ход эксперимента, его условия, а при необходимости и остановить его. Различают естественный эксперимент (происходит в естественных условиях) и лабораторный (происходит в искусственных условиях).

Любой эксперимент может быть проведен как с натуральным, естественным объектом, так и с его макетом, искусственным заменителем. В основном это происходит тогда, когда изучение объекта в его естественной среде невозможно по какой-либо причине, как, например, исследование атмосферных явлений, комет и мн. др. Создание таких моделей называется моделированием.

Моделирование — воспроизведение характеристик некоторого объекта на другом объекте (модели), специально созданном для их изучения. Потребность в моделировании возникает тогда, когда исследование непосредственно самого объекта невозможно, затруднительно, дорого, требует слишком длительного времени и т. п.

Измерение — это исследование, которое заключается в определении числового значения качеств, свойств и характеристик объекта, путем сравнения его с общепринятым стандартом или единицей измерения, таких как, метр, грамм, литр и т п.

Все результаты, полученные в ходе эксперимента, наблюдения и измерений записываются с помощью знаковых символов, формул, схем, диаграмм, таблиц — этот метод получил название научного описания.

С помощью него составляются научные картины мира, теории, гипотезы — это своеобразный научный язык. Далее все описания синтезируются в теорию.

К универсальным методам научного познания относятся анализ и синтез.

Анализ — процесс мысленного или фактического разложения целого на составные части.

Синтез — процесс мысленного или фактического воссоединения целого из частей.

Познание не может сделать действительного шага вперёд, только анализируя или только синтезируя. Анализ предшествует синтезу, но и сам возможен только на основе результатов проделанной синтетической деятельности; связь анализа и синтеза — органическая, внутренне необходимая.

Неразрывно связаны между собой методы индукции и дедукции, которые обусловливают друг друга в процессе познания.

Индукция — путь опытного изучения явлений, в ходе которого от отдельных фактов совершается переход к общим положениям. Отдельные факты как бы наводят на общее положение.

Дедукция — доказательство или выведение утверждения (следствия) из одного или нескольких других утверждений (посылок) на основе законов логики, носящее достоверный характер.

Универсальным методом научного познания является аналогия — сходство нетождественных объектов в некоторых сторонах, качествах, отношениях. В современной науке развитой областью систематического применения аналогии выступает так называемая теория подобия, широко используемая в моделировании.

Абстракция (от лат. — отвлечение) — один из универсальных методов познания, заключающийся в мысленном отвлечении от ряда свойств предметов и отношений между ними и выделении какого-либо свойства или отношения. В качестве результатов процесса абстрагирования выступают различные понятия и категории.

К универсальным методам познания также относится идеализация — мыслительный акт, связанный с образованием некоторых абстрактных объектов, принципиально не осуществимых в опыте и действительности. Примерами идеализированных объектов могут быть: «прямая», «точка» (в математике), «абсолютно твёрдое тело», «идеальный газ» (в физике) и т. д.

К теоретическим методам научного познания принадлежит единство исторического и логического.

Исторический метод	Логический метод
Связан с освещением различных этапов развития объектов в их хронологической последовательности, в конкретных формах проявления. Описание исторического процесса во всём его многообразии, с учётом его неповторимых, индивидуальных особенностей.	Связан с воспроизведением в теоретической форме, в системе абстракций сущности, основного содержания исторического процесса  Отражение объекта одновременно в самых его существенных связях и истории его развития: воспроизведя объект в высшей, зрелой его форме, включающей как бы в снятом виде предыдущие его ступени, осуществляется познание и главных вех его истории

Исторический и логический методы тесно связаны между собой. Исторический метод без логического слеп, а логический без изучения реальной истории беспредметен.

Чтобы мысленно воспроизвести объект в его целостности, используют теоретический метод научного познания, получивший название восхождения от конкретного к абстрактному.

Формализация (от лат. — вид, образ) — уточнение содержания познания, осуществляемое посредством того, что изучаемые объекты, явления, процессы сопоставляются с некоторыми материальными конструкциями, позволяющими выявлять и фиксировать существенные и закономерные стороны рассматриваемых объектов.

Математизация — использование различных способов измерения, позволяющих приписывать материальным объектам и их свойствам определённые числа, а затем вместо трудоёмкой работы с объектами действовать с числами по определённым математическим правилам. Только единство всех методов современного научного познания обеспечивает их объективную истинность и возрастающее влияние на научно-технический прогресс.

Абстрагирование — Студопедия

Абстрагирование — метод научного познания в форме операции мысленного отвлечения от ряда свойств, связей и отношений иссле­дуемого объекта, которые несущественны для решения поставленных задач. Операция отвлечения равносильна операции выделения в объ­екте существенных свойств, связей и отношений. Результат процес­са абстрагирования называют абстракциями (с лат. — отвлечение) или абстрактными предметами.

Разовый цикл абстрагирования носит двухступенчатый характер. На первой ступени абстрагирования определяются несущест­венные свойства и связи, которыми можно пренебречь, отделить су­щественное от несущественного, вычленить наиболее важное и инте­ресное для исследователя. Объективным основанием для такого вы­членения является относительная независимость или пренебрежимо слабая зависимость изучаемых явлений и их составляющих от опре­деленных факторов.

Подготовка акта абстрагирования (отвлечения) состоит, во-­первых, в установлении того, что является общим для многих пред­метов определенного класса. Так, например, подготовка к формирова­нию абстракции «живое существо» требует обнаружения общего для всех живых существ и в то же время отличающего их от неживых объектов. Таким свойством является способность к обмену веществ. Для абстракции «человек» общим и существенным будут отличи­тельные признаки сознательного отражения среды; для всех сущест­вующих товаров, которые могут обмениваться друг на друга, будет понятие меновой стоимости и т.д.

Во-вторых, в установлении независимости или пренебрежимо слабой зависимости изучаемых явлений от определенных факторов. Так, для решения задачи о моменте встречи движущихся друг к другу автомобилей отвлекаются от географического расположения исход­ных пунктов движения. Здесь важно только расстояние. Решающий задачу отвлечется от марки автомобилей, их масс и вообще от автомобиля, заменив их точками на отрезке пути, поскольку для решения задачи нужна только скорость. Более того, любые задачи окажутся неразрешимыми без процесса абстрагирования.

Вторая ступень абстрагирования, в собственном смысле акт от­влечения, состоит в замещении исследуемого объекта другим, экви­валентным, менее богатым по свойствам, выступающим в качестве «модели» первого. Так, в рассмотренном выше примере задача с ав­томобилями замещается схемой движения двух точек, которая упро­щает исследуемое явление и позволяет рассмотреть процесс в «чистом» виде.

Операция абстрагирования может применяться многократно как к реальным, так и абстрактным объектам. Переходя от одного уровня абстрагирования к другому, постепенно отвлекаясь от ряда свойств получают (в зависимости от задачи) абстракции все возрастающей степени общности, Так, например, отвлекаясь от множества свойств конкретного человека, можно построить абстрактную цепочку: муж­чина — человек — живое существо — материальный объект — биологи­ческая форма материи — материя. Как видно, высшие формы абстракции — это философские категории и их системы.

Исходя из различия целевых характеристик, в современной нау­ке наиболее широкое применение находят абстракции следующих основных типов:

1. Изолирующая абстракция. Предполагает выделение свойств и отношений, присущих тому или иному предмету, мысленное отделение этих свойств и отношений от самого предмета, придание им ста­туса самостоятельного существования. Примерами таких абстрактных предметов могут служить понятия: растворимость, устойчивость надежность, красота, простота, белизна и т.д.

2. Обобщающая абстракция. Здесь отвлекаются от индивидуальных особенностей и черт предметов с выделением таких их общих признаков, которые позволяют вводить в рассмотрение классы предметов. Так, используемые в металлообработке резцы, сверла, фрез протяжки, напильники, ножовки и т.п. с помощью обобщающей абстракции образуют понятие класса «металлорежущий инструмент».

3. Абстракция потенциальной осуществимости, при которой отвлекаются от реальных границ конструктивных возможностей человеческого сознания, связанных с ограниченностью жизни человека в пространстве и времени. С этой точки зрения бесконечность выступает уже не как непосредственно данная, актуальная, а как потенциально осуществимая. Эта абстракция лежит в основе конструктивной математики, теории алгоритмов, абстрактных автоматов и других теорий.

4. Абстракция как продукт идеализации, образованная посредством предельного абстрагирования от свойств реальных предметов. Полученные абстракции (идеализированные объекты) широко рас­пространены в науке: точка, прямая, инерция, точечный электриче­ский заряд, абсолютно черное тело, несжимаемая жидкость, сплош­ная среда, идеальный газ. Идеализированные объекты составляют важный арсенал понятий научного знания, без которого оно функцио­нировать не может.

Система абстракций образует научный язык, посредством кото­рого формируются и формулируются понятия: научный факт, научная проблема, научная идея, научная гипотеза, научный закон, научная теория.

90000 Science & the Scientific Method: A Definition 90001

90002 Science is a systematic and logical approach to discovering how things in the universe work. It is also the body of knowledge accumulated through the discoveries about all the things in the universe. 90003 90002 The word «science» is derived from the Latin word 90005 scientia 90006, which is knowledge based on demonstrable and reproducible data, according to the Merriam-Webster Dictionary. True to this definition, science aims for measurable results through testing and analysis.Science is based on fact, not opinion or preferences. The process of science is designed to challenge ideas through research. One important aspect of the scientific process is that it is focuses only on the natural world, according to the University of California. Anything that is considered supernatural does not fit into the definition of science. 90003 90008 The scientific method 90009 90002 When conducting research, scientists use the scientific method to collect measurable, empirical evidence in an experiment related to a hypothesis (often in the form of an if / then statement), the results aiming to support or contradict a theory.90003 90002 «As a field biologist, my favorite part of the scientific method is being in the field collecting the data,» Jaime Tanner, a professor of biology at Marlboro College, told Live Science. «But what really makes that fun is knowing that you are trying to answer an interesting question. So the first step in identifying questions and generating possible answers (hypotheses) is also very important and is a creative process. Then once you collect the data you analyze it to see if your hypothesis is supported or not.»90003 90002 The steps of the scientific method go something like this: 90003 90016 90017 Make an observation or observations. 90018 90017 Ask questions about the observations and gather information. 90018 90017 Form a hypothesis — a tentative description of what’s been observed, and make predictions based on that hypothesis. 90018 90017 Test the hypothesis and predictions in an experiment that can be reproduced. 90018 90017 Analyze the data and draw conclusions; accept or reject the hypothesis or modify the hypothesis if necessary.90018 90017 Reproduce the experiment until there are no discrepancies between observations and theory. «Replication of methods and results is my favorite step in the scientific method,» Moshe Pritsker, a former post-doctoral researcher at Harvard Medical School and CEO of JoVE, told Live Science. «The reproducibility of published experiments is the foundation of science. No reproducibility — no science.» 90018 90029 90002 Some key underpinnings to the scientific method: 90003 90032 90017 The hypothesis must be testable and falsifiable, according to North Carolina State University.Falsifiable means that there must be a possible negative answer to the hypothesis. 90018 90017 Research must involve deductive reasoning and inductive reasoning. Deductive reasoning is the process of using true premises to reach a logical true conclusion while inductive reasoning takes the opposite approach. 90018 90017 An experiment should include a dependent variable (which does not change) and an independent variable (which does change). 90018 90017 An experiment should include an experimental group and a control group.The control group is what the experimental group is compared against. 90018 90041 90008 Scientific theories and laws 90009 90002 The scientific method and science in general can be frustrating. A theory is almost never proven, though a few theories do become scientific laws. One example would be the laws of conservation of energy, which is the first law of thermodynamics. Dr. Linda Boland, a neurobiologist and chairperson of the biology department at the University of Richmond, Virginia, told Live Science that this is her favorite scientific law.»This is one that guides much of my research on cellular electrical activity and it states that energy can not be created nor destroyed, only changed in form. This law continually reminds me of the many forms of energy,» she said. 90003 90002 A law just describes an observed phenomenon, but it does not explain why the phenomenon exists or what causes it. «In science, laws are a starting place,» said Peter Coppinger, an associate professor of biology and biomedical engineering at the Rose-Hulman Institute of Technology.»From there, scientists can then ask the questions, ‘Why and how?'» 90003 90002 Laws are generally considered to be without exception, though some laws have been modified over time after further testing found discrepancies. This does not mean theories are not meaningful. For a hypothesis to become a theory, rigorous testing must occur, typically across multiple disciplines by separate groups of scientists. Saying something is «just a theory» is a layperson’s term that has no relationship to science.To most people a theory is a hunch. In science, a theory is the framework for observations and facts, Tanner told Live Science. 90003 90002 Some of the things we take for granted today were dreamed up on pure brainpower, others by total accident. But just how much do you know about the origin of things? Here, we’ve invented a quiz about 15 of the world’s most useful inventions, from adhesives 90003 90002 Quiz: The World’s Greatest Inventions 90003 90002 90003 90008 A brief history of science 90009 90002 The earliest evidence of science can be found in prehistoric times, such as the discovery of fire, invention of the wheel and development of writing.Early tablets contain numerals and information about the solar system. Science became decidedly more scientific over time, however. 90003 90002 90061 1200s 90062: Robert Grosseteste developed the framework for the proper methods of modern scientific experimentation, according to the Stanford Encyclopedia of Philosophy. His works included the principle that an inquiry must be based on measurable evidence that is confirmed through testing. 90003 90002 90061 1400s 90062: Leonardo da Vinci began his notebooks in pursuit of evidence that the human body is microcosmic.The artist, scientist and mathematician also gathered information about optics and hydrodynamics. 90003 90002 90061 1500s 90062: Nicolaus Copernicus advanced the understanding of the solar system with his discovery of heliocentrism. This is a model in which Earth and the other planets revolve around the sun, which is the center of the solar system. 90003 90002 90061 1600s 90062: Johannes Kepler built upon those observations with his laws of planetary motion. Galileo Gallilei improved on a new invention, the telescope, and used it to study the sun and planets.The 1600s also saw advancements in the study of physics as Isaac Newton developed his laws of motion. 90003 90002 90061 1700s 90062: Benjamin Franklin discovered that lightning is electrical. He also contributed to the study of oceanography and meteorology. The understanding of chemistry also evolved during this century as Antoine Lavoisier, dubbed the father of modern chemistry, developed the law of conservation of mass. 90003 90002 90061 1800s 90062: Milestones included Alessandro Volta’s discoveries regarding electrochemical series, which led to the invention of the battery.John Dalton also introduced atomic theory, which stated that all matter is composed of atoms that combine to form molecules. The basis of modern study of genetics advanced as Gregor Mendel unveiled his laws of inheritance. Later in the century, Wilhelm Conrad Röntgen discovered X-rays, while George Ohm’s law provided the basis for understanding how to harness electrical charges. 90003 90002 90061 1900s 90062: The discoveries of Albert Einstein, who is best known for his theory of relativity, dominated the beginning of the 20th century.Einstein’s theory of relativity is actually two separate theories. His special theory of relativity, which he outlined in a 1905 paper, «The Electrodynamics of Moving Bodies,» concluded that time must change according to the speed of a moving object relative to the frame of reference of an observer. His second theory of general relativity, which he published as «The Foundation of the General Theory of Relativity,» advanced the idea that matter causes space to curve. 90003 90002 Medicine forever changed with the development of the polio vaccine in 1952 by Jonas Salk.The following year, James D. Watson and Francis Crick discovered the structure of DNA, which is a double helix formed by base pairs attached to a sugar-phosphate backbone, according to the United States National Library of Medicine. 90003 90002 90061 2000s 90062: The 21st century saw the first draft of the human genome completed, leading to a greater understanding of DNA. This advanced the study of genetics, its role in human biology and its use as a predictor of diseases and other disorders.90003 90002 90061 Additional resources 90062 90003
.90000 The Scientific Method 90001

90002 Understanding and Using The Scientific Method 90003
90004 The Scientific Method is a process used to design and perform experiments. It’s important to minimize experimental errors and bias, and increase confidence in the accuracy of your results. 90005
90004
90007
90005 90004
In the previous sections, we talked about how to pick a good topic and specific question to investigate. Now we will discuss how to carry out your investigation. 90005

90004 Steps of the Scientific Method 90005

90004 Now that you have settled on the question you want to ask, it’s time to use the Scientific Method to design an experiment to answer that question.90005
90004 If your experiment is not designed well, you may not get the correct answer. You may not even get any definitive answer at all! 90005

90004 The Scientific Method is a logical and rational order of steps by which scientists come to conclusions about the world around them. The Scientific Method helps to organize thoughts and procedures so that scientists can be confident in the answers they find. 90005

90004 OBSERVATION is first step, so that you know how you want to go about your research.90005
90004 HYPOTHESIS is the answer you think you’ll find. 90005
90004 PREDICTION is your specific belief about the scientific idea: If my hypothesis is true, then I predict we will discover this. 90005
90004 EXPERIMENT is the tool that you invent to answer the question, and 90005
90004 CONCLUSION is the answer that the experiment gives. 90005
90004 Do not worry, it is not that complicated. Let’s take a closer look at each one of these steps. Then you can understand the tools scientists use for their science experiments, and use them for your own.90005

90002 OBSERVATION 90003
90004
90034 90005
90004 This step could also be called «research.» It is the first stage in understanding the problem. 90005
90004 After you decide on topic, and narrow it down to a specific question, you will need to research everything that you can find about it. You can collect information from your own experiences, books, the internet, or even smaller «unofficial» experiments. 90005
90004 Let’s continue the example of a science fair idea about tomatoes in the garden.You like to garden, and notice that some tomatoes are bigger than others and wonder why. 90005
90004 Because of this personal experience and an interest in the problem, you decide to learn more about what makes plants grow. 90005
90004 For this stage of the Scientific Method, it’s important to use as many sources as you can find. The more information you have on your science fair topic, the better the design of your experiment is going to be, and the better your science fair project is going to be overall.90005
90004 Also try to get information from your teachers or librarians, or professionals who know something about your science fair project. They can help to guide you to a solid experimental setup. 90005

90002 HYPOTHESIS 90003
90004 90051 90005
90004 The next stage of the Scientific Method is known as the «hypothesis.» This word basically means «a possible solution to a problem, based on knowledge and research.» 90005
90004 The hypothesis is a simple statement that defines what you think the outcome of your experiment will be.90005
90004 All of the first stage of the Scientific Method — the observation, or research stage — is designed to help you express a problem in a single question ( «Does the amount of sunlight in a garden affect tomato size?») And propose an answer to the question based on what you know. The experiment that you will design is done to test the hypothesis. 90005
90004 Using the example of the tomato experiment, here is an example of a hypothesis: 90005
90004 TOPIC: «Does the amount of sunlight a tomato plant receives affect the size of the tomatoes?» 90005
90004 HYPOTHESIS: «I believe that the more sunlight a tomato plant receives, the larger the tomatoes will grow.90005
90004 This hypothesis is based on: 90005
90004 (1) Tomato plants need sunshine to make food through photosynthesis, and logically, more sun means more food, and; 90005
90004 (2) Through informal, exploratory observations of plants in a garden, those with more sunlight appear to grow bigger. 90005

90002 PREDICTION 90003
90004
90074 90005

90004 The hypothesis is your general statement of how you think the scientific phenomenon in question works. 90005
90004 Your prediction lets you get specific — how will you demonstrate that your hypothesis is true? The experiment that you will design is done to test the prediction.90005
90004 An important thing to remember during this stage of the scientific method is that once you develop a hypothesis and a prediction, you should not change it, even if the results of your experiment show that you were wrong. 90005
90004 An incorrect prediction does NOT mean that you «failed.» It just means that the experiment brought some new facts to light that maybe you had not thought about before. 90005
90004 Continuing our tomato plant example, a good prediction would be: Increasing the amount of sunlight tomato plants in my experiment receive will cause an increase in their size compared to identical plants that received the same care but less light.90005

90002 EXPERIMENT 90003
90004 This is the part of the scientific method that tests your hypothesis. An experiment is a tool that you design to find out if your ideas about your topic are right or wrong. 90005
90004 It is absolutely necessary to design a science fair experiment that will accurately test your hypothesis. The experiment is the most important part of the scientific method. It’s the logical process that lets scientists learn about the world. 90005
90004 On the next page, we’ll discuss the ways that you can go about designing a science fair experiment idea.90005

90002 CONCLUSION 90003
90004 The final step in the scientific method is the conclusion. This is a summary of the experiment’s results, and how those results match up to your hypothesis. 90005
90004 You have two options for your conclusions: based on your results, either: 90005
90004 (1) YOU CAN REJECT the hypothesis, or 90005
90004 (2) YOU CAN NOT REJECT the hypothesis. 90005
90004 This is an important point! 90005
90004 You can not PROVE the hypothesis with a single experiment, because there is a chance that you made an error somewhere along the way.90005
90004 What you can say is that your results SUPPORT the original hypothesis. 90005
90004 If your original hypothesis did not match up with the final results of your experiment, do not change the hypothesis. 90005
90004 Instead, try to explain what might have been wrong with your original hypothesis. What information were you missing when you made your prediction? What are the possible reasons the hypothesis and experimental results did not match up? 90005
90004 Remember, a science fair experiment is not a failure simply because does not agree with your hypothesis.No one will take points off if your prediction was not accurate. Many important scientific discoveries were made as a result of experiments gone wrong! 90005
90004 A science fair experiment is only a failure if its design is flawed. A flawed experiment is one that (1) does not keep its variables under control, and (2) does not sufficiently answer the question that you asked of it. 90005

90118

90119

.90000 6 Understanding How Scientific Knowledge Is Constructed | Taking Science to School: Learning and Teaching Science in Grades K-8 90001

90002 Bell, P., and Linn, M.C. (2000). Beliefs about science: How does science instruction contribute? In B.K. Hofer and P.R. Pintrich (Eds.), 90003 Personal epistemology: The 90004 90003 psychology of beliefs about knowledge and knowing. 90004 Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. 90007

90002 Burbules, N.C., and Linn, M.C. (1991). Science education and the philosophy of science: Congruence or contradiction? 90003 International Journal of Science Education, 3 90004 (3), 227-241. 90007

90002 Carey, S., Evans, R., Honda, M., Jay, E., and Unger, C. (1989). «An experiment is when you try it and see if it works»: A study of grade 7 students ‘understanding of the construction of scientific knowledge. 90003 International Journal of Science 90004 90003 Education, 11 90004 (5), 514-529. 90007

90002 Carey, S., And Smith, C. (1993). On understanding the nature of scientific knowledge. 90003 Educational Psychologist, 28 90004 (3), 235-251. 90007

90002 Chandler, M., Boyes, M., and Ball, L. (1990). Relativism and stations of epistemic doubt. 90003 Journal of Experimental Child Psychology, 50 90004, 370-395. 90007

90002 Chandler, M.J., Hallett, D., and Sokol, B.W. (2002). Competing claims about competing knowledge claims. In B.K. Hofer and P.R. Pintrich (Eds.), 90003 Personal epistemology: The psychology of beliefs about knowledge and knowing 90004 (pp.145-168) 90003. 90004 Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. 90007

90002 Davis, E.A. (1998). 90003 Scaffolding students ‘reflection for science learning. 90004 Unpublished doctoral dissertation, University of California, Berkeley. 90007

90002 Driver, R., Leach, J., Millar, R., and Scott, P. (1996). 90003 Young people’s images of science. 90004 Buckingham, England: Open University Press. 90007

90002 Giere, R.N. (1991) 90003 Understanding scientific reasoning 90004. New York: Holt Reinhart and Winston.90007

90002 Giere, R.N. (1999). 90003 Science without laws 90004. Chicago, IL: University of Chicago Press. 90007

90002 Gobert, J., and Discenna, J. (1997). 90003 The relationship between students ‘epistemologies 90004 90003 and model-based reasoning. 90004 (ERIC Document Reproduction Service No. ED409164). Kalamazoo: Western Michigan University, Department of Science Studies. 90007

90002 Gobert, J., and Pallant, A. (2001). 90003 Making thinking visible: Promoting science learning through modeling and visualizations 90004.Presented at the Gordon Research Conference, Mt. Holyoke College, Hadley, MA, August 5-10. 90007

90002 Grosslight, L., Unger, C., Jay. E., and Smith, C. (1991). Understanding models and their use in science: Conceptions of middle and high school students and experts. 90003 Journal of Research in Science Teaching, 28, 90004 799-822. 90007

90002 Hammer, D. (1994). Epistemological beliefs in introductory physics. 90003 Cognition and 90004 90003 Instruction, 12 90004 (2), 151-183. 90007

90002 Hammer, D., And Elby, A. (2002). On the form of a personal epistemology. In B.K. Hofer and P.R. Pintrich (Eds.), 90003 Personal epistemology: The psychology of beliefs 90004 90003 about knowledge and knowing 90004 (pp. 169-190). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates. 90007

90002 Hewson, P., and Hewson, M., (1988). On appropiate conception of teaching science: A view from studies of science learning. 90003 Science Education, 72 90004 (5), 529-540. 90007

.90000 Steps of the Scientific Method 90001

Please ensure you have JavaScript enabled in your browser. If you leave JavaScript disabled, you will only access a portion of the content we are providing. Here’s how.

90002 What is the Scientific Method? 90003

90004 The scientific method is a process for experimentation that is used to explore observations and answer questions. Does this mean all scientists follow 90005 exactly 90006 this process? No.Some areas of science can be more easily tested than others. For example, scientists studying how stars change as they age or how dinosaurs digested their food can not fast-forward a star’s life by a million years or run medical exams on feeding dinosaurs to test their hypotheses. When direct experimentation is not possible, scientists modify the scientific method. In fact, there are probably as many versions of the scientific method as there are scientists! But even when modified, the goal remains the same: to discover cause and effect relationships by asking questions, carefully gathering and examining the evidence, and seeing if all the available information can be combined in to a logical answer.90007

90004 Even though we show the scientific method as a series of steps, keep in mind that new information or thinking might cause a scientist to back up and repeat steps at any point during the process. A process like the scientific method that involves such backing up and repeating is called an iterative process. 90007

90004 Whether you are doing a science fair project, a classroom science activity, independent research, or any other hands-on science inquiry understanding the steps of the scientific method will help you focus your scientific question and work through your observations and data to answer the question as well as possible.90007

90004 Diagram of the scientific method. The Scientific Method starts with aquestion, and background research is conducted to try to answer that question. If you want to find evidence for an answer or an answer itself then you construct a hypothesis and test that hypothesis in an experiment. If the experiment works and the data is analyzed you can either prove or disprove your hypothesis. If your hypothesis is disproved, then you can go back with the new information gained and create a new hypothesis to start the scientific process over again.90007

90004 Try our lesson plans: 90007

90004 Assign a student quiz with Google Classroom: 90007

90002 Steps of the Scientific Method 90003

90020 1. Ask a Question 90021

90004 The scientific method starts when you ask a question about something that you observe: How, What, When, Who, Which, Why, or Where? 90007
90004 For a science fair project some teachers require that the question be something you can measure, preferably with a number.90007

For detailed help with this step, use these resources:

90020 2. Do Background Research 90021

90004 Rather than starting from scratch in putting together a plan for answering your question, you want to be a savvy scientist using library and Internet research to help you find the best way to do things and ensure that you do not repeat mistakes from the past . 90007

For detailed help with this step, use these resources:

90020 3.Construct a Hypothesis 90021

90004 A hypothesis is an educated guess about how things work. It is an attempt to answer your question with an explanation that can be tested. A good hypothesis allows you to then make a prediction: 90033 «If _____ 90005 [I do this] 90006 _____, then _____ 90005 [this] 90006 _____ will happen.» 90007
90004 State both your hypothesis and the resulting prediction you will be testing. Predictions must be easy to measure. 90007

For detailed help with this step, use these resources:

90020 4.Test Your Hypothesis by Doing an Experiment 90021

90004 Your experiment tests whether your prediction is accurate and thus your hypothesis is supported or not. It is important for your experiment to be a fair test. You conduct a fair test by making sure that you change only one factor at a time while keeping all other conditions the same. 90007
90004 You should also repeat your experiments several times to make sure that the first results were not just an accident. 90007

For detailed help with this step, use these resources:

90020 5.Analyze Your Data and Draw a Conclusion 90021

90004 Once your experiment is complete, you collect your measurements and analyze them to see if they support your hypothesis or not. 90007
90004 Scientists often find that their predictions were not accurate and their hypothesis was not supported, and in such cases they will communicate the results of their experiment and then go back and construct a new hypothesis and prediction based on the information they learned during their experiment.This starts much of the process of the scientific method over again. Even if they find that their hypothesis was supported, they may want to test it again in a new way. 90007

For detailed help with this step, use these resources:

90020 6. Communicate Your Results 90021

90004 To complete your science fair project you will communicate your results to others in a final report and / or a display board. Professional scientists do almost exactly the same thing by publishing their final report in a scientific journal or by presenting their results on a poster or during a talk at a scientific meeting.In a science fair, judges are interested in your findings regardless of whether or not they support your original hypothesis. 90007

For detailed help with this step, use these resources:

90002 Explore Our Science Videos 90003
90059
90060
90061

90004 Make Your Own Lava Lamp 90007
90064
90061

90004 Walking Water Experiment 90007
90064
90061

90004 Paper Rockets — STEM Activity 90007
90064
90073
90074

.