مقدمة عن المنهج العلمي
إذا أردت طرح مشروع بحث علمي أو مشروع مدرسي علمي فإنّ أحد أوضح التحديات التي تواجهك هي إيجاد الفكرة للمشروع، كما أنك تريد أن يكون للعلم دور أساسي في هذا المشروع لذلك ستحتاج إلى تطبيق المنهج العلمي بطريقة ما. يمكن تعريف المنهج العلمي بعدة طرق، ولكنه أساساً ينطوي على النظر إلى العالم من حولك والخروج بتفسير لما لاحظته واختبار التفسير لمعرفة إن كان صالحاً ومن ثم قبول أو رفض التفسير ومحاولة التوصل إلى تفسير أفضل.
خطوات المنهج العلمي
عدد الخطوات للمنهج العلمي يعتمد أساساً على الطريقة التي تقسّم بها هذه الخطوات، وهذه لمحة عامة عن الخطوات الأساسية:
- لاحظ
- اقترح فرضية
- صمم وطبق تجارب لاختبار الفرضية
- حلل البيانات لتحدد قبول أو رفض الفرضية
- عند الضرورة، اقترح واختبر فرضية جديدة
إذا كنت تواجه مشكلة في تصميم تجربة أو في الحصول على فكرة للمشروع فابدأ بالخطوة الأولى من المنهج العلمي: لاحظ!
الخطوة الأولى للمنهج العلمي: لاحظ
يعتقد العديد من الناس أنّ المنهج العلمي يبدأ بتشكيل الفرضية، وقد يكون السبب وراء هذا المفهوم الخاطئ أنّ العديد من الملاحظات تشكلت بشكل غير رسمي. فمثلاً عندما تبحث عن فكرة لمشروع تفكر في كل الأشياء التي خبرتها (الملاحظات التي قمت بها سابقاً) وتبحث بينها عن فكرة مناسبة لتجربة. وبالرغم من هذه الطريقة غير الرسمية جيدة في معظم الأحيان إلا أنه سيكون لديك مصدر أغنى بالأفكار إذا اخترت موضوعاً ما وكتبت عنه ملاحظات حتى تتكون فكرة قابلة للاختبار. وكمثال لنقل إنك تريد القيام بتجربة ولكنك بحاجة للفكرة. انظر حولك وابدأ بكتابة الملاحظات، اكتب كل شيء! وأدرج الألوان والتوقيت والأصوات ودرجات الحرارة ومستويات الإضاءة… الخ.
الخطوة الثانية للمنهج العلمي: صياغة الفرضية
الفرضية هي تصريح يستخدم للتنبؤ بنتائج الملاحظات المستقبلية. أفضل نوع من الفرضيات للاختبار هو الفرضية الصفرية (The null hypothesis) أو فرضية عدم الاختلاف. هذا النوع من الفرضيات يعتبر عدم وجود أي فرق بين تصريحين. وهذا مثال على الفرضية الصفرية: “معدل نمو العشب لا يعتمد على كمية الضوء التي يتلقاها” حتى لو كنت تظن أن الضوء يؤثر على معدل نمو العشب (ربما ليس بقدر تأثير المطر، ولكن هذه فرضية أخرى)، فمن الأسهل دحض فرضية أن الضوء لا يؤثر على النمو مقارنة بالخوض بالتفاصيل المعقدة عن ’كمية الضوء’ أو ’الطول الموجي للضوء’… الخ. ومع ذلك يمكن لهذه التفاصيل أن تصبح على شكل فرضيات منفصلة لاختبارات مستقلة. من الأسهل اختبار متغيرات منفصلة في تجارب منفصلة، وبعبارة أخرى لا تختبر تأثير الضوء والماء بنفس الوقت إلا بعد أن تختبر كل منهما على حدة.
الخطوة الثالثة للمنهج العلمي: تصميم التجربة
هناك العديد من الطرائق المختلفة لاختبار فرضية واحدة. فإذا أردت اختبار الفرضية الصفرية “معدل نمو العشب لا يعتمد على كمية الضوء” سيكون لديّ مجموعة من العشب غير المعرض للضوء (العينة الشاهدة.. وهي مطابقة للعينات الأخرى بكل الشروط باستثناء المتغير المدروس)، ومجموعة من العشب معرض للضوء. يمكن تعقيد التجربة بوجود عدة مستويات للإضاءة أو أنواع مختلفة من العشب.. الخ. ويجب التأكيد على أنّ العينة الشاهدة يمكن أن تختلف عن أي عينية تجريبية بمتغير واحد فقط. فعلى سبيل المثال، لا يمكن المقارنة بإنصاف بين العشب في فناء منزلي في الظل وفي الشمس… إذ توجد الكثير من المتغيرات بين المجموعتين إلى جانب الإضاءة، كالرطوبة وربما pH التربة. ابق تجاربك بسيطة.
الخطوة الرابعة للمنهج العلمي: اختبر الفرضية
وبعبارة أخرى، اجر التجربة! قد تكون بياناتك على شكل أرقام أو نعم/لا أو موجود/غير موجود أو بشكل آخر، ومن الهام إبقاء البيانات التي “تبدو سيئة”. خرب العديد من الباحثين التجارب بإهمال البيانات التي لم تتفق مع الأفكار المسبقة، لذلك ابق كل البيانات! يمكنك وضع بعض الملاحظات في حال حدوث شيء غير عادي عند أخذ نقطة بينات محددة، ومن الجيد أيضاً كتابة الملاحظات المتعلقة بالتجربة وغير المرتبطة مباشرة بالفرضية. يمكن أن تتضمن هذه الملاحظات بعض المتغيرات التي لا يمكنك السيطرة عليها مثل الرطوبة ودرجة الحرارة والاهتزازات.. الخ، أو أي حدث جدير بالذكر.
الخطوة الخامسة للمنهج العلمي: قبول أو رفض الفرضية
تستند الاستنتاجات إلى تحليل غير رسمي للبيانات في كثير من التجارب، فالإجابة ببساطة عن السؤال ’هل تتطابق البيانات مع الفرضية؟’ هي إحدى الطرائق لقبول أو رفض الفرضية. ومع ذلك فمن الأفضل تطبيق تحليل إحصائي للبيانات للحصول على درجة ’القبول’ أو ’الرفض’، واستخدام الرياضيات مفيد لتقييم آثار أخطاء القياس وبعض الارتيابات الأخرى في التجربة.
الفرضية مقبولة؟ الأشياء التي يجب أخذها في الاعتبار
قبول فرضية لا يضمن أن هذه الفرضية صحيحة! بل يعني أن نتائج تجربتك فقط هي التي توافق الفرضية، لازال من الممكن تكرار التجربة والحصول على نتائج مختلفة في المرة الثانية. ومن الممكن أيضا أن تفسر الفرضية الملاحظات ولكن بالتفسير الخاطئ. تذكر، يمكن دحض الفرضية ولكن لا يمكن إثباتها أبداً!
الفرضية مرفوضة؟ عد للخطوة الثانية
إذا تم رفض الفرضية الصفرية فقد يكون هذا أبعد ما يمكن أن تصل له تجربتك، وإذا تم رفض أي فرضية أخرى فربما قد حان الوقت لمراجعة تفسيرك للملاحظات. على الأقل فإنك لن تبدأ من الصفر.. إذ أصبح لديك المزيد من الملاحظات والبيانات من أي وقت مضى!
المصدر:
Anne Marie Helmenstine. (n.d.). What Is the Scientific Method? (Basic Steps). About Education. Retrieved March 3, 2015, from http://chemistry.about.com/od/lecturenotesl3/a/sciencemethod.htm
