خصائص التجربة العلمية
تتبع التجارب العلمية مبدأ يسمى ” الطريقة العلمية ” الذي يضمن إجراء اختبارات دقيقة ، وجمع نتائج موثوقة واستخلاص استنتاجات معقولة .
ويجب أن تتبع كل تجربة علمية المبادئ الأساسية للتحقيق المناسب حتى ينظر إلى النتائج المقدمة في النهاية على أنها ذات مصداقية .
خطوات يحب اتباعها اذا كانت النتائج لا تدعم فرضيتك
اكمل كتابة ما تفعله
الكتابة هي جزء من عملية تقييم التجربة، وبغض النظر عما حدث أثناء التجربة إلا أنه يجب مشاركة النتائج ، سواء أكانت تؤكد الفرضية أو ترفضها، وتقييم جميع مراحل التجربة الفرضية والمرحلة التجريبية ومرحلة التحليل وكشف النتائج [1] .
بعد ذلك يتن تحديد المشكلات التي تنشأ أثناء العملية التجريبية ونقوم بتدوينها بالكتابة مع كتابة اقتراحات للتحسينات ومسارات العمل المستقبلية .
حيث أن مفتاح صياغة القسم الخاص بمسارات العمل المستقبلية هو العمل بشكل منهجي للخلف للتأكد من مكان حدوث الخطأ ثم إجراء تصحيحات لمعرفة ما إذا كانت التغييرات في مناطق الفجوة هذه قد تؤدي إلى نتائج مختلفة .
وتعتبر الكتابة ضرورية في هذه المرحلة وذلك لتوثيق ما حدث أثناء التجربة .
قم بإجراء بعض التغييرات في العملية
وذلك من خلال العمل بشكل منهجي للخلف بدءا من التحقق من عملية التحليل ، حيث انه في بعض الأحيان يتم تقييم البيانات التجريبية بشكل غير صحيح ، وهذا يعني أنه يجب عليك التأكد مما إذا كان التحليل هو مكان الخطأ .
على سبيل المثال ، تتطلب بعض تجارب الفيزياء حسابات رياضية إذا كانت هذه الحسابات تحتوي على أخطاء ، فإن التحليل يظهر بيانات لا تتطابق مع الفرضية ، ويعد تصحيح أي حسابات رياضية خطوة ضرورية بعد أي تجربة .
خاصة إذا كان لها تأثير على ما إذا كانت البيانات تؤكد الفرضية ، وذلك إلى جانب تحليلات الحسابات الرياضية ، يمكن أن تحدث التقييمات التي تركز على المقارنات أو إجراء التنبؤات أو الاكتشافات .
وكشفت التحليلات عن تناقضات فتحقق مما إذا كانت هناك أية أخطاء في المقارنات والتنبؤات أو عمليات الاكتشافات ، ويمكن أن يخفف استئصال هذه الأخطاء من أي تناقضات بين البيانات والفرضيات .
التأكد من سريان التجربة بطريقة صحيحة
يمكن أن يؤدي الخطأ البشري إلى تحريف البيانات التجريبية ، سواء في إعداد التجربة أو إجراء التجربة أو مراقبة التجربة أو في جدولة النتائج التجريبية .
كما يمكن أن يؤثر تقليل الأخطاء في المرحلة التجريبية على ما إذا كانت النتائج تؤكد الفرضية أم لا ، فقد تكون هناك متغيرات أخرى نشأت ولم تكن متوقعة أو لا يمكن قياسها والتي أثرت على النتائج التجريبية .
تغيير التجربة
يمكن لتجربة مختلفة اختبار الفرضية بشكل أفضل ، حيث أن هناك حالات لا تكون فيها التجربة هي النوع المناسب لاختبار الفرضية ، بل ربما نشأت مشاكل في التصميم لم تكن واضحة من الناحية النظرية أو على الورق .
ولكنها أصبحت واضحة أثناء التطبيق الفعلي ، وإذا كان الأمر كذلك فقد تكون هناك حاجة إلى تجربة مختلفة تماما والتجارب هي في الأساس مناهج ومنهجيات لجمع البيانات لاختبار الفرضية .
مثال ع ذلك تستخدم التجربة ” أ ” المنهجية ” أ ” لاختبار الفرضية ، وإذا كانت النتائج لا تؤكد الفرضية فلتستخدم التجربة ” ب ” مع المنهجية ” ب ” .
مراجعة الفرضية
إذا كشفت العديد من التجارب المختلفة أنه لم يتم تأكيد الفرضية فيجب مراجعة الفرضية بالترتيب ، ربما كانت الفرضية طوال الوقت هي التي تحتاج إلى تعديل وإذا كان الأمر كذلك فيجب ابتكار طريقة جديدة لطرح سؤال وصياغة التخمين .
ويجب ذكر أن الفرضية هي وصف مؤقت لبعض الظواهر ، حيث أنه أظهرت العديد من التجارب القابلة للتكرار أن الفرضية لا تعمل ، فقد يكون الوقت قد حان لرفض الفرضية واستبدالها بأخرى أكثر قابلية للتطبيق .
خطوات لعمل تجربة بدون أخطاء
الملاحظة والفرضية
تعد مراقبة عملية أو ظاهرة فيزيائية جديدة حدثا نادرا ، ولكن هناك مجالات علمية غير مفهومة حيث يجب على العالم أن يضع ملاحظاته في كلمات لتطوير فرضية ذات فائدة ، كما يجب أن تشرح الفرضية الظاهرة باستخدام آلية أو علاقة رياضية [2] .
التنبؤ
لا يكفي تخمين سبب حدوث شيء ما بل يجب على العالم أن يثبت صحة نظريته ، ويتم خلق تنبؤات لاختبار الملاحظات في ظل ظروف مختلف ، والهدف من ذلك هو اكتشاف المزيد عن هذه الظاهرة وإثبات وجودها .
وتتمثل إحدى طرق تحسين المنهج العلمي في إنشاء ” نموذج ” ، كما يمكن استخدام النماذج لتقديم مقارنات لمفاهيم صعبة وغير قابلة للملاحظة .
الاختبار وتقدير الخطأ
اختبار النظريات الجديدة أمر ضروري حيث يجب التخطيط لكل تجربة لتقليل عدد المتغيرات ، فلا يكفي أن نقول إن التجربة قد أجريت وتؤيد النظرية ، وتكون الطريقة أو النتائج غير متوفرة .
حيث تحتوي كل تجربة على مساحة صغيرة من الخطأ ، وإذا تم إثبات النظرية باستخدام الرياضيات يتم تطبيق الانحرافات حول المتوسط على نتيجة كل حساب .
تجميع النتائج وعرضها
يجب على العلماء تسجيل نتائجهم حيث يمكن إعادة كتابة النظرية الأصلية بعد التجربة لتوضيح الظواهر الجديدة ، وإذا كانت التجارب التي أجريت لا تدعم أي نظرية فيجب رفضه .
ويجب إعادة التحقق من كل نتيجة ويتم تحليل النتائج التي لا تتناسب مع النموذج بشكل أكبر ، وبمجرد تجميع النتائج يمكن تقديمها على هيئة جدول أو رسوم بيانية أو رسوم بيانية أو رسومات حاسوبية .
كما يجب أن يدعم كل تمثيل النظرية الأصلية .
الاستنتاجات
عندما تظهر النتائج ويتم تقديمها بطرق مفيدة يمكن حينها استخلاص النتائج ، كما يتضمن الاستنتاج تفسير النتائج ، والتعرف على أي أنماط موجودة ووصف ما تعنيه تلك الأنماط والتفسيرات في الواقع .
كما يجب تحويل أي نمذجة أو توقع إلى نتيجة منطقية وذات مغزى ، ويمكن تطوير استنتاجات التجارب الفردية إلى تنبؤات بسلوكيات كاملة وأفكار أخرى حول الاختبار .
تشكيل القانون
أحد الأهداف الرئيسية في العلم هو اكتشاف وإثبات قوانين جديدة تشرح كيفية عمل الأشياء ، وعندما يتم صياغة نموذجين أو ثلاثة بناء على الملاحظات الأولية ويتم اختبار النظرية بنجاح ، يمكن وقتها رسم النماذج المختلفة معا .
ومثال على قانون مفهوم واحد: هو القانون الأول للديناميكا الحرارية ، مثال على مجموعة مدمجة من النظريات: هي ” النظرية الموحدة الكبرى “، وهي وصف للكون يربط بين كل شيء نعرفه بالفع .
طريقة إعداد تجربة علمية خاضعة للرقابة
نقوم بإعداد تجربة علمية خاضعة للرقابة باستخدام المنهج العلمي وذلك عن طريق البحث ، فالبحث ضروري لجمع البيانات التي تستخدم لصياغة فرضية ولإنشاء التجربة .
ثم نقوم بتحديد المشكلة فالمشكلة هي السؤال الذي نحاول الإجابة عليه ، بدون مشكلة لا يوجد سبب للتجربة .
صياغة الفرضية : فالفرضية عبارة عن بيان ، وبناء على البحث يتم توفير حل للمشكلة ، والفرضية هي ما تحاول إثباته أو دحضه.
نقوم بإجراء التجربة لإثبات الفرضية ويتم إعداد تجربة علمية مضبوطة لاختبار ما إذا كان للمتغير علاقة سببية مباشرة على آخر .
نحدد المتغيرات المستقلة والتابعة ويعرف المتغير المستقل عموما بالسبب ، بينما المتغير التابع هو التأثير .