znanstvena metoda
Znanstvena metoda in njen pomen za mikrobiologijo pripravil prof. dr. Franc Viktor Nekrep Znanost Znánost (latinsko scientia - znanje) se nanaša na sistematično pridobivanje novega znanja o naravi in spoznanj, pridobljenih na ta način z obstoječim znanjem. Znanstvena metoda temelji na skrbnem opazovanju in preskušanju teorij s preskusi. Znanost se deli na vede, vede pa na področja (discipline). • po wikipediji: znanost. Znanost in teorija znanosti • Znánstvena metóda je skupno ime za tehnike preučevanja pojavov, pridobivanja novega znanja ali popravljanja in povezovanja že pridobljenega znanja. Temelji na zbiranju opazljivih, empiričnih in merljivih dokazov, podvrženih določenim merilom razmišljanja (Wikipedia: znanstvena metoda). • Epistemologija (v frankofonskem okolju: teorija znanosti) - splošno filozofsko logično raziskovanje pogojev in oblik znanstvenega spoznanja ter njegovega učinka na druga spoznavna področja; filozofija znanstvene spoznavne dejavnosti (prof. Ule). • Neznanstvena misel je dogmatična (ni utemeljena na dokazih). Pogosto je utemeljena s prepričanjem o absolutni resnici brez možnosti spreminjanja ali popravljanja. Znanstvene predpostavke Hipoteza – nedokazana predpostavka temeljena na opazovanju (z indukcijo) Teorija - predpostavka, ki je podprta z znanstvenim preskušanjem in opazovanimi dejstvi (organska evolucija, dednost, o celici, o genih) Zakon – predpostavka, ki je enoznačno podprta v preskušanjih (npr. težnost, termodinamika) Vse mora biti preverljivo in nikakor utemeljeno na dogmah ali absolutnih resnicah Metodologija • Metoda (gr. μετοδοσ – način, pot): postopek ali nabor postopkov za doseganje nekega cilja ali izvedbo dejavnosti. • Metodologija je znanstvena disciplina o celoti vseh oblik in načinov raziskovanja na poti do objektivnih in sistematičnih spoznanj. • Znanstvene metode so utemeljene na opazovanju in mišljenju. – – – – – – Analitična metoda: od splošnega k posameznemu. Sintetična: od posameznega k splošnemu. Induktivna: posamezna opazovanja oblikuje v splošne sodbe. Deduktivna: splošne zakonitosti prenese na posamezne primere. Komparativna: primerja podobne način in rezultate obravnave. Deskriptivna: je namenjena opisovanju pojavov. Induktivno v. deduktivno • Deduktivno (iz splošnega k specifičnemu): – Vsi sesalci imajo pljuča. Vsi kunci so sesalci. Torej: vsak kunec ima pljuča. • Induktivno (iz specifičnega k splošnemu) – Vsi opazovani kunci imajo pljuča. Torej: vsak kunec ima pljuča. : Znanstveni pristop Mora biti: • sistematičen torej omejen na vnaprej izbrano področje, • izveden v natančno določenih pogojih, • ciljan v objektivno prepoznavo stanja, brez vsiljenih pričakovanj in nujnosti potreb, • skrbno nadzorovan pri zbiranju podatkov in podprt z zahtevo po ponovnem preverjanju zlasti ob neskladju podatkov, • neobremenjen s predsodki pri zaključevanju in posploševanju ugotovljenega Oblikovanje raziskovalne veščine • Temelji dobrega raziskovanja: – Aktualna metodologija – Poglobljeno osvajanje literature – Oblikovanje novih predpostavk v iskanju resnice • Ključna lastnost raziskovalca je predanost objektivnosti Iskanje resnice Pet virov oz. poti do resnice: 1. Običaji in tradicija 2. Avtoriteta 3. Osebna izkušnja 4. Deduktivni razmislek 5. Znanstveno raziskovanje Bazične in aplikativne raziskave. Temeljne (bazične) r. so usmerjenje v teorijo in nimajo neposredne praktične uporabnosti; izvedene so najpogosteje v nadzorovanih laboratorijskih pogojih. Aplikativne r.: dajejo odgovor na neposredno, praktično vprašanje ali potrebo; preverjanje v splošnejših, pogosto terenskih raziskovalnih pogojih Tipi raziskovanja • Analitično raziskovanje: poglobljeno preučevanje in ocena razpoložljivih informacij z namenom, da se pojasni zapletene pojave (zgodovinsko raziskovanje, filozofsko r., pregledi (review), meta analiza). • Opisno (deskriptivno) raziskovanje: opis stanja na nekem področju (vprašalnik (anketa), intervju; študij primera (case study), analiza vsebine/dokumentov (content/documentary a.), razvojne študije, korelacijske raziskave. • Eksperimentalno raziskovanje - omogoča ugotavljanje vzrokov in posledic (ne samo korelacije). • Kvalitativno raziskovanje – dolgotrajno opazovanje v naravnem okolju. Znanstvena metoda • • • • Izvedemo opazovanje problema Oblikujemo hipotezo Pripravimo načrt eksperimenta Ovrednotimo podatke (preverimo predpostavke, določimo variabilnost ipd. …) • Interpretacija rezultatov in oblikovanje zaključkov • (Ponovimo ali poglobimo preskus) Oblikujemo hipotezo Opazovanje Predlagamo drugo hipotezo Pripravimo preskus Spremenimo preskus Ni ponovljiv Podatki so neuravnoteženi Preverimo uravnoteženost podatkov Izboljšamo hipotezo Ponovimo preskus Je ponovljiv Zberemo in analiziramo podatke Sprejmemo kot teorijo Koraki: problem Viri identifikacije problema: • Teoretično izhodišče • Strokovna praksa • Osebna izkušnja • Radovednost – Z začetkom v širokem problemu ga ožimo – Definiramo izhodišče, nakažemo eksperimentalni pristop Koraki: hipoteza • Hipoteza: – Pričakovanje ali napoved poteka raziskave ob določitvi razmerij med pojavnostmi na osnovi deduktivnega razmisleka – 2 tipa hipoteze: • Ničelna hipoteza (HO) – Ni razlik med pojavnostmi • Predpostavka o razlikah v pojavnostih (HA) Koraki: načrt raziskave • Oblikovanje strategije za preveritev hipoteze: • • • • izbor raziskovalnih metod določitev nabora iskanih podatkov izbor tehnike za analizo podatkov Oblika raziskovalnega obsega (laboratorijska, pilotna…) Koraki: analiza podatkov • Preveritev protokolov – Organizacija nabor podatkov (laborat., terenski…) – Analiza podatkov – Preveritev okolja Koraki: interpretacija in zaključki • Z analizo podatkov delo ni zaključeno! • Iščemo odgovor ali dobljeni podatki podpirajo ali zavračajo hipotezo – Sprejmemo ali zavrnemo hipotezo – Zaključki: • Razvijemo novo hipotezo s katero lahko pojasnimo rezultate • Povzemamo običajno širše kot nam omogočajo podatki študije (nadaljevanje dela…) Vzroki in povezave (korelacije) • Opazovanje povezanosti (korelacije) kaže na povezanost med dvema variablama (dejavnikoma) • To seveda ne pomeni, da ena variabla povzroča drugo • Preverjanja korelacije so koristna v začetnih korakih znanstvenega raziskovanja, zahtevajo pa nadaljnje raziskovanje, ki razkrije vzročnost Neposredna (pozitivna) korelacije Opazovani bolezenski simptomi Prisotnost mikroorganizmov pri pacientih Obrnjena (negativna) korelacije Opazovani bolezenski simptomi Aktivnost imunskega sistema Vzrok • Ve’denju o vzroku pravimo etiologija • V znanosti pomeni potreben in dovolj izražen pogoj • Previdnost pri uporabi: – npr.: vzrok nahoda je virus gripe • Vzrok je lahko bližnji ali oddaljen A B C D E – A je oddaljeni vzrok E – D je bližnji vzrok E • Etiološki dejavniki so povzročitelji bolezni: – Kochove postulate uporabljamo, da dokažemo da je določen dejavnik vzrok določene bolezni Kako uporabiti znanost za ugotavljanje bolezenskih povzročiteljev • Znaki in simptomi so napoved, da je telo bolno, predstavljajo pomembna opazovanja za oblikovanje hipoteze (H) o vzrokih infektivne bolezni – H: dejavnik X je vzrok znakov ali simptomov • Diagnoza bolezni ne pomeni nujno odkritje povzročitelja: – nekatere bolezni povzročajo različni povzročitelji n.pr. meningitis, pljučnico, infekcije ran • Posredno ugotavljanje vključuje presojo znakov ali dokaz protiteles specifičnih za dejavnik • Neposredno ugotavljanje temelji na opazovanju bolezenskega povzročitelja in njegovih značilnosti Kochovi postulati so prav to… – Specifičnega dejavnika (povzročitelja) moramo najti v vseh primerih bolezni – Bolezenskega povzročitelja moramo osamiti (izolirati) v čisti kulturi – Ko vbrizgamo povzročitelja v zdravo poskusno žival mora to pri njej povzročiti enako bolezen – Bolezenskega povzročitelja moramo nato izolirati tudi iz poskusno okužene živali Kochovi postulati X Y Z Vzgojimo povzročitelja Za vsakega od vzgojenih mikroorganizmov pripravimo čisto kulturo Oblikovanje preskusa (eksperimenta) Načrtovanje znanstvenega preskusa, da preverimo hipotezo ali je dejavnik X povzročitelj bolezni Poskusni skupini vbrizgamo dejavnik X (osumljeni mikroorganizem) Kontrolni skupini vbrizgamo dejavnik Z (nenevaren mikroorganizem), ki služi kot standard za primerjavo Kaj nam rezultati pokažejo? N=4 # podgan Poskusna sk. Podgane brez simptomov Bolne podgane Kontrolna skupina Kako pomembni so Kochovi postulati? • Kochovih postulatov ni bilo mogoče uporabiti pri vseh mikroorganizmih, ki veljajo za patogene • Znanost ne razpolaga z absolutno resnico in ob povzročitelju je vpletenih veliko dejavnikov, ki lahko vplivajo na bolezen • Več kot vemo o patogenih in njihovih gostiteljih ter o razmerjih med njimi lažje bomo preprečevali in zdravili infektivne bolezni • Veliko bolezni izvira iz homeostatskega neravnotežja in so zato mikroorganizmi pogosto bolj vzporedni dejavniki kot povzročitelji bolezni Začetki znanstvene misli Začetki znanstvene misli Aristotel (384 – 322 pnš) – grški filozof, ki je bolj kot katerikoli mislec vplival na usmeritev zahodne znanstvene misli. Vse do konca 17. stol. nš. je imel poglobljen vpliv na razvoj krščanskega in islamskega filozofskega in znanstvenega sistema. Skratka, bil je tako slaven, da je njegovo učenje vplivalo na zapadno civilizacijo vse do danes. Vse prav dokler in kadar je imel prav. Vendar je bil tako vpliven, da tudi njegovih napak niso prepoznali. Aristotel in njegovi sodobniki so verjeli, da je vse probleme mogoče razrešiti, če o njih razmišljamo. To včasih deluje, vedno pa ne. Aristotel je npr. bil prepričan, da težki predmeti padajo hitreje kot lahki, kar se morda sliši razumno. Vendar svojih trditev nikoli ni preskušal, na to je bilo treba počakati skoraj 2000 let Za prvega resničnega raziskovalca velja Italijan Galileo Galilei (1564-1642 n.š.). On je namreč uvedel v doseganja znanja preskus – eksperiment. Tako se je lotil Aristotelove zmote o padajočem predmetu in se vprašal, koliko hitreje pada težji predmet. Na vrh stolpa je poslal svoje učence in jim naročil, da istočasno spustijo v globino dve žogi; težjo in lažjo. Njihovi kolegi so v vznožju stolpa merili razliko v času, ko sta žogi padli na tla. Nam je seveda danes jasno, kakšen je lahko bil rezultat, za njih pa je bilo presenetljivo, da sta se žogi praktično istočasno dotaknili tal. To je seveda ovrglo Aristotelovo prepričanje, da je za preverjanje idej dovolj, če o njih razmišljamo. One test is worth a thousand expert opinions (Bill Nye). Ključne izkušnje prvih načrtovanih preskusov veljajo še danes: • V izvedbi eksperimenta, spremeni posamezen dejavnik, ostale ohrani nespremenjene. • Dejavnik, ki ga spreminjamo imenujemo spremenljivkavariabla. • Druge, nespremenjene imenujemo kontrola. • Kaj je bila spremenljivka v Galilejevem preskusu? Ključne izkušnje prvih načrtovanih preskusov veljajo še danes: • V izvedbi eksperimenta, spre’meni posamezen dejavnik, ostale ohrani nespremenjene • Tega, ki ga spreminjamo imenujemo variabla. • Druge, nespremenjene ime nujemo kontrola. • Kaj je bila spremeljivka v Galilejevem preskusu? • Teža žog. Ključne izkušnje prvih načrtovanih preskusov veljajo še danes: • V izvedbi eksperimenta, spremeni posamezen dejavnik, ostale ohrani nespremenjene • Tega, ki ga spreminjamo imenujemo variabla. • Druge, nespremenjene ime nujemo kontrola. • Kaj je bila spremeljivka v Galilejevem preskusu? • Teža žog. • Kaj so bile kontrole? Ključne izkušnje prvih načrtovanih preskusov veljajo še danes: – V izvedbi eksperimenta, spremeni posamezen dejavnik, ostale ohrani nespremenjene – Tega, ki ga spreminjamo imenujemo variabla. – Druge, nespremenjene ime nujemo kontrola. – Kaj je bila spremenljivka v Galilejevem preskusu? – Teža žog. – Kaj so bile kontrole? • Žoge so bile odvržene iz iste višine. • Odvržene so bile istočasno. • Žoge so imele isto obliko. Kritični racionalizem Sir Karl R. Popper (1902-1994) Karl Raimund Popper je zavrnil naivne razlage, po katerih naj bi bila znanstvena metoda le sistematično izogibanje najrazličnejšim vnaprejšnjim predsodkom in oviram na spoznavni poti. Do znanosti ne pridemo preprosto tako, da se omejimo na strogo razumski pristop in poskušamo odmisliti vsa morebitna popačenja, ki se spontano prikradejo v naše dojemanje sveta. Prav nasprotno! Bistvo znanosti za Popperja ni v nekem čiščenju spoznavne poti od čutnih vtisov do teorije, ampak drugje. Predstavitev znanstvene metode pri K. R. Popperju po članku S. Dolenca v Kvarkadabri: http://www.kvarkadabra.net/article.php/Eccles-in-Popper Popper je vzel za izhodišče trditev, da lahko neko hipotezo štejemo za znanstveno šele, če obstaja zanjo tudi dejanska možnost, da ni resnična. Če je neka hipoteza nujno resnična oziroma si sploh ne moremo zamisliti, da ne bi držala, potem to zanj ni znanstvena hipoteza. Znanost se ukvarja zgolj s hipotezami in teorijami, ki so v načelu takšne, da so lahko tudi napačne. Predstavitev znanstvene metode pri K. R. Popperju po članku S. Dolenca v Kvarkadabri: http://www.kvarkadabra.net/article.php/Eccles-in-Popper Bistvo znanstvene metode za Popperja ni v tem, da bi za posamezno hipotezo neizpodbitno dokazali, da je resnična, ampak da poskušamo najti čim več dejanskih pojavov v naravi, ki bi hipotezo ovrgli. Več takšnih preizkusov prestane neka hipoteza, bolj ji lahko zaupamo. Fizik Richard Feynman je nekoč takšno razumevanje znanstvene metode povzel v na prvi pogled nenavadni izjavi: »Poskušamo si čim hitreje dokazati, da se motimo, kajti le tako lahko napredujemo.« Predstavitev znanstvene metode pri K. R. Popperju po članku S. Dolenca v Kvarkadabri: http://www.kvarkadabra.net/article.php/Eccles-in-Popper Sir Karl R. Popper (1902-1994) • K. Popper se je zoperstavil metodi indukcije • Po standardni metodi indukcije pridemo do posplošitve ali hipoteze na temelju izkustva o dejstvih sveta. Zgodba o metodi Hipoteza Poročaj Posploši (Indukcija) Opazuj Narava = sistem dejstev Dedukcija napoved Test hipoteze proti naravi Test OK Hipoteza postane zakon Test ni OK Ponovi! Metoda falsifikacionizma ovrgljivosti • Oblikujemo hipotezo • Oblikuj preverljive napovedi iz hipoteze (če to ni mogoče ne gre za znanstveno hipotezo) • Ne išči predvsem pozitivnih ampak negativne dokaze; skušaj dokazati, da je izbrana predpostavka napačna. • Ne uvajaj sprememb samo, da bi ohranili teorijo. HIPOTEZA oblikuj NAPOVED (lahko jo zavrnemo) Poskusi zavrniti napoved NAPOVED ZAVRNJENA Poišči novo hipotezo NAPOVED NI ZAVRNJENA Še o Ockhamovi britvi Popper v svojem znamenitem delu "Logika znanstvenega odkritja" posveti kratko 7. poglavje problemu t.i. "vprašanja enostavnosti“ s katerim se pravzaprav približa znani tezi Ockhamove britve. To je koncept iz 14. st. imenovan po "William(u) of Ockham", angleškemu logiku, ki je trdil, da mora razlaga kateregakoli fenomena izvirati iz čimmanj hipotez. Z drugimi besedami, potrebno je odstraniti (t.j. "obriti“) nepotrebne, odvečne domneve, ki značilno ne vplivajo na zasnovo hipoteze ali teorije. • po: http://uk-zapisi.blogspot.com/2007/03/karl-r-popper-inlogika-znanstvenega.html • tudi: http://phyun5.ucr.edu/~wudka/Physics7/Notes_www/node10.html “…In conducting your research, observe total rigour and intellectual honesty in the analysis of facts, consider all possible hypotheses, plan your approach to test those hypotheses, and submit your conclusions to the verdict of observation and experimentation without preconceived ideas. Never conduct research with the aim of proving a theory, but, rather, to invalidate it if it should be wrong. The best proof is failure to disprove… ” Po Christian-u de Duve-u, 1917- * (dobil Nobelovo nagrado za fiziologijo/medicino leta 1974 skupaj z Albert Claude-om in George E. Palade-om za odkritja pri organizaciji celice. “… recommendations to the younger generation just entering research: • The first is: enjoy it. Science is fun. Exercising your brain and your fingers at the same time provides immense satisfaction. The joy of discovery is unmatchable. • My second: Choose your mentors well. Good research is not learned in books, but at the bench, like the crafts in the Middle Ages, under the supervision of a master.” Po Christian-u de Duve-u, 1917- * (dobil Nobelovo nagrado za fiziologijo/medicino leta 1974 skupaj z Albert Claude-om in George E. Palade-om za odkritja pri organizaciji celice. Nekonfliktnost religije in znanosti http://www.nap.edu/catalog/5787.html primerjava religija znanost metoda spoznanja razodetje znanstvena metoda miselni proces intuicija in vera Racionalne in logične poti – indukcija in dedukcija hipotez, ki jih lahko testiramo cilj Razlaga nadnaravnega in duhovnega. Razloži razlog in smisel obstoja. Določa moralko in utemelji etiko. Razlaga naravnih pojavov (kreacionizem označuje to kot naturalizem in ga zavrača) Sedem korakov raziskovanja Objava OZbir pazovanje Problem/ Oblikuj in Eanaliza Zaklju ksrezultatov periment /R Vpra hipotezo čaziskovanje ki rezultatov šanje Sporočanje znanja Med raziskovalci: Sporočanje znanja Ko se pridruži še javnost: Znanstveno (s)poročanje • Primarni viri – članki, raziskovalna poročila, »naloge« (diplomske, magistrske, specialistične), disertacije • praviloma vsebujejo: – uvod: definicija in meje problema, pregled dosedanjih raziskav, predpostavke, predstavitev raziskovalne hipoteze; – materiali in metode: postopki in eksperimentalni načrt, metode analize podatkov; morajo omogočiti preverljivost podatkov; – rezultati: prikaz rezultatov, analize podatkov; – razprava (diskusija) in zaključki: induktivno sklepanje na osnovi rezultatov. • Sekundarni viri • Terciarni viri Viri Zaradi preglednosti viri niso sproti vključeni (citirani) v prezentacije, kar omogoča t.i. poštena raba (fair use) v učnem procesu. Material je zato namenjen interni rabi in je njegova uporaba omejena/dovoljena zgolj za podporo predavanja! Prosim uporabnike, da mi sporočijo, če opazijo da katera od povezav ni več aktivna! ([email protected])
© Copyright 2024