Bilimsel yöntem gözlem ile mantığı birleştirir. Gözlemler yeni sorulara yol açar, bilim insanları da bu soruları cevaplayabilmek için yeni gözlem ve deneyler yapar. Modern bilimsel araştırmaların temelini bilimsel yöntem oluşturur. Bu yöntem; problemi saptamak, verileri toplamak, hipotezler oluşturmak, hipotezlere dayanarak tahminler yapmak, deneyler tasarlayarak tahminleri test etmek şeklinde beş basamak içerir. Bu basamakların özellikleri aşağıda belirtilmiştir.
1. Problemi Saptamak
İnsanlar; dünyayı, evreni ve burada gerçekleşen doğal olayları merak ederek gözlemler yapar. Gözlemler sonucunda araştırma konusu olan problem açık bir şekilde belirlenir.
2. Verileri Toplamak
Bilim insanları; gözlemleri sonucunda araştırma yapacağı konu hakkında neden, niçin ve nasıl gibi sorulara cevap arar. Bilimsel soruyu cevaplamak amacıyla ön yargıdan uzak, gerçekçi ve özenli gözlemler yapar ve bunları kayıt altına alır.
3. Hipotezler Oluşturmak
Bilim insanları; gözlem ve verilerle uyumlu, geçici öneri olarak adlandırılan hipotezi belirler. Hipotez deneylerle denenebilir özelliktedir.
4. Hipoteze Dayalı Tahminler Yapmak
Eğer hipotez doğru ise başka hangi doğruların olabileceği hakkında tahminler yapılır.
5. Kontrollü Deneyler Tasarlamak
Hipotezden yola çıkılarak yapılan tahminleri test edecek kontrollü deneyler tasarlanır. Kontrollü deneylerde değişkenlerden biri hariç diğerleri sabit tutulur. Deneyde değişken olan bu faktöre bağımsız değişken denir. Kontrollü deneylerde bağımsız değişkenler sırayla denenerek deney sonucuna etkisi gözlemlenir.
– Kontrollü deneylerin sonuçları hipotezi destekliyorsa yeni sorular ile hipotez daha da geliştirilebilir.
– Kontrollü deneylerin sonuçları hipotezi desteklemiyorsa kontrol edilmeyen değişkenler için deneyler yeniden gözden geçirilir ya da hipotez değiştirilir.
Bilimin ilerlemesini sağlayan olgu, yeni teorilerdir. Teoriler, hipotezlerin deney ve gözlemlerle desteklenmiş daha kapsamlı hâlidir. Bu nedenle teoriler; çok sayıda ve değişik kanıtların birikimiyle desteklendikleri takdirde, büyük ölçüde kabul görür. Örneğin birçok kanıt tarafından desteklenen hücre teorisi, bugün kabul gören teorilerinden biridir. Yine Newton (Nivtın) ve Einstein (Aynştayn) gibi bilim insanları çok sayıda gerçeği keşfettikleri için değil geliştirdikleri teoriler kapsamlı açıklama gücüne sahip olduğu için bilim tarihinde öne çıkmışlardır.
Aynı şartlarda denendiğinde gerçeklere uygun olduğu anlaşılan, doğruluğu tüm bilimlerce kabul edilen hipotezlere ise kanun denir. Çeşitli genetik özelliklerin kalıtım kurallarını açıklayan Mendel Kanunları biyolojik kanunlara örnek oluşturur. Teori ve kanun tanımları farklı bilimsel bilgiler için kullanılır ve birbirine dönüşmez.
Aşağıda bilimsel yöntem basamaklarının uygulandığı örnek bir çalışma verilmiştir.
1. Gözlemler Yapmak: Araştırmacı, çevresindeki bitkileri gözlemlemiş ve aynı tür bitkilerin yetiştirildikleri ortamın koşulları değiştikçe büyüme hızlarının da değiştiğini gözlemlemiştir.
2. Sorular Sormak: Bitkilerin yetiştiği farklı ortamlarda büyümeyi etkileyen faktörler de farklı olabilir. Bu farklılıklar (ışık şiddeti, toprağın su tutma oranı, yapısı vs. ) bilimsel soru olarak sorulabilir. Örneğin ‘‘Işık şiddetinin fotosentez hızına etkisi var mıdır?” sorusu bu bilimsel sorulardan biridir.
3. Hipotezler Oluşturmak: Bilimsel sorunun nasıl çözüleceği araştırılmış ve gözlemler yapılmıştır. Bunlar şöyledir:
• Fotosentez reaksiyonlarının gerçekleşmesi için ışık şiddetinin uygun olması gereklidir,
• Fotosentez reaksiyonları sonucunda üretilen organik besinler, bitkinin büyümesini sağlar,
• Işık şiddetinin belli bir değere kadar artması bitkinin daha çok organik madde üretmesine ve büyümesine neden olur.
4. Hipoteze Dayalı Tahminler Yapmak: Eğer hipotez doğruysa farklı ışık şiddetinde yetiştirilen bitkilerin büyümeleri de farklı olmalıdır.
5. Kontrollü Deneyler Tasarlamak: Bu kontrollü deneyde bağımsız değişken ışık şiddetidir. Fotosentez hızındaki değişim ise bağımlı değişkendir. Bağımsız değişkenin sabit tutulduğu gruba kontrol grubu denir. Aynı türe ait ve genetik özellikleri aynı olan eşit büyüklükte dört bitki fidesi alınır. Fideler toprak yapıları aynı olan eşit büyüklükteki saksılara dikilir. Saksıların hepsine eşit zaman aralıklarıyla eşit miktarda su verilir. Saksılar eşit sıcaklıktaki ortamlara bırakılır (Şekil 1.1). Kontrol grubunu oluşturan ve bu yüzden karanlıkta yetiştirilen bitkilerin solduğu görülmüştür. Bitki büyümesi ışık şiddetinin en uygun olduğu ortamda en fazla gerçekleşmiştir. Diğer değişkenlerin sabit tutulduğu ortamda ışık şiddetinin belirli bir seviyeye kadar artması, fotosentezi ve büyümeyi olumlu etkilemiştir. Kontrollü deneyler hipotezi desteklemiştir.
