วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Method)
วิธีการทางวิทยาศาสตร์ คือ วิธีการทำงานของนักวิทยาศาสตร์ ใช้ในการแสวงหาความรู้หรือใช้ในการทดสอบความรู้ที่ได้มาแล้ว วิธีการทางวิทยาศาสตร์แบ่งตามความคิดของ จอห์น ดิวอี้
(John Dewey) ได้ 5 ขั้นตอน ซึ่งเป็นที่ยอมและถือเป็นเครื่องมือสำคัญของนักวิทยาศาสตร์ ได้แก่
1) การสังเกตการตั้งปัญหา
การสังเกต (Observation) วิธีการทางวิทยาศาสตร์มักจะเริ่มจากการสังเกตสิ่งต่าง ๆ
ที่อยู่รอบ ๆ ตัวเราโดยใช้ประสาทสัมผัสทั้ง 5 ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และการสัมผัสเมื่อสังเกตได้อย่างไรก็ต้องรายงานไปอย่างนั้น อย่าเอาความรู้เดิมมาสัมพันธ์เกี่ยวข้องด้วย เมื่อสังเกตแล้วพบสิ่งที่เราสนใจ จะทาให้ได้สิ่งที่ตามมาคือปัญหา (Problem) โดยทั่วไปนักวิทยาศาสตร์จะมีความช่างสังเกต ขี้สงสัยมากกว่าคนทั่ว ๆ ไปซึ่งจะทำให้มีการค้นพบสิ่งใหม่ ๆ
การตั้งปัญหา (Problem) ปัญหาเกิดจากความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์ ในทาง
วิทยาศาสตร์ปัญหาที่อ้างขึ้นมาควรจะเป็นปัญหาที่สามารถพิสูจน์และตรวจสอบได้ ยิ่งถ้าสามารถตั้งปัญหาแปลก ๆ ใหม่ ๆ ได้ก็จะยิ่งทำให้เกิดความรู้ใหม่ ๆ ทางวิทยาศาสตร์ เพราะจะทำให้เกิดสมมติฐานหรือทฤษฎีใหม่ ๆ เพิ่มขึ้นนั่นเอง
2) การตั้งสมมติฐาน (Hypothesis)
การตั้งสมมติฐานหมายถึง การคิดหาคำตอบของปัญหาไว้ล่วงหน้าก่อนที่จะทำการทดลอง โดยอาศัยการสังเกต ความรู้ ประสบการณ์เดิมเป็นพื้นฐาน คำตอบที่คิดล่วงหน้าจะต้องเป็นสิ่งที่ยังไม่ทราบหรือยังไม่เป็นหลักการ กฎ หรือทฤษฎีมาก่อน สมมติฐานหรือคำตอบของปัญหาอาจจะถูกต้องหรือผิดก็ได้ ซึ่งจะทราบได้หลังจากการทดลองหาคำตอบเพื่อสนับสนุนหรือคัดค้านกับสมมติฐานที่ตั้งไว้
3) การทดสอบสมมติฐาน (Testing Hypothesis)
ในการตรวจสอบสมมติฐานจะต้องยึดข้อกำหนดสมมติฐานไว้เป็นหลักเสมอ การตรวจสอบสมมติฐานอาจได้จากการสังเกตรวบรวม ข้อเท็จจริงต่าง ๆ ที่เกิดจากปรากฏการณ์ธรรมชาติ และอาจทาได้โดยการทดลอง
การทดลอง หมายถึง กระบวนการปฏิบัติการเพื่อหาคำตอบหรือตรวจสอบสมมติฐานที่ตั้งไว้ ในการทดลองจะประกอบด้วยกิจกรรมหลัก 3 ขั้นตอน คือ
(1) การออกแบบการทดลอง หมายถึง การวางแผนการทดลองก่อนที่จะลงมือปฏิบัติจริง ในการออกแบบการทดลองนี้จะต้องออกแบบให้สอดคล้องกับสมมติฐานที่ตั้งไว้เสมอและต้องสามารถควบคุมปัจจัยหรือตัวแปรต่าง ๆ ที่มีผลต่อการทดลองด้วย ตัวแปรนี้สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด คือ
ก. ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ (Manipulated Variable or Independent Variable) คือ ปัจจัยที่เป็นสาเหตุที่ทาให้เกิดผลต่าง ๆ หรือสิ่งที่เราต้องการทดลองดูว่าเป็นสาเหตุที่ก่อให้เกิดผลเช่นนั้นหรือไม่
ข. ตัวแปรตาม (Dependent Variable) คือ สิ่งที่เป็นผลเนื่องมาจากตัวแปรต้นหรือสิ่งที่เป็นสาเหตุเปลี่ยนไปตามตัวแปรหรือสิ่งที่เป็นผลจะเปลี่ยนตามไปด้วย
ค. ตัวแปรที่ต้องควบคุม (Control Variable) คือ ปัจจัยอื่น ๆ นอกเหนือจากตัวแปรต้นที่มีผลต่อการทดลอง จะต้องควบคุมให้เหมือน ๆ กันมิเช่นนั้นอาจทำให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนได้
(2) การปฏิบัติการทดลอง หมายถึง การลงมือปฏิบัติการทดลองจริง ๆ โดยจะต้องดำเนินการไปตามขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้
(3) การบันทึกผลการทดลอง หมายถึง การจดบันทึกข้อมูลที่ได้จากการทดลองซึ่งอาจเป็นผลจากการสังเกต การวัด เป็นต้น ซึ่งข้อมูลที่ได้รวบรวมมาจะนำไปใช้ยืนยันสมมติฐานว่าถูกต้องหรือไม่
4) การวิเคราะห์ข้อมูล
เป็นการนาข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การค้นคว้า การทดสอบ หรือข้อเท็จจริงมาทำ
การวิเคราะห์ผลแล้วนำไปเปรียบเทียบกับสมมติฐานเพื่อที่จะได้สรุปผลต่อไป
5) การสรุปผล
เป็นการนำเอาข้อมูลที่ได้จากขั้นตอนการวิเคราะห์ข้อมูลมาสรุปแล้วพิจารณาว่าผลสรุปนั้นเหมือนกับสมมติฐานที่ตั้งไว้หรือไม่ถ้าเหมือนกับสมมติฐานที่ตั้งไว้สมมติฐานนั้นก็จะกลายเป็นทฤษฎี (Theory) ซึ่งทฤษฎีนี้ก็สามารถนำไปใช้อ้างอิงหรือนำไปอธิบายปรากฏการณ์อื่น ๆ ที่คล้ายกัน และยังสามารถนำไปประยุกต์หรือนาไปใช้ปรับปรุงชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์ให้ดีขึ้น
