Die Struktur des wissenschaftlichen Erkenntnisprozesses ist durch seine Methodik gegeben. Aber was ist darunter zu verstehen? Kognition ist eine empirische Methode der Erkenntnisgewinnung, die die Entwicklung der Wissenschaft mindestens seit dem 17. Jahrhundert geprägt hat. Es beinh altet eine sorgfältige Beobachtung, was eine strikte Skepsis gegenüber dem Beobachteten impliziert, da kognitive Annahmen darüber, wie die Welt funktioniert, beeinflussen, wie eine Person Wahrnehmung interpretiert.
Es beinh altet die Formulierung von Hypothesen durch Induktion auf der Grundlage solcher Beobachtungen; experimentelle und messtechnische Tests von Schlussfolgerungen aus Hypothesen; und Verfeinerung (oder Eliminierung) von Hypothesen basierend auf experimentellen Ergebnissen. Dies sind die Prinzipien der wissenschaftlichen Methode, im Gegensatz zu einer Reihe von Schritten, die für alle wissenschaftlichen Bemühungen gelten.
Theoretischer Aspekt
Obwohl es verschiedene Arten und Strukturen wissenschaftlichen Wissens gibt, gibt es im Allgemeinen einen kontinuierlichen Prozess, der Beobachtungen über die natürliche Welt beinh altet. Menschen natürlichsind wissbegierig, deshalb stellen sie oft Fragen zu dem, was sie sehen oder hören, und haben oft Ideen oder Hypothesen darüber, warum die Dinge so sind, wie sie sind. Die besten Hypothesen führen zu Vorhersagen, die auf verschiedene Weise getestet werden können.
Das überzeugendste Testen von Hypothesen ergibt sich aus der Argumentation, die auf sorgfältig kontrollierten experimentellen Daten basiert. Je nachdem, wie die zusätzlichen Tests mit den Vorhersagen übereinstimmen, muss die ursprüngliche Hypothese möglicherweise verfeinert, modifiziert, erweitert oder sogar verworfen werden. Wenn sich eine bestimmte Annahme sehr gut bestätigt, kann eine allgemeine Theorie sowie ein Rahmenwerk für theoretische wissenschaftliche Erkenntnisse entwickelt werden.
Prozeduraler (praktischer) Aspekt
Obwohl die Verfahren von einem Studienfach zum anderen unterschiedlich sind, sind sie oft für verschiedene Fachgebiete gleich. Der Prozess der wissenschaftlichen Methode besteht darin, Hypothesen (Vermutungen) aufzustellen, daraus Vorhersagen als logische Konsequenzen abzuleiten und dann auf der Grundlage dieser Vorhersagen Experimente oder empirische Beobachtungen durchzuführen. Eine Hypothese ist eine Theorie, die auf Erkenntnissen basiert, die bei der Suche nach Antworten auf eine Frage gewonnen wurden.
Es kann spezifisch oder allgemein sein. Wissenschaftler testen dann die Annahmen, indem sie Experimente oder Studien durchführen. Eine wissenschaftliche Hypothese muss falsifizierbar sein, d. h. es ist möglich, einen möglichen Ausgang eines Experiments oder einer Beobachtung zu bestimmen, der den daraus abgeleiteten Vorhersagen widerspricht. Andernfalls kann die Hypothese nicht sinnvoll getestet werden.
Experiment
Der Zweck des Experiments besteht darin, festzustellen, ob die Beobachtungen mit den aus der Hypothese abgeleiteten Vorhersagen übereinstimmen oder ihnen widersprechen. Experimente können überall durchgeführt werden, von einer Garage bis zum Large Hadron Collider des CERN. Es gibt jedoch Schwierigkeiten bei der Formulierung des Verfahrens. Obwohl die wissenschaftliche Methode oft als eine feste Abfolge von Schritten dargestellt wird, handelt es sich eher um eine Reihe allgemeiner Prinzipien.
Nicht alle Schritte finden in jeder wissenschaftlichen Studie (nicht im gleichen Umfang) und nicht immer in der gleichen Reihenfolge statt. Einige Philosophen und Wissenschaftler argumentieren, dass es keine wissenschaftliche Methode gibt. Dies ist die Meinung des Physikers Lee Smolina und des Philosophen Paul Feyerabend (in seinem Buch Against the Method).
Probleme
Die Struktur wissenschaftlicher Erkenntnis und Erkenntnis wird maßgeblich durch ihre Probleme bestimmt. Dauerstreitigkeiten in der Wissenschaftsgeschichte betreffen:
- Rationalismus, besonders im Hinblick auf René Descartes.
- Induktivismus und/oder Empirismus, wie Francis Bacon es ausdrückte. Besonders beliebt wurde die Debatte bei Isaac Newton und seinen Anhängern;
- Hypothese-Deduktivismus, der im frühen 19. Jahrhundert in den Vordergrund trat.
Geschichte
Der Begriff "wissenschaftliche Methode" oder "wissenschaftliches Wissen" tauchte im 19. Jahrhundert auf, als es eine bedeutende institutionelle Entwicklung der Wissenschaft gab und eine Terminologie auftauchte, die klare Grenzen zwischen Wissenschaft und Nicht-Wissenschaft festlegte, solche Konzepte wie " Wissenschaftler" und "Pseudowissenschaft". In den 1830er und 1850er JahrenIn den Jahren, als der Baconismus populär war, waren Naturforscher wie William Whewell, John Herschel und John Stuart Mill an Diskussionen über „Induktion“und „Fakten“beteiligt und konzentrierten sich darauf, wie man Wissen generiert. Im späten 19. Jahrhundert wurden Debatten zwischen Realismus und Antirealismus als mächtige wissenschaftliche Theorien geführt, die sowohl das Beobachtbare als auch die Struktur wissenschaftlichen Wissens und Erkennens transzendierten.
Der Begriff "wissenschaftliche Methode" wurde im zwanzigsten Jahrhundert weit verbreitet und tauchte in Wörterbüchern und naturwissenschaftlichen Lehrbüchern auf, obwohl seine Bedeutung keinen wissenschaftlichen Konsens gefunden hat. Trotz des Wachstums in der Mitte des 20. Jahrhunderts stellten bis zum Ende dieses Jahrhunderts zahlreiche einflussreiche Wissenschaftsphilosophen wie Thomas Kuhn und Paul Feyerabend die Universalität der "wissenschaftlichen Methode" in Frage und ersetzten damit weitgehend den Begriff der Wissenschaft als homogen und universelle Methode mit einer heterogenen und lokalen Praxis. Insbesondere Paul Feyerabend argumentierte, dass es bestimmte universelle Regeln der Wissenschaft gibt, die die Besonderheiten und die Struktur wissenschaftlicher Erkenntnis bestimmen.
Der gesamte Prozess beinh altet das Aufstellen von Hypothesen (Theorien, Vermutungen), das Ableiten von Vorhersagen daraus als logische Konsequenzen und das anschließende Ausführen von Experimenten auf der Grundlage dieser Vorhersagen, um festzustellen, ob die ursprüngliche Hypothese richtig war. Es gibt jedoch Schwierigkeiten bei dieser Formulierung des Verfahrens. Obwohl die wissenschaftliche Methode oft als feste Abfolge von Schritten dargestellt wird, sollten diese Aktivitäten am besten als allgemeine Prinzipien betrachtet werden.
Nicht alle Schritte finden in jedem Scientific stattstudieren (nicht im gleichen Umfang), und sie werden nicht immer in der gleichen Reihenfolge durchgeführt. Wie der Wissenschaftler und Philosoph William Whewell (1794–1866) feststellte, sind „Einfallsreichtum, Einsicht und Genie“in jeder Phase erforderlich. Struktur und Niveau wissenschaftlicher Erkenntnisse wurden im 19. Jahrhundert präzise formuliert.
Wichtigkeit der Fragen
Die Frage kann sich auf die Erklärung einer bestimmten Beobachtung beziehen – „Warum ist der Himmel blau“– sie kann aber auch offen sein – „Wie kann ich ein Medikament entwickeln, um diese bestimmte Krankheit zu behandeln.“Diese Phase umfasst häufig die Suche und Bewertung von Beweisen aus früheren Experimenten, persönlichen wissenschaftlichen Beobachtungen oder Behauptungen und der Arbeit anderer Wissenschaftler. Wenn die Antwort bereits bekannt ist, kann eine weitere Frage auf der Grundlage der Beweise gestellt werden. Bei der Anwendung der wissenschaftlichen Methode auf die Forschung kann es sehr schwierig sein, eine gute Frage zu finden und das Ergebnis der Forschung zu beeinflussen.
Hypothesen
Annahme ist eine Theorie, die auf Erkenntnissen basiert, die aus der Formulierung einer Frage gewonnen wurden, die ein bestimmtes Verh alten erklären kann. Die Hypothese kann sehr spezifisch sein, wie Einsteins Äquivalenzprinzip oder Francis Cricks „DNA macht RNA macht Protein“, oder sie kann weit gefasst sein, wie etwa unbekannte Lebewesen, die in den unerforschten Tiefen der Ozeane leben.
Eine statistische Hypothese ist eine Annahme über eine gegebene statistische Grundgesamtheit. Beispielsweise kann die Bevölkerung Menschen mit einer bestimmten Krankheit sein. Die Theorie könnte sein, dass das neue Medikament die Krankheit bei einigen dieser Menschen heilen wird. Begriffe sind in der Regelden statistischen Hypothesen zugeordnet sind die Null- und Alternativhypothesen.
Null - die Annahme, dass die statistische Hypothese falsch ist. Zum Beispiel, dass ein neues Medikament nichts bewirkt und jedes Medikament durch einen Unfall verursacht wird. Forscher wollen normalerweise zeigen, dass die Null-Vermutung falsch ist.
Die alternative Hypothese ist das gewünschte Ergebnis, dass das Medikament besser als der Zufall wirkt. Ein letzter Punkt: Eine wissenschaftliche Theorie muss falsifizierbar sein, was bedeutet, dass es möglich ist, einen möglichen Ausgang eines Experiments zu bestimmen, der den aus der Hypothese abgeleiteten Vorhersagen widerspricht; andernfalls kann es nicht sinnvoll verifiziert werden.
Theoriebildung
In diesem Schritt geht es darum, die logischen Implikationen der Hypothese zu bestimmen. Eine oder mehrere Vorhersagen werden dann zum weiteren Testen ausgewählt. Je unwahrscheinlicher es ist, dass eine Vorhersage durch bloßen Zufall wahr ist, desto überzeugender wird sie sein, wenn sie wahr wird. Die Evidenz ist auch stärker, wenn die Antwort auf die Vorhersage aufgrund des Einflusses der Voreingenommenheit noch nicht bekannt ist (siehe auch Meldung).
Idealerweise sollte die Prognose auch die Hypothese von den wahrscheinlichen Alternativen unterscheiden. Wenn zwei Annahmen dieselbe Vorhersage treffen, ist das Eintreffen der Vorhersage kein Beweis für das eine oder andere. (Diese Aussagen über die relative Beweiskraft lassen sich mathematisch mit dem Satz von Bayes ableiten.)
Testen von Hypothesen
Dies ist eine Studie darüber, ob sich die reale Welt wie vorhergesagt verhältHypothese. Wissenschaftler (und andere) testen Annahmen, indem sie Experimente durchführen. Ziel ist es festzustellen, ob die Beobachtungen der realen Welt konsistent sind oder den aus der Hypothese abgeleiteten Vorhersagen widersprechen. Stimmen sie zu, steigt das Vertrauen in die Theorie. Andernfalls nimmt sie ab. Die Konvention garantiert nicht, dass die Hypothese wahr ist; Zukünftige Experimente können Probleme aufdecken.
Karl Popper riet den Wissenschaftlern, zu versuchen, die Annahmen zu falsifizieren, also diejenigen Experimente zu finden und zu testen, die am zweifelhaftesten erscheinen. Eine große Zahl erfolgreicher Bestätigungen ist nicht aussagekräftig, wenn sie aus risikovermeidenden Experimenten stammen.
Experiment
Experimente sollten so gest altet werden, dass mögliche Fehler minimiert werden, insbesondere durch die Verwendung geeigneter wissenschaftlicher Kontrollen. Beispielsweise werden Drogenbehandlungstests normalerweise als Doppelblindtests durchgeführt. Die Versuchsperson, die anderen möglicherweise unwissentlich zeigt, welche Proben die gewünschten Testarzneimittel und welche das Placebo sind, weiß nicht, welche. Solche Hinweise können die Antworten der Probanden beeinflussen, was die Struktur in einem bestimmten Experiment bestimmt. Diese Formen der Forschung sind der wichtigste Teil des Lernprozesses. Sie sind auch unter dem Gesichtspunkt interessant, ihre (wissenschaftliche) Struktur, Ebene und Form zu studieren.
Außerdem bedeutet das Scheitern eines Experiments nicht zwangsläufig, dass die Hypothese falsch ist. Forschung hängt immer von mehreren Theorien ab. Zum Beispiel, dass die Testgeräte ordnungsgemäß funktionieren unddas Scheitern kann das Scheitern einer der unterstützenden Hypothesen sein. Vermutungen und Experimente sind integraler Bestandteil der Struktur (und Form) wissenschaftlichen Wissens.
Letzteres kann in einem College-Labor, auf einem Küchentisch, auf dem Meeresboden, auf dem Mars (mit einem der funktionierenden Rover) und anderswo durchgeführt werden. Astronomen führen Tests durch, um nach Planeten um ferne Sterne zu suchen. Schließlich befassen sich die meisten Einzelexperimente aus Gründen der Praktikabilität mit sehr spezifischen Themen. Infolgedessen sammeln sich Beweise zu umfassenderen Themen normalerweise allmählich an, wie es die Struktur der Methodik wissenschaftlicher Erkenntnis erfordert.
Ergebnisse sammeln und studieren
Dieser Prozess beinh altet die Feststellung, was die Ergebnisse des Experiments zeigen, und die Entscheidung, wie weiter vorgegangen werden soll. Die Vorhersagen der Theorie werden mit denen der Nullhypothese verglichen, um festzustellen, wer die Daten am besten erklären kann. In Fällen, in denen das Experiment viele Male wiederholt wird, kann eine statistische Analyse wie ein Chi-Quadrat-Test erforderlich sein.
Wenn die Beweise die Annahme widerlegen, ist ein neuer erforderlich; Wenn das Experiment die Hypothese bestätigt, aber die Daten nicht stark genug für ein hohes Vertrauen sind, müssen andere Vorhersagen getestet werden. Sobald eine Theorie stark durch Beweise gestützt wird, kann eine neue Frage gestellt werden, um ein tieferes Verständnis desselben Themas zu ermöglichen. Dies bestimmt auch die Struktur wissenschaftlicher Erkenntnis, ihre Methoden und Formen.
Beweise von anderen Wissenschaftlern und Erfahrungen oftin jeder Phase des Prozesses einbezogen werden. Je nach Komplexität des Experiments kann es viele Wiederholungen erfordern, um genügend Beweise zu sammeln und dann eine Frage sicher zu beantworten, oder viele Antworten auf sehr spezifische Fragen zu finden und dann eine umfassendere zu beantworten. Diese Art des Fragens bestimmt Struktur und Formen wissenschaftlicher Erkenntnis.
Wenn ein Experiment nicht wiederholt werden kann, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, bedeutet dies, dass die ursprünglichen Daten möglicherweise falsch waren. Infolgedessen wird ein Experiment normalerweise mehrmals durchgeführt, insbesondere wenn es unkontrollierte Variablen oder andere Hinweise auf experimentelle Fehler gibt. Bei signifikanten oder unerwarteten Ergebnissen können auch andere Wissenschaftler versuchen, sie für sich selbst zu reproduzieren, insbesondere wenn dies für ihre eigene Arbeit wichtig ist.
Externe wissenschaftliche Bewertung, Prüfung, Expertise und andere Verfahren
Worauf beruht die Autorität der Struktur wissenschaftlicher Erkenntnis, ihrer Methoden und Formen? Zunächst einmal auf die Meinung von Experten. Es entsteht durch die Bewertung des Experiments durch Experten, die ihre Bewertung in der Regel anonym abgeben. Einige Zeitschriften verlangen vom Versuchsleiter, dass er Listen möglicher Gutachter bereitstellt, insbesondere wenn das Fachgebiet hochspezialisiert ist.
Der Peer-Review bestätigt nicht die Korrektheit der Ergebnisse, sondern nur, dass nach Meinung des Gutachters die Experimente selbst gültig waren (basierend auf der Beschreibung des Experimentators). Wenn die Arbeit einem Peer-Review unterzogen wird, müssen manchmal neue Experimente angefordert werdenGutachter, wird es in der entsprechenden wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht. Die jeweilige Zeitschrift, die die Ergebnisse veröffentlicht, gibt Aufschluss über die wahrgenommene Qualität der Arbeit.
Daten aufzeichnen und teilen
Wissenschaftler neigen dazu, vorsichtig mit der Aufzeichnung ihrer Daten zu sein, eine Anforderung, die von Ludwik Fleck (1896–1961) und anderen aufgestellt wurde. Obwohl dies normalerweise nicht erforderlich ist, können sie gebeten werden, anderen Wissenschaftlern, die ihre ursprünglichen Ergebnisse (oder Teile ihrer ursprünglichen Ergebnisse) reproduzieren möchten, Berichte zur Verfügung zu stellen, einschließlich des Austauschs von experimentellen Proben, die möglicherweise schwer zu beschaffen sind.
Klassisch
Das klassische Modell wissenschaftlicher Erkenntnis stammt von Aristoteles, der zwischen Formen des approximativen und exakten Denkens unterschied, das dreiteilige Schema des deduktiven und des induktiven Schließens skizzierte und auch komplexe Möglichkeiten in Betracht zog, etwa das Schließen über die Struktur wissenschaftlichen Wissens, seine Methoden und Formen.
Hypothetisch-deduktives Modell
Dieses Modell oder diese Methode ist eine vorgeschlagene Beschreibung der wissenschaftlichen Methode. Hier sind die Vorhersagen aus der Hypothese zentral: Wenn Sie davon ausgehen, dass die Theorie richtig ist, was sind die Implikationen?
Wenn weitere empirische Untersuchungen nicht zeigen, dass diese Vorhersagen mit der beobachteten Welt übereinstimmen, können wir daraus schließen, dass die Annahme falsch ist.
Pragmatisches Modell
Es ist an der Zeit, über die Philosophie der Struktur und Methoden wissenschaftlicher Erkenntnis zu sprechen. Charles Sanders Pierce (1839–1914) charakterisiertForschung (Studium) ist nicht das Streben nach der Wahrheit an sich, sondern ein Kampf, um lästigen, zurückh altenden Zweifeln zu entkommen, die durch Überraschungen, Meinungsverschiedenheiten usw. entstehen. Seine Schlussfolgerung ist bis heute aktuell. Er formulierte im Wesentlichen die Struktur und Logik wissenschaftlicher Erkenntnis.
Pearce glaubte, dass eine langsame, zögerliche Herangehensweise an Experimente in praktischen Angelegenheiten gefährlich sein könnte und dass die wissenschaftliche Methode am besten für die theoretische Forschung geeignet sei. Was wiederum nicht von anderen Methoden und praktischen Zwecken absorbiert werden sollte. Die „erste Regel“der Vernunft lautet: Um zu lernen, muss man danach streben, zu lernen und folglich die Struktur wissenschaftlicher Erkenntnis, ihre Methoden und Formen zu verstehen.
Vorteile
Mit einem Fokus auf die Generierung von Erklärungen beschrieb Peirce den Begriff, den er lernt, als Koordination von drei Arten von Schlussfolgerungen in einem zielgerichteten Zyklus, der sich auf die Lösung von Zweifeln konzentriert:
- Erklärung. Eine obskure vorläufige, aber deduktive Analyse einer Hypothese, um ihre Teile so klar wie möglich zu machen, wie es das Konzept und die Struktur der Methode der wissenschaftlichen Erkenntnis erfordern.
- Vorführung. Deduktives Denken, Euklidisches Verfahren. Explizites Ableiten der Konsequenzen einer Hypothese als Vorhersagen über die zu findenden Beweise für die Induktion zum Testen. Investigativ oder ggf. theoretisch.
- Induktion. Die langfristige Anwendbarkeit der Induktionsregel ergibt sich aus dem Prinzip (unter der Annahme, dass die Argumentation allgemein ist).dass das Wirkliche nur Gegenstand einer endgültigen Meinung ist, zu der eine angemessene Untersuchung führen kann; zu was auch immer ein solcher Prozess führen wird, wird nicht real sein. Eine Induktion, die fortlaufendes Testen oder Beobachten beinh altet, folgt einer Methode, die bei ausreichender Konservierung ihren Fehler unter ein vorgegebenes Maß reduziert.
Die wissenschaftliche Methode ist insofern überlegen, als sie speziell darauf ausgelegt ist, die (letztlich) sichersten Überzeugungen zu erreichen, auf denen die erfolgreichsten Praktiken basieren können.
Ausgehend von der Idee, dass Menschen nicht per se nach der Wahrheit suchen, sondern anstatt irritierende Zweifel zu unterdrücken, zeigte Pierce, wie einige durch Kampf dazu gelangen können, der Wahrheit im Namen der Ehrlichkeit zu gehorchen Glaube, darin als Wahrheitsleitfaden für mögliche Praxis zu suchen. Er formulierte die analytische Struktur wissenschaftlicher Erkenntnis, ihre Methoden und Formen.
