Bilim, Bilimin Doğası ve Bilimsel Araştırma Süreçleri

Bilim, Bilimin Doğası ve Bilimsel Araştırma Süreçleri

Bilim

► İnsanların tarafsız gözlem ve deneylerle elde ettikleri bilimsel temellere dayalı olan bilgiler topluluğuna Bilim denir.

► Bilimin tam anlamıyla bir tanımı olmamasına rağmen; genel anlamda doğadaki olayları ve doğa ile ilgili merak edilen sorulara cevap arama sürecidir.

► Bu süreçte elde edilen bilgilerin güvenilir, geçerli ve açıklanabilir olması önemlidir.

► Bilimle uğraşan ve bilimsel çalışmalar yapan kişilere Bilim İnsanı denir.

♦ İyi bir bilim insanında şu özellikler bulunmalıdır.

♦ Objektif (tarafsız) olmalıdır.

♦ Meraklı ve sabırlı olmalıdır.

♦ Akılcı ve şüpheci olmalıdır.

♦ İstikrarlı ve kararlı olmalıdır.

♦ Önyargılı olmamalıdır.

► Bilim insanları bilimsel sorulara cevap ararlar. Bunun için pek çok farklı yöntem kullanırlar.

Bilimin Doğası

► Bilimsel bilginin nasıl elde edildiğini,

► Bilimsel araştırmaların ne şekilde yapıldığını,

► Elde edilen bilimsel bilginin insanlar tarafından nasıl kullanıldığını açıklayan kavrama Bilimin Doğası denir.

Bilimin doğasının anlaşılabilmesi için bazı özelliklerin dikkate alınması gerekir. Bu özellikler şunlardır:

Bilimin Doğasının Önemi

► Bilimin daha derinlemesine anlaşılmasını yazılı ve görsel basında çıkan yeni iddiaların doğrudan kabul edilmesi yerine bunların bilimsel olarak değerlendirilmesi gerektiğini anlatır.

► Bu süreçte iddia edilen bilgilerin bilimsel yöntemlere dayalı olup olmadığı sorgulanmalıdır.

► DNA'nın moleküler yapısının keşfedilme sürecinden günümüze kadar geçirdiği gelişme ve değişimler bilimin doğasının önemini kavrayabilmek için örnek verilebilir.

► Watson ve Crick’in DNA'nın çift sarmal yapısını ortaya koymaları genetik alanda ve biyoloji biliminde yeni bir çağ başlatmıştır.

► Canlıda hangi tür biyomolekülün (protein, RNA, DNA) genetik bilgiyi taşıdığı bilim insanları arasında tartışma konusuydu. Zamanla yeni teknolojilerin geliştirilmesi ve daha fazla deneysel verinin elde edilmesiyle DNA'nın yapısı ve işleyişi daha iyi anlaşılmış, DNA'nın genetik bilginin aktarımından sorumlu olduğu görülmüştür. Bu durum bilimin değişebilen doğasını en iyi şekilde açıklar.

► DNA'nın moleküler yapısının aydınlatılmasında bilimsel çıkarım süreci de önemli rol oynamıştır.

► Watson ve Crick’in çalışmaları; mevcut bilgileri kullanıp önceki araştırmacıların bulgularına dayanılarak ve deneyler yapılarak bir çok çıkarım yapılmasını içermekteydi.

► Bununla birlikte R.Franklin’in "X ışını" kırınım çalışmalarının Watson ve Crick’in çalışmalarını etkilediği, DNA'nın yapısını anlamada kilit rol oynadığı bilinmektedir.

► Bu durum; farklı bilim insanlarının aynı konuya farklı bakış açıları getirebileceğini, teorik bakış açıların bilimsel anlayışı nasıl etkileyeceğini göstermektedir.

Bilimsel Yöntem Basamakları

► Bilimin doğası; tek bir bilimsel yöntemin olmadığını, bilimsel çalışmalarda farklı bilimsel yöntemlerin kullanılabileceğini ifade etmektedir.

► Bilimsel yöntem süreçlerindeki çeşitlilik ve esneklik;

♦ Araştırılan konuya,

♦ Alanın doğasına,

♦ Araştırmacıların tercihlerine bağlı olarak değişmektedir.

► Sonuç olarak; bilimde tek bir doğru yöntemin olmadığını farklı yöntemlerin kullanılabilineceğini kabul etmek gerekir.

► Genellikle; biyoloji, fizik, kimya vb.bazı temel bilimlerde tercih edilen bilimsel yöntem basamaklarını açıklamak gerekir.

Bilimsel Yöntem Basamakları

1. Gözlem Yapma

2. Problemi veya Durumu Belirleme

3. Veri Toplama

4. Hipotez Oluşturma

5. Hipoteze Dayalı Tahminler Yapma

6. Deney Tasarlama

7. Analiz ve Sonuç Çıkarma

1. Gözlem Yapma

► Genellikle bilimsel bir araştırmanın ilk aşamasını oluşturur.

Gözlem; olayların ve süreçlerin sistemli ve dikkatli bir şekilde incelenmesidir. Duyu organları ve bazı araç gereçler kullanılarak bilgi toplama sürecidir.

Gözlemler;

♦ Kurulan hipotezlerin geliştirilmesine,

♦ Deneylerin oluşturulmasına,

♦ Ulaşılan sonuçların yorumlanmasına yardımcı olur.

Gözlem Çeşitleri; Nitel ve Nicel olmak üzere iki çeşittir.

► Nitel Gözlem; Ölçme araçları kullanılmadan sadece duyu organlarıyla yapılan gözlemlerdir. Sonucu kişiden kişiye değişebilir. Özneldir, kesin sonuçlar içermez. Örnek; zürafanın boyu uzundur. Bugün hava çok sıcak. 

► Nicel Gözlem; Ölçme araçları kullanılarak yapılan ve sonuçları sayısal olarak ifade edilebilen gözlemlerdir. Sonucu kişiden kişiye değişmez. Kesin ve nettir. Nesneldir, kesin sonuçlar içerir. Ölçme araçlarıyla birlikte duyu organları da kullanılabilir. Örnek; zürafanın boyu 3 metredir, Bugün hava sıcaklığı 28 ^oC'dir.

2. Problemi veya Durumu Belirleme

► Yapılacak bilimsel çalışma ile ilgili gerekli gözlem ve toplanan veriler doğrultusunda çözüme ulaştırılmak istenen durumun tam olarak ifade edilmesidir.

► Bilimsel bir çalışmanın yapılabilmesi için çözümü aranacak olan problemin açık ve net bir şekilde ortaya konulması gerekir.

► Karşılaşılan durum ya da problemle ilgili neden ve nasıl gibi sorular sorulmalıdır.

3. Veri Toplama

► Bir probleme sunulan çözümün bilimsel bir anlam taşıması için çok sayıda veriye dayandırılması gerekir.

► Veri toplanması; araştırmanın doğruluğu ve güvenilirliği açısından çok önemlidir.

► Bunun için süreç titizlikle planlanmalı, uygulanmalı ve yönetilmelidir.

4. Hipotez Oluşturma

Hipotez; gözlem ve verilere dayanarak, araştırılan probleme, geçici çözüm yolunun bulunmasıdır.

► Hipotezler bir olayın nedeninin, bağlantısının veya sonucunun açıklanması için sunulan önermelerdir.

► Kurulan hipotezler;

♦ Gözlem ve verilere dayanmalıdır.

♦ Sınanabilir ve sorgulanabilir olmalıdır.

♦ Gerektiğinde değişiklik yapılabilmelidir.

♦ Tahminlere yol açmalıdır.

Hipotezler; deneysel yöntemler veya gözlemler kullanılarak test edilebilir. Doğruluğu ya da yanlışlığı ispatlanabilir olmalıdır.

5. Hipoteze Dayalı Tahminler

► Hipotezlerin doğruluğu test edilmeden önce, hipotezden akıl yürütme yoluyla çıkarılan sonuçlara tahmin denir.

► Tahmin; zaman kaybını önleyerek araştırmaları kolaylaştırır. Ayrıca bilimsel bilginin gelişmesine doğrulanabilir sonuöların elde edilmesine katkı sağlar.

► Kurulan hipotezlerden mantıklı sonuçların çıkarılmasıdır.

► Tahminler genellikle belli bir cümle kalıbında olur. "Eğer ..... ise ..... dır." şeklinde cümle kalıbı içerir.

6. Deney Tasarlama

► Hipoteze dayalı tahminleri test etmek için genellikle kontrollü deneyler tasarlanır ya da çalışmanın özelliğine göre bilimsel kaynaklardan deliller toplanır.

► Deney sırasında ve kaynak araştırmasında; veriler  ya da bilgiler toplanır. Bu veri ve bilgiler analiz edilmek üzere kaydedilir.

► Kontrollü deneylerde iki grup oluşturulur.

Bunlar; kontrol grubu ve deney grubudur.

♦ Kontrol grubunda; tüm şartlar sabit tutulur.

♦ Deney grubunda ise; test edilecek olan faktör değiştirilir.

Kontrollü deneylerde iki değişken karşımıza çıkar. Bunlar;

1. Bağımsız Değişken: Araştırmacı tarafından değiştirilen ve etkisi araştırılan değişkendir.

2. Bağımlı Değişken: Bağımsız değişkene bağlı olarak değişen, değişkendir.

6. Analiz ve Sonuç Çıkarma

► Bilimsel çalışma sürecinde elde edilen verilerin yorumlanmasına Çıkarım denir.

► Eğer elde edilen bulular ya da çıkarımlar kurulan hipotez ya da hipotezleri desteklemezse, hipotez tekrar gözden geçirilir gerekirse değiştirilir.

► Veriler hipotezi desteklemek için yetersizse yeni gözlem veya deneyler yapılarak tekrar yeni veriler elde edilmeye çalışılır.

► Veriler hipotezi destekliyorsa; deney sonuçları raporlanarak bilim dünyasına duyurulur.

Bilimsel Bir Çalışma Örneği

1. Gözlemler Yapmak - Veriler Toplamak

♦ Bitkiler çiçek açma döneminde olmasına rağmen çiçek açmıyor.

♦ Bitkilerin yaprak uçlarında sararma var.

♦ Bitkilerin yaprakları normalden daha hızlı dökülüyor.

♦ Bitkilerin kökleri toprak yüzeyine çıkıyor.

♦ Bitkilerin bulunduğu yerde yeterli ışık yok.

♦ Bitkilerin bulunduğu toprak sert ve kuru.

♦ Bitkilerin bulunduğu toprağın yüzeyinde küf benzeri yapılar var.

2. Bilimsel Problem

Saksılardaki bitkilerin çiçek açmamasının nedeni nedir?

3. Hipotezler

♦ Bitkilerin toprağında yeterli miktarda su olmadığı için bitkiler çiçek açmıyor.

♦ Bitkiler yeterli miktarda ışık alamadığı için çiçek açmıyor.

♦ Bitkilerin yetiştiği toprakta zararlı mikroorganizmalar bulunduğu için bitkiler çiçek açmıyor.

♦ Bitkilerin yetiştiği toprakta yeterli besin maddesi bulunmadığı için bitkiler çiçek açmıyor.

4. Tahminler

♦ Eğer bitkiler, toprakta yeterli miktarda su olmadığı için çiçek açmıyor ise verilen su miktarı artırıldığında çiçek açacaktır.

♦ Eğer bitkiler, yeterli miktarda ışık alamadığı için çiçek açmıyor ise daha aydınlık ortama alındığında çiçek açacaktır.

♦ Eğer bitkiler, toprakta zararlı mikroorganizmalar bulunduğu için çiçek açmıyor ise parazitler uzaklaştırıldığında çiçek açacaktır.

♦ Eğer bitkiler, yetiştiği toprakta yeterli besin maddesi bulunmadığı için çiçek açmıyor ise gübre verildiğinde çiçek açacaktır.

5. Kontrollü Deneyler

Bitkiler gruplara ayrılır:

♦ I. gruptaki bitkilere verilen günlük su miktarı 500 mL’den 1 L’ye çıkarılır.

♦ II. gruptaki bitkiler daha aydınlık ortama alınır.

♦ III. gruptaki bitkilerin yetiştiği toprağa uygun dozda parazit ilacı ilave edilir.

♦ IV. gruptaki bitkilerin yetiştiği toprağa gübre ilave edilir.

Bulguların Değerlendirilmesi ve Sonuç Çıkarma

♦ I. gruptaki bitkilerin yapraklarında sararma ve dökülmeler hızlanmıştır.

♦ II. gruptaki bitkilerde herhangi bir değişiklik olmamıştır.

♦ III. gruptaki bitkilerin toprağındaki küf benzeri yapılar kaybolmuş ancak bitkide herhangi bir değişiklik olmamıştır.

♦ IV. gruptaki bitkilerde tomurcuklar oluşmuş ve yeni çıkan yapraklar daha canlıdır.

6. Sonuç

Bitkilerin çiçek açmamasının sebebi, yetiştiği toprağın besin bakımından fakirleşmesidir.

Bilimsel Araştırmalar ve Etik

Belirli bir çalışma faaliyetinde bulunan insanların;

♦ Ahlaki ilkelerini,

♦ Davranış biçimlerini,

♦ Görev ve sorumluluklarını belirleyen kurallar bütününe Etik denir.

Bilim Etiği ise bilim insanlarının ve araştırmacıların bilimsel süreç basamaklarında; davranışlarını, araştırma yöntemlerini ve sonuçlarını etik kurallara uygun olarak yönlendiren bir kavramdır.

Bilimsel Etik Kuralların Önemi

► Verilerin doğru bir şekilde toplanması, analiz edilmesi ve raporlaştırılması,

► İnsan ve hayvanlar üzerinde yapılan deneylerde etik standartların göz önünde bulundurulması,

► Bireylerin ve hayvanların haklarının ve refahının korunması,

► Bilimin ve toplumun sağlıklı gelişimi açışından bilimsel araştırmaların etik kurallarla uyumlu bir şekilde yürütülmesi çok önemlidir.

Bilim dünyasında etik dışı davranışlara örnek olaylardan bazıları şunlardır:

♦ Araştırmaya dayanmayan veriler üretmek, bunları raporlamak veya yayımlamak,

♦ Aynı araştırma sonuçlarını birden fazla yerde yayımlamak,

♦ Araştırma hipotezini desteklemeyen verileri değerlendirme dışında tutmak,

♦ Yürütülen bilimsel çalışmaların bazı aşamalarında, sonuçların istenildiği gibi çıkması için taraflı davranmak,

♦ Başkalarının yöntemlerini, verilerini, görüşlerini, yazılarını ve şekillerini sahiplerini kaynak göstermeden kullanmak (İntihal).

► Etik olmayan uygulamalar bilimde güvenilirliği zedeler ve bilime olan güveni azaltır.

► Etik dışı davranışların ortadan kaldırılması için; öncelikle etik kuralları benimsemiş bilim insanı yetiştirmek hedeflenmelidir. Bilimsel etik; bilimsel çalışmaların en önemli parçasıdır.