การศึกษาชีววิทยา
การศึกษาวิทยาของนักวิทยาศาสตร์
ชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ดังนั้นการศึกษาต้องใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือในการสืบเสาะแสวงหาความจริงหรือความรู้ต่างๆ
วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (scientific method) วิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ค้นคว้าหาความรู้ มีหลักเกณฑ์และวิธีการพื้นฐานดังนี้
1. การกำหนดปัญหาที่ได้จากการสังเกต (problems and observation)
ปัญหาเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา แต่การตั้งปัญหาที่ดีนั้นทำได้ยาก “การตั้งปัญหานั้นสำคัญกว่าการแก้ปัญหา” อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้พูดไว้ การตั้งปัญหาที่ดีและชัดเจน จะนำไปสู่การแก้ปัญหาได้ ปัญหาที่ดีจะต้องมีความเป็นไปได้ มีคุณค่าต่อการค้นคว้าหาคำตอบและสามารถวางแนวทางในการพิสูจน์เพื่อนหาคำตอบได้
การสังเกต (observation) เป็นลักษณะพื้นฐานของนักวิทยาศาสตร์ นำไปสู่ความอยากรู้อยากเห็น (cruriosity) เมื่อสังเกต ก็จะทำให้อยากรู้อยากเห็น แล้วเกิดปัญหาขึ้นนั่นเอง
การสังเกต เป็นการใช้ประสาทสัมผัสของร่างกายได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้นและอวัยวะสัมผัส และความคิดของสมอง ข้อสำคัญคือ อย่าเอาความคิดเห็นส่วนตัวไปอธิบายสิ่งที่ได้จากการสังเกต เพราะทำให้ข้อเท็จจริงที่ได้จากากรสังเกตไม่ตรงตามความเป็นจริง
2. การตั้งสมมติฐาน (creative hypothesis)
เป็นการพยายามหาคำตอบหรือคำอธิบาย ซึ่งอาจเกิดจากการคาดคะเน หรือสมมติขึ้นมา ซึ่งอาจะเป็นจริงหรือไม่ก็ได้ ดังนั้นสมมติฐานจึงเป็นคำตอบปัญหาชั่วคราว การตั้งสมมติฐานนิยมใช้ “ถ้า…………..ดังนั้น…………..”
แสงสว่างเกี่ยวข้องกับการเจริญงอกงามของหญ้าหรือไม่
สมมติฐาน – ถ้า แสงสว่างเกี่ยวข้องกับการเจริญงอกงามของหญ้า ดังนั้น หญ้าที่ได้รับแสงสว่างจะเจริญงอกงาม
– ถ้า แสงสว่างไม่เกี่ยวข้องกับการเจริญงอกงามของหญ้า ดังนั้น หญ้าที่ไม่ได้รับแสงสว่างจะเจริญงอกงาม
รวมได้ว่า ถ้า แสงสว่างเกี่ยวข้องการเจริญงอกงามของหญ้า ดังนั้น หญ้าที่ได้รับแสงสว่างจะเจริญงอกงาม และหญ้าที่ไม่ได้รับแสงสว่างจะไม่เจริญงอกงาม
3. การตรวจสอบสมมติฐาน (testing the hypothesis)
สมมติฐานที่ตั้งขึ้นอาจมีมากกว่าหนึ่งได้ แล้วนำสมมติฐานที่ตั้งขึ้นมาตรวจสอบและหาความสัมพันธ์ ดูว่าสมมติฐานอันใดน่าจะเป็นจริงได้ หรืออันไหนเป็นจริงได้ยาก หรือไม่ได้เลย การตรวจสอบสมมติฐานทำได้หลายอย่าง การทดลอง (experiment) สำรวจ (survey) หรือค้นคว้าเพิ่มเติมจากงานวิจัยอื่นๆ หรือใช้ทั้ง 3 อย่าง
การทดลองเป็นวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้กันมาก เพราะเชื่อได้โดยไม่มีข้อโต้แย้ง จะต้องเป็นการทดลองการควบคุม (controlled experiment) ซึ่งหมายถึงการทดลองที่ต้องมีการควบคุมตัวแปร หรือปัจจัยต่างๆ ยกเว้น ปัจจัยที่ต้องการทดสอบเท่านั้น และต้องมีการแบ่งกลุ่มทดลองเป็น 2 กลุ่ม
– กลุ่มทดลอง (experiment group) คือมีการเปลี่ยนแปลงต่างจากความเป็นจริงๆ (เปลี่ยนแปลงตัวแปรต้นที่เราต้องการศึกษา)
– กลุ่มควบคุม (control group) คือกลุ่มที่อยู่ในสภาพปรกติ
ตัวแปร
1. ตัวแปรอิสระ (independent variable) คือ ตัวแปรที่เราต้องการศึกษาโดยผู้ทำการทดลองเป็นผู้กำหนด
2. ตัวแปรตาม (dependent variable) คือ ตัวแปรที่แปรเปลี่ยนไปตามตัวแปรอิสระ
3. ตัวแปรคงที่ หรือตัวแปรที่ต้องควบคุม (controlled variable) คือ ตัวแปรอื่นๆที่เราไม่ต้องการให้มีผลต่อการทดลอง ต้องควบคุมตลอดการทดลอง
4. การเก็บรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ข้อมูล (collecting data and analysis data)
การแปลผลและสรุปผลการทดลองก็คือการวิเคราะห์ (analysis) ผลการทดลองนั้นว่ามีความเป็นไปได้ตามสมมติฐานที่ตั้งไว้หรือไม่
5. สรุปผลการทดลอง (conclusion)
เมื่อเก็บข้อมูลและวิเคราะห์ได้แล้ว จึงแปลผล และสรุปผลการทดลองเพื่อเป็นคำตอบของปัญหา
กฎ (law) คือ ความจริงพื้นฐาน (principle) โดยมีความเป็นจริงในตัวของมันเองสามารถทดสอบได้และได้ผลเหมือนเดิมทุกครั้งโดยไม่มีข้อโต้แย้ง
ทฤษฎี (theory) คือ สมมติฐานที่ได้รับการตรวจสอบและทดลองหลายครั้งหลายหน จนสามารถอธิบายข้อเท็จจริง สามารถคาดคะเนทำนายเหตุการณ์ทั่วๆไป และมีเหตุผลจนเป็นที่ยอมรับของคนทั่วไป
