ครั้งหนึ่งผู้เขียนเคยนั่งคิดเล่น ๆ ว่าคนเราจะสามารถพัฒนาตัวเองทุกวันได้อย่างไร เพราะเรามักจะได้ยินและถูกสอนเสมอว่าให้เรียนรู้สิ่งใหม่เสมอ ตราบใดที่โลกหมุนก็ยังมีเรื่องที่ไม่เคยรู้ให้ค้นพบทุกวัน ซึ่งคำตอบหนึ่งที่ผู้เขียนบอก
ได้นั่นก็คือ “การตั้งคำถาม” เพราะการตั้งคำถามต้องเริ่มจากการสังเกต สังเกตแล้วเกิดความสงสัย สงสัยแล้วเกิดคำถาม คำถามทำให้เกิดความอยากรู้ จนทำให้เกิดการหาคำตอบ ซึ่งถ้าไม่มีคำตอบรอไว้เราก็ต้องทำการทดลองเพื่อให้ได้ผลการทดลองขึ้นมา โดยที่เราอาจจะคาดเดาไปก่อนแล้วตั้งแต่เริ่มทดลองว่าผลมันน่าจะออกมาเป็นอย่างไร จากนั้นก็นำคำตอบที่เราหาได้มาเพิ่มเติมด้วยการแสดงความคิดเห็นโดยมีข้อเท็จจริงและหลักฐานมาประกอบ ซึ่งทั้งหมดที่กล่าวมานี้ คือลักษณะนิสัยเบื้องต้นของนักวิทยาศาสตร์ และวันนี้เราจะมาพาไปทำความเข้าใจ “กระบวนการทางวิทยาศาสตร์” ในทุกขั้นตอน
ภาพนักวิทยาศาสตร์
ที่มา https://unsplash.com/photos/SZJoYW4eLHE, Hush Naidoo
เราจะเห็นภาพรวมของกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่มีขั้นตอนหลัก 5 ข้อ ได้แก่
- การกำหนดปัญหา
- การตั้งสมมติฐาน
- การตรวจสอบสมมติฐาน
- การวิเคราะห์ข้อมูล
- การสรุปผล
ภาพที่ 2 ขั้นตอนทั้ง 5 ของกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
ที่มา ภิเษก ทัศนะนาคะจิตต์
เพราะความอยากรู้ สำคัญกว่าความรู้จึงต้อง “กำหนดปัญหา”
คุณสมบัติหนึ่งของนักวิทยาศาสตร์ที่สำคัญมากอย่างหนึ่งคือการมีทักษะการช่างสังเกต สงสัย ตั้งคำถามต่อสิ่งที่ดำเนินอยู่รอบตัวอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเหตุการณ์ที่ถูกยกขึ้นมาเป็นตัวอย่างสำหรับข้อนี้บ่อย ๆ น่าจะเป็นเหตุการณ์ที่ผลแอปเปิลตกใส่ศีรษะของ ไอแซค นิวตัน ในขณะที่กำลังอ่านหนังสือ ที่ถ้าเป็นคนอื่น ๆ ก็คงจะปล่อยผ่านเหตุการณ์นี้ไปและคิดว่าเป็นโชคร้าย แต่ไม่ใช่สำหรับนิวตันที่ตั้งคำถามต่อการร่วงหล่นของวัตถุว่า “ทำไมวัตถุต่าง ๆ ถึงตกลงสู่พื้นดินไม่ลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า” ซึ่งการตั้งคำถามแบบนี้ในยุคนั้นน่าจะถูกมองว่าเป็นคนประหลาดมิใช่น้อย เพราะทุกคนต่างรู้และทราบดีว่าของมันต้องหล่นลงพื้นอยู่แล้ว ไม่มีทางที่จะปล่อยจากมือหรือหลุดจากต้นแล้วลอยขึ้นสู่ท้องฟ้าได้เด็ดขาด แต่ก็เพราะการสงสัยในเรื่องธรรมดามาก ๆ แบบนี้ที่นำไปสู่การค้นพบที่ยิ่งใหญ่และเปลี่ยนความเข้าใจของคนทั้งโลกได้ในเวลาอันสั้น
การคาดเดาคำตอบเป็นการฝึกกระบวนการคิดที่สำคัญ
การตั้งสมมติฐานคือการอาศัยหลักการคิด ประสบการณ์ และทฤษฎีต่าง ๆ มาเพื่อใช้ในการพยากรณ์คำตอบไว้ล่วงหน้าโดยสามารถตั้งไว้หลาย ๆ สมมติฐานได้แต่จะต้องไม่มีอคติหรือยึดติดต่อสมมติฐานข้อใดเป็นพิเศษเพื่อให้การทดลองเป็นไปอย่างเที่ยงตรง
การทดลองกุญแจดอกแรกที่ไขเปิดทุกความสำเร็จ
สมมติฐานที่ดีจะเป็นแนวทางสู่การออกแบบการทดลองที่ดีเพราะจะทำให้สามารถกำหนดขอบเขตของการทดลองได้ มุ่งไปสู่การหาคำตอบได้อย่างแม่นยำ ไม่ออกนอกประเด็น และในท้ายสุดก็จะนำไปสู่การตรวจสอบกับสมมติฐานตั้งต้น ซึ่งเทคนิคในการออกแบบการทดลองอย่างเป็นระบบนั้นมี 7 ข้อ ได้แก่
- การบอกขั้นตอนชัดเจน
- การอธิบายการทำงานของแต่ละขั้นตอนชัดเจน
- สามารถทำซ้ำการทดลองได้
- สามารถตรวจสอบความถูกต้องได้
- สามารถประเมินผลเพื่อปรับให้ดีขึ้นได้
- สามารถเข้าใจได้โดยง่าย
- มีความทันสมัยของวิธีการทดลอง
และในการทดลองสิ่งสำคัญมากอีกสิ่หนึ่งคือ ตัวแปร (Variable) หรือคือสิ่งที่มีอิทธิพลต่อการทดลอง ซึ่งควรจะมีไม่มาก ตัวแปรแบ่งเป็น 3 ชนิด คือ
1) ตัวแปรต้น, ตัวแปรอิสระ (Independent variable) คือ ตัวแปรที่ต้องศึกษาทำการตรวจสอบและดูผลของมัน เป็นตัวแปรที่เรากำหนดขึ้นมา เป็นตัวแปรที่ไม่อยู่ในความควบคุมของตัวแปรใด ๆ
2) ตัวแปรตาม (Dependent variable) คือ ตัวแปรที่ไม่มีความเป็นอิสระในตัวมันเอง เปลี่ยนแปลงไปตามตัวแปรอิสระเพราะเป็นผลของตัวแปรอิสระ
3) ตัวแปรควบคุม (Controlled variable) หมายถึงสิ่งอื่น ๆ นอกจากตัวแปรต้น ที่ทำให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนแต่เราควบคุมให้คงที่ตลอดการทดลอง เนื่องจากยังไม่ต้องการศึกษา
การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้ทำให้ไม่หลงประเด็น ทำให้ชัดเจน และทำให้ถูกต้องได้มากขึ้น
เมื่อเราได้ข้อมูลจากการทดลองจำนวนมากแล้ว การรวบรวมและแบ่งหมวดหมู่ของข้อมูลมาอธิบายความหมายค้นหาข้อเท็จจริงและนำไปเทียบกับสมมติฐานตั้งต้น จะทำให้สามารถตัดสมมติฐานที่ไม่ถูกต้องออกไปได้และได้มาซึ่งผลการทดลองที่ถูกต้องมากยิ่งขึ้น
การสรุปผลที่ดี แสดงถึงงานทดลองวิจัยที่ดี ที่ผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ดี
การที่รู้ว่าสมมติฐานข้อใดถูก ข้อใดผิด จะสามารถทำให้เราสรุปเป็นแนวทางหรือทฤษฎีเบื้องต้นขึ้นมาได้ ซึ่งจะใช้เป็นแนวทางในการต่อยอดงานวิจัยที่เกี่ยวข้องและคล้ายคลึงกันได้ทั้งหมด
จากที่กล่าวมาทั้งหมดนี้ผู้เขียนมั่นใจเป็นอย่างยิ่งว่าไม่ใช่แค่นักวิทยาศาสตร์ ที่จะสามารถใช้ประโยชน์จากกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ได้ แต่ไม่ว่าจะอยู่ในสายงานใดกระบวนการนี้จะสามารถช่วยให้งานของคุณดูมีมาตรฐาน ยกระดับวิธีการทำงานของคุณได้อย่างแน่นอน
แหล่งที่มา
Sciencebuddies. (Unknown). Steps of the Scientific Method. Retrieved Sep 30, 2019, from https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/science-fair/steps-of-the-scientific-method#experiment
