الطرائق العلمية التى يستخدمها علماء الأحياء لجمع المعلومات
- لقد طوّر العلماء خطوات معيارية للوصول إلى إجابات عن الأسئلة، مهما يكن نوع العمل الذي يقوم به علماء الأحياء فإنهم جميعًا يستخدمون طرائق متماثلة لجمع المعلومات والعثور على إجابات>
- هذه الطرائق تُسمى الطرائق العلمية Scientific Methods وهي المبينة في الشكل التالي:
- تتم الطريقة التي يجيب بها العلماء عن الأسئلة من خلال سلسلة من الخطوات المنظمة تسمى الطريقة العلمية.
- لا توجد إجابات نهائية وقطعية عن الأسئلة، ولكن هناك دائمً إجابات تزوّد العلماء بالمزيد من المعلومات. فالأسئلة والمعلومات التي يجمعونها تساعدهم على صياغة فرضية. وعند إجراء التجارب، يمكن أن تُدعم الفرضية أو ترفض.
- على الرغم من أن العلماء لا يستخدمون الطرائق العلمية دائمًا بالشكل نفسه، إلاّ أنهم يُجْرون تجاربهم، ويجمعون ملاحظاتهم، ويضعون توقعاتهم اعتمادًا على الطريقة نفسها، وفق الخطوات الآتية:
(1) طرح السؤال Ask a Question
- ماذا تفعل عندما يلفت انتباهَك طائرٌ غريب في المنطقة التي تقطن فيها؟ لابد أنك ستبدأ في مراقبته وملاحظته فترة من الوقت.
- يبدأ البحث العلمي عادة بالملاحظة Observation وهي طريقة مباشرة لجمع المعلومات بشكل منظّم.
- تتضمن الملاحظة غالبًا تدوين المعلومات. ففي مثال هذا الطائر، يمكن أن تقوم برسمه أو التقاط صور له، كما قد تكتب معلومات حول سلوكه، مثل: ماذا أكل؟ ومتى؟ وأين؟
- تتضمن الملاحظة العلمية طرح أسئلة، وتحليل المعلومات المستقاة من مصادر موثقة مختلفة. فبعد ملاحظة الطائر مثلاً يمكنك أن تجمع ما تعرفه عنه، وما تعلمته، وتبدأ مرحلة بناء الاستنتاجات المنطقية. وتُسمى هذه العملية الاستنتاج Inference.
- إذا رأيت مثلاً صورة لطائر شبيه بالطائر الذي تراقبه أمكنك أن تستنتج أن الطائرين متشابهان .
- يوضح الشكل التالي، كيف تساعد الملاحظات والأدلة الميدانية على تعرُّف الطيور والوصول إلى استنتاجات عنها.
(2) صياغة الفرضية Form a Hypothesis
- يشكل الخيال وحب الاستطلاع والإبداع والمنطق عناصر رئيسة في منهجية البحث العلمي التي ينفذها علماء الأحياء.
- في عام 1969 م طلب إلى الباحث رون وايلي البحث عن الوسائل التي تحسّن من قدرة الطيار على تحمل الجاذبية الأرضية المتزايدة عندما يطير بسرعة عالية.
- كان معروفًا أن ثبات طول العضلات عند الانقباض يسبب زيادة في ضغط الدم.
- وضع وايلي فرضيته قائلاً: إن ممارسة تمارين تقوية العضلات تحافظ على ثبات طول العضلات؛ حيث يرتفع ضغط الدم في أثناء المناورة، مما يزيد من قدرة الطيار على تحمل الجاذبية، ويمنع الغيبوبة. فالفرضية hypothesis تفسير قابل للاختبار.
- قبل أن يضع وايلي فرضيته وضع مجموعة من التوقعات اعتمادًا على خبراته باعتباره باحثًا في علم وظائف الأعضاء، وعلى قراءاته وبحوثه السابقة، ومناقشاته مع الطيارين.
- لقد وجد أخيرًا أن زيادة ضغط دم الطيار يمكن أن يساعده على تحمل الجاذبية.
- عندما تؤدي البيانات التي يحصل عليها الباحث من بحوث إضافية إلى دعم الفرضية فإنها تُعد مقبولة في الوسط العلمي. وإذا لم تدعمها هذه البيانات فإن الفرضية تُعاد صياغتها، ويُجرى المزيد من البحوث لاختبارها.
(3) جمع البيانات Collect The Data
- لو كنت في إجازة في دولة ذات مناخ بارد فقد ترى أنواعاً من النورس، بعضها يبني أعشاشاً بين الصخور ليتكاثر ، ممّا يدفعك إلى التساؤل: كيف تحافظ هذه المخلوقات على مستوى الطاقة في أثناء فصل التكاثر ؟
- أجرى علماء الأحياء تجربة على أنواع النورس للإجابة عن هذا السؤال، فالباحث عندما يجري تجربة Experiment إنما يستقصي ظاهرة معينة تحت ظروف شديدة الانضباط لاختبار الفرضية.
(4) تحليل البيانات Analyze the Data
- بعد تحليل البيانات في استقصاء ما يتساءل الباحث عما إذا كانت البيانات تدعم فرضيته، وهل يحتاج إلى المزيد من البيانات؟ وهل عليه أن يجرب طريقة مختلفة؟
- غالبًا ما يتطلب الاستقصاء إعادة التطبيق للحصول على نتائج متسقة.
- عند البحث عن تفسير للنتائج يلاحظ الباحث عادة وجـــود أنماط محددة في البيانات تساعد على التفسير.
- عادة ما تعرض البيانات في جدول أو منحنىحتى تكون أسهل للفهم.
- لأن علماء الأحياء يعملون دائمًا في مجموعات، فهم يجتمعون بشكل مستمر لمناقشة التجارب القائمة، وتحليل بياناتها، وتفسير نتائجها.
- يستمر الفريق في تفحص البحث بإعادة التجربة والتأكد من دقة النتائج وموضوعيتها.
- إن تحليل البيانات يقود إلى استنتاج قد يدعم الفرضية، كما قد يقود إلى فرضية إضافية، أو إلى الحاجة إلى المزيد من التجارب، أو إلى تفسير أعم للظواهر الطبيعية.
- ولهذا فإن الفرضية يمكن أن تكون ذات قيمة وفائدة حتى لو لم يتم دعمها.
(5) تسجيل الاستنتاجات Report Conclusions
- يقدم علماء الأحياء اكتشافاتهم واستنتاجاتهم من البحوث العلمية على هيئة مقالات إلى المجلات العلمية لكي تنشرها، وقبل أن يُنشر المقال في تلك المجلات يُحال إلى محكمين متخصصين يقومون بفحصه وتقويمه من حيث أصالته ودقته وتطابقه مع الطريقة العلمية؛ فقد يجدون خطاً في الطريقة، أو في التعليل، وقد يقترحون تفسيرًا أو استنتاجًا مختلفًا.
- إذا اتفق المحكمون على قيمة المقال وما جاء فيه فإنه ينشر في المجلة ليطلع عليه العلماء الآخرون، فضلاً عن عامة القراء.
(6) الاستقصاء العلمي Scientific Inquiry
- ستتاح لك الفرصة لتنفيذ العديد من التجارب والاستقصاءات خلال دراستك علم الأحياء، وقد تُعطى مهمة لتنفيذها وفق خطوات.
