生物學家如何使用科學方法解決生物學問題？

生物學家使用這種方法主要有6個步驟。

1. 進行觀察。
2. 問一個問題。
3. 形成一個假設，或可檢驗的解釋。
4. 根據假設進行預測。
5. 測試預測。
6. 迭代：使用結果做出新的假設或預測

首先，我將包括一個生物學家使用這種方法的小故事。

1854 年倫敦 Soho 區爆發了霍亂。不知道霍亂是如何傳播的，也不知道是因為臟水。一位名叫約翰·斯諾的醫生使用科學方法試圖阻止霍亂。他在倫敦地圖上繪制了所有霍亂疫情。然后他做了一些觀察并提出了一個假設，并進行了檢驗。第一次觀察：他注意到大多數霍亂爆發都在布羅德威克街的一個水泵附近；他還觀察到霍亂影響消化道（受害者腹瀉并死亡）。第二個觀察：他采訪了住在街上的人（收集了數據），發現所有霍亂受害者都喝了水泵。他還發現在布羅德威克街喝過水的游客都死了。附近喝啤酒而不喝水的人沒有感染霍亂。 假設：他認為霍亂是從布羅德威克街的水泵里的水里沾上來的。死了。這個假設被認為是正確的。它被應用于世界各地類似的霍亂爆發，挽救了數百萬人的生命。

問題觀察階段

有時，科學家會在沉思或觀察時提出問題。一些觀察是在擴展我們感官的儀器的幫助下進行的。例如，顯微鏡（電子和光）使我們能夠觀察非常小的生物。研究蝙蝠的生物學家使用的儀器可以拾取蝙蝠發出的人耳無法聽到的聲音。相機幫助我們看到發生得太快而無法用肉眼觀察的事物。

假設階段

用于解釋觀察的假設通常依賴或使用科學家已有的知識。這有時可能是一個障礙，因為我們所知道的往往會阻止我們思考新事物。

實驗階段——包括控制實驗可以設置實驗以 (i) 嘗試進行更詳細的觀察或嘗試反駁假設。設計一個真正好的實驗是偉大科學家的標志。實驗是科學方法中最重要的階段。非科學家不會使用實驗作為幫助他們的工具。

對照實驗：作為實驗設計的一部分，還必須使用良好的對照實驗。

收集數據- 隨機收集大樣本并消除偏差實驗需要數據來反駁假設。必須從足夠大的樣本中收集數據。數據越多越好。假設您要估算 1 平方公里區域內的雛菊數量。如果您使用 1 平方米的雛菊叢來估計一平方公里的數量，則不太可能得到準確的估計。您采集的樣本在科學上不有效有兩個原因：(a) 樣本是有意識地選擇的，因此存在偏差；(b) 樣本太小。一個好的估計需要隨機樣本。數據也必須在沒有偏見的情況下收集。消除偏見的最佳方法之一是使用數字。例如，與其說“非常冷”，不如說是 2°C。有些人可能會說“有點冷”或“這是一個寒冷的早晨”。這些太主觀了；它們取決于您的感受。為了消除估計雛菊數量的偏差，您應該隨機選擇許多 1 平方米的區域。您收集的樣本越多，您的總估計值就越準確。

解讀數據并得出結論

這是科學家展示他們真正的創造力和思想獨立性的時候。同樣重要的是不要有偏見。通常，“預感”可以帶來很好的解釋。如果其他科學家認為你的實驗不夠好，他們可能會推翻你對數據的解釋。在查看數據后，科學家可能會得出結論，必須建立一個新的實驗（再次進入第 3 階段），或者可能需要建立一個新的假設發展（再次階段 2）。如果結論是原始假設是正確的，那么科學家必須查看它如何與現有知識（其他科學家對該主題的知識）相適應。

用現有知識得出結論

即使一個科學家得出的結論是正確的，如果它不符合現有的數據和知識，也可能不會被其他科學家接受。有時，一個絕妙的假設會因此而被拒絕。然而，它也可能導致科學家們關注他們在其他領域的知識有多好。如果該假設與其他知識很好地吻合，那么它通常會立即被科學家接受和歡迎。

報告和發布結果

科學家向其他科學家報告假設、實驗和結論很重要。這是通過在所有其他科學家都可以訪問的科學期刊上發表工作來完成的。報告應包含足夠的細節，以允許其他科學家準確地重復報告中描述的內容。這包括對其他科學家工作的所有引用。

更多信息請關注，

http://www.biology.ie/docs/WEB_SM.pdf

https://extension.uga.edu/content/dam/extension/programs-and-services/science-behind-our-food/documents/ScientificMethod.pdf