أسس المنهج التجريبي

خلال الجزء المختبري لمعظم مختبرات البيولوجيا، ستجري تجارب بحثية كثيرة باستخدام أسس المنهج التجريبي أو الطرق التجريبية، كما يقدم هذا البيان ملخصًا للخطوات المستخدمة في متابعة البحث العلمي، وهذه الطريقة لا تستخدم فقط في البيولوجيا ولكن في الكيمياء والفيزياء والجيولوجيا والعلوم الصلبة الأخرى.

ولجمع المعلومات حول العالم البيولوجي، يستخدم الإحصائيون آليتين، وهي إدراكنا الحسي وقدرتنا على التفكير، كما يمكنهم تحديد أنواع الأشجار في الغابة بأعينهم وحسابها بطريقة العد، ويمكننا التعرف على الطيور في مظلة الغابات بآذانهم، فالمس والذوق يساعدنا في تجربة العالم البيولوجي أيضًا مع المعلومات التي نجمعها من حواسنا.

كما يمكن لهؤلاء الإحصائيين أن يجعلو من الاستدلالات باستخدام المنطق، فعلى سبيل المثال أنت تعلم أنك ترى أشجار النخيل في المناطق المدارية وشبه المدارية ويمكن أن تستنتج أن أشجار النخيل لن توجد في وسط ولاية ماين الأمريكية بسبب قسوة شتاءها.

وذلك لجعل أسس المنهج التجريبي التي تسمح لنا بعمل تنبؤات حول العالم الطبيعي، لذا فيحاول العلماء التنبؤ بالأحداث المستقبلية وربما التحكم فيها بناءً على المعرفة الحالية، كما تعتمد القدرة على عمل تنبؤات دقيقة على الخطوات السبعة للطريقة العلمية.

الخطوات السبعة للطريقة العلمية في أبحاث أسس المنهج التجريبي

الخطوة الأولى: كتابة الملاحظات

يجب أن تكون هذه الملاحظات موضوعية وليست ذاتية، وبمعنى آخر يجب أن تكون الملاحظات قادرة على التحقق من قِبل علماء آخرين، أما الملاحظات الذاتية التي تستند إلى الآراء والمعتقدات الشخصية ليست في مجال العلوم.

فالخطوة الأولى في أسس المنهج التجريبي هي تقديم ملاحظات موضوعية، تستند إلى أحداث معينة حدثت بالفعل ويمكن التحقق منها من قبل الآخرين على أنها صحيحة أو خاطئة.

الخطوة الثانية: تشكيل الفرضية

كعلماء ملاحظاتهم تخبرهم عن الماضي أو الحاضر، لذا فهم يريدون أن يكونوا قادرين على التنبؤ بالأحداث المستقبلية، لذلك يجب أن يستخدموا قدرتهم على التفكير دائمًا.

كما يستخدم العلماء معرفتهم بالأحداث الماضية لتطوير مبدأ أو تفسير عام للمساعدة في التنبؤ بالأحداث المستقبلية، والذي يسمى المبدأ العام بالفرضية، كما يسمى أيضًا بنوع المنطق المنطقي أو المنطقي الاستقرائي (اشتقاق تعميم من تفاصيل محددة).

ملحوظة:

يجب أن تحتوي الفرضية على الخصائص التالية:

1- يجب أن يكون مبدأً عاماً يحمل عبر المكان والزمان

2- يجب أن تكون فكرة مبدئية

3- يجب أن تتفق مع الملاحظات المتاحة

4- يجب أن تبقى بسيطة بقدر الإمكان.

5- يجب أن تكون قابلة للاختبار ويمكن أن تكون مزيفة، وبعبارة أخرى ينبغي أن يكون هناك

6- طريقة لإظهار الفرضية الخاطئة، والتي تعتبر وسيلة لدحض الفرضية من الأساس.

الخطوة الثالثة: وضع التنبؤ

من الخطوة الثانية وضعنا فرضية مؤقتة وقد تكون أو لا تكون صحيحة، ولكن كيف يمكننا أن نقرر ما إذا كانت فرضيتنا صحيحة أم خاطئة؟

يجب أن تكون فرضيتنا واسعة عند معرفة أسس المنهج التجريبي، كما يلزم أن تطبق بشكل موحد عبر الزمان والمكان، حيث لا يمكن للعلماء عادة التحقق من كل موقف ممكن حيث قد تنطبق الفرضية، لننظر في الفرضية فعلى سبيل المثال جميع الخلايا النباتية لديها نواة، لا يمكننا فحص كل النباتات الحية وكل النباتات التي عاشت على الإطلاق لمعرفة ما إذا كانت هذه الفرضية خاطئة، وبدلاً من ذلك نولد تنبؤًا باستخدام التفكير الاستنتاجي (توليد توقع محدد من التعميم) من فرضيتنا، ومنها يمكننا أن نجعل التنبؤ التالي: إذا قمت بفحص خلايا من ورقة أي عشب، فكل واحدة منها سيكون لها نواة.

الآن دعنا نفكر في فرضية الدواء، فعقار سيلبرا مثلًا لا يساعد في تخفيف التهاب المفاصل الروماتويدي، ولاختبار هذه الفرضية نحتاج إلى اختيار مجموعة محددة من الشروط ثم التنبؤ بما سيحدث في ظل هذه الشروط إذا كانت الفرضية صحيحة، والحالات التي قد ترغب في اختبارها هي الجرعات التي تدار، وطول المدة التي يستغرقها الدواء، وأعمار المرضى وعدد الأشخاص الذين يتعين اختبارهم.

وكل هذه الشروط التي تخضع للتغيير تسمى المتغيرات في أسس المنهج التجريبي، ولقياس تأثير سيليبرا نحتاج إلى إجراء تجربة مضبوطة، حيث تخضع المجموعة التجريبية للمتغير الذي نريد اختباره ولا تتعرض المجموعة الضابطة لهذا المتغير، وفي تجربة مضبوطة فإن المتغير الوحيد الذي يجب أن يكون مختلفًا بين المجموعتين هو المتغير الذي نريد اختباره.

التنبؤ بناء على ملاحظات تأثير سيلبرا في المختبر

التنبؤ يتمثل في المرضى الذين يعانون من التهاب المفاصل الروماتويدي الذين يتناولون سيليبرا والمرضى الذين يتناولون دواء وهميًا بدلًا من المخدرات، حيث لا يختلفون في شدة التهاب المفاصل الروماتويدي مع ملاحظة أننا نبني تنبؤنا على فرضيتنا الفارغة بعدم وجود تأثير لسيليبرا.

الخطوة الرابعة: إجراء التجربة

نحن نعتمد مرة أخرى على تصورنا الحسي لجمع المعلومات لتصميم تجربة على أساس التنبؤ لدينا، وقد تكون تجربتنا على النحو التالي: سيتم تخصيص 1000 مريض تتراوح أعمارهم بين 50 و 70 عامًا بشكل عشوائي إلى واحدة من مجموعتين من 500،

المجموعة التجريبية ستأخذ سيليبرا أربع مرات في اليوم وستأخذ المجموعة الضابطة دواءًا وهميًا للنشا أربع مرات في يوم، فلن يعرف المرضى ما إذا كانت أقراصهم هي Celebra أو الدواء الوهمي، وسيأخذ المرضى الأدوية لمدة شهرين مثلًا، وفي نهاية تلك الشهرين سيتم إجراء فحوصات طبية لتحديد ما إذا كانت مرونة الذراعين والأصابع قد تغيرت أم لا.

الخطوة الخامسة: تحليل نتائج التجربة

أسفرت التجربة السابقة عن النتائج التالية: أبلغ 350 شخصًا من 500 شخص أخذوا Celebra عن التهاب المفاصل المتناقص في نهاية الفترة، و65 من 500 شخص الذين تناولوا الدواء الوهمي أبلغوا عن تحسن.

كما أظهرت البيانات أنه كان هناك تأثيرًا كبيرًا منCelebra   الذي يحتاج إلى إجراء تحليل إحصائي لإظهار التأثير، كما يكشف هذا التحليل عن وجود تأثير ذي دلالة إحصائية لـ Celebra.

الخطوة السادسة: رسم خاتمة

من تحليلنا للتجربة، فيتبين أن لدينا نتيجتان محتملتان: النتائج تتفق مع التنبؤ أو أنها لا تتوافق معه، وفي حالتنا يمكننا أن نرفض تنبؤنا بعدم تأثير Celebra نظرًا لأن التوقع خاطئ، ولذلك يجب علينا أيضًا رفض الفرضية التي استند إليها.

مهمتنا الآن هي إعادة صياغة الفرضية، وهي شكل يتوافق مع المعلومات المتاحة، فتكون فرضيتنا الآن هي أن سيلبرا يقلل من التهاب المفاصل الروماتويدي مقارنة بإعطاء الدواء الوهمي، ومع وجود المعلومات السابقة نحن افترتضنا أنها صحيحة.

أيضًا هناك دائمًا تفسيرات أخرى يمكن أن تفسر النتائج، ومن المحتمل أن أكثر من 500 مريض أخذوا سيليبرا سوف يتحسنون على أي حال، ومن المحتمل أيضًا أن الكثير من المرضى الذين تناولوا سيليبرا يتناولون الموز يوميًا وأن الموز يحسن التهاب المفاصل، كما يمكنك اقتراح تفسيرات أخرى لا حصر لها.

ولكن كيف يمكن أن نثبت أن فرضيتنا الجديدة صحيحة؟ نحن لا نستطيع أبدًا إثبات ذلك، فالطريقة العلمية لا تسمح بإثبات أي فرضية القامة على أسس المنهج التجريبي، يمكن دحض الفرضيات وفي هذه الحالة يتم رفض الفرضية على أنها خاطئة، وكل ما يمكن أن نقوله عن الفرضية هو اختبار لتزويرها هو أننا فشلنا في دحضها، فهناك عالم من الاختلاف بين الفشل في دحض وإثبات تلك النظرية القائمة على أسس المنهج التجريبي العلمي.

الخطوة السابعة: الإبلاغ عن النتائج

ينشر العلماء نتائجهم في مجلات علمية وكتب وفي محادثات في اجتماعات وطنية ودولية وفي ندوات في الكليات والجامعات، فنشر النتائج هو جزء أساسي من المنهج العلمي، كما يسمح للأفراد الآخرين بالتحقق من نتائجك أو تطوير اختبارات جديدة لفرضيتك أو تطبيق المعرفة التي اكتسبتها لحل المشكلات الأخرى.

الخلاصة:

الأساليب التجريبية هي نوع واحد من جمع البيانات التي يمكن استخدامها لتقييم المعرفة النظرية في أسس المنهج التجريبي، إنها بالتأكيد ليست الطريقة الوحيدة، حيث تتوفر للعديد من الطرق الأخرى مثل المسوحات وتحليل المحتوى والمراقبة المنظمة وغير المنظمة وغيرها. كما أن بعض الأبحاث تبحث عن العلاقات بين المفاهيم المختلفة لــ أسس المنهج التجريبي، والتي تعتمد على أن تكون قادرًا بشكل موثوق على استنتاج أن الأمور مرتبطة بالطرق في فهم أجزاء الجهاز التنبئي التي تحتاج إلى مراجعة.