الخطوات الثلاث الأساسية التي يستخدمها العلماء عند تصميم استقصاء لحل مشكلة ما هي:
- تحديد المشكلة
الخطوة الأولى هي تحديد المشكلة التي يرغب العلماء في حلها. يجب أن تكون المشكلة محددة وقابلة للقياس وذات صلة بالواقع. على سبيل المثال، يمكن أن تكون المشكلة "كيف يمكننا تحسين أداء البطاريات؟" أو "كيف يمكننا الحد من التلوث؟"
- صياغة الفرضيات
الخطوة الثانية هي صياغة الفرضيات. الفرضيات هي افتراضات حول العلاقة بين المتغيرات. على سبيل المثال، يمكن أن تكون الفرضية "كلما زادت سعة البطارية، زادت كفاءتها." أو "كلما قل تلوث الهواء، زادت صحة الناس."
- تصميم التجربة
الخطوة الثالثة هي تصميم التجربة. التجربة هي طريقة علمية تهدف إلى اختبار الفرضية. يجب أن تكون التجربة مصممة بشكل جيد بحيث يمكنها تقديم أدلة قوية لدعم أو دحض الفرضية. على سبيل المثال، يمكن أن تتضمن التجربة قياس أداء البطاريات بسعة مختلفة أو قياس مستويات التلوث في مناطق مختلفة.
فيما يلي شرح موسع لهذه الخطوات الثلاث:
تحديد المشكلة
تحديد المشكلة هو الخطوة الأولى في أي عملية استقصائية. يجب أن تكون المشكلة محددة وقابلة للقياس وذات صلة بالواقع.
- محددة: يجب أن تكون المشكلة محددة بدقة بحيث يسهل فهمها وتحديدها. على سبيل المثال، بدلاً من القول "كيف يمكننا تحسين البطاريات؟"، يمكن تحديد المشكلة على أنها "كيف يمكننا زيادة سعة البطاريات؟"
- قابلة للقياس: يجب أن تكون المشكلة قابلة للقياس بحيث يمكن جمع البيانات عنها وتحليلها. على سبيل المثال، بدلاً من القول "كيف يمكننا تحسين جودة الهواء؟"، يمكن تحديد المشكلة على أنها "كيف يمكننا تقليل تلوث الهواء بنسبة 50٪؟"
- ذات صلة بالواقع: يجب أن تكون المشكلة ذات صلة بالواقع بحيث يكون من الممكن حلها. على سبيل المثال، بدلاً من القول "كيف يمكننا السفر إلى المريخ؟"، يمكن تحديد المشكلة على أنها "كيف يمكننا تطوير مركبة فضائية قادرة على السفر إلى المريخ وعودة آمنة؟"
صياغة الفرضيات
بعد تحديد المشكلة، يمكن للعلماء أن يبدأوا في صياغة الفرضيات. الفرضيات هي افتراضات حول العلاقة بين المتغيرات. على سبيل المثال، إذا كانت المشكلة هي "كيف يمكننا تحسين أداء البطاريات؟"، يمكن أن تكون الفرضية "كلما زادت سعة البطارية، زادت كفاءتها."
يجب أن تكون الفرضيات قابلة للاختبار، مما يعني أنه يمكن جمع البيانات لتقييم صحتها. على سبيل المثال، يمكن اختبار الفرضية المذكورة أعلاه عن طريق قياس أداء البطاريات بسعة مختلفة.
تصميم التجربة
التجربة هي طريقة علمية تهدف إلى اختبار الفرضية. يجب أن تكون التجربة مصممة بشكل جيد بحيث يمكنها تقديم أدلة قوية لدعم أو دحض الفرضية.
هناك العديد من أنواع التجارب المختلفة التي يمكن استخدامها. يعتمد نوع التجربة المناسب على المشكلة التي يتم التحقيق فيها.
على سبيل المثال، إذا كانت المشكلة هي "كيف يمكننا الحد من التلوث؟"، يمكن استخدام تجربة ميدانية لقياس مستويات التلوث في مناطق مختلفة.
بعد تصميم التجربة، يجب تنفيذها بعناية. يجب جمع البيانات بدقة وتحليلها باستخدام الأساليب الإحصائية المناسبة.
إذا كانت النتائج تدعم الفرضية، فقد يخلص العلماء إلى أن الفرضية صحيحة. إذا كانت النتائج لا تدعم الفرضية، فقد يخلص العلماء إلى أن الفرضية خاطئة.
في بعض الحالات، قد لا تكون النتائج واضحة. في هذه الحالات، قد يحتاج العلماء إلى إجراء تجارب إضافية.
باستخدام هذه الخطوات الثلاث، يمكن للعلماء تصميم استقصاء لحل مشكلة ما.