IL METODO SCIENTIFICO
Per studiare la natura gli scienziati si servono della
combinazione di due fondamentali approcci
• La biologia ricorre a due approcci scientifici
principali:
– Metodo induttivo: ricava principi generali da un
gran numero di osservazioni specifiche
– Metodo ipotetico-deduttivo: partendo dalle
osservazioni sui fenomeni naturali si formulano
ipotesi sulle loro cause, le ipotesi portano a
formulare previsioni che possono essere
verificate sperimentalmente
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IL Metodo Scientifico
•
•
•
•
•
•
Osservazione
Raccolta dati
Formulazione di un’ipotesi
Verifica dell’ipotesi (controllo, riproducibilità)
Sviluppo della teoria basata sui risultati
Comunicazione dei risultati
L’ipotesi
• Intuizione, risposta alle domande
• Guidata dall’osservazione
• Affermazioni verificabili
Basi per formulare l’ipotesi
• Raccolta di informazioni
• Osservazioni
Esempio di ipotesi
• Osservazione –
– La vostra pianta non sta crescendo
come dovrebbe
• Raccolta delle informazioni
– La terra è stata usata più volte per
crescere altre piante (che hanno
usato i nutrienti)
• Ipotesi
– Una crescita adeguata richiede
una quantità sufficiente di
nutrienti
Verificare l’ipotesi
•
•
•
•
•
•
Ottenere le informazioni preliminari
Raffinare l’ipotesi
Condurre gli esperimenti
Controllare tutte le variabili
Raccogliere e analizzare i dati
Derivare le conclusioni sulla base dei
dati
Esempio: raccogliere le informazioni
•
•
Trovate gli articoli che parlano dei fertilizzanti per le piante
Scoprite quali sono gli effetti di diverse quantità di fertilizzante
Esempio: raffinare l’ipotesi
• Formulate l’ipotesi sottoforma di se/allora
“Se alle piante è data una quantità X del fertilizzante Y, la
loro crescita in altezza aumenta almeno del 30%”
Esempio: verificare l’ipotesi
• Progettate l’esperimento per ottenere i dati
• Potete usare diverse dosi di fertilizzante per
misurare la crescita delle piante.
Ipotesi diverse possono richiedere metodi
diversi
• I paleontologi possono usare le specie viventi per
studiare quelle estinte
• La ricerca biomedica utilizza diverse tipologie di
soggetti
• Potrebbe essere necessario costruire modelli
matematici
• E molte altre possibilità….
Esempio: esperimento controllato
• Variabile indipendente = quantità di fertilizzante
• Variabile dipendente = crescita delle piante
15 ml
30 ml
45 ml
60 ml
Controllo
(senza fertilizzante)
Altre variabili
– È necessario che siano uguali tra i diversi campioni
dell’esperimento
– In questo modo l’effetto sarà simile per tutti i
campioni dell’esperimento
Tipo di terreno
Esposizione
alla luce
Temperatura
Quantità di
acqua
Tipo di pianta
Il controllo o standard
• E’ un esperimento replicato senza la variabile indipendente
• L’osservazione di cambiamenti nei controlli significa che sono indotti
da fattori diversi dalle variabili indipendenti.
15 ml
30 ml
45 ml
60 ml
Controllo
(senza fertilizzante)
Raccogliere e analizzare i dati
• Dati quantitativi (misurazioni numeriche)
– Altezza delle piante
– Numero di foglie
– Fiori per pianta
• Dati qualitativi (descrizione)
– Colore delle foglie
ALTEZZA MEDIA DELLE PIANTE (in cm)
Quantità di fertilizzante (in ml)
0 settimane
6 settimane
Aumento dell’altezza
delle piante
INTENSITA’ DEL COLORE VERDE DELLE FOGLIE DELLE PIANTE
Quantità di fertilizzante (in ml)
0 settimane
6 settimane
Aumento
dell’altezza
delle piante
medio
medio
medio
medio
medio
chiaro
medio
scuro
scuro
scuro
assente
negativo
positivo
positivo
positivo
Trarre le conclusioni dai dati
• I dati supportano l’ipotesi?
– No: Utilizza i dati per formulare una nuova ipotesi
– Sì: Raccogli i dati in una relazione per comunicarli. Quindi,
conduci altri esperimenti per raffinare l’ipotesi.
Tipo di terreno
Esposizione
alla luce
Temperatura
Quantità di
acqua
Tipo di pianta
Limiti sperimentali
•
•
•
Effettuando più esperimenti si possono osservare comportamenti
diversi
Il caso e gli errori possono influenzare i risultati
Ripetere più volte gli esperimenti permette di rinforzare l’ipotesi
15 ml
30 ml
45 ml
60 ml
Controllo
(senza fertilizzante)
Gli scienziati non possono comprovare le ipotesi; possono
solo supportare le ipotesi con delle evidenze sperimentali
Il metodo scientifico all’opera
“Come mai alcune specie di serpenti innocui
hanno le stesse colorazioni vivaci di serpenti
velenosi?”
– Un’ipotesi è che in questo modo ottengano un
vantaggio perché vengono evitati dai predatori come
se fossero velenosi
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Il metodo scientifico all’opera
• Una previsione, derivante da questa ipotesi, è
che i “finti velenosi” vengano attaccati meno dei
serpenti innocui con colorazioni normali
– La previsione è messa alla prova con un gruppo
sperimentale di serpenti artificiali che riproducono
la livrea dei “finti velenosi”
– L’esperimento prevede anche un gruppo controllo di
serpenti artificiali con una livrea marrone
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23
Falso serpente corallo (Lampropeltis triangulum elapsoides), non velenoso.
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Fantoccio di falso serpente corallo senza segni di aggressione (a sinistra) e fantoccio di
serpente marrone attaccato da un orso (a destra).
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Percentuale degli attacchi totali
ai serpenti artificiali
100
80
Fantocci di
falso serpente
corallo
60
Fantocci di
serpente
marrone
84%
83%
40
20
17%
16%
0
Serpente
corallo
assente
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Serpente
corallo
presente
Il metodo scientifico all’opera
• I risultati non falsificano la teoria
– Dove il serpente corallo è presente i fantocci di
“finto serpente corallo” vengono attaccati meno
frequentemente dei fantocci di serpente marrone:
i predatori si saranno evoluti in modo da evitare il
rischio di attaccare un serpente velenoso
– Dove il serpente corallo è assente i fantocci “finto
serpente corallo” vengono attaccati di più dei
serpenti marroni, perché i predatori non hanno
subito la pressione evolutiva determinata dalla
presenza del serpente velenoso
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Esistono dei “pregiudizi” nella scienza?
•
Bisogna fare attenzione che l’interpretazione sia supportata dai dati
sperimentali e non dovuta a:
– Preconcetti
– Credenze
•
Il sistema scientifico ha una struttura che permette di monitorare se
stesso in modo tale da ridurre il più possibile le interpretazioni affette da
pregiudizio .
Nell’Ottocento alcuni scienziati
ritenevano che la dimensione del
cervello umano correlasse con
l’intelligenza.
Le teorie
•
•
•
Spiegano le ipotesi in modo coerente
Devono essere verificate sperimentalmente in modo rigoroso
Devono essere confutabili (cioè sottoponibili a verifica)
Il modello di Tolomeo
prevedeva che la Terra fosse
al centro dell’Universo
Qual è la differenza tra ipotesi e teoria?
– Un’ipotesi è una spiegazione provvisoria di una serie
di osservazioni
– Una teoria spiega una grande quantità di
osservazioni ed è sostenuta da moltissime prove;
inoltre fa da base per lo sviluppo di nuove ipotesi
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Comunicare i risultati scientifici
• La comunicazione è cruciale per la scienza
• Modalità per condividere le informazioni:
– Riviste scientifiche
– Libri
– Conferenze
