IL METODO SCIENTIFICO 2016
annuncio pubblicitario
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 2 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 21 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 22 23 Falso serpente corallo (Lampropeltis triangulum elapsoides), non velenoso. 24 Fantoccio di falso serpente corallo senza segni di aggressione (a sinistra) e fantoccio di serpente marrone attaccato da un orso (a destra). 25 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 26 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 27 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 30 Comunicare i risultati scientifici • La comunicazione è cruciale per la scienza • Modalità per condividere le informazioni: – Riviste scientifiche – Libri – Conferenze
