BİLİMSEL ÇALIŞMA YÖNTEMİ

BİYOLOJİ: Terim anlamı canlı bilimidir (bio= canlı, loji= bilim), yani kısaca canlıları inceleyen bir bilimdir. Canlıların yapısını, davranışlarını, çeşitliliklerini, vücutları içerisinde geçen temel hayat olaylarını, canlıların birbirleriyle ve çevreleriyle olan ilişkilerini inceleyen bilimdir.

Bütün canlılar gibi insanlarda yaşadığı çevre ile sürekli ilişki içindedir. Ancak diğer canlılardan farklı olarak karşılaştığı sorunları çözmede zekâsını akıllıca kullanır. Zekâsını kullanması sonucunda da diğer canlılara üstünlük kazanır. Bunu yaparken deney ve gözlemlere dayanarak gerçeklere ulaşması, akılcılığın bir gereğidir.

Duyu organlarımızın yetersiz kaldığı hallerde iş çeşitli ölçme araçları kullanarak algılama sınırlarını genişletir.

İnsan bilgi akışı sırasında aklını kullanarak gözlediği olaylara “neden, niçin, nasıl” sorularını yöneltir. İşte, bu sorulara cevap bulunamadığı zaman problemler ortaya çıkar? Bu şekilde ortaya çıkarılan bilimsel problemlerin çözümünde bilim insanı, herkes tarafından kabul edilen deney ve gözleme dayalı bilimsel çalışma yöntemi uygulanır.

Bilimsel çalışma yöntemi şu basamaklardan meydana gelir.

1-      Gözlem (Nitel-Nicel)

Bir olayı veya problemi daha iyi anlamak için çeşitli yönleriyle incelemektir. Bir başka deyişle herhangi bir olayın dikkatli ve planlı bir şekilde incelenmesine denir. Gözlem olayın gerçekleştiği doğal ortamında veya laboratuvarda aynı olayın basitleştirilmiş modeli üzerinde yapılır.

Gözlemler, problemin çözümünde kullanılarak bilgileri toplamak amacıyla yapılır. Yapılan gözlemler ikiye ayrılır

*        Nitel gözlem: Herhangi bir doğa olayının bir ara yardımı olmadan doğrudan duyu organları kullanılarak yapılan ölçümlerdir. Nitel gözlemler ile sadece olayın sayısal olmayan yönü incelenir. Bilimsel geçerliliği yoktur. Çünkü sonuçları kişiye göre değişebilir.

Örnekler;

“Bugün hava çok sıcak” denildiğinde bir başkası “Hava serin” diyebilir.

“Yemek tuzlu olmuş” denildiğinde bu durum yemeği tadan kişiye göre bir sonuçtur, bir başkası için tuzsuz gelebilir.

*        Nicel gözlem: Duyu organları yanında bilimsel ölçme araçları kullanılarak yapılan ve sayısal olarak ifade edilen gözlemlerdir.

Bilimsel ölçme araçları kullanıldığı için reddedilmesi mümkün değildir. Herkes tarafından kabul edilmesi zorunludur.

Örnekler;

“Bugün hava sıcaklığı 28^oC dir” kesin bir sonuçtur.

“Bitkinin boyu geçen yıla göre 20 cm daha fazla büyüdü.”

“Benim boyum 178 cm’dir.

Gözlemler sonucunda bazı bilgiler elde edilir. Bilim insanlarının deney ve gözlem gibi yöntemleri kullanarak araştırdıkları konu hakkında topladıkları bilgilere veri denir.

Gerçek: Herkes tarafında aynı koşullarda, aynı sonuçlarla tekrarlanan gözlemlerdir.

2-      Problemin belirlenmesi

Herhangi bir olayın nasıl ve neden olduğunu mevcut bilgilerimizle açıklayamıyorsak bu olay bizim için bir problemdir.

İnsan, karşılaştığı veya gözlemlediği olaylarla ilgili olarak “neden ve nasıl?” sorularını sorarlar. Bilimsel çalışmaların başlanması için çözülecek problemin belirlenmesi gerekir.

Örnekler;

Çevre kirliliğinin canlılar üzerindeki etkisi nedir?

Yanlış kullanılan antibiyotiklerin insan sağlığına etkileri nelerdir?

Kanser hastalığı nasıl oluşur?

Bilimsel problemlerin doğru ve net olarak ortaya konulması gerekir. Bilimsel problem olarak soruların doğru sorulması ve denenebilir olması gerekir. Bunun için bilim insanı önce gözlemler yapar ve veri toplar.

3-      Hipotez kurulması (Varsayım)

Hipotez; Eldeki gerçeklerle probleme çözümü ileri sürülen geçici çözüm yoludur.

Araştırılacak olan bilimsel sorunların çözümü için önce veriler toplanır. Sonra veriler arasında ilişki kurulup problem için geçici bir çözüm yolu ortaya konur. Araştırıcının kendi görüşlerini de ifade eden ve verilere dayalı olan bu geçici çözüme hipotez denir. Hipotez henüz doğrulu ispatlanmamış varsayımlardır.

Hipotezin Özellikleri:

1)    İyi bir hipotez kısa ve özlü olduğu kadar eldeki verilerin çoğunu da kapsamalıdır.

2)    Hipotez verilere aykırı olmamalı

3)    Probleme çözüm önermiş olmalı

4)    Yeni gerçeklere ve tahminlere yol açabilmeli

5)    Deney ve gözlemlere açık olmalı

4-      Tahminlerde bulunma

Hazırlanan hipotezin denenmesinden önce hipotezden akıl yürütme yoluyla sonuçlar çıkarılır. Hipotezden akıl yürütme yoluyla çıkarılan sonuçlara tahmin denir. Tahmin, çalışmalarda zaman kaybını önleyerek araştırmaları kolaylaştırılır.

Genellikle tahminler “Eğer ………..…. ise ………dır.” Şeklindeki cümlelerden oluşur.

5-      Deneylerin Kurulması ve Kontrollü Deney

Bilimin en önemli ilkelerinden birisi, bilim insanlarının ortaya attıkları hipotezleri somut delillerle desteklemeleridir. Biyologlar bu iş için genellikle deney ve gözlemlere başvururlar.

Deney; kontrollü şartlar altında ortaya konulan hipotezi test etmek için gerekli verinin toplandığı araştırma sürecidir.

Kontrollü deney; deney sonucunu etkileyecek şartlardan birini değiştirip, diğerlerinin sabit tutulması ile yapılan deneylere denir. Deney grubunun yanında bulunan kontrol grubu karşılaştırma imkânı verir. Aynı zamanda sonuçların güvenilirliğini arttırır.

 

Kontrollü deneylerde kontrol grubu ve deney grubu bulunur. Kontrol grubu; deneyde ölçümü yapılacak etmenleri sabit tutulan gruptur, deney grubu ise üzerinde çalışma yapılan gruptur. Kontrol grubu, deney grubunda yapılan uygulamanın etkilerinin karşılaştırılması amacıyla kullanılır.

Kontrollü deneylerde ortam şartlarından sadece bir tanesi değiştirilir. Değiştiğinde deneyin sonucunu etkileyen değişkene, diğer bir deyişle deneyde etkisi araştırılan değişkene bağımsız değişken denir. Bağımsız değişkene bağlı olarak değişen değişkene bağımlı değişken denir. Örneğin minerallerin bitki gelişimine etkisi araştırılırken diğer tüm şartlar sabit tutulur ve her deney grubunda sadece bir mineral çeşidi değiştirilir. Burada kullanılan mineral çeşidi bağımsız değişkendir.  Kullanılan mineral çeşidine göre bitki gelişiminde meydana gelen değişim ise bu renge bağlı olarak değişen sonuç bağımlı değişkendir.

Deneylerde, bağımsız değişkenin bağımlı değişken üzerindeki etkilerini maskeleyecek ortam şartlarının belirlenmesi ve bunların sabit tutulması çok önemlidir.

Bazen deney yapılması imkânsız çalışmalarda deneme yanılma yöntemi kullanılır. Bu yönteme Ampirik Deney denir.

Ampirik Deney (Deneme – Yanılma Metodu): Kontrollü deneylerin yapılamadığı durumlarda başvurulan; zaman, para ve enerji kaybına yol açan rastgele deneme-yanılma yoluyla sonuca ulaşmaya çalışılan yöntemdir. Kanser araştırmalarında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir.

6-      Verilerin analizi ve sonuç çıkarma

Bir bilimsel çalışmada verilerin elde edilmesi çalışmanın sonuna gelindiği anlamına gelmez. Verilerin analizi ve değerlendirilmesi bilim insanları için çok önemli bir aşamayı temsil eder. Bu aşamada bilim insanları, elde edilen verilerin hipotezlerini destekleme durumlarını değerlendirir ve gerektiğinde ilave veri toplarlar. Elde edilen verilerin hipotezlerini destekleme durumuna göre sonuca yönelik çıkarımda bulunurlar.

Yapılan gözlem ve deneyler tahminleri doğrularsa hipotezin doğruluğu güçlenir. Tersine, gözlem ve deneyler tahminleri doğrulamazsa hipotez çürütülmüş olur. Bu durumda hipotez terk edilir. Eldeki veriler ve sonuçlar tekrar gözden geçirilerek yeni hipotezler kurulur.

7-      Raporlama

Verilerin analiziyle ulaşılan değerlendirme sonuçları diğer bilim insanları ile paylaşılır. Bunun için bilim insanları çalışma sonuçlarını bilimsel dergilerde yayınlarlar ve konferanslarda sunarlar. Bilim insanları kendi alanları ile ilgili gelişmeleri de bu yolla takip ederler. Çalışmaların yayınlanması, yapılan çalışma sonuçlarının diğer bilim insanları tarafında da test edilmesini sağlar. Bunun sonucunda çalışmalar desteklenir veya hatalar gösterilir.

Bilimin ortaya koyduğu bilgiler güvenilir olduğu gibi her zaman değişime açıktır.

Bilimsel bilgiler doğruluğu ispatlanmış bilgiler olmasına rağmen değişmez bilgiler değillerdir. Bilim, doğa hakkındaki bilgilerimizin geliştiği ve değiştiği bir süreçtir. Bilimsel bilgiler teknoloji ve bilgi düzeyindeki ilerleme, yeni bulguların ortaya çıkması, eski bulguların yeniden yorumlanması veya sosyokültürel faktörlerin etkisiyle değişebilir. Örneğin 1960’lara kadar mantarlar, bitkiler âlemi altında sınıflandırılıyordu. Ancak günümüzde, elde ettiğimiz bilgiler ve değişen anlayışımız nedeniyle bu iki canlı grubu farklı âlemler olarak düşünülmektedir. Bilimin ortaya koyduğu bilgiler güvenilir olduğu gibi her zaman değişime açıktır.

Ortaya atılan bir iddianın arkasındaki bulgu ve deliller o iddiayı destekleyerek güvenilir bir hale getirebilir. Ancak mantıksal olarak hiçbir zaman onun tamamen doğru olduğunu ispatlamaz.

8-      Teori ve Kanun

Teori ve kanun birbirinden farklı kavramlardır, aralarında hiyerarşi yoktur. Bilimsel bir teori, hipoteze göre çok daha geniş kapsamlıdır.

Teori: Teoriler doğada gerçekleşen olaylar hakkında yapılan ve arkasında güçlü deliller bulunan açıklamalardır. Teoriler gözlemlenen bir olguyla ilgili yapılan genelleme­lerin detaylı bilimsel açıklamalardır. Neden sorusuna cevap arar.

Örnek; Evrim teorisi, kıtaların oluşum teorisi vb.

Kanun: Bilimsel kanunlar, bir olayın belirli şartlar altında nasıl gerçekleştiğini açıklar. Bilimsel kanunlar, doğruluğu kanıt­lanmış genelleyici önermelerdir. Sadece bir olayı kapsar. Kanunlar nasıl sorusuna cevap arar.

Örnek; Yerçekimi Kanunu, Mendel Kanunları

Bilimsel kanunlar doğal olayların “nasıl” gerçekleştiği sorusuna cevap verirken, teoriler kanunları açıklar ve “neden” sorusuna cevap vermeye çalışır.

Sıkça karşılaşılan bir yanılgı, hipotezlerin teorilere dönüştüğü daha sonra teorilerin yeterli delillerle ispatlanması durumunda kanunlara dönüştüğü düşüncesidir. Ancak, teoriler ve kanunlar arasında bu şekilde hiyerarşik bir ilişki yoktur.

Teori ve kanun birbirlerinden farklı bilimsel bilgi türleridir ve teoriler kanunlara dönüşmez

ÖRNEK BİR BİLİMSEL ÇALIŞMA YÖNTEMİ

1.     Gözlem: Orta Anadolu Bölgesinde yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmektedir.

2.     Problem: Orta Anadolu Bölgesinde yetişen bitkilerdeki çinko eksikliğinin nedeni nedir?

3.     Verilerin toplanması: 

1.     Bu bölgedeki topraklarda toplam çinko miktarının zengin olduğu gözlemlenmiştir

2.     Bu bölgedeki toprakların kireç içeriği fazla ve pH değeri yüksek.

3.     Bu bölgedeki topraklar kil bakımından zengin.

4.     Bu bölgedeki topraklar organik maddeler bakımından fakir.

5.     Bu bölgedeki toprakların nem oranı az.

6.     Bu bölgedeki topraklara her yıl yüksek dozlarda fosfor ve fosfor içerikli gübreler verilmektedir.

7.     Bu bölgedeki topraklarda yetişen bitkiler kısa boylu kalmaktadır.

4.     Hipotez: 

1.     Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi, topraktaki fazla kireç ve yüksek pHdır.

2.     Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi, topraktaki kil miktarının fazla olmasıdır.

3.     Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi, topraktaki organik maddenin az olmasıdır.

4.     Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi, yağışların az olmasıdır.

5.     Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi, topraktaki fazla fosfordur.

5.     Tahmin: 

1.     Eğer 1. hipotezim doğru ise, fazla kireç ve yüksek pH ‘lı topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.

2.     Eğer 2. hipotezim doğru ise, kil miktarının fazla olduğu topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.

3.     Eğer 3. hipotezim doğru ise, organik maddenin az olduğu topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.

4.     Eğer 4. hipotezim doğru ise, kurak bölgelerde yaşayan bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.

5.     Eğer 5. hipotezim doğru ise, fosfor içerikli gübrelerin verildiği topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.

6.     Kontrollü Deney: 

Aynı tür buğday bitkileri ile çalışmalar yapılır. Her tahmin için bir deney grubu bir de kontrol grubu oluşturulur.

1.     Yapılan çalışmalarda toprak pH’sının 6’dan 7’ye yükseltilmesiyle bitkilerin topraktan çinko alımının 100-150 kez bir azalma gösterdiği bulunmuştur.

2.     Kilin, toprağın çinkoyu kuvvetlice bağlayarak tutmasını sağladığı bulunmuştur.

3.     Organik maddelerin, toprakta çinkonun kolaylıkla hareket etmesine ve çözünür formda kalmasını sağladığı ortaya çıkmıştır.

4.     Toprak neminin, çinkonun bitki köklerine taşınmasında ve dolayısı ile köklerce alımında belirleyici bir rol oynadığı saptanmıştır.

5.     Yüksek dozlarda uygulanan fosfor, bitkilerin köklenme etkinliğini azaltarak bitkinin toprakla yeterince bağlantı kurmasını ve dolayısı ile bitkinin toprağın çinkosundan yararlanmasının sınırlandığı ortaya çıkmıştır. Ayrıca, yüksek dozdaki fosfor, bitki köklerinde ortak yaşayan ve bitkilerin topraktan çinko alımında büyük rol oynayan mikoriza mantarının etkinliğinin azalmasına neden olduğu saptanmıştır.

7.     Sonuç:

Bitkilerdeki çinko eksikliğinin, topraktaki çinko miktarıyla direkt bağlantılı olmadığı, toprağın sahip olduğu birtakım fiziksel ve kimyasal özelliklerden kaynaklandığı bulunmuştur. Bu özelliklerden başlıcaları: Toprağın pH’sı, topraktaki kil, organik madde ve fosfor miktarı ve toprağın nemi.

NOT:

1.     Bilimsel çalışma basamakları yukarıda verildiği gibi olduğu gibidir. Ancak test sorularını çözmenize yardımcı olması bakımından aşağıda verilen basamakları kullanmak gerekebilir.