Osservare per capire: il metodo di lavoro dello scienziato

Il metodo di lavoro dello scienziato è un processo strutturato e metodico che inizia con l’osservazione attenta del mondo naturale. Questo approccio sistematico è fondamentale per comprendere i fenomeni complessi, formulare ipotesi e testarle attraverso esperimenti accurati. La scienza, nella sua essenza, è guidata dalla curiosità e dal desiderio di esplorare l’ignoto, e l’osservazione è il primo passo cruciale in questo viaggio di scoperta.

L’osservazione, in questo contesto, va oltre la semplice visione o esame superficiale; è un’indagine attenta e ponderata che richiede attenzione ai dettagli e una comprensione profonda del contesto. Gli scienziati osservano fenomeni, raccogliendo dati e informazioni che possono rivelare modelli, relazioni e anomalie. Questo processo può avvenire in ambienti controllati, come laboratori, o in contesti naturali, a seconda della natura del fenomeno studiato.

Dalle osservazioni iniziali, gli scienziati formulano ipotesi, che sono supposizioni educate basate sulle evidenze raccolte. Un’ipotesi deve essere testabile e falsificabile, il che significa che deve essere possibile concepire un esperimento o un’osservazione che potrebbe dimostrarla errata. Questa caratteristica è fondamentale per il rigore scientifico, assicurando che le teorie siano basate su prove concrete e non su congetture.

Una volta formulata un’ipotesi, gli scienziati procedono con la fase sperimentale, dove l’ipotesi viene messa alla prova attraverso esperimenti ben pianificati. Questa fase richiede una progettazione attenta per isolare le variabili e determinare la relazione causa-effetto. Gli esperimenti devono essere ripetibili, consentendo ad altri scienziati di verificare i risultati e garantire l’affidabilità delle scoperte.

I risultati degli esperimenti vengono poi analizzati e interpretati, confrontando i dati raccolti con le ipotesi iniziali. Questo può portare alla conferma, alla revisione o al rigetto dell’ipotesi, contribuendo alla costruzione di una comprensione più profonda del fenomeno in esame. In alcuni casi, i risultati possono sollevare nuove domande, alimentando ulteriori cicli di osservazione, ipotesi e sperimentazione.

Scopriamo insieme come fanno!

• Le modalità di osservazione di uno scienziato
• Cosa osserva lo scienziato
• Lo scienziato misura ciò che osserva
• Lo scienziato prende le misure e fa delle stime
• Il metodo scientifico

Le modalità di osservazione di uno scienziato

L’uomo ha imparato a conoscere il mondo attraverso i sensi, ascoltando suoni e rumori, toccando oggetti, annusando, guardando e assaggiando tutto ciò che lo circondava.

Oltre ai propri sensi ha imparato anche ad utilizzare strumenti per confrontarsi con il mondo e per annotare e ricordare gli oggetti osservati.

La prima osservazione scientifica richiede l’individuazione di proprietà degli oggetti e dei materiali usando i sensi.

È utile concentrarsi su un senso alla volta e sulle proprietà che si possono percepire attraverso esso.

L’osservazione scientifica non richiede il parere personale, ma dati oggettivi, validi in assoluto e che non dipendono dalle emozioni dell’osservatore.

A parole si descrivono le qualità dei materiali che compongono l’oggetto osservato.

Scegli un oggetto che appartiene alla tua quotidianità e insieme ad un gruppo di amici o compagni di classe prova a descriverlo dopo averlo osservato scientificamente.

Utilizza delle frasi tipo:

• Questo oggetto ha una forma tonda, ovale, rettangolare, quadrata, è spigoloso etc;
• Questo oggetto cadendo fa rumore, produce dei suoni se viene colpito etc;
• Questo oggetto ha un odore di… ;
• Questo oggetto ha un sapore dolce, amaro, aspro etc;
• Questo oggetto ha una superficie liscia, rugosa, è freddo, è caldo etc.

Cosa osserva lo scienziato

La materia è tutto ciò che occupa uno spazio e ha una massa.

Può essere osservata in due modi:

• MACROSCOPICO: è possibile percepirla con i nostri sensi ed è presente in tutto ciò che ci circonda
• MICROSCOPICO: bisogna immaginarla costituita da particelle infinitamente piccole e impercettibili mediante i sensi, tra le quali esistono forze di interazione e spazi vuoti.

Queste particelle sono divisibili e in movimento, più la temperatura aumenta e più velocemente si muoveranno.

La materia si presenta in tre modi:

• allo stato SOLIDO: le particelle sono molto vicine tra loro e occupano posizioni fisse. Un solido quindi ha una forma propria e un volume proprio;
• allo stato LIQUIDO: le particelle sono libere di muoversi, ma restano comunque vicine. I liquidi hanno volume proprio, ma la forma è quella del recipiente che li contiene;
• allo stato AERIFORME: le particelle sono lontane e indipendenti le une dalle altre. I gas e i vapori sono quindi privi sia di volume che di forma.

Lo scienziato misura ciò che osserva

Misurare significa associare a una grandezza un numero, che esprime quante volte quella grandezza è più grande di un campione di riferimento, preso come unità di misura.

Per definire la misura di una grandezza sono necessari almeno:

• il NUMERO che esprime quante volte un campione di riferimento è contenuto nella grandezza misurata;
• l’UNITÀ DI MISURA, che esprime la quantità usata come campione.

Le grandezze e le unità di misura sono stabilite dal Sistema Internazionale di unità di misura (SI) e possono essere fondamentali o derivate.

Multipli e sottomultipli delle unità di misura vengono usati per esprimere valori molto grandi o molto piccoli delle rispettive grandezze.

La tua scrivania è 80 e tuo padre è 80.

Entrambi hanno in comune il numero 80, ma senza specificare l’unità di misura non possiamo capire quale grandezza stiamo misurando.

Allora sarà più corretto dire che la tua scrivania ha una larghezza pari a 80 centimetri e tuo padre ha una massa pari a 80 chilogrammi.

Ecco allora che le misure hanno un senso.

La misura è l’operazione che assegna in modo oggettivo e riproducibile un certo valore alla grandezza mediante l’uso di strumenti e metodi pratici e analitici.

Lo scienziato prende le misure e fa delle stime

Esistono strumenti di misura che permettono di ottenere misurazioni dirette del dato che stiamo ricercando.

Ad esempio con un righello possiamo ottenere lo spessore del nostro libro di scienze e in questo modo abbiamo effettuato una misurazione diretta.

Se invece volessimo misurare lo spessore della singola pagina allora potremmo effettuare una misurazione indiretta dividendo lo spessore totale del libro per il numero di pagine che lo compongono.

Se invece volessi sapere quanti grani di cous cous sono contenuti nel vasetto riposto sul ripiano della mia cucina allora dovrei stimare una misura.

Sapendo che il mio vasetto contiene 1 kg di cous cous potrei pesarne 10 grammi con una bilancia da cucina e contare i grani contenuti in questa minima quantità per poi moltiplicarli per cento ottenendo il numero di grani totali contenuti nel vasetto.

La stima di una misura è meno precisa della misurazione diretta.

Il metodo scientifico

Il metodo usato dagli scienziati per studiare la natura, fu ideato da Galileo Galilei (1564-1642) intorno alla metà del XVII secolo: consiste nell’osservare un fenomeno, porsi domande, cercare spiegazioni, verificarle con ulteriori osservazioni ed esperimenti e trarre conclusioni.

Quando le ipotesi sono verificate, gli scienziati costruiscono con le conoscenze acquisite una teoria che consenta di spiegare il fenomeno. È per questo motivo che il modo di procedere, così preciso e rigoroso si chiama metodo sperimentale o metodo scientifico.

Il metodo scientifico è il metodo utilizzato dagli scienziati per studiare la natura garantendo risultati riproducibili e verificabili.

Le principali fasi del metodo scientifico sono:

• l’osservazione;
• formulare domande;
• proporre delle ipotesi;
• la verifica dell’ipotesi mediante osservazioni ed esperimenti;
• l’elaborazione di una teoria;
• comunicazione dei risultati.