วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (scientific method) เป็นกระบวนการศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีแบบแผนขั้นตอน โดยภาพรวมสามารถทำได้ดังนี้
การสังเกต
การตั้งสมมติฐาน เป็นการคาดคะเนคำตอบของคำถามหรือปัญหา โดยมีพื้นฐานจากการสังเกต ความรู้ หรือประสบการณ์เดิม โดยทั่วไปสมมติฐานจะเขียนในรูปของข้อความที่แสดงเหตุและผลที่เกิดขึ้น หรืออีกนัยหนึ่งจะเป็นความสัมพันธ์ของตัวแปรต้นและตัวแปรตาม
การตรวจสอบสมมติฐาน เป็นกระบวนการหาคำตอบของสมมติฐาน โดยมีการออกแบบ การทดลองให้มีการควบคุมปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลต่อการทดลอง รวมถึงขั้นตอนการทดลองที่ชัดเจน
การสรุปผล การรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ผล เป็นการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การตรวจสอบ สมมติฐาน มารวบรวม วิเคราะห์ และอธิบายข้อเท็จจริง ทั้งนี้ ในการศึกษาหาความรู้วิทยาศาสตร์นั้นไม่มีรูปแบบที่ตายตัว โดยอาจมีรายละเอียดที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับคำถาม บริบท หรือวิธีการที่ใช้ในการสำรวจตรวจสอบ การเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ของนักเรียนในระดับชั้นต่าง ๆ ที่ผ่านมานั้นมีการทดลองและกิจกรรม ที่ส่งเสริมให้ได้ใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ศึกษาหาความรู้ นักเรียนลองพิจารณาสถานการณ์ต่อไปนี้ว่าเกี่ยวข้องกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์อย่างไร
นักเรียนคนหนึ่งดื่มน้ำอัดลมแล้วพบว่า น้ำอัดลมที่แช่เย็นมีความซ่ามากกว่าน้ำอัดลมที่ไม่แช่เย็น จึงเกิดความสงสัยว่าเพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น จากการที่นักเรียนสังเกตว่า เมื่อดื่มน้ำอัดลมที่แช่เย็นแล้วรู้สึกว่ามีความซ่ามากกว่า น้ำอัดลมที่ไม่แช่เย็น นักเรียนคิดว่า ความเข้มข้นของกรดคาร์บอนิกที่อยู่ในน้ำอัดลม เป็นสาเหตุให้น้ำอัดลมมีความซ่า จึงตั้งสมมติฐานว่า "น้ำอัดลมที่แช่เย็นจะมีความเข้มข้นของกรดคาร์บอนิกมากกว่าน้ำอัดลมที่ไม่แช่เย็น" จึงวางแผนการทดลองโดยการวัดค่า pH ของน้ำอัดลม ที่เพึ่งเปิดขวดทั้งที่แช่เย็นและไม่แช่เย็น เมื่อนักเรียนทำการทดลองตามแผนการทดลองที่วางไว้ พบว่าน้ำอัดลมที่แช่เย็นมีค่า pH เท่ากับ 2 และน้ำอัดลมที่อุณหภูมิห้องมีค่า pH เท่ากับ 3 ซึ่งสอดคล้องกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ นักเรียนจึงสรุปผลการทดลองว่า น้ำอัดลมที่แช่เย็นมีความเข้มข้นของกรดคาร์บอนิกมากกว่าจึงมีความซ่ามากกว่าน้ำอัดลมที่ไม่แช่เย็น
จากตัวอย่างสถานการณ์ข้างต้น จงตอบคำถามต่อไปนี้ 1. การออกแบบการทดลองสอดคล้องกับสมมติฐานที่ตั้งไว้หรือไม่อย่างไร 2. การสรุปผลการทดลองสอดคล้องกับข้อเท็จจริงที่ได้จากการตรวจสอบสมมติฐานหรือไม่ อย่างไร 3. สมมติฐานที่ตั้งไว้ สอดคล้องกับสิ่งที่สังเกตได้ว่าน้ำอัดลมที่แช่เย็นมีความซ่ามากกว่าน้ำอัดลมที่ไม่แช่เย็นหรือไม่ อย่างไร 4. ถ้านักเรียนต้องการออกแบบการทดลองเพื่อตอบคำถามว่า เพราะเหตุใดเมื่อดื่มน้ำอัดลมที่แช่เย็น จึงรู้สึกว่ามีความซ่ามากกว่าน้ำอัดลมที่ไม่แช่เย็น นักเรียนคิดว่าควรมีข้อมูลใดเพิ่มเติมบ้าง ตอบ : องค์ประกอบในน้ำอัดลม ปัจจัยที่ทำให้เกิดความซ่า
นอกจากวิธีการทางวิทยาศาสตร์แล้วการเขียนรายงานการทดลองเป็นสิ่งสำคัญ เช่นกันเพราะนอกจากจะช่วยให้ผู้ที่ทำการทดลองมีข้อมูล ไว้อ้างอิงแล้ว รายงานยังเป็นเครื่องมือสื่อสารที่ผู้อื่น สามารถนำไปศึกษาและปฏิบัติตามได้ โดยหัวข้อที่ควรมีในรายงานการทดลองมีดังนี้
การศึกษาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ต้องอาศัยทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (scientific process skill) และจิตวิทยาศาสตร์ (scientfic mind) โดยมีรายละเอียดดังนี้ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เป็นความสามารถและความชำนาญในการคิด เพื่อค้นหาความรู้และแก้ไขปัญหา โดยทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ประกอบด้วย 14 ทักษะ คือ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ประกอบด้วย 14 ทักษะ
จิตวิทยาศาสตร์เป็นความรู้สึก นึกคิด พฤติกรรมหรือลักษณะนิสัยที่เป็นผลมาจากประสบการณ์ และการเรียนรู้ ซึ่งมีอิทธิพลต่อความคิด การตัดสินใจ หรือพฤติกรรมของบุคคลต่อความรู้หรือ สิ่งที่มีความเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ เช่น ความอยากรู้อยากเห็น การใช้วิจารณญาณ ความใจกว้าง ความซื่อสัตย์ ความมุ่งมั่นอดทน ความรอบคอบ การเห็นความสำคัญและคุณค่าของวิทยาศาสตร์ การที่นักเรียนมีเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์ เห็นคุณค่าของการเรียนวิทยาศาสตร์ ย่อมจะทำให้ มีความฝักใฝ่ในการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และมีการนำความรู้ไปใช้ประโยชน์อย่างถูกต้องเหมาะสม
การศึกษาความรู้ทางวิทยาศาสตร์นั้น นอกจากการเรียนรู้อย่างเป็นระบบตามวิธีการทางวิทยาศาสตร์ โดยอาศัยทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และจิตวิทยาศาสตร์แล้วนั้น ผู้เรียนยังต้องคำนึงถึงจริยธรรม ซึ่งเกี่ยวข้องกับความถูกต้องในการศึกษาวิทยาศาสตร์ที่มีต่อตนเอง ผู้อื่น และสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างจริยธรรมทางวิทยาศาสตร์ เช่น ความซื่อสัตย์ในการรายงานข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ การวิเคราะห์และแปลความหมายข้อมูลอย่างอิสระบนพื้นฐานของข้อมูลที่มีอยู่ โดย ไม่ให้ข้อมูลจากแหล่งภายนอกมีอิทธิพลต่อการวิเคราะห์และการตีความ การอ้างอิงแหล่งของข้อมูล ต่าง ๆ อย่างเหมาะสม ความรับผิดชอบต่อสังคมหรือสภาพแวดล้อม
การทำปฏิบัติการให้ปลอดภัยผู้ทำปฏิบัติการต้องทราบเกี่ยวกับประเภทของสารเคมีที่ใช้ วิธีปฏิบัติการทดลอง ข้อควรปฏิบัติในการทำปฏิบัติการเคมี และการกำจัดสารเคมี รวมถึงต้องมีความรู้และสามารถปฐมพยาบาลเบื้องต้น เพื่อลดความรุนแรง และความเสียหายที่เกิดขึ้นได้ ความน่าเชื่อถือของข้อมูลจากการทำปฏิบัติการเคมี พิจารณาได้จากความเที่ยงและความแม่น ซึ่งขึ้นกับทักษะของผู้ทำปฏิบัติการในการวัดปริมาณสาร และความละเอียดของเครื่องมือและอุปกรณ์ที่ใช้ การบอกปริมาณของสารอาจระบุอยู่ในหน่วยต่าง ๆ ดังนั้นเพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ตรงกัน จึงมีการกำหนดหน่วยในระบบเอสไอให้เป็นหน่วยสากล โดยการเปลี่ยนหน่วยเพื่อให้เป็นหน่วยสากล สามารถทำได้ด้วยการใช้แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย การทำปฏิบัติการเคมีต้องมีการวางแผนการทดลอง การทำการทดลอง การบันทึก ข้อมูล สรุปและวิเคราะห์ นำเสนอข้อมูล และการเขียนรายงานการทดลองที่ถูกต้อง โดยการทำปฏิบัติการเคมีต้องคำนึงถึงวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ จิตวิทยาศาสตร์ และจริยธรรมทางวิทยาศาสตร์
…
B สูดดมสารเคมีโดยตรง ควรใช้มือโบกให้ไอสารเข้าจมูกเพียงเล็กน้อย
…
|
การทำปฏิบัติการเคมีนอกจากต้องมีการวางแผนการทดลอง 
หน้าข้อความที่ถูกต้อง และเติมเครื่องหมาย 
หน้าข้อความที่ไม่ถูกต้อง 
