Project of Global Access科学原理课程基本知识与概念

如果有人问你“什么是科学?”你可能会说这是一堆事实和解释。但这只是故事的一部分。科学是一个知识库。但是科学也是了解世界的一种方式。

学姐发现科学原理这门课程中的知识很有意思，大家在学习PGA国际课程的时候，可以很轻松愉快的进行科学原理学科的专业性学习，同时从容面对作业与考核。

接下来在本篇为文章中，学姐给同学们简单的讲一下科学原理中所涉及的基本知识要领，课程中的学习比学姐讲述的更具有专业性，所以学姐本文中概述的都是基本知识点，同学们如果感兴趣，可以和老师进行深入沟通，并查缺补漏。

科学不同于其他类型的信息，因为科学家遵循严格的方法来了解世界。一个科学思想必须是可检验和可证伪的。没有观察和数据支持的想法被修正或抛弃。科学和其他理解世界的方式之间的区别很重要，因为科学信息的获取比观点、直觉或信仰产生的想法更加严谨。科学家用科学的方法来回答关于自然界的问题。科学方法不是线性的，而是采取这种基本结构:问一个问题，做背景研究，提出一个假设，使用来自观察和实验的数据检验假设，如果成立，继续检验假设，或者如果不成立，找到一个新的假设，最终创建一个理论。理论是对一组复杂现象的解释，实际上符合所有可用的数据。进化论、板块构造学和气候变化理论对理解地球科学至关重要。

科学方法的过程

整个过程包括制作推测(假设)，从它们导出预测作为逻辑结果，然后基于这些预测进行实验以确定原始的推测是正确的。然而，公式化的方法陈述存在困难。虽然科学方法经常被描述为一系列固定的步骤，但这些行动更适合被认为是一般原则。并不是所有的步骤都发生在每一次科学探究中(也不是以同样的程度)，它们也不总是以同样的顺序进行。正如科学家和哲学家所指出的威廉·惠威尔(1794-1866)，“发明、睿智和天才”每一步都需要。

问题的表述

这个问题可以参考具体的解释观察，如“为什么天空是蓝色的?”但也可以是开放式的，如“我怎么能设计药物治愈这种特殊的疾病?“这个阶段经常涉及从以前的实验、个人科学观察或断言以及其他科学家的工作中寻找和评估证据。如果答案已经知道，就可以提出一个基于证据的不同问题。当应用科学方法进行研究时，确定一个好的问题可能非常困难，并且会影响调查的结果。

假设

A假设是一个推测基于提出问题时获得的知识，通常与统计假设相关的术语有虚假设和另一假设。零假设是统计假设为假的猜想;例如，新药不起作用，任何治疗都是由以下原因引起的机会。研究人员通常想证明零假设是错误的。另一种假设是期望的结果，即药物的作用优于偶然性。最后一点:科学假设必须是可伪造的，意思是一个人可以识别一个实验的可能结果，该结果与从假设推导出的预测相冲突;否则，就无法进行有意义的测试。

预报

这一步包括确定假设的逻辑结果。然后选择一个或多个预测进行进一步测试。一个预测越不可能仅仅因为巧合而正确，那么如果这个预测实现了，它就越有说服力;如果预测的答案还不为人所知，那么证据也会更加有力，这是由于事后偏见(另见后置词).理想情况下，预测还必须区分假设和可能的替代方案;如果两个假设做出了相同的预测，观察预测是否正确并不能证明其中任何一个是正确的。(这些关于证据相对强度的陈述可以用数学方法推导出来贝叶斯定理).

测试

这是对现实世界是否如假设所预测的那样运行的调查。科学家(和其他人)通过进行以下实验来检验假设实验。实验的目的是确定观察与从假设中得出的预测一致或冲突。如果他们同意，对假设的信心就会增加;否则，它会减少。协议不能保证假设是真实的;未来的实验可能会揭示问题。实验的设计应尽量减少可能的误差，测试人员可能会无意中向测试对象透露哪些样本是所需的测试药物，实验失败并不一定意味着假设是错误的。实验总是依赖于几个假设，例如，测试设备工作正常，故障可能是辅助假设之一的故障。(参见迪昂-奎因论文。)实验可以在大学实验室、厨房的桌子上、欧洲核子研究中心进行大型强子对撞机，在海底，在火星上(使用一个工作巡游者)，等等。天文学家做实验，寻找遥远恒星周围的行星。

　　分析

这包括确定实验结果显示什么，并决定下一步要采取的行动。假设的预测与零假设的预测进行比较。如果证据已经证伪了假设，就需要一个新的假设;如果实验支持假设，但证据不足以证明高可信度，则必须检验假设的其他预测。一旦一个假设得到证据的有力支持，就可以提出一个新的问题来提供对同一主题的进一步见解。来自其他科学家的证据和经验经常在过程的任何阶段被结合。根据实验的复杂性，可能需要多次迭代来收集足够的证据来自信地回答一个问题，或者为高度具体的问题建立许多答案来回答一个更广泛的问题。

脱氧核糖核酸例子

基本的科学方法的要素下面的例子说明了结构的发现脱氧核糖核酸：

问题:以前对脱氧核糖核酸的研究已经确定了它的化学成分(四种核苷酸)，每个单个核苷酸的结构，以及其他特性。脱氧核糖核酸的x光衍射图弗洛伦斯·贝尔在她的博士论文(1939)中均与《照片51》相似(虽然不如)，但这一研究因二战事件而中断。脱氧核糖核酸被认为是遗传信息的载体埃弗里-麦克劳德-麦卡蒂实验在1944年，但是遗传信息是如何储存在DNA中的机制尚不清楚。

假设：莱纳斯·鲍林,弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森假设DNA具有螺旋结构。

预报:如果脱氧核糖核酸有螺旋结构，它的x光衍射图将是X形的。这个预测是用螺旋变换的数学方法确定的，该方法是由科克伦、克里克和Vand推导出来的(并且独立于斯托克斯)。这个预测是一个数学构造，完全独立于手头的生物学问题。

实验：罗莎琳德·富兰克林用纯脱氧核糖核酸来表演x射线衍射生产照片51。结果呈X形。

分析:当沃森看到详细的衍射图案时，他立即认出它是一个螺旋。然后，他和克里克利用这些信息以及以前已知的关于脱氧核糖核酸组成的信息，特别是加格拉夫的碱基配对规则，制作了他们的模型。

这一发现成为许多涉及遗传物质的进一步研究的起点，例如分子遗传学，并被授予诺贝尔奖1962年。本文后面将更详细地讨论这个例子的每一步。

不知不觉发现已经讲了这么多了，学姐总结的这些东西都比较概念化，并没有太多专业核心行的知识包含在内，如果有需要，同学们可以找美国留学生辅导老师进行更加细致化的研究，直接讲心中的疑问和课程学习中遇到的问题解决。