如何研究科學？

科學家是如何研究科學的？科學研究方法是依如以下的流程來進行的嗎？

事實上，上述的方法將科學的研究描述得太過於簡單了！科學的研究不該是線性的，它是複雜的，所以很難將科學的研究方法縮減成像食譜般的簡單。科學的研究該是是變動的、且令人興奮的，所依賴的是人們跳出框架的無限創造力。本文摘錄部份2012年美國加州大學古生物學博物館 (The University of California Museum of Paleontology) 文章，讓大家一窺科學家研究科學的過程。也觀迎直接前往該網站 (www.understandingscience.org) 觀看全文。

該文章提到真正的科學研究過程是複雜的，且無法預期的、是令人興奮的、反覆進行的、非線性的、且微妙的，需依賴科學界的進行，並與整個社會廣泛交織影響。儘管科學的過程是複雜的，它的主要核心卻是直接的，亦即從自然界中取得證據，再利用科學方法檢驗與過濾，留下有證據支持的想法，去除不受支持的其他想法。

科學研究過程

1. 科學的探索與發現 (EXPLORATION AND DISCOVERY)

科學的探索與發現可能起始於各個層面—從觀察、意外發現 (如蘋果掉下)、個人的動機與好奇心、關注實際的問題(如解決登革熱問題)、到新技術的發展 (如推出更先進的顯微鏡)而引導至科學的研究過程。科學家透過觀察、尋找靈感、提出問題、探索文獻、和相互分享觀察到的數據與想法，最後再經過數據的分析及詮釋，以形成假說和理論。

觀察可以是直接看、感覺、聽和聞，也可以利用工具來延伸觀察，例如使用顯微鏡或質譜儀等，來進行更多更精準的觀察。透過觀察提出問題，藉此啓發、支持或反駁科學假說和理論。

2. 科學想法的檢驗 (TEST IDEAS)

所有的科學想法都須由自然界中取得各種形式的證據來進行檢驗。而科學的過程就是搜集各種解釋，再利用科學方法檢驗與過濾，留下有證據支持的想法，去除不受支持的其他想法。

(1) 科學的論證: 科學的論證是藉由提出充分的證據，來證明某個科學的想法是否精確。科學論證的元素 (科學想法、想法所產生的預期結果、與相關的觀察) 常有不同的順序組合: 可能先有想法後再進行觀察，有時則先觀察，再產生相關想法；有時則是分別已有想法與觀察，之後才發現二者相關性。

(2) 數據的詮釋: 真實的世界是複雜的，所以用證據來評估想法時，常難以明確陳述，有時還必須對證據正確性進行評估。而檢驗時所產生的原始數據，也須經過分析與陳述後，才能成為證據。

(3) 檢驗中的假設: 所有科學檢驗都牽涉到假設(assumption)，大部份的假設都已被個別確認過，但也可能檢驗中的假設是錯誤的，而導致想法被棄卻，此時，假設就產生了偽陽性結果。

(4) 重新審視檢驗的結果: 科學家試著根據證據的檢驗結果，來指出支持哪個想法，但常會有意外產生。如證據可能支持某個假說，或排除某些假說，證據也可幫助進行修訂假說，或修正假設，以重新設計再進行檢驗。證據也可能導致新的假說產生，或激發新的問題，或甚至無法提供結論，不能支持任何假說。

3. 科學界的分析與回饋 (COMMUNITY ANALYSIS AND FEEDBACK)

在科學研究過程中，科學界成員如研究學者、技術人員、教育者和學生等，常扮演多重角色，但最重要的是產生想法、審查想法與評估正反的證據。透過學界互動，對於新證據、舊數據的新詮釋、新的應用、和新的問題等，引發新的想法，均能協助科學前進。

(1) 發表: 科學家將科學的發現、假說、理論、和相關的推論與證據發表在正式的科學期刊論文上。由科學家們陳述研究的相關細節，包括資訊背景、數據、統計結果、圖片、研究如何進行，和科學家如何提出結論等，再經由同行評估與審查後公開出版發表。

(2) 同行審查: 科學界的同行審查，是對同一領域科學家的論文進行雙重檢查，並提出保證。發表及審查其程序如下：

(a)科學家完成研究，以論文形式寫出來，再提交給雜誌出版；

(b)期刊主編將論文送給許多相同領域的科學家審查；

(c)審查者提供對此論文的看法與修正，表達這篇論文是否品質高到足以發表；

(d)作者依此意見來修訂論文，並再重新提交審查；

(e)只有當論文達到符合科學標準時，才會被接受發表。

(3) 實驗的重複: 科學論文幾乎會有材料與方法部分，描述研究人員如何進行研究。而此一研究過程通常是可重複的，即在不同實驗室進行重複實驗時，也應該能產生相同結果。其他科學家可藉由複製這個研究的實驗，並評價其品質，並確保若有發現舞弊或草率的科學工作情況時，能被淘汰和糾正。

4. 科學的效益與成果 (BENEFITS AND OUTCOMES)

科學的過程是建構一條通往宇宙萬物知識的道路，讓我們對周遭世界更加了解。很多的想法是暫時的，在經過週而復始的科學過程淬煉，不斷地進行各種檢驗及重新測試後，想法愈來愈被接受，有時甚至形成更強大的知識組合，例如，從豌豆遺傳模式的觀察開始，再透過科學家們的各項研究，而建立出今日的遺傳學。科學的過程與社會是相互交織在一起，科學的過程會影響社會，也會受到社會的影響。

科學的過程中交織著這些應用：

(1) 建立新的知識: 新的科學知識能可產生更多新的應用，如DNA結構的發現，產生了更廣泛的實際應用，如DNA指紋、基因轉殖作物，及遺傳性疾病測試等。

(2) 發展新的技術: 新的技術能引發更多新的科學發現，如DNA 複製和定序技術發展，讓生物學上很多領域產生重大突破，特別在探討生物間的演化關係方面。

(3) 開發潛在的應用價值: 如透過基因工程菌有機會廉價生產尖端的瘧疾藥物，已促使研究人員持續進行合成生物學研究。

事實上，科學的過程中，除了某些元素只適用於正式的科學 (如發表、從科學界得到回饋等)外，但很多部份能被廣泛被應用在每天的情況，如提出問題、蒐集資料、解決實際問題等，因此了解科學的過程，有助於每個人對生活發展科學觀。