ออกแบบเทคโนโลยี ม.2

2. กระบวนการทางวิทยาศาสตร์

       กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คือ ขั้นตอนหรือกระบวนการในการพิสูจน์เพื่อให้เกิดการยอมรับในความรู้ใหม่โดยใช้พื้นฐานจากความรู้เดิม เมื่อความรู้เดิมไม่สามารถอธิบายหรือให้คำตอบกับปัญหาบางอย่าง ก็จะนำไปสู่การสร้างความรู้ใหม่ โดยต้องมีการตั้งสมมติฐานเพื่อนำไปสู่การออกแบบกระบวนการตรวจสอบสมมติฐาน จากนั้นจึงนำผลจากการตรวจสอบมาผ่านกระบวนการคิดวิเคราะห์อย่างมีตรรกะ สังเคราะห์เป็นความรู้ใหม่ และสามารถอธิบายความเป็นมาของความรู้ใหม่บนพื้นฐานความรู้เดิมได้อย่างมีเหตุผล

         เมื่อนิวตันได้ผลการทดลองแล้ว เขาจึงสงสัยว่า แสงที่หักเหจนได้สีต่าง ๆ ออกมานั้น สามารถรวมกลับไปเป็นแสงสีขาวได้หรือไม่ เขาจึงทำการทดลองโดยใช้ปริซึม 2 แท่ง โดยการนำปริซึมแท่งแรกมาวางหน้าลำแสงขาว ทำให้แสงแยกออกเป็นสเปกตรัม 7 สี แล้วนำปริซึมแท่งที่ 2 มารับแสงสเปกตรัมจากปริซึมแท่งแรก จนพบว่าปริซึมแท่งที่ 2 ทำหน้าที่รวมแสงที่หักเหจากปริซึมแท่งแรกกลับมาเป็นแสงขาวได้

เตรียมใส่ภาพปริซึม 2 แท่ง  จากหน้า 35

จากนั้นนิวตันนำกระบวนการทางวิทยาศาสตร์มาค้นหาต่อไป โดยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์มีขั้นตอนดังนี้

เตรียมไว้วางภาพจากหน้า 35

 การใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์กับการทดลองของนิวตัน

ความรู้เดิม (Existing Knowledge) การนำความรู้เดิม โดยเน้นความรู้ทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ หรือความรู้ที่ได้จากประสบการณ์ชีวิต มาใช้เป็นพื้นฐานในการศึกษาค้นคว้าสิ่งต่าง ๆ ซึ่งความรู้เดิมที่เกี่ยวข้องกับการทดลองนี้ คือ สมบัติของแสงเมื่อเดินทางผ่านตัวกลาง แสงสามารถหักเหได้

ความอยากรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Curiosity) ตั้งข้อสงสัยว่า เมื่อแสงขาวเดินทางผ่านปริซึมฐานสามเหลี่ยมแล้วเกิดอะไรขึ้นบ้างจึงทำให้แสงขาวกลายเป็นสเปกตรัมแถบสีต่าง ๆ

ตั้งสมมติฐาน (Hypothesis) ตั้งสมมติฐานว่า เมื่อแสงขาวเดินทางผ่านปริซึมแล้วเกิดการหักเหของแสงเป็นสเปกตรัมแถบสีต่าง ๆ หรือ เมื่อแสงขาวเดินทางผ่านปริซึมแล้วเกิดการเปลี่ยนสีจากแสงสีขาวเป็นแสงสีต่าง ๆ

ออกแบบการทดลอง (Experiment) สามารถออกแบบการทดลองได้หลากหลายและต้องกำหนดวิธีในการ

ทดลอง เช่น จะต้องวางปริซึมอย่างไร หากให้แสงเดินทางผ่านปริซึมด้วยค่ามุมต่าง ๆ จะเกิดผลอย่างไร ขนาดของปริซึมมีผลต่อการทดลองหรือไม่

สรุป วิเคราะห์ (Analysis) ผลการทดลองมีความสอดคล้องกับความรู้เดิมและสามารถอธิบายการเกิดสเปกตรัมแถบสีต่าง ๆ ตามหลักการทางวิทยาศาสตร์ ผลสรุป คือ ปริซึมไม่ได้ทำให้สีของแสงอาทิตย์เปลี่ยน แต่ปริซึมทำให้แสงอาทิตย์เกิดการหักเหไม่เท่ากัน แสงจึงแยกออกเป็นแถบสีต่าง ๆ 7 สี และเมื่อแสง 7 สี เดินทางผ่านปริซึมจะทำให้แสงรวมกันเกิดเป็นแสงสีขาว

นำข้อสรุปไปพิสูจน์ (Proof) ทำการพิสูจน์ตามหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่เห็นชัด และเมื่อได้รับการพิสูจน์แล้วการทดลองครั้งนี้จะกลายเป็นความรู้ใหม่ที่เผยแพร่ออกไป จากความรู้นี้ทำให้สามารถอธิบายปรากฏการณ์รุ้งกินน้ำได้ตามหลักการทางวิทยาศาสตร์