Metode Ilmiah

Metode ilmiah atau proses ilmiah (bahasa Inggris: scientific method) merupakan proses keilmuan untuk memperoleh pengetahuan secara sistematis berdasarkan bukti fisis. Ilmuwan melakukan pengamatan serta membentuk hipotesis dalam usahanya untuk menjelaskan fenomena alam. Prediksi yang dibuat berdasarkan hipotesis tersebut diuji dengan melakukan eksperimen. Jika suatu hipotesis lolos uji berkali-kali, hipotesis tersebut dapat menjadi suatu teori ilmiah.

Unsur metode ilmiah

Unsur utama metode ilmiah adalah pengulangan empat langkah berikut:

1. Karakterisasi (pengamatan dan pengukuran)
2. Hipotesis (penjelasan teoretis yang merupakan dugaan atas hasil pengamatan dan pengukuran)
3. Prediksi (deduksi logis dari hipotesis)
4. Eksperimen (pengujian atas semua hal di atas)

Karakterisasi

Metode ilmiah bergantung pada karakterisasi yang cermat atas subjek investigasi. Dalam proses karakterisasi, ilmuwan mengidentifikasi sifat-sifat utama yang relevan yang dimiliki oleh subjek yang diteliti. Selain itu, proses ini juga dapat melibatkan proses penentuan (definisi) dan pengamatan; pengamatan yang dimaksud seringkali memerlukan pengukuran dan/atau perhitungan yang cermat. Proses pengukuran dapat dilakukan dalam suatu tempat yang terkontrol, seperti laboratorium, atau dilakukan terhadap objek yang tidak dapat diakses atau dimanipulasi seperti bintang atau populasi manusia. Proses pengukuran sering memerlukan peralatan ilmiah khusus seperti termometer, spektroskop, atau voltmeter, dan kemajuan suatu bidang ilmu biasanya berkaitan erat dengan penemuan peralatan semacam itu. Hasil pengukuran secara ilmiah biasanya ditabulasikan dalam tabel, digambarkan dalam bentuk grafik, atau dipetakan, dan diproses dengan perhitungan statistika seperti korelasi

DNA/karakterisasi

Sejarah penemuan struktur DNA merupakan contoh klasik dari empat tahap metode ilmiah: pada tahun 1950 telah diketahui bahwa pewarisan genetik memiliki deskripsi matematis, diawali oleh penelitian Gregor Mendel, namun mekanisme gen tersebut belumlah diketahui dengan jelas. Para peneliti di laboratorium William Lawrence Bragg di Universitas Cambridge membuat gambar-gambar difraksi sinar-X atas berbagai macam molekul. Berdasarkan susunan kimianya, dirasakan mungkin untuk mengkarakterisasikan struktur fisis DNA dengan gambar sinar-X

Karakterisasi

Metode ilmiah bergantung pada karakterisasi yang cermat atas subjek investigasi. Dalam proses karakterisasi, ilmuwan mengidentifikasi sifat-sifat utama yang relevan yang dimiliki oleh subjek yang diteliti. Selain itu, proses ini juga dapat melibatkan proses penentuan (definisi) dan pengamatan; pengamatan yang dimaksud seringkali memerlukan pengukuran dan/atau perhitungan yang cermat. Proses pengukuran dapat dilakukan dalam suatu tempat yang terkontrol, seperti laboratorium, atau dilakukan terhadap objek yang tidak dapat diakses atau dimanipulasi seperti bintang atau populasi manusia. Proses pengukuran sering memerlukan peralatan ilmiah khusus seperti termometer, spektroskop, atau voltmeter, dan kemajuan suatu bidang ilmu biasanya berkaitan erat dengan penemuan peralatan semacam itu. Hasil pengukuran secara ilmiah biasanya ditabulasikan dalam tabel, digambarkan dalam bentuk grafik, atau dipetakan, dan diproses dengan perhitungan statistika seperti korelasi dan regresi. Pengukuran dalam karya ilmiah biasanya juga disertai dengan estimasi ketidakpastian hasil pengukuran tersebut. Ketidakpastian tersebut sering diestimasikan dengan melakukan pengukuran berulang atas kuantitas yang diukur

DNA/hipotesis

Sebagai contoh, dalam usaha untuk menentukan struktur DNA, Francis Crick dan James Watson menghipotesiskan bahwa molekul tersebut memiliki struktur heliks: dua spiral yang saling memilin. Linus Pauling yang baru akan melakukan studi serius terhadap molekul tersebut menghipotesiskan struktur heliks ganda tiga

anya berupa probabilitas. Hasil yang diramalkan oleh prediksi tersebut haruslah belum diketahui kebenarannya (apakah benar-benar akan terjadi atau tidak). Hanya dengan demikianlah maka terjadinya hasil tersebut menambah probabilitas bahwa hipotesis yang dibuat sebelumnya adalah benar. Jika hasil yang diramalkan sudah diketahui, hal itu disebut konsekuensi dan seharusnya sudah diperhitungkan saat membuat hipotesis. Jika prediksi tersebut tidak dapat diamati, hipotesis yang mendasari prediksi tersebut belumlah berguna bagi metode bersangkutan dan harus menunggu metode yang mungkin akan datang. Sebagai contoh, teknologi atau teori baru boleh jadi memungkinkan eksperimen untuk dapat dilakukan

Eksperimen

Setelah prediksi dibuat, hasilnya dapat diuji dengan eksperimen. Jika hasil eksperimen bertentangan dengan prediksi, maka hipotesis yang sedang diuji tidaklah benar atau tidak lengkap dan membutuhkan perbaikan atau bahkan perlu ditinggalkan. Jika hasil eksperimen sesuai dengan prediksi, maka hipotesis tersebut boleh jadi benar namun masih mungkin salah dan perlu diuji lebih lanjut. Hasil eksperimen tidak pernah dapat membenarkan suatu hipotesis, melainkan meningkatkan probabilitas kebenaran hipotesis tersebut. Hasil eksperimen secara mutlak bisa menyalahkan suatu hipotesis bila hasil eksperimen tersebut bertentangan dengan prediksi dari hipotesis. Bergantung pada prediksi yang dibuat, berupa-rupa eksperimen dapat dilakukan. Eksperimen tersebut dapat berupa eksperimen klasik di dalam laboratorium atau ekskavasi arkeologis. Eksperimen bahkan dapat berupa mengemudikan pesawat dari New York ke Paris dalam rangka menguji hipotesis aerodinamisme yang digunakan untuk membuat pesawat tersebut. Pencatatan yang detail sangatlah penting dalam eksperimen, untuk membantu dalam pelaporan hasil eksperimen dan memberikan bukti efektivitas dan keutuhan prosedur yang dilakukan. Pencatatan juga akan membantu dalam reproduksi eksperimen

Evaluasi dan pengulangan

Proses ilmiah merupakan suatu proses yang iteratif, yaitu berulang. Pada langkah yang manapun, seorang ilmuwan mungkin saja mengulangi langkah yang lebih awal karena pertimbangan tertentu. Ketidakberhasilan untuk membentuk hipotesis yang menarik dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang subjek yang sedang dipelajari. Ketidakberhasilan suatu hipotesis dalam menghasilkan prediksi yang menarik dan teruji dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan kembali hipotesis tersebut atau definisi subjek penelitian. Ketidakberhasilan eksperimen dalam menghasilkan sesuatu yang menarik dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang metode eksperimen tersebut, hipotesis yang mendasarinya, atau bahkan definisi subjek penelitian itu. Dapat pula ilmuwan lain memulai penelitian mereka sendiri dan memasuki proses tersebut pada tahap yang manapun. Mereka dapat mengadopsi karakterisasi yang telah dilakukan dan membentuk hipotesis mereka sendiri, atau mengadopsi hipotesis yang telah dibuat dan mendeduksikan prediksi mereka sendiri. Sering kali eksperimen dalam proses ilmiah tidak dilakukan oleh orang yang membuat prediksi, dan karakterisasi didasarkan pada eksperimen yang dilakukan oleh orang lain

Jika seseorang ingin mengetahui sesuatu melalui pengamatan, tidak akan berhasil baik apabila pengamatan yang dilakukan tanpa melalui langkah atau metode yang terencana dan sistematis untuk memperoleh informasi gejala alam biotik dan abiotik. Biotik adalah bagian alam yang bersifat hidup, sedangkan abiotik adalah benda alam yang bersifat mati.

Langkah atau metode yang paling tepat digunakan di dalam pengamatan yaitu metode ilmiah. Metode ilmiah adalah suatu perangkat untuk memecahkan masalah, mengetahui penyebab sehingga memiliki kesimpulan yang dapat masuk akal dan dapat dipercaya. Untuk itu, metode ilmiah dan bersikap ilmiah digunakan seseorang dalam melakukan pengamatan.

Adapun langkah-langkah metode ilmiah, sebagai berikut:

1. Menemukan masalah dan merumuskan masalah. 
2. Mengumpulkan keterangan untuk memecahkan masalah.
3. Menyusun dugaan atau hipotesa untuk memperoleh jawaban sementara.
4. Menguji dugaan dengan mengadakan percobaan atau eksperimen.
5. Menarik kesimpulan. 
6. Menguji kesimpulan dengan mengulang percobaan.

Sikap ilmiah yang harus dimiliki oleh seorang pengamat antara lain, sebagai berikut:

1. Mencintai kebenaran
Sikap ini mendorong seseorang berlaku jujur dan obyektif.

2. Tidak purba sangka
Tidak berpikir secara prasangka tidak baik dan tidak masuk akal.

3. Bersifat toleran terhadap orang lain
Pengetahuan tidak mutlak sempurna, maka menghargai pendapat orang lain dapat digunakan untuk memperbaiki, melengkapi, menyempurnakan pengetahuan dan tidak memaksa orang lain.

4. Ulet
Tidak putus asa dan selalu berusaha untuk mencari kebenaran walaupun sering tidak memperoleh apa-apa.

5. Teliti dan hati-hati
Teliti dalam melakukan sesuatu dan hati-hati dalam mengambil kesimpulan dan mengeluarkan pendapat.

6. Ingin tahu
Rasa ingin tahu merupakan titik awal dari pengetahuan dengan didorong untuk ingin tahu lebih banyak dalam melakukan sesuatu.

7. Optimis
Selalu optimis karena terbiasa dengan percobaan atau eksperimen. Dalam eksperimen terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi percobaan.

Faktor-faktor tersebut dinamakan variabel. Terdapat empat macam variabel, yaitu :

1. Variabel bebas atau variabel manipulatif
Variabel bebas adalah faktor yang sengaja dibuat berbeda atau diubah.

2. Variabel terikat atau variabel respon
Variabel terikat adalah variabel yang diperoleh oleh variabel lain.

3. Variabel kontrol
Variabel kontrol adalah yang harus dikendalikan.

4. Variabel pengganggu
Variabel pengganggu adalah faktor yang dapat mempengaruhi hasil percobaan, tetapi tidak dapat diperkirakan sebelumnya.

Dari pengamatan yang dilakukan, diperoleh hasil yang disebut data. Terdapat dua (2) macam data, yaitu:

1. Data kualitatif yaitu data yang disajikan tidak dalam bentuk angka.
2. Data kuantitatif yaitu data yang disajikan dalam bentuk angka.

 Hasil dan kesimpulan dari percobaan atau pengamatan dilaporkan dalam suatu jurnal yang disebut jurnal ilmiah. Jurnal ilmiah adalah majalah yang memuat artikel atau tulisan yang berisi laporan hasil penelitian.

Bentuk jurnal ilmiah beragam, ada yang terbit mingguan, bulanan atau tiga bulan sekali. Dengan berkembangnya IPTEK jurnal ilmiah dapat dilihat melalui internet.