Den deduktive metode i naturvidenskab starter med at formulere en generel hypotese eller teori og derefter deducere specifikke forudsigelser eller konsekvenser baseret på denne teori. Disse forudsigelser testes derefter gennem observation eller eksperimenter for at bekræfte eller afkræfte hypotesen. Med andre ord bevæger deduktivt tænkende sig fra det generelle til det specifikke.

Et eksempel på den deduktive metode i biologi kunne være:

Hypotese: “Alle fugle lægger æg.“

Forudsigelse: “Hvis en kanin er en fugl, vil den lægge æg.“

Test: Observer en kanin og konkluder, om den lægger æg.

Den induktive metode i naturvidenskab involverer at observere specifikke fænomener og derefter generalisere ud fra disse observationer for at udvikle en bredere teori eller hypotese. Det indebærer at drage konklusioner baseret på gentagne observationer eller mønstre og derefter formulere en generel lov eller hypotese baseret på disse observationer.

Et eksempel på den induktive metode i biologi kunne være:

Observation: “Alle de svaner, vi har observeret, er hvide.“

Generalisering: “Alle svaner er hvide.“

Hypotese: “Alle svaner er hvide.“

Test: Yderligere observationer af svaner i forskellige områder og miljøer for at bekræfte eller afkræfte hypotesen.

Variabelkontrol i naturvidenskab refererer til processen med at manipulere eksperimentelle betingelser for at sikre, at kun den uafhængige variabel ændres, mens alle andre potentielt påvirkende faktorer holdes konstante eller kontrolleres. Dette sikrer, at de observerede effekter eller resultater skyldes den specifikke variabel, som forskeren ønsker at undersøge, og ikke andre faktorer.

Der arbejdes altså med tre typer af variable. Den afhængige variabel, den uafhængige variabel og de kontrollerede variable. I biologi kan variabelkontrol være afgørende for at validere eksperimentelle resultater.

Eksempel: Man ønsker at undersøge virkningen af lysintensitet på plantevækst. For at kontrollere variabler kunne man placere flere planter af samme art og størrelse under identiske forhold (De kontrollerede variable) med undtagelse af lysintensiteten (Den uafhængige varibel). Man kunne placere nogle andre planter under høj lysintensitet og andre under lav lysintensitet, mens alle andre faktorer som temperatur, fugtighed og jordtype holdes konstante (De kontrollerede varible). Ved at gøre dette kan man observere og måle vækst og udvikling af planterne (Den afhængige variabel) og tilskrive eventuelle forskelle til den variable, der manipuleres nemlig lysintensiteten, og ikke andre faktorer. Denne kontrol er afgørende for at sikre, at resultaterne er pålidelige og har generaliserbarhed.

I biologi kan man, som i andre fag, indsamle og analyse egen empiri eller arbejde med andres empiri. Empiri er iagttagelser, målinger og beskrivelser og danner grundlag for de teorier om naturen vi efterfølgende kan komme frem til. For at indsamle empiri arbejdes der i biologien typisk med følgende metoder:

• Systematiske observation/målinger: Empiri kan her indsamles med vores sanser. Hvad kan ses, lugtes, høres, osv., men også med diverse måleinstrumenter og forsøgsapparater.

Den empiri eller data man indsamler, kan være kvantitativ eller kvalitativ.

1. Kvantitative data kan tælles, måles og vejes. Eksempel: Hvor mange pulsslag har en person hen over et døgn? Eller, hvor mange svaner bor der i Slotssøen?
2. Kvalitative data er mere beskrivende. Vi beskriver kvaliteten af noget. Eksempel: En biolog beskriver en abes adfærd som aggressiv, eller en bakteriecelle beskrives som ’stavformet’.

• Det kontrollerede eksperiment: Hvis man vil teste om en teori om naturen er gyldig, kan det gøres med et kontrolleret eksperiment. Man kan enten lave et kontrolleret eksperiment i laboratoriet eller i felten. I det kontrollerede eksperiment er det vigtigt at holde alle variable konstante, undtagen den variable man undersøger effekten af. Her arbejdes med tre typer af variable. Den afhængige variabel, den uafhængige variabel og de kontrollerede variable. Eksempel: Man vil undersøge om styrketræning medfører et øget iltoptag i blodet. Her vil den afhængige variabel være den eventuelle ændring i iltoptaget efter en periode med styrketræning. Den uafhængige variabel er mængden af styrketræning man udsætter sine forsøgspersoner for (f. eks: Styrketræning 3 gange om ugen i 8 uger). De kontrollerede variable er alt andet der kan have betydning for udfaldet af forsøget – søvn, næring og væskeindtag i forsøgsperioden.
  1. Laboratorieeksperimentet: Her er fordelene at det i laboratoriet er nemt at designe forsøgene så vi kan kontrollere de forskellige variable. En ulempe ved laboratorieeksperimenter er, at laboratoriebetingelserne ikke altid passer til forholdene i naturen. Derfor afspejler resultater fra et laboratorieeksperiment ikke altid virkeligheden ude i naturen.
  2. Felteksperimentet: Man kan også lave kontrollerede eksperimentet ude i felten. Et eksempel kunne her være, at man vil finde ud af om mængden af sollys har betydning for sødmen i vindruer. Her kunne man lave et forsøg hvor vinstokke på en sydvendt skråning, hvor der er meget sollys, sammenlignes med vinstokke på en nordvendt skråning, hvor der er mindre sollys. Man vil her holde alle variable konstante, bortset fra mængden sollys som vinstokkene modtager. De skal f. eks have samme mængde gødning og behandles ens. Fordelen er her, at eksperimentet lægger sig tættere op af forholdene i den virkelige natur. En ulempe er, at der tit er ukendte variable som kan have indflydelse på resultatet. Måske regner det mere på den nordvendte skråning, end på den sydvendte. Måske er der temperaturforskelle, måske angribes planter på den ene skråning af skadedyr. De ukendte variable er svære forudsige og kontrollere og kan påvirke resultaterne så tolkningen bliver svær.
• Modeller:
  1. Dyreforsøg/Dyremodeller: Der er etiske grænser for hvad mennesker kan udsættes for. Derfor bruger man nogle gange dyr som modeller. Eksempel: Hvad er konsekvenserne af langvarig udsættelse for et giftigt stof. Fordelene er her, at vi ikke udsætter mennesker for fare i vores forsøg. Det er også muligt at afprøve på et stort antal individer. En Ulempe er, at et dyr kan reagere anderledes på et giftigt stof end et menneske. En anden ulempe er det dyreetiske perspektiv.
  2. Matematiske modeller: Vi bruger f. eks matematiske modeller til at forudsige hvordan en infektionssygdom vil sprede sig i en population. Fordelene er her, at vi kan forudsige en udvikling. Ulempen er, at matematiske modeller er en forsimpling af virkeligheden og dermed ikke altid er præcise.
• Epidemiologiske undersøgelser: Man kan undersøge sygdomshyppigheden i befolkningsgruppe som har været udsat for en bestemt påvirkning, og så sammenligne med en gruppe som ikke har været udsat for den pågældende påvirkning. Den sidste gruppe fungerer som en kontrolgruppe, og hvis sygdomshyppigheden er højere i den første befolkningsgruppe, kan man slutte at påvirkningen muligvis medfører sygdommen. Her vil man bruge spørgeskemaer eller direkte observationer. Der kan altså arbejdes både kvantitativt eller kvalitativt. Eksempel: Man kan sammenholde kost- og motionsvaner med hyppigheden af hjerte-kar-sygdomme i en befolkningsgruppe.
  1. Fordele: Epidemiologiske undersøgelser afspejler sammenhænge fra det virkelige liv.
  2. Ulemper: Man kan finde falske sammenhænge. Skyldes det man observerer rent faktisk den påvirkning man har undersøgt? Man kan f. eks vise en statistisk sammenhæng mellem et faldende fødselstal i Danmark og antallet af storke i landet.