ชีววิทยา เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ดังนั้น การศึกษาชีววิทยาจึงต้องอาศัยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (scientific method) ซึ่งเป็นเครื่องมือในการสืบเสาะหาความรู้ต่างๆ ในธรรมชาติของนักวิทยาศาสตร์ (scientist) หรือนักชีววิทยา (biologist) เพื่อให้เกิดความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ในปัจจุบัน และอนาคตต่อไป

วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (scientific method)

1. การตั้งสมมติฐาน (hypothesis) คือคำอธิบาย หรือการคาดคะเนคำตอบที่เกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริง

สมมติฐานเกิดขึ้นหลังจากได้กำหนดปัญหาชัดเจนแล้ว ในการตั้งสมมติฐานมักใช้ประโยค
"ถ้า…ดังนั้น…" ส่วนที่ขึ้นต้นด้วย "ถ้า" จะระบุข้อความที่เป็นเหตุ หรือเป็นคำตอบที่เป็นไปได้ สำหรับส่วนหลังที่ขึ้นต้นด้วย "ดังนั้น" จะระบุข้อความที่แนะวิธีตรวจสอบสมมติฐาน ถ้าสมมติฐานมีแต่เพียงส่วนแรกที่เป็นคำตอบที่น่าเป็นไปได้ ก็จะไม่เห็นแนวทางว่าจะตรวจสอบสมมติฐานด้วยวิธีใด

ตัวอย่างเช่น

ปัญหา : การเจริญเติบโตของต้นหญ้าขึ้นกับปริมาณแสงหรือไม่
สมมติฐาน : ถ้าแสงมีผลต่อการเจริญเติบโตของต้นหญ้า ดังนั้น ต้นหญ้าที่ได้รับแสงเต็มที่จะเจริญดีกว่าต้นหญ้าที่ปลูกในที่ร่ม

2. การตรวจสอบสมมติฐาน เป็นการตรวจสอบว่าสมมติฐานถูกต้องหรือไม่ อาจทำได้หลายวิธี คือ

       - การรวบรวมข้อเท็จจริงจากการสังเกตปรากฏการณ์ในธรรมชาติโดยตรง
       - การศึกษาค้นคว้ารวบรวมจากเอกสารหรือผลงานวิจัยต่างๆ ที่มีผู้อื่นศึกษามาก่อน
       - การทดลอง (experiment) นิยมใช้กันมากที่สุดในทางวิทยาศาสตร์ โดยมีการวางแผนหรืออกแบบการทดลองอย่างรอบคอบรัดกุม เพื่อให้ผลการทดลองเป็นที่ยอมรับได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการควบคุมปัจจัย ซึ่งอาจมีผลต่อการทดลอง คือ ตัวแปร ซึ่งมีอยู่ 3 ชนิด คือ

(ก) ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ หมายถึง ตัวแปรที่ต้องการศึกษา
(ข) ตัวแปรตาม หมายถึง ตัวแปรที่เป็นผลซึ่งเกิดจากตัวแปรต้น
(ค) ตัวแปรควบคุม หมายถึง ตัวแปรอื่นๆ ที่อาจมีผลต่อการทดลอง และไม่ต้องการศึกษาผลของตัวแปรเหล่านี้จึงต้องควบคุมให้คงที่

3. การเก็บรวบรวมข้อมูล และการวิเคราะห์ข้อมูล เป็นการนำข้อมูลจาการทดลองมาหาความสัมพันธ์กัน เพื่ออธิบายว่ามีความเป็นไปได้ตามสมมติฐานหรือไม่

4. การสรุปผลการทดลอง เมื่อเก็บข้อมูลแล้วจึงแปลผล และสรุปผลการทดลองเพื่อเป็นคำตอบของปัญหาต่อไป

ทฤษฎี (theory) คือ สมมติฐานที่ได้รับการตรวจสอบและทดลองหลายครั้ง จนสามารถอธิบายข้อเท็จจริงอื่นๆ ที่คล้ายกันได้ ทฤษฎีอาจเปลี่ยนแปลงได้หากได้รับข้อมูลหรือข้อเท็จจริงใหม่ๆ เพิ่มขึ้น ทฤษฎีเซลล์ ทฤษฎีวิวัฒนาการ หรือแม้แต่ทฤษฎีการคัดเลือกตามธรรมชาติ ต่างก็เคยถูกปรับแก้มาหลายครั้ง

กฎ (law) คือ ความจริงพื้นฐาน สามารถทดสอบได้ และจะต้องได้ผลเหมือนเดิมทุกครั้งโดยไม่มีข้อโต้แย้ง เช่น กฎของเมนเดล กฎความทนของเชลฟอร์ด

เรียบเรียงโดย : พัดชา วิจิตรวงศ