A kísérletezés olyan módszer, amellyel a tudósok új ismeretek megszerzése reményében vizsgálják a természeti jelenségeket. A jó kísérletek logikus tervezést követnek, hogy elkülönítsenek és teszteljenek egy pontosan meghatározott változót. A kísérleti tervezés alapelveinek megismerésével képes lesz ezeket az elveket saját kísérleteire alkalmazni. A hatókörtől függetlenül minden jó kísérlet a tudományos módszer logikai és deduktív elvei szerint működik, az ötödik osztályú burgonyaóra -projektektől a haladó Higgs Boson -kutatásokig.
Lépés
1 /2 -es módszer: Tudományos kísérletek tervezése
1. lépés. Válasszon egy adott témát
Nagyon ritkák azok a kísérletek, amelyek eredményei a tudományos gondolkodásmód megváltoztatásához vezetnek. A legtöbb kísérlet válaszol néhány apró kérdésre. A tudományos ismeretek sok kísérlet felhalmozott adataiból épülnek fel. Válasszon olyan témát vagy megválaszolatlan kérdést, amely kicsi és könnyen tesztelhető.
- Például, ha kísérletezni szeretne a mezőgazdasági műtrágyákkal, ne próbálja megválaszolni a kérdést: "Milyen műtrágya a legjobb a termesztéshez?" A világon sokféle műtrágya és sokféle növény létezik - egy kísérlet nem vonhat le egyetemes következtetéseket mindkettőre. Egy jobb kérdés a kísérlet megtervezéséhez az lenne, hogy "Milyen nitrogénkoncentráció a műtrágyában a legnagyobb kukoricatermést eredményezte?"
- A modern tudományos ismeretek nagyon -nagyon szélesek. Ha tudományos kutatást kíván végezni, akkor alaposan tanulmányozza a témát, mielőtt elkezdi tervezni a kísérletet. Válaszolt -e bármely korábbi kísérlet olyan kérdésekre, amelyek a kísérlete során tanultak? Ha igen, van -e mód arra, hogy a témát olyan kérdésekre válaszolja, amelyekre a meglévő kísérletek nem adtak választ?
2. lépés. Izolálja a változókat
A jó tudományos kísérletek specifikus, mérhető paramétereket tesztelnek változó.
Általánosságban elmondható, hogy egy tudós kísérletet végez az általa tesztelt változó értékére. A kísérletek során az egyik legfontosabb dolog a kiigazítás csak a tesztelt változó (és nincs más változó).
Például műtrágyakísérleti példánkban tudósunk több nagy kukoricanövényt ültet a különböző nitrogénkoncentrációval megtermékenyített talajba. Minden növénynek megadja a szükséges mennyiségű műtrágyát pontosan azonos. Gondoskodik arról, hogy a felhasznált műtrágyák kémiai összetétele a nitrogénkoncentráción kívül ne térjen el egymástól - például nem használ magasabb magnéziumkoncentrációjú műtrágyákat egyetlen kukorica terményéhez sem. Ugyanabban az időben és ugyanazon a talajtípuson ugyanazt a számú és fajta kukoricanövényt fogja elültetni minden kísérleti példányában.
3. Állítson fel hipotézist
A hipotézis a kísérleti eredmények előrejelzése. Ennek többnek kell lennie, mint pusztán találgatásokra - a jó hipotézist a kísérlet témájának kiválasztásakor végzett kutatás támasztja alá. Ha hipotézisét a szakterületén dolgozó kollégák hasonló kísérleteinek eredményeire alapozza, ha olyan problémát old meg, amelyet nem vizsgáltak alaposan, az irodalomkutatás és a rögzített megfigyelések bármilyen kombinációja alapján. Ne feledje, hogy még akkor is, ha a legjobb kutatást végzi, hipotézise tévesnek bizonyulhat - ebben az esetben továbbra is bővíti tudását azzal, hogy bebizonyítja, hogy "nem" helyes.
Jellemzően a hipotéziseket kvantitatív deklaratív mondatként fejezik ki. Egy hipotézis a kísérleti paraméterek mérési módját is felhasználja. A műtrágya -példánk jó hipotézise a következő: "Egy kukoricanövény, amelyet egy font nitrogénnel táplálnak, nagyobb termésmennyiséget eredményez, mint egy más, más nitrogéntartalmú kiegészítővel termesztett kukoricatermés
4. lépés: Tervezze meg az adatgyűjtést
Tudja előre, hogy "mikor" gyűjt adatokat, és "milyen típusú" adatokat gyűjt. Mérje meg ezeket az adatokat előre meghatározott időpontokban, vagy más esetekben, rendszeres időközönként. A műtrágyakísérletünkben például megmérjük kukorica növényünk súlyát d (kilogrammban) egy növekedési időszak után. Ezt összehasonlítjuk az egyes növényekre kijuttatott műtrágya nitrogéntartalmával. Más kísérletekben (például azokban, amelyek a változó időbeli változásait mérik), rendszeres időközönként kell adatokat gyűjteni.
- Jó ötlet adattáblát készíteni idő előtt - egyszerűen rögzítse az adatértékeket a táblázatba.
- Ismerje a különbséget a függő és független változók között. A független változó a változó, amelyet módosít, a függő változó pedig az, amelyre a független változó hatással van. Példánkban a "nitrogéntartalom" a "független" változó, a "hozam (kg -ban)" pedig a "függő" változó. Az alaptábla mindkét változóhoz oszlopokat tartalmaz, amint azok idővel változnak.
5. lépés: Végezze el kísérletét módszeresen
Futtassa a kísérletet, tesztelje a változókat. Ez szinte mindig megköveteli, hogy ismételten kísérletezzen bizonyos változóértékekkel. A műtrágya -példánkban több azonos kukoricatermesztést végzünk, és különböző mennyiségű nitrogént tartalmazó műtrágyát alkalmazunk. Általában minél szélesebb körű adatokat kap, annál jobb. Rögzítse a lehető legtöbb adatot.
- Egy jó kísérleti terv magában foglalja az ún ellenőrzés. Az egyik replikakísérlete egyáltalán nem tartalmazhatja a tesztelni kívánt változót. A műtrágya példánkban egy kukorica növényt fogunk felvenni, amely nitrogén nélküli műtrágyát kap. Ez lesz a mi ellenőrzésünk - ez lesz az alapvonal, amelyhez képest más kukoricafélék növekedését mérjük.
- Figyelje meg a kísérlet során a biztonsággal kapcsolatos anyagokat és folyamatokat.
6. lépés. Gyűjtse össze adatait
Ha lehetséges, rögzítse az adatokat közvetlenül az asztalra - ez megakadályozza, hogy később újra be kell írnia és egyesítenie kell az adatokat. Ismerje meg, hogyan kell felmérni az adatokban található idegeneket.
Mindig jó ötlet, ha az adatokat a lehető leg vizuálisabban ábrázolja. Hozzon létre adatpontokat a diagramon, és fejezze ki a trendeket a legmegfelelőbb vonallal vagy görbével. Ez segít Önnek (és bárkinek, aki ezt a grafikont nézi), hogy megjelenítse az adatok mintáit. A legtöbb alapvető kísérletnél a független változót a vízszintes x tengelyen, a változót pedig a függőleges y tengelyen ábrázoljuk
7. lépés: Elemezze adatait, és vonjon le következtetéseket
Helyes a hipotézis? Vannak megfigyelhető tendenciák az adatokban? Talált valami váratlan adatot? Vannak megválaszolatlan kérdései, amelyek a későbbi kísérletek alapját képezhetik? Próbálja meg megválaszolni ezeket a kérdéseket, miközben értékeli az eredményeket. Ha adatai nem adnak határozott "igen" vagy "nem" hipotézist, fontolja meg további kísérleti vizsgálatok elvégzését és további adatok gyűjtését.
Az eredmények megosztásához írjon átfogó tudományos dolgozatot. A tudományos közlemények írásának ismerete hasznos készség - a legújabb kutatások eredményeit egy bizonyos formátumban kell megírni és közzétenni
2. módszer 2 -ből: Példakísérletek futtatása
1. lépés. Válasszon egy témát, és határozza meg a változókat
E példa okán egyszerű és kicsi kísérletünk lesz. Kísérletünkben megvizsgáljuk a különböző aeroszolos üzemanyagok hatását a burgonyapisztoly lőtávolságára.
- Ebben az esetben az általunk használt aeroszolos üzemanyag típusa a "független változó" (a változó, amelyet megváltoztatunk), ahol a golyótávolság a "függő változó".
- Érdemes megfontolni ezt a kísérletet - van -e mód arra, hogy minden burgonyagolyó súlya azonos legyen? Van -e mód arra, hogy minden egyes lövéshez ugyanannyi üzemanyagot használjunk fel? Mindkettő befolyásolhatja a fegyver lőtávolságát. Először mérje meg minden golyó tömegét, és minden lövéshez használjon azonos mennyiségű aeroszolos spray -t.
2. lépés Hozzon létre egy hipotézist
Ha hajlakkot, főzőspray -t és festékszóró festéket tesztelünk, akkor tegyük fel, hogy a hajszárító aeroszolos üzemanyagot tartalmaz, amelynek butántartalma nagyobb, mint más spray -k esetében. Mivel tudjuk, hogy a bután gyúlékony, feltételezhetjük, hogy a hajlakk gyújtáskor nagyobb tolóerőt produkál, és távolabb lő egy burgonyagömböt. Ezt a hipotézist fogjuk írni: "A hajlakkban lévő aeroszol üzemanyag magasabb butántartalma átlagosan hosszabb lőtávolságot eredményez 250-300 gramm közötti burgonyagolyók égetésekor."
3. lépés. Állítsa be korábbi adatgyűjtését
Kísérletünkben minden egyes aeroszolos üzemanyagot 10 -szer tesztelünk, és kiszámítjuk az átlagos hozamot. Kísérleti kontrollként tesztelünk egy butánt nem tartalmazó aeroszol üzemanyagot is. Az előkészítéshez összeszereljük a burgonyaágyúnkat, teszteljük annak működését, megvásárolunk egy aeroszol spray -t, majd levágjuk és megmérjük a burgonyagömböt.
-
Először adattáblát is készítünk. Öt függőleges oszlopunk lesz:
- A bal szélső oszlop "Test #" feliratú lesz. Ennek az oszlopnak a cellái az 1-10 számokat tartalmazzák, jelezve az egyes tüzelési kísérleteket.
- A következő négy oszlopon a kísérletben használt aeroszolos spray neve szerepel. Tíz cella minden oszlopfejléc alatt, amely tartalmazza az egyes tüzelési kísérletek távolságát (méterben).
- Az üzemanyag négy oszlopa alatt hagyjon helyet az egyes távolságok átlagos értékének írásához.
4. lépés. Végezze el a kísérletet
Minden egyes aeroszol spray -t tíz golyó kilövésére használunk, ugyanannyi aeroszolt használva minden golyó kilövésére. Minden lövés után mérőszalaggal mérjük az egyes golyók közötti távolságot. Rögzítse ezeket az adatokat egy adattáblában.
Sok kísérlethez hasonlóan a mi kísérletünknek is vannak biztonsági kérdései, amelyeket figyelembe kell vennünk. Az általunk használt aeroszol üzemanyag gyúlékony - jól le kell zárni a burgonyapisztoly fedelét, és vastag kesztyűt kell viselni az üzemanyag meggyújtásakor. A golyók okozta véletlen sérülések elkerülése érdekében gondoskodnunk kell arról is, hogy mi (vagy más szemlélők) a fegyver mellett álljunk tüzelés közben - ne előtte vagy mögött
5. lépés. Elemezze az adatokat
Tegyük fel, hogy azt tapasztaljuk, hogy átlagosan a hajlakk a legtávolabb hajtja a burgonyát, de a főzési spray következetesebb. Vizualizálhatjuk ezeket az adatokat. A permetezésenkénti átlagos távolság szemléltetésére jó módszer egy oszlopdiagram, ahol a szórási grafikon nagyszerű módja annak, hogy az egyes üzemanyagok tüzelési távolságának eltéréseit megjelenítse.
6. lépés. Vonja le következtetéseit
Tekintse meg kísérleteinek eredményeit. Adataink alapján bátran kijelenthetjük, hogy hipotézisünk helyes. Azt is mondhatjuk, hogy találtunk valamit, amit nem jósoltunk meg - ez a főző spray a legegyenletesebb eredményeket produkálta. Bejelenthetjük a talált problémákat vagy rendetlenségeket - tegyük fel, hogy a permetfestékből származó festék felhalmozódik a burgonyaágyú tüzelőkamrájában, ami megnehezíti az ismételt égetést. Végül javasolhatunk további kutatási területeket - például, ha több üzemanyagot használunk, nagyobb távolságot érhetünk el.
Eredményeinket akár tudományos közlemények formájában is megoszthatnánk a világgal - kísérleteink tárgya óta helyénvalóbb lehet, ha ezeket az információkat tudományos hármas kiállítás formájában mutatjuk be
Tippek
- Jó szórakozást és biztonságot.
- A tudomány nagy kérdések feltevéséről szól. Ne féljen olyan témát választani, amelyet még nem látott.
Figyelem
- Viseljen szemvédőt.
- Ha bármi a szemébe kerül, alaposan öblítse ki legalább 5 percig.
- Ne tegyen ételt vagy italt a munkahelye közelében.
- A kísérlet előtt és után mosson kezet.
- Ha éles késeket, veszélyes vegyszereket vagy forró tüzet használ, győződjön meg róla, hogy felnőtt figyel.
- Viseljen gumikesztyűt a vegyszerek kezelésekor.
- Kösd vissza a hajad.
