Eksperimentiranje je metoda, s katero znanstveniki preučujejo naravne pojave v upanju, da bodo pridobili nova znanja. Dobri poskusi sledijo logični zasnovi za izolacijo in preizkus določene spremenljivke, ki je natančno opredeljena. Če se boste naučili temeljnih načel eksperimentalnega oblikovanja, boste ta načela lahko uporabili pri svojih poskusih. Ne glede na obseg, vsi dobri poskusi delujejo v skladu z logičnimi in deduktivnimi načeli znanstvene metode, od projektov krompirjeve ure petega razreda do naprednih raziskav Higgsa Bozona.
Korak
Metoda 1 od 2: Oblikovanje znanstvenih poskusov
Korak 1. Izberite določeno temo
Poskusi, katerih rezultati vodijo do spremembe znanstvene miselnosti, so zelo, zelo redki. Večina poskusov odgovori na nekatera majhna vprašanja. Znanstveno znanje temelji na zbranih podatkih številnih poskusov. Izberite temo ali vprašanje brez odgovora, ki je majhnega obsega in ga je enostavno preizkusiti.
- Na primer, če želite eksperimentirati s kmetijskimi gnojili, ne poskušajte odgovoriti na vprašanje: "Kakšno gnojilo je najboljše za gojenje poljščin?" Na svetu obstaja veliko različnih vrst gnojil in veliko različnih vrst rastlin - en poskus ne more prinesti univerzalnih zaključkov za oba. Boljše vprašanje za oblikovanje poskusa bi bilo "Katera koncentracija dušika v gnojilu je dala največji pridelek koruze?"
- Sodobno znanstveno znanje je zelo, zelo široko. Če nameravate opravljati znanstvene raziskave, natančno preučite svojo temo, preden začnete oblikovati poskus. Ali so bili kateri koli prejšnji poskusi odgovorili na vprašanja, ki so bila predmet učenja vašega poskusa? Če je tako, ali obstaja način, da svojo temo prilagodite odgovarjanju na vprašanja, na katera obstoječi poskusi niso odgovorili?
Korak 2. Izolirajte spremenljivke
Dobri znanstveni poskusi preizkušajo posebne, merljive parametre, imenovane spremenljivka.
Na splošno znanstvenik izvede eksperiment za vrednost spremenljivke, ki jo preizkuša. Ena pomembna stvar pri izvajanju poskusov je prilagajanje samo določeno spremenljivko, ki jo preizkušate (in nobenih drugih spremenljivk).
Na primer, v našem primeru poskusa gnojila bo naš znanstvenik posadil več velikih koruznih rastlin v zemljo, oplojeno z različnimi koncentracijami dušika. Vsaki rastlini bo dala potrebno količino gnojila točno enako. Zagotovil bo, da se kemična sestava uporabljenih gnojil ne bo razlikovala razen koncentracije dušika - na primer, ne bo uporabil gnojil z višjo koncentracijo magnezija za nobeno od svojih pridelkov koruze. Prav tako bo v vsako od svojih poskusnih replik posadil isto število in vrsto koruznih rastlin hkrati in na isti vrsti tal.
Korak 3. Ustvarite hipotezo
Hipoteza je napoved eksperimentalnih rezultatov. To bi moralo biti več kot ugibanje - dobra hipoteza temelji na raziskavah, ki ste jih opravili pri izbiri teme poskusa. Svojo hipotezo utemeljite na rezultatih podobnih poskusov, ki so jih izvedli drugi kolegi s vašega področja, če na podlagi kakršne koli kombinacije literarnih raziskav in zapisanih opažanj, ki jih najdete, rešujete problem, ki ni bil podrobno preučen. Ne pozabite, da se lahko vaša hipoteza, tudi če naredite najboljšo raziskavo, izkaže za napačno - v tem primeru še vedno razširjate svoje znanje, tako da dokažete, da vaša napoved ni pravilna.
Običajno so hipoteze izražene kot količinski deklarativni stavki. Hipoteza uporablja tudi način merjenja eksperimentalnih parametrov. Dobra hipoteza za naš primer gnojila je: "Rastlina koruze, hranjena z enim kilogramom dušika na grm, bo dala večji pridelek kot enakovreden pridelek koruze, pridelan z drugačnim dodatkom dušika
Korak 4. Načrtujte zbiranje podatkov
Vnaprej veste, kdaj boste zbirali podatke in kakšne podatke boste zbirali. Izmerite te podatke ob vnaprej določenih časih ali v drugih primerih v rednih časovnih presledkih. V našem poskusu z gnojilom bomo na primer po obdobju rasti izmerili težo naše koruzne rastline d (v kilogramih). To bomo primerjali z vsebnostjo dušika v gnojilih, uporabljenih za vsako rastlino. Pri drugih poskusih (na primer pri tistih, ki bodo sčasoma merili spremembe spremenljivke) je treba podatke zbirati v rednih časovnih presledkih.
- Ustvarjanje podatkovne tabele pred časom je dobra ideja - med zapisovanjem preprosto vnesete svoje podatkovne vrednosti v tabelo.
- Spoznajte razliko med odvisnimi in neodvisnimi spremenljivkami. Neodvisna spremenljivka je spremenljivka, ki jo spremenite, odvisna spremenljivka pa tista, na katero vpliva neodvisna spremenljivka. V našem primeru je "vsebnost dušika" "neodvisna" spremenljivka, "donos (v kg)" pa "odvisna" spremenljivka. Osnovna tabela bo imela stolpce za obe spremenljivki, ki se sčasoma spreminjata.
Korak 5. Poskus izvedite metodično
Zaženite poskus, preizkusite svoje spremenljivke. To skoraj vedno zahteva, da za nekatere spremenljive vrednosti večkrat eksperimentirate. V našem primeru gnojila bomo gojili več enakih pridelkov koruze in uporabili gnojilo, ki vsebuje različne količine dušika. Na splošno, čim obsežnejše podatke dobite, tem bolje. Zapišite čim več podatkov.
- Dober poskusni načrt vključuje tisto, kar je znano nadzor. Eden od vaših poskusov ponovitve ne bi smel vsebovati spremenljivke, ki jo preizkušate. V našem primeru gnojila bomo vključili eno rastlino koruze, ki v njej prejme gnojilo brez dušika. To bo naš nadzor - to bo osnova, na podlagi katere bomo merili rast drugih poljščin.
- Upoštevajte vse snovi ali postopke, povezane z varnostjo, v vašem poskusu.
Korak 6. Zberite svoje podatke
Če je mogoče, beležite podatke neposredno v tabelo - to vam bo preprečilo, da bi morali pozneje znova vnesti in združiti podatke. Naučite se, kako oceniti tuje v svojih podatkih.
Vedno je dobro, da svoje podatke prikažete čim bolj vizualno. Ustvarite podatkovne točke na grafikonu in izrazite trende z najprimernejšo črto ali krivuljo. To vam bo (in vsem drugim, ki si ogledujejo ta graf) pomagalo vizualizirati vzorce v podatkih. Za večino osnovnih poskusov je neodvisna spremenljivka narisana na vodoravni osi x, spremenljivka pa se spreminja na navpični osi y
Korak 7. Analizirajte svoje podatke in naredite zaključke
Je vaša hipoteza pravilna? Ali so v podatkih opazni trendi? Ste našli kakšne nepričakovane podatke? Ali imate vprašanja brez odgovora, ki bi lahko bila podlaga za prihodnje poskuse? Med ocenjevanjem rezultatov poskusite odgovoriti na ta vprašanja. Če vaši podatki ne dajejo dokončne hipoteze "da" ali "ne", razmislite o izvedbi dodatnih eksperimentalnih preskušanj in zbiranju več podatkov.
Če želite deliti svoje rezultate, napišite obsežen znanstveni članek. Znanje pisanja znanstvenih člankov je koristna veščina - rezultati nedavnih raziskav morajo biti napisani in objavljeni v določeni obliki
Metoda 2 od 2: Izvajanje primerov poskusov
Korak 1. Izberite temo in določite spremenljivke
Zaradi tega primera bomo imeli preprost in majhen poskus. V našem poskusu bomo preučili učinek različnih aerosolnih goriv na strelišče krompirjeve pištole.
- V tem primeru je vrsta aerosolnega goriva, ki ga uporabljamo, "neodvisna spremenljivka" (spremenljivka, ki jo bomo spremenili), kjer je razdalja krogel "odvisna spremenljivka".
- Pri tem poskusu je treba razmisliti - ali obstaja način, da se prepričate, da ima vsaka krompirjeva krogla enako težo? Ali obstaja način, da porabite enako količino goriva za vsak posnetek? Oboje lahko vpliva na strelišče pištole. Najprej izmerite težo vsake krogle in uporabite enako količino aerosolnega razpršila za vsak strel.
Korak 2. Ustvarite hipotezo
Če preizkusimo razpršilo za lase, razpršilo za kuhanje in razpršilno barvo, recimo, da lasje vsebujejo aerosolno gorivo z vsebnostjo butana, ki je večja od drugih razpršil. Ker vemo, da je butan vnetljiv, lahko domnevamo, da bo pršilo za lase ob vžigu povzročilo večji potisk, s čimer bo kroglica krompirja streljala dlje. Zapisali bomo hipotezo: "Višja vsebnost butana v aerosolnem gorivu v laku za lase bo v povprečju povzročila daljši strelni prostor pri streljanju krompirjevih krogel, ki tehtajo med 250-300 gramov."
Korak 3. Nastavite prejšnje zbiranje podatkov
V našem poskusu bomo vsako aerosolno gorivo preizkusili 10 -krat in izračunali povprečni donos. Kot poskusno kontrolo bomo preizkusili tudi aerosolno gorivo, ki ne vsebuje butana. Za pripravo bomo sestavili naš krompirjev top, ga preizkusili in prepričali, da deluje, kupili aerosolno pršilo, nato pa krompirjevo kroglo odrezali in stehtali.
-
Najprej bomo ustvarili tudi podatkovno tabelo. Imeli bomo pet navpičnih stolpcev:
- Skrajni levi stolpec bo označen kot "Test #". Celice v tem stolpcu bodo vsebovale številke 1-10, ki označujejo vsak poskus streljanja.
- Naslednji štirje stolpci bodo označeni z imenom aerosolnega razpršila, ki smo ga uporabili v poskusu. Deset celic pod glavo vsakega stolpca, ki bodo vsebovale razdaljo (v metrih) vsakega poskusa streljanja.
- Pod vsakim od štirih stolpcev za gorivo pustite prostor za zapis povprečne vrednosti za vsako razdaljo.
Korak 4. Naredite poskus
Vsak aerosolni razpršilec bomo uporabili za izstrelitev desetih krogel, pri čemer bomo enako količino aerosola izstrelili za vsako kroglo. Po vsakem strelu bomo z merilnim trakom izmerili razdaljo med vsako kroglo. Zapišite te podatke v podatkovno tabelo.
Tako kot mnogi poskusi ima tudi naš poskus nekaj varnostnih vprašanj, ki jih moramo upoštevati. Aerosolno gorivo, ki ga uporabljamo, je vnetljivo - pokrov strelca za krompirjevo pištolo moramo dobro zapreti in pri vžigu goriva nositi debele rokavice. Da bi se izognili nenamernim poškodbam nabojev, moramo zagotoviti tudi, da mi (ali drugi navzoči) med streljanjem stojimo ob pištoli - ne pred ali za njo
Korak 5. Analizirajte podatke
Recimo, ugotavljamo, da v povprečju pršilo za lase najbolj poganja krompir, vendar je kuhanje bolj dosledno. Te podatke lahko vizualiziramo. Dober način za ponazoritev povprečne razdalje na brizganje je stolpčni grafikon, kjer je razpršitev odličen način za prikaz razlik v strelni razdalji vsakega goriva.
Korak 6. Naredite svoje zaključke
Oglejte si rezultate svojih poskusov. Na podlagi naših podatkov lahko z zaupanjem trdimo, da je naša hipoteza pravilna. Lahko rečemo tudi, da smo našli nekaj, česar nismo predvideli - da je pršilo za kuhanje dalo najbolj dosledne rezultate. Lahko poročamo o kakršnih koli težavah ali neredih, ki jih najdemo - recimo, da se barva iz brizgalne barve nabira v strelni komori krompirjevega topa, kar otežuje ponavljajoče streljanje. Končno lahko predlagamo področja za nadaljnje raziskave - na primer z več goriva lahko pridemo na daljšo razdaljo.
Svoje rezultate bi lahko celo delili s svetom v obliki znanstvenih člankov - saj je predmet naših poskusov morda bolj primerno te podatke predstaviti v obliki trojice znanstvenih razstav
Nasveti
- Lepo se imejte in ostanite varni.
- Znanost je namenjena postavljanju velikih vprašanj. Ne bojte se izbrati teme, ki je še niste videli.
Opozorilo
- Nosite zaščito za oči.
- Če vam kaj pride v oči, jih temeljito sperite vsaj 5 minut.
- Ne postavljajte hrane ali pijače v bližini svojega delovnega mesta.
- Pred in po poskusu si umijte roke.
- Pri uporabi ostrih nožev, nevarnih kemikalij ali vročega ognja pazite, da vas opazuje odrasla oseba.
- Pri ravnanju s kemikalijami nosite gumijaste rokavice.
- Zavežite lase nazaj.
