Eksperimentering is 'n metode waardeur wetenskaplikes natuurlike verskynsels ondersoek in die hoop om nuwe kennis op te doen. Goeie eksperimente volg 'n logiese ontwerp om 'n spesifieke veranderlike wat presies gedefinieer is, te isoleer en te toets. Deur die basiese beginsels agter eksperimentele ontwerp te leer, sal u hierdie beginsels op u eie eksperimente kan toepas. Ongeag die omvang, alle goeie eksperimente werk volgens die logiese en deduktiewe beginsels van die wetenskaplike metode, van vyfde graad aartappelklokprojekte tot gevorderde Higgs Boson -navorsing.
Stap
Metode 1 van 2: Ontwerp van wetenskaplike eksperimente
Stap 1. Kies 'n spesifieke onderwerp
Eksperimente waarvan die resultate tot 'n verandering in wetenskaplike ingesteldheid lei, is baie, baie skaars. Die meeste eksperimente beantwoord sekere klein vrae. Wetenskaplike kennis word opgebou uit die opgehoopte data van baie eksperimente. Kies 'n onderwerp of 'n onbeantwoorde vraag wat klein is en maklik is om te toets.
- As u byvoorbeeld met landboukunsmis wil eksperimenteer, moet u nie die vraag beantwoord nie: "Watter kunsmis is die beste om gewasse te verbou?" Daar is baie verskillende soorte kunsmis en baie verskillende soorte plante in die wêreld - een eksperiment kan nie universele gevolgtrekkings vir beide lewer nie. 'N Beter vraag vir die ontwerp van die eksperiment sou wees: "Watter konsentrasie stikstof in die kunsmis het die grootste mielie -oes opgelewer?"
- Moderne wetenskaplike kennis is baie, baie breed. As u van plan is om wetenskaplike navorsing te doen, ondersoek u onderwerp deeglik voordat u met u eksperiment begin ontwerp. Het enige vorige eksperimente vrae beantwoord wat u eksperiment geleer het? Indien wel, is daar 'n manier om u onderwerp aan te pas by vrae wat nie deur bestaande eksperimente beantwoord is nie?
Stap 2. Isoleer u veranderlikes
Goeie wetenskaplike eksperimente toets spesifieke, meetbare parameters wat genoem word veranderlike.
In die algemeen doen 'n wetenskaplike 'n eksperiment vir die waarde van die veranderlike wat hy toets. Een belangrike ding by die uitvoer van eksperimente is aanpassing enigste die spesifieke veranderlike wat u toets (en geen ander veranderlikes nie).
In ons voorbeeld van kunsmis -eksperiment sal ons wetenskaplike byvoorbeeld verskeie groot mielieplante plant in grond wat met verskillende stikstofkonsentrasies bemes word. Dit gee elke plant die benodigde hoeveelheid kunsmis presies dieselfde. Hy sal verseker dat die chemiese samestelling van die kunsmis wat gebruik word nie anders as die stikstofkonsentrasie verskil nie - hy sal byvoorbeeld nie kunsmis met 'n hoër magnesiumkonsentrasie vir enige van sy mielie -oeste gebruik nie. Hy sal ook dieselfde aantal en spesies mielieplante op dieselfde tyd en op dieselfde grondsoort in elk van sy eksperimentele replika's plant.
Stap 3. Skep 'n hipotese
Die hipotese is 'n voorspelling van die eksperimentele resultate. Dit behoort meer as net raaiwerk te wees - 'n goeie hipotese word ingelig deur die navorsing wat u gedoen het by die keuse van 'n eksperimentonderwerp. Baseer u hipotese op die resultate van soortgelyke eksperimente wat deur ander kollegas in u vakgebied uitgevoer is, as u 'n probleem oplos wat nie deeglik bestudeer is nie, gebaseer op 'n kombinasie van literêre navorsing en opgetekende waarnemings wat u kan vind. Onthou, selfs al doen u u beste navorsing, kan u hipotese verkeerd bewys word - in hierdie geval brei u steeds u kennis uit deur te bewys dat u voorspelling "nie" reg is nie.
Tipies word hipoteses uitgedruk as kwantitatiewe verklarende sinne. 'N Hipotese gebruik ook die manier waarop eksperimentele parameters gemeet word. 'N Goeie hipotese vir ons kunsmisvoorbeeld is:' 'n Mielieplant wat een pond stikstof per skepel gevoer het, lewer 'n groter opbrengsmassa as 'n ekwivalente mielie -oes wat met 'n ander stikstofaanvulling verbou word
Stap 4. Beplan u data -insameling
Weet vooraf "wanneer" u data gaan versamel, en "watter tipe" data u gaan versamel. Meet hierdie data op voorafbepaalde tye, of in ander gevalle, met gereelde tussenposes. In ons kunsmis -eksperiment, byvoorbeeld, meet ons die gewig van ons mielieplant d (in kilogram) na 'n groeiperiode. Ons sal dit vergelyk met die stikstofinhoud van die kunsmis wat op elke plant toegedien word. In ander eksperimente (soos die wat veranderings in 'n veranderlike met verloop van tyd sal meet), is dit nodig om data gereeld te versamel.
- Dit is 'n goeie idee om 'n datatabel voor die tyd op te stel - u voer eenvoudig u datawaardes in die tabel in terwyl u dit opneem.
- Ken die verskil tussen afhanklike en onafhanklike veranderlikes. Die onafhanklike veranderlike is die veranderlike wat u verander en die afhanklike veranderlike word beïnvloed deur die onafhanklike veranderlike. In ons voorbeeld is 'stikstofinhoud' die 'onafhanklike' veranderlike en 'opbrengs (in kg)' die 'afhanklike' veranderlike. Die basistabel sal kolomme vir albei veranderlikes hê, aangesien dit mettertyd verander.
Stap 5. Doen u eksperiment metodies
Begin u eksperiment, toets of u veranderlikes is. Dit vereis byna altyd dat u herhaaldelik moet eksperimenteer vir 'n paar veranderlike waardes. In ons kunsmisvoorbeeld, sal ons verskeie identiese mieliegewasse verbou en kunsmis toedien wat verskillende hoeveelhede stikstof bevat. Oor die algemeen, hoe meer uitgebreide data u kry, hoe beter. Teken soveel moontlik data op.
- 'N Goeie eksperimentele ontwerp bevat wat bekend staan as beheer. Een van u replika -eksperimente moet glad nie die veranderlike bevat wat u toets nie. In ons kunsmisvoorbeeld sal ons een mielieplant insluit wat kunsmis sonder stikstof ontvang. Dit is ons beheer - die basislyn waarteen ons die groei van ander koringgewasse sal meet.
- Let op alle veiligheidsverwante stowwe of prosesse in u eksperiment.
Stap 6. Versamel u data
Teken indien moontlik data direk op die tafel aan - dit sal verhoed dat u data later weer hoef in te voer en saam te voeg. Leer hoe u die vreemde in u data kan beoordeel.
Dit is altyd 'n goeie idee om u data so visueel moontlik uit te beeld. Skep datapunte op die grafiek en druk tendense uit met die mees geskikte lyn of kromme. Dit sal u (en enigiemand anders wat hierdie grafiek sien) help om patrone in die data te visualiseer. Vir die meeste basiese eksperimente word die onafhanklike veranderlike op die horisontale x-as geteken en die veranderlike afwisselend op die vertikale y-as
Stap 7. Ontleed u data en maak gevolgtrekkings
Is u hipotese korrek? Is daar enige waarneembare neigings in die data? Het u onverwagte gegewens gevind? Het u onbeantwoorde vrae wat die basis kan vorm vir toekomstige eksperimente? Probeer hierdie vrae beantwoord terwyl u die resultate beoordeel. As u data nie 'n definitiewe "ja" of "nee" hipotese bied nie, oorweeg dit om addisionele eksperimentele proewe uit te voer en meer data in te samel.
Skryf 'n uitgebreide wetenskaplike artikel om u resultate te deel. Dit is 'n nuttige vaardigheid om te weet hoe om wetenskaplike artikels te skryf - die resultate van onlangse navorsing moet in 'n sekere formaat geskryf en gepubliseer word
Metode 2 van 2: Voorbeeldeksperimente
Stap 1. Kies 'n onderwerp en definieer u veranderlikes
Om die rede vir hierdie voorbeeld, sal ons 'n eenvoudige en klein eksperiment doen. In ons eksperiment sal ons die effek van verskillende aërosolbrandstowwe op die skietbaan van die aartappelgeweer ondersoek.
- In hierdie geval is die tipe aerosolbrandstof wat ons gebruik die 'onafhanklike veranderlike' (die veranderlike wat ons sal verander), waar die koeëlafstand die 'afhanklike veranderlike' is.
- Iets om in hierdie eksperiment te oorweeg - is daar 'n manier om seker te maak dat elke aartappelkoeël dieselfde weeg? Is daar 'n manier om dieselfde hoeveelheid brandstof vir elke skoot te gebruik? Albei hierdie kan die skietbaan van die geweer beïnvloed. Meet eers die gewig van elke koeël en gebruik dieselfde hoeveelheid aërosolsproei vir elke skoot.
Stap 2. Skep 'n hipotese
As ons haarsproei, kookspuit en verf spuit, laat ons sê dat die hare spuitstof aërosolbrandstof bevat met 'n butaan -inhoud groter as ander bespuitings. Aangesien ons weet dat butaan ontvlambaar is, kan ons vermoed dat die haarsproei meer stoot sal produseer wanneer dit aangesteek word, en 'n aartappelkoeël verder wegskiet. Ons sal die hipotese skryf: "Die hoër butaaninhoud in die aërosolbrandstof in haarsproei sal gemiddeld 'n langer afvuur bereik wanneer aartappelkoeëls tussen 250-300 gram weeg."
Stap 3. Stel u vorige data -insameling op
In ons eksperiment sal ons elke aerosolbrandstof 10 keer toets en die gemiddelde opbrengs bereken. Ons sal ook 'n aerosolbrandstof wat nie butaan bevat nie, toets as 'n eksperimentele kontrole. Om dit voor te berei, sal ons ons aartappelkanon bymekaarmaak, dit toets om seker te maak dat dit werk, 'n aërosolsproei koop en dan ons aartappelkoeël sny en weeg.
-
Ons sal ook eers 'n datatabel opstel. Ons sal vyf vertikale kolomme hê:
- Die kolom aan die linkerkant sal die etiket "Toets #" hê. Selle in hierdie kolom bevat die getalle 1-10, wat elke vuurpoging aandui.
- Die volgende vier kolomme sal die naam van die spuitbus wat ons in die eksperiment gebruik het, benoem word. Tien selle onder elke kolomopskrif wat die afstand (in meter) van elke vuurpoging bevat.
- Onder elk van die vier kolomme vir brandstof, laat ruimte om die gemiddelde waarde vir elke afstand te skryf.
Stap 4. Doen die eksperiment
Ons gebruik elke spuitbus om tien koeëls af te vuur, met dieselfde hoeveelheid aërosol om elke koeël af te vuur. Na elke skoot gebruik ons 'n maatband om die afstand tussen elke koeël te meet. Teken hierdie data op in 'n datatabel.
Soos met baie eksperimente, het ons eksperiment ook 'n paar veiligheidskwessies wat ons moet waarneem. Die aërosolbrandstof wat ons gebruik, is vlambaar - ons moet die deksel van die aartappelgeweer goed toemaak en dik handskoene dra wanneer ons die brandstof aansteek. Om toevallige besering deur koeëls te voorkom, moet ons ook verseker dat ons (of ander omstanders) by die geweer staan terwyl ons skiet - nie voor of agter dit nie
Stap 5. Ontleed die data
Sê, ons vind dat haarspray gemiddeld die verste aartappels skiet, maar kookspuit is meer konsekwent. Ons kan hierdie data visualiseer. 'N Goeie manier om die gemiddelde afstand per bespuiting te illustreer, is 'n staafgrafiek, waar 'n spreidiagram 'n uitstekende manier is om variasies in die vuurafstand van elke brandstof aan te toon.
Stap 6. Maak u gevolgtrekkings
Kyk na die resultate van u eksperimente. Op grond van ons data kan ons met vertroue sê dat ons hipotese korrek is. Ons kan ook sê dat ons iets gevind het wat ons nie voorspel het nie - dat kookspuit die mees konsekwente resultate lewer. Ons kan enige probleme of gemors wat ons opdoen, rapporteer - laat ons sê dat verf uit spuitverf in die vuurkamer van 'n aartappelkanon opbou, wat herhaalde afvuur bemoeilik. Uiteindelik kan ons gebiede voorstel vir verdere navorsing - byvoorbeeld, miskien met meer brandstof kan ons 'n langer afstand kry.
Ons kan selfs ons resultate in die vorm van wetenskaplike artikels met die wêreld deel - aangesien die onderwerp van ons eksperimente meer gepas is om hierdie inligting in die vorm van 'n drievoudige wetenskapuitstallings aan te bied
Wenke
- Geniet dit en bly veilig.
- Wetenskap gaan oor groot vrae. Moenie bang wees om 'n onderwerp te kies wat u nog nie voorheen gesien het nie.
Waarskuwing
- Dra oogbeskerming.
- As iets in u oë kom, spoel dit ten minste 5 minute deeglik uit.
- Moenie kos of drank naby u werkplek plaas nie.
- Was hande voor en na die eksperiment.
- As u skerp messe, gevaarlike chemikalieë of warm brande gebruik, moet u seker maak dat 'n volwassene u dophou.
- Dra rubberhandskoene wanneer chemikalieë hanteer word.
- Bind hare terug.
