Deney, bilim adamlarının yeni bilgi edinme umuduyla doğal olayları inceledikleri bir yöntemdir. İyi deneyler, kesin olarak tanımlanmış belirli bir değişkeni izole etmek ve test etmek için mantıksal bir tasarımı takip eder. Deneysel tasarımın arkasındaki temel ilkeleri öğrenerek, bu ilkeleri kendi deneylerinize uygulayabileceksiniz. Kapsamı ne olursa olsun, tüm iyi deneyler, beşinci sınıf patates saati projelerinden ileri Higgs Boson araştırmalarına kadar bilimsel yöntemin mantıksal ve tümdengelim ilkelerine göre çalışır.
Adım
Yöntem 1/2: Bilimsel Deneyler Tasarlama
Adım 1. Belirli bir konu seçin
Sonuçları bilimsel zihniyette bir değişikliğe yol açan deneyler çok, çok nadirdir. Çoğu deney belirli küçük soruları yanıtlar. Bilimsel bilgi, birçok deneyin birikmiş verilerinden inşa edilir. Kapsamı küçük ve test edilmesi kolay bir konu veya cevaplanmamış soru seçin.
- Örneğin, tarımsal gübrelerle deney yapmak istiyorsanız, "Ürün yetiştirmek için en iyi gübre türü nedir?" sorusuna cevap vermeye çalışmayın. Dünyada birçok farklı gübre türü ve birçok farklı bitki türü vardır - tek bir deney her ikisi için de evrensel sonuçlar veremez. Deneyi tasarlamak için daha iyi bir soru, "En büyük mısır mahsulünü gübredeki hangi nitrojen konsantrasyonu üretti?" olabilir.
- Modern bilimsel bilgi çok, çok geniştir. Bilimsel araştırma yapmayı düşünüyorsanız, deneyinizi tasarlamaya başlamadan önce konunuzu uzun uzadıya araştırın. Daha önceki deneyler, deneyinizin öğrenme konusu olan soruları yanıtladı mı? Öyleyse, mevcut deneyler tarafından yanıtlanmayan soruları yanıtlamak için konunuzu uyarlamanın bir yolu var mı?
Adım 2. Değişkenlerinizi izole edin
İyi bilim deneyleri denen spesifik, ölçülebilir parametreleri test eder. değişken.
Genel anlamda bir bilim insanı, test ettiği değişkenin değeri için bir deney yapar. Deneyler yaparken hayati bir şey, ayarlama yapmaktır. bir tek test ettiğiniz belirli değişken (ve başka değişken yok).
Örneğin, gübre deney örneğimizde, bilim adamımız farklı azot konsantrasyonlarıyla gübrelenmiş toprağa birkaç büyük mısır bitkisi ekecek. Her bitkiye gerekli miktarda gübre verecektir. kesinlikle aynı. Kullanılan gübrelerin kimyasal bileşiminin nitrojen konsantrasyonu dışında farklı olmamasını sağlayacaktır - örneğin, mısır mahsullerinin hiçbiri için daha yüksek magnezyum konsantrasyonlu gübreler kullanmayacaktır. Ayrıca deneysel kopyalarının her birinde aynı sayıda ve türde mısır bitkisini aynı zamanda ve aynı toprak tipine ekecektir.
Adım 3. Bir hipotez oluşturun
Hipotez, deneysel sonuçların bir tahminidir. Bu sadece tahminden daha fazlası olmalıdır - bir deney konusu seçerken yaptığınız araştırma tarafından iyi bir hipotez bilgilendirilir. Derinlemesine çalışılmamış bir problemi, edebi araştırma ve bulabileceğiniz kaydedilmiş gözlemlerin herhangi bir kombinasyonuna dayanarak çözüyorsanız, hipotezinizi alanınızdaki diğer meslektaşlarınız tarafından yürütülen benzer deneylerin sonuçlarına dayandırın. En iyi araştırmanızı yapsanız bile, hipotezinizin yanlış kanıtlanabileceğini unutmayın - bu durumda, tahmininizin "doğru olmadığını" kanıtlayarak hala bilginizi genişletiyorsunuz.
Tipik olarak, hipotezler nicel bildirim cümleleri olarak ifade edilir. Bir hipotez, deneysel parametrelerin ölçülme şeklini de kullanır. Gübre örneğimiz için iyi bir hipotez şudur: "Kile başına bir pound azotla beslenen bir mısır bitkisi, farklı bir azot takviyesiyle yetiştirilen eşdeğer bir mısır mahsulünden daha büyük bir verim kütlesi üretecektir
Adım 4. Veri toplamanızı planlayın
Verileri " ne zaman " toplayacağınızı ve " ne tür " veri toplayacağınızı önceden bilin. Bu verileri önceden belirlenmiş zamanlarda veya diğer durumlarda düzenli aralıklarla ölçün. Örneğin gübre deneyimizde mısır bitkimizin ağırlığını bir büyüme periyodundan sonra d(kilogram olarak) ölçeceğiz. Bunu, her bitkiye uygulanan gübrenin azot içeriği ile karşılaştıracağız. Diğer deneylerde (zaman içinde bir değişkendeki değişiklikleri ölçecek olanlar gibi), düzenli aralıklarla veri toplamak gerekir.
- Önceden bir veri tablosu oluşturmak iyi bir fikirdir - veri değerlerinizi kaydederken tabloya girmeniz yeterlidir.
- Bağımlı ve bağımsız değişkenler arasındaki farkı bilir. Bağımsız değişken, değiştirdiğiniz değişkendir ve bağımlı değişken, bağımsız değişkenden etkilenen değişkendir. Örneğimizde, "azot içeriği" "bağımsız" değişkendir ve "verim (kg olarak)", "bağımlı" değişkendir. Temel tablo, zamanla değiştikçe her iki değişken için de sütunlara sahip olacaktır.
Adım 5. Deneyinizi metodik olarak gerçekleştirin
Deneyinizi çalıştırın, değişkenlerinizi test edin. Bu neredeyse her zaman bazı değişken değerler için tekrar tekrar deneme yapmanızı gerektirir. Gübre örneğimizde, birkaç özdeş mısır mahsulü yetiştireceğiz ve değişen miktarlarda azot içeren bir gübre uygulayacağız. Genel olarak, ne kadar kapsamlı veri alırsanız o kadar iyidir. Mümkün olduğunca çok veri kaydedin.
- İyi bir deneysel tasarım olarak bilinen şeyi içerir. kontrol. Çoğaltma denemelerinizden biri, test ettiğiniz değişkeni hiç "içermemelidir". Gübre örneğimizde azot içermeyen gübre alan bir mısır bitkisini dahil edeceğiz. Bu bizim kontrolümüz olacak - diğer mısır mahsullerinin büyümesini ölçeceğimiz temel olacak.
- Deneyinizde güvenlikle ilgili tüm maddeleri veya süreçleri gözlemleyin.
Adım 6. Verilerinizi toplayın
Mümkünse verileri doğrudan masaya kaydedin - bu, verileri daha sonra yeniden girmenizi ve birleştirmenizi engeller. Verilerinizdeki gereksizleri nasıl değerlendireceğinizi öğrenin.
Verilerinizi mümkün olduğunca görsel olarak tasvir etmek her zaman iyi bir fikirdir. Grafik üzerinde veri noktaları oluşturun ve trendleri en uygun çizgi veya eğri ile ifade edin. Bu, sizin (ve bu grafiği görüntüleyen herhangi birinin) verilerdeki kalıpları görselleştirmenize yardımcı olacaktır. Çoğu temel deney için, bağımsız değişken yatay x ekseninde ve değişken dikey y ekseninde dönüşümlü olarak çizilir
Adım 7. Verilerinizi analiz edin ve sonuçlar çıkarın
Hipoteziniz doğru mu? Verilerde gözlemlenebilir eğilimler var mı? Beklenmedik bir veri buldunuz mu? Gelecekteki deneylerin temelini oluşturabilecek cevaplanmamış sorularınız mı var? Sonuçları değerlendirirken bu soruları yanıtlamaya çalışın. Verileriniz kesin bir "evet" veya "hayır" hipotezi sağlamıyorsa, ek deneysel denemeler yapmayı ve daha fazla veri toplamayı düşünün.
Sonuçlarınızı paylaşmak için kapsamlı bir bilimsel makale yazın. Bilimsel makalelerin nasıl yazılacağını bilmek faydalı bir beceridir - son araştırmaların sonuçları belirli bir formatta yazılmalı ve yayınlanmalıdır
Yöntem 2/2: Örnek Deneyleri Çalıştırma
Adım 1. Bir konu seçin ve değişkenlerinizi tanımlayın
Bu örnek nedeniyle basit ve küçük bir deney yapacağız. Deneyimizde farklı aerosol yakıtların patates tabancasının atış menziline etkisini inceleyeceğiz.
- Bu durumda kullandığımız aerosol yakıtın türü "bağımsız değişken" (değiştireceğimiz değişken), burada mermi mesafesi "bağımlı değişken"dir.
- Bu deneyde dikkate alınması gereken bir nokta - her patates mermisinin aynı ağırlıkta olduğundan emin olmanın bir yolu var mı? Her atış için aynı miktarda yakıt kullanmanın bir yolu var mı? Bunların her ikisi de silahın atış menzilini etkileyebilir. Önce her merminin ağırlığını ölçün ve her atış için aynı miktarda aerosol spreyi kullanın.
Adım 2. Bir hipotez oluşturun
Saç spreyi, pişirme spreyi ve sprey boyayı test edersek, saç spreyinin diğer spreylerden daha fazla bütan içeriğine sahip aerosol yakıtı içerdiğini varsayalım. Bütanın yanıcı olduğunu bildiğimiz için, saç spreyinin tutuşturulduğunda daha fazla itme üreteceğini ve daha uzağa bir patates mermisi fırlatacağını varsayabiliriz. Hipotezi yazacağız: "Saç spreyindeki aerosol yakıtındaki daha yüksek bütan içeriği, ortalama olarak, 250-300 gram ağırlığındaki patates mermilerini ateşlerken daha uzun bir atış menzili üretecektir."
Adım 3. Önceki veri koleksiyonunuzu ayarlayın
Deneyimizde her bir aerosol yakıtı 10 kez test edeceğiz ve ortalama verimi hesaplayacağız. Ayrıca deneysel kontrol olarak bütan içermeyen bir aerosol yakıtı test edeceğiz. Hazırlamak için patates topumuzu monte edeceğiz, çalıştığından emin olmak için test edeceğiz, bir aerosol sprey satın alacağız ve ardından patates mermimizi kesip tartacağız.
-
Ayrıca önce bir veri tablosu oluşturacağız. Beş dikey sütunumuz olacak:
- En soldaki sütun "Test #" olarak etiketlenecektir. Bu sütundaki hücreler, her ateşleme girişimini gösteren 1-10 arası sayıları içerecektir.
- Sonraki dört sütun, deneyde kullandığımız aerosol spreyin adıyla etiketlenecektir. Her bir sütun başlığının altında, her ateşleme girişiminin mesafesini (metre olarak) içerecek on hücre.
- Yakıt için dört sütunun her birinin altında, her mesafe için ortalama değeri yazmak için boşluk bırakın.
Adım 4. Deneyi yapın
Her bir mermiyi ateşlemek için aynı miktarda aerosol kullanarak on mermi ateşlemek için her bir aerosol spreyi kullanacağız. Her atıştan sonra, her mermi arasındaki mesafeyi ölçmek için bir mezura kullanacağız. Bu verileri bir veri tablosuna kaydedin.
Pek çok deney gibi bizim deneyimizde de gözlemlememiz gereken bazı güvenlik sorunları var. Kullandığımız aerosol yakıt yanıcıdır - patates tabancası atıcısının kapağını iyi kapatmalı ve yakıtı ateşlerken kalın eldivenler giymeliyiz. Kurşunlardan kaynaklanan kaza sonucu yaralanmayı önlemek için, ateş ederken bizlerin (veya diğer çevredekilerin) silahın önünde veya arkasında değil yanında durduğundan emin olmalıyız
Adım 5. Verileri analiz edin
Diyelim ki, ortalama olarak saç spreyinin patatesleri en uzağa fırlattığını görüyoruz, ancak pişirme spreyi daha tutarlı. Bu verileri görselleştirebiliriz. Püskürtme başına ortalama mesafeyi göstermenin iyi bir yolu, bir dağılım grafiğinin her bir yakıtın ateşleme mesafesindeki varyasyonları göstermenin harika bir yolu olduğu bir çubuk grafiktir.
Adım 6. Sonuçlarınızı çizin
Deneylerinizin sonuçlarını görüntüleyin. Verilerimize dayanarak, hipotezimizin doğru olduğunu güvenle söyleyebiliriz. Ayrıca tahmin etmediğimiz bir şey bulduğumuzu da söyleyebiliriz - pişirme spreyi en tutarlı sonuçları verdi. Bulduğumuz herhangi bir sorunu veya karışıklığı bildirebiliriz - diyelim ki bir patates topunun ateşleme haznesinde sprey boyadan gelen boya birikerek tekrarlanan ateşlemeyi zorlaştırıyor. Son olarak, daha fazla araştırma için alanlar önerebiliriz - örneğin, belki daha fazla yakıtla daha uzun bir mesafe alabiliriz.
Hatta sonuçlarımızı bilimsel makaleler şeklinde dünya ile paylaşabiliriz - deneylerimizin konusu olduğundan, bu bilgiyi üçlü bir bilim sergisi şeklinde sunmak daha uygun olabilir
İpuçları
- İyi eğlen ve güvende ol.
- Bilim, büyük sorular sormakla ilgilidir. Daha önce görmediğiniz bir konuyu seçmekten korkmayın.
Uyarı
- Göz koruması kullanın.
- Gözünüze herhangi bir şey kaçarsa, en az 5 dakika boyunca iyice yıkayın.
- İş yerinizin yakınına yiyecek veya içecek koymayın.
- Deneyden önce ve sonra ellerinizi yıkayın.
- Keskin bıçaklar, tehlikeli kimyasallar veya sıcak ateşler kullanırken bir yetişkinin sizi izlediğinden emin olun.
- Kimyasallarla çalışırken lastik eldiven giyin.
- Saçı arkaya bağla.
