Katsetamine on meetod, mille abil teadlased uurivad loodusnähtusi lootuses saada uusi teadmisi. Head katsed järgivad loogilist disaini, et eraldada ja testida konkreetset täpselt määratletud muutujat. Õppides eksperimentaalse disaini põhiprintsiipe, saate neid põhimõtteid oma katsetes rakendada. Olenemata ulatusest, toimivad kõik head katsed vastavalt teadusliku meetodi loogilistele ja deduktiivsetele põhimõtetele, alates viienda klassi kartulikella projektidest ja lõpetades Higgsi Bosoni uurimistööga.
Samm
Meetod 1/2: teaduslike katsete kavandamine
Samm 1. Valige konkreetne teema
Katsed, mille tulemused muudavad teaduslikku mõtteviisi, on väga -väga haruldased. Enamik katseid vastab teatud väikestele küsimustele. Teaduslikud teadmised on üles ehitatud paljude eksperimentide kogutud andmetele. Valige teema või vastuseta küsimus, mille ulatus on väike ja mida on lihtne testida.
- Näiteks kui soovite katsetada põllumajandusväetistega, ärge proovige vastata küsimusele: "Milline väetis sobib kõige paremini põllukultuuride kasvatamiseks?" Maailmas on palju erinevaid väetisi ja palju erinevaid taimi - üks katse ei saa teha mõlema jaoks universaalseid järeldusi. Katse kavandamisel oleks parem küsimus "Milline lämmastiku kontsentratsioon väetises andis suurima maisisaagi?"
- Kaasaegsed teaduslikud teadmised on väga, väga laiad. Kui kavatsete teha teadusuuringuid, uurige oma teemat pikalt enne katse kavandamist. Kas mõni varasem katse on vastanud küsimustele, mis olid teie eksperimendi õpitud objektiks? Kui jah, siis kas on võimalik oma teemat kohandada, et vastata küsimustele, millele olemasolevad katsed pole vastust leidnud?
Samm 2. Eraldage oma muutujad
Head teaduskatsed testivad konkreetseid, mõõdetavaid parameetreid, mida nimetatakse muutuja.
Üldiselt viib teadlane läbi katse selle muutuja väärtuse jaoks, mida ta katsetab. Üks oluline asi katsete tegemisel on kohanemine ainult konkreetset muutujat, mida testite (ja muid muutujaid pole).
Näiteks meie väetisekatse näites istutab meie teadlane mitu suurt maisitaime mulda, mida on väetatud erineva lämmastikukontsentratsiooniga. See annab igale taimele vajaliku koguse väetist täpselt sama. Ta hoolitseb selle eest, et kasutatavate väetiste keemiline koostis ei erineks muud kui lämmastiku kontsentratsioon - näiteks ei kasuta ta ühegi oma maisi puhul kõrgema magneesiumisisaldusega väetisi. Samuti istutab ta igasse katsekoopiasse sama arvu ja sama liiki maisitaimi korraga ja samale mullatüübile.
Samm 3. Loo hüpotees
Hüpotees on katsetulemuste ennustus. See peaks olema midagi enamat kui pelgalt oletamine - head hüpoteesi teavitavad eksperimendi teema valimisel tehtud uuringud. Kui lahendate probleemi, mida pole põhjalikult uuritud, tuginege oma hüpoteesil teiste oma ala kolleegide sarnaste katsete tulemustele, mis põhinevad mis tahes kirjandusuuringute ja salvestatud tähelepanekute kombinatsioonil. Pidage meeles, et isegi kui teete oma parima uurimistöö, võib teie hüpotees osutuda valeks - sel juhul laiendate endiselt oma teadmisi, tõestades oma ennustust "mitte" õigeks.
Tavaliselt väljendatakse hüpoteese kvantitatiivsete deklaratiivsete lausetena. Hüpotees kasutab ka katseparameetrite mõõtmisviisi. Meie väetisnäite hea hüpotees on: "Maisitaim, mida toidetakse ühe naela lämmastiku kohta põõsas, annab suurema saagikuse kui samaväärne maisisaak, mida kasvatatakse erineva lämmastikulisandiga
Samm 4. Planeerige oma andmete kogumine
Teadke ette, millal andmeid kogute ja millist tüüpi andmeid kogute. Mõõtke neid andmeid etteantud aegadel või muudel juhtudel regulaarsete ajavahemike järel. Näiteks väetisekatses mõõdame oma maisitaime kaalu d (kilogrammides) pärast kasvuperioodi. Võrdleme seda iga taime väetise lämmastikusisaldusega. Teistes katsetes (näiteks need, mis mõõdavad muutuja muutumist aja jooksul) on vaja andmeid korrapäraste ajavahemike järel koguda.
- Andmetabeli koostamine enne tähtaega on hea mõte - sisestate lihtsalt oma andmete väärtused tabelisse selle salvestamise ajal.
- Teadke erinevust sõltuvate ja sõltumatute muutujate vahel. Sõltumatu muutuja on muutuja, mida muudate, ja sõltuv muutuja, mida sõltumatu muutuja mõjutab. Meie näites on "lämmastikusisaldus" "sõltumatu" muutuja ja "saagikus (kg)" on "sõltuv" muutuja. Põhitabelis on veerud mõlema muutuja jaoks, kui need aja jooksul muutuvad.
Samm 5. Tehke oma katse metoodiliselt
Tehke oma katse, testige oma muutujaid. See nõuab peaaegu alati mõne muutuja väärtuse korduvat katsetamist. Meie väetisnäites kasvatame mitmeid identseid maisikultuure ja kasutame väetist, mis sisaldab erinevas koguses lämmastikku. Üldiselt, mida ulatuslikumad andmed saad, seda parem. Salvestage võimalikult palju andmeid.
- Hea eksperimentaalne disain hõlmab nn kontroll. Üks teie koopiakatsetest ei tohiks üldse sisaldada testitavat muutujat. Meie väetisnäites lisame ühe maisitaime, mis saab väetist ilma lämmastikuta. See on meie kontroll - see on lähtepunkt, mille alusel me mõõdame teiste maisikultuuride kasvu.
- Jälgige oma katses kõiki ohutusega seotud aineid või protsesse.
Samm 6. Koguge oma andmed
Salvestage võimalusel andmed otse lauale - see takistab teil hiljem uuesti sisestamast ja ühendamast. Siit saate teada, kuidas oma andmetes kõrvalisi asju hinnata.
Alati on hea kujutada oma andmeid võimalikult visuaalselt. Looge diagrammil andmepunkte ja väljendage suundumusi kõige sobivama joone või kõveraga. See aitab teil (ja kõigil teistel, kes seda graafikut vaatavad) visualiseerida andmete mustreid. Enamiku põhikatsete puhul joonistatakse sõltumatu muutuja horisontaalsele x-teljele ja muutuja vaheldub vertikaalsele y-teljele
Samm 7. Analüüsige oma andmeid ja tehke järeldusi
Kas teie hüpotees on õige? Kas andmetes on täheldatavaid suundumusi? Kas leidsite ootamatuid andmeid? Kas teil on vastamata küsimusi, mis võivad olla aluseks tulevastele katsetele? Proovige tulemustele hinnangu andmisel neile küsimustele vastata. Kui teie andmed ei anna kindlat "jah" või "ei" hüpoteesi, kaaluge täiendavate katsete läbiviimist ja andmete kogumist.
Oma tulemuste jagamiseks kirjutage põhjalik teaduslik artikkel. Teadustööde kirjutamise oskus on kasulik oskus - hiljutiste uuringute tulemused tuleb kirjutada ja avaldada kindlas vormingus
Meetod 2/2: Näidiskatsete läbiviimine
Samm 1. Valige teema ja määrake oma muutujad
Selle näite tõttu teeme lihtsa ja väikese katse. Meie katses uurime erinevate aerosoolkütuste mõju kartulipüstoli laskeulatusele.
- Sellisel juhul on meie kasutatav aerosoolkütuse tüüp "sõltumatu muutuja" (muutuja, mida muudame), kus kuulide kaugus on "sõltuv muutuja".
- Midagi selle eksperimendi puhul kaaluda - kas on olemas võimalus veenduda, et iga kartulikuul kaalub sama? Kas on mingit võimalust kasutada iga lasu jaoks sama kogust kütust? Mõlemad võivad mõjutada relva laskeulatust. Mõõtke kõigepealt iga kuuli kaal ja kasutage iga lasu jaoks sama kogust aerosoolpihustit.
Samm 2. Loo hüpotees
Kui katsetame juukselakki, toiduvalmistamispihustit ja pihustusvärvi, siis oletame, et juuksespiraal sisaldab aerosoolkütust, mille butaanisisaldus on suurem kui teistel pihustitel. Kuna me teame, et butaan on tuleohtlik, võime oletada, et juukselakk tekitab süttimisel rohkem tõukejõudu, tulistades kartulikuuli kaugemale. Kirjutame hüpoteesi: "Juuksesprei aerosoolkütuse suurem butaani sisaldus annab keskmiselt pikema laskeulatuse, kui lastakse 250-300 grammi kaaluvaid kartulikuule."
Samm 3. Seadistage oma eelmine andmekogumine
Meie katses katsetame iga aerosoolkütust 10 korda ja arvutame keskmise saagise. Samuti katsetame katselise kontrollina aerosoolkütust, mis ei sisalda butaani. Ettevalmistamiseks paneme kokku oma kartulikahuri, katsetame selle töökindlust, ostame aerosoolpihusti ning lõikame ja kaalume siis oma kartulikuuli.
-
Esmalt loome ka andmetabeli. Meil on viis vertikaalset veergu:
- Vasakpoolseima veeru nimi on "Test #". Selle veeru lahtrid sisaldavad numbreid 1–10, mis näitavad iga tulistamiskatset.
- Järgmised neli veergu märgistatakse katses kasutatud aerosoolipihusti nimega. Iga veeru päise all on kümme lahtrit, mis sisaldavad iga tulistamiskatse kaugust (meetrites).
- Jätke iga nelja kütuseveeru alla ruumi, et kirjutada iga vahemaa keskmine väärtus.
Samm 4. Tehke eksperiment
Kasutame iga aerosoolpihustit kümne kuuli tulistamiseks, kasutades iga kuuli laskmiseks sama kogust aerosooli. Pärast iga lasku mõõdame mõõdulindiga iga kuuli vahelist kaugust. Salvestage need andmed andmetabelisse.
Nagu paljudel katsetel, on ka meie eksperimendil mõned ohutusprobleemid, mida peame järgima. Meie kasutatav aerosoolkütus on tuleohtlik - peame kartulipüstoli laskuri kaane hästi sulgema ja kütuse süütamisel kandma paksu kindaid. Kuulide juhuslike vigastuste vältimiseks peame tagama ka selle, et meie (või teised kõrvalseisjad) seisaksime tulistamise ajal relva juures - mitte selle ees ega taga
Samm 5. Analüüsige andmeid
Ütleme nii, et me leiame, et keskmiselt laseb juukselakk kõige kaugemal kartuleid, kuid toiduvalmistamispihustus on järjepidevam. Saame neid andmeid visualiseerida. Hea viis illustreerida keskmist kaugust pritsimise kohta on tulpdiagramm, kus hajumisgraafik on suurepärane võimalus näidata erinevusi iga kütuse põlemiskauguses.
Samm 6. Tehke oma järeldused
Vaadake oma katsete tulemusi. Meie andmete põhjal võime kindlalt öelda, et meie hüpotees on õige. Võime ka öelda, et leidsime midagi, mida me ette ei näinud - toiduvalmistamispihustus andis kõige järjepidevamad tulemused. Võime teatada avastatud probleemidest või segadustest - oletame, et pihustusvärvist tekkiv värv koguneb kartulikahuri põlemiskambrisse, muutes korduva põletamise keeruliseks. Lõpuks saame soovitada valdkondi edasiseks uurimiseks - näiteks võib -olla rohkem kütust kasutades saame pikema vahemaa.
Võiksime oma tulemusi isegi maailmale teaduslike artiklite vormis jagada - kuna meie katsete objektiks oli, võib olla asjakohasem esitada see teave kolmekordsete teadusnäituste kujul
Näpunäiteid
- Nautige ja olge turvalised.
- Teadus seisneb suurte küsimuste esitamises. Ärge kartke valida teemat, mida te pole varem näinud.
Hoiatus
- Kandke kaitseprille.
- Kui midagi satub silma, loputage hoolikalt vähemalt 5 minutit.
- Ärge asetage oma töökoha lähedale toitu ega jooki.
- Peske käsi enne ja pärast katset.
- Kui kasutate teravaid noad, ohtlikke kemikaale või kuuma tuld, veenduge, et täiskasvanu jälgib teid.
- Kemikaalide käsitsemisel kandke kummikindaid.
- Siduge juuksed tagasi.
