Sisältö

• Askeleet
• Vinkkejä
• Varoitukset

Kokeilu on menetelmä, jolla tutkijat testaavat luonnonilmiöitä uuden tiedon saamiseksi. Hyvissä kokeissa noudatetaan loogista suunnittelua eristämään ja testaamaan tiettyjä ja tarkasti määriteltyjä muuttujia. Oppimalla kokeellisen suunnittelun perusperiaatteet voit soveltaa niitä omaan. Laajuudesta riippumatta, kaikki hyvät kokeet toimivat tieteellisen menetelmän loogisten ja deduktiivisten periaatteiden mukaisesti, viidennen asteen tiedemessuilla läsnäolijoista perunakellolla Higgsin bosoniin liittyvään edistyneimpään tutkimukseen.

Askeleet

Osa 1/2: Tieteellisesti järkevän kokeen suunnittelu

1. 

   Valitse tietty teema. Kokeet, joiden tulokset aiheuttavat suuria muutoksia tieteellisessä paradigmassa, ovat hyvin, hyvin harvinaisia. Suurin osa kokeista vastaa pieniin, erityisiin kysymyksiin. Tieteellinen tieto perustuu lukemattomien kokeiden tietojen keräämiseen. Valitse aihe tai kysymys, johon ei ole vielä vastattu ja jolla on pieni ja testattava laajuus.
   • Jos esimerkiksi haluat suorittaa maatalouden lannoitteisiin liittyvän kokeen, älä yritä vastata kysymykseen "Minkä tyyppinen lannoite on paras kasvien kasvulle?"Maailmassa voi olla monia erilaisia ​​lannoitetyyppejä ja monia erityyppisiä kasveja - eikä kokeilu voi johtaa yleismaailmallisiin johtopäätöksiin mihinkään niistä. Paljon parempi kysymys kokeen suunnittelemiseksi olisi"Mikä typpipitoisuus lannoitteissa tuottaa suurimmat maissiviljelmät?’.
   • Nykyaikainen tieteellinen tieto on hyvin, hyvin laajaa. Jos aiot tehdä vakavaa tieteellistä tutkimusta, tutki aihettasi perusteellisesti ennen kuin aloitat kokeilun suunnittelun. Silti aiemmat kokeet ovat jo vastanneet kysymykseen, jota sinun tulee tutkimaan? Jos on, onko olemassa tapaa säätää aiheesi siten, että se käsittelee kysymyksiä, joihin ei ole vielä vastattu olemassa olevalla tutkimuksella?

2. 

   
   
   Eristää muuttujat. Hyvissä tieteellisissä kokeissa testataan spesifisiä ja mitattavissa olevia parametreja muuttujat. Yleisesti ottaen tutkija suorittaa kokeen kyseisen muuttujan arvot. Keskeinen huolenaihe kokeilun aikana on sopeutuminen vain testiin liittyvät erityiset muuttujat (eikä muita).
   • Esimerkiksi lannoiteesimerkissä tutkijamme kasvattaa useita maissikasveja maaperässä, jota on täydennetty lannoitteilla, joilla on erilaiset typpipitoisuudet. Hän antoi jokaiselle sadolle tarkka sama määrä lannoitetta. Sitten hän varmistaisi, että lannoitteiden kemiallinen koostumus ei eroa millään muulla tavalla paitsi niiden typpipitoisuudessa - esimerkiksi hän ei käyttäisi lannoitetta, jolla olisi korkeampi magnesiumpitoisuus yhdessä viljelystään. Hän kasvatti silti tarkalleen saman määrän ja maissinsiemenlajeja samanaikaisesti ja samassa maaperätyypissä jokaisen kokeilunsa kanssa.

3. 

   
   
   Tee hypoteesi. Hypoteesi on pohjimmiltaan ennuste kokeen tuloksista. Sen ei pitäisi olla pelkkää sokeaa spekulaatiota - hyvät hypoteesit perustuvat taustatutkimukseen, joka tehdään valitessasi aihetta. Perustaa hypoteesi alasi tutkijoiden tekemien vastaavien kokeiden tuloksiin tai, jos käsittelet ongelmaa, jota ei ole vielä tutkittu, perustele se mihin tahansa löydettyyn kirjallisuuden tutkimuksen ja tallennetun havainnon yhdistelmään. Muista, että parhaasta tutkimustyöstäsi huolimatta hypoteesi voi hyvinkin osoittautua vääräksi - tällöin olet laajentanut tietämystäsi siinä mielessä, että olet osoittanut, että ennuste korosti ei se oli oikein.
   • Tyypillisesti hypoteesi ilmaistaan ​​kvantitatiivisena deklaratiivisena lauseena. Se voi ottaa huomioon tapoja, joilla kokeelliset parametrit mitataan. Hyvä hypoteesi esimerkissämme on: "Maissinviljelyt, joihin on lisätty 450 g typpeä per pensas, johtavat suurempaan massatuotantoon kuin vastaavat typpilisäaineilla kasvatetut maissikasvit’.

4. 

   
   
   Suunnittele tietojen kerääminen. Tiedä etukäteen Kun keräät tietoja ja mikä tyyppi tietoja kerätään. Mittaa nämä tiedot tiettynä ajankohtana tai muissa tapauksissa säännöllisin väliajoin. Esimerkiksi kokeessamme mitataan maissiviljelmiemme paino (kilogrammoina) määrätyn kasvun jälkeen. Vertaamme tätä arvoa typpimäärään lannoitteessa, jolla kukin sato on käsitelty. Muissa kokeissa (kuten kokeissa, joissa mitataan tietyn muuttujan muutosta ajan myötä) on tarpeen kerätä tietoja säännöllisin väliajoin.
   • Tietotaulukon tekeminen etukäteen on hieno idea - voit yksinkertaisesti syöttää data-arvot annettuihin kenttiin tallennuksen aikana.
   • Tunne ero riippuvien ja riippumattomien muuttujien välillä. Itsenäinen muuttuja on sellainen, jota voit muuttaa, ja riippuvainen muuttuja on sellainen, johon riippumaton muuttuja vaikuttaa. Esimerkissämme "typpitaso" on muuttuja riippumatonja "tuotanto (kilogrammoina)" on muuttuja riippuvainen. Perustaulukossa on sarakkeita molemmille muuttujille, kun ne muuttuvat ajan myötä.

5. 

   Suorita kokeesi metodisesti. Suorita kokeilu ja testaa muuttujat. Tämä vaatii melkein aina saman kokeen tekemisen useita kertoja useilla muuttujien kokoonpanoilla. Esimerkissä kasvatamme useita identtisiä maissikasveja täydentämällä niitä erilaisilla typpimäärillä. Yleensä mitä laajempaa tietoa voit kerätä, sitä parempi. Tallenna mahdollisimman paljon tietoja.
   • Hyvät kokeelliset mallit sisältävät niin sanotun hallinta. Yksi hänen kokeellisista toistoistaan ei on sisällytettävä kyseinen muuttuja testiin. Esimerkkiin sisällytetään sato, joka saa lannoitetta ilman typpipitoisuutta. Tämä on valvontamme - se on lähtötaso, johon mitataan kaikkien muiden kasvien kasvu.
   • Noudata kokeessa kaikkia haitallisiin materiaaleihin tai prosesseihin liittyviä turvatoimenpiteitä.

6. 

   Kerää tietojasi. Tallenna tiedot suoraan taulukkoon, jos mahdollista - tämä säästää päänsärkyä tietojen uudelleensyöttämisestä ja yhdistämisestä tulevaisuudessa. Opi arvioimaan tietojen ristiriitaisuudet.
   • Tietosi on aina hyvä edustaa visuaalisesti, jos mahdollista. Piirrä datapisteet kaavioon ja ilmaise trendit tilanteelle parhaiten sopivalla viivalla tai käyrällä. Tämä auttaa sinua (ja kaikkia, jotka näkevät kaavion) ​​visualisoimaan tietojen kuviot. Useimmissa perustutkimuksissa itsenäinen muuttuja on esitetty vaaka-x-akselilla ja riippuva muuttuja pystysuoralla y-akselilla.

7. 

   Analysoi tietosi ja tee johtopäätös. Oliko hypoteesi oikea? Oliko tiedoissa havaittavia suuntauksia? Löysitkö odottamattomia arvoja? Onko olemassa vastaamattomia kysymyksiä, jotka voisivat muodostaa perustan tuleville kokeille? Yritä vastata näihin kysymyksiin arvioidessasi tuloksia. Jos tietosi eivät anna hypoteesille selvää "kyllä" tai "ei", harkitse lisää kokeellisia yrityksiä ja kerää enemmän tietoja.
   • Voit jakaa tulokset kirjoittamalla yksityiskohtaisen tieteellisen raportin. Tieteellisen raportin kirjoittamisen taito on erittäin hyödyllinen taito - useimpien uusien tutkimusten tulokset on kirjoitettava ja julkaistava tietyssä muodossa.

Osa 2/2: Esimerkkikokeen suorittaminen

1. 

   Valitse teema ja määritä muuttujat. Tässä esimerkissä valitsemme yksinkertaisen, pienimuotoisen kokeen. Kokeessamme testataan erilaisten aerosolipolttoaineiden vaikutuksia perunapistoolin ulottuvilla.
   • Tässä tapauksessa käytetty aerosolipolttoaineen tyyppi on vaihteleva riippumaton (muutimme), kun ammuksen alue on muuttuja riippuvainen.
   • Tässä kokeilussa huomioitavia asioita: Onko olemassa tapa varmistaa, että jokaisella ammuksella / perunalla on sama paino? Onko jokaisella tavalla mahdollista antaa sama määrä aerosolipolttoainetta? Molemmat voivat vaikuttaa aseen kantamaan. Punnitse kukin ammus etukäteen ja laske polttoainetta ennen jokaista laukausta samalla määrällä aerosolisumutetta.

2. 

   Tee hypoteesi. Jos testaamme hiuslakkaa, keittiösumutetta ja suihkemaalia, sanotaan, että hiuslakassa on aerosoliponneaine, jossa on enemmän butaania kuin muissa suihkeissa. Koska tiedämme, että butaani on syttyvä kaasu, voimme olettaa, että hiuslakka tuottaa suuremman propulsiovoiman syttyessään lähettämällä ammuksen / perunan kauemmas. Kirjoittaisimme hypoteesimme seuraavasti: "Korkein butaanipitoisuus hiuslakassa olevassa aerosoliponneaineessa johtaa keskimäärin pidempään, kun ammutaan ammusta / perunaa, jonka paino on 250-300 grammaa’.

3. 

   Järjestä tiedonkeruu etukäteen. Kokeessamme testaamme jokaisen aerosolipolttoaineen 10 kertaa ja keskiarvon. Testaamme myös kokeellisena kontrollina aerosolipolttoaineen, joka ei sisällä mitään jälkiä butaanista. Valmistellessamme kokoamme perunapistoolimme, testaamme sen toimivuuden varmistamiseksi, ostamme aerosolisuihkeita ja punnitsemme jokaisen ammuksen / perunan.
   • Luodaan myös tietotaulukko etukäteen. Meillä on viisi pystysaraketta:
     • Vasemmanpuoleisen sarakkeen nimi on "Yritys #". Kyseisen sarakkeen solut sisältävät yksinkertaisesti numerot 1-10, mikä tarkoittaa jokaista yritystä ampua.
     • Seuraavat neljä saraketta nimetään kokeessa käytettyjen aerosolisuihkujen nimillä. Kunkin sarakkeen otsikon alla olevat kymmenen solua sisältävät kunkin laukausyrityksen etäisyyden (metreinä).
     • Jätä jokaisen polttoaineen neljän sarakkeen alle tila kirjoittaa keskimääräinen alue-arvo.

4. 

   Suorita koe. Käytämme jokaista aerosolisumutetta ampumaan 10 ammusta, samalla polttoainemäärällä kutakin laukausta kohti. Jokaisen laukauksen jälkeen käytämme pitkää mittanauhaa ammuksen alueen mittaamiseen. Kirjaa nämä tiedot tietotaulukkoon.
   • Kuten useissa kokeissa, myös meillä on tiettyjä turvallisuusongelmia, joita on noudatettava. Käyttämämme aerosolipolttoaineet ovat syttyviä - meidän on varmistettava, että suljet perunapistoolin kannen kunnolla ja käytämme raskaita käsineitä sytyttäessä polttoainetta. Ammusten vahingossa tapahtuvien loukkaantumisten välttämiseksi meidän on myös varmistettava, että me (ja kaikki tarkkailijat) olemme ampumisen aikana pistoolin kyljessä - emme sen edessä tai takana.

5. 

   Analysoi tiedot. Sanotaan, että havaitsimme, että keskimäärin hiuslakka vei perunat kauemmas, kun taas keittiöspray oli johdonmukaisin. Voimme edustaa näitä tietoja visuaalisesti. Hyvä tapa esittää kunkin suihkeen keskimääräinen alue on pylväsdiagrammi, vaikka sirontakuvaaja on hyvä tapa näyttää vaihtelut kunkin polttoaineen ampumisalueella.

6. 

   Laadi johtopäätöksesi. Pohdi kokeilutuloksiasi. Tietojemme perusteella voimme varmuudella väittää, että olemme löytäneet jotain, jota emme voineet ennustaa - että keittiösuihke tuotti yhtenäisimmät tulokset. Voimme ilmoittaa havaitsemistamme ongelmista tai epäkeskisyydistä - sanoa, että ruiskumaalissa olevaa mustetta on kertynyt perunapistoolin ampumakammion sisään, mikä vaikeuttaa sen toistamista. Lopuksi voimme suositella alueita tulevaa tutkimusta varten - esimerkiksi saavuttaa suurempi ulottuvuus ehkä suuremmilla polttoainemäärillä.
   • Voimme jopa jakaa tuloksia maailmalle tieteellisen raportin muodossa - kokeilumme aiheen vuoksi saattaa olla tarkoituksenmukaisempaa esittää nämä tiedot tiedemessujen osastolla.

Vinkkejä

• Tiede on suurten kysymysten esittämistä. Älä pelkää valita aihetta, jota et ole vielä tutkinut.
• Pidä hauskaa ja pysy turvassa.

Varoitukset

• Käytä silmiensuojainta.
• Jos jotain joutuu silmiin, pese ne juoksevan veden alla vähintään 5 minuutin ajan.
• Älä jätä ruokaa tai juomia työaseman lähelle.
• Pese kätesi ennen kokeita ja niiden jälkeen.
• Kun käytät teräviä veitsiä, vaarallisia kemikaaleja tai kuumaa liekkiä, muista, että sinulla on aikuinen, joka valvoo sinua.
• Käytä kemikaaleja käsiteltäessä kumikäsineitä.
• Vedä löysät hiukset takaisin.