Efectuați un experiment științific

Experimentarea este cea mai bună metodă pentru oamenii de știință de a testa fenomenele naturale în speranța de a obține noi perspective. Experimentele bune urmează un model logic pentru a testa o variabilă specifică și bine definită. Prin învățarea principiilor de bază pe care se construiește fiecare proiect experimental, veți putea să aplicați aceste principii în propriile experimente. Indiferent de domeniul lor de aplicare, toate experimentele, de la proiectele științifice de bază la cele mai avansate metode de cercetare ale cercetării Higgs Boson, lucrează asupra principiilor logice și deductive ale metodei științifice.

metodă

Partea 1
Dezvoltați un experiment științific cuprinzător

Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 1
1
Alegeți un subiect specific. Experimentele, ale căror rezultate schimbă paradigme științifice cuprinzătoare, sunt foarte rare. Marea majoritate a experimentelor răspund unor mici întrebări specifice. Cunoștințele științifice se bazează pe suma datelor din nenumărate experimente. Găsiți o zonă sau o întrebare fără răspuns cu un domeniu de aplicare mic care poate fi testat.
  • De exemplu, dacă doriți să faceți un experiment privind îngrășămintele agricole, nu căutați răspunsul "Ce tip de îngrășământ este cel mai bun pentru creșterea plantelor?" Există multe tipuri diferite de îngrășăminte și multe tipuri diferite de plante în lume. Un experiment nu va fi suficient pentru a trage o concluzie universală. O idee mult mai bună este să concepem un experiment cu privire la întrebarea: "Ce concentrație de azot din îngrășământ produce cea mai mare cultură?"
  • Cunoștințele științifice moderne sunt foarte frecvente. Dacă încercați să faceți cercetări științifice serioase, trebuie să vă studiați zona foarte extensivă. Au efectuat deja experimente la întrebarea pe care doriți să o studiați în experimentul dvs.? Dacă este cazul, întrebați dacă există o modalitate de adaptare a subiectului pentru a aborda problemele care nu au fost încă preluate de cercetările existente?
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 2
    2
    Izolați variabilele. Experimentele științifice bune testează parametrii specifici, măsurabili, care se mai numesc și "variabile". În general vorbind, omul de știință efectuează un experiment pe un set de valori pentru variabila pe care o testează. Un aspect vital în efectuarea unui experiment este numai pentru a ajusta variabila specifică pe care o testați (nu celelalte variabile).
  • În exemplul nostru de îngrășăminte, omul de știință ar atrage, de exemplu, numeroase plante de porumb în solul îmbogățit cu îngrășăminte, cu concentrații de azot diferite. Omul de știință ar folosi chiar și fiecare plantă de porumb exact da aceeași cantitate de îngrășământ. El s-ar asigura că componentele chimice ale îngrășămintelor utilizate nu diferă sub nici o formă, cu excepția concentrației de azot. De exemplu, el nu ar folosi îngrășământ cu o concentrație mai mare de magneziu pentru una dintre plantele sale. El ar folosi, de asemenea, exact același număr și varietate de plante de porumb în același timp și în același fel de sol pentru fiecare replicare a experimentului său.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 3
    3
    Creați o ipoteză. O ipoteză, pe scurt, este o predicție a rezultatului experimentului dvs. Nu ar trebui să fie o idee orb. Ipotezele bune se bazează pe cercetarea de fond pe care o faceți atunci când vă selectați zona. Bazați-vă pe ipoteza privind rezultatele unor experimente similare efectuate de colegii din domeniul dvs. Când abordați o problemă care încă nu a fost studiată complet, vă bazați ipoteza pe o combinație de cercetare literară și observațiile înregistrate pe care le puteți găsi. Amintiți-vă, în ciuda muncii dvs. excelente de cercetare, ipoteza dvs. poate să se dovedească greșită. În acest caz, ar trebui să vă lărgi cunoștințele în măsura în care ați furnizat dovada "incorectă" a predicției.
  • De obicei, o ipoteză este exprimată ca o propoziție cantitativă declarativă. Ipoteza ia în considerare și metoda prin care se măsoară parametrii experimentali. O bună ipoteză pentru exemplul nostru de îngrășământ este: "Cultura de porumb, suplimentată cu o jumătate de kilogram de azot la 25 kg, produce un randament mai mare decât o cultură de porumb echivalentă care a coagulat cu diferite intrări de azot".
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 4
    4
    Planificați colectarea datelor. Cunoașteți în avans "când" veți colecta date și "ce tip" de date pe care le veți colecta. Datele lipsesc într-un interval predeterminat sau în alte cazuri la intervale regulate. De exemplu, în experimentul nostru cu îngrășăminte, veți determina greutatea (în kilograme) a recoltei de porumb după sezonul de creștere. Vom compara aceste rezultate cu concentrațiile de azot ale diferitelor îngrășăminte cu care au fost tratate fiecare plantație. În alte experimente (cum ar fi cele care măsoară schimbarea unei anumite variabile într-o perioadă de timp), este necesară măsurarea datelor la intervale regulate.
  • Este o idee bună să configurați în prealabil un tabel de date. Puteți să introduceți pur și simplu valorile dvs. în foaia de calcul atunci când o determinați.
  • Cunoașteți diferența dintre variabilele dvs. dependente și cele independente. O variabilă independentă este variabila pe care o puteți înlocui. O variabilă dependentă este variabila care este afectată de variabila independentă. În exemplul nostru, "concentrația de azot" este variabila "independentă". "Randamentul (în kilograme)" este variabila "dependentă". O tabelă de bază are coloane pentru ambele variabile care se schimbă una cu cealaltă.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 5
    5
    Realizați experimentul metodic. Porniți experimentul și testați-l pe variabila. Acest lucru necesită aproape întotdeauna să faceți de multe ori experimentul pentru multe valori ale variabilei dvs. În exemplul nostru de îngrășământ, vom planta multe plante identice cu porumb și le vom fertiliza cu îngrășământul care conține cantități diferite de azot. În general, cu cât mai multe date puteți captura, cu atât mai bine. Înregistrați cât mai multe date posibil.
  • O bună configurare a experimentului ia în considerare și aspectul "controlului". Una dintre replicările dvs. experimentale nu trebuie să conțină variabilele pe care le testați. În exemplul nostru de îngrășământ, vom lua în considerare plantarea porumbului fertilizat cu un îngrășământ care nu conține azot. Asta va fi controlul nostru. Va fi linia de bază unde vom măsura creșterea culturii de porumb.
  • Luați notă de toate măsurile de securitate asociate materialelor sau proceselor periculoase din experimentul dvs.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 6
    6
    Colectați-vă datele. Înregistrați-vă datele direct în foaia de calcul, dacă este posibil. Această procedură vă va economisi o mulțime de cefale dacă aveți nevoie să reintroduceți și să comparați datele. Aflați cum să gestionați cazurile speciale din datele dvs.
  • Este întotdeauna o idee bună să redați vizual datele dvs., dacă puteți. Desenați puncte de date într-un grafic sau exprimați un gradient cu o linie sau o curbă dacă se potrivește mai bine. Acest lucru vă va ajuta (și pe oricine altcineva care vede graficul) să recunoască tiparele din date. Pentru cele mai simple experimente, variabila independentă este reprezentată pe axa orizontală x și variabila dependentă pe axa y verticală.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 7
    7
    Analizați-vă datele și trageți concluzia. A fost corectă ipoteza ta? A fost istoria pe care ați observat-o în zona de date? Ai descoperit date neașteptate? Aveți întrebări fără răspuns care pot fi abordate într-un experiment viitor? Încercați să răspundeți la aceste întrebări atunci când evaluați rezultatele. Dacă datele dvs. nu confirmă definitiv ipoteza cu "da" sau "nu", gândiți-vă la efectuarea de experimente experimentale suplimentare și colectarea mai multor date.
  • Pentru a împărtăși rezultatele, scrieți o lucrare științifică. Este o abilitate utilă să știi cum să scrii un eseu științific. Rezultatele majorității cercetărilor noi trebuie să fie scrise și publicate într-un anumit format.


  • Partea 2
    Realizați un exemplu de experiment

    Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 8
    1
    Alegeți o zonă și definiți variabilele. În scopul acestui exemplu, vom alege un experiment simplu, la scară mică. În experimentul nostru vom testa efectul diferitelor combustibili din cutiile de pulverizare asupra puterii de foc a tunurilor de cartofi.
    • În acest caz, tipul de gaz aerosol pe care îl folosim este "variabila independentă" (variabila pe care o schimbăm), în timp ce spectrul proiectilului este "variabila dependentă".
    • Următoarele lucruri ar trebui să fie luate în considerare în acest experiment: Există o modalitate de a se asigura că greutatea munițiilor de cartofi este întotdeauna aceeași? Există o modalitate de a umple întotdeauna aceeași cantitate de combustibil gazos cu fiecare împușcare în tun? Aceste două aspecte pot afecta spectrul de tun. Se cântărește fiecare oală în avans și se adaugă aceeași cantitate de gaz la tun cu fiecare împușcare.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 9
    2
    Faceți-vă ipoteza. Dacă vom testa fixativ, spray de gatit si spray de vopsea, putem spune că spray-ul de păr conține un gaz aerosol cu ​​o proporție mai mare de butan decât celelalte spray-uri. Pentru că știm că butanul este combustibil, putem emite ipoteza că spray de păr are o mai mare, de propulsie Shot de putere atunci când este aprins și, prin urmare, un proiectil de cartofi transportat pe o distanță mai lungă. Ne-ar scrie ipoteza noastră cu următoarele cuvinte: „Cu cât conținutul de butan în gazul de aerosoli propulsiv fixativ, mai lung gama va fi în cazul în care proiectilul de cartofi zboara cu o greutate de 250-300 grame.“
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 10
    3
    Organizați colectarea datelor în avans. În experimentul nostru vom testa fiecare gaz aerosol de 10 ori și vom determina valorile medii. De asemenea, vom testa un gaz aerosol fără butan ca un control pentru acest test. Ca pregătire, vom aduna tunul nostru de cartofi. Vom testa și vom asigura că funcționează. Vom cumpăra spray-ul nostru de aerosoli și vom cântări și tăia proiectilele de cartofi.
  • Formăm în prealabil tabelul nostru de date. Vom avea cinci coloane verticale:
  • Coloana din stânga este etichetă "Probe #". Celulele din această coloană vor conține pur și simplu numerele 1-10. Ele reprezinta fiecare incercare de fotografiere.
  • Următoarele patru coloane vor fi etichetate cu numele spray-urilor de aerosoli pe care le folosim în acest experiment. Cele zece celule aflate sub fiecare antet de coloană vor conține distanța (în metri) din fiecare film.
  • Lăsați un spațiu sub cele patru coloane pentru fiecare gaz pentru a înregistra distanța medie.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 11
    4
    Efectuați experimentul. Vom trage 10 focuri cu fiecare spray de aerosoli, folosind aceeași cantitate de spray pentru fiecare proiectil. După fiecare lovitură, vom măsura distanța pe care proiectilul a zburat cu o bandă lungă. Notați aceste date în tabelul dvs.
  • Ca și în cazul mai multor experimente, în experimentul nostru există anumite măsuri de siguranță care trebuie luate în considerare. Gazul de aerosoli pe care îl folosim este inflamabil. Ar trebui să închidem în siguranță clapa de incendiu a tunului de cartofi și să purtăm mănuși grele când aprindem gazul. Pentru a evita rănile provocate de proiectile, ar trebui să ne asigurăm că noi (și eventuali observatori) stăm lângă marginea tunului de cartofi și nu în fața sau în spatele acestuia.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 12
    5
    Analizați datele. Să presupunem că am descoperit că spray-ul de par a împușcat cel mai mult, dar spray-ul de gătit era mai stabil. Putem vizualiza vizual aceste date. O modalitate bună de a reprezenta valorile medii ale fiecărui spray este de a crea o diagramă de bare. Un complot scatter, pe de altă parte, este o modalitate bună de a arăta deviațiile valorilor individuale pentru fiecare împușcare.
  • Imaginea intitulată Desfășurarea unui experiment științific Pasul 13
    6
    Desenează-ți concluziile. Reflectați rezultatele experimentului. Pe baza datelor, putem spune cu certitudine că ipoteza noastră a fost corectă. Putem de asemenea să spunem că am găsit ceva imprevizibil și că spray-ul de gătit a produs cele mai consecvente rezultate. Putem vorbi, de asemenea, despre greșelile și problemele cu care ne-am confruntat. În cele din urmă, putem recomanda zone pentru cercetări ulterioare, cum ar fi obținerea unor valori mai mari cu o cantitate mai mare de gaze.
  • Putem chiar împărtăși constatările noastre cu lumea sub forma unei lucrări științifice care acoperă subiectul experimentului nostru. Poate fi mai potrivit să prezentăm aceste informații sub forma unei broșuri științifice în trei părți.
  • Sfaturi

    • Distrează-te și acordă atenție siguranței.
    • Știința înseamnă a pune întrebări. Nu fiți timizi în alegerea unui subiect pe care nimeni nu l-a explorat înainte.

    avertismente

    • Purtați ochelari de protecție.
    • Dacă obțineți ceva în ochii dvs., clătiți cu apă caldă timp de cel puțin 5 minute.
    • Nu țineți băuturi sau alimente în apropierea muncii dvs.
    • Spălați-vă mâinile înainte și după experiment.
    • Dacă folosiți cuțite ascuțite, substanțe chimice periculoase sau flăcări fierbinți, asigurați-vă că un adult este responsabil de dvs.
    • Purtați mănuși de cauciuc atunci când manipulați substanțele chimice.
    • Înlăturați părul înapoi.
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit