Eksperimentering er den metode, hvormed forskere tester naturlige fænomener med håb om at få ny viden. Gode eksperimenter følger et logisk design for at isolere og teste specifikke, præcis definerede variabler. Ved at lære de grundlæggende principper bag det eksperimentelle design, kan du anvende dem på egen hånd. Uanset deres omfang fungerer alle gode eksperimenter i henhold til de videnskabelige metoders logiske og deduktive principper, fra de til stede på femte klasse videnskabelige messe med kartoffelklokken til den mest avancerede forskning i forbindelse med Higgs boson.
Vælg et bestemt tema. Eksperimenter, hvis resultater forårsager store ændringer i det videnskabelige paradigme, er meget, meget sjældne. Langt de fleste eksperimenter svarer på små, specifikke spørgsmål. Videnskabelig viden bygger på akkumulering af data fra utallige eksperimenter. Vælg et emne eller et ubesvaret spørgsmål med et lille testbart omfang.
For eksempel, hvis du vil køre et forsøg relateret til landbrugsgødning, skal du ikke forsøge at svare på spørgsmålet "Hvilken type gødning er bedst til dyrkning af planter?"Der kan være mange forskellige typer gødning og mange forskellige typer planter i verden - og et eksperiment vil ikke kunne resultere i universelle konklusioner om nogen af dem. Et meget bedre spørgsmål for at designe et eksperiment ville være"Hvilken koncentration af nitrogen i gødning producerer de højeste majsudbytter?".
Moderne videnskabelig viden er meget, meget stor. Hvis du har til hensigt at gøre seriøs videnskabelig forskning, skal du undersøge dit emne meget, inden du selv begynder at planlægge eksperimentet. Men tidligere eksperimenter har allerede besvaret spørgsmålet om, at du vil studere? Hvis ja, er der nogen måde at finjustere dit tema, så det løser de spørgsmål, der endnu ikke er besvaret af tidligere eksisterende søgninger?
2
Isoler variablerne. Gode videnskabelige forsøg tester specifikke og målbare parametre variabler. Generelt udfører en forsker et eksperiment på en række værdier af den pågældende variabel. En afgørende bekymring ved at gennemføre et forsøg er at tilpasse kun De specifikke variabler relateret til testen (og ingen andre).
Eksempelvis vil vores videnskabsmand i vores gødningseksempel vokse flere kornafgrøder på jorden suppleret med gødninger med forskellige nitrogenkoncentrationer. Han ville give hver afgrøde eksakt samme mængde gødning. Han ville så sørge for, at hans gødnings kemiske sammensætning ikke adskiller sig på anden måde end hans kvælstofkoncentration - for eksempel ville han ikke bruge en gødning med en højere koncentration af magnesium i en af hans afgrøder. Han ville stadig vokse det nøjagtigt samme antal og type majsfrøarter på samme tid og i samme jordtype med hver replikation af hans forsøg.
3
Lav en hypotese. En hypotese er i det væsentlige en forudsigelse af resultaterne af eksperimentet. Det bør ikke være en blinde spekulation - gode hypoteser informeres af baggrundsundersøgelsen under valg af det pågældende emne. Basér din hypotese på resultaterne af lignende eksperimenter udført af lærde på dit felt, eller hvis du har problemer med endnu et problem, skal du basere det på enhver kombination af litterær forskning og indspillet observation, der kan findes. Husk på, at på trods af dine bedste forskningsdokumenter kan hypotesen godt blive vist sig forkert - i hvilket tilfælde har du udvidet din viden yderligere i den forstand, at det viste sig, at forudsigelsen fremhævede gør det ikke var korrekt.
Typisk er en hypotese udtrykt som en kvantitativ deklarativ sætning. Det kan tage hensyn til måden, hvorpå de eksperimentelle parametre måles. En god hypotese for vores eksempel er: "Kornhøst, suppleret med 450 g nitrogen pr. Busk, vil resultere i større masseproduktion end ækvivalenten af kornhøsten dyrket med forskellige kvælstoftilskud".
Video: Videnskab.dk bar-trick: Sådan laver du en tepose-raket
4
Planlæg samlingen af dine data. Lær at vide på forhånd når du vil indsamle data og hvad slags Data vil blive indsamlet. Mål disse data på et bestemt tidspunkt eller i andre tilfælde med jævne mellemrum. I vores eksperiment må vi for eksempel måle vægten af vores majsafgrøder (i kg) efter en defineret vækstperiode. Vi vil sammenligne denne værdi med det kvælstofniveau, der er til stede i den gødning, som hver afgrøde blev behandlet på. I andre forsøg (som dem, der måler ændringen af en bestemt variabel over tid) er det nødvendigt at indsamle data med jævne mellemrum.
At lave en datatabel op foran er en god idé - du kan blot indtaste dataværdierne i de givne felter, når du optager dem.
Find ud af forskellen mellem dine afhængige og uafhængige variabler. En uafhængig variabel er en, som du kan ændre, og den afhængige variabel er en, som påvirkes af den uafhængige variabel. I vores eksempel er "nitrogenniveauet" variablen uafhængig, og "produktion (i kg)" er variablen afhængig. En grundlæggende tabel vil have kolonner for begge variabler, da de ændrer sig over tid.
Video: Videnskab.dk bar-trick: Få glasset til at drikke
5
Gennemfør dit eksperiment metodisk. Udfør eksperimentet ved at teste for dine variabler. Dette kræver næsten altid, at du gør det samme eksperiment flere gange med flere variable indstillinger. I vores eksempel vil vi vokse flere identiske kornafgrøder og supplere dem med gødninger indeholdende forskellige mængder nitrogen. Generelt, jo bredere omfanget af data kan du samle, jo bedre. Optag så mange data som muligt.
Gode eksperimentelle designs indarbejder det, der hedder kontrol. En af hans eksperimentelle replikationer gør det ikke bør indeholde den pågældende variabel i testen. I vores eksempel vil vi inkludere en afgrøde, der vil modtage gødning uden nogen koncentration af nitrogen. Dette vil være vores kontrol - det vil være basislinjen, hvormed vi måler væksten af alle andre afgrøder.
Overhold alle sikkerhedsforanstaltninger i forbindelse med skadelige materialer eller processer i dit eksperiment.
6
Indsamle dine data. Optag data direkte i din tabel, hvis det er muligt - dette vil spare dig for hovedpinen i at genindlæse og konsolidere data i fremtiden. lære hvordan man vurderer uoverensstemmelser i dine data.
Det er altid en god idé at repræsentere dine data visuelt, hvis det er muligt. Sæt datapunkter på et diagram og udtryk tendenser med den linje eller kurve, der passer bedst til situationen. Dette vil hjælpe dig (og enhver der ser diagrammet) for at visualisere mønstrene i dataene. For de fleste grundlæggende eksperimenter er den uafhængige variabel repræsenteret på den vandrette akse x og den afhængige variabel på den lodrette akse y.
7
Analysér dine data og kom til en konklusion. Var din hypotese korrekt? Var der nogen observerbare tendenser i dataene? Fandt du uventede værdier? Er der ubesvarede spørgsmål, der kan danne grundlag for fremtidige eksperimenter? Prøv at besvare disse spørgsmål, når du vurderer dine resultater. Hvis dine data ikke giver hypotesen en bestemt "ja" eller "nej", overvej at lave yderligere eksperimentelle forsøg og indsamle flere data.
For at dele dine resultater skal du skrive en detaljeret videnskabelig rapport. At vide, hvordan man skriver en videnskabelig rapport er en meget nyttig færdighed - resultaterne af de fleste nye undersøgelser skal skrives og offentliggøres i henhold til et specifikt format.
Del 2 Gennemførelse af et eksempeleksperiment
1
Vælg et tema og definer dine variabler. I forbindelse med dette eksempel vælger vi et simpelt, lille forsøg. I vores forsøg vil vi teste virkningerne af forskellige aerosolbrændstoffer inden for rækkevidde af en kartoffelpistol.
I dette tilfælde vil den anvendte type aerosolbrændstof være variablen uafhængig (den vi ændrer), mens projektilens rækkevidde er variablen afhængig.
Ting at overveje i dette eksperiment: Er der en måde at sikre, at hver kugle / kartoffel har samme vægt? Er der mulighed for at levere samme mængde aerosolbrændstof i hvert skud? Begge kan potentielt påvirke våbenets rækkevidde. Væg hvert projektil på forhånd og deponér brændstof før hvert skud med samme mængde aerosolspray.
2
Lav en hypotese. Hvis vi tester hårspray, køkken spray og spray maling, lad os sige hårspray har et aerosoldrivningsmiddel med mere butan end andre sprayer. Da vi ved, at butan er en brændbar gas, kan vi antage at hårsprayen vil producere et større drivmiddel, når det antændes ved at sende projektilet / kartofflen længere væk. Vi vil skrive vores hypotese som følger:Det højeste niveau af butan i aerosoldrivningsmidlet, der er til stede i hårsprayen, vil i gennemsnit resultere i et større interval ved affyring af en kugle / kartoffel med en vægt på mellem 250 og 300 gram".
3
Organiser din dataindsamling på forhånd. I vores forsøg vil vi teste hvert aerosolbrændstof 10 gange og beregne middelværdien af resultaterne. Vi vil også teste et aerosolbrændstof, der ikke indeholder noget spor af butan som en eksperimentel kontrol. I forberedelsen tilføjer vi vores kartoffelpistol, test den for at sikre dens funktion, køb aerosolspray og veje hver kugle / kartoffel.
Lad os også oprette datatabellen på forhånd. Vi har fem lodrette søjler:
Den venstre kolonne bliver kaldt "Forsøg #". Cellerne i denne kolonne indeholder simpelthen tallene 1 til 10, hvilket betyder, at hvert udløsningsforsøg.
De følgende fire kolonner vil blive navngivet med navnene på aerosolsprayerne anvendt i eksperimentet. De ti celler under hver kolonne titel vil indeholde rækkevidden (i meter) af hvert udløse forsøg.
Nedenfor de fire kolonner for hvert brændstof, forlad et rum til at skrive middelværdien af intervallerne.