Эксперимент - бұл ғалымдар табиғат құбылыстарын жаңа білім алуға үмітпен қарайтын әдіс. Жақсы эксперименттер нақты анықталған айнымалы мәнді оқшаулау және тексеру үшін логикалық дизайнға сәйкес жүреді. Эксперименттік дизайнның негізгі принциптерін біле отырып, сіз бұл принциптерді өз тәжірибелеріңізге қолдана аласыз. Қандай көлемде болмасын, барлық жақсы эксперименттер ғылыми әдістің логикалық және дедуктивті принциптеріне сәйкес жұмыс істейді, бесінші сыныптағы картоп сағатының жобаларынан бастап Хиггс Босонның озық зерттеулеріне дейін.
Қадам
2 -ші әдіс 1: Ғылыми эксперименттерді жобалау
Қадам 1. Белгілі бір тақырыпты таңдаңыз
Нәтижелері ғылыми ойлаудың өзгеруіне әкелетін эксперименттер өте сирек кездеседі. Көптеген эксперименттер белгілі бір кішігірім сұрақтарға жауап береді. Ғылыми білім көптеген эксперименттердің жинақталған мәліметтеріне негізделген. Шағын көлемді және тексеруге оңай тақырыпты немесе жауапсыз сұрақты таңдаңыз.
- Мысалы, егер сіз ауылшаруашылық тыңайтқыштарымен тәжірибе жасағыңыз келсе, «дақылдарды өсіру үшін қандай тыңайтқыш жақсы?» Деген сұраққа жауап беруге тырыспаңыз. Әлемде тыңайтқыштар мен өсімдіктердің алуан түрлері бар - бір тәжірибе екеуіне де әмбебап қорытынды бере алмайды. Экспериментті жобалауға арналған ең жақсы сұрақ «тыңайтқыштағы азоттың қандай концентрациясы жүгері дақылдарының ең үлкенін шығарды?»
- Қазіргі ғылыми таным өте кең. Егер сіз ғылыми зерттеулер жүргізгіңіз келсе, эксперимент жасамас бұрын тақырыпты ұзақ зерттеңіз. Алдыңғы кез келген эксперименттер сіздің эксперименттің тақырыбы болған сұрақтарға жауап берді ме? Егер солай болса, бар тәжірибелер жауап бермеген сұрақтарға жауап беру үшін сіздің тақырыпты бейімдеу әдісі бар ма?
2 -қадам. Айнымалыларды оқшаулаңыз
Жақсы ғылыми эксперименттер нақты, өлшенетін параметрлерді тексереді айнымалы
Жалпы айтқанда, ғалым тексеретін айнымалының мәніне эксперимент жүргізеді. Эксперимент жүргізу кезінде маңызды бір нәрсе - реттеу тек сіз тексеретін нақты айнымалы (және басқа айнымалылар жоқ).
Мысалы, біздің тыңайтқыштар экспериментінің мысалында біздің ғалым әр түрлі азот концентрациясымен ұрықтандырылған топыраққа бірнеше ірі жүгері өсімдіктерін отырғызады. Ол әр өсімдікке тыңайтқыштың қажетті мөлшерін береді дәл бірдей Ол қолданылған тыңайтқыштардың химиялық құрамы азот концентрациясынан өзгеше болмауын қамтамасыз етеді - мысалы, ол өзінің жүгері дақылдары үшін магний концентрациясы жоғары тыңайтқыштарды қолданбайды. Ол сондай -ақ әрбір экспериментальды көшірмесінде жүгері өсімдіктерінің санын және түрін бір уақытта және бір топыраққа отырғызады.
3 -қадам. Гипотезаны құрыңыз
Гипотеза - бұл эксперимент нәтижелерін болжау. Бұл тек болжам ғана емес болуы керек - жақсы гипотеза эксперимент тақырыбын таңдаған кезде жүргізілген зерттеулермен расталады. Сіздің гипотезаңызды сіздің салаңыздағы басқа әріптестер жүргізген ұқсас эксперименттердің нәтижелеріне негіздеңіз, егер сіз зерттелмеген мәселені шешсеңіз, сіз кез келген әдеби зерттеулер мен жазылған бақылаулардың тіркесімі негізінде. Есіңізде болсын, егер сіз өзіңіздің ең жақсы зерттеуіңізді жүргізсеңіз де, сіздің гипотезаңыз қате болып шығуы мүмкін - бұл жағдайда сіз өз болжамыңызды «дұрыс емес» деп дәлелдеу арқылы біліміңізді кеңейтіп отырсыз.
Әдетте, гипотезалар сандық декларативті сөйлемдер түрінде көрсетіледі. Гипотеза эксперименттік параметрлерді өлшеу әдісін де қолданады. Біздің тыңайтқыш мысалы үшін жақсы гипотеза: «Бір пұт азоттың бір фунтына берілетін жүгері зауыты басқа азот қоспасымен өсірілген жүгері дақылына қарағанда үлкен өнім береді
4 -қадам. Деректер жинауды жоспарлаңыз
Деректерді «қашан» жинайтыныңызды және «қандай түрдегі» деректерді жинайтыныңызды алдын ала біліңіз. Бұл деректерді алдын ала белгіленген уақытта немесе басқа жағдайларда белгілі бір уақыт аралығында өлшеңіз. Біздің тыңайтқыштар экспериментінде, мысалы, біз жүгері өсімдігінің өсу кезеңінен кейін d (килограмммен) салмағын өлшейміз. Біз мұны әр өсімдікке қолданылатын тыңайтқыштың азот құрамымен салыстырамыз. Басқа эксперименттерде (мысалы, уақыт бойынша айнымалының өзгеруін өлшейтіндер), мәліметтерді белгілі бір уақыт аралығында жинау қажет.
- Деректер кестесін алдын ала құру - бұл жақсы идея - оны жазу кезінде кестеге деректер мәндерін енгізу жеткілікті.
- Тәуелді және тәуелсіз айнымалылардың айырмашылығын білу. Тәуелсіз айнымалы - бұл сіз өзгеретін айнымалы, ал тәуелді айнымалы - тәуелсіз айнымалы әсер ететін. Біздің мысалда «азот мөлшері» - «тәуелсіз» айнымалы, ал «кірістілік (кг -да)» - «тәуелді» айнымалы. Негізгі кестеде екі айнымалыға арналған бағандар болады, себебі олар уақыт өте келе өзгереді.
5 -қадам. Тәжірибені әдістемелік түрде жүргізіңіз
Эксперимент жасаңыз, айнымалыларды тексеріңіз. Бұл әрқашан сізге кейбір айнымалы мәндер үшін бірнеше рет тәжірибе жасауды талап етеді. Біздің тыңайтқыш мысалында біз бірнеше бірдей жүгері дақылдарын өсіреміз және құрамында азот бар тыңайтқыш қолданамыз. Әдетте, сіз неғұрлым кең деректер алсаңыз, соғұрлым жақсы. Мүмкіндігінше көп деректерді жазыңыз.
- Жақсы эксперименттік дизайн белгілі нәрсені қамтиды бақылау. Сіздің репликалық эксперименттеріңіздің бірінде сіз тексеретін айнымалы мәнді «қоспау» керек. Біздің тыңайтқыштар мысалында біз азотсыз тыңайтқыш алатын бір жүгері зауытын қосамыз. Бұл біздің бақылауымыз болады - біз басқа жүгері дақылдарының өсуін өлшейтін базалық болады.
- Эксперимент кезінде қауіпсіздікке қатысты кез келген заттарды немесе процестерді қадағалаңыз.
Қадам 6. Деректеріңізді жинаңыз
Мүмкін болса, деректерді тікелей үстелге жазыңыз - бұл сізге кейінірек деректерді қайта енгізуге және біріктіруге жол бермейді. Деректердегі бөгде заттарды бағалауды үйреніңіз.
Деректерді мүмкіндігінше визуалды түрде бейнелеу әрқашан жақсы. Диаграммада деректер нүктелерін жасаңыз және трендтерді ең сәйкес сызықпен немесе қисықпен білдіріңіз. Бұл сізге (және осы графикті қарайтын кез келген адамға) деректердегі үлгілерді визуализациялауға көмектеседі. Негізгі эксперименттердің көпшілігі үшін тәуелсіз айнымалы горизонталь оське, ал айнымалы тік у осіне ауысады
Қадам 7. Мәліметтеріңізді талдап, қорытынды жасаңыз
Сіздің гипотезаңыз дұрыс па? Деректерде байқалатын тенденциялар бар ма? Сіз күтпеген деректерді таптыңыз ба? Сізде болашақ эксперименттерге негіз болатын жауапсыз сұрақтар бар ма? Нәтижелерді бағалай отырып, осы сұрақтарға жауап беруге тырысыңыз. Егер сіздің деректеріңіз нақты «иә» немесе «жоқ» гипотезасын бермесе, қосымша эксперименттік сынақтар жүргізіп, қосымша деректер жинауды қарастырыңыз.
Нәтижелермен бөлісу үшін жан -жақты ғылыми жұмыс жазыңыз. Ғылыми жұмыстарды қалай жазу керектігін білу пайдалы дағды болып табылады - соңғы зерттеулердің нәтижелері белгілі бір форматта жазылып, жариялануы керек
2 әдісі 2: Эксперимент мысалдарын іске қосу
Қадам 1. Тақырыпты таңдап, айнымалыларды анықтаңыз
Бұл мысал үшін бізде қарапайым және шағын эксперимент болады. Біз өз тәжірибемізде әр түрлі аэрозольді отындардың картоп мылтығының ату диапазонына әсерін зерттейміз.
- Бұл жағдайда біз қолданатын аэрозольді отын түрі - «тәуелсіз айнымалы» (біз өзгертетін айнымалы), бұл жерде оқтың қашықтығы - «тәуелді айнымалы».
- Бұл экспериментте бір нәрсені ескеру керек - әрбір картоп оқының салмағының бірдей екеніне көз жеткізуге болатын әдіс бар ма? Әр ату үшін отынның бірдей мөлшерін қолдану әдісі бар ма? Бұл екеуі де мылтықтың ату қашықтығына әсер етуі мүмкін. Алдымен әр оқтың салмағын өлшеп, әр ату үшін аэрозольдік спрейді қолданыңыз.
2 -қадам. Гипотезаны құрыңыз
Егер біз шашыратқышты, пісіруге арналған спрей мен спрей бояуын сынап көрсек, онда шаш шашыратқышында басқа спрейлерге қарағанда құрамында бутан бар аэрозольді отын бар делік. Біз бутанның тез тұтанатындығын білетіндіктен, шаш шашыратқышы картоп оқын алыстан атып, жанған кезде көбірек күш береді деп жорамалдауға болады. Біз гипотезаны жазамыз: «Шаш спрейіндегі аэрозольді отын құрамындағы бутанның жоғары мөлшері, орташа алғанда, салмағы 250-300 грамм картоп оқтарын атқанда, ұзақ ату диапазонын береді».
Қадам 3. Алдыңғы деректер жинағын орнатыңыз
Біз өз тәжірибемізде әрбір аэрозольді отынды 10 рет тексеріп, орташа шығымды есептейміз. Біз сонымен қатар эксперименттік бақылау ретінде құрамында бутан жоқ аэрозольді отынды сынақтан өткіземіз. Дайындау үшін біз картоп зеңбірегімізді жинаймыз, оның жұмыс істеуін тексереміз, аэрозольді спрей сатып аламыз, содан кейін картоп оқымызды кесіп өлшейміз.
-
Біз алдымен деректер кестесін жасаймыз. Бізде бес тік баған болады:
- Ең сол жақ бағанға «Тест #» деген белгі қойылады. Бұл бағандағы ұяшықтарда әр ату әрекетін көрсететін 1-10 сандары болады.
- Келесі төрт бағанға біз тәжірибеде қолданған аэрозоль спрейінің атауы жазылады. Әр баған тақырыбының астындағы он ұяшық, онда әр ату әрекетінің қашықтығы (метрмен) болады.
- Жанармайға арналған төрт бағанның әрқайсысының астына әр қашықтық үшін орташа мәнді жазу үшін бос орын қалдырыңыз.
4 -қадам. Эксперимент жасаңыз
Біз әрбір аэрозоль бүріккішін он оқты ату үшін қолданамыз, әр оқты ату үшін аэрозольді бірдей мөлшерде қолданамыз. Әр атудан кейін біз әр оқ арасындағы қашықтықты өлшеу үшін рулетканы қолданамыз. Бұл мәліметтерді деректер кестесіне жазыңыз.
Көптеген эксперименттер сияқты, біздің экспериментте де қауіпсіздік ережелері сақталуы керек. Біз қолданатын аэрозольді жанармай жанғыш болып табылады - біз отынды тұтату кезінде картоп пистолетінің қақпағын жақсы жауып, қалың қолғап киюіміз керек. Оқтан кездейсоқ жарақат алмау үшін, біз (немесе басқа жанындағылардың) атыс кезінде мылтықтың жанында болуын қамтамасыз етуіміз керек - оның алдында немесе артында емес
5 -қадам. Деректерді талдаңыз
Айтыңызшы, біз шаш шашыратқышы картопты ең алыс түсіретінін білеміз, бірақ пісіру спрейі біршама сәйкес келеді. Біз бұл деректерді елестете аламыз. Бүріккішке орташа қашықтықты суреттеудің жақсы әдісі - бұл жолақты диаграмма, онда шашырау учаскесі әр отынның жану қашықтығындағы вариацияларды көрсетудің тамаша әдісі болып табылады.
Қадам 6. Қорытынды жасаңыз
Тәжірибелеріңіздің нәтижелерін қараңыз. Біздің мәліметтерге сүйене отырып, біз гипотезамыз дұрыс деп сенімді түрде айта аламыз. Сондай -ақ, біз болжамаған нәрсені таптық деп айта аламыз - пісіру спрейі ең дәйекті нәтиже берді. Біз кез келген проблемалар немесе тәртіпсіздіктер туралы айта аламыз - айталық, картоп зеңбірегінің ату камерасында бүріккіш бояудан бояулар жиналады, бұл қайталап атуды қиындатады. Ақырында, біз қосымша зерттеулер жүргізуге болатын аймақтарды ұсына аламыз - мысалы, жанармайдың көп болуымен біз ұзақ қашықтыққа жете аламыз.
Біз өз нәтижелерімізді ғылыми мақалалар түрінде әлеммен бөлісе алар едік - біздің эксперименттердің тақырыбы болғандықтан, бұл ақпаратты үштік ғылыми көрмелер түрінде ұсынған дұрыс болар
Кеңестер
- Көңілді болыңыз және қауіпсіз болыңыз.
- Ғылым - үлкен сұрақтар қою. Бұрын көрмеген тақырыпты таңдаудан қорықпаңыз.
Ескерту
- Көз қорғанысын киіңіз.
- Егер сіздің көзіңізге бірдеңе түссе, кем дегенде 5 минут мұқият жуыңыз.
- Жұмыс орныңызға тамақ пен сусын қоймаңыз.
- Тәжірибеге дейін және кейін қолды жуыңыз.
- Өткір пышақтарды, қауіпті химиялық заттарды немесе ыстық отты қолданған кезде ересек адамның сізді бақылап тұрғанына көз жеткізіңіз.
- Химиялық заттармен жұмыс кезінде резеңке қолғап киіңіз.
- Шашты артқа байлаңыз.
