La experimentación es el método por el cual los científicos analizan los fenómenos naturales en la esperanza de obtener nuevos conocimientos. Los buenos experimentos siguen un diseño lógico para aislar y probar las variables específicas, definidas con precisión. Al aprender los principios fundamentales de diseño experimental, que será capaz de aplicar estos principios a sus propios experimentos. Independientemente de su ámbito de aplicación, todos los buenos experimentos funcionan de acuerdo con los principios lógicos deductivos, del método científico, a partir de proyectos de la feria de quinto grado de la patata de la ciencia del reloj de vanguardia Higgs investigación.
Pasos para
Parte 1Designing un experimento científicamente sólida
1Pick un tema específico.
experimentos cuyos resultados provocar cambios de paradigma científico radicales son muy, muy raro. La gran mayoría de los experimentos de responder a las preguntas pequeñas, específicas. El conocimiento científico se basa en la acumulación de datos procedentes de innumerables experimentos. Elegir un tema o una pregunta sin respuesta con un pequeño alcance, comprobable.
Por ejemplo, si usted quiere hacer un experimento en fertilizante agrícola, no se tratará de responder a la pregunta, "¿Qué tipo de fertilizante es mejor para las plantas que crecen? " Hay muchos tipos diferentes de fertilizantes y muchos tipos diferentes de plantas en el mundo - un experimento no será capaz de sacar conclusiones universales acerca de cualquiera. Una mejor pregunta para diseñar un experimento en torno sería "¿Qué concentración de nitrógeno en el fertilizante produce las mayores cosechas de maíz?"
El conocimiento científico moderno es muy, muy vasta. Si tiene intención de hacer una investigación científica seria, la investigación de su tema ampliamente antes de comenzar a planificar su experimento. Han pasado experimentos responde a la pregunta que usted quiere que su experimento para estudiar? Si es así, ¿hay una manera de ajustar su tema para que se dirija preguntas sin respuesta por las investigaciones existentes?
2Isolate la variable (s).
Buenos experimentos científicos prueba específica, parámetros medibles llamados
variables.
En términos generales, un científico realiza un experimento para un rango de valores de la variable que es la prueba de. Una preocupación fundamental cuando se realiza un experimento consiste en ajustar
Sólo of the variable específica (s) está tratando de detectar (y no hay otras variables.)
Por ejemplo, en nuestro experimento de ejemplo fertilizantes, nuestra científico crecería múltiples cultivos de maíz en suelo suplementado con fertilizantes cuya concentración de nitrógeno difiere. Él daría a cada cosecha de maíz de la
exacta
misma cantidad de fertilizante. Se aseguraría la composición química de sus fertilizantes utilizados no difieren de alguna manera, además de su concentración de nitrógeno - por ejemplo, que no usaría un fertilizante con una mayor concentración de magnesio para una de sus cultivos de maíz. También crecería el mismo número y especies de cultivos de maíz exacta al mismo tiempo y en el mismo tipo de suelo en cada repetición de su experimento.
3Compruebe una hipótesis.
una hipótesis es esencialmente una predicción del resultado del experimento. No debe ser una suposición ciega - buenas hipótesis son informados por la investigación de fondo que ha realizado la hora de elegir el tema de su experimento. Base su hipótesis sobre los resultados de experimentos similares realizados por sus compañeros en su campo, o, si usted está frente a un problema que no ha sido bien estudiado, se base en cualquier combinación de literatura de investigación y observación registrada que pueda encontrar. Recuerde que a pesar de su mejor trabajo de investigación, la hipótesis puede muy bien estar equivocado -. En este caso, que le queda ampliado su conocimiento en el sentido de que ha demostrado que su predicción fue
No
correcta
Típicamente, una hipótesis se expresa como una frase declarativa cuantitativo. Una hipótesis también tiene en cuenta las formas en que se medirán los parámetros experimentales. Una buena hipótesis para nuestro ejemplo fertilizantes es: ". Los cultivos de maíz suplementado con 1 libra de nitrógeno por bushel darán como resultado una masa de rendimiento mayor que los cultivos de maíz cultivadas equivalentes con diferentes suplementos de nitrógeno"
4Plan recogida de sus datos.
saber de antemano
cuando
recogerá los datos y
¿qué tipo Red de datos se le entregue. Medir estos datos en un tiempo establecido o, en otros casos, a intervalos regulares. En nuestro experimento de fertilizantes, por ejemplo, vamos a medir el peso de nuestros cultivos de maíz (en kilogramos) después de un periodo de crecimiento conjunto. Vamos a comparar esto con el contenido de nitrógeno del fertilizante cada cultivo fue tratado con. Para otros experimentos (como los que miden el cambio en una determinada variable en el tiempo), es necesario recoger datos a intervalos regulares
Realización de una tabla de datos de antemano es una gran idea -. Serás capaz de sólo tiene que insertar sus valores de datos en la tabla mientras las graba.
Conocer la diferencia entre usted variables dependientes e independientes. Una variable independiente es la variable que cambia y una variable dependiente es la afectada por la variable independiente. En nuestro ejemplo, "contenido de nitrógeno" es el
variables independientes, y "rendimiento (en kg)" es el
depende
variable. Una tabla básica tendrá columnas para ambas variables, ya que cambian con el tiempo.
5Conduct el experimento de forma metódica.
Iniciar el experimento, las pruebas de la variable. Esto casi siempre requiere que se ejecute el experimento varias veces para varios valores de la variable. En nuestro ejemplo fertilizantes, vamos a crecer varias cosechas de maíz idénticos y complementarlos con los fertilizantes que contienen cantidades variables de nitrógeno. En general, el rango más amplio de datos que puede recopilar, mejor. Record tantos datos como sea factible.
incorpora un buen diseño experimental de lo que se conoce como
control.
Uno de sus repeticiones experimentales debería
No
incluir la variable que está probando para en absoluto. En nuestro ejemplo fertilizantes, incluiremos una cosecha de maíz, que recibe un fertilizante sin nitrógeno en ella. Este será nuestro control - que será la base sobre la cual vamos a medir el crecimiento de nuestros otros cultivos de maíz
Observar cualquier y todas las medidas de seguridad asociadas con materiales peligrosos o procesos en su experimento
.. .
6Collect sus datos
Registro los datos directamente en su mesa, si es posible - él se puede ahorrar el dolor de cabeza de reincorporarse y consolidación de los datos más tarde. Sabe cómo evaluar los valores atípicos en los datos.
Es siempre una buena idea para representar sus datos de forma visual si es posible. Terreno puntos de datos en un gráfico y tendencias expresas con una línea o curva de mejor ajuste. Esto le ayudará a (y cualquier otra persona que ve el gráfico) visualizar patrones en los datos. Para la mayoría de los experimentos básicos, la variable independiente se representa en el eje x horizontal y la variable dependiente es en el eje y vertical.
7Analyse sus datos y llegar a una conclusión.
Fue su hipótesis ¿correcto? Hubo tendencias observables en los datos? ¿Encontró algún datos inesperados? ¿Tiene alguna pregunta sin respuesta que podría servir de base para un experimento de futuro? Trata de responder a estas preguntas como a evaluar sus resultados. Si los datos no darle a su hipótesis de un definitivo "sí" o "no", considere ejecutar ensayos experimentales adicionales y recoger más datos.
Para compartir sus resultados, escribir un artículo científico integral. Saber cómo escribir un artículo científico es una habilidad útil - los resultados de la mayoría nuevas investigaciones deben ser escritos y publicados de acuerdo con un formato específico
Parte 2Running un experimento de ejemplo
1Pick un tema y definir sus variables.
a los efectos de este ejemplo, vamos a elegir un simple experimento a pequeña escala. En nuestro experimento, vamos a probar los efectos de diferentes combustibles en aerosol en el campo de tiro de un arma de patata.
En este caso, el tipo de combustible en aerosol que utilizamos es el
variable independiente
(la variable cambiamos), mientras que el alcance del proyectil es el
variable dependiente
cosas a tener en cuenta para este experimento. - ¿hay una manera de asegurar que cada proyectil papa tiene el mismo peso ? ¿Hay una manera de administrar la misma cantidad de combustible en aerosol para cada disparo? Ambos pueden afectar potencialmente la gama de la pistola. Pese cada proyectil de antemano y alimentar cada disparo con la misma cantidad de pulverización de aerosol.
2Asegúrese una hipótesis.
Si estamos probando spray para el cabello, spray para cocinar, y la pintura en aerosol, digamos que la laca para el cabello tiene un propelente de aerosol con una mayor cantidad de butano que los otros sprays. Porque sabemos que el butano es inflamable, podemos plantear la hipótesis de que el spray para el cabello va a producir una mayor fuerza de propulsión cuando se encienden, el envío de un proyectil de patata más lejos. Queremos escribir nuestra hipótesis de que: "El mayor contenido de butano del propulsor de aerosoles en la laca para el cabello, en promedio, producen un mayor alcance cuando se dispara un proyectil de patata con un peso entre 250-300 gramos."
3Organize sus datos colección de antemano.
En nuestro experimento, vamos a probar cada combustible de aerosol 10 veces y promediar los resultados. También vamos a probar un combustible aerosol que contiene butano como nuestro control experimental. Para preparar, nos montamos nuestros cañones de patata, se prueba para asegurarse de que funciona, comprar nuestros aerosoles y tallar y pesamos nuestros proyectiles de patata.
También vamos a crear nuestra tabla de datos de antemano. Tendremos cinco columnas verticales:
La columna más alejada-izquierda tendrá la etiqueta "# prueba." Las celdas de esta columna sólo contendrán los números 1-10, lo que significa cada intento de disparar.
Los siguientes cuatro columnas serán etiquetados con los nombres de los aerosoles que estamos usando en nuestro experimento. Los diez celdas debajo de cada encabezado de la columna contendrá el rango (en metros) de cada intento de disparar.
A continuación las cuatro columnas para cada combustible, deje un espacio para escribir el valor promedio de los rangos.
4Conduct el experimento.
utilizaremos cada pulverización de aerosol para disparar diez proyectiles, usando la misma cantidad de pulverización de aerosol para disparar cada proyectil. Después de cada disparo, vamos a utilizar una cinta métrica para medir el largo rango nuestro proyectil viajó. Registrar estos datos en la tabla de datos.
Al igual que muchos experimentos, el experimento tiene ciertos problemas de seguridad que necesitamos para observar. Los combustibles de aerosol que estamos usando son inflamables - debemos estar seguros de cerrar el casquillo de disparo de la pistola de patata con seguridad y el uso de guantes pesados mientras se esté encendiendo el combustible. Para evitar lesiones accidentales de los proyectiles, también hay que asegurarse de que nosotros (y de cualquier observador) están de pie al lado de la pistola que dispara -. No delante de ella o detrás de ella
5Analyze los datos.
digamos que se encontró que, en promedio, el spray para el cabello disparó las patatas, el más lejano, pero el aceite en aerosol fue más consistente. Podemos representar estos datos visualmente. Una buena manera de representar el rango promedio para cada pulverización es un gráfico de barras, mientras que un gráfico de dispersión es una buena manera de mostrar la variación en campos de tiro de cada combustible.
6Asegúrese sus conclusiones.
Reflexionar sobre los resultados experimentales . En base a los datos, podemos decir con confianza que nuestra hipótesis era correcta. También podemos decir que hemos descubierto algo que no predecimos - que el aceite en aerosol producido los resultados más consistentes. Podemos reportar cualquier problema o meteduras de pata que nos encontramos - digamos que la pintura de la pintura de aerosol construido en el interior de la cámara de cocción del cañón de patata, lo que hace difícil repetir la cocción. Por último, podemos recomendar áreas para futuras investigaciones - por ejemplo, tal vez con una mayor cantidad de combustible, podemos lograr una mayor gama
Incluso podemos compartir nuestros resultados con el mundo en forma de un artículo científico -. Dada la materia de nuestro experimento, puede ser más apropiado para presentar esta información en forma de una pantalla de feria de ciencias de tres veces.