A experimentação é o método pelo qual os cientistas testar fenômenos naturais, na esperança de obter novos conhecimentos. Boas experiências seguir um desenho lógico para isolar e testar variáveis específicas, precisamente definidas. Ao aprender os princípios fundamentais por trás delineamento experimental, você vai ser capaz de aplicar estes princípios às suas próprias experiências. Independentemente do seu escopo, todas as boas experiências operam de acordo com as lógicas princípios, dedutivas do método científico, a partir de projetos de feiras de quinta série de batata relógio de ciência para de ponta Higgs Boson pesquisa.
Passos para
Parte 1Designing um experimento cientificamente sólida
1Pick um tópico específico.
experiências cujos resultados causar mudanças de paradigma científico radicais são muito, muito raro. A grande maioria dos experimentos responder pequenas, questões específicas. O conhecimento científico é construído sobre a acumulação de dados de inúmeras experiências. Escolha um tópico ou uma pergunta não respondida com uma pequena margem, testável.
Por exemplo, se você quiser fazer uma experiência em fertilizante agrícola, não procuram responder à pergunta: "Que tipo de fertilizante é melhor para o crescimento das plantas? " Há muitos tipos diferentes de fertilizantes e muitos tipos diferentes de plantas no mundo - uma experiência não será capaz de tirar conclusões universais sobre qualquer um. Uma pergunta muito melhor para projetar um experimento em torno seria "Que concentração de nitrogênio em fertilizantes produz as maiores culturas de milho?"
conhecimento científico moderno é muito, muito grande. Se você pretende fazer pesquisa científica séria, seu tema de investigação extensivamente antes mesmo de começar a planear a sua experiência. Ter passado experiências respondeu a pergunta que você quer que seu experimento para estudar? Se assim for, há uma maneira de ajustar o seu tema para que ele aborda questões não respondidas por pesquisas existentes?
2Isolate sua variável (s).
Boas experiências científicas teste específico, parâmetros mensuráveis chamado
variáveis.
Em termos gerais, um cientista realiza um experimento para um intervalo de valores para a variável que ele é teste para. Uma preocupação vital ao realizar um experimento é ajustar
Só of the variável específica (s) que você está testando (e há outras variáveis.)
Por exemplo, no nosso exemplo ensaio de adubação, o nosso cientista iria crescer múltiplas culturas de milho em solo suplementado com fertilizantes cuja concentração de nitrogênio é diferente. Ele daria a cada safra de milho do
exata
mesma quantidade de fertilizante. Ele iria garantir que a composição química de seus fertilizantes utilizados não diferem de alguma forma para além da sua concentração de nitrogênio - por exemplo, ele não iria usar um fertilizante com uma maior concentração de magnésio para uma de suas colheitas de milho. Ele também iria crescer o mesmo número e espécies de culturas de milho exata, ao mesmo tempo e no mesmo tipo de solo em cada replicação de seu experimento.
3Make uma hipótese.
uma hipótese é essencialmente uma previsão do resultado do experimento. Não deve ser uma suposição cega - boas hipóteses são informados pela pesquisa de fundo que efectuou ao escolher o tema do seu experimento. Basear a sua hipótese sobre os resultados de experimentos similares conduzidas por pares em seu campo, ou, se você está a tentar enfrentar um problema que não tem sido bem estudado, baseá-lo em qualquer combinação de pesquisa bibliográfica e observação registrada você pode encontrar. Lembre-se que, apesar de o seu melhor trabalho de investigação, a sua hipótese pode muito bem ser provado errado -. Neste caso, você ainda expandiu seu conhecimento no sentido de que você tem provado que a sua previsão era
não
correta
Tipicamente, uma hipótese é expressa como uma frase declarativa quantitativa. A hipótese também leva em conta as maneiras que os parâmetros experimentais serão medidos. Uma boa hipótese para o nosso exemplo de fertilizantes é: ". Culturas de milho suplementada com 1 libra de azoto por bushel irá resultar em uma maior massa de rendimento de culturas de milho equivalentes cultivadas com diferentes suplementos de azoto"
4Plan coleta seus dados.
saber de antemão
quando
você vai coletar dados e
que tipo
de dados que você irá recolher. Medir esses dados em um horário definido, ou, em outros casos, a intervalos regulares. Em nosso experimento de fertilizantes, por exemplo, vamos medir o peso das nossas culturas de milho (em quilogramas) após um período de crescimento conjunto. Vamos comparar isso com o teor de azoto do fertilizante cada cultura foi tratado com. Para outras experiências (como aqueles que medem a mudança de uma determinada variável ao longo do tempo), é necessário recolher dados em intervalos regulares
Fazendo uma tabela de dados de antemão é uma grande idéia -. Você vai ser capaz de simplesmente inserir seus valores de dados na tabela como você gravá-los.
Saiba a diferença entre você variáveis dependentes e independentes. Uma variável independente é a variável que você muda e uma variável dependente é o afetado pela variável independente. No nosso exemplo, "teor de azoto" é o
variável
independente, e "rendimento (em kg)" é o
variável dependente. A tabela básica terá colunas para ambas as variáveis como eles mudam ao longo do tempo.
5Conduct sua experiência metodicamente.
Executar a sua experiência, testando para a sua variável. Isso quase sempre exige que você executar o experimento várias vezes para vários valores das variáveis. No nosso exemplo, fertilizantes, vamos crescer múltiplas culturas de milho idênticos e complementá-los com adubos que contêm quantidades variáveis de azoto. Geralmente, a maior variedade de dados que você pode reunir, melhor. Grave dados, tanto quanto é possível.
Um bom design experimental incorpora o que é conhecido como um
controle.
Uma de suas repetições experimentais devem
não
incluir a variável que você está testando para a todos. No nosso exemplo, fertilizantes, vamos incluir uma safra de milho que recebe um fertilizante com nitrogênio não nele. Este será o nosso controle - que será a base contra a qual vamos medir o crescimento de nossas outras culturas de milho
Observe todas e quaisquer medidas de segurança associadas com materiais perigosos ou processos em sua experiência
.. .
6Collect seus dados
Grave seus dados diretamente em sua mesa, se possível - que vai lhe poupar a dor de cabeça de re-entrada e consolidação de dados mais tarde. Saber como avaliar valores discrepantes em seus dados.
É sempre uma boa idéia para representar seus dados visualmente, se puder. pontos de dados trama em um gráfico e as tendências expressas com uma linha ou curva de melhor ajuste. Isso irá ajudá-lo (e qualquer outra pessoa que vê no gráfico) visualizar padrões nos dados. Para a maioria dos experimentos básicos, a variável independente é representado no eixo x horizontal e a variável dependente está no eixo y vertical.
7Analyse seus dados e chegar a uma conclusão.
Foi sua hipótese corrigir? Houve tendências observáveis nos dados? Você encontrou quaisquer dados inesperados? Você tem perguntas sem resposta que poderia formar a base para um experimento futuro? Tente responder a estas perguntas como você avaliar seus resultados. Se os dados não dá a sua hipótese de um direito "sim" ou "não", considere a execução de ensaios experimentais adicionais e recolher mais dados.
Para partilhar os seus resultados, escrever um artigo científico abrangente. Saber escrever um artigo científico é uma habilidade útil - os resultados da mais nova pesquisa deve ser escrito e publicado de acordo com um formato específico
Parte 2Running um exemplo Experiment
1Pick um tema e definir suas variáveis.
Para efeitos deste exemplo, vamos escolher um experimento simples, de pequena escala. Em nossa experiência, vamos testar os efeitos de diferentes combustíveis aerossol na gama disparo de uma arma de batata.
Neste caso, o tipo de combustível aerossol que usamos é o
independente
variável (a variável que muda), enquanto que a gama do projétil é o
variável dependente
as coisas a considerar para este experimento -. há uma maneira para garantir que cada projétil batata tem o mesmo peso ? Existe uma maneira de administrar a mesma quantidade de combustível aerossol para cada disparo? Ambos podem afectar potencialmente o intervalo da arma. Pesar cada projétil de antemão e abastecer cada tiro com a mesma quantidade de spray aerossol.
2Faça uma hipótese.
Se estamos testando spray de cabelo, spray de cozinha e tinta spray, digamos que o spray de cabelo tem um propulsor de aerossol com uma maior quantidade de butano que os outros sprays. Porque nós sabemos que butano é inflamável, podemos supor que o spray de cabelo vai produzir uma maior força de propulsão quando inflamado, o envio de um projétil de batata mais longe. Podemos escrever nossa hipótese como: "O conteúdo butano maior do propulsor de aerossóis na laca será, em média, produzir uma gama mais quando disparar um projétil de batata pesando entre 250-300 gramas."
3Organize seus dados coleção de antemão.
Em nossa experiência, vamos testar cada combustível aerossol 10 vezes e a média dos resultados. Também vamos testar um combustível de aerossol que não contém butano como nosso controle experimental. Para se preparar, montaremos o nosso canhão de batata, testá-lo para garantir que ele funciona, comprar nossos sprays de aerossol e esculpir e pesar nossos projéteis de batata.
Vamos também criar a nossa tabela de dados de antemão. Nós vamos ter cinco colunas verticais:
A coluna mais distante-esquerdo será rotulado "Trial #". As células desta coluna irá conter apenas os números 1-10, significando cada tentativa de disparar.
As quatro colunas seguintes serão marcados com os nomes dos aerossóis que estamos usando em nosso experimento. Os dez células abaixo de cada cabeçalho da coluna conterá o intervalo (em metros) de cada tentativa de disparar.
Abaixo das quatro colunas para cada combustível, deixe um espaço para escrever o valor médio dos intervalos.
4Conduct o experimento.
usaremos cada spray aerosol para disparar dez projéteis, usando a mesma quantidade de spray aerosol para disparar cada projétil. Depois de cada disparo, vamos usar uma fita métrica para medir longo da gama nosso projétil viajou. Grave esses dados na tabela de dados.
Como muitos experimentos, a nossa experiência tem certas preocupações com a segurança que precisamos observar. Os combustíveis de aerossol que estamos usando são inflamáveis - devemos ter a certeza de fechar tampa disparo da arma de batata de forma segura e de usar luvas grossas ao acender o combustível. Para evitar ferimentos acidentais a partir dos projéteis, também deve se certificar de que nós (e quaisquer observadores) estão em pé ao lado da arma, como ele é acionado -. Não na frente dele ou por trás dele
5Analyze os dados.
Digamos que descobrimos que, em média, o spray de cabelo atirou as batatas o mais distante, mas o spray de cozinha foi mais consistente. Podemos representar estes dados visualmente. Uma boa maneira de representar a gama média para cada spray é com um gráfico de barras, enquanto um gráfico de dispersão é uma boa maneira de mostrar a variação de campos de tiro de cada combustível.
6Make suas conclusões.
Reflita sobre os seus resultados experimentais . Com base em nossos dados, podemos dizer com confiança que a nossa hipótese era correta. Nós também podemos dizer que nós descobrimos algo que não prever - que o spray de cozinha produzido os resultados mais consistentes. Podemos relatar quaisquer problemas ou confusões que encontramos - vamos dizer que a pintura da tinta spray construída dentro câmara de disparo do canhão de batata, fazendo repetidas disparando difícil. Finalmente, podemos recomendar áreas para futuras pesquisas - por exemplo, talvez com maiores quantidades de combustível, podemos alcançar uma maior gama
Podemos até mesmo compartilhar nossos resultados com o mundo na forma de um artigo científico -. Dada o assunto do nosso experimento, pode ser mais apropriado para apresentar esta informação na forma de uma ciência exibição justa tri-fold.