ექსპერიმენტი არის მეთოდი, რომლითაც მეცნიერები იკვლევენ ბუნებრივ მოვლენებს ახალი ცოდნის მიღების იმედით. კარგი ექსპერიმენტები მიჰყვება ლოგიკურ დიზაინს კონკრეტული ცვლადის გამოსაყოფად და შესამოწმებლად, რომელიც ზუსტად არის განსაზღვრული. ექსპერიმენტული დიზაინის ფუნდამენტური პრინციპების შესწავლით თქვენ შეძლებთ ამ პრინციპების გამოყენებას საკუთარ ექსპერიმენტებში. არ აქვს მნიშვნელობა ფარგლებს, ყველა კარგი ექსპერიმენტი მუშაობს მეცნიერული მეთოდის ლოგიკური და დედუქციური პრინციპების შესაბამისად, მეხუთე კლასის კარტოფილის საათის პროექტებიდან დაწყებული ჰიგს ბოსონის მოწინავე კვლევებით.
ნაბიჯი
მეთოდი 1 დან 2: სამეცნიერო ექსპერიმენტების შემუშავება
ნაბიჯი 1. აირჩიეთ კონკრეტული თემა
ექსპერიმენტები, რომელთა შედეგები იწვევს მეცნიერული აზროვნების ცვლილებას, ძალიან იშვიათია. ექსპერიმენტების უმეტესობა პასუხობს გარკვეულ მცირე კითხვებს. მეცნიერული ცოდნა აგებულია მრავალი ექსპერიმენტის დაგროვილი მონაცემებიდან. შეარჩიეთ თემა ან უპასუხო კითხვა, რომელიც მცირე მოცულობისაა და ადვილი შესამოწმებელია.
- მაგალითად, თუ გსურთ სასოფლო -სამეურნეო სასუქების ექსპერიმენტი ჩაატაროთ, ნუ ეცდებით უპასუხოთ კითხვას: "რა სახის სასუქი არის საუკეთესო კულტურების გასაზრდელად?" მსოფლიოში ბევრია სხვადასხვა სახის სასუქი და მრავალი განსხვავებული სახეობის მცენარე - ერთი ექსპერიმენტი ვერ გამოიტანს უნივერსალურ დასკვნებს ორივესთვის. ექსპერიმენტის შემუშავებისათვის უკეთესი კითხვა იქნება "აზოტის რა კონცენტრაციამ სასუქში გამოიღო სიმინდის უდიდესი მოსავალი?"
- თანამედროვე მეცნიერული ცოდნა ძალიან, ძალიან ფართოა. თუ თქვენ აპირებთ მეცნიერული კვლევის ჩატარებას, შეისწავლეთ თქვენი თემა, სანამ დაიწყებთ თქვენი ექსპერიმენტის შემუშავებას. უპასუხა თუ არა რაიმე წინა ექსპერიმენტს კითხვებს, რომლებიც იყო თქვენი ექსპერიმენტის სწავლების საგანი? თუ ასეა, არის თუ არა რაიმე საშუალება თქვენი თემის ადაპტირებისთვის იმ კითხვებზე პასუხის გასაცემად, რომლებსაც პასუხი არ გაუცია არსებულმა ექსპერიმენტებმა?
ნაბიჯი 2. გამოყავით თქვენი ცვლადები
კარგი მეცნიერული ექსპერიმენტები ამოწმებენ კონკრეტულ, გაზომვად პარამეტრებს, რომელსაც ეწოდება ცვლადი.
ზოგადად, მეცნიერი ატარებს ექსპერიმენტს იმ ცვლადის მნიშვნელობისთვის, რომელსაც იგი გამოსცდის. ექსპერიმენტების ჩატარებისას ერთი სასიცოცხლო მნიშვნელობა არის მორგება მხოლოდ კონკრეტული ცვლადი, რომელსაც თქვენ ტესტირებთ (და არა სხვა ცვლადი).
მაგალითად, ჩვენი სასუქის ექსპერიმენტის მაგალითში, ჩვენი მეცნიერი დარგავს სიმინდის რამდენიმე დიდ მცენარეს ნიადაგში, რომელიც განაყოფიერებულია აზოტის სხვადასხვა კონცენტრაციით. ის თითოეულ მცენარეს მისცემს სასუქის საჭირო რაოდენობას ზუსტად იგივე ის უზრუნველყოფს, რომ გამოყენებული სასუქების ქიმიური შემადგენლობა არ განსხვავდებოდეს აზოტის კონცენტრაციის გარდა - მაგალითად, ის არ გამოიყენებს მაგნიუმის უფრო მაღალი კონცენტრაციის სასუქებს სიმინდის ნებისმიერი კულტურისათვის. ის ასევე დარგავს სიმინდის მცენარეების ერთსა და იმავე სახეობას და ერთსა და იმავე ნიადაგის ტიპს თითოეულ მის ექსპერიმენტულ ასლში.
ნაბიჯი 3. შექმენით ჰიპოთეზა
ჰიპოთეზა არის ექსპერიმენტის შედეგების პროგნოზირება. ეს უნდა იყოს არა მხოლოდ გამოცნობა - კარგ ჰიპოთეზას ადასტურებს კვლევა, რომელიც თქვენ ჩაატარეთ ექსპერიმენტის თემის არჩევისას. დააფუძნეთ თქვენი ჰიპოთეზა თქვენს სფეროში სხვა კოლეგების მიერ ჩატარებული მსგავსი ექსპერიმენტების შედეგებზე, თუ თქვენ გადაჭრით პრობლემას, რომელიც არ არის შესწავლილი ღრმად, ლიტერატურული კვლევისა და ჩაწერილი დაკვირვების ნებისმიერი კომბინაციის საფუძველზე. დაიმახსოვრე, რომ მაშინაც კი, თუ შენს საუკეთესო კვლევას ჩაატარებ, შენი ჰიპოთეზა შეიძლება მცდარი აღმოჩნდეს - ამ შემთხვევაში, შენ მაინც აფართოებ ცოდნას შენი პროგნოზის "არა" სისწორის დამტკიცებით.
როგორც წესი, ჰიპოთეზები გამოიხატება როგორც რაოდენობრივი დეკლარაციული წინადადება. ჰიპოთეზა ასევე იყენებს ექსპერიმენტული პარამეტრების გაზომვის მეთოდს. ჩვენი სასუქის მაგალითისთვის კარგი ჰიპოთეზაა:”სიმინდის მცენარე, რომელიც იკვებება თითო ფუნტი აზოტით თითო ბუშზე, გამოიღებს უფრო დიდ მოსავალს, ვიდრე ექვივალენტი სიმინდის კულტურა, რომელიც გაიზარდა სხვადასხვა აზოტის დანამატით
ნაბიჯი 4. დაგეგმეთ თქვენი მონაცემების შეგროვება
წინასწარ იცოდეთ "როდის" შეაგროვებთ მონაცემებს და "რა ტიპის" მონაცემებს შეაგროვებთ. გაზომეთ ეს მონაცემები წინასწარ განსაზღვრულ დროს, ან სხვა შემთხვევებში, რეგულარული ინტერვალებით. ჩვენი სასუქის ექსპერიმენტში, მაგალითად, ჩვენ გავზომოთ ჩვენი სიმინდის მცენარის წონა d (კილოგრამებში) ზრდის პერიოდის შემდეგ. ჩვენ ამას შევადარებთ თითოეულ მცენარეზე გამოყენებული სასუქის აზოტის შემცველობას. სხვა ექსპერიმენტებში (როგორიცაა ის, რაც ცვლის ცვლადის ცვლილებებს დროთა განმავლობაში), აუცილებელია მონაცემების შეგროვება რეგულარული ინტერვალებით.
- მონაცემთა ცხრილის წინასწარ შექმნა კარგი იდეაა - თქვენ უბრალოდ ჩაწერთ მონაცემების მნიშვნელობებს ცხრილში ჩაწერისას.
- იცოდეთ განსხვავება დამოკიდებულ და დამოუკიდებელ ცვლადებს შორის. დამოუკიდებელი ცვლადი არის ცვლადი, რომელსაც თქვენ ცვლით და დამოკიდებული ცვლადი არის ის, რომელზეც გავლენას ახდენს დამოუკიდებელი ცვლადი. ჩვენს მაგალითში "აზოტის შემცველობა" არის "დამოუკიდებელი" ცვლადი, ხოლო "მოსავალი (კგ)" არის "დამოკიდებული" ცვლადი. საბაზისო ცხრილს ექნება სვეტები ორივე ცვლადისთვის, რადგან ისინი იცვლება დროთა განმავლობაში.
ნაბიჯი 5. ჩაატარეთ თქვენი ექსპერიმენტი მეთოდურად
ჩაატარეთ თქვენი ექსპერიმენტი, შეამოწმეთ თქვენი ცვლადები. ეს თითქმის ყოველთვის მოითხოვს თქვენ განმეორებით ექსპერიმენტებს ცვლადი მნიშვნელობებისთვის. ჩვენი სასუქის მაგალითში ჩვენ გავზარდებთ სიმინდის რამდენიმე ერთნაირ კულტურას და გამოვიყენებთ სასუქს, რომელიც შეიცავს აზოტის სხვადასხვა რაოდენობას. საერთოდ, რაც უფრო ფართო მონაცემებს მიიღებთ, მით უკეთესი. ჩაწერეთ რაც შეიძლება მეტი მონაცემი.
- კარგი ექსპერიმენტული დიზაინი მოიცავს იმას, რაც ცნობილია კონტროლი. თქვენი ერთ -ერთი ასლი ექსპერიმენტი "არ უნდა" შეიცავდეს ცვლადს, რომელსაც თქვენ გამოცდით საერთოდ. სასუქის მაგალითში ჩვენ ჩავრთავთ ერთ სიმინდის მცენარეს, რომელიც იღებს სასუქს აზოტის გარეშე. ეს იქნება ჩვენი კონტროლი - იქნება საფუძველი, რომლის მიხედვითაც ჩვენ გავზომავთ სიმინდის სხვა კულტურების ზრდას.
- დააკვირდით თქვენს ექსპერიმენტში უსაფრთხოებასთან დაკავშირებულ ნებისმიერ ნივთიერებას ან პროცესს.
ნაბიჯი 6. შეაგროვეთ თქვენი მონაცემები
თუ შესაძლებელია, ჩაწერეთ მონაცემები უშუალოდ მაგიდაზე - ეს ხელს შეუშლის მოგვიანებით მონაცემების ხელახლა შეყვანას და გაერთიანებას. ისწავლეთ როგორ შეაფასოთ თქვენს მონაცემებში ზედმეტი.
ყოველთვის კარგი იდეაა თქვენი მონაცემების რაც შეიძლება ვიზუალურად გამოსახვა. შექმენით მონაცემთა პუნქტები დიაგრამაზე და გამოხატეთ ტენდენციები ყველაზე შესაფერისი ხაზით ან მრუდით. ეს დაგეხმარებათ (და სხვა ვინმე, ვინც ამ გრაფიკს ათვალიერებს) მონაცემთა ვიზუალიზაციაში. ძირითადი ექსპერიმენტებისათვის დამოუკიდებელი ცვლადი არის გამოსახული ჰორიზონტალურ x ღერძზე და ცვლადი მონაცვლეობით ვერტიკალურ y ღერძზე
ნაბიჯი 7. გაანალიზეთ თქვენი მონაცემები და გამოიტანეთ დასკვნები
სწორია თქვენი ჰიპოთეზა? არსებობს რაიმე შესამჩნევი ტენდენცია მონაცემებში? იპოვეთ რაიმე მოულოდნელი მონაცემი? გაქვთ პასუხგაუცემელი კითხვები, რომელიც შეიძლება გახდეს საფუძველი მომავალი ექსპერიმენტებისთვის? შეეცადეთ უპასუხოთ ამ კითხვებს, სანამ შეაფასებთ შედეგებს. თუ თქვენი მონაცემები არ იძლევა განსაზღვრულ "დიახ" ან "არა" ჰიპოთეზას, განიხილეთ დამატებითი ექსპერიმენტული კვლევების ჩატარება და მეტი მონაცემების შეგროვება.
თქვენი შედეგების გასაზიარებლად, დაწერეთ ყოვლისმომცველი სამეცნიერო ნაშრომი. მეცნიერული ნაშრომების წერის ცოდნა არის სასარგებლო უნარი - ბოლოდროინდელი კვლევის შედეგები უნდა დაიწეროს და გამოქვეყნდეს გარკვეული ფორმატით
მეთოდი 2 2: ექსპერიმენტების მაგალითი
ნაბიჯი 1. აირჩიეთ თემა და განსაზღვრეთ თქვენი ცვლადები
ამ მაგალითის გამო, ჩვენ გვექნება მარტივი და მცირე ექსპერიმენტი. ჩვენს ექსპერიმენტში ჩვენ განვიხილავთ სხვადასხვა აეროზოლური საწვავის გავლენას კარტოფილის იარაღის გასროლის დიაპაზონში.
- ამ შემთხვევაში, აეროზოლური საწვავის ტიპი, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ არის "დამოუკიდებელი ცვლადი" (ცვლადი, რომელსაც ჩვენ შევცვლით), სადაც ტყვიის მანძილი არის "დამოკიდებული ცვლადი".
- ამ ექსპერიმენტში რა არის გასათვალისწინებელი - არის თუ არა გზა იმის უზრუნველსაყოფად, რომ თითოეული კარტოფილის ტყვია ერთნაირად იწონის? არსებობს თუ არა საშუალება გამოიყენოთ ერთი და იგივე რაოდენობის საწვავი თითოეული გასროლისთვის? ორივე მათგანმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს იარაღის გასროლაზე. ჯერ გაზომეთ თითოეული ტყვიის წონა და გამოიყენეთ იგივე რაოდენობის აეროზოლური სპრეი თითოეული გასროლისთვის.
ნაბიჯი 2. შექმენით ჰიპოთეზა
თუ ჩვენ ვამოწმებთ თმის სპრეის, სამზარეულოს სპრეის და სპრეის საღებავს, ვთქვათ, რომ თმის ბეწვი შეიცავს აეროზოლის საწვავს ბუტანის შემცველობით, ვიდრე სხვა სპრეი. ვინაიდან ჩვენ ვიცით, რომ ბუტანი არის აალებადი, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ თმის სპრეი გამოიწვევს უფრო ძლიერ დაწვას, როდესაც ანთდება და კარტოფილის ტყვიას ისვრის უფრო შორს. ჩვენ დავწერთ ჰიპოთეზას: "თმის სპრეში აეროზოლის საწვავში უფრო მაღალი ბუტანის შემცველობა, საშუალოდ, გამოიღებს უფრო ხანგრძლივ გასროლას კარტოფილის ტყვიების სროლისას, რომლის წონაა 250-300 გრამამდე."
ნაბიჯი 3. შექმენით თქვენი წინა მონაცემთა კოლექცია
ჩვენს ექსპერიმენტში, ჩვენ შევამოწმებთ თითოეულ აეროზოლურ საწვავს 10 -ჯერ და გამოვთვლით საშუალო მოსავალს. ჩვენ ასევე ვამოწმებთ აეროზოლური საწვავს, რომელიც არ შეიცავს ბუტანს, როგორც ექსპერიმენტულ კონტროლს. მოსამზადებლად, ჩვენ შევიკრიბებით ჩვენი კარტოფილის ქვემეხი, ვამოწმებთ მას რომ დარწმუნდეს რომ მუშაობს, შევიძენთ აეროზოლური სპრეის და შემდეგ დავჭრით და ავწონით კარტოფილის ტყვიას.
-
ჩვენ ასევე შევქმნით მონაცემთა ცხრილს პირველ რიგში. ჩვენ გვექნება ხუთი ვერტიკალური სვეტი:
- მარცხენა სვეტს ეტიკეტი აქვს "ტესტი #". ამ სვეტის უჯრედები შეიცავს ნომრებს 1-10, რაც მიუთითებს გასროლის თითოეულ მცდელობას.
- მომდევნო ოთხი სვეტი აღინიშნება აეროზოლური სპრეის სახელით, რომელიც ჩვენ ექსპერიმენტში გამოვიყენეთ. ათი უჯრედი თითოეული სვეტის სათაურის ქვეშ, რომელიც შეიცავს მანძილს (მეტრში) თითოეული გასროლის მცდელობისას.
- საწვავის ოთხივე სვეტის ქვეშ დატოვეთ სივრცე თითოეული მანძილის საშუალო მნიშვნელობის დასაწერად.
ნაბიჯი 4. ჩაატარეთ ექსპერიმენტი
ჩვენ გამოვიყენებთ თითოეულ აეროზოლურ სპრეას ათი ტყვიის გასათავისუფლებლად, ერთი და იგივე რაოდენობის აეროზოლის გამოყენებით თითოეული ტყვიის გასათავისუფლებლად. ყოველი გასროლის შემდეგ, ჩვენ ვიყენებთ ფირზე საზომს თითოეულ ტყვიას შორის მანძილის გასაზომად. ჩაწერეთ ეს მონაცემები მონაცემთა ცხრილში.
ბევრი ექსპერიმენტის მსგავსად, ჩვენს ექსპერიმენტს აქვს უსაფრთხოების გარკვეული საკითხები, რომლებიც უნდა დავიცვათ. აეროზოლური საწვავი, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ, აალებადია - კარტოფილის იარაღის მსროლელის საფარი კარგად უნდა დავხუროთ და საწვავის ანთების დროს სქელი ხელთათმანები ჩავიცვათ. ტყვიების შემთხვევითი დაზიანების თავიდან ასაცილებლად, ჩვენ ასევე უნდა უზრუნველვყოთ, რომ ჩვენ (ან სხვა დამკვირვებლები) დავდგეთ იარაღის გვერდით სროლისას - არა მის წინ ან მის უკან
ნაბიჯი 5. მონაცემების ანალიზი
თქვით, ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ საშუალოდ, თმის სპრეი ყველაზე შორს ისვრის კარტოფილს, მაგრამ სამზარეულოს სპრეი უფრო თანმიმდევრულია. ჩვენ შეგვიძლია ვიზუალურად გავითვალისწინოთ ეს მონაცემები. სპრეის საშუალო მანძილის ილუსტრირების კარგი საშუალებაა ბარის დიაგრამა, სადაც გაფანტული ნაკვეთი არის დიდი გზა თითოეული საწვავის გასროლის მანძილის ცვალებადობის საჩვენებლად.
ნაბიჯი 6. გამოიტანეთ დასკვნები
ნახეთ თქვენი ექსპერიმენტების შედეგები. ჩვენი მონაცემებიდან გამომდინარე, ჩვენ შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ ჩვენი ჰიპოთეზა სწორია. ჩვენ ასევე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ჩვენ აღმოვაჩინეთ ის, რაც არ ვიწინასწარმეტყველე - რომ სამზარეულოს სპრეი აწარმოებდა ყველაზე თანმიმდევრულ შედეგებს. ჩვენ შეგვიძლია მოვახსენოთ ნებისმიერი პრობლემა ან არეულობა, რაც აღმოვაჩინეთ - ვთქვათ, საღებავი სპრეის საღებავიდან გროვდება კარტოფილის ქვემეხის საცეცხლე პალატაში, რაც ართულებს განმეორებით გასროლას. დაბოლოს, ჩვენ შეგვიძლია შემოგვთავაზოთ სფეროები შემდგომი კვლევისთვის - მაგალითად, შესაძლოა მეტი საწვავით, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ გრძელი მანძილი.
ჩვენ შეგვიძლია ჩვენი შედეგებიც კი გავუზიაროთ მსოფლიოს სამეცნიერო ნაშრომების სახით - ჩვენი ექსპერიმენტების საგანიდან გამომდინარე, შეიძლება უფრო მიზანშეწონილი იყოს ამ ინფორმაციის სამეცნიერო გამოფენების სამმაგი სახით წარმოდგენა
Რჩევები
- გაერთეთ და იყავით დაცული.
- მეცნიერება არის დიდი კითხვების დასმა. არ შეგეშინდეთ ისეთი თემის არჩევა, რომელიც აქამდე არ გინახავთ.
გაფრთხილება
- ატარეთ თვალის დაცვა.
- თუ რამე მოხვდა თქვენს თვალში, კარგად ჩამოიბანეთ მინიმუმ 5 წუთის განმავლობაში.
- არ განათავსოთ საკვები ან სასმელი თქვენს სამუშაო ადგილის მახლობლად.
- დაიბანეთ ხელები ექსპერიმენტის დაწყებამდე და შემდეგ.
- ბასრი დანის, საშიში ქიმიკატების ან ცხელი ხანძრების გამოყენებისას დარწმუნდით, რომ ზრდასრული ადამიანი გიყურებთ.
- ატარეთ რეზინის ხელთათმანები ქიმიკატების დამუშავებისას.
- ჰალსტუხი თმა უკან.
