Expérimentation est la méthode par laquelle les scientifiques testent des phénomènes naturels dans l'espoir d'acquérir de nouvelles connaissances. De bonnes expériences suivent une conception logique pour isoler et tester des variables spécifiques, précisément définies. En apprenant les principes fondamentaux derrière la conception expérimentale, vous serez en mesure d'appliquer ces principes à vos propres expériences. Indépendamment de leur champ d'application, toutes les bonnes expériences fonctionnent selon les principes logiques déductives de la méthode scientifique, à partir de cinquième année de pomme de terre horloge projet de science à la fine pointe de Higgs Boson étapes pour
Partie 1Designing de recherche. une expérience Scientifiquement son
1Pick un sujet spécifique.
des expériences dont les résultats causer balayage des changements de paradigme scientifique sont très, très rare. La grande majorité des expériences répondre à de petites questions spécifiques. La connaissance scientifique est construite sur l'accumulation de données à partir d'innombrables expériences. Choisissez un sujet ou une question sans réponse avec une petite portée testable.
Par exemple, si vous voulez faire une expérience sur les engrais agricoles, ne cherchent pas à répondre à la question, "Quel type d'engrais est le meilleur pour la culture de plantes? " Il y a beaucoup de différents types d'engrais et de nombreux types de plantes dans le monde - une expérience ne sera pas en mesure de tirer des conclusions universelles non plus. Une bien meilleure question à concevoir une expérience autour serait «Quelle concentration d'azote dans les engrais produit plus grandes cultures de maïs les?"
La connaissance scientifique moderne est très, très vaste. Si vous avez l'intention de faire des recherches scientifiques sérieuses, la recherche de votre sujet en profondeur avant même de commencer à planifier votre expérience. Avoir passé des expériences répondu à la question que vous voulez que votre expérience pour étudier? Si oui, est-il un moyen d'ajuster votre sujet afin qu'il aborde les questions laissées en suspens par la recherche existante?
2Isolate votre variable (s).
Expériences scientifiques bon test spécifique, paramètres mesurables appelés
variables.
En termes généraux, un scientifique effectue une expérience pour une plage de valeurs pour la variable qu'il est le test pour. Une préoccupation essentielle lors de l'exécution d'une expérience est d'ajuster
uniquement
la variable (s) spécifique que vous testez (et pas d'autres variables.)
Par exemple, dans notre exemple d'expérimentation d'engrais, notre scientifique augmenterait plusieurs cultures de maïs dans le sol complétés avec des engrais dont la concentration d'azote diffère. Il donnerait à chaque récolte de maïs
exacte
même quantité d'engrais. Il ferait en sorte que la composition chimique de ses engrais utilisés ne diffèrent pas d'une certaine façon en plus de sa concentration en azote - par exemple, il ne serait pas utiliser un engrais avec une concentration plus élevée de magnésium pour l'un de ses cultures de maïs. Il serait également croître le même nombre et les espèces de cultures de maïs exacte dans le même temps et dans le même type de sol dans chaque réplication de son expérience.
3Assurez une hypothèse.
une hypothèse est essentiellement une prédiction du résultat de l'expérience. Il ne devrait pas être une supposition aveugle - bonnes hypothèses sont informés par la recherche de fond que vous avez effectué au moment de choisir le sujet de votre expérience. Basez votre hypothèse sur les résultats des expériences similaires menées par des pairs dans votre domaine, ou, si vous attaquer à un problème qui n'a pas été bien étudié, baser sur quelle combinaison de la recherche de la littérature et de l'observation enregistrée vous pouvez trouver. Rappelez-vous que, malgré votre meilleur travail de recherche, votre hypothèse peut très bien être prouvé faux -. Dans ce cas, vous avez encore élargi vos connaissances dans le sens que vous avez prouvé que votre prédiction était
pas
correcte
Typiquement, une hypothèse est exprimée en une phrase quantitative déclarative. Une hypothèse prend également en compte la façon dont les paramètres expérimentaux seront mesurés. Une bonne hypothèse pour notre exemple d'engrais est: ". Cultures de maïs additionné de 1 livre d'azote par boisseau se traduira par une masse de rendement supérieur à la culture du maïs cultivés équivalents avec différents suppléments d'azote"
4Plan votre collection de données.
savoir à l'avance
lorsque
vous recueillir des données et
quel genre
de données que vous rassemblerai. Mesurer ces données à un moment déterminé ou, dans d'autres cas, à intervalles réguliers. Dans notre expérience d'engrais, par exemple, nous mesurons le poids de nos cultures de maïs (en kilogrammes) après une période de croissance ensemble. Nous allons comparer cela à la teneur en azote de l'engrais chaque culture a été traitée avec. Pour d'autres expériences (comme ceux qui mesurent le changement dans une certaine variable dans le temps), il est nécessaire de recueillir des données à intervalles réguliers
Faire un tableau de données à l'avance est une excellente idée -. Vous serez en mesure de il suffit d'insérer vos valeurs de données dans la table que vous les enregistrez.
connaître la différence entre vous variables dépendantes et indépendantes. Une variable indépendante est la variable que vous modifiez et une variable dépendante est celui qui est affecté par la variable indépendante. Dans notre exemple, "teneur en azote" est le
variable indépendante, et «rendement (en kg)" est le
dépendante
variable. Une table de base aura des colonnes pour les deux variables comme ils changent au fil du temps.
5Conduct votre expérience méthodiquement.
Exécutez votre expérience, tester votre variable. Cela vous oblige presque toujours à courir l'expérience plusieurs fois pour plusieurs valeurs variables. Dans notre exemple d'engrais, nous cultivons plusieurs cultures de maïs identiques et les compléter avec des engrais contenant des quantités variables d'azote. En général, la plus large gamme de données que vous pouvez recueillir, le meilleur. Enregistrez autant de données que est faisable.
Une bonne conception expérimentale intègre ce qui est connu comme un
Contrôle.
Un de vos réplications expérimentales devrais
pas
inclure la variable que vous êtes test pour tout. Dans notre exemple d'engrais, nous allons inclure une récolte de maïs qui reçoit un engrais sans azote en elle. Ce sera notre contrôle - ce sera la base sur laquelle nous mesurons la croissance de nos autres cultures de maïs
Observer toutes mesures de sécurité associées à des matières dangereuses ou des processus dans votre expérience.
. .
6Collect vos données
Enregistrez vos données directement dans votre table, si possible - ça va vous faire économiser le mal de tête de ré-entrée et la consolidation des données plus tard. Savoir évaluer les valeurs aberrantes dans vos données.
Il est toujours une bonne idée de représenter vos données visuellement si vous le pouvez. points de données de terrain sur un graphique et les tendances express avec une ligne ou d'une courbe de meilleur ajustement. Cela vous aidera (et toute autre personne qui voit le graphique) de visualiser les modèles dans les données. Pour la plupart des expériences de base, la variable indépendante est représentée sur l'axe x horizontal et la variable dépendante est sur l'axe vertical y.
7Analyse vos données et arriver à une conclusion.
Était votre hypothèse correct? Y avait-il des tendances observables dans les données? Avez-vous rencontré des données inattendues? Avez-vous des questions sans réponse qui pourrait constituer la base d'une expérience future? Essayez de répondre à ces questions que vous évaluez vos résultats. Si vos données ne donne pas votre hypothèse d'un «oui» ou
"non," envisager d'exécuter des essais expérimentaux supplémentaires et la collecte de plus de données. Définitive Pour partager vos résultats, écrire un article scientifique exhaustif. Savoir comment écrire un article scientifique est une compétence utile - les résultats de la plupart de nouvelles recherches doivent être écrites et publiées selon un format spécifique
Partie 2Running un exemple Experiment
1Pick un sujet et de définir vos variables.
Aux fins de cet exemple, nous choisirons une expérience simple, à petite échelle. Dans notre expérience, nous allons tester les effets de différents combustibles en aérosol sur le champ de tir d'une arme à feu de pommes de terre.
Dans ce cas, le type de carburant d'aérosol que nous utilisons est le
variable indépendante (la variable nous changeons), tandis que la portée du projectile est le
variable dépendante
les choses à considérer pour cette expérience -. est-il un moyen d'assurer que chaque projectile de pomme de terre a le même poids ? Est-il possible d'administrer la même quantité de carburant d'aérosol pour chaque tir? Les deux peuvent potentiellement affecter la portée du canon. Peser chaque projectile au préalable et alimenter chaque tir avec la même quantité d'aérosol.
2Créer une hypothèse.
Si nous faisons l'essai de laque pour les cheveux, un aérosol de cuisson et de pulvérisation de peinture, disons que la laque pour les cheveux a un propulseur d'aérosol avec une plus grande quantité de butane que les autres sprays. Parce que nous savons que le butane est inflammable, nous pouvons supposer que la laque pour les cheveux produira une plus grande force de propulsion, lorsqu'il est allumé, l'envoi d'un projectile de pommes de terre plus loin. Nous écrirons notre hypothèse: "La teneur en butane supérieure du propulseur d'aérosol dans le fixatif sera, en moyenne, produire une gamme plus lors du tir d'un projectile de pomme de terre pesant entre 250-300 grammes."
3Organize vos données collection au préalable.
Dans notre expérience, nous allons tester chaque carburant d'aérosol 10 fois et la moyenne des résultats. Nous allons également tester un carburant d'aérosol qui ne contient pas de butane comme notre contrôle expérimental. Pour préparer, nous assemblons nos canons de pommes de terre, le tester pour vous assurer qu'il fonctionne, acheter nos aérosols et découpons et pesons nos projectiles de pommes de terre.
Créons aussi notre table de données au préalable. Nous aurons cinq colonnes verticales:
La colonne la plus à gauche sera étiqueté "Trial #." Les cellules de cette colonne seront simplement contenir les numéros 1-10, signifiant chaque tentative de tir.
Les quatre colonnes suivantes seront étiquetés avec les noms des aérosols que nous utilisons dans notre expérience. Les dix cellules sous chaque en-tête de colonne contiendra la plage (en mètres) de chaque tentative de tir.
Ci-dessous les quatre colonnes pour chaque carburant, laisser un espace pour écrire la valeur moyenne des gammes.
4Conduct l'expérience.
Nous allons utiliser chaque bombe aérosol pour tirer dix projectiles, en utilisant la même quantité d'aérosol pour tirer chaque projectile. Après chaque tir, nous allons utiliser un ruban à mesurer longue pour mesurer la portée de notre projectile a voyagé. Enregistrez ces données dans le tableau de données.
Comme beaucoup d'expériences, notre expérience a certains problèmes de sécurité que nous devons observer. Les carburants d'aérosols que nous utilisons sont inflammables - nous devrions être sûr de fermer le bouchon de tir de l'arme à feu de pommes de terre en toute sécurité et de porter des gants épais tout en allumant le carburant. Pour éviter les blessures accidentelles des projectiles, nous devons aussi nous assurer que nous (et tous les observateurs) sommes debout sur le côté de l'arme comme il se déclenche. - Pas devant ou derrière
5Analyze les données.
Disons que nous avons constaté que, en moyenne, la laque pour les cheveux a tiré les pommes de terre le plus loin, mais le spray de cuisson est plus cohérente. Nous pouvons représenter ces données visuellement. Une bonne façon de représenter la gamme moyenne pour chaque pulvérisation est avec un graphique à barres, tandis qu'un nuage de points est un bon moyen de montrer la variation dans les champs de tir de chaque carburant.
6Make vos conclusions.
Réfléchissez à vos résultats expérimentaux . Sur la base de nos données, nous pouvons dire avec confiance que notre hypothèse était correcte. On peut aussi dire que nous avons découvert quelque chose que nous ne prédisons - que l'aérosol de cuisson produit les résultats les plus cohérents. Nous pouvons signaler tout problème ou snafus que nous avons rencontrés - disons que la peinture de la peinture en aérosol construit à l'intérieur de la chambre de tir du canon de pommes de terre, de façon répétée avec tir difficile. Enfin, nous pouvons recommander de nouvelles recherches - par exemple, peut-être avec de plus grandes quantités de carburant, nous pouvons parvenir à une plus grande gamme
Nous pouvons même partager nos résultats avec le monde sous la forme d'un article scientifique -. Donnée l'objet de notre expérience, il peut être plus approprié de présenter ces informations sous la forme d'une science affichage juste à trois volets.