Eksperimen adalah kaedah di mana saintis mengkaji fenomena alam dengan harapan dapat memperoleh pengetahuan baru. Eksperimen yang baik mengikuti reka bentuk logik untuk mengasingkan dan menguji pemboleh ubah tertentu yang ditentukan dengan tepat. Dengan mempelajari prinsip asas di sebalik reka bentuk eksperimen, anda akan dapat menerapkan prinsip ini pada eksperimen anda sendiri. Tidak kira skopnya, semua eksperimen yang baik dijalankan mengikut prinsip logik dan deduktif kaedah saintifik, dari projek jam kentang kelas lima hingga penyelidikan Higgs Boson yang maju.
Langkah
Kaedah 1 dari 2: Merancang Eksperimen Ilmiah
Langkah 1. Pilih topik tertentu
Eksperimen yang hasilnya membawa kepada perubahan pemikiran saintifik sangat jarang berlaku. Sebilangan besar eksperimen menjawab soalan kecil tertentu. Pengetahuan saintifik dibina dari data terkumpul dari banyak eksperimen. Pilih topik atau soalan yang tidak dijawab yang kecil dan mudah diuji.
- Sebagai contoh, jika anda ingin bereksperimen dengan baja pertanian, jangan cuba menjawab soalan, "Baja jenis apa yang terbaik untuk menanam tanaman?" Terdapat banyak jenis baja dan pelbagai jenis tanaman di dunia - satu eksperimen tidak dapat menghasilkan kesimpulan universal untuk keduanya. Soalan yang lebih baik untuk merancang eksperimen adalah "Kepekatan nitrogen dalam baja apa yang menghasilkan tanaman jagung terbesar?"
- Pengetahuan saintifik moden sangat luas. Sekiranya anda berhasrat untuk melakukan penyelidikan saintifik, selidik topik anda dengan panjang lebar sebelum anda mula merancang eksperimen anda. Adakah eksperimen sebelumnya menjawab soalan yang menjadi subjek pembelajaran eksperimen anda? Sekiranya demikian, adakah cara untuk menyesuaikan topik anda untuk menjawab soalan yang belum dijawab oleh eksperimen yang ada?
Langkah 2. Mengasingkan pemboleh ubah anda
Eksperimen sains yang baik menguji parameter tertentu yang boleh diukur yang disebut pemboleh ubah.
Secara umum, seorang saintis melakukan eksperimen untuk nilai pemboleh ubah yang sedang diuji. Satu perkara penting semasa menjalankan eksperimen adalah menyesuaikan diri hanya pemboleh ubah spesifik yang anda uji (dan tidak ada pemboleh ubah lain).
Sebagai contoh, dalam contoh eksperimen baja kami, saintis kami akan menanam beberapa tanaman jagung besar di tanah yang disenyawakan dengan kepekatan nitrogen yang berbeza. Ini akan memberi setiap tanaman jumlah baja yang diperlukan betul-betul sama. Dia akan memastikan bahawa komposisi kimia baja yang digunakan tidak berbeza selain kepekatan nitrogen - sebagai contoh, dia tidak akan menggunakan baja dengan kepekatan magnesium yang lebih tinggi untuk tanaman jagungnya. Dia juga akan menanam bilangan dan spesies tanaman jagung yang sama pada masa yang sama dan pada jenis tanah yang sama di setiap replika eksperimennya.
Langkah 3. Buat hipotesis
Hipotesis adalah ramalan hasil eksperimen. Ini harus lebih daripada sekadar tekaan - hipotesis yang baik diberitahu oleh penyelidikan yang telah anda buat ketika memilih topik eksperimen. Berdasarkan hipotesis anda pada hasil eksperimen serupa yang dilakukan oleh rakan sekerja lain di bidang anda, jika anda menyelesaikan masalah yang belum dikaji secara mendalam, berdasarkan gabungan penyelidikan sastera dan pemerhatian yang anda dapati. Ingatlah bahawa walaupun anda melakukan penyelidikan terbaik, hipotesis anda mungkin terbukti salah - dalam kes ini, anda masih memperluas pengetahuan anda dengan membuktikan ramalan anda "tidak" betul.
Biasanya, hipotesis dinyatakan sebagai ayat deklaratif kuantitatif. Hipotesis juga menggunakan cara parameter eksperimen diukur. Hipotesis yang baik untuk contoh baja kami adalah: "Tanaman jagung yang diberi satu paun nitrogen per gantang akan menghasilkan jisim hasil yang lebih besar daripada tanaman jagung yang setara yang ditanam dengan suplemen nitrogen yang berbeza
Langkah 4. Rancang pengumpulan data anda
Ketahui terlebih dahulu "kapan" anda akan mengumpulkan data, dan "jenis" apa jenis data yang akan anda kumpulkan. Ukur data ini pada waktu yang telah ditentukan, atau dalam kes lain, pada selang waktu yang tetap. Dalam eksperimen baja kita, misalnya, kita akan mengukur berat tanaman jagung kita d (dalam kilogram) setelah tempoh pertumbuhan. Kami akan membandingkannya dengan kandungan nitrogen baja yang digunakan pada setiap tanaman. Dalam eksperimen lain (seperti yang akan mengukur perubahan dalam pemboleh ubah dari masa ke masa), perlu mengumpulkan data secara berkala.
- Membuat jadual data lebih awal adalah idea yang baik - anda memasukkan nilai data anda ke dalam jadual semasa anda merekodkannya.
- Ketahui perbezaan antara pemboleh ubah bersandar dan bebas. Pemboleh ubah bebas adalah pemboleh ubah yang anda ubah dan pemboleh ubah bersandar adalah pemboleh ubah yang dipengaruhi oleh pemboleh ubah bebas. Dalam contoh kami, "kandungan nitrogen" adalah pemboleh ubah "bebas", dan "hasil (dalam kg)" adalah pemboleh ubah "bergantung". Jadual asas akan mempunyai lajur untuk kedua-dua pemboleh ubah kerana ia berubah dari masa ke masa.
Langkah 5. Lakukan eksperimen anda secara metodis
Jalankan percubaan anda, uji pemboleh ubah anda. Ini hampir selalu memerlukan anda bereksperimen berulang kali untuk beberapa nilai berubah. Dalam contoh baja kami, kami akan menanam beberapa tanaman jagung yang sama dan menggunakan baja yang mengandungi pelbagai nitrogen. Secara amnya, semakin banyak data yang anda perolehi, semakin baik. Rekod data sebanyak mungkin.
- Reka bentuk eksperimen yang baik menggabungkan apa yang dikenali sebagai kawalan. Salah satu eksperimen replika anda tidak boleh "termasuk" pemboleh ubah yang anda uji sama sekali. Dalam contoh baja kami, kami akan memasukkan satu tanaman jagung yang menerima baja tanpa nitrogen di dalamnya. Ini akan menjadi kawalan kita - akan menjadi garis dasar yang mana kita akan mengukur pertumbuhan tanaman jagung yang lain.
- Perhatikan apa-apa dan semua bahan atau proses yang berkaitan dengan keselamatan dalam eksperimen anda.
Langkah 6. Kumpulkan data anda
Rakam data secara langsung di atas meja, jika boleh - ini akan menghalang anda daripada memasukkan semula dan menggabungkan data kemudian. Ketahui cara menilai perkara luar biasa dalam data anda.
Adalah idea yang baik untuk menggambarkan data anda secara visual mungkin. Buat titik data pada carta dan nyatakan arah aliran dengan garis atau lengkung yang paling sesuai. Ini akan membantu anda (dan orang lain yang melihat grafik ini) memvisualisasikan corak dalam data. Untuk kebanyakan eksperimen asas, pemboleh ubah bebas dipetakan pada paksi-x mendatar dan pemboleh ubah berselang-seli pada paksi-y menegak
Langkah 7. Analisis data anda dan buat kesimpulan
Adakah hipotesis anda betul? Adakah terdapat tren yang dapat dilihat dalam data? Adakah anda menemui data yang tidak dijangka? Adakah anda mempunyai soalan yang belum dijawab yang mungkin menjadi asas untuk eksperimen masa depan? Cuba jawab soalan-soalan ini semasa anda menilai hasilnya. Sekiranya data anda tidak memberikan hipotesis "ya" atau "tidak" yang pasti, pertimbangkan untuk melakukan percubaan eksperimen tambahan dan mengumpulkan lebih banyak data.
Untuk berkongsi hasil anda, tulis makalah ilmiah yang komprehensif. Mengetahui bagaimana menulis makalah ilmiah adalah kemahiran yang berguna - hasil penyelidikan terkini mesti ditulis dan diterbitkan dalam format tertentu
Kaedah 2 dari 2: Menjalankan Contoh Eksperimen
Langkah 1. Pilih topik dan tentukan pemboleh ubah anda
Atas sebab contoh ini, kami akan melakukan eksperimen sederhana dan kecil. Dalam eksperimen kami, kami akan mengkaji kesan bahan bakar aerosol yang berbeza pada jarak tembakan senapang kentang.
- Dalam kes ini, jenis bahan bakar aerosol yang kita gunakan adalah "pemboleh ubah bebas" (pemboleh ubah yang akan kita ubah), di mana jarak peluru adalah "pemboleh ubah bersandar".
- Sesuatu yang perlu dipertimbangkan dalam eksperimen ini - adakah cara untuk memastikan setiap peluru kentang mempunyai berat yang sama? Adakah cara menggunakan jumlah bahan bakar yang sama untuk setiap tangkapan? Kedua-duanya boleh mempengaruhi jarak tembakan senapang. Ukur berat setiap peluru terlebih dahulu dan gunakan jumlah semburan aerosol yang sama untuk setiap tembakan.
Langkah 2. Buat hipotesis
Sekiranya kita menguji semburan rambut, semburan memasak, dan cat semburan, katakan spary rambut mengandungi bahan bakar aerosol dengan kandungan butana lebih besar daripada semburan lain. Oleh kerana kita tahu bahawa butana mudah terbakar, kita dapat membuat hipotesis bahawa semburan rambut akan menghasilkan lebih banyak daya dorong ketika dinyalakan, menembak peluru kentang lebih jauh. Kami akan menulis hipotesis: "Kandungan butana yang lebih tinggi dalam bahan bakar aerosol dalam semburan rambut, rata-rata, akan menghasilkan jarak tembakan yang lebih lama ketika menembakkan peluru kentang dengan berat antara 250-300 gram."
Langkah 3. Siapkan pengumpulan data anda sebelumnya
Dalam eksperimen kami, kami akan menguji setiap bahan bakar aerosol 10 kali dan mengira hasil purata. Kami juga akan menguji bahan bakar aerosol yang tidak mengandungi butana sebagai kawalan eksperimen. Untuk menyiapkannya, kami akan mengumpulkan meriam kentang kami, mengujinya untuk memastikan ia berfungsi, membeli semburan aerosol dan kemudian memotong dan menimbang peluru kentang kami.
-
Kami juga akan membuat jadual data terlebih dahulu. Kami akan mempunyai lima lajur menegak:
- Lajur paling kiri akan dilabel "Test #". Sel dalam lajur ini akan mengandungi angka 1-10, menunjukkan setiap percubaan menembak.
- Empat lajur seterusnya akan dilabel dengan nama semburan aerosol yang kami gunakan dalam eksperimen. Sepuluh sel di bawah setiap tajuk lajur yang akan mengandungi jarak (dalam meter) dari setiap percubaan menembak.
- Di bawah setiap empat tiang untuk bahan bakar, tinggalkan ruang untuk menulis nilai rata-rata untuk setiap jarak.
Langkah 4. Lakukan eksperimen
Kami akan menggunakan setiap semburan aerosol untuk menembakkan sepuluh peluru, menggunakan jumlah aerosol yang sama untuk menembakkan setiap peluru. Selepas setiap tembakan, kami akan menggunakan ukuran pita untuk mengukur jarak antara setiap peluru. Catat data ini dalam jadual data.
Seperti banyak eksperimen, percubaan kami mempunyai beberapa masalah keselamatan yang mesti kita perhatikan. Bahan bakar aerosol yang kita gunakan mudah terbakar - kita mesti menutup penutup penembak kentang dengan baik dan memakai sarung tangan tebal ketika menyalakan bahan bakar. Untuk mengelakkan kecederaan akibat peluru secara tidak sengaja, kita juga harus memastikan bahawa kita (atau pengamat lain) berdiri di tepi senapang sambil melepaskan tembakan - bukan di depan atau di belakangnya
Langkah 5. Analisis data
Katakanlah, kita dapati, rata-rata, semburan rambut menembak kentang paling jauh, tetapi semburan memasak lebih konsisten. Kami dapat menggambarkan data ini. Kaedah yang baik untuk menggambarkan jarak rata-rata setiap semburan adalah graf bar, di mana sebaran penyebaran adalah cara yang baik untuk menunjukkan variasi jarak pembakaran setiap bahan bakar.
Langkah 6. Buat kesimpulan anda
Lihat hasil percubaan anda. Berdasarkan data kami, kami dapat mengatakan dengan yakin bahawa hipotesis kami betul. Kita juga boleh mengatakan bahawa kita menjumpai sesuatu yang tidak kita ramalkan - bahawa semburan memasak menghasilkan hasil yang paling konsisten. Kami dapat melaporkan masalah atau kekacauan yang kami dapati - katakan cat dari cat semburan menumpuk di ruang penembakan meriam kentang, menyukarkan penembakan berulang. Akhirnya, kita dapat mencadangkan bidang untuk penyelidikan lebih lanjut - misalnya, mungkin dengan lebih banyak bahan bakar, kita dapat memperoleh jarak yang lebih jauh.
Kami bahkan dapat berkongsi hasil kami dengan dunia dalam bentuk makalah ilmiah - kerana subjek eksperimen kami, mungkin lebih tepat untuk menyampaikan maklumat ini dalam bentuk pameran sains yang banyak
Petua
- Selamat bergembira dan selamat.
- Sains adalah mengenai mengemukakan soalan besar. Jangan takut untuk memilih topik yang belum pernah anda lihat sebelumnya.
Amaran
- Pakai pelindung mata.
- Sekiranya ada yang masuk ke dalam mata anda, bilas sekurang-kurangnya 5 minit.
- Jangan letakkan makanan atau minuman berhampiran tempat kerja anda.
- Basuh tangan sebelum dan selepas percubaan.
- Semasa menggunakan pisau tajam, bahan kimia berbahaya, atau api yang panas, pastikan orang dewasa memerhatikan anda.
- Pakai sarung tangan getah semasa mengendalikan bahan kimia.
- Ikat rambut ke belakang.
