Inhoud
- stadia
- Deel 1 Een rigoureus wetenschappelijk experiment ontwerpen
- Deel 2 Een typisch experiment uitvoeren
In de hoop nieuwe kennis te ontdekken, onderzoeken en analyseren wetenschappers natuurlijke fenomenen door middel van experimenten. Wil een experiment gunstig zijn voor de constructie van kennis, dan moet het een logisch patroon volgen, zodat we verschillende variabelen kunnen identificeren en bestuderen. Hoe preciezer en beter gedefinieerd deze zijn, des te meer kunnen we conclusies trekken over dit of dat fenomeen. Inderdaad, alle experimenten die de naam waardig zijn, volgen de logische principes van deductie van de wetenschappelijke methode, beginnend met de klok van onze 10 jaar, gevoed door aardappelen, tot het geavanceerde onderzoek van Higgs Boson. Lees het volgende artikel om deze principes op uw eigen ervaringen toe te passen: er wordt voorgesteld u de basisprincipes te presenteren.
stadia
Deel 1 Een rigoureus wetenschappelijk experiment ontwerpen
- Kies een bepaald onderwerp. Laat u niet misleiden: experimenten die leiden tot grote veranderingen binnen het wetenschappelijke paradigma zijn uiterst zeldzaam. Integendeel, de overgrote meerderheid van de experimenten beantwoordt zeer specifieke vragen. Om wetenschappelijke kennis op te bouwen, is er maar één manier: om de gegevens van zoveel mogelijk ervaringen te verzamelen. Het verdient daarom de voorkeur om zich te richten op eenvoudige vragen, waarvan de reikwijdte beperkt, maar meetbaar is.
- Vraag jezelf bijvoorbeeld niet af: "Wat is de beste soort meststof voor het kweken van planten? Als u een ontroerende ervaring wilt hebben met landbouwmeststoffen. Er zijn zoveel verschillende soorten kunstmest in de wereld dat u er geen bruikbare conclusies over kunt trekken. Het zou veel beter zijn om een vraag te stellen als: "Hoeveel stikstof produceert een meststof voor de meest productieve maïsgewassen? "
- Weet dat moderne wetenschappelijke kennis al enorm is uitgebreid. Als u van plan bent om serieus aan een onderzoeksproject te beginnen, moet u eerst grondig over het gekozen onderwerp te weten komen. U moet inderdaad verifiëren dat er geen identieke ervaring is uitgevoerd voordat u begint met het organiseren van de uwe. Als je al een antwoord hebt op het probleem dat je wilt onderzoeken, probeer dan je onderwerp aan te passen om vragen die zijn achtergelaten te beantwoorden.
-
Isoleer de verschillende variabelen. De wetenschappelijke experimenten die werden uitgevoerd omdat ze precieze en meetbare parameters zouden moeten testen, de zogenaamde variabelen. Met andere woorden, wetenschappers voeren een experiment uit door de bestudeerde variabele een andere set waarden te geven. Het is cruciaal dat deze variabele is de enige worden gewijzigd, anders zouden de resultaten onbruikbaar zijn. Pas als het experiment voorbij is, kunnen we het vernieuwen door deze keer een andere variabele aan te passen.- Laten we het voorbeeld nemen van onze ervaring met meststoffen. Onze wetenschapper, geadviseerd, zal verschillende gewassen van maïs verbouwen, waardoor ze meststoffen krijgen waarvan de stikstofconcentratie zal verschillen. Hij zal ervoor zorgen dat elke cultuur wordt aangeboden precies dezelfde hoeveelheid kunstmest. Bovendien moet hij ervoor zorgen dat de chemische samenstelling van elke meststof identiek is aan die van de andere, met uitzondering van de stikstofconcentratie. Het zal bijvoorbeeld geen kunstmest gebruiken waarvan de magnesiumconcentratie hoger is. Ten slotte zal hij veel aandacht besteden aan het feit dat elk gewas hetzelfde aantal korenaren heeft als de andere, dat ze allemaal tegelijkertijd in hetzelfde type land worden geplant en ze allemaal op dezelfde manier water geven.
-
Stel een hypothese op. Kort gezegd, een veronderstelling maken, is proberen het resultaat van het experiment te voorspellen. Niets te doen met willekeurig gokken. Integendeel, de goede hypothesen zijn ontleend aan het documentair onderzoek dat werd uitgevoerd bij het kiezen van het onderwerp van het experiment. De resultaten van soortgelijke experimenten die al door andere wetenschappers op dit gebied zijn uitgevoerd, zouden dan uw hypothese moeten bevatten. Als u een probleem benadert dat nog nooit echt is onderzocht, baseer dit dan op uw literatuuronderzoek en ook op verschillende vastgelegde waarnemingen. Onthoud altijd dat ondanks uw onderzoek, het heel goed mogelijk is dat een experiment uw hypothese tegenspreekt. Verheug u in dit geval om uw kennis te hebben uitgebreid, aantonend dat uw hypothese dat niet was niet correct. Nog een stap naar de waarheid.- Zoals verwacht, wordt een veronderstelling uitgedrukt in de vorm van een declaratieve zin, waarbij een bepaalde waarde van de onderzochte variabele wordt vermeld. Bovendien verklaart deze veronderstelling ook hoe de parameters van het experiment zullen worden gemeten. Wederom voor het voorbeeld van kunstmest en maïs, zou de volgende hypothese aanvaardbaar zijn: "Maïsgewassen bemest met één pond stikstof per bushel (dwz 0,45 kilogram stikstof per 0,035 kubieke meter grond). ) zal meer geoogste massa produceren dan gelijkwaardige maïsgewassen, bemest met verschillende hoeveelheden stikstof. "
-
Plan de gegevensoogst. Beslissen voor tijd en type van gegevens die u gaat ophalen. De resultaten kunnen na een vaste tijdsperiode worden gemeten of, in andere gevallen, met regelmatige tussenpozen.Voor het mest- en maïsexperiment zal het bijvoorbeeld nodig zijn om het gewicht (in kilogram) van de productie van elk gewas te meten na een gedefinieerde groeiperiode. Het is dan voldoende om dit resultaat te vergelijken met de verschillende waarden van de variabele, dat wil zeggen de stikstofconcentratie van de gebruikte meststoffen. Voor andere experimenten (bijvoorbeeld experimenten die de evolutie van een bepaalde variabele in de loop van de tijd meten), moeten de resultaten regelmatig worden geregistreerd.- Het is handig om vooraf een tabel met gegevens voor te bereiden. U hoeft alleen de waarden van de verschillende variabelen in te voegen op het moment dat u ze verhoogt.
- Begrijp het verschil tussen afhankelijke variabelen en onafhankelijke variabelen. De onafhankelijke variabele is degene waarvan de waarde is gewijzigd. De afhankelijke variabele is degene waarvan de waarde wordt beïnvloed door de onafhankelijke variabele. In hetzelfde voorbeeld is de stikstofconcentratie van de gebruikte meststof de variabele onafhankelijk, terwijl de geoogste massa (in kg) de variabele is afhankelijk. De basistabel heeft een kolom voor elke variabele om eventuele wijzigingen in de tijd te registreren.
-
Voer uw experiment uit met de methode. Voer het geplande experiment uit en wijzig de waarde van uw variabele. Meestal vereist dit een reproductie van de ervaring een aantal keren, met elke keer een andere waarde. Wat ons voorbeeld van meststoffen betreft, we zullen verschillende identieke maïsgewassen telen en bemesten met producten die verschillende hoeveelheden stikstof bevatten. Over het algemeen geldt: hoe meer gegevens u verzamelt, hoe beter. Neem zoveel mogelijk resultaten.- Om een perfect methodische ervaring te bereiken, is het nodig om te hebben wat we een noemen controle. Dat wil zeggen, een van de herhalingen of reproducties van het experiment zal moeten niet doen neem de bestudeerde variabele helemaal op. In het geval van ons voorbeeld betekent dit dat een van de maïsgewassen een meststof krijgt die volledig stikstofvrij is. Deze cultuur zal ons dienen als een controle, met andere woorden een vergelijkingspunt, van waaruit we de productie van andere maïsgewassen zullen meten.
- Zorg er altijd voor dat u tijdens uw experimenten strikt alle veiligheidsmaatregelen in acht neemt die verband houden met schadelijke materialen of gevaarlijke stoffen.
-
Verzamel de gegevens. Voer indien mogelijk de gegevens rechtstreeks in uw grafiek in. Dit voorkomt dat je je haar wegtrekt door gegevens achteraf te herstellen en te consolideren. Leer ook uitbijters in uw dataset herkennen.- Als u kunt, is het een goed idee om uw gegevensset visueel weer te geven. Plaats punten op een grafiek en maak trends visueel aantrekkelijk met een lijn of curve naar keuze. Hiermee kunt u (evenals iedereen die uw grafiek bekijkt) een model van uw gegevensset vinden. Voor de eenvoudigste experimenten volstaat het om de onafhankelijke variabele op een horizontale as (of x-as, aangegeven met x) te rapporteren en de afhankelijke variabele op een verticale as (of y-as, aangegeven met y) te rapporteren.
-
Analyseer uw gegevens en trek een conclusie. Is uw initiële hypothese correct? Weerspiegelen uw gegevens enkele opmerkelijke trends? Sommige van de verkregen gegevens hebben je verrast? Zijn er nog vragen open? Kunnen ze de bron zijn van een nieuwe ervaring? Probeer elk van deze vragen te beantwoorden terwijl u uw resultaten bestudeert. Aarzel ten slotte niet om aanvullende tests uit te voeren om nieuwe gegevens te verzamelen, vooral als de vorige gegevens geen genoegen nemen met een definitief "ja" of "nee" als antwoord op uw hypothese. .- Om uw resultaten met de rest van de wetenschappelijke gemeenschap te delen, schrijft u een artikel dat uw ervaring op een uitgebreide manier beschrijft. De resultaten van het meeste moderne onderzoek moeten in een bepaald formaat worden geschreven en gepubliceerd. Het is daarom noodzakelijk dat u weet hoe u het moet doen.
Deel 2 Een typisch experiment uitvoeren
-
Kies een onderwerp en definieer de verschillende variabelen. Laten we ons in dit voorbeeld concentreren op een eenvoudig, kleinschalig experiment. Laten we de effecten van verschillende aerosolbrandstoffen op het bereik van een aardappellanceerder bestuderen.- Merk in dit voorbeeld op dat de onafhankelijke variabele is de brandstof in aerosolvorm, terwijl de afhankelijke variabele is de afstand die wordt bereikt door het projectiel.
- Voor dit experiment is het belangrijk om jezelf de volgende vragen te stellen: hoe kun je ervoor zorgen dat elke aardappel precies hetzelfde gewicht heeft als de andere shots? Hoe precies dezelfde hoeveelheid brandstof elke keer te gebruiken? Elk van deze factoren kan inderdaad het schietbereik van de patator beïnvloeden. Weeg dus eerst de projectielen en zorg ervoor dat u elke keer dezelfde hoeveelheid aerosol gebruikt.
-
Formuleer een hypothese. Laten we ons voorstellen dat we voor dit experiment verschillende soorten spuitbussen gebruiken: haarlak, keukenspray en verf. Door het etiket van het product te raadplegen, leren we dat de haarspray met drijfgas een hogere butaanconcentratie heeft dan de drijfgassen van andere sprays. En omdat het bekend is dat butaan zeer brandbaar is, is het redelijk om te veronderstellen dat haarspray projectielen verder voortstuwt dan andere aerosolen wanneer ze worden gebakken. Dat is de reden waarom onze hypothese er als volgt uit zou moeten zien: "De hogere concentratie butaan in de samenstelling van de haarlak drijft gemiddeld grotere afstanden af met projectielen die tussen de 250 en 300 gram. " -
Organiseer de gegevensverzameling vooraf. Voor representatieve resultaten zullen we elke aerosol 10 keer testen en het gemiddelde van de verzamelde gegevens berekenen. We zullen de test ook uitvoeren met een aerosolbrandstof zonder butaan als een experimentele controle. Maar eerst zal het duidelijk een aardappelpistool maken en proberen ervoor te zorgen dat het werkt. Bovendien is het nodig om een reeks sprays te kopen, evenals een goede hoeveelheid aardappelen. Deze moeten zorgvuldig worden gewogen, zelfs gesneden om ze allemaal even groot en hetzelfde gewicht te maken.- We zullen ook de tabel moeten opstellen waar we de resultaten zullen invoeren. Hiervoor moeten vijf verticale kolommen worden getekend:
- De eerste kolom, die links, heeft als titel 'Testnr. De cellen vertegenwoordigen elk vuren; nummer ze van 1 tot 10.
- De volgende vier kolommen tonen de namen van de verschillende aerosolen die voor dit experiment zijn gebruikt. U rapporteert het bereik van elke opname (in meters) in de cellen onder elk van de kopteksten.
- Vergeet niet om voldoende ruimte te laten onder elk van de vier brandstofkolommen om de gemiddelde waarde van de betreffende nesten vast te leggen.
- We zullen ook de tabel moeten opstellen waar we de resultaten zullen invoeren. Hiervoor moeten vijf verticale kolommen worden getekend:
-
Voer het experiment uit volgens de geplande methode. We maken tien schoten met elke aerosol, waarbij we ervoor zorgen dat we elke keer exact dezelfde hoeveelheid brandstof gebruiken. We zullen dan een lange meter moeten gebruiken om de afgelegde afstand van elk projectiel te meten. Het enige wat u hoeft te doen is de gegevens in de tabel in te voeren.- Zoals bij veel experimenten is het noodzakelijk om bepaalde veiligheidsregels in acht te nemen. We zullen inderdaad met licht ontvlambare aerosolbrandstoffen moeten omgaan. Het is daarom van cruciaal belang om het deksel van de vlamkast goed te sluiten en goede handschoenen te dragen tijdens het vuren. Om te voorkomen dat iemand met de projectielen pijn doet, moet u ervoor zorgen dat iedereen (u en elke waarnemer) aan de zijkanten van de loop wordt geplaatst tijdens het schieten. Niemand mag onder alle omstandigheden voor of achter de aardappellanceerder blijven.
-
Analyseer alle gegevens. Stel je voor dat het schietbereik van de haarlak gemiddeld hoger is dan van de andere aerosolen, maar dat de resultaten verkregen met de kookaërosol stabieler en constanter zijn. In elk geval is het handig om resultaten visueel weer te geven. De histogrammen zijn met name handig voor het middelen, terwijl de spreidingsplots duidelijker de variaties in het bereik van elke brandstof weergeven. -
Trek conclusies. Neem de tijd om na te denken over de verkregen resultaten. In het gebruikte geval kunnen we vertrouwen op de verzamelde gegevens om te beweren dat onze hypothese correct was. Het zal ook worden opgemerkt dat we een feit hebben ontdekt dat we niet hadden voorspeld: keukenaërosol leidt tot stabielere resultaten. Bovendien is het gepast om de verschillende problemen of storingen te melden. We hebben bijvoorbeeld wat moeite gehad met trekken vanwege een opeenhoping van verf in de vuurkist van het pistool tijdens spuitproeven. Ten slotte is het aan ons om nieuwe onderzoeksrichtingen voor te stellen. Het zou bijvoorbeeld interessant zijn om te kijken naar de vuurbereiken die zouden worden verkregen met grotere hoeveelheden brandstof.- Het is zelfs mogelijk om onze resultaten te delen met de rest van de wereld, in de vorm van een wetenschappelijk artikel. Dat gezegd hebbende, gezien de reikwijdte van het onderwerp dat wordt bestudeerd, kan het beter zijn om het als een pamflet op een wetenschapsbeurs te presenteren.
- Het beantwoorden van grote vragen is de reden voor de wetenschap. Aarzel dus niet om onderwerpen aan te pakken die u volkomen vreemd zijn.
- Veel plezier, zonder de veiligheidsregels te vergeten.
- Draag een veiligheidsbril.
- Als een product in contact komt met uw ogen, spoel dan ten minste 5 minuten grondig met water.
- Laat nooit eten of drinken in de buurt van uw werkstation achter.
- Was je handen grondig voor en na elke ervaring.
- Vraag een volwassene om hulp als u scherpe messen, gevaarlijke chemicaliën of vuur moet gebruiken.
- Draag altijd een paar rubberen handschoenen bij het omgaan met chemicaliën.
- Knoop lang haar.