Entwerfen Experimente mit der wissenschaftlichen Methode

Woher wissen die Wissenschaftler, was sie wissen? Wenn es um das Sammeln von Informationen kommt, in der Regel Wissenschaftler auf die wissenschaftliche Methode verlassen.

Das wissenschaftliche Methode ist ein Plan, ein wissenschaftliches Experiment in der Durchführung und das Schreiben auf die Ergebnisse folgen. Es ist nicht eine Reihe von Anweisungen für nur ein Experiment, noch wurde sie von nur einer Person ausgelegt. Die wissenschaftliche Methode hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, nachdem viele Wissenschaftler Experimente durchgeführt und wollten ihre Ergebnisse auf andere Wissenschaftler zu kommunizieren. Die wissenschaftliche Methode ermöglicht Experimente dupliziert werden und die Ergebnisse einheitlich kommuniziert werden.

Wie Sie sehen sind, dann ist das Format der wissenschaftlichen Methode sehr logisch. Wirklich, lösen viele Menschen Probleme und Fragen jeden Tag in der gleichen Weise, dass Experimente konzipiert sind.

Hypothetisch gesprochen

Bei der Vorbereitung der Forschung zu tun, muss ein Wissenschaftler eine Form Hypothese, was ist eine Vermutung über ein spezielles Problem oder eine Idee, und dann arbeiten zu unterstützen es und beweisen, dass es richtig ist, oder widerlegen es und beweisen, dass es falsch ist.

Ob der Wissenschaftler richtig oder falsch ist, ist nicht so wichtig wie, ob er oder sie legt ein Experiment auf, die von anderen Wissenschaftlern wiederholt werden kann, die zu dem gleichen Ergebnis zu erreichen erwarten.

Der Wert der Variablen

Experimente müssen die Fähigkeit, dupliziert werden müssen, weil die "Antworten" der Wissenschaftler kommt mit (ob es unterstützt oder widerlegt die ursprüngliche Hypothese) nicht Teil der Wissensbasis werden, es sei denn andere Wissenschaftler genau das gleiche Experiment durchführen können (s) und erreichen die gleiche result- andernfalls ist das Experiment unbrauchbar.

"Warum ist es nutzlos," fragen Sie? Nun, es gibt Dinge genannt Variablen. Variablen variieren: Sie verändern sich, sie unterscheiden sich, und sie sind nicht die gleichen. Eine gut konzipierte Experiment braucht ein zu haben unabhängige Variable und abhängige Variable. Die unabhängige Variable ist, was die Wissenschaftler im Experiment manipuliert. Die abhängige Variable ändert sich je nachdem, wie die unabhängige Variable manipuliert wird. Daher stellt die abhängige Variable, die Daten für das Experiment.

Die Versuche müssen die folgenden Schritte enthalten, um "gute Wissenschaft" betrachtet werden.

1. Ein Wissenschaftler muss den Überblick über die Informationen zu halten, indem die Daten aufzuzeichnen.

Die Daten sollten visuell dargestellt werden, wenn möglich, wie beispielsweise durch einen Graphen oder eine Tabelle.

2. Eine Steuerung verwendet werden.

Auf diese Weise können Ergebnisse etwas verglichen werden.

3. Schlussfolgerungen müssen aus den Ergebnissen gezogen werden.

4. Fehler müssen gemeldet werden.

Nehmen wir an, dass Sie sich fragen, ob Sie einen Marathon schneller laufen kann, wenn man Nudeln essen in der Nacht vor oder wenn Sie trinken Kaffee am Morgen des Rennens. Ihre Vermutung ist, dass auf Pasta up Laden geben Ihnen die Energie schneller am nächsten Tag zu laufen. Eine richtige Hypothese wäre so etwas wie: "Die Zeit, die ein Marathon laufen nimmt durch den Verzehr von großen Mengen an Kohlenhydraten vor dem Rennen verbessert." Die unabhängige Variable ist der Verbrauch von Teigwaren und die abhängige Variable ist, wie schnell Sie das Rennen laufen.

Betrachten Sie es auf diese Weise: Wie schnell Sie auf der Pasta laufen ab, so, wie schnell Sie laufen ist die abhängige Variable. Nun, wenn Sie, bevor Sie Rennen mehrere Teller Spaghetti in der Nacht essen, aber dann am nächsten Morgen aufstehen und zwei Tassen Kaffee trinken, bevor Sie an den Start fahren, Ihr Experiment ist nutzlos.

Warum ist es nutzlos? Durch den Kaffee zu trinken, stellen Sie eine zweite unabhängige Variable, so dass Sie nicht wissen, ob die schnellere Rennzeit auf die Pasta fällig ist oder den Kaffee. Experimente können nur eine unabhängige Variable haben. Wenn Sie die Wirkung von Koffein (oder zusätzliche schlafen oder verbesserte Ausbildung) auf Ihrer Rennzeit wissen wollen, würden Sie eine zweite (oder dritte oder vierte) Experiment entwerfen müssen.

Überprüfen Sie Ihre Statistiken

Natürlich würden diese Experimente oft von vielen verschiedenen Läufern durchgeführt werden, um eine gültige statistische Signifikanz nachzuweisen. Statistische Signifikanz ist ein mathematisches Maß für die Gültigkeit eines Experiments. Wenn ein Experiment wiederholt durchgeführt wird, und die Ergebnisse sind in einer engen Bandbreite, werden die Ergebnisse sagte signifikant, wenn der Zweig der Mathematik, gemessen unter Verwendung von Statistiken genannt. Wenn die Ergebnisse über das ganze Brett sind, sind sie nicht so bedeutsam, weil eine endgültige Schlussfolgerung kann aus den Daten gezogen werden.

Verfolgen Sie die Informationen

Sobald ein Experiment richtig konzipiert ist, können Sie den Überblick über die Informationen zu halten beginnen Sie durch das Experiment zu sammeln. In einem Experiment testen, ob Nudeln in der Nacht zu essen, bevor ein Marathon die Laufzeit verbessert, nehme an, dass Sie einen Teller Nudeln essen, bevor die Nacht und dann trinken nur am Morgen des Rennens Wasser. Sie könnten Ihre Zeit an jeder Meile entlang der 26-Meile Strecke zu verfolgen Informationen aufzuzeichnen. Dann wird für den nächsten Marathon laufen Sie (Junge, du gut in Form sein muss), essen Sie nur Fleisch in der Nacht vor dem Rennen, und Sie hinunter drei Espressi am Morgen des Rennens. Auch hier würden Sie Ihre Zeit an jeder Meile entlang der Route aufzeichnen.

Was tun Sie mit den Informationen, die Sie während der Experimente zu sammeln? Nun, man kann es Graph für einen visuellen Vergleich der Ergebnisse aus zwei oder mehr Experimenten. Die unabhängige Variable von jedem Versuch auf die gezeichnete x-Achse (die eine, die horizontal verläuft) und die abhängige Variable auf die geplottet y-Achse (die, die vertikal verläuft). In Experimenten, die Zeit zu vergleichen es dauerte einen Marathon nach dem Essen Pasta in der Nacht zuvor zu laufen, bekommen zusätzliche Schlaf, Kaffee zu trinken, oder was auch immer andere unabhängige Variable, die Sie wünschen können, um zu versuchen, 1 Meilen bis 26 beschriftet werden würde die y-Achse. Der Faktor, der in allen nicht den Experimenten ändern ist, dass ein Marathon 26 Meilen lang ist. Die Zeit dauerte es, um jede Meile erreichen würde entlang des aufgetragen werden x-Achse. Diese Daten können variieren je nachdem, was der Läufer vor dem Rennen geändert, wie Ernährung, Schlaf oder Training. Sie können mehrere unabhängige Variablen in der gleichen Grafik zeichnen durch verschiedene Farben oder verschiedene Arten von Linien. Ihr Diagramm könnte so etwas wie das in Abbildung 1 aussehen.

Die Kontrolle des Experiments

Wie würden Sie wissen, ob Ihre Rennzeiten verbessert wurden entweder von Pasta zu essen oder Kaffee zu trinken? Sie müssten einen Marathon zu laufen, ohne Nudeln in der Nacht vor dem Essen oder Kaffee am Morgen des Rennens zu trinken. (Erschöpft noch?) Dieser Marathon wäre Ihre steuern. Eine Steuerung ist ein Satz von Basiswerten, an denen Sie die Daten aus Experimenten vergleichen. Andernfalls würden Sie keine Ahnung haben, wenn Ihre Ergebnisse waren besser, schlechter oder gleich.

Als Fazit

Also, vielleicht dauerte es Sie weniger Zeit, um jede Meile entlang der Marathonstrecke nach der Nacht von Pasta essen zu erreichen, aber das Rennen mal nach dem Kaffee zu trinken, die der Kontrolle abgestimmt. Das wäre Ihre erste Hypothese unterstützen, aber es wäre Ihre zweite Hypothese widerlegen. Es ist nichts falsch mit falsch zu sein, solange die Informationen nützlich ist. Zu wissen, was nicht funktioniert, ist genauso wichtig wie zu wissen, was tut.

Ihre Schlussfolgerung zu diesen beiden Versuchen wäre so etwas wie: ". Der Konsum von Teigwaren in der Nacht vor einem 26-Meile Marathon Zeit verbessert, aber raubend Koffein hat keinen Effekt"

in wissenschaftlichen Versuchen Sie haben aber Ihre Fehler zu bekennen. Dieses Bekenntnis lässt andere Wissenschaftler wissen, was könnte Ihre Ergebnisse werden zu beeinflussen. Dann, wenn sie wählen, das Experiment zu wiederholen, können sie für diesen Fehler zu korrigieren und zusätzliche vorteilhafte Informationen zur Wissensbasis zur Verfügung stellen. In der Pasta-Koffein-Rennen Experiment, wenn Sie die Nudeln in der Nacht zuvor konsumiert hatte und dann das Koffein am Morgen des Rennens Ihre Haupt Fehler wäre, dass mehr als eine unabhängige Variable des darunter.

Ein weiterer Fehler würde mit zu klein einer Probe. Eine genauere Bestimmung könnte durch Aufzeichnung der Rennzeiten an jeder Meile für viele Läufer unter den gleichen Bedingungen durchgeführt werden (dh mit ihnen die gleiche Menge an Nudeln essen in der Nacht vor einem Rennen oder zu verbrauchen die gleiche Menge an Koffein am Morgen des Rennens ). Natürlich ihre einzelnen Steuerzeiten ohne würden diese Variablen berücksichtigt werden. Wissenschaft. Es ist alles im Detail.