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이 기사 : 엄격한 과학 실험 설계
새로운 지식을 발견하기 위해 과학자들은 실험을 통해 자연 현상을 조사하고 분석합니다. 실험이 지식 구성에 도움이 되려면 다른 패턴을 식별하고 연구 할 수 있도록 논리적 패턴을 따라야합니다. 보다 정확하고 명확하게 정의할수록 이러한 현상이나 그 현상에 대한 결론을 더 많이 도출 할 수 있습니다. 실제로, 그 이름에 걸 맞는 모든 실험은 iggs 스 보손 (Higgs Boson)의 진보 된 연구가있을 때까지 감자에 의해 공급 된 10 년의 시계부터 과학적 방법을 추론하는 논리적 원리를 따릅니다. 이러한 원칙을 자신의 경험에 적용하려면 다음 기사를 읽으십시오. 기본 사항을 제시하도록 제안합니다.
단계
Part 1 엄격한 과학 실험 설계
- 특정 주제를 선택하십시오. 속지 마십시오 : 과학적 패러다임 내에서 큰 변화를 가져 오는 실험은 극히 드 rare니다. 반대로, 대다수의 실험은 매우 구체적인 질문에 답합니다. 과학 지식을 쌓기 위해서는 가능한 한 많은 경험의 데이터를 축적하는 한 가지 방법이 있습니다. 따라서 범위가 제한되어 있지만 측정 가능한 간단한 질문으로 전환하는 것이 좋습니다.
- 예를 들어, "식물 재배를위한 가장 좋은 종류의 비료는 무엇입니까?" 농업 비료에 대한 감동적인 경험을 원한다면. 세상에는 많은 종류의 비료가 있으므로 그것에 대해 유용한 결론을 내릴 수 없습니다. "비료가 가장 생산적인 옥수수 작물에서 얼마나 많은 질소를 생산합니까?"와 같은 질문을하는 것이 훨씬 좋습니다. "
- 현대 과학 지식이 이미 엄청나게 확장되어 있음을 알고 있습니다. 연구 프로젝트를 진지하게 시작할 계획이라면 미리 선택한 주제에 대해 철저히 알아보십시오. 실제로 조직을 구성하기 전에 동일한 경험이 수행되지 않았는지 확인해야합니다. 검사하려는 문제에 대한 답변이 이미있는 경우 남은 질문에 답변하도록 주제를 조정 해보십시오.
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다른 변수를 분리하십시오. 과학적 실험은 소위 말하는 정확하고 측정 가능한 매개 변수를 테스트해야 할 때 수행되었습니다. 변수. 다시 말해, 과학자들은 연구 된 변수에 다른 값 세트를 주어 실험을 수행합니다. 이 변수는 유일한 그렇지 않으면 결과를 사용할 수 없습니다. 이번에는 다른 변수를 수정하여 실험을 마치고 갱신 할 수 있습니다.- 우리의 비료 경험을 예로 들어 봅시다. 우리 과학자는 여러 옥수수 작물을 재배하여 질소 농도가 다른 비료를 공급할 것이라고 조언했다. 그는 각 문화를 제공하기 위해 돌볼 것입니다 정확하게 같은 양의 비료. 또한 질소 농도를 제외하고 각 비료의 화학적 조성이 다른 비료의 화학적 조성과 동일해야합니다. 예를 들어 마그네슘 농도가 높은 비료는 사용하지 않습니다. 마지막으로, 그는 각 작물이 다른 작물과 같은 수의 옥수수 귀를 가지고 있으며, 모두 같은 유형의 땅에 동시에 심어지고 같은 방식으로 물을 준다는 사실에 큰 관심을 기울일 것입니다.
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가설을 발표하십시오. 기본적으로 가정을하는 것은 실험 결과를 예측하는 것입니다. 그러나 무작위로 추측 할 것은 없습니다. 반대로, 좋은 가설은 실험의 주제를 선택할 때 수행 된 다큐멘터리 연구에서 도출됩니다. 다른 과학자들이이 분야에서 이미 수행 한 유사한 실험 결과는 가설을 알려 주어야합니다. 실제로 연구 된 적이없는 문제에 접근하는 경우 문헌 검색과 다양한 기록 된 관측에 기초하십시오. 귀하의 연구에도 불구하고 실험이 귀하의 가설과 모순 될 수 있음을 항상 기억하십시오. 이 경우, 당신의 가설이 그렇지 않다는 것을 보여 주면서 당신의 지식을 확장시켜 기뻐하십시오 아니 올바른. 진실을 향해 한 걸음 더 나아가십시오.- 예상 한 바와 같이, 가정은 연구중인 변수의 특정 값을 언급하는 선언적 문장의 형태로 표현됩니다. 또한이 가정은 실험의 매개 변수를 측정하는 방법도 설명합니다. 비료와 옥수수의 예를 다시 한번, 다음과 같은 가설이 받아 들여질 것입니다 : "부셸 당 1 파운드의 질소로 수정 된 옥수수 작물 (즉, 0.035 입방 미터의 토양 당 0.45 킬로그램의 질소). )는 다른 양의 질소로 수정 된 동등한 옥수수 작물보다 더 많은 수확량을 생산할 것입니다. "
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데이터 수집을 계획하십시오. 미리 결정 시간 그리고 유형 당신이 데리러 갈 데이터의. 고정 된 시간이 지난 후 또는 다른 경우에는 정기적으로 결과를 측정 할 수 있습니다.예를 들어, 비료 및 옥수수 실험의 경우, 정해진 성장 기간 후 각 작물 생산량 (킬로그램)을 측정해야합니다. 그런 다음이 결과를 변수의 다른 값, 즉 사용 된 비료의 질소 농도와 비교하면 충분합니다. 다른 실험 (예 : 시간에 따라 특정 변수의 진화를 측정하는 실험)의 경우 정기적 인 결과를 기록해야합니다.- 미리 데이터 테이블을 준비하는 것이 유용합니다. 다른 변수의 값을 올리는 순간에만 값을 삽입해야합니다.
- 종속 변수와 독립 변수의 차이점을 이해하십시오. 독립 변수는 값이 변경된 변수입니다. 종속 변수는 값이 독립 변수의 영향을받는 변수입니다. 동일한 예에서, 사용 된 비료의 질소 농도는 독립, 수확 된 질량 (kg)은 변수이며 의존하는. 기본 테이블에는 각 변수에 대한 열이있어 시간이 지남에 따라 변경 사항을 기록합니다.
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방법으로 실험을 수행하십시오. 변수 값을 수정하여 계획된 실험을 수행하십시오. 대부분의 경우, 매번 다른 값으로 경험을 여러 번 재현해야합니다. 비료의 예와 같이, 우리는 동일한 옥수수 작물을 몇 가지 재배하고 다른 양의 질소를 가진 제품으로 수정합니다. 일반적으로 수집하는 데이터가 많을수록 좋습니다. 가능한 많은 결과를 얻으십시오.- 완벽하게 체계적인 경험을 얻으려면 우리가 제어. 즉, 실험의 반복 또는 재현 중 하나는 하지마 공부 한 변수를 포함하십시오. 우리의 예에서, 이것은 옥수수 작물 중 하나가 질소가 전혀없는 비료를받을 것임을 의미합니다. 이 문화는 우리를 통제, 즉 비교 지점으로 삼아 다른 옥수수 작물의 생산을 측정 할 것입니다.
- 실험 중에 유해 물질 또는 유해한 취급과 관련된 모든 안전 예방 조치를 엄격히 준수하도록 항상주의를 기울이십시오.
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데이터를 수집하십시오. 가능하면 데이터를 차트에 직접 입력하십시오. 이렇게하면 나중에 데이터를 복원하고 통합하여 머리카락을 찢지 않게됩니다. 또한 데이터 세트에서 특이 치를 인식하는 방법을 배웁니다.- 가능하면 데이터 집합을 시각적으로 나타내는 것이 좋습니다. 그래프에 포인트를 배치하고 원하는 선이나 곡선으로 시각적으로 매력적인 트렌드를 만듭니다. 그러면 차트를 보는 사람뿐만 아니라 데이터 집합의 모델을 찾을 수 있습니다. 가장 간단한 실험의 경우 독립 변수를 가로 축 (또는 x 축으로 x 표시)에보고하고 종속 변수를 세로 축 (또는 y 축으로 y 표시)에보고하면 충분합니다.
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데이터를 분석하고 결론을 도출하십시오. 초기 가설이 맞습니까? 데이터에 주목할만한 트렌드가 있습니까? 얻은 데이터 중 일부가 당신을 놀라게 했습니까? 아직도 궁금한 점이 있습니까? 그들이 새로운 경험의 원천이 될 수 있습니까? 결과를 연구 할 때 이러한 각 질문에 대답하십시오. 마지막으로, 이전 데이터가 가설에 대한 응답으로 결정적인 "예"또는 "아니오"로 정해지지 않은 경우, 새로운 데이터를 수집하기 위해 추가 테스트를 주저하지 마십시오. .- 다른 과학계와 결과를 공유하려면 경험을 포괄적으로 설명하는 기사를 작성하십시오. 대부분의 현대 연구 결과는 특정 형식으로 작성 및 게시되어야합니다. 따라서 수행 방법을 알아야합니다.
파트 2 일반적인 실험 수행
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주제를 선택하고 다른 변수를 정의하십시오. 이 예제의 목적을 위해 간단한 소규모 실험에 중점을 두겠습니다. 감자 발사기의 화재 범위에 대한 다양한 에어로졸 연료의 영향을 연구합시다.- 이 예에서는 독립 변수 에어로졸 형태의 연료이며 종속 변수 발사체가 도달 한 거리입니다.
- 이 실험에서는 다음과 같은 질문을하는 것이 중요합니다. 각 감자의 무게가 다른 샷과 정확히 동일한 지 어떻게 확인할 수 있습니까? 매번 정확히 같은 양의 연료를 사용하는 방법? 실제로, 이들 각각의 요소는 잠재적으로 패터의 발사 범위에 영향을 줄 수있다. 따라서 발사체의 무게를 먼저 측정하고 매번 같은 양의 에어로졸을 사용해야합니다.
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가설을 공식화하십시오. 이 실험에 헤어 스프레이, 주방 스프레이 및 스프레이 페인트와 같은 여러 유형의 에어로졸 스프레이를 사용한다고 상상해보십시오. 제품의 라벨을 참고하여 추진제 헤어 스프레이는 다른 스프레이의 추진제보다 부탄 농도가 높다는 것을 알게됩니다. 부탄은 가연성이 높은 것으로 알려져 있기 때문에 헤어 스프레이가 발사 될 때 다른 에어로졸보다 발사체를 더 멀리 밀어 낼 것이라고 상상하는 것이 합리적입니다. 이것이 바로 우리의 가설이 다음과 같이 보여야하는 이유입니다. 300 그램 " -
데이터 수집을 미리 구성하십시오. 대표적인 결과를 위해 각 에어로졸을 10 회 테스트하고 수집 된 데이터의 평균을 계산합니다. 또한 실험 제어로서 부탄이없는 에어로졸 연료로 테스트를 수행 할 것입니다. 그러나 먼저 감자 총을 만들어 작동하는지 확인하십시오. 또한 많은 양의 감자뿐만 아니라 일련의 스프레이를 구입해야합니다. 이것들은 모두 같은 크기와 같은 무게로 만들기 위해 조심스럽게 무게를 측정해야합니다.- 또한 결과를 입력 할 테이블을 작성해야합니다. 이를 위해 5 개의 세로 열을 그려야합니다.
- 왼쪽에있는 첫 번째 열의 제목은 "테스트 번호. 세포는 각각의 발사를 나타냅니다; 1에서 10까지 번호를 매 깁니다.
- 다음 4 개의 열에는이 실험에 사용 된 서로 다른 에어로졸의 이름이 표시됩니다. 각 헤더 아래의 셀에 각 샷의 범위를 미터 단위로보고합니다.
- 영향을받는 쓰레기의 평균값을 기록 할 수 있도록 4 개의 연료 기둥 각각 아래에 충분한 공간을 두십시오.
- 또한 결과를 입력 할 테이블을 작성해야합니다. 이를 위해 5 개의 세로 열을 그려야합니다.
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계획된 방법에 따라 실험을 수행하십시오. 우리는 매번 정확히 같은 양의 연료를 사용하도록주의하면서 각 에어로졸로 10 번의 발사를 할 것입니다. 그런 다음 각 발사체가 이동 한 거리를 측정하기 위해 긴 미터를 사용해야합니다. 테이블에 데이터를 입력하기 만하면됩니다.- 많은 실험과 마찬가지로 특정 안전 규칙을 준수해야합니다. 실제로, 우리는 쉽게 가연성 에어로졸 연료를 취급해야합니다. 따라서 소성시 화실 뚜껑을 제대로 닫고 장갑을 착용하는 것이 중요합니다. 발사체로 사람을 다치게하지 않으려면 발사 할 때 모든 사람 (귀하와 관찰자)이 배럴의 측면에 놓 이도록하십시오. 어떤 상황에서도 감자 발사대 앞에 또는 뒤에 머물러서는 안됩니다.
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모든 데이터를 분석하십시오. 헤어 스프레이의 연소 범위가 다른 에어로졸보다 평균적으로 높지만 요리 에어로졸로 얻은 결과가 더 안정적이고 일정하다고 상상해보십시오. 어쨌든 결과를 시각적으로 나타내는 것이 유용합니다. 히스토그램은 평균화에 특히 유용한 반면, 산점도는 각 연료 범위의 변화를보다 명확하게 보여줍니다. -
결론을 도출하십시오. 얻은 결과를 반영하기 위해 시간이 걸립니다. 사용 된 경우, 가설이 정확하다는 것을 주장하기 위해 수집 된 데이터에 의존 할 수 있습니다. 주방 에어로졸이 더 안정적인 결과를 가져옵니다. 또한 발생하는 다양한 문제 또는 실패를보고하는 것이 좋습니다. 예를 들어, 스프레이 페인팅 테스트 중 건의 화실에 페인트가 쌓여 당기기 어려웠을 수 있습니다. 마지막으로 새로운 연구 방법을 제안하는 것은 우리에게 달려 있습니다. 예를 들어, 더 많은 양의 연료로 얻을 수있는 발사 범위를 살펴 보는 것이 흥미로울 것입니다.- 과학 기사의 형태로 다른 세계와 결과를 공유하는 것도 가능합니다. 그러나 연구 대상의 범위를 감안할 때 과학 박람회에서 팜플렛으로 제시하는 것이 더 적절할 수 있습니다.
- 큰 질문에 대답하는 것이 과학의 이유입니다. 따라서 여러분에게 완전히 다른 주제를 다루는 것을 망설이지 마십시오.
- 안전 규칙을 지키는 것을 잊지 않고 즐기십시오.
- 보호 안경을 착용하십시오.
- 제품이 눈에 들어간 경우 5 분 이상 물로 완전히 헹굽니다.
- 워크 스테이션 근처에 음식이나 음료를 두지 마십시오.
- 각 경험 전후에 손을 깨끗이 씻으십시오.
- 날카로운 날, 위험한 화학 물질 또는 화재를 사용해야하는 경우 성인에게 도움을 요청하십시오.
- 화학 물질을 다룰 때는 항상 고무 장갑을 착용하십시오.
- 긴 머리를 묶으십시오.