Τι είναι ένα ελεγχόμενο πείραμα; Δεν ελέγχονται όλα τα πειράματα;
Μια διαδικασία που σας βοηθά να κατανοήσετε την επίδραση διαφόρων παραγόντων που επηρεάζουν ένα αποτέλεσμα και την έκταση της επίδρασής τους σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον.
Έχετε κάνει ποτέ επιστημονικά πειράματα που έχουν πολλές παραμέτρους που πρέπει να προσέξετε για να έχετε ένα ακριβές αποτέλεσμα;
Αν ναι, ξέρω ακριβώς πώς είναι αυτό!
Τις περισσότερες φορές, δεν θα έχετε μια τέλεια τιμή, αλλά μια τιμή που είναι σχεδόν σωστός. Μερικές φορές μπορεί να είναι τόσο απογοητευτικό, καθώς πρέπει να προσέχετε την ποσότητα του καταλύτη, τη θερμοκρασία, την πίεση και ένα εκατομμύριο άλλα πράγματα!
Αναρωτιέμαι ποιος ανακάλυψε ότι χρειάζεσαι ακριβώς «αυτό» σε ακριβώς «αυτό» για να πάρεις «αυτό»! Λοιπόν, με τον καιρό, συνειδητοποίησα πόσο σημαντικές είναι αυτές οι παράμετροι. Αυτές οι τιμές μας βοηθούν να δημιουργήσουμε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον όπου μπορεί να πραγματοποιηθεί το πείραμα.
Και ενώ πολλοί άνθρωποι σιχαίνονται να κάνουν μεγάλα πειράματα, οι επιστήμονες έχουν πραγματοποιήσει αυτά ακριβώς τα ίδια πειράματα ένα εκατομμύριο φορές για να βρουν τον τέλειο συνδυασμό παραμέτρων που δίνουν ένα προβλέψιμο αποτέλεσμα! Τώρα αυτό είναι επιμονή!!
Γιατί να πειραματιστείτε;
Υπήρξε μια εποχή που οι επιστήμονες υποθέτουν ότι τα φυτά είναι ζωντανά με τον ίδιο τρόπο όπως οι άνθρωποι. Ο Jagdish Chandra Bose ήταν ο επιστήμονας που μπόρεσε να αποδείξει ότι τα φυτά είναι όντως ζωντανά πράγματα σημειώνοντας την ανταπόκρισή τους σε διαφορετικά ερεθίσματα. Χρησιμοποίησε ένα πείραμα όπου οι ρίζες του στελέχους ενός φυτού βυθίστηκαν σε διάλυμα βρωμίου χλωριούχου, ενός δηλητηρίου. Παρατήρησε τον παλμό του φυτού ως μια λευκή κηλίδα στον κρεσκογράφο, μια συσκευή που μπορούσε να μεγεθύνει την κίνηση των φυτικών ιστών έως και 10.000 φορές.
Αυτό το πείραμα μπορεί να ήταν πρωτοποριακό εκείνη την εποχή, αλλά το αποτέλεσμά του προέκυψε λόγω των τριών βημάτων που ακολουθεί κάθε επιστήμονας για να καταλήξει σε ένα συμπέρασμα.
- Οι επιστήμονες παρατηρούν ένα συγκεκριμένο φαινόμενο που τους ενδιαφέρει ή τους προκαλεί την περιέργειά τους.
- Δημιουργούν μια υπόθεση, δηλαδή προσπαθούν να δημιουργήσουν μια σχέση «αιτίας-αποτελέσματος» για το φαινόμενο. Υπάρχουν πολλές υποθέσεις για ένα μόνο συμβάν που μπορεί να είναι ή να μην είναι σωστές.
Παράδειγμα:το ατομικό μοντέλο προτάθηκε από πολλούς επιστήμονες πριν γίνει αποδεκτό το πιο πρόσφατο Κβαντικό μοντέλο. Με απλά λόγια, μια υπόθεση είναι η πιθανή αιτία του αποτελέσματος που κάποιος επιθυμεί να μελετήσει.
- Τώρα, η υπόθεση βασίζεται συχνά σε μαθηματικούς υπολογισμούς ή γενικές παρατηρήσεις, αλλά μέχρι να διαψευσθούν, η θεωρία δεν γίνεται αποδεκτή.
- Αυτό είναι όπου τα πειράματα εμφανίζονται στην εικόνα. Γίνονται διάφορα πειράματα που μπορούν να υποστηρίξουν την υπόθεση. Εάν μια συγκεκριμένη θεωρία υποστηρίζεται από πειραματική υποστήριξη, η υπόθεση γίνεται «επιστημονική θεωρία/ανακάλυψη».
Ο Κύκλος του Πειραματισμού
Πώς πρέπει να πειραματιστείτε;
Για να επιτύχετε αποτελεσματικά αποτελέσματα, πρέπει να ελέγξετε την υπόθεσή σας εκτελώντας ένα πείραμα, αλλά δεν είναι σαν να μπορεί να σας δώσει αποτελέσματα κάποιο τυχαίο πείραμα. Ένα ελεγχόμενο πείραμα σάς επιτρέπει να απομονώσετε και να μελετήσετε το σαφές αποτέλεσμα που θα σας επιτρέψει τελικά να βγάλετε συμπεράσματα.
Ένα μεμονωμένο φαινόμενο είναι αποτέλεσμα πολλαπλών παραγόντων, αλλά πώς γνωρίζετε την ανεξάρτητη επίδραση κάθε παράγοντα; Ένα ελεγχόμενο πείραμα περιορίζει βασικά το εύρος του αποτελέσματος επειδή επιτρέπεται να ποικίλλουν μόνο ένας ή δύο παράγοντες που επηρεάζουν το αποτέλεσμα. Όλοι οι άλλοι παράγοντες διατηρούνται σταθεροί.
Βασικές παράμετροι ενός ελεγχόμενου πειράματος
Τώρα, όταν εκτελείτε ένα πείραμα, βασικά ψάχνετε για δύο πράγματα
- Οι παράγοντες που επηρεάζουν το τελικό αποτέλεσμα.
- Ο βαθμός στον οποίο κάθε παράγοντας συμβάλλει στο αποτέλεσμα.
Μπορούμε να αναγνωρίσουμε τα στοιχεία που επηρεάζουν το αποτέλεσμα διατηρώντας όλα τα άλλα στοιχεία σταθερά. Αυτές οι μεταβλητές/παράγοντες που είναι σταθεροί είναι γνωστές ως μεταβλητές ελέγχου/σταθερές μεταβλητές .
Αν θέλουμε να δοκιμάσουμε την επίδραση ενός συγκεκριμένου (παράγοντα) λιπάσματος στα φυτά, παίρνουμε δύο φυτά, και τα δύο πανομοιότυπα από κάθε άποψη, έτσι ώστε όλοι οι άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξή του να παραμένουν σταθεροί. Τώρα, στο ένα φυτό προσθέτουμε το λίπασμα και στο άλλο, δεν προσθέτουμε λίπασμα. Έτσι, μετά την καθορισμένη χρονική περίοδο, εάν το λίπασμα ήταν πραγματικά χρήσιμο, θα δείτε ότι η ανάπτυξη στο ένα φυτό είναι μεγαλύτερη από το άλλο. Εδώ, το φυτό που πήρε το λίπασμα είναι ηπειραματική ομάδα και αυτό χωρίς το λίπασμα είναι η ομάδα ελέγχου .
Εάν αναρωτιέστε ποια είναι η χρήση της ομάδας ελέγχου, βασικά σας παρέχει μια ελάχιστη αξία για να ξεκινήσετε. Σας επιτρέπει να συγκρίνετε την επίδραση του λιπάσματος σε σχέση με τον φυσιολογικό αυξητικό παράγοντα και τον βαθμό στον οποίο το λίπασμα ενίσχυσε την ανάπτυξη του φυτού. Ένα ελεγχόμενο πείραμα προσπαθεί να δημιουργήσει έναν σύνδεσμο μεταξύ της αιτίας και του αποτελέσματος. Αν πρόκειται να μελετήσουμε την επίδραση των λιπασμάτων στην ανάπτυξη των φυτών, η αιτία θα είναι το «λίπασμα» και η επίδρασή του θα είναι η «ανάπτυξη του φυτού». Με άλλα λόγια:
- Το λίπασμα θα είναι η ανεξάρτητη μεταβλητή— μια μεταβλητή που αλλάζει και τροποποιείται για να μελετηθεί η επίδρασή της.
- Η ανάπτυξη του φυτού θα είναι η εξαρτημένη μεταβλητή— μια μεταβλητή που ελέγχεται και της οποίας η τιμή εξαρτάται από την ανεξάρτητη μεταβλητή.
Χαρακτηριστικά ενός ελεγχόμενου πειράματος
Υπάρχει αυτό που ονομάζεται Μη ελεγχόμενο πείραμα;
Λοιπόν, αφού διαβάσετε όλα αυτά, είναι αρκετά προφανές ότι τα ελεγχόμενα πειράματα συχνά ρυθμίζονται με αυτόν τον τρόπο και δεν συμβαίνουν φυσικά. Δίνουν επίσης αποτελέσματα αξιόπιστα και ακριβή!
Σαφώς, τα πειράματα που δεν έχουν μεταβλητές ελέγχου είναι ανεξέλεγκτα με κάθε τρόπο. Στην πραγματικότητα, ολόκληρο το φυσικό φαινόμενο που οδήγησε στην υπόθεση ενός επιστήμονα είναι ένα ανεξέλεγκτο πείραμα. Αυτό σημαίνει ότι, χωρίς έλεγχο, μπορείτε να έχετε αποτελέσματα, αλλά αυτά τα αποτελέσματα είναι ασαφή. Μπορείτε να βγάλετε συμπεράσματα από μη ελεγχόμενα πειράματα, αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να προσδιορίσετε την πραγματική επιρροή μεμονωμένων παραγόντων όταν όλοι ενεργούν ταυτόχρονα.
Κάποια πειράματα όμως είναι αδύνατο να ελεγχθούν! Τα πειράματα που απαιτούν δοκιμές σε ανθρώπους επηρεάζονται από τη γενετική σύνθεση, τον μεταβολισμό και την ψυχολογία, μεταξύ άλλων παραγόντων, οι οποίοι είναι όλοι πέρα από τον ανθρώπινο έλεγχο. Έτσι, υπάρχει συχνά ένα αποτέλεσμα που απλώς υπολογίζεται κατά μέσο όρο και χρησιμοποιείται επειδή κανένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα δεν μπορεί να αντικατοπτρίζει ολόκληρο το αποτέλεσμα.
Τα ανεξέλεγκτα πειράματα μπορεί να μην δίνουν τέλεια αποτελέσματα, αλλά συχνά βοηθούν τους επιστήμονες να παρατηρούν μοτίβα. Μια εργασία που εκτελούνταν καλύτερα από περισσότερες γυναίκες από ό,τι αρσενικά βοηθά να αναγνωρίσουμε ότι υπάρχει πιθανώς ένα στοιχείο της γυναικείας ψυχολογίας, μια ορμόνη ή μια ιδιοσυγκρασία που επηρέασε το αποτέλεσμα.
Ο ελεγχόμενος πειραματισμός είναι η πιο ευρέως προτιμώμενη μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη μελέτη και την απόδειξη μιας υπόθεσης. Η φύση είναι ένας έξυπνος πειραματιστής και σχεδιάζει φαινόμενα που είναι περίπλοκα και λεπτομερή, και εμείς οι άνθρωποι εξακολουθούμε να προσπαθούμε να κατανοήσουμε αυτές τις λεπτομέρειες, επομένως πρέπει να σπάσουμε τα πράγματα σε μέρη για να καταλάβουμε την όλη εικόνα. Εδώ μας βοηθάει ο ελεγχόμενος πειραματισμός. Συνολικά, ο ελεγχόμενος πειραματισμός μας βοηθά να κατανοήσουμε τα πράγματα με τον ρυθμό που μας αρέσει, ενώ μας δίνει χρόνο να εξερευνήσουμε τα βάθη στα οποία θέλουμε να μελετήσουμε ένα δεδομένο περιστατικό.
