Projektowanie doświadczeń biologicznych cz.1 – tekst wprowadzający

Czytając ten tekst dowiesz się:

  • czym jest eksperyment biologiczny,
  • czym eksperyment różni się od obserwacji,
  • jakie etapy składają się na przeprowadzenie eksperymentu,
  • czym jest problem badawczy,
  • czym jest hipoteza,
  • jak interpretować wyniki eksperymentu.

Czym jest eksperyment?

Eksperyment należy do grupy tzw. metod naukowych, czyli sposobów za pomocą których naukowcy odkrywają prawa przyrody. Ty jako uczeń również możesz się posługiwać metodami naukowymi w celu samodzielnego poznawania biologii, a także chemii. Inną znaną metodą naukową jest obserwacja (więcej na temat obserwacji przeczytasz w artykule Patrzenie a obserwacja przyrodnicza). W trakcie obserwacji badacz zbiera dane o interesującym go obiekcie, ale nie wpływa na niego w żaden sposób. W eksperymencie biologicznym jest zupełnie odwrotnie. Po wybraniu konkretnego obiektu badań eksperymentator ingeruje w obiekt, zwykle zmienia jego naturalne warunki życia po to, żeby móc go lepiej poznać. Podsumowując:

METODY NAUKOWE –  cel to poznawanie praw przyrody przez zbieranie danych, analizę, wnioskowanie oraz rozwiązywanie problemów.

OBSERWACJA – brak ingerencji w badany obiekt

EKSPERYMENT – celowy wpływ na obiekt, wpływ na warunki życia obiektu

Obserwacja poprzedza eksperyment

Bardzo często zdarza się, że obserwacja poprzedza eksperyment. Przedstawię ci to na podstawie wymyślonej przeze mnie sytuacji. Pewien miłośnik kotów zauważył – dokonał obserwacji – że zwierzęta z jego hodowli zaczęły tracić zdrowy wygląd sierści. Zaczął się więc zastanawiać nad powodem: Co wpływa na jakość sierści kotów? Doszukał się informacji, że duży wpływ na tę cechę ma obecność właściwych witamin w pożywieniu m.in. witaminy A. Czy zatem to brak witaminy A wpłynął na pogorszenie się sierści kotów? Hodowca zdecydował się na radykalny krok – przeprowadzenie eksperymentu. Zwierzęta w swojej hodowli podzielił na dwie grupy. Pierwszą grupę karmił  w taki sam sposób jak do tej pory. Przy drugiej grupie do pożywienia dodawał preparat z witaminą A. Po określonym czasie podsumował wyniki doświadczenia. U zwierząt w grupie pierwszej, tak jak się tego spodziewał, nie było zmian w wyglądzie. Z kolei u kotów z grupy drugiej, która dostawała witaminę A, sierść poprawiła swój wygląd, stała się lśniąca. Hodowca mógł bez wątpliwości określić przyczynę złego stanu sierści: był nią niedobór witaminy A u kotów. Jednak aby to zrobić, musiał na pewien czas zmienić u części kotów warunki życia (pożywienie). Na tym polega eksperyment.

Etapy eksperymentu

Teraz opiszę ci, z jakich etapów składa się eksperyment. Posłużę się do tego prostym problemem z codziennego życia. Nie jest to problem biologiczny, ale jeżeli go przeanalizujesz, to naprowadzi cię na sposób „myślenia” naukowców.

Problem badawczy

Sytuacja problemowa – Na mojej półce stoi siedem segregatorów. Mam w nich poukładane materiały, którymi posługuję się przy nauczaniu. Przed napisaniem tego artykułu chciałam skorzystać z materiałów, które dotyczą eksperymentowania. Nie mogłam sobie jednak przypomnieć, w którym segregatorze się one znajdują.

Mam więc pewien problem, który mogę opisać takim pytaniem: Gdzie są materiały do doświadczeń?

Podobnie jest na początku każdego eksperymentu, trzeba określić tzw. problem badawczy, czyli pytanie, na które będziemy odpowiadać poprzez przeprowadzenie eksperymentu. Na przykład: Czy rośliny potrzebują do wzrostu światła? Czy temperatura wpływa na czas świeżości przechowywanych owoców? Tak jak już wspominałam wyżej, często zdarza się, że w naukach przyrodniczych obserwacja poprzedza sformułowanie problemu badawczego. Np. widzę, że owoce, które są przechowywane w lodówce, dłużej utrzymują świeżość. Zaciekawia mnie to, chcę to sprawdzić, więc formułuję problem badawczy: Czy temperatura wpływa na czas świeżości przechowywanych owoców?

Hipoteza (przypuszczenie)

Kolejnym etapem jest sformułowanie hipotezy. Czym ona jest? Zanim rozpocznę eksperymentowanie próbuję przewidzieć, jakiego rozwiązania mojego problemu mogę się spodziewać. Formułuję wstępną odpowiedź na pytanie zawarte w problemie badawczym – to właśnie jest hipoteza.  Układam ją, opierając się na wiedzy, którą już mam, którą zdobyłam za pomocą wcześniejszych doświadczeń lub wyczytałam z publikacji naukowych, książek, wiarygodnych stron www.

Wracając do mojego problemu z lokalizacją materiałów w segregatorach hipoteza mogła by brzmieć: Materiały są w segregatorze „Eksperyment”. Zauważcie, że hipoteza jest już zdaniem twierdzącym, to ma być odpowiedź na problem badawczy. Odpowiedź twierdząca.

Zaplanowanie, przeprowadzenie doświadczenia i interpretacja wyniku

Mam już konkretny problem badawczy, wiem czego przypuszczalnie mogę się spodziewać, więc przechodzę do zaplanowania eksperymentu. Muszę określić, w jaki sposób przeprowadzę doświadczenie. W tym przypadku po prostu otworzę segregator i sprawdzę jego zawartość.

W czasie doświadczenia otrzymuję wynik. W tej sytuacji negatywny, bo materiałów nie znalazłam 😦

Teraz powinnam wynik zinterpretować, wysnuć wnioski. Wracam więc do hipotezy i na podstawie wyniku określam, czy hipoteza okazała się słuszna, czy nie. Moja pierwotna hipoteza (Materiały są w segregatorze „Eksperyment”) okazała się nieprawdziwa, odrzucam ją jako fałszywą.

Co teraz? Wciąż nie mam rozwiązanego problemu badawczego. Po odrzuceniu pierwszej hipotezy muszę sformułować kolejną, inną hipotezę, np.: Materiały są w segregatorze „Biologia”. Przeprowadzam eksperyment, w wyniku którego odnajduję materiały. Interpretuję mój wynik – druga hipoteza została potwierdzona pozytywnym wynikiem i przyjmuję ją jako prawdziwą. Rozwiązałam problem badawczy. Hip hip hurra! 🙂

Krótkie podsumowanie informacji – na przykładzie eksperymentu z witaminą A u kotów

  1. Eksperyment rozpoczyna się od sformułowania PROBLEMU BADAWCZEGO. Może on być pytaniem: Czy witamina A wpływa na jakość sierści u kotów? lub być skonstruowane jako zdanie twierdzące: Wpływ witaminy A na jakość sierści u kotów.
  2. Kolejny krok to postawienie HIPOTEZY, czyli przypuszczalnej odpowiedzi na pytanie zawarte w problemie badawczym, np. Tak, witamina A wpływa na stan sierści kotów.
  3. Wybór metody badawczej, czyli zaplanowanie doświadczenia – część kotów będzie dostawać karmę z dodatkową witaminą A.
  4. Przeprowadzenie doświadczenia. Zebranie wyniku: u kotów, którym aplikowano dodatkową porcję witaminy A sierść wygląda lepiej.
  5. Analiza wyniku w odniesieniu do hipotezy, w analizowanym przypadku wynik potwierdził hipotezę. Witamina A wpływa pozytywnie na stan sierści.

Gdy wynik potwierdza hipotezę, wtedy hipoteza okazuje się prawidłowym rozwiązaniem problemu badawczego. Gdyby okazało się, że wyniki przeczą hipotezie, to należy wrócić do punktu 2., sformułować inną hipotezę i powtórzyć kolejne kroki. Aż do rozwiązania problemu badawczego.

W skrócie

Eksperyment składa się z pięciu etapów:

  1. sformułowanie problemu badawczego,
  2. sformułowanie hipotezy,
  3. zaplanowanie doświadczenia,
  4. przeprowadzenie doświadczenia,
  5. interpretacja wyniku.

Projektowanie eksperymentów dla większości z nas nie jest łatwe – gdyby coś w tekście okazało się dla ciebie niezrozumiałe, pytaj! Postaram się odpowiedzieć na wszystkie wątpliwości.

W kolejnej części tego artykułu wyjaśnię, czym jest próba badawcza i próba kontrolna i trochę uważniej przyjrzę się planowaniu eksperymentów.

pozdrawiam

BDziublińska

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s