Повторим пройденное. Задание. МОДУЛЬ 14. Вы узнаете. Вы научитесь. Теоретический материал

Повторим пройденное

· Что такое первичные результаты экспериментов (наблюдений)?

· Почему по одному измерению нельзя сделать окончательный вывод о результатах исследования?

· Как проводят статистическую обработку результатов измерений?

Задание

· Найди с помощью источников в Интернете 3 ошибки, которые совершили известные ученые, неправильно обрабатывая полученные данные.

МОДУЛЬ 14

Анализ и обсуждение результатов

Вы узнаете

· Что такое анализ экспериментальных данных.

· Как учитывать различные факторы, которые могли повлиять на результаты ваших исследований.

· Что такое эффект Доллера.

Вы научитесь

· Планировать эксперимент.

· Анализировать и обсуждать результаты экспериментальной работы.

· Выращивать овес на подоконнике.

Теоретический материал

Словарь говорит нам, что анализ (от греч. Anaiysis – разложение) – это метод научного исследования, который основан на изучении составных частей изучаемого объекта или явления.

При анализе результатов исследования или проекта нам нужно рассмотреть со всех сторон каждый из полученных результатов, сопоставить друг с другом и с данными из литературных источников, рассмотреть методы, с помощью которых они были получены, а также учесть разные возможные факторы, повлиявшие на результат.

Анализ неразрывно связан с синтезом – соединением элементов в единое целое. В итоге результаты анализа ты должен будешь собрать в целостный вывод по работе.

Каковы же особенности анализа результатов в исследованиях? Приведем парадоксальное высказывание из книги «Физики шутят»:

Ученые физической лаборатории N-ского университета опытным путем доказали, что практически любой фен для сушки волос может создать мощное воздушное сопротивление, способное сильно замедлять движение крупных объектов. Опыты проводились на оживленных автотрассах, фен направлялся руками техника навстречу движущимся автомобилям, которые под этим воздействием снижали скорость, несмотря на их аэродинамические свойства, и могли ее набрать, только проехав техника с феном.

Над этим фрагментом можно посмеяться, но в нём заложен глубокий смысл. Он иллюстрирует способность исследователя анализировать разные факторы, влияющие на результат. Тебе, конечно, очевидно, что эффект снижения скорости связан с реакцией водителей, которые притормаживали, завидев фен. Скорее всего, они подозревали, что это радар для измерения скорости или иное устройство контроля. Исследователи же из университета, скорее всего выдуманные автором текста, изначально выдвинули гипотезу о том, что на снижение скорости влияет физический фактор — давление выбрасываемого им воздуха. И при анализе экспериментальных результатов они не рассматривали другие факторы, которые могли бы объяснить результат, а занимались слепым доказательством своей гипотезы.

Этот эпизод — гротескный, но в реальных исследованиях, особенно школьных, подобное случается нередко. Поэтому очень важно уметь видеть и анализировать разные факторы, которые повлияли на твой результат.

Или другой пример из той же книги:

Эффект Доплера: длина волны света, исходящего от приближающегося объекта, кажется короче, чем от удаляющегося (этот эффект подробно разбирается в курсе физики). Ты с ним знаком — вспомни, как изменяется высота звука быстро идущего поезда, когда он проезжает мимо платформы, на которой ты стоишь. Как известно, длина волны жёлтого света короче, чем длина волны красного. Шутка состоит в том, что у физика спрашивают:

- Как это можно пронаблюдать?

- Когда поедете вечером на машине, заметьте, что от машин, приближающихся к вам, идёт жёлтый свет, а от удаляющихся — красный.

Здесь в основе рассуждения лежало предположение, что спереди и сзади у машин фонари одинакового цвета, поэтому разница в цвете обусловлена именно эффектом Доплера. Но разность в цвете фар габаритных огней в тысячи раз сильнее влияет на видимый эффект.

Приведём пример, который явился обобщением многих работ со школьных научно-практических конференций.

В работе исследовалось влияние состава воды для полива на скорость роста всходов овса.

Овёс был посажен в три лотка, которые были установлены на столике дом с подоконником, земля в лотках поливалась из трёх леек, которые промаркированы для того, чтобы их не перепутать. В воду первой лейки (лоток 1) подмешивались микроэлементы, предназначенные для удобрения растений. В воду второй лейки (лоток 2) подмешивалась поваренная соль. Вода в третьей лейке (лоток 3) была из водопровода (она отстаивалась в течение трёх дней перед поливом).

Растения поливались ежедневно.

На n-й день высота всходов овса была такова: лоток 2 — 12 ±1 см, лоток 3 — 10 ±0, 7 см, лоток 1 — 7 ± 0, 5 см.

Вывод: овёс растёт лучше всего при поливании раствором поваренной соли, хуже всего при поливании раствором микроэлементов.

Не кажется ли тебе странным подобный вывод, ведь удобрения для того и предназначены, чтобы растения лучше росли, а солёная вода тормозит рост растений (вспомним, что в морской воде большинство видов не растёт)? Может быть, были ещё какие-то бол сильные факторы, влияющие на всходы, которые не были учтены исследователем?

В реальности могло быть так: лоток № 1 (микроэлементы) стоял с краю стола, возле щели в окне, воздух из которой охлаждал землю. Кроме того, большую часть дня лоток затенял край штор. Лоток № 2 (поваренная соль) стоял по центру окна в условиях наибольшей освещённости и над батареей, которая нагревала землю. Эти факторы влияли на рост овса сильнее, чем состав поливаемой воды, но они не были учтены автором.

Поэтому при анализе и в обсуждении необходимо описать все возможные факторы влияния на результат и доказать, что ведущим является исследуемый фактор, а все остальные были исключены при проведении экспериментальной работы, поскольку они равным образом влияли на все образцы. Важным элементом проведения исследования является включение контрольного образца, где, наоборот, влияние исследуемого фактора было исключено. В примере с феном это может быть опыт, когда фен не включался, а в примере с овсом контрольным был лоток, который поливался обычной водой, но не исключены другие факторы влияния.

К полученным экспериментальным данным всегда нужно относится критически. В первую очередь необходимо оценить, не противоречат ли полученные количественные показатели здравому смыслу и базовым научным законам. Очевидно, что всякая экспериментальная работа связана с использованием измерительных приборов разной сложности. Сложные приборы нуждаются в регулярной профилактике и настройке по стандартам. Настройка прибора подобна настройке фортепьяно с использованием звука камертона.

Не секрет, что измерительные приборы не всегда исправны! Легко понять, что pH-метр (это прибор для определения кислотности среды) не исправен, если при тестировании водопроводной воды ни на экране прибора появляется значение 2. 0 или 12. 5. Такие показатели противоречат здравому смыслу. Легко калибровать термометр, если помнить, что лёд тает при 0 °C, а вода кипит при 100 °C. Куда труднее оценить достоверность данных экспресс-тестов, связанных с измерением содержания минеральных солей в водных растворах, полученных из растений, используемых в пищу (например, содержание нитрат-иона). Анализ таких данных включает сравнение собственных результатов с известными из литературы. Так или иначе, к результатам любых экспериментальных данных необходимо подходить критически.

И в заключение приведём слова французского медика, основоположника эндокринологии Клода Бернара:

«Экспериментатор принуждает природу разоблачаться, приступая к ней и предлагая ей вопросы во всех направлениях, но он никогда не должен отвечать за неё или не вполне выслушивать её ответы, выбирая из опытов только часть её результатов, благоприятствующих или подтверждающих гипотезу. »

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 11 121314 15 Следующая ⇒