Διαφορά μεταξύ μεταβλητής χειραγώγησης και απόκρισης

Σε οποιοδήποτε επιστημονικό πείραμα, ο επιστήμονας ελέγχει για τις μεταβλητές εντός του πειράματος. Εάν περισσότερες από μία μεταβλητές επηρεάζουν το πείραμα, το αποτέλεσμα καθίσταται δύσκολο να προσδιοριστεί. Για παράδειγμα, εάν ένα σύνολο φυτών μεγαλώνει μέσα και ένα άλλο σύνολο φυτών μεγαλώνει έξω, πολλές μεταβλητές (συμπεριλαμβανομένου του φωτός, της θερμοκρασίας και της υγρασίας) επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών. Χωρίς έλεγχο αυτών των μεταβλητών, τα αποτελέσματα δεν μπορούν να συγκριθούν. Οι επιστήμονες επομένως ελέγχουν για όλους εκτός από μία μεταβλητή σε πειράματα.

Το στοιχείο ελέγχου σε ένα πείραμα είναι η έκδοση του πειράματος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σύγκριση. Σε πολλές περιπτώσεις, το στοιχείο ελέγχου είναι η μη χειρισμένη έκδοση του πειράματος ή η "κανονική" κατάσταση του θέματος του πειράματος. Εάν πειραματιστούμε για να προσδιορίσουμε την επίδραση του αλατιού στο σημείο ψύξης του νερού, η έκδοση ελέγχου του πειράματος θα ήταν το νερό κατάψυξης χωρίς αλάτι. Εάν πειραματιστούμε για να προσδιορίσουμε εάν τα φυτά μεγαλώνουν γρηγορότερα με κόκκινο φως, η έκδοση ελέγχου θα είναι φυτά που αναπτύσσονται σε φως πλήρους φάσματος.

Δυστυχώς, η πειραματική ορολογία μπορεί να γίνει λίγο συγκεχυμένη. Το στοιχείο ελέγχου σε ένα πείραμα δεν είναι το ίδιο με τις ελεγχόμενες μεταβλητές. Η επιστημονική ελεγχόμενη μεταβλητή ορισμού χρησιμοποιεί ουσιαστικά δηλώνει ότι οι ελεγχόμενες μεταβλητές περιλαμβάνουν όλες τις μεταβλητές που ελέγχει ο πειραματιστής ή διατηρεί σταθερές για την αποφυγή παρεμβολών στο πειραματικό Αποτελέσματα.

Για παράδειγμα, στο πείραμα κατάψυξης νερού και αλατιού ο έλεγχος των μεταβλητών θα σήμαινε τη χρήση του ίδιου τύπου νερού για όλα τα πειράματα, χρησιμοποιώντας την ίδια ποσότητα νερού, το ίδιο μέγεθος και σχήμα του δοχείου για να παγώσει το νερό, τον ίδιο καταψύκτη και το ίδιο εργαλείο μέτρησης και τεχνική. Κάθε παράγοντας του ελέγχου (απλό νερό) και του πειράματος (νερό με αλάτι) θα ήταν ακριβώς ίδιος εκτός από το αλάτι.

Η μεταβλητή που χειρίζεται σε ένα πείραμα είναι η μία μεταβλητή του πειράματος που ο επιστήμονας αποφασίζει ότι θα αλλάξει. Η μεταβλητή μεταβλητή μπορεί επίσης να ονομαστεί ανεξάρτητη μεταβλητή. Σε ένα σωστά σχεδιασμένο πείραμα, θα υπάρχει μόνο μία μεταβλητή που έχει υποστεί επεξεργασία. Στο πείραμα αλατιού και νερού, για παράδειγμα, η μεταβλητή που χειρίζεται είναι η ποσότητα αλατιού που προστίθεται στο νερό. Στο πείραμα της εγκατάστασης, η μεταβλητή που χειρίζεται είναι το φως. Κάθε άλλη πτυχή του πειράματος πρέπει να είναι ακριβώς η ίδια μεταξύ πειραματικών ομάδων και μεταξύ δοκιμών ή δοκιμαστικών δοκιμών.

Ένας ορισμός μεταβλητής απόκρισης αναφέρει ότι η μεταβλητή που ανταποκρίνεται είναι αυτό που θα μετρηθεί στο πείραμα. Η αποκρίσιμη μεταβλητή, που ονομάζεται επίσης εξαρτημένη μεταβλητή, είναι αυτό που μετρά ο επιστήμονας καθώς προχωρά το πείραμα. Η μεταβλητή που αποκρίνεται είναι η απόκριση του πειραματικού υποκειμένου στη μεταβλητή που έχει υποστεί χειραγώγηση. Η εξαρτημένη μεταβλητή εξαρτάται από το τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια του πειράματος. Οι δύο όροι, η μεταβλητή απόκρισης και η εξαρτημένη μεταβλητή, περιγράφουν την ίδια πτυχή του πειράματος.

Παρόλο που το πείραμα θα πρέπει να έχει μόνο μία μεταβλητή, μπορεί να υπάρχουν περισσότερες από μία μεταβλητές που ανταποκρίνονται. Για παράδειγμα, η προσθήκη αλατιού στο νερό μπορεί να αλλάξει τη θερμοκρασία κατάψυξης ή τον χρόνο κατάψυξης ή και τα δύο, ή κανένα. Η επίδραση της αλλαγής του μήκους κύματος φωτός στην ανάπτυξη των φυτών μπορεί να είναι το ύψος των φυτών, η παραγωγή χλωροφύλλης, η παραγωγή νέων φύλλων ή ένας συνδυασμός αυτών των παραγόντων. Ο επιστήμονας μπορεί να καθορίσει ποιο αποτέλεσμα θα παρατηρηθεί, αλλά ένας καλός επιστήμονας θα πρέπει επίσης να συλλέξει παρατηρήσεις και άλλων αποτελεσμάτων. Για παράδειγμα, εάν ο επιστήμονας προσπαθήσει να δοκιμάσει την επίδραση του ανοιχτού χρώματος στην ανάπτυξη των φυτών, η έλλειψη ανάπτυξης ή αρνητικό αποτέλεσμα στην πειραματική ομάδα θα ήταν καταγράφεται, αλλά εάν η πειραματική ομάδα έχει επίσης μειωμένη ανάπτυξη φύλλων (όλα σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου, φυσικά), ο ερευνητής θα πρέπει επίσης να καταγράψει αυτά τα δεδομένα.

Οι μεταβλητές που ανταποκρίνονται πρέπει να μετρηθούν χρησιμοποιώντας αντικειμενικά κριτήρια. Τα αποτελέσματα πρέπει να λαμβάνονται χωρίς προκατάληψη ή κερδοσκοπία από τον επιστήμονα. Λέγοντας ότι τα φυτά με φως πλήρους φάσματος "φαίνονται πιο υγιή" από τα φυτά που αναπτύσσονται με κόκκινο φως δεν παρέχουν μετρήσιμο ή αντικειμενικό αποτέλεσμα. Χωρίς αντικειμενικά και μετρήσιμα αποτελέσματα, τα αποτελέσματα του πειράματος δεν μπορούν να ελεγχθούν.

Οι επιστήμονες αναφέρουν πειραματικά αποτελέσματα σε γραπτή μορφή, πίνακες δεδομένων και γραφήματα. Η τυπική μορφή για τη γραφική παράσταση των πειραματικών αποτελεσμάτων δείχνει τη μεταβλητή που έχει υποστεί χειραγώγηση στον άξονα x του γραφήματος και την μεταβλητή που ανταποκρίνεται στον άξονα y του γραφήματος. Στο πείραμα αλατιού και νερού, η ποσότητα του άλατος (μεταβλητή που χειριζόταν) θα δείχνεται στον άξονα Χ και η θερμοκρασία κατάψυξης (μεταβλητή απόκρισης) θα δείχνεται στον άξονα γ. Ένα γράφημα που δείχνει το ύψος του φυτού υπό διαφορετικές συνθήκες φωτός θα έδειχνε το ανοιχτό χρώμα ή μήκος κύματος (η μεταβλητή που έχει υποστεί χειραγώγηση) στον άξονα x και το ύψος της εγκατάστασης (μεταβλητή απόκρισης) ο άξονας y.