W każdym eksperymencie naukowym naukowiec kontroluje zmienne w eksperymencie. Jeśli na eksperyment wpływa więcej niż jedna zmienna, wynik staje się trudny do ustalenia. Na przykład, jeśli jeden zestaw roślin rośnie wewnątrz, a inny rośnie na zewnątrz, wiele zmiennych (w tym światło, temperatura i wilgotność) wpływa na wzrost roślin. Bez kontroli tych zmiennych wyniki nie mogą być porównywane. Dlatego naukowcy kontrolują w eksperymentach wszystkie z wyjątkiem jednej zmiennej.
Kontrola eksperymentalna
Kontrola w eksperymencie to wersja eksperymentu, której można użyć do porównania. W wielu przypadkach kontrola jest niezmanipulowaną wersją eksperymentu lub „normalnym” stanem podmiotu eksperymentu. Jeśli eksperymentowano w celu określenia wpływu soli na temperaturę zamarzania wody, kontrolną wersją eksperymentu byłaby zamarzająca woda bez soli. W przypadku eksperymentowania w celu ustalenia, czy rośliny rosną szybciej w czerwonym świetle, wersją kontrolną byłyby rośliny hodowane w świetle o pełnym spektrum.
Zmienne kontrolowane
Niestety terminologia eksperymentalna może być nieco myląca. Kontrola w eksperymencie to nie to samo, co kontrolowane zmienne. Nauka o definiowaniu zmiennej kontrolowanej zasadniczo stwierdza, że zmienne kontrolowane obejmują wszystkie zmienne, które eksperymentator kontroluje lub utrzymuje na stałym poziomie, aby zapobiec interferencji z eksperymentem wyniki.
Na przykład w eksperymencie zamrażania wody i soli kontrolowanie zmiennych oznaczałoby użycie tego samego rodzaju wody we wszystkich eksperymentach, używając tej samej ilości wody, tego samego rozmiaru i kształtu pojemnika do zamrożenia wody, tej samej zamrażarki i tego samego narzędzia pomiarowego oraz technika. Każdy czynnik kontroli (czysta woda) i eksperyment (woda z solą) byłby dokładnie taki sam, z wyjątkiem soli.
Zmienna manipulowana
Zmienna manipulowana w eksperymencie jest jedyną zmienną eksperymentu, która według naukowca ulegnie zmianie. Zmienną manipulowaną można również nazwać zmienną niezależną. W prawidłowo zaprojektowanym eksperymencie będzie tylko jedna zmienna manipulowana. Na przykład w eksperymencie z solą i wodą zmienną manipulowaną jest ilość soli dodanej do wody. W eksperymencie z roślinami zmienną manipulowaną jest światło. Każdy inny aspekt eksperymentu powinien być dokładnie taki sam pomiędzy grupami eksperymentalnymi oraz pomiędzy testami lub próbami.
Odpowiadająca zmienna
Jedna z definicji zmiennej odpowiadającej mówi, że zmienna odpowiadająca będzie mierzona w eksperymencie. Zmienna odpowiadająca, zwana również zmienną zależną, jest tym, co naukowiec mierzy w miarę postępu eksperymentu. Zmienna odpowiadająca jest odpowiedzią podmiotu eksperymentalnego na zmienną manipulowaną. Zmienna zależna zależy od tego, co dzieje się podczas eksperymentu. Te dwa terminy, zmienna odpowiadająca i zmienna zależna, opisują ten sam aspekt eksperymentu.
Chociaż eksperyment powinien mieć tylko jedną zmienną manipulowaną, może istnieć więcej niż jedna zmienna odpowiadająca. Na przykład dodanie soli do wody może zmienić temperaturę zamrażania lub czas zamrażania lub oba te czynniki albo nie. Efektem zmiany długości fali światła na wzrost roślin może być wysokość rośliny, produkcja chlorofilu, produkcja nowych liści lub kombinacja tych czynników. Naukowiec może określić, jaki wynik będzie obserwowany, ale dobry naukowiec powinien również zbierać obserwacje innych wyników. Na przykład, jeśli naukowiec postanowi przetestować wpływ światła na wzrost roślin, brak wzrostu lub negatywny wynik w grupie eksperymentalnej byłby zarejestrowane, ale jeśli grupa eksperymentalna również ma zmniejszony wzrost liści (oczywiście wszystko w porównaniu z grupą kontrolną), badacz powinien również odnotować te dane.
Odpowiadające zmienne muszą być mierzone za pomocą obiektywnych kryteriów. Wyniki muszą być przyjmowane przez naukowca bez uprzedzeń i spekulacji. Mówienie, że rośliny w pełnym spektrum światła „wyglądają zdrowiej” niż rośliny uprawiane w świetle czerwonym, nie zapewnia wymiernego ani obiektywnego rezultatu. Bez obiektywnych i mierzalnych wyników nie można zweryfikować wyników eksperymentu.
Raportowanie wyników eksperymentów
Naukowcy przedstawiają wyniki eksperymentów w formie pisemnej, tabel danych i wykresów. Standardowy format wykresów wyników eksperymentalnych przedstawia zmienną manipulowaną na osi x wykresu i zmienną odpowiedzi na osi y wykresu. W eksperymencie z solą i wodą ilość soli (zmienna manipulowana) byłaby pokazana na osi x, a temperatura zamarzania (zmienna odpowiadająca) byłaby pokazana na osi y. Wykres pokazujący wysokość rośliny w różnych warunkach oświetleniowych pokaże kolor światła lub długość fali (zmienna manipulowana) na osi x i wysokość rośliny (zmienna odpowiadająca) on oś y.