การทดลองทางวิทยาศาสตร์สามารถมีตัวแปรที่มีการจัดการสองตัวแปรได้หรือไม่?

ชั้นเรียนวิทยาศาสตร์ในโรงเรียนของคุณอาจคุ้นเคยกับการทำการทดลองวิทยาศาสตร์ด้วยเครื่องเดียว ตัวแปรที่ถูกควบคุม แต่ช่องว่างระหว่างวิทยาศาสตร์ของโรงเรียนและวิทยาศาสตร์ที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการตลอด โลกมีอยู่ คำตอบสั้น ๆ ว่านักวิทยาศาสตร์สามารถใช้ตัวแปรที่ควบคุมมากกว่าหนึ่งตัวในการทดลองได้หรือไม่คือ "ใช่" แต่แค่ สิ่งสำคัญพอๆ กับคำตอบสำหรับคำถามนี้คือความเข้าใจว่าทำไมนักวิทยาศาสตร์ถึงต้องการรวมสองคนที่ถูกควบคุมไว้ด้วย ตัวแปร

จุดมุ่งหมายหลักประการหนึ่งของวิทยาศาสตร์คือการเปลี่ยนแปลงสิ่งต่าง ๆ และดูว่าสิ่งเหล่านั้นตอบสนองอย่างไร เมื่อทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าเธอวางแผนจะจัดการหรือเปลี่ยนแปลงอะไร สิ่งนี้อาจเป็นอุณหภูมิของสารเคมีเหลว ระยะเวลาที่เธอปล่อยให้พืชเติบโต หรือชนิดของยาที่เธอให้หนูทดลอง นักวิทยาศาสตร์มักจะมองหาการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญอยู่เสมอ เมื่อพวกเขาสงสัยว่าการเปลี่ยนแปลงบางอย่างอาจมีความสำคัญ พวกเขาระบุว่าการเปลี่ยนแปลงนั้นเป็น "ตัวแปรที่มีการจัดการ" ตัวอย่างเช่น เมื่อให้ เมาส์ยาบางชนิดและระยะเวลาที่ใช้ในการทำเขาวงกตให้เสร็จ นักวิทยาศาสตร์กำลังพิจารณายาที่เธอควบคุม ตัวแปร. คำนี้มาจากความสามารถของเธอในการ "จัดการ" ยาที่หนูได้รับ เธออาจเลือกจากตัวเลือกสองหรือสามตัวเลือก ซึ่งจะให้ค่าตัวแปรที่ถูกจัดการสองหรือสามค่า

คำถามที่ว่าการทดลองทางวิทยาศาสตร์สามารถมีตัวแปรที่ควบคุมสองตัวแปรได้หรือไม่ทำให้เกิดคำถามสำคัญอีกข้อหนึ่ง: สมมติว่าการทดลองสามารถรวมตัวแปรที่ถูกจัดการได้สองตัวแปร เหตุใดนักวิทยาศาสตร์จึงสนใจที่จะรวมมากกว่า หนึ่ง? ความจริงก็คือ บางครั้งนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าการเปลี่ยนแปลงพร้อมกันของตัวแปรสองตัวแปรที่แตกต่างกันนั้นเป็นสาเหตุที่แท้จริงของผลลัพธ์ ตัวอย่างเช่น ตัวแปร 1 โดยตัวมันเองอาจไม่มีผลใดๆ กับตัวแปรตอบสนองเพียงอย่างเดียว แต่เมื่อนักวิทยาศาสตร์จัดการตัวแปร 1 และตัวแปร 2 เธออาจเห็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในตัวแปรตอบสนอง อีกเหตุผลหนึ่งในการจัดการกับตัวแปรมากกว่าหนึ่งตัวในการทดลองคือ หากคุณต้องการควบคุมบางสิ่งที่คุณคิดว่าอาจส่งผลต่อผลลัพธ์ ตัวอย่างเช่น หากคุณปลูกพืชหลายชนิดและตัวแปรที่ควบคุมคือ “ปริมาณแสงแดด” คุณอาจแปลกใจที่เห็นว่าต้นไม้ที่มีแสงแดดส่องถึงไม่โตเร็วอย่างที่คุณคิด หากคุณสงสัยว่าต้นไม้เหล่านั้นเติบโตได้ไม่เร็วพอเพราะคุณให้น้ำน้อยเกินไป คุณอาจเปลี่ยนปริมาณน้ำที่คุณให้ด้วย ตัวแปรที่ได้รับการจัดการอย่างที่สองของคุณคือ "ปริมาณน้ำ" และคุณจะมีพืชสี่ประเภท: แสงแดดมาก น้ำมาก; แสงแดดมากน้ำน้อย แสงแดดน้อย น้ำมาก; และแสงแดดน้อย น้ำน้อย

จากข้อมูลของ NC State University นักวิทยาศาสตร์สามารถรวมตัวแปรที่ถูกจัดการในการทดลองได้มากเท่าที่ต้องการ สถิติเบื้องหลังวิทยาศาสตร์ทั้งหมดช่วยให้มีตัวแปรที่ถูกจัดการหลายตัวและให้เครื่องมือมากมายแก่นักวิทยาศาสตร์ในการประเมินผลลัพธ์ของการศึกษาโดยใช้ตัวแปรที่ถูกจัดการจำนวนมาก แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตั้งใจจะรวมตัวแปรที่ถูกจัดการหลายตัวไว้ในงานวิจัยของพวกเขาเสมอไป หากเป็นเช่นนั้น พวกเขาจะต้องรับมือกับความยากของการออกแบบการทดลองที่เพิ่มขึ้นในแง่ของราคา เวลา; จำนวนตัวอย่างที่ต้องการ เช่น หนูทดลอง และความซับซ้อนของเครื่องมือทางสถิติที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการประเมินผลลัพธ์ คุณอาจสังเกตเห็นงานแสดงสินค้าและการทดลองวิทยาศาสตร์ของโรงเรียนโดยส่วนใหญ่ใช้การทดลองที่ได้รับการจัดการเพียงครั้งเดียว และเริ่มสงสัยว่าตัวแปรที่ถูกจัดการสองตัวแปรมีความเป็นไปได้หรือไม่ แม้ว่าตัวแปรที่ถูกจัดการสองตัวแปรจะไม่มีอะไรผิดปกติ แต่ครูส่วนใหญ่ไม่ต้องการจัดการกับความซับซ้อนของตัวแปรที่ถูกจัดการหลายตัว การเพิ่มตัวแปรที่มีการจัดการมากขึ้นในการทดลองในชั้นเรียนจะทำให้นักเรียนส่วนใหญ่สับสนและบางครั้งอาจทำให้ตัวครูเองสับสน (แต่อย่าพูดถึงเรื่องนี้กับครูของคุณ)

นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานกับหนูทดลองอาจสงสัยว่าหนูทดลองที่มียีนบางตัวมีแนวโน้มที่จะตายเร็วขึ้น แต่เมื่อหนูทดลองกลุ่มนั้นกินอาหารที่มีไขมันสูงเท่านั้น ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จะต้องตรวจสอบการมีอยู่ของ "การเปลี่ยนแปลงความร่วมมือ" ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "ปฏิสัมพันธ์" ผลกระทบ” จากนั้นนักวิทยาศาสตร์สามารถแบ่งหนูออกเป็นสองชุด แบ่งเป็นสองกลุ่ม: กลุ่มหนึ่งเป็นหนูที่มียีนและหนูที่ไม่มี ยีน; อีกชุดหนึ่งคือผู้ที่ได้รับอาหารที่มีไขมันสูงและผู้ที่ไม่ได้รับ นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบได้ว่าเป็นการรวมกันของอาหารที่มีไขมันสูงและการมีอยู่ของยีนบางตัวที่นำไปสู่การเสียชีวิตก่อนวัยอันควรหรือไม่