在你生命中的某个时刻,你问过一个关于你周围世界的问题。 这些年来,你可能问过很多问题。 回答有关自然世界的问题的最好方法是使用科学。 科学家每天都会提出问题,然后使用一系列步骤来回答这些问题。 这些步骤被称为科学方法。
通过遵循科学方法,科学家们提出了有关自然世界的最佳信息。 作为一名科学家,你需要做实验来了解这个世界。 你还需要保持好奇心、观察力、交谈和思考力。 我们学到的一切都有助于我们提出新的更好的问题。
科学方法是帮助我们回答问题的一组步骤。 当我们使用逻辑步骤并控制可以更改的事物数量时,我们会得到更好的答案。 当我们测试我们的想法时,我们可能会问更多的问题。 科学方法所遵循的基本步骤的顺序如下图所示。
提问是开始了解自然世界的一个非常好的方式。 你可能已经看到了一些让你好奇的东西。 您可能想知道要更改哪些内容才能产生更好的结果。
假设一个农民正在经历侵蚀问题。 她想在她的农场里保留更多的土壤。 农民们了解了一种称为“免耕农业”的耕作方法,该方法允许农民在不耕地的情况下播种。 她想知道不耕作的播种是否会减少侵蚀问题,并有助于在她的农田上保留更多的土壤。 她的问题是:“使用免耕耕作方法能帮助我减少农场的土壤流失吗?”
农民在开始之前需要更多地了解这种耕作方法。 她可以在图书馆的书籍和杂志中查找信息。 她也可以在互联网上搜索。 对她来说,学习习的一个好方法是与尝试过这种耕作方式的人交谈。 她可以利用所有这些信息来弄清楚她将如何测试有关免耕农业的问题。 图中显示了农业机械。
完成研究后,农民将尝试回答这个问题。 她可能会想,“如果我不犁田,我失去的土壤会比我能犁的要少。 犁地会破坏土壤并破坏有助于将土壤固定到位的根系。 她问题的答案是一假设。假设是一个合理的解释。 可以检验假设。 它可能是正确答案,也可能是错误的答案,但它必须是可测试的。 一旦她有了假设,下一步就是做实验来测试它。 假设可以通过测试来证明或反驳。 如果一个假设被反复测试并被证明是正确的,那么科学家称之为理论
当我们设计一个实验时,我们选择只改变一件事。 我们改变了一种叫做自变量。在此示例中,农民选择了两个字段,然后只更改了它们之间的一个内容。 她改变了她耕田的方式。 一块田地将被耕种,另一块田地不会。 两块田地的其他一切都是一样的:她种植的作物类型,她使用的水和肥料的数量,以及她种植的田地的坡度。 田野应朝向相同的方向,以获得大致相同的阳光量。 这些是实验控制。如果农民只是改变他们耕种田地的方式,她可以看到这种变化的影响。 实验完成后,科学家会测量结果。 农民测量每块田地流失了多少土壤。 是的因变量。每块田地的土壤流失量“取决于”耕作方法。
在实验过程中,科学家收集数据。 数据可能是测量的结果,如图 4 中农民所做的测量。 科学家应该在笔记本电脑或电脑中记录数据。 数据保存在带有清晰标签的图表中。 标签可以帮助科学家了解每个数字代表什么。 科学家还可以写下实验过程中发生的事情的描述。 在实验结束时,科学家研究数据。 科学家可以创建图表或绘图来显示数据。 如果科学家能够描绘出数据的图景,结果可能更容易理解。 然后更容易得出合乎逻辑的结论。
即使科学家非常小心,也有可能犯错误。 一个错误与设备有关。 例如,电子天平的测量高度始终为一克。 为了解决这个问题,应该调整平衡。 如果无法调整,则应在每次测量时进行校正。 如果难以测量,可能会出现错误。 例如,科学家可能会过早或过晚停止秒表。 为了解决这个问题,科学家应该进行多次实验,进行多次测量。 测量值的平均值将是准确的答案。 有时,一个实验的结果与其他实验的结果大不相同。 如果数据点确实不同,则可能会丢弃该数据点。 这个实验很可能犯了一个错误。
接下来,科学家必须得出结论。 科学家必须研究所有数据。 哪种说法最能解释数据?实验是否证明了这个假设?有时,实验表明这个假设是正确的。 有时数据会反驳假设。 有时是无法分辨的。 如果没有结论,科学家可能会再次测试这个假设。 这一次,他将使用一些不同的实验。 无论实验表明什么,科学家们都学到了一些东西。 即使是一个被推翻的假设也会引发新的问题。
农民在两块田地里种植一季的作物。 她发现,耕地流失的土壤是未耕地的2倍2 倍。 她得出的结论是,她的假设是正确的。 农民还注意到这两个地块的其他一些差异。 在无偿田地里,植物更高。 土壤湿度似乎更高。 她决定重复这个实验。 这一次,她将测量土壤湿度、植物生长和植物消耗的总水量。 从现在开始,她将采用免耕耕作法。 她还将研究其他可能减少水土流失的因素。
当科学家拿到数据和结论时,他们会写一个**。 它们发表在科学期刊上**。 期刊是对某个领域感兴趣的科学家的期刊。 在它被打印出来之前,其他科学家会查看它并试图找出错误。 他们查看结论是否来自数据。 这称为同行评审。 如果状况良好,将印在期刊上。
关于同一主题的其他**发表在该杂志上。 许多科学家正在讨论支持或反对假设的证据。 有时,一个假设被反复证明是正确的,但从未被证明是错误的。 然后假设就变成了理论。 有时人们说他们有一个“理论”,但他们所拥有的只是一个假设。
在科学中,一个理论已经被反复证明是正确的。 一个理论得到了许多观察的支持。 但是,如果发现相互矛盾的数据,则可以推翻该理论。 许多重要的理论已被许多观察和实验证明是正确的,并且极不可能被反驳。 其中包括板块构造理论和进化论。