بررسی پدیده‌های کیفی
کمی سازی مقادیر کیفی: ممکن است پدیده‌ی مورد بررسی خاصیت کیفی داشته باشد و نتوانیم آن را مستقیما اندازه‌گیری کنیم، در چنین مواقعی نیاز است تا به روشی هوشمندانه، خاصیتی از پدیده را انتخاب نماییم که قابلیت اندازه گیری دارد. این خاصیت را تابع می نامیم.
مثال: فرض کنید می‌خواهیم رفتار عسلی که از قاشق روی زمین می‌ریزد را بررسی کنیم. عسل به صورت مستقیم پایین نمی‌آید بلکه نزدیک زمین، به صورت حلقه در می‌آید. هدف، بررسی الگوهای دایروی تشکیل شده پس از ریختن عسل از قاشق است (شکل را ببینید). برای بررسی کمی این پدیده، مثلاً می‌توان شعاع حلقه‌ی به وجود آمده را به عنوان معیاری برای اندازه گیری شدتِ پدیده، اندازه‌گیری کرد. شعاع حلقه تابعی از متغیرهای مختلف (مانند ارتفاع، دما و حجم عسلی که از قاشق ریخته می شود) است.
چیدمان آزمایش
قابلیت اندازه گیری: در طراحی چیدمان بایستی حتما برای امکانات اندازه‌گیری پارامترها برنامه‌ریزی داشته باشیم. هرچند ممکن است نیاز به کالیبراسیونِ معیارِ اندازه‌گیری باشد. همچنین بد نیست به قابلیت عکس برداری یا فیلمبرداری از مراحل آزمایش فکر کنیم تا مطمئن شویم چیزی را از دست نمی دهیم.
مثال: در مثال ریختن عسل از قاشق، برای ثبت قطر (اندازه گیری عددی) نیازمند وسیله ی اندازه گیری هستیم. در این مورد می توان یک خط کش در نزدیکی دایره های تشکیل شده قرار داد و از پدیده عکس برداری کرد. سپس می توان با یک ترفند ساده قطر عسل را در عکس اندازه گیری کرد. کافیست تعداد پیکسل های قطر عسل را بشمریم و با تعداد پیکسل های یک سانتیمتر از طول خط کش مقایسه کنیم (کالیبراسیون) مثلا اگر هر سانتیمتر از خط کش 150 پیکسل باشد و قطر حلقه ی عسل 300 پیکسل باشد، می فهمیم قطر عسل 2 سانتیمتر است.
مثال: در پدیده ی دیگری فرض کنید می خواهیم دانه های شن را اندازه گیری کنیم و مجبوریم از میکروسکوپ استفاده کنیم. اینجا بایستی به جای خط کش از یک معیار ظریف تر استفاده کنیم. یک سیم نازک یا یک سوزن برای این کار مناسب تر است. کافیست ضخامت سیم یا سوزن را با "ریزسنج" اندازه گیری کنیم و سپس از آن زیر میکروسکوپ عکس بگیریم و تعداد پیکسل هایش را با نمونه مورد نظر مقایسه کنیم (در آزمایشگاه به شما آموزش خواهیم داد که چگونه از نمونه زیر میکروسکوپ عکس بگیرید)
ثبات چیدمان: چیدمان آزمایش باید ثبات داشته باشد. یعنی اولاً مقدار پارامترها حین آزمایش کمترین تغییر خارج از کنترل را داشته باشند، ثانیاً چیدمان به لحاظ مکانیکی پایدار باشد. به این معنا که حداقل لرزش را داشته و در برابر نیاز آزمایش مقاوم باشد.
همچنین بایستی چیدمان را به گونه‌ای بچینیم که حین داده‌گیری دستانمان بیشترین میزان آزادی را داشته باشد. سعی کنیم به جای نگه داشتن وسایل با دستانمان، آن‌ها را روی پایه ببندیم و در حالت ایده‌آل، چیدمان را به گونه‌ای طراحی کنیم که بتوانیم آن را با به‌کارگیری ادوات الکترونیکی یا رایانه، کنترل کنیم.
مثال: در آزمایش ریختن قاشق از عسل، یک مشکل تمام شدن عسل داخل قاشق است. برای رعایت "ثبات چیدمان" می توان به جای قاشق، ظرفی بزرگتر را قرار داد. همچنین برای ثابت ماندن ارتفاع، می توان از یک پایه برای نگه داشتن ظرف استفاده کرد.
چیدمان حداکثری: چیدمان طراحی شده، علاوه بر سادگی، بهتر است قابلیت بررسی حداکثری پارامترها (متغیرها) را داشته باشد. به این معنا که هم بتوان بیشترین تعداد پارامترها را آزمایش کرد و هم اینکه بتوان مقدار هر پارامتر را در بازه‌ی بزرگی تغییر داد.
مثال: فرض کنید می خواهیم اثر "ارتفاع ریختن" را بررسی کنیم. "چیدمان حداکثری" می گوید پایه ای انتخاب کنیم که بیشترین قابلیت تغییر ارتفاع را داشته باشد. حال اگر بخواهیم اثر "مقدار عسلی که جاری می شود" را بررسی کنیم، "چیدمان حداکثری" می گوید ظرفی را به جای قاشق قرار دهیم که قابلیت تنظیم مقدار عسل جاری شده از کمترین مقدار مورد نیاز تا بیشترین مقدار مورد نظر را داشته باشد.
طراحی چیدمان آزمایش به عهده خود دانش آموز است. میزان خلاقیت در به کارگیری مواد خام یا ادوات آماده، تعیین کننده‌ی کیفیت آزمایش است، پس بهتر است قبل از آن که دست به کار شویم، در مورد چیدمان خود خوب فکر کنیم و آن را از زوایای مختلف بررسی کنیم. همچنین با دیگران در مورد آن مشورت کنیم. علاوه بر این حین آزمایش نیز می‌توانیم برای بهبود چیدمان بیاندیشیم.
- طبقه بندی: صفحات راهنما