प्रयोग एक ऐसी विधि है जिसके द्वारा वैज्ञानिक नए ज्ञान प्राप्त करने की आशा में प्राकृतिक घटनाओं की जांच करते हैं। अच्छे प्रयोग एक विशिष्ट चर को अलग करने और परीक्षण करने के लिए एक तार्किक डिजाइन का पालन करते हैं जिसे ठीक से परिभाषित किया गया है। प्रायोगिक डिजाइन के मूल सिद्धांतों को सीखकर, आप इन सिद्धांतों को अपने स्वयं के प्रयोगों में लागू करने में सक्षम होंगे। कोई फर्क नहीं पड़ता, सभी अच्छे प्रयोग वैज्ञानिक पद्धति के तार्किक और निगमनात्मक सिद्धांतों के अनुसार संचालित होते हैं, पांचवीं कक्षा की आलू घड़ी परियोजनाओं से लेकर उन्नत हिग्स बोसॉन अनुसंधान तक।
कदम
विधि 1 में से 2: वैज्ञानिक प्रयोगों को डिजाइन करना
चरण 1. एक विशिष्ट विषय चुनें।
ऐसे प्रयोग जिनके परिणाम वैज्ञानिक मानसिकता में बदलाव लाते हैं, बहुत दुर्लभ हैं। अधिकांश प्रयोग कुछ छोटे प्रश्नों के उत्तर देते हैं। अनेक प्रयोगों के संचित आँकड़ों से वैज्ञानिक ज्ञान का निर्माण होता है। ऐसा विषय या अनुत्तरित प्रश्न चुनें, जिसका दायरा छोटा हो और परीक्षण में आसान हो।
- उदाहरण के लिए, यदि आप कृषि उर्वरकों के साथ प्रयोग करना चाहते हैं, तो इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास न करें, "फसल उगाने के लिए किस प्रकार का उर्वरक सर्वोत्तम है?" दुनिया में कई अलग-अलग प्रकार के उर्वरक और कई अलग-अलग प्रकार के पौधे हैं - एक प्रयोग दोनों के लिए सार्वभौमिक निष्कर्ष नहीं निकाल सकता है। प्रयोग को डिजाइन करने के लिए एक बेहतर सवाल यह होगा कि "उर्वरक में नाइट्रोजन की किस सांद्रता ने सबसे बड़ी मकई की फसल का उत्पादन किया?"
- आधुनिक वैज्ञानिक ज्ञान बहुत व्यापक है। यदि आप वैज्ञानिक अनुसंधान करने का इरादा रखते हैं, तो अपना प्रयोग डिजाइन करना शुरू करने से पहले अपने विषय पर विस्तार से शोध करें। क्या किसी पिछले प्रयोग ने ऐसे प्रश्नों का उत्तर दिया है जो आपके प्रयोग के सीखने का विषय थे? यदि हां, तो क्या मौजूदा प्रयोगों द्वारा उत्तर नहीं दिए गए प्रश्नों के उत्तर देने के लिए अपने विषय को अनुकूलित करने का कोई तरीका है?
चरण 2. अपने चर को अलग करें।
अच्छे विज्ञान प्रयोग विशिष्ट, मापने योग्य मापदंडों का परीक्षण करते हैं जिन्हें कहा जाता है चर।
सामान्य शब्दों में, एक वैज्ञानिक उस चर के मूल्य के लिए एक प्रयोग करता है जिसका वह परीक्षण कर रहा है। प्रयोग करते समय एक महत्वपूर्ण बात समायोजन है केवल आप जिस विशिष्ट चर का परीक्षण कर रहे हैं (और कोई अन्य चर नहीं)।
उदाहरण के लिए, हमारे उर्वरक प्रयोग उदाहरण में, हमारे वैज्ञानिक मिट्टी में कई बड़े मकई के पौधे लगाएंगे जो विभिन्न नाइट्रोजन सांद्रता के साथ निषेचित होते हैं। यह प्रत्येक पौधे को आवश्यक मात्रा में उर्वरक देगा बिल्कुल सही वैसा ही। वह यह सुनिश्चित करेगा कि उपयोग किए गए उर्वरकों की रासायनिक संरचना नाइट्रोजन सांद्रता के अलावा भिन्न नहीं है - उदाहरण के लिए, वह अपनी किसी भी मक्का की फसल के लिए उच्च मैग्नीशियम सांद्रता वाले उर्वरकों का उपयोग नहीं करेगा। वह अपनी प्रत्येक प्रायोगिक प्रतिकृति में एक ही समय में और एक ही मिट्टी के प्रकार पर समान संख्या में और मकई के पौधों की प्रजातियां भी लगाएंगे।
चरण 3. एक परिकल्पना बनाएँ।
परिकल्पना प्रयोगात्मक परिणामों की भविष्यवाणी है। यह केवल अनुमान से अधिक होना चाहिए - एक प्रयोग विषय चुनते समय आपके द्वारा किए गए शोध से एक अच्छी परिकल्पना की सूचना मिलती है। अपने क्षेत्र में अन्य सहयोगियों द्वारा किए गए इसी तरह के प्रयोगों के परिणामों के आधार पर अपनी परिकल्पना को आधार बनाएं, यदि आप एक ऐसी समस्या का समाधान कर रहे हैं जिसका गहराई से अध्ययन नहीं किया गया है, तो आप साहित्यिक शोध और रिकॉर्ड किए गए अवलोकनों के संयोजन के आधार पर मिल सकते हैं। याद रखें कि यदि आप अपना सर्वश्रेष्ठ शोध करते हैं, तो भी आपकी परिकल्पना गलत साबित हो सकती है - इस मामले में, आप अभी भी अपनी भविष्यवाणी को "नहीं" साबित करके अपने ज्ञान का विस्तार कर रहे हैं।
आमतौर पर, परिकल्पनाओं को मात्रात्मक घोषणात्मक वाक्यों के रूप में व्यक्त किया जाता है। एक परिकल्पना भी प्रयोगात्मक मापदंडों को मापने के तरीके का उपयोग करती है। हमारे उर्वरक उदाहरण के लिए एक अच्छी परिकल्पना है: "एक मकई के पौधे को एक पौंड नाइट्रोजन प्रति बुशल खिलाया जाता है, जो एक अलग नाइट्रोजन पूरक के साथ उगाए गए समकक्ष मकई फसल की तुलना में अधिक उपज का उत्पादन करेगा।
चरण 4. अपने डेटा संग्रह की योजना बनाएं।
पहले से जान लें कि "कब" आप डेटा एकत्र करेंगे, और "किस प्रकार का" डेटा आप एकत्र करेंगे। इस डेटा को पूर्व निर्धारित समय पर, या अन्य मामलों में, नियमित अंतराल पर मापें। उदाहरण के लिए, हमारे उर्वरक प्रयोग में, हम वृद्धि की अवधि के बाद अपने मकई के पौधे का वजन d (किलोग्राम में) मापेंगे। हम इसकी तुलना प्रत्येक पौधे पर लागू उर्वरक की नाइट्रोजन सामग्री से करेंगे। अन्य प्रयोगों में (जैसे कि वे जो समय के साथ एक चर में परिवर्तन को मापेंगे), नियमित अंतराल पर डेटा एकत्र करना आवश्यक है।
- समय से पहले डेटा तालिका बनाना एक अच्छा विचार है - जैसे ही आप इसे रिकॉर्ड करते हैं, आप तालिका में अपने डेटा मान दर्ज करते हैं।
- आश्रित और स्वतंत्र चर के बीच अंतर जानें। स्वतंत्र चर वह चर है जिसे आप बदलते हैं और आश्रित चर वह है जो स्वतंत्र चर से प्रभावित होता है। हमारे उदाहरण में, "नाइट्रोजन सामग्री" "स्वतंत्र" चर है, और "उपज (किलो में)" "निर्भर" चर है। आधार तालिका में दोनों चरों के लिए कॉलम होंगे क्योंकि वे समय के साथ बदलते हैं।
चरण 5. अपने प्रयोग को विधिपूर्वक संचालित करें।
अपना प्रयोग चलाएँ, अपने चरों के लिए परीक्षण करें। इसके लिए आपको लगभग हमेशा कुछ परिवर्तनशील मानों के लिए बार-बार प्रयोग करने की आवश्यकता होती है। हमारे उर्वरक उदाहरण में, हम कई समान मक्के की फसलें उगाएंगे और नाइट्रोजन की अलग-अलग मात्रा वाले उर्वरक को लागू करेंगे। आम तौर पर, जितना अधिक व्यापक डेटा आपको मिलता है, उतना ही बेहतर होता है। जितना संभव हो उतना डेटा रिकॉर्ड करें।
- एक अच्छे प्रयोगात्मक डिजाइन में वह शामिल होता है जिसे के रूप में जाना जाता है नियंत्रण। आपके प्रतिकृति प्रयोगों में से एक में वह चर शामिल नहीं होना चाहिए जिसका आप परीक्षण कर रहे हैं। हमारे उर्वरक उदाहरण में, हम एक मकई के पौधे को शामिल करेंगे जो बिना नाइट्रोजन के उर्वरक प्राप्त करता है। यह हमारा नियंत्रण होगा - वह आधार रेखा होगी जिसके विरुद्ध हम अन्य मक्का फसलों की वृद्धि को मापेंगे।
- अपने प्रयोग में किसी भी और सभी सुरक्षा संबंधी पदार्थों या प्रक्रियाओं का निरीक्षण करें।
चरण 6. अपना डेटा एकत्र करें।
यदि संभव हो तो सीधे टेबल पर डेटा रिकॉर्ड करें - यह आपको बाद में डेटा को फिर से दर्ज करने और मर्ज करने से रोकेगा। अपने डेटा में बाहरी का आकलन करने का तरीका जानें.
अपने डेटा को यथासंभव नेत्रहीन रूप से चित्रित करना हमेशा एक अच्छा विचार है। चार्ट पर डेटा बिंदु बनाएं और सबसे उपयुक्त रेखा या वक्र के साथ रुझान व्यक्त करें। इससे आपको (और इस ग्राफ़ को देखने वाले किसी अन्य व्यक्ति को) डेटा में पैटर्न की कल्पना करने में मदद मिलेगी। अधिकांश बुनियादी प्रयोगों के लिए, स्वतंत्र चर को क्षैतिज x-अक्ष पर और चर को लंबवत y-अक्ष पर बारी-बारी से प्लॉट किया जाता है।
चरण 7. अपने डेटा का विश्लेषण करें और निष्कर्ष निकालें।
क्या आपकी परिकल्पना सही है? क्या डेटा में कोई देखने योग्य रुझान हैं? क्या आपको कोई अप्रत्याशित डेटा मिला? क्या आपके पास अनुत्तरित प्रश्न हैं जो भविष्य के प्रयोगों का आधार बन सकते हैं? परिणामों का आकलन करते समय इन प्रश्नों के उत्तर देने का प्रयास करें। यदि आपका डेटा एक निश्चित "हां" या "नहीं" परिकल्पना प्रदान नहीं करता है, तो अतिरिक्त प्रयोगात्मक परीक्षण करने और अधिक डेटा एकत्र करने पर विचार करें।
अपने परिणाम साझा करने के लिए, एक व्यापक वैज्ञानिक पत्र लिखें। वैज्ञानिक पत्र लिखने का तरीका जानना एक उपयोगी कौशल है - हाल के शोध के परिणामों को एक निश्चित प्रारूप में लिखा और प्रकाशित किया जाना चाहिए।
विधि २ का २: उदाहरण प्रयोग चलाना
चरण 1. एक विषय चुनें और अपने चर परिभाषित करें।
इस उदाहरण के कारण, हमारे पास एक सरल और छोटा प्रयोग होगा। अपने प्रयोग में, हम आलू गन की फायरिंग रेंज पर विभिन्न एयरोसोल ईंधन के प्रभाव की जांच करेंगे।
- इस मामले में, हम जिस प्रकार के एयरोसोल ईंधन का उपयोग कर रहे हैं वह "स्वतंत्र चर" (वह चर जिसे हम बदल देंगे) है, जहां बुलेट दूरी "आश्रित चर" है।
- इस प्रयोग में कुछ विचार करने योग्य हैं - क्या यह सुनिश्चित करने का कोई तरीका है कि प्रत्येक आलू की गोली का वजन समान हो? क्या प्रत्येक शॉट के लिए समान मात्रा में ईंधन का उपयोग करने का कोई तरीका है? ये दोनों बंदूक की फायरिंग रेंज को प्रभावित कर सकते हैं। पहले प्रत्येक गोली के वजन को मापें और प्रत्येक शॉट के लिए समान मात्रा में एरोसोल स्प्रे का उपयोग करें।
चरण 2. एक परिकल्पना बनाएं।
यदि हम हेयर स्प्रे, कुकिंग स्प्रे और स्प्रे पेंट का परीक्षण करते हैं, तो मान लें कि हेयर स्पारी में अन्य स्प्रे की तुलना में ब्यूटेन सामग्री के साथ एयरोसोल ईंधन होता है। चूंकि हम जानते हैं कि ब्यूटेन ज्वलनशील है, इसलिए हम यह अनुमान लगा सकते हैं कि प्रज्वलित होने पर हेयर स्प्रे अधिक जोर पैदा करेगा, जिससे आलू की गोली बहुत दूर तक जाएगी। हम परिकल्पना लिखेंगे: "हेयर स्प्रे में एयरोसोल ईंधन में उच्च ब्यूटेन सामग्री, औसतन 250-300 ग्राम वजन वाले आलू की गोलियों से फायरिंग करते समय लंबी फायरिंग रेंज का उत्पादन करेगी।"
चरण 3. अपना पिछला डेटा संग्रह सेट करें।
अपने प्रयोग में, हम प्रत्येक एरोसोल ईंधन का 10 बार परीक्षण करेंगे और औसत उपज की गणना करेंगे। हम एक एरोसोल ईंधन का भी परीक्षण करेंगे जिसमें प्रायोगिक नियंत्रण के रूप में ब्यूटेन शामिल नहीं है। तैयार करने के लिए, हम अपने आलू तोप को इकट्ठा करेंगे, यह सुनिश्चित करने के लिए इसका परीक्षण करेंगे कि यह काम करता है, एक एरोसोल स्प्रे खरीदता है और फिर हमारे आलू की गोली को काटता है और तौलता है।
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हम पहले एक डेटा टेबल भी बनाएंगे। हमारे पास पांच लंबवत कॉलम होंगे:
- सबसे बाएं कॉलम को "टेस्ट #" लेबल किया जाएगा। इस कॉलम के सेल में 1-10 नंबर होंगे, जो फायरिंग के प्रत्येक प्रयास को दर्शाता है।
- अगले चार कॉलमों पर उस एरोसोल स्प्रे के नाम से लेबल लगाया जाएगा जिसका प्रयोग हमने प्रयोग में किया था। प्रत्येक कॉलम हेडर के तहत दस सेल जिनमें फायरिंग के प्रत्येक प्रयास की दूरी (मीटर में) होगी।
- ईंधन के लिए चार स्तंभों में से प्रत्येक के नीचे, प्रत्येक दूरी के लिए औसत मान लिखने के लिए जगह छोड़ दें।
चरण 4. प्रयोग करें।
हम प्रत्येक एरोसोल स्प्रे का उपयोग दस गोलियों को फायर करने के लिए करेंगे, प्रत्येक गोली को फायर करने के लिए समान मात्रा में एरोसोल का उपयोग करेंगे। प्रत्येक शॉट के बाद, हम प्रत्येक गोली के बीच की दूरी को मापने के लिए एक टेप उपाय का उपयोग करेंगे। इस डेटा को डेटा तालिका में रिकॉर्ड करें।
कई प्रयोगों की तरह, हमारे प्रयोग में कुछ सुरक्षा मुद्दे हैं जिनका हमें पालन करना चाहिए। हम जिस एयरोसोल ईंधन का उपयोग करते हैं वह ज्वलनशील होता है - हमें आलू गन शूटर के कवर को अच्छी तरह से बंद करना चाहिए और ईंधन को प्रज्वलित करते समय मोटे दस्ताने पहनने चाहिए। गोलियों से आकस्मिक चोट से बचने के लिए, हमें यह भी सुनिश्चित करना चाहिए कि हम (या अन्य लोग) फायरिंग करते समय बंदूक के साथ खड़े हों - न कि उसके आगे या पीछे।
चरण 5. डेटा का विश्लेषण करें।
मान लीजिए, हम पाते हैं कि, औसतन हेयर स्प्रे आलू को सबसे दूर तक मारता है, लेकिन कुकिंग स्प्रे अधिक सुसंगत है। हम इस डेटा की कल्पना कर सकते हैं। प्रति स्प्रे औसत दूरी को दर्शाने का एक अच्छा तरीका एक बार ग्राफ है, जहां एक स्कैटर प्लॉट प्रत्येक ईंधन की फायरिंग दूरी में भिन्नता दिखाने का एक शानदार तरीका है।
चरण 6. अपने निष्कर्ष निकालें।
अपने प्रयोगों के परिणाम देखें। अपने आंकड़ों के आधार पर हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि हमारी परिकल्पना सही है। हम यह भी कह सकते हैं कि हमें कुछ ऐसा मिला जिसकी हमने भविष्यवाणी नहीं की थी - कि कुकिंग स्प्रे ने सबसे सुसंगत परिणाम दिए। हम किसी भी समस्या या गड़बड़ी की रिपोर्ट कर सकते हैं - मान लें कि स्प्रे पेंट से पेंट आलू तोप के फायरिंग कक्ष में बनता है, जिससे बार-बार फायरिंग मुश्किल हो जाती है। अंत में, हम आगे के शोध के लिए क्षेत्रों का सुझाव दे सकते हैं - उदाहरण के लिए, शायद अधिक ईंधन के साथ, हम लंबी दूरी प्राप्त कर सकते हैं।
हम अपने परिणामों को वैज्ञानिक पत्रों के रूप में भी दुनिया के साथ साझा कर सकते हैं - हमारे प्रयोगों के विषय के बाद से, इस जानकारी को विज्ञान प्रदर्शनियों के तीन गुना के रूप में प्रस्तुत करना अधिक उपयुक्त हो सकता है।
टिप्स
- मज़े करो और सुरक्षित रहो।
- विज्ञान बड़े सवाल पूछने के बारे में है। ऐसा विषय चुनने से न डरें जो आपने पहले न देखा हो।
चेतावनी
- आंखों की सुरक्षा पहनें।
- अगर आपकी आंखों में कुछ चला जाता है, तो कम से कम 5 मिनट के लिए अच्छी तरह से धो लें।
- अपने कार्यस्थल के पास खाने-पीने की चीजें न रखें।
- प्रयोग से पहले और बाद में हाथ धोएं।
- तेज चाकू, खतरनाक रसायनों या गर्म आग का उपयोग करते समय, सुनिश्चित करें कि एक वयस्क आपको देख रहा है।
- रसायनों को संभालते समय रबर के दस्ताने पहनें।
- बालों को वापस बांधें।
