受控条件是在每次试验中保持相同的因素,因此它不可能是结果出现差异的原因。在综合科学(Combined Science)中,数据处理和设计题会要求你写出受控条件,并发现某个条件其实没有被控制。
本课属于调查与证据。下面的数据是为练习而虚构的。
怎样判断哪些条件保持不变?
先贴三个标签:自变量(independent variable,刻意改变的量)、因变量(dependent variable,被测量的量)和受控条件(其他可能有影响的一切)。然后逐行阅读结果,检查每个受控条件的数值是否相同。
如果两行之间有两样东西不同,你就无法说是哪一个造成了结果的变化。
例题
一名学生研究水温如何影响糖溶解的快慢。虚构结果如下:
| 试验 | 水温(°C) | 水的体积(cm³) | 糖的质量(g) | 搅拌 | 溶解时间(s) |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 20 | 100 | 5.0 | 轻轻 | 48 |
| B | 40 | 100 | 5.0 | 轻轻 | 31 |
| C | 60 | 100 | 5.0 | 用力 | 12 |
第 1 步,标出变量。 自变量:水温。因变量:溶解时间。
第 2 步,逐列检查。 每一行的体积都是 100 cm³,糖的质量都是 5.0 g,所以两者是受控的。
第 3 步,找出漏洞。 搅拌在 A 和 B 是轻轻的,在 C 却是用力的。试验 C 中搅拌没有被控制。
第 4 步,判断影响。 从 A 到 B 只有温度改变,时间减少了 48 − 31 = 17 s。从 B 到 C 时间减少 31 − 12 = 19 s,但温度和搅拌同时改变,所以这次下降不能只归功于温度。
要留意的错误
错误答案:“所有条件都受控,因为用了同样的糖和同一个烧杯。”
列出相同的物品,并不能证明所有相关因素都相同。这位学生漏看了数值不同的那一列。要逐行检查每个因素,之后才能说它受控。
自我检测
1. 在上表中,要让试验 C 与 B 成为公平比较,最小的改动是什么?
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试验 C 改用轻轻搅拌,这样 B 与 C 之间只有温度不同。
2. 一名学生比较明亮处和阴暗处的植物生长。明亮处还靠近一扇打开的窗。写出可能没有受控的条件。
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温度(或空气流动)。明亮处不只是光线不同。
3. 为什么“同一个烧杯”对糖的实验来说是很弱的受控条件?
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烧杯几乎不会影响糖溶解的快慢,写它说明你没抓住关键。更好的答案是水的体积、糖的质量和搅拌。
接下来学什么
下一课是说明一个安全的概念性测量改进,让读数本身的误差更小。科学调查评议工具可以让你练习写有证据支持的评议,调查练习题则把所有内容混合起来。
当别人把你的答案读回给你听时,学生常能自己发现漏洞。这正是一对一线上综合科学补习中的反馈方式。