ACT科学中的实验设计问题

发布的多拉节目里| 2015年6月20日下午1:13:24

行为科学

每天你都有一个计划:无论是去上学还是去看电影。如果你还没有计划，你就会制定计划。科学家/研究人员是主要的计划者和控制狂(懂了吗?)

ACT科学部分要求你弄清楚这个计划是什么，以及假设它会如何改变。这两种类型的问题通常在研究摘要段落中找到。

要了解更多关于这种类型的文章和学习有用的ACT科学技巧，请查看3种ACT科学类文章．

在本文中，我将介绍:

两类研究
自变量和因变量
对比实验问题
关于:为什么科学家/学生做X?
关于实验假设变化的问题

在整篇文章中，我将深入探讨真正的ACT Science实践问题，并在此过程中提供ACT Science策略。

两类研究

观察和实验

在观察性研究,科学家只是收集数据并研究差异。例如，ACT Science上有一篇文章是关于测量来自不同邻近岛屿的雀类的喙深度的。

在实验研究中,科学家们做了一个实验，他们选择改变某些变量，看看结果如何变化。例如，ACT Science上有一篇文章是关于给蝌蚪不同数量的某种化学物质，观察它如何影响它们变成青蛙。

伙计，我可不想做他显微镜下的小蝌蚪。

在观察和实验研究中，科学家们都在寻找不同条件之间的差异。仅仅提供一个数据点并没有多大意义——例如，“a岛的雀喙平均深度为8毫米。”很好，这是什么意思?8毫米是大还是小?-没有比较，很难知道一项研究的重要性或意义。

科学家确实会比较苹果和橘子。

因此，科学家会在不同的场景中获取多个数据点，然后进行比较。ACT Science关于雀类的文章显示，“A岛雀的喙平均深度为8毫米，而B岛雀的喙平均深度为9毫米。”现在，我们可以比较一下这两者。B岛雀的平均喙深比a岛雀大。

这也是研究设计的不同之处科学家将研究同一一般领域的不同方面，以找到不同的答案。在一篇ACT科学文章中，你通常会在一篇文章中看到多个实验和研究(特别是在研究摘要和数据表示文章中-再次获取更多关于科学的信息行为科学部分的3种类型的文章点击这里)．它们将被标记为实验1 / 2 / 3或研究1 / 2 / 3。每个实验或研究将相互关联，但在主要方面有所不同。实验可能测量相同的变化，但使用不同的自变量，我们将在下面讨论:

自变量和因变量

在实验中，科学家经常改变实验变量，观察反应如何变化。科学家们积极改变的变量是独立变量．他们观察到的变量是因变量．这里有一个例子:

科学家1号正在进行一项实验，看橡胶球从斜坡上滚下来有多快。对于每次试验，科学家1号使用特定角度的不同倾斜度。科学家1号测试了10度、25度和50度的倾斜度。然后，科学家计算了球从斜坡顶部滚到底部所需的速度。你认为这里的自变量和因变量是什么?

的独立变量是科学家所控制的。在这种情况下，科学家1控制倾斜的程度。的因变量就是科学家所观察到的。在这种情况下，科学家1号正在观察球滚下斜坡的速度。就是这么简单!

科学家可能会在更复杂的场景下进行实验，比如电路或热传递，但概念是一样的。

ACT科学建议一:数据点通常用xy图表示，自变量通常在x轴上，因变量通常在y轴上。

ACT科学建议之二:在观察性研究中，研究人员没有自变量和因变量，因为他们无法真正控制他们所研究的内容——他们只是在观察。但不用担心——ACT考试不会要求你做出区分;这篇笔记只是为了提高你对实验是如何工作的理解。让我们尝试一个ACT科学练习题，它会问我们关于实验变量的问题:

让我们先来弄清楚这个问题:在实验2中，哪种化学物质是滴定剂，哪种是样品溶液?我不知道滴定和样品溶液是什么意思。我们需要先弄清楚滴定液和样品溶液在实验中意味着什么。

ACT科学建议3:我推荐的ACT科学策略是从使用试图回答ACT科学的所有问题．然而，你不能通过观察图像来理解这一点，所以你需要略读。从实验二开始，因为这是问题要问的，我们浏览一下，

这很有帮助，因为它告诉我们乙酸是实验2中的溶液之一，而不是HCl，但它没有告诉我们它是滴定液还是样品溶液。然而，即使不知道是哪一个，因为乙酸只在选项A和C中被提到，我们可以排除选项B和d。我们还知道没有使用HCl，因为题目说用乙酸代替，但这还没有帮助我们。因为答案A或c中没有使用盐酸，为了弄清楚醋酸是滴定剂还是样品溶液，我们必须略读其余的文章。在介绍中，它有这样一个有用的花边:

我们现在知道滴定剂是指加入的溶液样品溶液是加入滴定剂的溶液。现在，让我们浏览实验一以获取更多信息，因为我们仍然不知道答案。

所以，在最初的实验中，实验1，在HCl溶液中加入NaOH溶液。根据我们刚刚浏览的内容和介绍，这意味着NaOH是滴定剂，因为它是被加入的。盐酸是样品溶液，因为加入了氢氧化钠。这很有帮助!我们知道，在实验2中，相同的过程只是用醋酸而不是盐酸重复。NaOH仍然是滴定剂，乙酸取代HCl作为样品溶液。因此，答案是C。

ACT科学技巧/可变问题的策略:

当你试图回答关于实验变量的问题时，先从剖析问题开始。问问自己，它问的是自变量还是因变量，还是两者都问?它指的是哪个实验/研究?
接下来，看看相应的图片来帮助回答问题。
如果你需要更多的信息，浏览文章，从浏览题目所问的实验或研究开始。
如果你还没有找到你要找的东西，就浏览文章的其余部分。
使用排除法来帮助你缩小你的关注范围。
不要被隐藏的信息所欺骗。
这个问题很棘手，因为它要求你看实验一和介绍来找到关于实验二的信息。
要知道实验设计问题的答案总是隐藏在文章中。
所以继续挖掘!

对比实验

比较和对比实验问题是另一种类型实验设计问题．正如我之前提到的，ACT Science的文章通常会在同一篇文章中给你多个实验或研究。它们将被标记为实验1 / 2 / 3或研究1 / 2 / 3。注意:有时只有2个实验/研究，而不是3个。他们将处理相同的主题，但在重要的方面有所不同。

下面是一个小短文示例:

科学家们想研究不同类型的汽油对丰田普锐斯混合动力汽车行驶里程的影响。在研究1中，每辆丰田普锐斯都加满一箱无铅汽油。随后，这辆车以每小时55英里的速度在高速公路上行驶了100英里。测定了剩余汽油的量。在研究2中，实验重复，但给汽车的是优质汽油而不是无铅汽油。测定了剩余汽油的量。

太好了。让我们来分析一下。科学家们在这里研究什么?就在第一句话里，他们想研究不同类型的汽油对丰田普锐斯行驶里程的影响。

这两项研究在哪些方面相似?几乎每一种方法——在这两种方法中，汽车都以55英里每小时的速度在高速公路上行驶了100英里，并测量了剩余汽油量。

这两项研究在哪些方面有所不同?这是关键——在第二项研究中，科学家使用优质汽油而不是无铅汽油。通过这种方式，他们稍微改变了实验，这样他们就能发现一些新的东西。

ACT科学建议4:真正的ACT科学文章可能没有这么简单，但它们是相同的概念。在不同的实验中，有些东西会保持不变，但总会有关键的区别。确保你能找出这些差异。

学习检查点-这里的自变量和因变量是什么?自变量是所用气体的类型:无铅还是高级汽油。因变量是所测量的气体量:剩余的气体量。

他们为什么做X?

这是另一种类型的实验设计问题，其中y有人问我们为什么科学家们决定在实验设计中做出某种选择。例如:

就像我们之前做的那样，让我们试着弄清楚这个问题问了我们什么。我不知道" tared "是什么意思，所以我要浏览一下这篇文章。根据文章，

Tared意味着天平的平衡被重置为0g。问题是，学生们在上面放了一个圆柱体后把刻度重置为0g为了更好地测量什么?此外，根据文章，学生们将刻度重置为0g，然后向圆筒中灌满液体。为了回答这个问题，我们需要弄清楚学生们测量的是什么?

根据表1和文章，学生测量了水的质量(g)，乙醇的质量(g)，总质量(g)和密度(g/mL)。这个实验的目的是测量水和乙醇的质量以及液体的总质量，所以科学家们不想测量圆柱体的质量。因此，科学家们在测量H2O、乙醇和混合液体时，将刻度重置为0g，以排除圆柱体的质量。因此，答案是F。

ACT科学建议5:在大多数情况下，解决这个问题的方法是让实验更加稳健。科学家们真的很在意偏见或用意想不到的副作用搞砸实验。通过简化实验(在这种情况下，不测量圆柱体)，科学家们可以更确定他们的结果是准确的。

实验中的假设变化

几乎所有这类技能的问题都会问这样的问题:假设实验被重复，只不过科学家们做的不是_____，而是_____。你认为会发生什么?”下面是一个真正的ACT科学练习问题，以及回答问题的必要的视觉效果:

首先，理解这个问题要问的是什么——实验是如何被改变的，我们要测量什么?这个问题是关于使用一个5升的容器并添加7克二氧化碳。因为在原来的实验中使用了一个3升的容器和一个6升的容器，所以实验正在改变。新的实验仍然在测量同样的东西:添加7克二氧化碳时的压力。

然后，从图像中找出变量之间的关系。它们是成正比还是成反比?在这种情况下，我们可以看到加入的气体质量与压力成正比(有关关系的更多信息，请查看我们的另一篇文章-链接)

最后，结合所有这些知识回答问题。在6 L容器的实验中，添加7 g CO2时的压力约为500 torr。在3 L容器的实验中，添加7 g CO2时的压力约为1000 torr。因此，如果使用5升的容器，即在3 - 6升之间(虽然更接近6升)，在添加7克二氧化碳时的压力将在500 - 1000 torr之间。所以答案是G。

ACT科学建议6:不管问题有多复杂，解决这些问题的方法都是一样的。