מרכיבי החקר המדעי
איך מדענים חוקרים שאלות? נלמד את שלבי החקר המדעי
מהו חקר מדעי?
שלבי החקר המדעי
←
←
←
←
1. שאלה מדעית
שאלה שאפשר לבדוק בניסוי או בתצפית.
מאפיינים:
• ברורה וספציפית
• ניתנת לבדיקה
• מתמקדת בגורם אחד
דוגמה: 'כיצד משפיעה כמות האור על קצב נביטת זרעים?'
2. השערה
ניחוש מושכל לתשובה, מבוסס על ידע קודם.
מבנה: 'אם... אז...'
דוגמה: 'אם ניתן לזרעים יותר אור, אז הם ינבטו מהר יותר, כי אור נחוץ לפוטוסינתזה.'
3. תכנון ניסוי
תכנון מדויק של איך נבדוק את ההשערה.
כולל:
• הגדרת משתנים
• בחירת ציוד
• קביעת שלבים
• מספר חזרות
4. ביצוע ותוצאות
עושים את הניסוי ורושמים את התוצאות.
כולל:
• מדידות מדויקות
• טבלת נתונים
• תיעוד תצפיות
סוגי המשתנים
מהם משתנים?
משתנים הם הגורמים שמשפיעים על הניסוי:
משתנה בלתי-תלוי (משפיע):
מה שאנחנו משנים במכוון בניסוי.
דוגמה: כמות האור
משתנה תלוי (מושפע):
מה שאנחנו מודדים – התוצאה.
דוגמה: קצב הנביטה, גובה הנבטים
משתנים מבוקרים (קבועים):
גורמים שנשמרים קבועים כדי שלא ישפיעו.
דוגמה: סוג הזרעים, כמות המים, הטמפרטורה
שינוי רק משתנה אחד מאפשר לדעת מה באמת גרם לתוצאה!
סוגי המשתנים
משתנה בלתי-תלוי
• מה אנחנו משנים
• ציר X בגרף
• 'הסיבה'
• דוגמה: כמות אור, ריכוז דשן
דוגמה: הגורם שאנחנו בודקים
משתנה תלוי
• מה אנחנו מודדים
• ציר Y בגרף
• 'התוצאה'
• דוגמה: גובה צמח, אחוז נביטה
דוגמה: התוצאה שאנחנו בודקים
המשתנה התלוי 'תלוי' במשתנה הבלתי-תלוי!
דוגמאות לשאלות מדעיות
שאלה טובה
'כיצד משפיע ריכוז המלח על זמן התמוססות קרח?'
ניתנת לבדיקה, ספציפית, מתמקדת בגורם אחד.
שאלה פחות טובה
'האם מלח טוב?'
לא ספציפית, לא ברור מה בודקים, לא ניתנת לבדיקה מדעית.
שאלה טובה
'האם טמפרטורה גבוהה יותר מאיצה נביטת שעועית?'
ניתנת לבדיקה בניסוי פשוט.
שאלה פחות טובה
'למה הטבע יפה?'
סובייקטיבית, לא ניתנת למדידה מדעית.
דוגמה לתכנון ניסוי מלא
ניסוי: השפעת אור על נביטה
תכנון הניסוי
כל השלבים מהתחלה לסוף
שאלה: כיצד משפיעה כמות האור על אחוז נביטת זרעי שעועית?
השערה: אם נחשוף זרעים ליותר אור, אז אחוז הנביטה יגבר
משתנה בלתי-תלוי: כמות האור (0 שעות, 6 שעות, 12 שעות ביום)
משתנה תלוי: אחוז הזרעים שנבטו אחרי שבוע
משתנים מבוקרים: סוג זרעים, כמות מים, טמפרטורה, סוג קרקע, גודל כלי
ציוד: 30 זרעי שעועית, 3 כלים, אדמה, מים, מנורה, שעון עצר
שלבים: שותלים 10 זרעים בכל כלי, נותנים תנאי אור שונים, משקים אותו דבר, מודדים אחרי שבוע
שאלה לחשיבה
למה חשוב לשמור משתנים מבוקרים קבועים?
אם נשנה כמה גורמים בו-זמנית, לא נדע מה באמת גרם לתוצאה!
דוגמה: אם נשנה גם את כמות האור וגם את כמות המים, ונראה שצמחים גדלו יותר – איך נדע אם זה בגלל האור או בגלל המים?
לכן משנים רק דבר אחד (המשתנה הבלתי-תלוי) ושומרים את כל השאר קבוע.
זו הסיבה שניסויים מדעיים דורשים תכנון קפדני!
איך לזהות את סוגי המשתנים?
שאלות שעוזרות:
- משתנה בלתי-תלוי: 'מה אני משנה במכוון?'
- משתנה תלוי: 'מה אני מודד/בודק?'
- משתנים מבוקרים: 'מה אני שומר קבוע כדי שלא ישפיע?'
ניסוי לדוגמה: נשימה תאית בשמרים
ניסוי השמרים התופחים
להוכיח שיצורים חיים מבצעים נשימה תאית
שאלה: כיצד משפיעה כמות הסוכר על קצב נשימת השמרים?
השערה: ככל שריכוז הסוכר יעלה, ייפלט יותר גז CO₂ (הבלון יתנפח יותר)
משתנה בלתי-תלוי: כמות הסוכר (0, 1, 2, 3 כפיות)
משתנה תלוי: היקף הבלון (נפח הגז שנפלט)
משתנים מבוקרים: כמות שמרים, כמות מים, טמפרטורת מים (~40°C), זמן המתנה
ציוד: 4 בקבוקי פלסטיק, שמרים יבשים, סוכר, מים פושרים, בלונים, סרגל
ביצוע: מים+שמרים בכל בקבוק ← כמויות סוכר שונות ← בלון על הפתח ← המתנה 20 דק' ← מדידת היקף
תוצאה צפויה: יותר סוכר = בלון גדול יותר = יותר CO₂ מנשימה תאית
בניסויים רבים יש גם קבוצת ביקורת:
קבוצת ביקורת = קבוצה שלא מקבלת את הטיפול הנבדק.
היא משמשת להשוואה – כדי לראות מה קורה 'באופן טבעי' בלי ההשפעה שאנחנו בודקים.
דוגמה: בניסוי על השפעת דשן על גדילת צמחים:
• קבוצת ניסוי: צמחים עם דשן
• קבוצת ביקורת: צמחים ללא דשן
כך נוכל לראות אם הדשן באמת עשה הבדל!
משתנים בניסוי מדעי
השפעת אור על נביטה
שאלת המחקר: כיצד משפיעה כמות האור על אחוז נביטת זרעים?
משתנה בלתי-תלוי
מה אנחנו משנים במכוון
כמות האורמשתנה תלוי
מה אנחנו מודדים
אחוז הנביטה
משתנים מבוקרים
מה נשאר קבוע
כמות מים
טמפרטורה
סוג זרעים
סוג אדמה