Konu anlatımı
Programda hücre zarından madde geçişini etkileyen yüzey alanı, derişim farkı ve sıcaklık etkenlerinden biri üzerinde kontrollü bir deney yapman istenir. Bu alt başlıkta bilimsel yöntemin basamaklarını, değişkenleri ve laboratuvarda dikkat edilmesi gerekenleri göreceksin.
Bilimsel yöntemin basamakları
Bilimsel bir araştırma bir gözlem ve bu gözlemden doğan bir problemle başlar. Problemle ilgili bilgi toplanır ve probleme sınanabilir bir geçici cevap, yani hipotez önerilir. Hipotezi sınamak için kontrollü bir deney tasarlanır ve yapılır. Deneyden elde edilen veriler kaydedilir, tablo ya da grafiğe dökülerek çözümlenir. Sonuç hipotezi destekliyorsa hipotez güçlenir; desteklemiyorsa hipotez değiştirilir ya da yeni bir hipotez kurulup yeniden sınanır. Sonuçlar raporlanarak diğer bilim insanlarının değerlendirmesine sunulur.
Değişkenler ve kontrol grubu
Bağımsız değişken, araştırmacının bilerek değiştirdiği etkendir; örneğin sıcaklık. Bağımlı değişken, bağımsız değişkene bağlı olarak değişen ve ölçülen sonuçtur; örneğin bir maddenin yayılma süresi. Kontrol edilen değişkenler ise sonucu etkileyebilecek, ama deney boyunca bütün düzeneklerde aynı tutulan koşullardır. Sınanan etkenin uygulanmadığı ya da normal koşulda bırakılan düzeneğe kontrol grubu denir; sonuçlar bu grupla karşılaştırılır. Bir deneyde aynı anda birden fazla etken değiştirilirse sonucun hangi etkenden kaynaklandığı anlaşılamaz.
Örnek deney: yüzey alanı
Problem: Yüzey alanı madde geçişinin hızını etkiler mi? Hipotez: Yüzey alanı büyük olan yapıda madde geçişi daha hızlıdır. Deney: Aynı patatesten toplam kütleleri eşit iki örnek hazırlanır; biri tek bir küp, öbürü aynı kütlede küçük küplere bölünmüş parçalardır. İki örnek aynı sıcaklıkta, aynı miktarda ve aynı derişimdeki boyalı bir çözeltiye aynı süre bırakılır. Sonra parçalar kesilip boyanın ilerlediği kısım karşılaştırılır. Küçük küplerin toplam yüzeyi daha büyük olduğu için boyanmış kısım oransal olarak daha fazla bulunur. Bu deneyde bağımsız değişken yüzey alanı, bağımlı değişken boyanan kısmın oranıdır.
Laboratuvar araçları ve güvenlik
Biyoloji laboratuvarında mikroskop, lam ve lamel, beher, dereceli silindir, deney tüpü ve tüplük, pipet, petri kabı, termometre, terazi ve ispirto ocağı gibi temel araçlar kullanılır. Laboratuvarda önlük, gerekiyorsa eldiven ve koruyucu gözlük takılır; kimyasallar koklanmaz ve tadına bakılmaz, pipetle sıvı ağızla çekilmez. Isıtılan tüpün ağzı kimseye doğru tutulmaz. Kırılan cam malzeme ve kimyasal atıklar öğretmene haber verilerek uygun biçimde toplanır. Çalışma bitince eller yıkanır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir öğrenci sıcaklığın difüzyon hızına etkisini araştırmak istiyor. Bu araştırma için bir hipotez yazınız; bağımsız, bağımlı ve kontrol edilen değişkenleri belirtiniz.
Çözüm. Hipotez: Sıcaklık arttıkça difüzyon hızı artar. Öğrenci eşit hacimdeki suyu farklı sıcaklıklara getirip her birine aynı büyüklükte birer damla mürekkep damlatabilir. Bağımsız değişken suyun sıcaklığıdır. Bağımlı değişken, mürekkebin suyu eşit renklendirmesi için geçen süredir. Kap büyüklüğü ve biçimi, su miktarı, mürekkebin cinsi, damla büyüklüğü ve kapların sarsılmaması kontrol edilen değişkenlerdir.
Örnek 2. Bir öğrenci aynı deneyde hem sıcaklığı hem mürekkep miktarını değiştiriyor ve sıcak sudaki mürekkebin daha hızlı yayıldığını görüyor. Bu sonuçtan 'sıcaklık difüzyonu hızlandırır' yargısına varılabilir mi?
Çözüm. Varılamaz. Deneyde iki etken birlikte değiştirildiği için hızlanmanın sıcaklıktan mı yoksa mürekkep miktarındaki farktan mı kaynaklandığı anlaşılamaz. Kontrollü bir deneyde yalnızca bir etken, yani bağımsız değişken değiştirilmeli; diğer bütün koşullar aynı tutulmalıdır. Öğrenci deneyi mürekkep miktarını sabit tutarak tekrarlamalıdır.
Sık yapılan hatalar
- Hipotezi kesin bir sonuç gibi yazmak; hipotez sınanabilir bir geçici cevaptır.
- Bir deneyde birden fazla etkeni aynı anda değiştirmek.
- Bağımlı değişken ile bağımsız değişkeni karıştırmak.
- Problem → hipotez → kontrollü deney → veri → sonuç.
- Bağımsız değişken değiştirilir, bağımlı değişken ölçülür, diğer koşullar sabit tutulur.
- Laboratuvarda önlük ve koruyucu gözlük takılır; kimyasallar koklanmaz ve tadına bakılmaz.