Στάδια έρευνας 1 1. παρατηρώ, αναζητώ 2. ορίζω πρόβλημα (τίτλος θέματος έρευνας: Σύντομος έως 10 λέξεις Περιλαμβάνει τις δύο μεταβλητές χ, ψ μετρήσιμες) 3. διατύπωση υπόθεσης (αν τότε / κι εδώ περιέχονται οι μεταβλητές μας) 4. πειραματική διάταξη 5. μετρήσεις, δεδομένα, αποτελέσματα 6. συμπεράσματα
* Δύο μεταβλητές στο πείραμα: Υ= f (X) * εξαρτημένη Υ και ανεξάρτητη Χ (δίνω τιμές, μεταβάλλω) * Μετρήσιμες μεταβλητές (όργανα μέτρησης μονάδες) ελεγχόμενες μεταβλητές (συνθήκες που επηρεάζουν) * προπείραμα δοκιμή * αξιόπιστο αποτέλεσμα μιας έρευνας έχω όταν ανακαλύψω όλες τις ελεγχόμενες μεταβλητές! 2
ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ 1 3 ΦΥΣΙΚΕΣ Αναγνωρίσιμες: χρώμα ιχ, μοντέλο ιχ Μετρήσιμες: εισόδημα, χρόνος, θερμοκρασία, χρόνος, ταχύτητα, τάση, ένταση, αντίσταση ρεύματος κ.ά. Ποσοτικές συνεχείς: βάρος, ύψος, ηλικία Ποσοτικές ασυνεχείς ή διακριτές: αριθμός παιδιών, επιβατών
Μεταβλητές 2 4 ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΕΣ: Υποθετικές μεταβλητές Δεν μπορούν να μετρηθούν αλλά εκτιμούνται με κατάλληλη μεθοδολογία Π.χ. ευτυχία, άγχος, IQ
Μεταβλητές 3 5 ΣΤΑΘΕΡΕΣ Κοινά χαρακτηριστικά που έχουν όλα τα στοιχεία ενός συνόλου Π.χ. Αριθμός ματιών που έχει ο άνθρωπος Αριθμός ποδιών α-λόγου
Μεταβλητές 4 6 ΕΠΙΠΕΔΑ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ Διαφορετικές καταστάσεις ή τιμές που μπορεί να πάρει μία μεταβλητή
8
9
Σκέφτομαι? Φυτό (ανάπτυξη, ύψος: εξαρτημένη μεταβλητή Υ) Μεταβλητές Χ, (ανεξάρτητη) ελεγχόμενες? (συνθήκες πειράματος) Νερό (είδος (βρύση, εμφιαλωμένο, θαλασσινό), ποσότητα, συχνότητα ποτίσματος Χώμα (είδος, μάρκα, ποσότητα, συχνή αλλαγή) Γλάστρα (διαστάσεις, ρηχή, βάθος, μεγάλη επιφάνεια, στενότητα και βάθος) Λίπασμα (είδος, ποσότητα, συχνότητα) Φως (ήλιος, τεχνητό λάμπα) χρόνος έκθεσης Θερμοκρασία Καιρός, εποχές Χρόνος ημέρας (πρωί, μεσημέρι, βράδυ) 10
Σκέφτομαι? 11 Ανεμογεννήτρια Μεταβλητές Εξαρτημένη Υ Ανεξάρτητη Χ Ελεγχόμενες ή σταθερές Διαστάσεις πτερυγίων (μήκος, πλάτος, πάχος βάρος) Υλικό πτερυγίων (ξύλο, χαρτόνι, πλαστικό) Απόσταση σεσουάρ (αέρας)
12 «Να ερευνηθεί η σχέση ανάμεσα στο φορτίο και στο βέλος κάμψης δοκού» Μεταβλητές: Ανεξάρτητη: Το φορτίο (Ρ) ερευνητής) (δίνει διαφορετικές τιμές ο Εξαρτημένη: Το βέλος κάμψης (V ) που μπορούμε να το μετρήσουμε κάθε φορά που μεταβάλλουμε το φορτίο, δηλαδή την ανεξάρτητη μεταβλητή.
<< λυγισμός ράβδου μεταβλητού μήκους σε αξονική καταπόνηση >> 13 * Ανεξάρτητη μεταβλητή : το μήκος της ράβδου (είναι το μέγεθος που αλλάζουμε κατασκευάζοντας δοκίμια με διαφορετικό μήκος) * Εξαρτημένη μεταβλητή : το απαιτούμενο φορτίο για να λυγίσει η ράβδος (είναι το μέγεθος που μετράμε κάθε φορά που αλλάζουμε δοκίμιο, δηλαδή το αποτέλεσμα) * Ελεγχόμενες μεταβλητές : το υλικό κατασκευής της ράβδου, το πάχος της ράβδου, το σχήμα της διατομής, η θερμοκρασία των δοκιμίων κατά την διάρκεια των πειραμάτων, κ.λ.π.
Ελεγχόμενες: Τύπος γέφυρας Τρόπος στήριξης Είδος φορτίου και σημείο εφαρμογής του Διαστάσεις και διατομή της δοκού Υλικό της δοκού Άνοιγμα γέφυρας ύψος καταστρώματος από το έδαφος Στην έρευνα αυτή προσπαθούμε να βρούμε μια σχέση V = σ {P} Όπου: (V ) : βέλος κάμψης (Ρ) : Το φορτίο 14
Ηλιακό αυτοκίνητο ελεγχόμενες μεταβλητές: * κλίση, γωνία πάνελ * προσανατολισμός *νεφοκάλυψη *βάρος αμαξώματος * υλικό ρόδας και διαστάσεις * χρόνος πειράματος (πρωί, μεσημέρι, εποχή) επιλέγω ανεξάρτητη Χ εξαρτημένη μεταβλητή Υ η ταχύτητα του αμαξιδίου 15
ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΗΣ (ελκτική δύναμη F) Ελεγχόμενες μεταβλητές: 1. Αριθμός σπειρών 2. Διάμετρος σπείρας 3. Υλικό αγωγού 4. Υλικό πυρήνα ή διατομή πυρήνα 5. Μήκος (άνοιγμα σπειρών) Επιλέγω ανεξάρτητη Χ Εξαρτημένη Υ η ελκτική δύναμη 16
Ηλιακός θερμοσίφωνας 17
Αεροδυναμική πτέρυγα 18
Προσομοιώσεις πειραμάτων 19 http://blogs.sch.gr/sitsil/ www.seilias.gr https://phet.colorado.edu/
Τίτλος εισαγωγικής έρευνας: Ρευστότητα διαφορετικών τύπων σπρέϊ σε τσιμεντένιο τοιχίου σε διάστημα 2 sec. 20 Μεταβλητές εισαγωγικής έρευνας: Ανεξάρτητη μεταβλητή: Μάρκα σπρέϊ και μήκος τρεξίματος. Εξαρτημένη: χρόνος ψεκασμού και χρόνος τρεξίματος και Σταθερή μεταβλητή: είδος τοιχίου. Διαδικασία συλλογής στοιχείων εισαγωγικής έρευνας: Τα δεδομένα συλλέχθηκαν μετά από πείραμα που έγινε. Οι μαθητές πήραν 5 διαφορετικά είδη (μάρκες) σπρέϊ τα οποία με την σειρά τα ψέκασαν για 2 sec έκαστο σε σταθερό τοιχείο και παρατήρησαν το τρέξιμο του καθενός για χρονικό διάστημα 3 sec. Για κάθε σπρέϊ γινόνταν η καταγραφή του μήκους του τρεξίματος που είχε και στο τέλος έγινε η σύγκριση. Τα αποτελέσματα καταγράφηκαν σε αύξουσα φορά δηλ. από το σπρέϊ με το λιγότερο τρέξιμο προς το περισσότερο..
21 Πειραματική έρευνα: Ο ερευνητής : Επενεργεί σε μια μεταβλητή, την ανεξάρτητη Διατηρεί σταθερές τις ελεγχόμενες μεταβλητές (ώστε να μην επηρεάσουν το τελικό αποτέλεσμα) Παρατηρεί και μετράει με ακρίβεια και αντικειμενικότητα τις επιπτώσεις από την αλλαγή της ανεξάρτητης μεταβλητής στην εξαρτημένη μεταβλητή και προσπαθεί να βρει τη ποσοτική σχέση ανάμεσα στην ανεξάρτητη και την εξαρτημένη μεταβλητή.
ΥΠΟΘΕΣΗ: Κατά πόσον η ασπιρίνη βοηθά στην ανάπτυξη φυτών 22 5 δοχεία γυάλινα Βαβμάκι Φακές 5 μπουκάλια μικρά νερού Αναβράζοντα δισκία ασπιρίνης μεταβλητές ελεγχόμενες Ανεξάρτητη μεταβλητή
Να ερευνηθεί αν η διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας επηρεάζεται από τη θερμοκρασία στην οποία φυλάσσεται. 23 ΥΠΟΘΕΣΗ: Εάν η διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας σχετίζεται με την θερμοκρασία, τότε οι μπαταρίες που φυλάσσονται σε θερμοκρασία 10 ο C θα διαρκέσουν περισσότερο από εκείνες που θα φυλαχτούν σε θερμοκρασία 25 ο C
24 Να ερευνηθεί αν ο αριθμός των πτερυγίων μιας ανεμογεννήτριας επηρεάζει την ταχύτητα περιστροφής της. YΠΟΘΕΣΗ: Εάν ο αριθμός των πτερυγίων μιας ανεμογεννήτριας σχετίζεται με την ταχύτητα περιστροφής της, τότε όσο πιο πολλά πτερύγια έχει μια ανεμογεννήτρια τόσο πιο γρήγορα θα περιστρέφεται.
μεταβλητή 25 Πρόκειται για ένα χαρακτηριστικό ή μια ιδιότητα ενός προσώπου, αντικειμένου ή κατάστασης, που μετράται κατά την έρευνα. Μεταβλητές μιας έρευνας μπορεί να είναι η ηλικία, το μορφωτικό επίπεδο, το εισόδημα, οι εθνικές εξαγωγές ενός προϊόντος κλπ. Αντίθετα, τα κοινά χαρακτηριστικά ή οι ιδιότητες των αντικειμένων της έρευνας ονομάζονται «σταθερές».
Α. Οι μεταβλητές του επιστημονικού ερευνητικού πεδίου διακρίνονται βασικά σε 26 Φυσικές μεταβλητές, π.χ. όλα τα παρατηρούμενα φυσικά μεγέθη όπως μάζα, χρόνος, ταχύτητα, θερμοκρασία, θόρυβος κ.λπ. Χημικές μεταβλητές, π.χ. όλες οι παρατηρούμενες και μετρήσιμες χημικές ιδιότητες. Βιολογικές μεταβλητές, όπως π.χ. το φύλο, η ηλικία, ζώο, άνθρωπος, οργανικές εκκρίσεις κ.λπ. Κοινωνικές μεταβλητές, όπως π.χ. η φυλή, το κοινωνικό περιβάλλον, η κοινωνική τάξη, το επάγγελμα κ.λπ. Ψυχολογικές μεταβλητές, όπως π.χ. ο δείκτης νοημοσύνης, stress, άγχος, η μνημονική ανάπλαση, η τάση κυριαρχίας, διάφορες διαθέσεις κ.λπ.
27 Υπάρχουν δυο κατηγορίες μεταβλητών: Α. Φυσικές μεταβλητές: :: έχουν φυσική υπόσταση :: μπορούν να μετρηθούν εύκολα π.χ ύψος, βάρος, μήκος, εμβαδό.
Οι μεταβλητές μπορούν να διακριθούν σε φυσικές ή αντικειμενικές και σε κατασκευασμένες 28 Φυσικές ή αντικειμενικές μεταβλητές είναι αυτές που μπορούν να αναγνωρισθούν ή να μετρηθούν άμεσα. Π.χ. το εισόδημα, ο χρόνος, το μοντέλο μιας αυτοκινητοβιομηχανίας. Αυτές διακρίνονται σε ποιοτικές, που δεν επιδέχονται μέτρηση αλλά μπορούν να αναγνωρισθούν π.χ. το χρώμα των αυτοκινήτων, ποσοτικές συνεχείς, π.χ. το βάρος, το ύψος, η ηλικία και ποσοτικές ασυνεχείς ή διακριτές, π.χ. ο αριθμός των παιδιών των οικογενειών ή ο αριθμός των επιβατών των οχημάτων.
Β.Κατασκευασμένες μεταβλητές: 29 είναι υποθετικές μεταβλητές, :: δεν έχουν φυσική υπόσταση :: δεν μπορούν εύκολα να μετρηθούν, :: το μέγεθος τους μπορεί να εκτιμηθεί με κατάλληλη μεθοδολογία και να μετρηθούν σε τεχνητές κλίμακες μέτρησης π.χ. βαθμός αυτοελέγχου, εμπιστοσύνη, άγχος, επιτυχία, εξυπνάδα κ.ά.
Σταθερά ονομάζουμε ένα κοινό χαρακτηριστικό που έχουν όλα τα στοιχεία ενός συνόλου, το οποίο παίρνει μια μόνο τιμή, δηλαδή είναι ίδιο για όλα τα στοιχεία του συνόλου. Π.χ. ο αριθμός των ματιών των ανθρώπων 30 Ο όρος «επίπεδα μεταβλητής» είναι οι διαφορετικές καταστάσεις ή τιμές που μπορεί να πάρει μια μεταβλητή.
ΕΠΙΠΕΔΑ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ 31 Μια μεταβλητή αποτελείται από έναν αριθμό επιπέδων. Κάθε στοιχείο ενός συνόλου ανήκει σε ένα μόνο από τα επίπεδα της μεταβλητής που αναφέρεται στο σύνολο αυτό. Κανένα στοιχείο του συνόλου δεν μπορεί να τοποθετηθεί σε περισσότερα από ένα επίπεδα μιας μεταβλητής.
Παράδειγμα: 32 α)σύνολο: καρέκλες Μεταβλητή: χρώμα Επίπεδα: κόκκινο, μπλε, πράσινο β) Σύνολο: άνθρωποι Μεταβλητή: φύλο Επίπεδα: άνδρας,γυναίκα
ΣΤΑΘΕΡΑ Ως σταθερές ορίζονται τα χαρακτηριστικά εκείνα που δεν έχουν διαφορετικές τιμές για τα διάφορα στοιχεία ενός συνόλου. π.χ Σύνολο: πολίτες της Ελλάδας Σταθερά: Ελληνική υπηκοότητα 33 Ένα χαρακτηριστικό που μπορεί να είναι μεταβλητή για τα στοιχεία ενός συγκεκριμένου συνόλου,μπορεί να είναι σταθερά για τα στοιχεία ενός άλλου συνόλου.
Βασικό χαρακτηριστικό μιας μεταβλητής 34 είναι αν μπορεί ή όχι να επηρεασθεί από τον ερευνητή. Δεν μπορούν ή είναι πολύ δύσκολο να επηρεασθούν μεταβλητές που δημιουργούνται από τη φύση όπως ηλικία, φύλο
* Δεν υπάρχει σχέση μεταξύ μιας σταθεράς και μιας μεταβλητής. π.χ ηλικία ανθρώπου και αριθμός βιολογικών γονέων ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ 35 * Υπάρχει σχέση μεταξύ δυο μεταβλητών όταν μεταβαλλόμενη η μια συμπαρασύρει σε μεταβολή και την άλλη. π.χ μήκος αίθουσας και εμβαδό της * Δεν υπάρχει σχέση μεταξύ δυο μεταβλητών όταν μεταβαλλόμενη η μια δεν μεταβάλλεται η άλλη. π.χ ύψος ανθρώπου και χρώματος ματιών
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΡΕΥΝΑ & ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ 36 ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ψ=σ(χ) ΕΞΑΡΤΗΜΕΝΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΗ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗ
Πώς διακρίνονται οι μεταβλητές; 1. ανεξάρτητες, 2. εξαρτημένες και 3. ελεγχόμενες μεταβλητές 37 1. Ανεξάρτητη μεταβλητή: Στην Πειραματική έρευνα ο ερευνητής μπορεί να την αλλάξει, (να διαφοροποιήσει τις τιμές της) ενώ παρατηρεί τις αλλαγές που συμβαίνουν στην εξαρτημένη μεταβλητή. Στην περιγραφική έρευνα η μεταβολή στην ανεξάρτητη μεταβλητή γίνεται ανεξάρτητα από τη θέληση του ερευνητή
2. Εξαρτημένη μεταβλητή: 38 Είναι εκείνη στην οποία εστιάζουμε την προσοχή μας και στην οποία παρατηρούμε τις μεταβολές που συμβαίνουν από την επενέργεια της ανεξάρτητης μεταβλητής. Η εξαρτημένη μεταβλητή δεν επηρεάζεται άμεσα από τον ερευνητή.
3. Ελεγχόμενες μεταβλητές: 39 Είναι εκείνες που ο ερευνητής αποφασίζει να διατηρήσει σταθερές σ όλη τη διάρκεια της έρευνας. Μπορούμε να τις βρούμε αν απαντήσουμε στο ερώτημα: «Εκτός από την ανεξάρτητη μεταβλητή, ποιοι άλλοι παράγοντες μπορεί να επηρεάζουν την εξαρτημένη μεταβλητή;»
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ 40