数据集能证明的,是在被测试条件内的规律。它不能证明条件之外会怎样、规律为什么出现,也不能证明对其他材料同样成立。考官奖励的是只说到这个程度、不多说的结论。
这一课接在比较重复实验与独立方法之后,那一课说明了单个测量能信任到什么程度。这里要问的是:整张表能信任到什么程度。
好的结论包含什么?
它有四个部分:规律、范围、支持和限制。规律说明因变量如何变化;范围点明测试过的数值;支持引用数据中的数字;限制说明数据没有显示什么。
一步一步来
- 用文字描述规律,包括方向。
- 引用数据,包括计算出的数值,如速率或比值。
- 说明测试范围,并让主张留在范围内。
- 指出没有测试的内容:其他数值、其他材料、机制。
- 把观察和解释分开。 解释是另一个还可以被检验的想法。
例题
数据是自编的。一名学生测量一片抗酸类药片在 100 cm³ 水中完全散开所需的时间,共四个温度,每个温度只做一次。
| 温度 (°C) | 时间 (s) | 速率 = 1 ÷ 时间 (s⁻¹) |
|---|---|---|
| 20 | 95 | 0.0105 |
| 30 | 62 | 0.0161 |
| 40 | 41 | 0.0244 |
| 50 | 28 | 0.0357 |
核对速率:1 ÷ 95 = 0.0105,1 ÷ 62 = 0.0161,1 ÷ 41 = 0.0244,1 ÷ 28 = 0.0357,均取 3 位有效数字。
规律与支持: 温度从 20 °C 升到 50 °C,时间从 95 s 降到 28 s。50 °C 时的速率约为 20 °C 时的 3.4 倍,因为 95 ÷ 28 = 3.39。
数据能证明的: 在 20 至 50 °C 范围内,这种药片在这个水量中,温度越高散开得越快。
数据不能证明的:
- 60 °C 或 10 °C 时的情况,因为没有测试这些数值。
- 原因,例如粒子碰撞,因为没有测量粒子。
- 其他种类的药片是否也如此。
- 每个时间有多可靠,因为每个温度只做了一次。
强的答案会写:“在 20 至 50 °C 之间,数据支持这个药片的假设。每个温度多做几次,才能看出结果是否可靠。”
要留意的错误
学生常写出比表格所显示的更多的结论。
错误答案: “这证明温度越高,反应总是越快,因为粒子运动得更快。”
“证明”和“总是”涵盖了每一个温度和每一种反应。“因为粒子运动得更快”给出了实验没有测量的机制。更好的写法是:“在这次探究中,温度从 20 °C 到 50 °C,速率从 0.0105 s⁻¹ 增加到 0.0357 s⁻¹。”
自我检测
1. 根据表格,一名学生预测 60 °C 时所需时间约 19 s。数据证明了这一点吗?
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没有。60 °C 超出了测试范围,只是外推。它可以去检验,但仅凭这些数据并不能证明。
2. 根据 40 °C 时的 41 s,计算该温度下的速率,取 3 位有效数字。
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速率 = 1 ÷ 41 = 0.0244 s⁻¹。
3. 学生发现睡得更久的同学考试分数更高(十名学生的调查,数据自编)。为什么不能断定睡眠造成了更高的分数?
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学生之间还有许多其他差别,例如温习时间和已有知识,而且没有一项被控制。调查只说明两个变量一起出现,不能说明其中一个导致另一个。
接下来
当你的结论停留在数据所支持的范围内,就可以提出改进了。继续学习提出与真实局限相联系的安全改进。科学探究评论工具会提示你把支持和限制分成两行来写。
严谨的结论是靠反馈慢慢养成的习惯。在一对一线上综合科学补习中,老师可以针对你自己写的结论给出回应。