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协调科学(双奖) · 课程

在混合情境中识别干扰变量

一个结果看起来很有说服力,直到有人问:两组之间还有什么不一样?

本页内容
  1. 干扰变量怎样藏在情境里?
  2. 一步一步来
  3. 例题
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来

干扰变量(confounding variable)是在测试条件和对照条件之间有差别的第二个因素,所以你无法判断是哪个因素造成了结果。每一份 Co-ordinated Sciences 试卷都会用到这项技能,因为同样的逻辑适用于植物、反应和运动的物体。

这一课接在区分假设与测量计划之后。只有当条件之间唯一有意义的差别是自变量时,计划才是公平测试。

干扰变量怎样藏在情境里?

它通常藏在实验的设置中,而不是标题里。题目告诉你“A 组施了肥,B 组没有”,其他差别只是顺带提到,例如植物放在哪个窗边。

读每一句设置,问自己:“这在两组中是一样的吗?”任何不一样、又可能影响结果的东西,都是候选。

一步一步来

  1. 在情境中划出自变量和因变量。
  2. 列出设置的其他特征:位置、时间、数量、大小、来源、仪器。
  3. 标记每个特征:所有条件相同,还是不同。
  4. 对每个差别检验合理性:科学家会预期它影响因变量吗?
  5. 用一句话解释影响,再说明如何控制。

例题

这里所有数据和情境都是自编的。

情境: 一个班级检验肥料 A 是否使豆苗在 14 天后长得更高。八盆施了肥料 A 的豆苗放在阳光充足的窗台上。八盆没施肥的放在教室后面的架子上。施肥的盆子比较大,而且所有盆子都是谁想起来谁就浇水。

步骤 1: 自变量:肥料(有或无)。因变量:14 天后豆苗高度,单位 cm。

步骤 2 和 3: 找到的差别:光照(窗台与架子)、花盆大小(较大与标准)、浇水(不规律、不一致)。两组相同:种子类型和 14 天时间。

步骤 4 和 5:

干扰变量为什么重要控制方法
光照光合作用提供生长所需的物质,所以光照更多可能在没有肥料效果的情况下就让植株更高所有花盆放在光照相同的区域,或轮换位置
花盆大小较大的花盆能容纳更多土壤水分,根的空间也更大使用相同的花盆和相同体积的土壤
浇水水量不一致会改变生长速度每盆在同一时间浇相同体积的水

这个情境不能支持“肥料造成了高度差异”的说法,因为另外三个因素和它一起变化。数据看起来可能很整齐,这正是容易被忽略的原因。

要留意的错误

常见的做法是对每道植物题都写“温度、光照、水分”,却不看情境。

错误答案: “干扰变量是温度、光照和水分。”

这是背下来的清单。得分的是在给定设置中真正有差别的变量,并附上理由。如果两组都在同一个房间里,温度在这里就不是干扰变量。

改正的方法是引用情境:“施肥的花盆放在阳光充足的窗台上,所以额外的光照可能促进了生长。”

自我检测

1. 学生比较两块金属块冷却的快慢。金属块 X 放在木桌上,金属块 Y 放在冰凉的瓷砖地上。金属块 X 也更大。写出两个干扰变量。

Show answer

放置的表面(木头与瓷砖,导热方式不同)和金属块大小(表面积和质量不同)。两者都与金属种类一起变化。

2. 某情境中,两组幼苗放在同一个窗台上。一名学生说光照是干扰变量。他对吗?

Show answer

不对。两组的光照相同,在这里已被控制,不能解释任何差别。

3. 一名学生测试斜面角度如何影响球滚动的距离。10° 的斜面用橡胶球,30° 的斜面用钢球。干扰变量是什么?怎样控制?

Show answer

球的材料(连同质量和表面)。每个角度都用同一个球。

接下来

接下来,比较重复实验与独立方法说明当干扰变量已被控制、但方法本身仍可能有偏差时,如何核对结果。科学探究评论工具能让你用结构化的提示检验自己对情境的判断。

学生常发现,质疑实验设置的习惯需要练习。在一对一线上综合科学补习中,老师可以不断给你新的情境,直到这些问题成为本能。

常见问题

什么是干扰变量(confounding variable)?

它是除自变量以外、在不同条件之间有差别、并且也可能影响因变量的因素。因为它和你选定的变量一起变化,你无法判断到底是哪一个造成了效果。控制变量则是成功保持不变的同类因素。

干扰变量和误差是一回事吗?

不完全是。干扰变量是设计问题:两组之间有某种差别。测量误差则是读取仪器的准确程度。两者都会降低可信度,但解决方式不同:前者靠重新设计对比,后者靠更好的测量或重复。

考试答案里应该写几个变量?

写出对该情境真正重要的变量,并说明每个为什么会改变结果。两个解释清楚的变量,比六个没有理由的变量更有力。每一个都要和被测量的结果联系起来。

更新于:

下一步

如果你能说出干扰变量,却讲不清它究竟怎样扭曲了结果,一对一的老师可以用三门科学的情境陪你反复演练这种解释。

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