操作変数と応答変数の違い

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著者: Randy Alexander
作成日: 28 4月 2021
更新日: 18 11月 2024
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科学実験では、科学者が実験内の変数を制御します。複数の変数が実験に影響する場合、結果を決定するのが難しくなります。たとえば、ある植物が内側で成長し、別の植物が外側で成長する場合、多くの変数(光、温度、湿度など)が植物の成長に影響を与えます。これらの変数を制御しないと、結果を比較できません。そのため、科学者は実験の1つの変数を除くすべての変数を制御します。

実験制御

実験のコントロールは、比較に使用できる実験のバージョンです。多くの場合、コントロールは実験の操作されていないバージョン、または実験の被験者の「正常な」状態です。水の凝固点に対する塩の効果を決定するために実験する場合、実験のコントロールバージョンは、塩を含まない水を凍結することになります。植物が赤色光でより速く成長するかどうかを判断するために実験する場合、コントロールバージョンは全スペクトル光で成長した植物になります。

制御変数

残念ながら、実験用語は少しわかりにくいかもしれません。実験の制御は、制御変数と同じではありません。制御変数定義科学では、実験結果への干渉を防ぐために、制御変数には実験者が制御するすべての変数が含まれるか、一定に保たれるという状態が基本的に使用されます。

たとえば、水と塩の凍結実験では、変数を制御することは、すべての実験に同じタイプの水を使用すること、同じ量の水、同じサイズと形状の容器を使用して水、同じ冷凍庫、同じ測定ツールと手法。コントロール(原水)と実験(塩を含む水)のすべての要因は、塩を除いてまったく同じです。

操作変数

実験で操作される変数は、科学者が変更すると決定した実験の1つの変数です。操作された変数は、独立変数とも呼ばれます。適切に設計された実験では、操作される変数は1つだけです。たとえば、塩と水の実験では、操作変数は水に追加される塩の量です。植物実験では、操作される変数は光です。実験の他のすべての側面は、実験グループ間およびテストまたは試行実行間でまったく同じでなければなりません。

応答変数

1つの応答変数の定義では、応答変数が実験で測定されるものであると述べています。従属変数とも呼ばれる応答変数は、実験の進行に伴い科学者が測定するものです。応答変数は、操作変数に対する実験対象の応答です。従属変数は、実験中に何が起こるかに依存します。応答変数と従属変数の2つの用語は、実験の同じ側面を説明しています。

実験には1つの操作変数のみが必要ですが、複数の応答変数が存在する場合があります。たとえば、水に塩を加えると、凍結温度または凍結時間、あるいはその両方が変化する場合があります。植物の成長に対する光の波長の変化の影響は、草丈、葉緑素の生産、新葉の生産、またはこれらの要因の組み合わせかもしれません。科学者はどの結果が観察されるかを定義するかもしれませんが、良い科学者は他の結果の観察も収集する必要があります。たとえば、科学者が植物の成長に対する明るい色の影響をテストするために着手した場合、実験グループの成長の欠如または否定的な結果が記録されますが、実験グループも葉の成長が低下している場合(すべて対照と比較してもちろんグループ)、研究者はこのデータも記録する必要があります。

応答変数は、客観的な基準を使用して測定する必要があります。科学者による偏見や推測なしに結果を取得する必要があります。赤色光で栽培された植物よりも、全スペクトル光の植物が「健康に見える」と言っても、測定可能なまたは客観的な結果は得られません。客観的で測定可能な結果がなければ、実験結果を認証することはできません。

実験結果の報告

科学者は実験結果を書面、データ表、グラフで報告します。実験結果をグラフ化する標準形式では、グラフのx軸に操作変数が、グラフのy軸に応答変数が表示されます。塩と水の実験では、塩の量(操作される変数)がx軸に表示され、凍結温度(対応する変数)がy軸に表示されます。さまざまな光の条件下での草の高さを示すグラフは、x軸に光の色または波長(操作変数)、y軸に植物の高さ(対応する変数)を示します。