معالج الإرشادات

الآن يجب عليك محاولة تضييق نطاق بحثك إلى مشكلة واحدة يمكن اختبارها بسهولة. على سبيل المثال، قد تقرر معرفة ما إذا كان العفن ينمو بشكل أسرع في درجات الحرارة المرتفعة. من الأسهل بكثير اختبار عامل واحد في كل مرة.

إذا حاولت اختبار نمو العفن باستخدام أنواع مختلفة من الخبز أو كميات متفاوتة من الضوء، فسيصبح الأمر معقدًا. الطريقة العلمية الصحيحة هي اختبار عامل واحد فقط والحصول على النتائج. وبمجرد أن تحصل على نتائج هذه التجربة، يمكنك دائمًا اختبار عوامل أخرى. (انتقل إلى الصفحة التالية للتعرف على تعريف أنواع المتغيرات المختلفة المميزة باللون الأصفر.)

ما الذي تأمل في اكتشافه بالضبط؟ ما هو سؤال "ماذا لو؟" يجب أن تكون قادرًا على صياغة سؤال البحث في جملة بسيطة وواضحة.

في الواقع، حاول أن تجعل المشروع بأكمله بسيطًا. هذه نقطة مهمة في المنهج العلمي: فكلما كانت التجربة أبسط، كان من الأسهل الحفاظ على جميع الظروف الأخرى ثابتة وتغيير عامل واحد فقط. بهذه الطريقة يمكنك التأكد من أن التغيير الذي تلاحظه ناتج بالفعل عن العامل الذي قمت بتعديله.

هنا نبدأ فعليًا في الجزء العملي من المشروع. الفرضية هي عبارة عن جملة واحدة تعبّر عن فكرة أو حقيقة تحاول إثباتها أو نفيها من خلال التجربة. يمكن أن تكون على سبيل المثال:

“ينمو العفن بسرعة أكبر في درجات الحرارة المرتفعة.” (مثال)
“المناديل الورقية الأغلى ثمنًا تمتص كمية أكبر من الماء.” (مثال)

من الجيد دائمًا أن تذكر سبب اختيارك لهذه الفرضية تحديدًا.

اكتب فرضيتك بوضوح — فهذه هي الفكرة التي تُبنى حولها تجربتك. يجب ألا تُغيّر الفرضية حتى لو كانت النتائج تُخالفها، لأن العلم لا يقوم على الصواب أو الخطأ، بل على الوصول إلى الإجابة الصحيحة من خلال الدليل.

حسنًا، لكن ماذا تعني كلمة فرضية (Hypothesis)؟

الفرضية تعني: ما الذي تتوقع أن يحدث في تجربتك؟ فمثلاً، إذا كان سؤال بحثك هو: “ماذا يحدث لبذور النباتات إذا غيّرنا درجة الحرارة التي تُحفظ عندها قبل زراعتها؟” فقد تكون الفرضية: “كلما زادت درجة الحرارة التي تُحفظ عندها البذور، كانت سرعة إنباتها أكبر.”

من المهم جدًا صياغة الفرضية بطريقة صحيحة وقابلة للقياس. على سبيل المثال، لا تقل: “درجات الحرارة المرتفعة أفضل للبذور”، لأن كلمة “أفضل” لا يمكن قياسها. من الأفضل أن تقول: “درجات الحرارة المرتفعة تجعل البذور تنبت بسرعة أكبر.”

لا بأس إطلاقًا إذا أثبتت تجربتك أن فرضيتك كانت غير صحيحة. فإذا حدث أمر غير متوقع أثناء التجربة، فهذا لا يعني أن المشروع فشل — بل على العكس، فقد اكتشفت شيئًا جديدًا وأثبتّ أن النتائج لا تكون دائمًا كما نتوقع.

ولهذا من الضروري أن تقوم ببحث تمهيدي كما ورد في القسم السابق قبل أن تحدد فرضيتك. يمكن أن تشمل مصادر المعلومات المكتبات المدرسية أو العامة، أو الإنترنت. وبعد أن تحصل على خلفية كافية، يمكنك أيضًا مراسلة أو الاتصال بأحد العلماء العاملين في المجال الذي اخترته لمشروعك.

الإجراءات هي الخطة التي توضّح كيفية تنفيذ التجربة — أي الطريقة التي ستجري بها التجربة، بما في ذلك قائمة الأدوات أو الأجهزة المخبرية التي ستستخدمها.

يجب أن تحتوي التجربة على متغيّر واحد فقط. وهذا يعني أنك تستطيع تغيير شرط واحد فقط في كل تجربة.

على سبيل المثال، في تجربة إنبات البذور، إذا غيّرت درجة الحرارة التي تُحفظ عندها البذور قبل زراعتها، فيجب أن تبقى كل مجموعة من البذور في تلك الدرجة نفسها من الحرارة لمدة زمنية متساوية. كما يجب التأكد من أن جميع البذور تحصل على نفس الكمية من الضوء والماء بعد زراعتها.

إذا وُجد أكثر من متغيّر واحد، تصبح التجربة غير دقيقة، وقد يصعب تحديد العامل المسؤول عن التغيير في النتائج. لذلك من الأفضل التفكير مليًا في هذه الأمور قبل البدء بالتجربة.

فكّر أيضًا في المدة الزمنية التي ستستغرقها التجربة قبل تحديد خطواتها. فإذا كانت لديك بضعة أسابيع فقط، لا تختَر تجربة تحتاج إلى عدة أشهر لتنفيذها.

فكّر في حجم العينة أيضًا — كم عدد البذور التي ستختبرها عند كل درجة حرارة؟ احرص على أن تكون العينة كبيرة بما يكفي بحيث يمكن استبعاد بعض النتائج غير الدقيقة أو “الفاشلة” دون أن تؤثر على دقة النتائج.

بعد تحديد الإجراءات، دوّنها خطوة بخطوة. بهذه الطريقة يمكنك إثبات ما قمت به، كما يمكنك اتباع نفس الخطوات إذا احتجت إلى تكرار التجربة.

هناك ثلاثة متغيرات مهمة يجب تذكرها عند تصميم أي تجربة علمية:

المتغير المستقل: هو العامل الذي تقوم بتغييره لمعرفة تأثيره. في تجربة العفن على الخبز، المتغير المستقل هو درجة الحرارة. أما في تجربة امتصاص الماء بالمناديل الورقية، فهو العلامة التجارية للمناديل.

المتغيرات الثابتة (المتحكم بها): وهي العوامل التي لا تتغير مطلقًا أثناء التجربة.

المتغير التابع: هو العامل الذي تقوم بقياسه لمعرفة النتيجة، مثل كمية الماء التي امتصها المنديل أو كمية العفن التي نمت على شريحة الخبز.

من المهم جدًا إجراء التجارب على مجموعات متعددة. فقد تكون نتيجة واحدة مصادفة، لكن عند تكرار التجربة ثلاث مرات أو أكثر في نفس الظروف، يمكنك حساب المتوسط للحصول على نتائج أكثر دقة.

حاول قدر الإمكان الحفاظ على ثبات جميع العوامل الأخرى. في تجربة نمو العفن على الخبز، يجب أن يكون الخبز المستخدم من نفس الرغيف، وأن تكون أكياس البلاستيك المستخدمة من نفس النوع. واحرص على تدوين قائمة دقيقة بكل الأدوات والمواد التي استخدمتها.

في التجارب التي تُجرى في الخارج، من الجيد أن تذكر إحداثيات المكان أو أن ترسم خريطة صغيرة للموقع، ويمكنك أيضًا استخدام خرائط Google. كما أن الصور الفوتوغرافية التي توضح خطوات العمل والأدوات تُعد وسيلة ممتازة لتوثيق تجربتك وشرحها.

في هذا القسم، تُعرض نتائج التجربة وتُوضّح ما توصلت إليه في نهايتها. هنا تقوم بجمع البيانات والملاحظات. يجب أن تكون بياناتك رقمية قدر الإمكان، وليست مجرد ملاحظات وصفية. على سبيل المثال: يمكنك أن تقول إن بعض نباتاتك نمت بمقدار 1 سنتيمتر في اليوم الثالث، ولا تكتفِ بالقول إن "النباتات تبدو أكبر اليوم من الأمس"، لأن كلمات مثل "أكبر" تختلف من شخص لآخر، مما قد يؤدي إلى الغموض. الهدف هو توضيح النتائج بالأرقام الدقيقة ليتمكن الآخرون من فهمها بوضوح.

لا تحتاج إلى إظهار جميع عملياتك الحسابية، فمعظم الناس يعرفون كيفية حساب المتوسط، ولكن من المهم أن تُوضّح أنك استخدمت المتوسط فعلاً عند عرض النتائج.

في هذا الجزء، صف ما اكتشفته بوضوح. تُعتبر الرسوم البيانية والجداول أدوات ممتازة لعرض نتائجك بطريقة مفهومة. يجد العلماء الآخرون أنه من الأسهل تحليل البيانات من خلال الوسائل البصرية بدلاً من قراءة نصوص طويلة.

قد يكون من الصعب أحيانًا فهم الفرق بين النتائج والاستنتاج، لكن بينهما فرق كبير.

النتائج هي البيانات المحددة التي تم جمعها أثناء التجربة، أما الاستنتاج فهو ما تعلمته من التجربة وما تعنيه النتائج. يمكنك التفكير في الاستنتاج كأنه ملخّص، حيث تشرح في بضع جمل ما حدث في تجربتك وما إذا كانت النتائج تتفق مع فرضيتك أم لا.

هل دعمت بياناتك (القياسات التي حصلت عليها) فرضيتك؟ إن لم تفعل، فهذه أيضًا نتيجة مهمة — ولا يعني ذلك أن التجربة فشلت. فكّر كذلك في التفسيرات المحتملة الأخرى لنتائجك. على سبيل المثال: هل أدت المعالجة التي استخدمتها إلى موت النباتات؟ أم أن الحشرات أكلت الأوراق؟ الهدف من التجربة ليس "إثبات" الفرضية، بل اختبارها. فكّر بالأمر بهذه الطريقة: "هذا ما كنت أتوقعه، وهذا ما حدث فعلاً." ثم حاول تفسير السبب وراء ما حدث.

وبذلك، في قسم المناقشة، تُقيّم كيف تُجيب النتائج عن فرضيتك، وتربط ما توصلت إليه من نتائج بالمعارف العلمية الموجودة في هذا المجال.

المراجع:

• مارتن شاتلورث (19 مارس 2008). كيفية إجراء التجارب العلمية. تم الاسترجاع في 27 يوليو 2014 من https://explorable.com/conduct-science-experiments
• http://www.ars.usda.gov/is/kids/fair/story.htm