甚麼是實驗設計原理?

甚麼是實驗設計原理

所謂「實驗設計原理」，應是描述你的實驗設計如何能達到你的實驗研究目的。

一般來說，實驗設計原理應解釋以下各項:
1. 選取研究的樣本，包括: 品種、數量、樣本的狀況(年幼、成熟或沒有所謂)
2. 提供自變項(獨立變數)的方法及其原理。
3. 量度依變項的方法及其原理。
4. 如果依變項不是直接量度研究因素的話(例如光合作用速率)，必須解釋你選用其他指標的背後原理及可能的限制。
5, 實驗設計時可能需要要的一些假設(assumption)。

實驗設計常犯錯誤

實驗設計常犯錯誤

1. 欠對照裝置。
2. 樣本不足夠。
3. 變數太多。
4. 沒有適當的假設(assumption)。
5. 設計原理與實驗目的不符。

撰寫實驗步驟常犯問題

撰寫實驗步驟常犯問題

1. 獨立變數太多。
2. 步驟未夠清晰。
3. 樣本數目可能不足夠。
4. 欠對照裝置。
5. 可行性不足。
6. 觀察的結果指示不夠清晰。
7. 實驗步驟與研究題目不符。
8. 未能適當確保2批材料條件相同。
9. 影響實驗結果的因素太多，未能有效解決誤差可能太大的問題。

甚麼是假說(hypothesis)?

甚麼是假說(hypothesis)?

許多同學經常把假說(hypothesis)與假設(assumption)混淆，事實上這也怪不得他，因為這兩個英文字的中文譯名一直不太統一，有些書把hypothesis譯作「假說」，有時則譯作「假設」；而assumption　則又譯作「假設」，做成混亂。事實上，這是兩個完成不同的概念。

在這blog內，hypothesis 祗會譯作「假說」，而assumption則會譯作「假設」。

甚麼是假說(hypothesis)呢？

假說是對某一現象所作的可能解釋 (Explanation)。在科學研究上，解釋不是隨便估計出來的，假說必須符合以下要求：

(1) 合理。
(2) 能進行科學實驗加以求證的。

當然，假說不一定是對的，祗有經實驗印證後，才能確定假說是否正確。

舉個例，假如你看見一只羚羊見到獅子後會跳躍地奔跑的話，你很想知道原因，因此作出了以下的解釋:

(1) 羚羊因為恐懼而跳躍。
(2) 羚羊天生是這樣的。
(3) 羚羊想讓牠的同伴看見。
(4) 這樣做逃走速度較快，更易逃避獅子。
(5) 神令牠這樣做的。

你覺得以上哪些解釋可以當作「假說」呢?

很明顯，第5個解釋肯定不是假說，因為我們現時根本用科學證明到神的存在。但其他呢?

不過，必須先強調一下，不能作為假說(即不能用科學方法求證)的解釋不一定是錯誤的。

甚麼是好的研究題目

為了使研究的結果可信性及參考價值更高，良好的科學研究題目，必須符合以下條件:
1.研究的課題有相對的真理。
- 科學是爭論最終是希望找出事實的真相，而不是各自描述不同的價值觀。
2. 定義清晰。
- 絶大部份人皆對研究的題目有相同的理解。
3. 研究的題目能以客觀的科學方法探求真理。
- 使結論的可信程度更高。

至於研究題目有沒有實際意義，倒不是界定良好的研究題目的標準

試根據以上的標準，判斷以下的題目，哪些是好的，哪些尚待修正?
1.應否複製動物?
2. 神是否存在?
3. 觀察植物的生長模式。
4. 比較小孩與成人能量需求。
5.植物為何向光生長?
6. 植物為何不能動?
7. 獅子與老虎，誰較強?

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參考答案:
1.應否複製動物? (不是)
- 雖然這是值得討論的，但這是價值取向的問題，並不是科學研究的題目，因為這問題沒有對與錯。

2.神是否存在? (不是)
- 我們無法對「神」有一致的定義，即使有，例如「神是萬能的」，但仍是不確定的，因甚麼是「萬能」，仍是不能清晰定義。不能清晰定義，我們便無法加以證實。

3. 觀察植物的生長模式。(基本上是好的)
- 雖然這題目無需設立假說(hypothesis)，但仍可算是可供研究的題目。祗是有些關鍵詞彙要清楚定義，否則這課題可能出現研究範疇太大的問題。因為植物是有許多類別的，有典型的植物嗎?

4. 比較小孩與成人能量需求。(基本上是好的)
- 跟上一題一樣，祇是要清晰界定小孩及成人。小孩的定義是甚麼? 年齡範圍是甚麼? 有典型的小孩與成人嗎? 16歲的人，算是小孩還是成人?

5. 植物為何向光生長? (基本上是好的)
- 祗是要進一步把研究題目具體化。譬如光是指甚麼光? 植物是指甚麼植物? 或者指的是植物哪一部位?

6. 植物為何不能動?(不是)
- 這似乎根本不是問題，是我們把不能動的生物稱為植物。那純綷是定義的問題。

7. 獅子與老虎，誰較強? (基本上可以)
- 這條題目好像很無聊，因為在大自然中，獅子與老虎根本生存於不同的地域。不過，正如以上所言，題目的實際意義並不是判斷好壞的標準。

如何訂立研究題目

源於興趣，也源於觀察。

大致上而言，科學研究包括以下幾個步驟:

1. 觀察

2. 提出問題

3. 把問題清晰定義好，修正成可供實驗探究的形式

4. 確定實驗目的

5. 如有需要，設立假說。

6. 設計實驗的原理。

7. 進行實驗

8. 記錄實驗結果

9. 推論