حل درس الطرق العلمية علوم تاسع
الطرق العلمية
يتبع العلماء الطرق العلمية لطرح حلول للمشكلات واختبارها بشكل منهجي وتقويم نتائج اختباراتهم .
الأسلوب المنهجي
ربما سبق لك أن تعاونت مع مجموعة في تجربة مختبرية في مقرر علوم سابق إذا كان الأمر كذلك فأنت تعلم أنه ربما يكون لكل شخص في المجموعة فكرة مختلفة فيما يخص طريقةإجراء التجربة يعتبر وجود العديد من الأفكار المختلفة عن طريقة إجراء تجربة ماأحدى فوائد العمل الجماعي لكن قد يكون من الصعب في العمل الجماعي تبادل الأفكار بفاعلية بين الأفراد ودمج المبادرات الفردية للتوصل لحل يتناول العلماء عملهم بطريقة متماثلة إذ يحاول كل منهم فهم عالمه وقفا لوجهة نظره شخصية أبداع فردي في معظم الأحيان يتم دمج عمل العديد من العلماء للحصول على رؤية جديدة من المفيد أن يستخدم جميع العلماء أجراءات مشتركة أثناء أجراء تجاربهم .
الطريقة العلمية : هي أسلوب منهجي يتبع في الدراسة العلمية سواء أكانت الكيمياء أو الفيزياء أو علم الأحياءهي عملية منظمة يتبعها العلماء لأجراء بحثكما أنها توفر وسيلة يتحقق بها العلماء من عمل الأخرين يجب أن يفكر العلماء الطرق التي اتبعوها عند الأبلاغ عن نتائجهم في حال تعذرعلى علماء أخرين تأكيد النتائج بعد تكرار الطريقة نفسها التي اتبعها العالم فستثار شكوك بصحة النتائج التي توصلوا إليها .
الملاحظة : تقوم بتدوين ملاحظاتك مدار اليوم لتتمكن من اتخاذ قرارات عادة ما تبدأ الدراسة العلمية بملاحظة بسيطة أن الملاحظة هي عملية جمع المعلومات غالبا ما تكون أنواع الملاحظات التي يدونها العلماء في البداية بيانات نوعية أي معلومات نصف الالون أو الرائحة أو الشكل أو بعض الخصائص الفيزيائية الأخرى بصفة عامة أن كل مايتعلق بالحواس الخمسة يعتبر نوعيا هيئة الشئ أو ملمسه أو مظهره أو مذاقه أو رائحته في غالبية الأحيان يجمع علماء الكيمياء نوعا أخر من البيانات عللا سبيل المثال يمكنهم قياس درجة الحرارة أو كمية المادة الكميائية التي تكونت أو الحجم أو الضغط أو مقدار المادة الكيميائية المستهلكة في تفاعل تسمى هذه المعلومات العددية بيانات كمية وه يتشير إلى الكمية أو مدى الضالة أو الكبر أو الطول أو السرعة .
الفرضية :نذكر قصتي المادتين التي قرأت عنهما في القسم 1 حتى قبل أن تظهر البيانات الكمية انخفاض مستويات الأوزون في طبقة السترانوسفير لاحظ العلماء وجود مركبات الكلور وفلور والكربون وقد انتاب علماءالكيمياء بشأن المدة التي يمكن لمركبات الكلور وفلور والكربون البقاء خلالها في الغلاف الجوي .اختبر كل من مولينا و رولاند التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن تحدث بين الموارد الكيميائية المختلفة التربوسفير وتوصلا إلى أن مركبات الكلور وفلور والكربون كانت هناك ثابته لفترات زمنية طويله لكنهما عرفا أيضا أن مركبات الكلور وفلور والكربون تتجه نحو الأعلى إلى طبقة السترانوسفير وقد كونا فرضية في أن مركبات الكلور وفلور والكربون تتفكك في طبقة السترانوسفير نتيجة للتفاعلات مع الأشعة فوق البنفسجية الصادرة من الشمس بأضافة إلى ذلك قادتهما الحسابات إلى أن الكلور الناتج عن هذا التفاعل من شأنه تفكيك الأوزون أن الفرضية هي توقع أو بيان أولي مسبق من الملاحظات وقابل للاختبار وتنص فرضية مولينا و رولاند على اعتقادهما لما يحدث حتى أن لم يوجد دليل .
التأكد من فهم النص استدل على السبب في كون الفرضية أولية .
التجارب: لا قيمة للفرضية مالم توجد بيانات تدععمها لذلك يساعدفي تكوين فرضية العالم في التركيز على الخطوة التالية من الخطواتالطريقة العلمية وهي التجربة التي تعتبر مجموعة من الملاحظات المضبوطة والتي تختبر الفرضية ينبغي على العالم تصميم تجربة مختبرية واحدة أو أكثر وإعدادها بعناية لتغيير متغير واحد في كل مرة واختباره أن المتغير هو كمية أو شرط يمكن أن يكون له أكثر من قيمة واحدة .فلنفرض أن معلم الكيمياء طلب من طلاب صفه استخدام مواد لتصميم تجربة بهدف اختبار الفرضية التي تفيد بأن ملح الطعام تذوب في الماء الساخن أسرع من ذوبانه في ماء بدرجة حرارة الغرفة بما أن درجة الحرارة هي المتغير الذي تنوي تغييره تكون هي المتغير المستقل تقرر مجموعتك أن كمية محددة من الملح تذوب بالكامل في الماء تؤثر درجة الحرارة في سرعة ذوبان الملح تسمى السرعة هنا المتغير التابع نظرا أن قيمتها تتغير استجابة لتغير في المتغير المستقل على الرغم من ان مجموعتك تستطيع تحديد الطريقة التي يتغير بها المتغيرالمستقل إلا أنهم لايمكنهم التحكم بالطريقة التي يتغير بها المتغير التابع .
العوامل الأخرى :ماالعوامل الأخرى التي يمكنك تغيرها في تجربتك ؟هل يمكن لكمية الملح التي تحاول أذابتها إحداث فارق ؟ماذا عن كمية الماء التي تستخدمها ؟هل سيؤثر تقليب الخليط في نتائجك ؟قد تكون الأجابة عن كل هذه الأسئلة نعم يجب عليك التخطيط لتجربتك بشكل تكون معه هذه المتغيرات متطابقة عند كل درجة حرارة إلا فلن تتمكن من تحديد السبب وراء النتائج بوضوح وفي تجربة جيدة التخطيط يجب أن يكون المتغير المستقل هوالشرط الوحيد المؤثر في نتيجة التجربة الثابت هو عامل لا يجري تغيره أثناء التجربة يجب أن يكون كل من كمية الملح والماء ومدة التقليب ثابتة عند درجة حرارة في هذه التجربة .
الضبط :في العديد من التجارب يفترض وجود ضابط وهو معيار للمقارنة ففي التجربة السابقة يعد الماء عند درجة حرارة الغرفةالضابط ,تمت أضافة كاشف كيميائي لكل أنبوب من أنابيب الاختبار الثلاثة ثمة محلول حمضي في أنبوب الاختبار على اليسار ويتحول لون الكاشف ألى الأحمر أنبوب الاختبار في الوسط يحتوي على الماء ولون الكاشف اصفر ويحتوي أنبوب الاختبار على اليمين محلول قاعدي ويتحول لون الكاشف إلى الأزرق .
ضبط المتغيرات:أن تفاعلات التي تم وصفها بين مركبات الكلور وفلور والكربون والأوزون في فرضية مولينا و رولاند تحدث في الطبقات العليا وتشمل التفاعلات العديد من المتغيرات على سبيل المثال ثمة العديد من الغازات في طبقة السترانوسفير وبالتالي سيكون منة الصعب تحديدما إذا كانت كل الغازات أو بعض منها هي التي تسبب في خفض مستويات الأوزون .
الاستنتاج :قد ينتج عن التجربة قدر كبير من البيانات فيحصل العلماء على البيانات ويقارنوها ويحللوها مع الفرضية للوصول إلى الاستنتاج أن الاستنتاج رأي مبني على المعلومات التي تم الحصول عليها لا يمكن أثبات فرضية مطلقا لذلك عندما تدعم البيانات فرضية ما فأن ذلك يشير فقط إلى أن الفرضية قد تكون صحيحة أن لم يدعمها دليل أخر فعندئذ يجب تجاهل الفرضية أو تعديلها أن غالبية الفرضيات غير مدعومة لكن البيانات قد تستمر في أعطاء معلومات جديدة ومفيدة وضع مولينا و رولاند فرضية عن استقرار مركبات الكلور وفلور والكربونفي طبقة السترانوسفير .