決定自變項及依變項速成法

有些同學可能對如何列出自變項(indepedent variable)及依變項(dependent variable)有些疑惑，這裡提供一個簡單的方法，試試是否可更快列出正確的自變項及依變項。

首先你必須清楚掌握實驗目的。

以下實驗為例:

「 研究加熱對細胞膜透性的影響。」

然後，請記住:

自變項: 解答你在這實驗中你會改變的項目(即由你控制的項目)。

依變項: 解答你在這實驗中會觀察的項目(一般來說是你在實驗進行時會量度的項目)。

自變項及依變項一般皆能在實驗目的中找到。

就以上實驗目的:

自變項: 是加熱(即不同溫度)

依變項: 細胞透性的變化(但觀察甚麼才能知道?)(可能是:材料的重量改變)

因此:

自變項是: 不同的溫度(注意: 不是溫度)

依變項是: 材料的重量變化。

注意: 無論是自變項或依變項皆是你在實驗設計中真正操作(改變或量度)的變項。

參考網址: http://en.wikipedia.org/wiki/Independent_variable

如何撰寫實驗設計原理

首先你必須先明白，究竟撰寫實驗設計原理的目的是甚麼?

撰寫的目的是: 解釋你的實驗設計為何能達到你的實驗研究目的。

由此可知，你必須先弄清楚你實驗研究目的!

我們用以下例子作說明:

實驗的目的是: 研究光強度對光合作用速率的影響。

基本上，你要先弄清楚甚麼是自變項(independent variable)，甚麼是依變項(dependent variable)才能繼續下去。大部份實驗皆有自變項及依變項的。(甚麼實驗沒有??)

接下來，你要決定如何提供實驗中的自變項及如何量度(或觀察)實驗中的依變項。
你不要以為控制自變項很容易，就以上實驗目的而言，自變項很明顯是「光強度」。但如何提供不同的光強度呢?

少說也有起碼 5 種方法! 譬如:
1. 以不同距離的光源
2. 用可調較電力的光源
3. 用不同層數的紗布遮蓋光源
4. 用不同光強度的光源
5. 用不同數目的光源

6. ....

以上有些方法可能非常明顯與光強度的關係，有些則要想一想!

以上的方法有分別嗎? 你會選擇哪一方法? 你選擇的準則是甚麼? 為何這些方法跟提供不同的光強度有關? 你選擇的方法有否限制? 你需要預先撰寫實驗中的假設嗎?

以上問題皆是撰寫你的實驗設計原理時必須列出的!

未完成! 還有....依變項如何量度?

是否要列出所有使用的材料及儀器

答案又未必!

一般實驗室中常用及常見的儀器，其實也不用列出的。因為當我們要進行實驗時，我們會假設應很容易找到那些沒有列出的物品。

當然，如果你把所有儀器都列出的話，其實也沒有人會覺得你有問題的。

但有一項必須提醒，應儘可能列出材料的名稱及其生長階段，以便其他人能清楚選擇的材料是否適合這實驗。 (在生物實驗而言，選擇不同的生物材料可以有很大的影響!)

不肯定哪些是常用及常見的儀器? 那你把所有用品列出吧!

如何適當篩選數據

首先必須說明，這裡並不是建議你做假，選擇一些預期的數據，這樣做會使得你的實驗結果不可信。

基本上，所有原始數據還是要列出的。

試參考以下的 3 組數據，以下的數據是有關在某光強度下，不同植物的光合作用速率(以釋出氧氣速率作指標)

	1	2	3	4	5	6	7	平均
A	8	9	11	15	16	17	19	13.6
B	8	9	11	15	16	15	14	12.6
C	8	9	11	15	15	12	10	11.4

你會如何處理以上數據?

1.計算平均數?
2.先剔除一些數據?

先確定一項知識: 在某一特定的光強度下，你認為光合作用的速率應是相對固定的? 還是不穩定呢?

我想速率應是穩定的較合理吧!為甚麼?

當然，如要求量度到恆定的數據的話，那又似乎沒可能! 為甚麼? 試想想其答案吧。

對於 A 組數據，你留意到嗎? 數據不斷上升，似乎仍未穩定下來。這些數據似乎並不應作為真正可用的數據!

對於 B 組數據，15, 16, 15, 14 似乎明顯是一組的，其他的數據，可刪掉吧!

對於 C 組數據，先升後降，不符估計的結果。估計最後的結果應是穩定的。如何辦?

註: 但必須用心記住，剔除某些數據是建基於我們現時的知識水平。科學人都相信，任何事情皆有其原因的，研究一個不在預期的結果，可能是另一重要科學新發現的開始呢!

實驗目的要詳細列明生物樣本名稱嗎

實驗目的要詳細列明生物樣本名稱嗎?

撰寫實驗目的時應儘可能具體及仔細的，即不會引致他人產生誤會。

因此，原則上應列明使用的生物品種名稱的。

但，有時你可能祇想研究某類生物的反應，而並不是某品種(species)的反應，便可以不用列明生物品種的名稱。

例如以下兩個實驗目的
1. 量度植物表皮細胞的水潛能。
2. 量度紫萬年青葉片下表皮細胞的水潛能。

明顯地，第 2 個實驗目的是較具體及仔細的。

至於第 1 個實驗，即使完成這實驗，結論也可能沒有甚麼參考價值。除非你認為:

- 所有(或大部份)植物的表皮細胞的水潛能應該是差不多的。
- 可以找到一種典型的植物作代表。

但你也要留意，即使你相信以上是對的，假如其他人不同意的話，你的實驗結論還是很大機會被視作沒參考價值的。

甚麼時候要撰寫「假說」

許多同學撰寫實驗報告時似乎都拿掐不定，甚麼時候應該列出「假說」(hypothesis)?

許多時其實同學是把「假說」與「估計」(guessing)混淆了，變成甚麼實驗也好像應該有「假說」似的。

這裡提供一個簡單的方法，應該適用於大部份的情況，以決定是否需於實驗報告中列出「假說」?

假如實驗目的是「證實甚麼甚麼........」(To prove that ......)的話，那這個實驗便需要假說，其餘便不需要!

為甚麼可以這樣說呢?

你可以再想清楚一點，甚麼是「假說」?

「假說」是對某現象所作的可能解釋。由於祇是可能的解釋，因此便需要設計實驗去證實這解釋是否正確!

不過，坦白說，以上的方法其實是有點次序錯亂的問題的。因為，進行實驗前，其實你應該先決定這個實驗需否假說(即是否在解釋某一個現象?)，再撰寫實驗目的!

甚麼情況下需要繪製圖表

回答這問題前，首先你要想想使用圖表的優點。

圖表可以讓人:

1. 更容易比較不同數據的大小差別。(當然，假如祗有一兩個數據的話，便可能沒有甚麼分別。)
2. 更容易觀察到數據的變化趨勢。

所以，一般情況下，繪製圖表有一定好處，尤其是數據量多的時候。

但要留意，原始數據還是需要列出的。

因為，圖表也可能會騙人的! 無論是有意或無意，由於使用不同比例的 X 軸或 Y 軸，有些可能變化不大的數據，在圖表中可能被誇大!

試看看以下兩圖表，哪一的變化較大?



答案可能是一樣的! 祗是 Y 軸的座標比例不同罷了!

考考自己對X軸及Y軸內容的理解

以下是某實驗的結果

呼吸速率(以產生二氧化碳速率表示) (ml /min)	20	30	40	50	60
外界溫度(攝氏度)	10	20	30	40	50

繪製圖表時，究竟哪一應放在 X 軸? 哪一應放在 Y 軸?

答案是: 不知道!

這要看實驗目的是甚麼?

假如實驗目的是「研究外界溫度對呼吸速率的影響」的話，X 軸應是外界溫度; Y 軸的是呼吸速率。

假如實驗目的是「研究呼吸速率對外界溫度的影響」的話，X 軸應是呼吸速率; Y 軸的是外界溫度!

繪畫圖表時如何決定X及Y軸內容

以下是有關光強度如何影響光合作用速率的實驗結果:

光強度(隨意單位)	1	2	3	4	5
氣泡釋出數目速率(數目/分鐘)	0	6	15	30	45

繪製圖表時，究竟哪一應放在 X 軸? 哪一應放在 Y 軸?

還記得嗎?

X 軸標示的應是「自變項」(independent variable)，即受控制的變數，亦即是實驗進行時你會控制的項目。

Y 軸則是標示「依變項」(dependent variable)，即會隨受控制變數而變的數據，當然，有時依變項的數據未必有任何變化的。因此，我們倒不如把 Y 軸的內容看成是實驗中要量度的數據。

根據以上的原則，以上的實驗結果的數據，哪一應放在 X 軸? 哪一應放在 Y 軸?

X 軸應是光強度。
Y 軸應是氣泡釋出數目速率。

你是如何知道的? 因為光強度的數據較有規律?

錯! 雖然通常受控制的變項的確較有規律，但有時可能要量度的數據也同樣很有規律地變動。

答案應是根據實驗目的而得知的!

以上的實驗目的是: 研究光強度對光合作用速率的影響。
要研究的變數是光強度，因此光強度是自變項。(位於 X 軸)
要研究的項目是光合作用速率，因此光合作用速率應是依變項。(位於 Y 軸)

考考自己的理解: 時間究竟應放在 X 軸抑或是 Y 軸?

描述實驗結果

試試描述以下的實驗數據:

溫度(攝氏度)	4	20	30
光合作用速率	12	20	40

描述一:
攝氏4度時，光合作用速率是12; 20度時速率是 20; 30度時速率是 40

你覺得以上的描述有問題嗎?

何謂撰寫清晰的實驗步驟

有一個方法可以用以衡量實驗步驟是否清晰，就是找別人跟著你的步驟做一次，看看過程是否一樣的。

如何列出實驗所需儀器及材料

要清楚地列出實驗所需儀器及材料，你可以假設自己要列一張清單給別人，讓別人按你的清單執拾所需的物品。如果你漏了物品或表達不清楚，你便可能因儀器不足或不適合而做不成實驗。

習慣一下，科學家要求的是嚴謹仔細，雖然你可以重新再列出所需儀器，但 這樣便會浪費時間，不值得吧!

試試看，以下哪些儀器或材料是的表達不太清晰的?
1. 試管(test tube)
2. 滴管(dropper)一支
3. 植物一株
4. 電子磅(electronic balance)
5. 移液管(pipette)一支
6. 滴定管(burette)一支

建議寫法
1. 試管(test tube) (應列出數量，例如試管10支，試管基本上的大小是標準的，所以不用標明容量)
2. 滴管(dropper)一支(這一項沒大問題，滴管的大小基本上也是標準的，一般是 2 ml)
3. 植物一株(必須列明植物的品種及生長狀況，例如年幼的洋紫蘇植物一株)
4. 電子磅(electronic balance)(不同的量重儀器是有重量範圍的，因此必須註明使用甚麼範圍的磅，例如 2kg 的電子磅，最高可量度 2 kg 的重量。)
5. 移液管(pipette)一支(移液管是有不同容量大小的，必須註明。例如 1 ml 移液管, 5 ml 移液管)
6. 滴定管(burette)一支(滴定管也是有不同容量的，也必須註明。)

有時，為何簡化，避免使用量詞，通常是這樣表示數量的:
1. 試管 x 2 (即試管 2支)
2. 滴管 x 5 (即滴管 5 支)

如何撰寫實驗原理

實驗設計的原理的內容應是
- 用以解釋你的實驗設計如何能達到實驗目的。

因此，必須先準確界定實驗的目的。

繪製圖表基本準則

目的:
- 使人能容易看到實驗的結果。

基本的繪圖準則:
1.標題
2. 適當的 X 軸及Y軸

- X 軸一般標註的是自變項(獨立變數)(independent variable)

- Y 軸一般標註的是依變項(dependent variable)
3. 連線準確

- 不要繪畫了一些實驗結果沒有的數據。

4. 選擇合適的圖表顯示方式，包括:

- 折線圖

- 曲線圖

- 直方圖

為了使圖表更易於讓人讀取，應注意以下事項:

1. 應盡用座標紙，不要太大也不要太小，約佔座標紙的四分之三面積。

2. 要清楚顯示不同的數據點。

如何撰寫「實驗目的」

實驗目的(Experiment purpose/aim) 應如何撰寫?

基本上，實驗大致上分為三大類:

1. 去證實一個「假說」。實驗目的便應是「證實.....假說」(To prove that.....)

- 例: 證實光合作用需要光。(To prove that light is a factor for photosynthesis)

2. 找出特定的數據。實驗目的便應是「找出......」(To determine.....)

- 例: 找出植物細胞的水潛能。(To determine the water potential of plant cells)

3. 觀察某些數據的變化。實驗目的便是「觀察....」(To observe......)

- 例: 觀察不同顏色的光對光合作用的影響。(To observe the effect of coolur of light on photosynthesis)

不同的實驗目的會影響實驗結論的寫法。

但，究竟撰寫實驗目的時應否寫得很仔細呢? 譬如，是否需要列出使用的生物種類名稱?

如何撰寫標題

標題的撰寫目的是讓人清楚實驗研究的大約課題範圍。

一般來說，撰寫標題: 

1. 不需要完整句子。

2. 要列出多詳細是很難說的，視乎你的研究目的及撰寫後發表給甚麼人觀看有關。 大約而言，生物學也有一定組織層次。 以中學的生物學為例，有關光合作用的課題，可包括以下:

• 光合作用的定義
• 光合作用的過程
• 光反應
• 暗反應
• 光合作用所需條件
• 植物的適應特徴
• 光合作用的限制因素
• 影響光合作用速率的因素

以上祇是從教科書的目錄中抄錄下來吧了。 如果你的實驗是有關植物光合作用的話，你的實驗標題大概便應該根據以上課題選擇吧。 其他課題，大概也是如此處理。 假如你忘記了不同課題的層次的話，那對不起，你還是要好好掌握一下各生物學課題的範圍吧!