Zamknięcie działu 1

Słowniczek działu

  • Hipoteza — falsyfikowalne przypuszczenie o zależności między zmiennymi; stawiane przed doświadczeniem.
  • Zmienna niezależna — czynnik świadomie zmieniany przez badacza.
  • Zmienna zależna — czynnik mierzony jako efekt zmiennej niezależnej.
  • Zmienna kontrolowana — czynnik utrzymywany stałym, by nie zamazywać wyniku.
  • Próba badawcza — seria z badanym czynnikiem (zmienną niezależną).
  • Próba kontrolna — seria bez badanego czynnika; punkt odniesienia.
  • Średnia arytmetyczna — suma wartości / liczba pomiarów; miara tendencji centralnej.
  • Mediana — wartość środkowa danych uporządkowanych rosnąco; odporna na wartości skrajne, więc przy outlierach opisuje grupę wierniej niż średnia.
  • Średnia ważona — [R] średnia z wagami równymi liczebnościom grup; właściwa przy scalaniu wyników grup o różnej wielkości.
  • Odchylenie standardowe (SD) — [R] miara rozrzutu wyników wokół średniej; $SD = \sqrt{\Sigma(x_i - \bar{x})^2 / (n-1)}$.

W pigułce

  • Metoda naukowa: obserwacja → pytanie → hipoteza (falsyfikowalna) → doświadczenie (zmienne + próby kontrolna i badawcza) → wyniki → wniosek zgodny z zakresem danych; obalona hipoteza zawraca pętlę.
  • Dobre doświadczenie zmienia JEDEN czynnik naraz; reszta kontrolowana.
  • Analiza danych: średnia opisuje serię, a mediana broni opisu przed wartościami skrajnymi (rozjazd obu miar = sygnał outliera); wykres liniowy — zmienna ciągła, słupkowy — kategorie; osie zawsze opisane.
  • [R] SD mierzy rozrzut: nakładające się zakresy ±SD osłabiają wniosek o różnicy między grupami.

Sprawdzian działowy

1. Biologka bada, czy stężenie CO₂ wpływa na szybkość fotosyntezy u rzęsy wodnej. Wyjaśnij: (a) jaką zmienną niezależną przyjmie, (b) co mierzy jako zmienną zależną, (c) co powinna uwzględnić w próbie kontrolnej, (d) sformułuj falsyfikowalną hipotezę.

Sprawdź odpowiedź

(a) Zmienna niezależna: stężenie CO₂ w wodzie (kilka poziomów). (b) Zmienna zależna: szybkość fotosyntezy, mierzona np. objętością wydzielanego O₂ na minutę. (c) Próba kontrolna: rzęsa w warunkach standardowych (bez podwyższonego CO₂), przy identycznym świetle, temperaturze i składzie wody. (d) Hipoteza: „Wzrost stężenia CO₂ zwiększa szybkość fotosyntezy rzęsy aż do stężenia granicznego" — falsyfikowalna, bo pomiar może ją obalić.

2. Uczeń zmierzył wysokość 10 sadzonek nawożonych i 10 nienawożonych, po czym przedstawił wyniki na wykresie liniowym „numer sadzonki → wysokość". Wskaż dwa błędy tego opracowania i zaproponuj poprawne.

Sprawdź odpowiedź

(1) Zły typ wykresu: numer sadzonki to nie zmienna ciągła — porównanie dwóch grup wymaga wykresu słupkowego (średnia wysokość każdej grupy), nie linii łączącej przypadkowe punkty. (2) Brak agregacji: surowe pojedyncze pomiary nie odpowiadają na pytanie badawcze — należy policzyć średnie obu grup (w rozszerzeniu: podać też miarę rozrzutu) i je zestawić. Poprawnie: słupki „nawożone / nienawożone" ze średnimi i opisanymi osiami.