家裡的開水快喝完了 爸爸請小明幫忙燒開水

平時爸爸會用瓦斯爐的大火煮一整壺 大約5公升的水

需要煮20分鐘才會沸騰

小明不想等那麼久 他希望水可以快一點煮沸

想想看 小明可以怎麼做呢

為了縮短煮水的時間 小明決定偷懶 只裝半壺的水

沒想到成功了

原本煮整壺要20分鐘 現在煮半壺只要10分鐘

因此 小明認為 只要水壺裡的水量越少

煮沸需要的加熱時間就會越短

但如果去瞭解爸爸和小明煮水的過程

爸爸用瓦斯爐煮水 小明則是用電磁爐煮水

誒 請你嚴謹的想想看

從煮水的過程中 小明真的可以直接推論

只要水壺裡的水量越少 煮沸需要的加熱時間就會越短嗎

在小明和爸爸煮水的過程中

除了水量不同外 加熱方式也不同

此時 影響加熱所需時間的原因

除了水量外 還有可能是不同加熱方式所造成的

你會發現 同時有兩個因素在影響加熱所需時間

所以 我們無法根據結果

直接推論出水量越少 加熱時間越短

因此 在設計這個實驗時 只能改變一個因素

改變水壺的水量

其他的因素都要保持一樣

例如都是用同一瓦斯爐和同一火源大小煮水

用同一個水壺 水的初始溫度相同等等

這樣我們才能客觀地比較加熱時間

我們把會改變或影響事件的因素稱為變因

例如運動量、飲食量會影響體重

運動量和飲食量就是影響體重的變因

進行科學實驗時

為了釐清不同因素對事件的影響

我們只能操作改變一個因素

將其他可能影響結果的因素維持不變

來探討這個因素對實驗結果的影響

實驗中操作改變的變因稱為操作變因

因為每次只能改變一個變因 所以操作變因只有一個

實驗中需要控制不變的因素 稱為控制變因

實驗結果是應變變因 會隨著不同的操作變因而改變

假設我們要探討運動量對體重的影響

運動量將會是操作變因

而體重則會是應變變因

其他在驗證上述論述的探究活動中

我們必須控制飲食量 喝水量 睡眠量

甚至體質都應相同

若同時運動量增加 飲食量也增加

是沒有辦法解釋到底是運動還是飲食會造成體重的變化的

想想看 根據下列表格

這個實驗的操作變因 控制變因和應變變因是什麼呢

你答對了嗎

當水量不同的時候 加熱時間也會不同

我們要討論的是水量和加熱時間的關係

所以 水壺裡的水量是唯一被我們操作改變的變因

水壺裡的水量是操作變因

控制變因其實不只一種

水壺種類 加熱方式和水的初始溫度都要維持一樣

我們才可以客觀地比較

所以這三個因素是控制變因

煮沸需要的加熱時間是實驗的結果

不同水量會有不同的加熱時間

所以煮沸需要的加熱時間是應變變因

瞭解操作變因 控制變因和應變變因的概念

可以讓我們用正確的方式設計實驗

你可以根據實驗目的來思考

哪些因素需要改變 哪些因素不需要改變

你可以做一個簡單的實驗記錄

把這次的實驗目的 過程和結論寫下來

這樣下次看就能很快想起這次的實驗內容啦

最後 幫你做個小整理

我們把會改變或影響實驗結果的因素稱為變因

實驗中操作改變的變因稱為操作變因

通常僅會改變一個變因

實驗中需要控制不變的因素 稱為控制變因

實驗結果為應變變因 會隨不同的操作變因而改變

請你來動動腦

如果小明想知道用瓦斯爐和電磁爐煮開水

哪個加熱時間比較短

你覺得要怎麼設計實驗呢

你可以參考影片的內容 想想看

需要做幾次實驗 要裝多少水

歡迎你留言在下方 和大家一起分享你設計的實驗喔