Mereka Bentuk Penyiasatan Saintifik

Tujuan

Penyiasatan saintifik bermula dengan pemerhatian atau pernyataan masalah, bukan terus dengan tujuan. Sebagai contoh, pemerhatian bahawa tindak balas menjadi lebih laju apabila dipanaskan menjadi pernyataan masalah: bagaimanakah suhu mempengaruhi kadar tindak balas enzim?

Tujuan kemudian menyatakan dengan tepat apa yang akan diketahui, dalam bentuk yang boleh diuji melalui eksperimen. Satu contoh kerja digunakan sepanjang laman ini: menyiasat kesan suhu terhadap kadar amilase memecahkan kanji.

Hipotesis melangkah lebih jauh, meramalkan hubungan antara dua pemboleh ubah utama supaya keputusan dapat membuktikannya benar atau salah, contohnya: semakin tinggi suhu sehingga satu optimum, semakin laju amilase memecahkan kanji; melebihi optimum, kadar itu berkurangan. Ini meramalkan cara tindak balas berlaku, bukan apa yang akan ditanya dalam peperiksaan.

Pemboleh Ubah

• Pemboleh ubah dimanipulasikan, satu-satunya faktor yang sengaja diubah antara ujikaji. Di sini, ia ialah suhu campuran tindak balas, ditetapkan pada nilai seperti 25°C, 35°C, 45°C, 55°C dan 65°C.
• Pemboleh ubah bergerak balas, faktor yang diukur kerana mungkin berubah akibatnya. Di sini, ia ialah masa yang diambil untuk sampel memberi ujian iodin negatif, menunjukkan sepantas mana kanji telah dipecahkan.
• Pemboleh ubah dimalarkan, faktor lain yang dikekalkan sama dalam setiap ujikaji, supaya perubahan pada pemboleh ubah bergerak balas boleh dikaitkan hanya dengan pemboleh ubah dimanipulasikan. Ini termasuk kepekatan dan isi padu larutan amilase dan kanji, serta pH campuran.

Bahan dan Radas

Radas perlu menetapkan dan mengukur pemboleh ubah dimanipulasikan dengan tepat, mengukur pemboleh ubah bergerak balas dengan jitu, dan mengekalkan setiap pemboleh ubah dimalarkan. Untuk penyiasatan amilase-dan-suhu, ini termasuk:

• larutan amilase dan larutan kanji pada kepekatan dan isi padu yang sama serta dinyatakan untuk setiap ujikaji
• mandian air (atau bikar air yang dipanaskan dengan pembakar Bunsen, atau disejukkan dengan ais) ditetapkan pada julat suhu yang dipilih
• termometer, untuk memastikan setiap mandian air telah mencapai dan mengekalkan suhu yang dikehendaki
• tabung uji, penitis, dan jubin penitik putih berserta larutan iodin, untuk mengambil sampel dan menguji campuran pada selang masa tetap
• jam randik, untuk mengukur masa dari percampuran sehingga keputusan iodin negatif
• silinder penyukat, untuk mengukur isi padu larutan amilase dan larutan kanji yang sama setiap kali

Prosedur

Prosedur yang baik menyatakan kuantiti dan kepekatan yang tepat, menggunakan julat pemboleh ubah dimanipulasikan yang sesuai, mengekalkan setiap pemboleh ubah dimalarkan sama, dan diulang pada setiap nilai supaya corak yang boleh dipercayai dapat dilihat. Prosedur yang sesuai untuk penyiasatan amilase ialah:

1. Sediakan lima mandian air pada 25°C, 35°C, 45°C, 55°C dan 65°C, menggunakan termometer untuk memeriksa setiap suhu.
2. Sukat 5 cm³ larutan kanji dan 5 cm³ larutan amilase ke dalam dua tabung uji berasingan dan letakkan kedua-duanya dalam mandian air yang sama selama 5 minit untuk mencapai suhu itu.
3. Campurkan kedua-dua larutan itu ke dalam satu tabung uji dan segera mulakan jam randik.
4. Pada selang 30 saat, gunakan penitis untuk meletakkan satu titik campuran itu di atas jubin penitik yang mengandungi satu titik larutan iodin.
5. Catatkan masa apabila larutan iodin tidak lagi bertukar biru-hitam, menunjukkan semua kanji telah dipecahkan.
6. Ulang langkah 1 hingga 5 pada setiap satu daripada empat suhu lain, dengan mengekalkan kepekatan dan isi padu larutan amilase serta larutan kanji sama setiap kali.

Keputusan Dijangka

Keputusan perlu direkodkan dalam jadual dengan tajuk dan unit yang jelas, seperti suhu dalam °C dan masa untuk ujian iodin negatif dalam saat. Berdasarkan hipotesis, masa yang diambil dijangka berkurangan apabila suhu meningkat ke arah satu optimum (biasanya sekitar 35–45°C), kemudian meningkat semula apabila enzim ternyahasli dan berhenti berfungsi.

Ini meramalkan cara eksperimen sepatutnya berlaku, disemak berbanding keputusan sebenar, bukan apa yang akan keluar dalam kertas peperiksaan.

Kesimpulan

Kesimpulan yang baik menyatakan semula tujuan, menerangkan corak yang sebenarnya ditunjukkan oleh keputusan, dan menyatakan sama ada hipotesis disokong. Bagi penyiasatan amilase: apabila suhu meningkat daripada 25°C ke arah satu optimum, masa untuk ujian iodin negatif berkurangan, menunjukkan kadar pemecahan kanji meningkat; melebihi suhu optimum, masa itu meningkat semula kerana enzim ternyahasli oleh haba.

Corak ini menyokong hipotesis bahawa suhu mempengaruhi aktiviti enzim sehingga satu optimum, selepas itu tindak balas menjadi perlahan.

Kesilapan Biasa

Soalan bergaya Kertas 3

Senario. Seorang pelajar mendapati rumpair menghasilkan lebih banyak gelembung dalam cahaya terang berbanding cahaya malap dan ingin menyiasat bagaimana keamatan cahaya mempengaruhi kadar fotosintesis. Gunakan senario ini untuk soalan di bawah.

Soalan 1 (membuat hipotesis). Tulis satu hipotesis yang sesuai bagi penyiasatan ini.

Jawapan model. Semakin tinggi keamatan cahaya, semakin tinggi kadar fotosintesis (lebih banyak gelembung dihasilkan seminit), sehingga satu tahap. Ini menghubungkan pemboleh ubah dimanipulasikan, iaitu keamatan cahaya, dengan pemboleh ubah bergerak balas, iaitu bilangan gelembung seminit.

Soalan 2 (mengawal pemboleh ubah). Nyatakan pemboleh ubah dimanipulasikan, pemboleh ubah bergerak balas dan dua pemboleh ubah dimalarkan.

Jawapan model. Dimanipulasikan: keamatan cahaya, diubah dengan mengalihkan lampu ke jarak tertentu. Bergerak balas: bilangan gelembung gas yang dibebaskan seminit.

Dimalarkan: suhu air dan kepekatan karbon dioksida, contohnya daripada natrium hidrogenkarbonat yang ditambah, serta spesies dan panjang rumpair.

Soalan 3 (menjadualkan dan mempersembahkan data). Terangkan cara keputusan patut direkod dan dipersembahkan.

Jawapan model. Rekod keamatan cahaya dan min bilangan gelembung seminit dalam jadual dengan tajuk dan unit yang jelas. Plot min kadar melawan keamatan cahaya sebagai graf garisan, kerana keamatan cahaya ialah pemboleh ubah selanjar, dan lukis garis penyuaian terbaik.

Soalan 4 (membuat inferens). Pada keamatan cahaya tinggi, kadar itu berhenti meningkat. Apakah yang boleh anda inferkan?

Jawapan model. Anda boleh inferkan bahawa satu faktor lain telah menjadi pengehad, seperti kepekatan karbon dioksida atau suhu. Menambah keamatan cahaya lagi tidak lagi meningkatkan kadar, kerana tindak balas kini dihadkan oleh faktor lain itu.

Langkah keselamatan

• Apabila anda mereka bentuk sebarang penyiasatan, rancang untuk memakai pelindung mata di mana bahan kimia, pemanasan atau radas kaca digunakan.
• Sertakan langkah untuk mengendalikan mandian air panas, pembakar Bunsen dan radas kaca dengan selamat, serta mematikan sumber haba apabila tidak digunakan.
• Jika organisma hidup digunakan, rancang untuk melayannya dengan berperikemanusiaan dan mengembalikan atau melupuskannya secara bertanggungjawab selepas penyiasatan.
• Nilai bahaya bahan kimia yang anda pilih, gunakan kepekatan terendah yang sesuai, dan ikut maklumat keselamatan pada label.

Sumber:SRC-DSKP-EN

Soalan lazim