Deney sorularında bağımlı ve bağımsız değişken

Bir deneyde bağımsız değişken, deneyi yapanın bilerek değiştirdiği şeydir; bağımlı değişken, bu değişikliğe bağlı olarak ölçülen ya da gözlenen sonuçtur; kontrol (sabit) değişkenleri ise sonucu etkilememesi için bütün düzeneklerde aynı tutulan her şeydir. Kısa bir formül işe yarar: "Neyi değiştirdim?" bağımsız, "Neyi ölçtüm?" bağımlı, "Neyi aynı bıraktım?" kontrol değişkenidir. Doğru kurulmuş bir deneyde bağımsız değişken yalnızca bir tanedir.

Fen Bilimleri sorularının önemli bir kısmı bir deney düzeneğiyle başlar ve öğrenciden bu üç değişkeni ayırt etmesini ister. Konu basit görünür; ama derslerde en sık yanlış yapılan soru türlerinden biridir. Bu yazıda değişkenleri nasıl bulacağınızı, en yaygın hataları ve çözülmüş bir LGS tarzı deney sorusunu bulacaksınız.

Bağımsız, bağımlı ve kontrol değişkeni ne demek?

Bir örnekle başlayalım. Bir öğrenci, ışık miktarının fasulye fidelerinin boyuna etkisini merak ediyor. Üç saksı hazırlıyor: birini karanlık bir dolaba, birini yarı gölge bir yere, birini güneş alan bir pencereye koyuyor. İki hafta sonra fidelerin boyunu ölçüyor.

• Bağımsız değişken: Işık miktarı. Öğrenci bunu bilerek farklı yapıyor.
• Bağımlı değişken: Fidelerin boyu. Işığa bağlı olarak değişip değişmediğine bakılıyor.
• Kontrol değişkenleri: Saksı büyüklüğü, toprak türü ve miktarı, verilen su, tohum türü ve sayısı, ortam sıcaklığı, deneyin süresi.

Kontrol değişkenleri neden bu kadar önemli? Diyelim ki öğrenci güneşli penceredeki saksıya daha fazla su verdi. Bu durumda o fidenin daha uzun olması ışıktan mı, sudan mı kaynaklandı? Bilemeyiz. Deney, sorduğu soruya cevap veremez hâle gelir.

Bir deneyde iki şeyi aynı anda değiştirirseniz, sonucun hangisinden kaynaklandığını asla bilemezsiniz.

Deney sorusunda değişkenler nasıl bulunur?

Fen Bilimleri derslerimizde her deney sorusunda aynı sırayı izliyoruz:

1. Düzenekleri yan yana koyun. Soruda iki, üç ya da dört düzenek varsa, her birinin özelliklerini kâğıda alt alta yazın: su miktarı, sıcaklık, madde türü, kütle, yüzey alanı...
2. Farklı olanı işaretleyin. Düzenekler arasında değişen tek özellik bağımsız değişkendir. Birden fazla özellik değişiyorsa, o iki düzenek bu deney için karşılaştırılamaz.
3. Ölçülene bakın. Soru metninde "ölçülmüştür", "gözlenmiştir", "kaydedilmiştir" gibi fiillerin önündeki büyüklük bağımlı değişkendir: süre, sıcaklık, boy, batma derinliği...
4. Geri kalan her şey kontrol değişkenidir. Düzeneklerde aynı olan bütün özellikleri listelemek, "hangisi sabit tutulmuştur?" sorularını da çözer.

Hipotez ile değişkenler arasında nasıl bir bağ var?

Hipotez, deneyden önce yapılan ve test edilebilen bir tahmindir. İyi kurulmuş bir hipotez iki değişkeni de içinde taşır: "Suyun sıcaklığı arttıkça şekerin çözünme süresi kısalır." Burada ilk büyüklük bağımsız, ikincisi bağımlı değişkendir.

Sorularda sıkça "Öğrencinin hipotezini test etmek için hangi düzenekleri kullanması gerekir?" diye sorulur. Cevap her zaman şu ilkeye dayanır: seçilen düzeneklerde hipotezdeki bağımsız değişken farklı, diğer her şey aynı olmalıdır.

Çözülmüş örnek: çözünme hızı deneyi

Bir öğrenci şu hipotezi test etmek istiyor: "Suyun sıcaklığı arttıkça şekerin suda çözünme süresi kısalır." Bunun için dört düzenek hazırlıyor ve her düzenekte şekerin tamamen çözünme süresini ölçüyor:

• K düzeneği: 20 °C'de 100 mL su, 10 g toz şeker, karıştırılıyor.
• L düzeneği: 40 °C'de 100 mL su, 10 g toz şeker, karıştırılıyor.
• M düzeneği: 40 °C'de 100 mL su, 10 g küp şeker, karıştırılıyor.
• N düzeneği: 60 °C'de 200 mL su, 10 g toz şeker, karıştırılıyor.

Soru 1: Öğrenci hipotezini test etmek için hangi iki düzeneği karşılaştırmalıdır?

Çözüm: Hipotezdeki bağımsız değişken su sıcaklığıdır. Aradığımız iki düzenekte sıcaklık farklı, diğer her şey aynı olmalı.

• K ile L: Sıcaklık farklı (20 °C ve 40 °C); su miktarı, şeker kütlesi, şekerin biçimi ve karıştırma aynı. Uygun.
• L ile M: Sıcaklık aynı; şekerin biçimi farklı. Bu karşılaştırma sıcaklığın etkisini göstermez.
• K ile N, ya da L ile N: Hem sıcaklık hem su miktarı farklı. İki değişken birden değiştiği için sonucun hangisinden kaynaklandığı bilinemez.
• K ile M: Hem sıcaklık hem şekerin biçimi farklı. Yine iki değişken.

Cevap: K ve L.

Soru 2: L ve M düzenekleri karşılaştırılırsa hangi değişkenin etkisi incelenmiş olur?

Çözüm: İki düzenek arasındaki tek fark şekerin toz ya da küp olmasıdır. Toz şekerin suyla temas eden yüzeyi, aynı kütledeki küp şekerinkinden çok daha büyüktür. Dolayısıyla incelenen bağımsız değişken şekerin suyla temas yüzeyi (tanecik büyüklüğü), bağımlı değişken ise çözünme süresidir. Su sıcaklığı, su miktarı, şeker kütlesi ve karıştırma kontrol değişkenleridir.

Soru 3: N düzeneğinde neden doğru bir sonuç çıkarılamaz?

Çözüm: N, diğer düzeneklerden hem sıcaklık hem su miktarı bakımından farklıdır. Örneğin N'deki şeker K'dekinden daha kısa sürede çözünse bile bunun yüksek sıcaklıktan mı yoksa daha fazla sudan mı kaynaklandığı söylenemez. N'yi işe yarar hâle getirmek için su miktarını 100 mL'ye indirmek yeterlidir; o zaman K, L ve N birlikte sıcaklığın etkisini üç farklı değerde gösterir.

Bu deneyin sonuçları bir grafiğe dökülseydi, yatay eksene su sıcaklığı, dikey eksene çözünme süresi yazılırdı. Böyle bir grafiği nasıl okuyacağınızı Fen Bilimlerinde grafik soruları nasıl okunur? yazımızda anlattık.

Değişkenlerde en sık yapılan hatalar neler?

Derslerde sık gördüğümüz hatalar şunlar:

• Değişen her şeyi bağımsız değişken sanmak. Bağımlı değişken de düzenekler arasında farklı çıkar; ama o deneyi yapanın değiştirdiği değil, ölçtüğü şeydir. "Ben mi değiştirdim, yoksa kendiliğinden mi değişti?" sorusu bu karışıklığı çözer.
• Kontrol değişkenini "önemsiz" sanmak. Sabit tutulan şeyler deneyin konusu değildir ama deneyin geçerli olmasını sağlar. Sorularda "hangisi sabit tutulmamıştır?" biçiminde sıkça sorulur.
• Kontrol değişkeni ile kontrol grubunu karıştırmak. Kontrol değişkeni, bütün düzeneklerde aynı tutulan özelliktir. Kontrol grubu ise karşılaştırma yapabilmek için incelenen işlemin uygulanmadığı düzenektir. Örneğin gübrenin etkisini inceleyen bir deneyde gübre verilmeyen saksı kontrol grubudur.
• Hipotezi sonuçla karıştırmak. Hipotez deneyden önce yapılan tahmindir; deney onu doğrulayabilir ya da çürütebilir. Hipotezin çürütülmesi deneyin "başarısız" olduğu anlamına gelmez.

Fizik konularında da aynı mantık işler mi?

Evet. Değişken mantığı bütün fen konularında aynıdır; yalnızca büyüklükler değişir. Basınç konusundan bir örnek:

Bir öğrenci aynı tuğlayı yumuşak kumun üzerine önce en geniş yüzeyi, sonra en dar yüzeyi alta gelecek biçimde koyuyor ve tuğlanın kuma ne kadar battığını ölçüyor.

• Bağımsız değişken: Tuğlanın kuma temas eden yüzey alanı.
• Bağımlı değişken: Batma derinliği.
• Kontrol değişkenleri: Tuğlanın ağırlığı (aynı tuğla kullanılıyor), kumun türü ve sıkılığı.

Sonuç: Dar yüzey altta olduğunda tuğla daha çok batar. Ağırlık aynı kaldığı için bu fark yalnızca yüzey alanından kaynaklanır; katılarda yüzey alanı azaldıkça basınç artar.

Bu örnekte öğrencilerin en çok yaptığı hata, "tuğla dikey konulunca daha ağır olur" demektir. Tuğlanın ağırlığı hiç değişmemiştir; değişen, ağırlığın dağıldığı alandır. Bu tür gündelik ama yanlış düşünceleri Fen Bilimlerinde sık görülen kavram yanılgıları yazımızda topladık.

Evde nasıl çalışılabilir?

• Test kitabındaki her deney sorusunda, soruyu çözmeden önce üç değişkeni kâğıda yazın. Birkaç hafta sonra bu alışkanlık kendiliğinden oturur.
• Mutfakta basit bir deney tasarlayın: "Tuz mu, şeker mi suda daha hızlı çözünür?" Hangi şeyleri aynı tutmanız gerektiğini birlikte listeleyin.
• Yanlış yapılan deney sorularında, hangi düzeneklerin neden karşılaştırılamayacağını yazılı olarak açıklayın.

Sık sorulan sorular

Bir deneyde birden fazla bağımsız değişken olabilir mi?

İleri düzey araştırmalarda olabilir, ama ortaokul fen sorularında doğru kurulmuş bir deneyde bağımsız değişken tektir. Soruda iki özellik birlikte değişiyorsa, genellikle "bu deney hatalı kurulmuştur" ya da "bu iki düzenek karşılaştırılamaz" cevabı aranıyordur.

Bağımlı değişkeni bulmanın en kolay yolu nedir?

Soru metninde neyin ölçüldüğüne ya da gözlendiğine bakın. Süre, sıcaklık, boy, kütle değişimi, batma derinliği gibi deneyin sonunda kaydedilen büyüklük bağımlı değişkendir. Grafikli sorularda bu büyüklük genellikle dikey eksende yer alır.

Kontrol değişkeni ile kontrol grubu aynı şey mi?

Hayır. Kontrol değişkeni bütün düzeneklerde aynı tutulan özelliktir; su miktarı ya da sıcaklık gibi. Kontrol grubu ise incelenen etkinin uygulanmadığı, karşılaştırma için kurulan düzenektir. İkisi de deneyin güvenilir olmasına hizmet eder ama farklı kavramlardır.

Değişken soruları hangi sınıfta öğretiliyor?

Bilimsel süreç becerileri ortaokulun her sınıfında fen derslerinin içinde yer alır. 5. sınıftan itibaren deney düzenekleriyle çalışan öğrenci, 8. sınıfa geldiğinde bu soruları hızla çözer. LGS'de bu beceri neredeyse her ünitenin sorularında karşınıza çıkar.

Deney ve grafik sorularına nasıl çalıştığımızı Fen Bilimleri özel ders sayfamızda anlattık. Çocuğunuzun deney sorularında nerede takıldığını birlikte görmek isterseniz ücretsiz deneme dersi ile başlayabilirsiniz.