Định nghĩa và ví dụ về các biến độc lập và phụ thuộc

Mỗi thí nghiệm khoa học liên quan đến các biến phụ thuộc và độc lập. Biến độc lập là biến được nhà nghiên cứu kiểm soát hoặc thao túng để xác định tác động của nó đối với hiện tượng hoặc hệ thống đang được nghiên cứu. Biến này không phụ thuộc vào giá trị của bất kỳ biến nào khác mà chỉ phụ thuộc vào đặc điểm của thiết kế thí nghiệm và mong muốn của nhà nghiên cứu. Do đó tên của nó. Mặt khác, biến phụ thuộc là một biến phản hồi. Nó là một cái phụ thuộc vào giá trị của biến độc lập. Nói cách khác, các biến độc lập và biến phụ thuộc có thể được hiểu tương ứng là nguyên nhân và kết quả của một hiện tượng đang được nghiên cứu.

Cần nhớ rằng một biến được hiểu là bất cứ thứ gì có thể thay đổi trong quá trình thử nghiệm. Có một số loại biến, trong đó phụ thuộc và độc lập chỉ là hai loại. Tùy thuộc vào thiết kế thử nghiệm, có thể có một số biến số, cả biến số độc lập và biến số phụ thuộc, nhưng dù là biến số nào đi chăng nữa thì phải có ít nhất một biến số để thử nghiệm có ý nghĩa.

Mối quan hệ giữa biến phụ thuộc và biến độc lập và giả thuyết

Nghiên cứu khoa học được thực hiện với mục đích thiết lập các mối quan hệ nhân quả cho phép hiểu rõ hơn về một hệ thống, sự phát triển của công nghệ mới hoặc dự đoán tốt hơn về kết quả của các hành động khác nhau, trong số những thứ khác.

Để đạt được những mục tiêu này, các nhà nghiên cứu dựa vào phương pháp khoa học . Điều này phù hợp với một loạt các bước bắt đầu bằng một câu hỏi mà nhà nghiên cứu tự hỏi mình liên quan đến một hiện tượng hoặc hệ thống quan tâm. Sau khi nghiên cứu hệ thống nói trên, người ta đặt ra một giả thuyết hoặc giả thiết về nguyên nhân của hiện tượng quan sát được , sau đó tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng hoặc bác bỏ giả thuyết đó .

Đó là trong quá trình tuyên bố giả thuyết và thiết kế thí nghiệm khi các biến phụ thuộc và độc lập xuất hiện.

Ví dụ

Hãy tưởng tượng một trường hợp giả định, trong đó, sau khi quan sát cách ăn mặc của một trường đại học nổi tiếng ở châu Âu, một nhà khoa học tự hỏi: phải chăng màu sắc quần áo ảnh hưởng đến trí thông minh của con người? Sau khi xem xét câu hỏi này và thực hiện một số quan sát, giả thuyết sau đây được đề xuất: “mặc màu xanh lá cây làm tăng trí thông minh”.

Sau đó, đến lúc thiết kế một thí nghiệm để xác nhận hoặc loại trừ tính hợp lệ của giả thuyết. Đầu tiên, nó phải được thiết lập đâu là các biến của thí nghiệm, làm thế nào để đo lường chúng và cái nào đại diện cho nguyên nhân và cái nào là kết quả. Cái sau là những gì xác định đó là biến phụ thuộc và biến độc lập.

Trong ví dụ này, cách viết giả thuyết ngụ ý rằng nhà nghiên cứu nghĩ rằng “mặc màu xanh lá cây” là nguyên nhân và “thông minh hơn” là kết quả. Bằng cách này, người ta xác định rằng biến độc lập sẽ là màu sắc của quần áo, trong khi biến phụ thuộc sẽ là một số thước đo trí thông minh, chẳng hạn như chỉ số IQ.

Như có thể thấy với ví dụ này, các biến phụ thuộc và biến độc lập có quan hệ chặt chẽ với giả thuyết của thí nghiệm. Các ví dụ bổ sung được trình bày dưới đây để minh họa hai khái niệm trung tâm của khoa học này.

Sự khác biệt giữa biến phụ thuộc và biến độc lập

Ví dụ về các biến phụ thuộc và độc lập

• Trong một thí nghiệm để xác định xem một loại thuốc lợi tiểu mới có làm tăng lượng nước tiểu ở chuột trong phòng thí nghiệm hay không, liều lượng của thuốc lợi tiểu là biến số độc lập trong khi thể tích nước tiểu tạo ra là biến số phụ thuộc. Lưu ý rằng nhà nghiên cứu không thể tự do đặt lượng nước tiểu mà chuột thải ra, nhưng anh ta có thể kiểm soát liều lượng thuốc đưa cho chuột.

• Một kỹ sư xây dựng muốn xác định xem một loại phụ gia mới có làm tăng tốc độ ninh kết của bê tông cốt thép hay không. Để làm điều này, anh ấy thiết kế một thí nghiệm trong đó anh ấy thay đổi tỷ lệ của chất phụ gia mới và sau đó đo thời gian để hỗn hợp đông kết. Trong trường hợp này, biến độc lập là tỷ lệ phụ gia được thêm vào , trong khi thời gian ninh kết là biến phụ thuộc.

• Trong một thí nghiệm sinh học phân tử, một nhà nghiên cứu quan tâm đến việc xác định xem một chất hóa học nhất định có khả năng điều chỉnh sự biểu hiện của gen mã hóa protein P. Để làm điều này, anh ta đo nồng độ protein P do một đàn vi khuẩn tạo ra. trước và sau khi thêm chất vào môi trường. Giả thuyết của họ là hợp chất này sẽ ức chế sự biểu hiện của gen và do đó ức chế quá trình sản xuất protein đó. Trong trường hợp này, biến độc lập là sự hiện diện hay vắng mặt của hợp chất , trong khi việc sản xuất P là biến phụ thuộc.

• Một công ty sản xuất insulin sử dụng vi sinh vật muốn thử nghiệm một chủng mới do nhóm nghiên cứu và phát triển của công ty phân lập. Để làm điều này, họ thực hiện một thí nghiệm để so sánh khả năng sản xuất insulin của hai chủng, chủng mới và chủng khác đã sử dụng trước đó. Trong trường hợp này, chủng loại là biến độc lập trong khi sản xuất insulin là biến phụ thuộc.

• Trong một nghiên cứu, người ta muốn xác định ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đối với sắc tố trong lá của cây. Biến độc lập trong trường hợp này là cường độ ánh sáng, trong khi sắc tố lá sẽ là biến phụ thuộc.

• Một bệnh viện muốn xác định xem số giờ phục vụ liên tục của nhân viên điều dưỡng có ảnh hưởng đến tỷ lệ tử vong của bệnh nhân vào phòng cấp cứu hay không. Ở đây, số giờ phục vụ liên tục đại diện cho biến độc lập trong khi tỷ lệ tử vong của bệnh nhân vào phòng cấp cứu là biến đáp ứng.

Làm thế nào để phân biệt giữa biến phụ thuộc và biến độc lập?

Trong hầu hết các trường hợp, thật dễ dàng để xác định biến nào là biến độc lập và biến nào là biến phụ thuộc. Tuy nhiên, nếu vì lý do nào đó mà có sự nhầm lẫn, tốt nhất bạn nên bắt đầu lại từ đầu và làm theo các bước sau:

• Bước 1: Xác định tất cả các biến có liên quan trong thí nghiệm. Điều này có nghĩa là xác định tất cả các yếu tố có thể thay đổi hoặc bị thay đổi trong suốt quá trình thử nghiệm.
• Bước 2: Trong số tất cả các biến, hãy xác định những biến có liên quan trực tiếp đến câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết của thí nghiệm.
• Bước 3: Viết các biến trong một câu được diễn đạt theo cách chỉ ra mối quan hệ nguyên nhân và kết quả.
• Bước 4: Nếu câu trước không có nghĩa, hãy đảo ngược các biến và viết lại câu. Cái thứ hai nên có ý nghĩa.
• Bước 5: Khi bạn có mối quan hệ nhân quả hợp lý, thì biến được ghi là nguyên nhân là biến độc lập trong khi biến còn lại là biến phụ thuộc.

Phân biệt giữa biến phụ thuộc và biến độc lập: Ví dụ

Mô tả thí nghiệm: Một mẫu vi khuẩn từ môi trường nuôi cấy được ủ trong 48 giờ ở 37ºC trong hai môi trường khác nhau: một là môi trường thạch dinh dưỡng chứa mọi thứ cần thiết cho bất kỳ sinh vật nào phát triển và phát triển, và môi trường kia là môi trường thạch tối thiểu chỉ chứa những chất dinh dưỡng cần thiết nhất cho sự sống còn. Sự phát triển khuẩn lạc của vi khuẩn trên môi trường thứ nhất là dấu hiệu của một chủng đột biến, nhưng không phải trên môi trường thứ hai. Giả thuyết cho rằng nền văn hóa ban đầu chứa các chủng đột biến. Biến phụ thuộc và biến độc lập trong trường hợp này là gì?

Để tìm câu trả lời, hãy làm theo các bước được chỉ ra:

1. Thời gian và nhiệt độ là những ứng cử viên phổ biến cho các biến độc lập, nhưng trong trường hợp này, cả hai yếu tố này đều không thay đổi trong suốt quá trình thử nghiệm, vì vậy chúng không phải là biến. Các biến số duy nhất là môi trường nuôi cấy trong đó vi khuẩn được ủ và sự phát triển (hoặc không phát triển) của các khuẩn lạc sau khi ủ.
2. Bước này không cần thiết vì chỉ có hai biến.
3. Giả sử chúng ta viết “việc không có sự phát triển của khuẩn lạc ảnh hưởng đến môi trường nuôi cấy”. Câu này không có ý nghĩa logic, vì chính nhà nghiên cứu là người quyết định thành phần của môi trường nuôi cấy, điều này không phải do sự phát triển hay không phát triển của các khuẩn lạc vi khuẩn.
4. Sau đó, nó được viết ngược lại: Môi trường nuôi cấy ảnh hưởng đến sự phát triển của khuẩn lạc vi khuẩn. Mối quan hệ nhân quả này có ý nghĩa logic.
5. Vì nguyên nhân ở bước 4 là môi trường nuôi cấy nên đây là biến số độc lập, trong khi sự phát triển của khuẩn lạc là biến số phụ thuộc.

Trả lời: Biến độc lập là môi trường nuôi cấy và biến phụ thuộc là sự phát triển của khuẩn lạc.

Biểu diễn đồ họa của các biến phụ thuộc và độc lập

Có một phương pháp tiêu chuẩn để biểu diễn đồ họa của biến độc lập và biến phụ thuộc. Từ viết tắt DRY MIX có thể được sử dụng để giúp ghi nhớ cách vẽ biểu đồ các biến:

HỖN HỢP KHÔ

D   = biến phụ thuộc
R   = biến phản hồi
Y  = đồ thị trên  trục y hoặc dọc

M   = biến thao tác
I  = biến độc lập
X   = đồ thị của trục hoành hoặc trục x

Như đã đề cập ở trên, biến phụ thuộc trong một hàm thường được biểu thị bằng  và , và được đặt trên trục tung độ. Biến y được cho   là một hàm của biến  x , là biến độc lập.