1. در آزمایشی که تأثیر دما بر سرعت حل شدن قند در آب بررسی می‌شود، دانش‌آموزی دو لیوان با ۱۰۰ میلی‌لیتر آب، یکی در دمای ۲۰ درجهٔ سلسیوس و دیگری در دمای ۴۰ درجهٔ سلسیوس آماده می‌کند و به هر یک یک حبه قند اضافه می‌کند. زمان حل شدن کامل قند را اندازه می‌گیرد. کدام گزینهٔ زیر متغیرهای این آزمایش را به‌درستی مشخص کرده است؟

• متغیر مستقل: دما، متغیر وابسته: زمان حل شدن، متغیر کنترل: مقدار آب و تعداد حبه‌های قند
• متغیر مستقل: زمان حل شدن، متغیر وابسته: دما، متغیر کنترل: نوع قند
• متغیر مستقل: مقدار آب، متغیر وابسته: دما، متغیر کنترل: تعداد حبه‌های قند
• متغیر مستقل: دما، متغیر وابسته: مقدار آب، متغیر کنترل: زمان حل شدن

«متغیر مستقل: دما، متغیر وابسته: زمان حل شدن، متغیر کنترل: مقدار آب و تعداد حبه‌های قند» درست است چون دما عاملی است که پژوهشگر عمداً تغییر می‌دهد (متغیر مستقل)، زمان حل شدن نتیجه‌ای است که اندازه‌گیری می‌شود (متغیر وابسته)، و مقدار آب و تعداد حبه‌های قند برای مقایسه درست باید ثابت بمانند (متغیرهای کنترل). «متغیر مستقل: زمان حل شدن، متغیر وابسته: دما، متغیر کنترل: نوع قند» رد می‌شود چون زمان حل شدن متغیر وابسته است نه مستقل، و دما متغیر مستقل است نه وابسته. «متغیر مستقل: مقدار آب، متغیر وابسته: دما، متغیر کنترل: تعداد حبه‌های قند» رد می‌شود چون مقدار آب در هر دو لیوان یکسان است و تغییر نمی‌کند (پس نمی‌تواند متغیر مستقل باشد) و دما وابسته نیست بلکه مستقل است. «متغیر مستقل: دما، متغیر وابسته: مقدار آب، متغیر کنترل: زمان حل شدن» رد می‌شود چون مقدار آب ثابت است و متغیر وابسته نیست، و زمان حل شدن وابسته است نه کنترل. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز اغلب متغیر مستقل و وابسته را جابه‌جا می‌کند یا متغیرهای کنترل را با مستقل اشتباه می‌گیرد.

2. کدام گزینهٔ زیر بهترین مصداق برای واژهٔ «فناوری» است؟

• کشف قانون جاذبه توسط نیوتن
• ساخت تلسکوپ فضایی هابل برای رصد اجرام دور
• مشاهدهٔ حرکت سیارات با چشم غیرمسلح
• ثبت دمای روزانهٔ یک شهر در طول یک هفته

«ساخت تلسکوپ فضایی هابل برای رصد اجرام دور» درست است زیرا فناوری یعنی به‌کار بردن دانش علمی برای ساختن ابزاری که نیاز انسان را برطرف کند؛ تلسکوپ هابل دقیقاً چنین کاربردی دارد. «کشف قانون جاذبه توسط نیوتن» رد می‌شود چون کشف یک قانون علمی بدون کاربرد عملیِ فوری، فناوری نیست. «مشاهدهٔ حرکت سیارات با چشم غیرمسلح» رد می‌شود چون صرفاً یک مشاهدهٔ ساده است و حاصل به‌کارگیری دانش علمی برای ساخت ابزار نیست. «ثبت دمای روزانهٔ یک شهر در طول یک هفته» رد می‌شود چون ثبت داده بدون ساخت یک فناوری جدید، تنها یک فعالیت علمی ساده است. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز ممکن است هر دستاورد علمی را فناوری بپندارد، در حالی که فناوری مستلزم تبدیل علم به عمل و ساخت ابزار یا فرایند است.

3. یک پژوهشگر فرضیه‌ای را طراحی می‌کند و پس از انجام آزمایش، نتایج با فرضیهٔ اولیه همخوانی ندارد. او برای حفظ اعتبار علمی کار خود چه اقدامی باید انجام دهد؟

• فرضیه را تغییر دهد تا با نتایج آزمایش مطابقت کند
• نتایج را نادیده بگیرد و آزمایش را مجدداً تکرار کند
• فرضیهٔ اولیه را کنار بگذارد و بر اساس نتایج، فرضیهٔ جدیدی فرموله کند
• آزمایش را با همان فرضیه تکرار کند تا به نتیجهٔ دلخواه برسد

«فرضیهٔ اولیه را کنار بگذارد و بر اساس نتایج، فرضیهٔ جدیدی فرموله کند» درست است؛ چون در روش علمی نتایج آزمایش بر فرضیه مقدم‌اند و اگر فرضیه تأیید نشد، باید فرضیهٔ جدیدی بر اساس شواهد ساخته شود. «فرضیه را تغییر دهد تا با نتایج آزمایش مطابقت کند» رد می‌شود زیرا تغییر فرضیه پس از مشاهدهٔ نتایج غیرعلمی است و به‌نوعی تقلب محسوب می‌شود. «نتایج را نادیده بگیرد و آزمایش را مجدداً تکرار کند» رد می‌شود چون نادیده گرفتن نتایج خلاف صداقت علمی است. «آزمایش را با همان فرضیه تکرار کند تا به نتیجهٔ دلخواه برسد» رد می‌شود چون اصرار بر فرضیهٔ نادرست و تلاش برای تأیید اجباری آن روش علمی نیست. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز گمان می‌کند می‌توان فرضیه را بعداً اصلاح کرد، در حالی که فرضیه پیش از آزمایش نوشته می‌شود و تغییر آن پس از نتیجه‌گیری ارزش علمی ندارد.

4. دو گروه پژوهشی مستقل ادعا می‌کنند دمای ذوب یک مادهٔ ناشناخته ۶۰ درجهٔ سلسیوس است. گروه اول یک بار آزمایش کرده و گروه دوم ده بار آزمایش را در آزمایشگاه‌های گوناگون تکرار کرده و هر بار به همان عدد رسیده است. کدام عامل اصلی باعث می‌شود نتیجهٔ گروه دوم قابل‌اعتمادتر باشد؟

• تکرارپذیری در شرایط مستقل و رسیدن به نتیجهٔ یکسان
• تعداد دفعات تکرار در یک آزمایشگاه
• استفاده از دستگاه‌های پیشرفته‌تر
• صرف زمان بیشتر برای انجام آزمایش

«تکرارپذیری در شرایط مستقل و رسیدن به نتیجهٔ یکسان» درست است؛ زیرا معیار اصلی اعتبار یک یافتهٔ علمی تکرارپذیری آن توسط گروه‌های مختلف و در شرایط مستقل است. «تعداد دفعات تکرار در یک آزمایشگاه» رد می‌شود چون تکرار در یک آزمایشگاه واحد خطاهای سیستماتیک را کاهش نمی‌دهد. «استفاده از دستگاه‌های پیشرفته‌تر» رد می‌شود چون پیشرفته‌بودن دستگاه لزوماً به معنی صحت نتیجه نیست. «صرف زمان بیشتر برای انجام آزمایش» رد می‌شود چون زمان به تنهایی اعتبار نمی‌آورد. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز ممکن است کمیت تکرار را ملاک بداند در حالی که تکرار در شرایط مستقل و توسط گروه‌های مختلف اهمیت دارد.

5. کدام عبارت دربارهٔ «نظریهٔ علمی» صحیح است؟

• نظریهٔ علمی حدسی آزمایش‌نشده و موقتی است که هنوز به اثبات نرسیده
• نظریهٔ علمی با قانون علمی یکسان است و فقط در نحوهٔ بیان تفاوت دارد
• نظریهٔ علمی توضیحی جامع و بارها تأییدشده برای چرایی یک پدیده است
• نظریهٔ علمی پس از یک بار آزمایش معتبر می‌شود

«نظریهٔ علمی توضیحی جامع و بارها تأییدشده برای چرایی یک پدیده است» درست است؛ نظریه علمی بالاترین سطح توضیح در علم است که با شواهد فراوان پشتیبانی می‌شود. «نظریهٔ علمی حدسی آزمایش‌نشده و موقتی است که هنوز به اثبات نرسیده» رد می‌شود؛ این تعریف فرضیه است نه نظریه. «نظریهٔ علمی با قانون علمی یکسان است و فقط در نحوهٔ بیان تفاوت دارد» رد می‌شود؛ نظریه «چرایی» و قانون «چگونگی» پدیده را توصیف می‌کند و هر دو جایگاه متفاوت دارند. «نظریهٔ علمی پس از یک بار آزمایش معتبر می‌شود» رد می‌شود؛ نظریه نیازمند تأییدهای مکرر است. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز نظریه را با فرضیه یا قانون اشتباه می‌گیرد و تصور می‌کند نظریه سطح پایین‌تری از اعتبار دارد.

6. یک دانش‌آموز در آزمایشگاه دمای آب جوش را ۱۰۰ درجهٔ سلسیوس اندازه می‌گیرد و رنگ شعلهٔ اجاق را آبی توصیف می‌کند. با توجه به این مشاهدات، کدام گزینهٔ زیر نوع هر مشاهده را به‌درستی مشخص کرده است؟

• دما مشاهدهٔ کیفی و رنگ مشاهدهٔ کمی است
• دما مشاهدهٔ کمی و رنگ مشاهدهٔ کیفی است
• هر دو مشاهده از نوع کمی هستند
• هر دو مشاهده از نوع کیفی هستند

«دما مشاهدهٔ کمی و رنگ مشاهدهٔ کیفی است» درست است زیرا دما با عدد و واحد اندازه‌گیری شده (کمی) و رنگ بدون عدد توصیف شده است (کیفی). «دما مشاهدهٔ کیفی و رنگ مشاهدهٔ کمی است» رد می‌شود؛ دما کمی است نه کیفی، و رنگ کیفی است نه کمی. «هر دو مشاهده از نوع کمی هستند» رد می‌شود؛ رنگ عدد ندارد. «هر دو مشاهده از نوع کیفی هستند» رد می‌شود؛ دما عدد دارد. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز صرفاً به دلیل وجود «درجه» ممکن است هر دو را کمی بپندارد، در حالی که رنگ‌ها توصیف کیفی‌اند.

7. در آزمایشی که تأثیر کود بر رشد گیاه بررسی می‌شود، دو گلدان با شرایط کاملاً یکسان (خاک، بذر، آب، نور) آماده می‌شود. به گلدان اول کود اضافه می‌شود و به گلدان دوم هیچ کدی اضافه نمی‌شود. گلدان دوم در این پژوهش چه نام دارد؟

• گروه آزمایش
• متغیر وابسته
• متغیر کنترل
• گروه شاهد (کنترل)

«گروه شاهد (کنترل)» درست است زیرا در این آزمایش گلدان دوم به‌عنوان مبنا برای مقایسه استفاده می‌شود و متغیر مستقل (کود) روی آن اعمال نشده است. «گروه آزمایش» رد می‌شود چون گلدان اول گروه آزمایش است. «متغیر وابسته» رد می‌شود؛ متغیر وابسته چیزی است که اندازه‌گیری می‌شود (مثلاً ارتفاع گیاه) نه یک گروه. «متغیر کنترل» رد می‌شود؛ متغیر کنترل عواملی هستند که ثابت نگه داشته می‌شوند (نوع خاک، آب و...) نه خود گلدان دوم. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز ممکن است گروه شاهد را با گروه آزمایش یا با متغیر کنترل اشتباه بگیرد.

8. کدام گزینهٔ زیر نمونه‌ای از یک فناوری است که برای تولید آن نیاز به همکاری هم‌زمان چند شاخهٔ علوم تجربی (فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی، زمین‌شناسی یا مهندسی) وجود دارد؟

• اندازه‌گیری چگالی سنگ‌ها توسط ابوریحان بیرونی با تکرار آزمایش
• کشف قانون گرانش عمومی نیوتن با استفاده از ریاضیات
• اختراع میکروسکوپ نوری ساده برای مشاهدهٔ سلول‌ها
• تولید سوخت در نیروگاه هسته‌ای

«تولید سوخت در نیروگاه هسته‌ای» درست است زیرا این فناوری نیازمند همکاری فیزیک‌دانان (مفاهیم هسته‌ای)، شیمیدانان (فرایندهای شیمیایی) و مهندسان (طراحی رآکتور) است. «اندازه‌گیری چگالی سنگ‌ها توسط ابوریحان بیرونی با تکرار آزمایش» رد می‌شود چون یک فعالیت علمی فردی است و فناوری محسوب نمی‌شود. «کشف قانون گرانش عمومی نیوتن با استفاده از ریاضیات» رد می‌شود؛ این یک قانون علمی است، نه فناوری. «اختراع میکروسکوپ نوری ساده برای مشاهدهٔ سلول‌ها» رد می‌شود؛ هرچند فناوری است اما عمدتاً مبتنی بر فیزیک (نورشناسی) است و نیاز به همکاری گستردهٔ چند شاخه ندارد. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز هر فناوری را حاصل همکاری چندرشته‌ای می‌داند، اما برخی فناوری‌های ساده‌تر عمدتاً یک شاخه را درگیر می‌کنند.

9. در بحث از روش علمی، کدام عبارت تعریف ناقصی از علم تجربی ارائه می‌دهد؟

• علم تجربی روشی منظم و هدفمند برای شناخت جهان پیرامون است که ترکیبی از مشاهده، آزمایش و تفکر را شامل می‌شود.
• علم تجربی تنها به فعالیت‌های آزمایشگاهی با وسایل خاص محدود می‌شود.
• علم تجربی از پرسش آغاز می‌شود و با مشاهده و آزمایش و نتیجه‌گیری منطقی ادامه می‌یابد.
• علم تجربی ابزاری است که انسان با آن می‌تواند مسائل واقعی زندگی را به صورت منطقی حل کند.

«علم تجربی تنها به فعالیت‌های آزمایشگاهی با وسایل خاص محدود می‌شود.» ناقص است زیرا علم تجربی ترکیبی از مشاهده، آزمایش و تفکر است و تنها به آزمایشگاه محدود نمی‌شود. «علم تجربی روشی منظم و هدفمند برای شناخت جهان پیرامون است که ترکیبی از مشاهده، آزمایش و تفکر را شامل می‌شود.» تعریف کامل و درستی است و بنابراین ناقص نیست. «علم تجربی از پرسش آغاز می‌شود و با مشاهده و آزمایش و نتیجه‌گیری منطقی ادامه می‌یابد.» بخشی از فرایند علمی را درست توصیف می‌کند و ناقص نیست. «علم تجربی ابزاری است که انسان با آن می‌تواند مسائل واقعی زندگی را به صورت منطقی حل کند.» این نیز تعریف درستی از کاربرد علم تجربی است. تلهٔ تستی این سؤال اشتباه رایجی است که علم تجربی را صرفاً معادل آزمایشگاه و وسایل آن می‌داند، در حالی که علم تجربی از هرگونه مشاهده و تفکر نظام‌یافته حتی در زندگی روزمره آغاز می‌شود.

10. در فرآیند حل مسئله به روش علمی، یک دانش‌آموز ابتدا مشاهده می‌کند، سپس آزمایشی طراحی و اجرا می‌کند و بر اساس نتایج، پیش‌بینی خود را می‌نویسد. کدام نقص در این فرآیند وجود دارد؟

• پیش‌بینی باید پیش از آزمایش نوشته شود تا ارزش علمی داشته باشد.
• توالی مراحل اشتباه است؛ ابتدا باید فرضیه نوشته شود، سپس مشاهده انجام گیرد.
• آزمایش باید پس از نتیجه‌گیری انجام شود.
• هیچ نقصی وجود ندارد، زیرا پیش‌بینی می‌تواند پس از آزمایش اصلاح شود.

«پیش‌بینی باید پیش از آزمایش نوشته شود تا ارزش علمی داشته باشد.» درست است، زیرا فرضیه باید قبل از آزمایش تدوین شود و نوشتن آن پس از آزمایش ارزش علمی آن را از بین می‌برد. «توالی مراحل اشتباه است؛ ابتدا باید فرضیه نوشته شود، سپس مشاهده انجام گیرد.» نادرست است؛ مشاهده اولین مرحله است، نه فرضیه. «آزمایش باید پس از نتیجه‌گیری انجام شود.» نادرست است؛ نتیجه‌گیری پس از آزمایش انجام می‌شود. «هیچ نقصی وجود ندارد، زیرا پیش‌بینی می‌تواند پس از آزمایش اصلاح شود.» نادرست است؛ پیش‌بینی اگر پس از آزمایش نوشته شود دیگر یک پیش‌بینی معتبر نیست. تلهٔ تستی این سؤال این باور نادرست است که می‌توان فرضیه را پس از آزمایش و بر اساس نتایج آن نوشت و همچنان آن را پیش‌بینی علمی نامید، در حالی که ارزش فرضیه به پیشین بودن آن است.

11. کدام گزینه معیار اصلی اعتبار یک یافته علمی را به درستی بیان می‌کند؟

• تعداد آزمایش‌های انجام شده توسط یک پژوهشگر.
• دقت ابزارهای اندازه‌گیری.
• تکرارپذیری نتایج توسط پژوهشگران مستقل در شرایط مشابه.
• شهرت علمی پژوهشگر.

«تکرارپذیری نتایج توسط پژوهشگران مستقل در شرایط مشابه.» درست است؛ زیرا تکرارپذیری توسط دیگران معیار اصلی اعتبار علمی به شمار می‌رود. «تعداد آزمایش‌های انجام شده توسط یک پژوهشگر.» نادرست است؛ صرف تعداد آزمایش توسط یک نفر بدون تأیید مستقل اعتبار کافی ایجاد نمی‌کند. «دقت ابزارهای اندازه‌گیری.» نادرست است؛ هرچند دقت مهم است، اما معیار اصلی اعتبار نیست. «شهرت علمی پژوهشگر.» نادرست است؛ اعتبار یک یافته به محتوای آن بستگی دارد، نه به شهرت شخص. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز تصور کند دقت ابزار یا تعداد آزمایش‌های یک فرد برای اثبات یک یافته کافی است، در حالی که تکرارپذیری مستقل سنگ محک اصلی علمی بودن یک نتیجه است.

12. کدام گزینه جزء مراحل اصلی روش علمی (حل مسئله به روش علمی) محسوب نمی‌شود؟

• طرح پرسش
• پیش‌بینی (فرضیه)
• طراحی و انجام آزمایش
• ثبت اختراع

«ثبت اختراع» جزء مراحل اصلی روش علمی نیست؛ ثبت اختراع یک فرایند حقوقی است و در روش علمی جایی ندارد. «طرح پرسش» اولین مرحله از روش علمی است. «پیش‌بینی (فرضیه)» دومین مرحله و جزو مراحل اصلی است. «طراحی و انجام آزمایش» سومین مرحله و اصلی است. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز فکر کند ثبت اختراع که نتیجه فناوری است جزو روش علمی است، در حالی که روش علمی به کشف و تبیین پدیده‌ها می‌پردازد، نه به ثبت قانونی ایده‌ها.

13. یک دانش‌آموز پس از مشاهده حل شدن سریع‌تر قند در آب گرم، این جمله را می‌نویسد: «اگر دمای آب افزایش یابد، قند سریع‌تر حل می‌شود.» او این جمله را یک قانون علمی می‌نامد. کدام نقد به این ادعا وارد است؟

• این جمله یک فرضیه است، نه قانون، زیرا هنوز آزمایش نشده است.
• این جمله یک نظریه علمی است، زیرا توضیح می‌دهد چرا قند حل می‌شود.
• برای تبدیل شدن به قانون علمی، باید بارها توسط دانشمندان مستقل تکرار شود و به صورت یک رابطه ریاضی دقیق توصیف گردد.
• این جمله درست است و می‌تواند یک قانون علمی محسوب شود، زیرا با مشاهده مطابقت دارد.

«برای تبدیل شدن به قانون علمی، باید بارها توسط دانشمندان مستقل تکرار شود و به صورت یک رابطه ریاضی دقیق توصیف گردد.» درست است؛ زیرا قانون علمی توصیفی کمی و تکرارپذیر از چگونگی یک پدیده است. «این جمله یک فرضیه است، نه قانون، زیرا هنوز آزمایش نشده است.» نادرست است؛ آزمایش انجام شده، اما یک مشاهده ساده برای قانون شدن کافی نیست. «این جمله یک نظریه علمی است، زیرا توضیح می‌دهد چرا قند حل می‌شود.» نادرست است؛ این جمله توضیح چرایی نمی‌دهد، بلکه یک رابطه شرطی را بیان می‌کند. «این جمله درست است و می‌تواند یک قانون علمی محسوب شود، زیرا با مشاهده مطابقت دارد.» نادرست است؛ مطابقت با یک مشاهده شرط کافی برای قانون علمی نیست. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز مشاهده منظم یک رابطه را با قانون علمی یکی بداند، در حالی که قانون نیازمند تأیید مکرر و فرمول‌بندی دقیق است.

14. کدام گزینه بهترین توصیف از رابطه بین علم و فناوری ارائه می‌دهد؟

• فناوری زیرمجموعه علم است و بدون علم قابل تصور نیست.
• علم زیرمجموعه فناوری است و هر پیشرفت علمی ریشه در فناوری دارد.
• علم و فناوری دو حوزه کاملاً مستقل با اهداف متفاوت هستند.
• علم از طریق شناخت پدیده‌ها به فناوری جهت می‌دهد و فناوری ابزارهای پیشرفته‌تری برای تحقیق علمی فراهم می‌کند.

«علم از طریق شناخت پدیده‌ها به فناوری جهت می‌دهد و فناوری ابزارهای پیشرفته‌تری برای تحقیق علمی فراهم می‌کند.» درست است؛ این رابطه دوطرفه و تعاملی بین علم و فناوری را به درستی نشان می‌دهد. «فناوری زیرمجموعه علم است و بدون علم قابل تصور نیست.» نادرست است؛ فناوری زیرمجموعه علم نیست، بلکه حاصل کاربرد علم است. «علم زیرمجموعه فناوری است و هر پیشرفت علمی ریشه در فناوری دارد.» نادرست است؛ علم مبنای فناوری است، نه برعکس. «علم و فناوری دو حوزه کاملاً مستقل با اهداف متفاوت هستند.» نادرست است؛ این دو حوزه تأثیر متقابل عمیقی دارند. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز تصور کند یکی از این دو زیرمجموعه دیگری است، در حالی که رابطه آن‌ها تعاملی و دوسویه است.

15. در یک آزمایش، دانش‌آموز دو ماده را مقایسه می‌کند و گزارش زیر را می‌دهد: «ماده A نسبت به ماده B شفاف‌تر است و دمای جوش آن $78^{\circ}\text{C}$ اندازه‌گیری شد.» کدام طبقه‌بندی از نوع مشاهدات انجام شده صحیح است؟

• شفافیت و دمای جوش هر دو مشاهده کیفی هستند.
• شفافیت مشاهده کیفی و دمای جوش مشاهده کمی است.
• شفافیت مشاهده کمی و دمای جوش مشاهده کیفی است.
• شفافیت و دمای جوش هر دو مشاهده کمی هستند.

«شفافیت مشاهده کیفی و دمای جوش مشاهده کمی است.» درست است؛ شفافیت یک ویژگی کیفی (توصیفی) است و دمای جوش با عدد و واحد اندازه‌گیری شده است. «شفافیت و دمای جوش هر دو مشاهده کیفی هستند.» نادرست است؛ دمای جوش کمی است. «شفافیت مشاهده کمی و دمای جوش مشاهده کیفی است.» نادرست است؛ شفافیت کیفی و دمای جوش کمی است. «شفافیت و دمای جوش هر دو مشاهده کمی هستند.» نادرست است؛ شفافیت عدد ندارد. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز معیار کیفی/کمی را بر اساس وجود عدد در عبارت تشخیص ندهد و مثلاً «شفاف‌تر» را کمی بپندارد.

16. دو پژوهشگر ادعا می‌کنند که نقطه جوش یک ماده ناشناخته $100^{\circ}\text{C}$ است. پژوهشگر اول یک بار آزمایش کرده و این عدد را گزارش کرده است. پژوهشگر دوم آزمایش را ۱۰ بار در آزمایشگاه‌های مستقل تکرار کرده و هر بار $100^{\circ}\text{C}$ به دست آورده است. کدام گزینه درباره اعتبار این دو پژوهش نادرست است؟

• پژوهش دوم معتبرتر است زیرا تکرارپذیری بیشتری دارد.
• پژوهش اول نیز می‌تواند معتبر باشد اگر شرایط آزمایش به دقت کنترل شده باشد.
• تکرار آزمایش توسط پژوهشگران مستقل معیار اصلی اعتبار علمی است.
• اعتبار پژوهش اول به دلیل عدم تکرار کافی زیر سوال است.

«پژوهش اول نیز می‌تواند معتبر باشد اگر شرایط آزمایش به دقت کنترل شده باشد.» نادرست است؛ حتی با دقت بالا، یک بار آزمایش برای اثبات یک ادعای علمی کافی نیست و تکرارپذیری مستقل لازم است. «پژوهش دوم معتبرتر است زیرا تکرارپذیری بیشتری دارد.» درست است و نقدی بر آن وارد نیست. «تکرار آزمایش توسط پژوهشگران مستقل معیار اصلی اعتبار علمی است.» درست است. «اعتبار پژوهش اول به دلیل عدم تکرار کافی زیر سوال است.» درست است. تلهٔ تستی این سؤال این باور نادرست است که اگر آزمایشی با دقت زیاد یک بار انجام شود، نتیجه آن معتبر تلقی می‌شود، در حالی که تکرارپذیری توسط گروه‌های مستقل شرط بنیادین اعتبار علمی است.

17. کدام گزینه تعریف دقیق‌تری از «علم تجربی» ارائه می‌دهد؟

• روشی که در آن پژوهشگر ابتدا آزمایش می‌کند، سپس فرضیه می‌سازد و در نهایت نتیجه می‌گیرد.
• مجموعه‌ای از پیش‌بینی‌های قطعی درباره پدیده‌های طبیعی که تغییرناپذیرند.
• روشی منظم و هدفمند برای شناخت جهان که بر پایه مشاهده، آزمایش و تفکر استوار است.
• هر نوع فعالیت آزمایشگاهی که با ابزار دقیق انجام شود و عدد تولید کند.

«روشی منظم و هدفمند برای شناخت جهان که بر پایه مشاهده، آزمایش و تفکر استوار است.» درست است زیرا این عین تعریف ارائه شده در متن فصل است. «روشی که در آن پژوهشگر ابتدا آزمایش می‌کند، سپس فرضیه می‌سازد و در نهایت نتیجه می‌گیرد.» رد می‌شود چون در روش علمی ابتدا مشاهده و طرح پرسش انجام می‌شود، سپس فرضیه پیش از آزمایش نوشته می‌شود. «مجموعه‌ای از پیش‌بینی‌های قطعی درباره پدیده‌های طبیعی که تغییرناپذیرند.» رد می‌شود چون علم تجربی قطعی و تغییرناپذیر نیست و پیش‌بینی‌ها (فرضیه‌ها) قابل آزمون و تغییرند. «هر نوع فعالیت آزمایشگاهی که با ابزار دقیق انجام شود و عدد تولید کند.» رد می‌شود چون علم تجربی فقط به آزمایشگاه محدود نیست و می‌تواند از مشاهده در طبیعت هم آغاز شود. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز گمان کند علم تجربی یعنی حتماً کار آزمایشگاهی با ابزار دقیق، در حالی که تفکر و مشاهدهٔ منظم نیز بخشی از علم تجربی است.

18. در آزمایش تأثیر مقدار کود بر رشد گیاه، پژوهشگر سه گلدان با یک نوع خاک، مقدار آب و دمای یکسان آماده کرده و به ترتیب $5\,\text{g}$، $10\,\text{g}$ و $15\,\text{g}$ کود اضافه می‌کند. پس از ۱۰ روز ارتفاع گیاهان اندازه‌گیری می‌شود. کدام گزینه متغیر مستقل، وابسته و کنترل‌شده را به درستی مشخص کرده است؟

• متغیر مستقل: مقدار کود، وابسته: ارتفاع گیاه، کنترل‌شده: نوع خاک، مقدار آب و دما
• متغیر مستقل: نوع خاک، وابسته: ارتفاع گیاه، کنترل‌شده: مقدار آب و دما
• متغیر مستقل: ارتفاع گیاه، وابسته: مقدار کود، کنترل‌شده: نوع خاک
• متغیر مستقل: دما، وابسته: مقدار آب، کنترل‌شده: نوع خاک و کود

«متغیر مستقل: مقدار کود، وابسته: ارتفاع گیاه، کنترل‌شده: نوع خاک، مقدار آب و دما» درست است زیرا متغیر مستقل همان عاملی است که پژوهشگر عمداً تغییر می‌دهد (مقدار کود)، وابسته همان چیزی است که اندازه‌گیری می‌شود (ارتفاع گیاه)، و کنترل‌شده عوامل ثابت نگه‌داشته شده (نوع خاک، آب و دما) هستند. «متغیر مستقل: نوع خاک، وابسته: ارتفاع گیاه، کنترل‌شده: مقدار آب و دما» رد می‌شود چون نوع خاک در این آزمایش ثابت است و جزء متغیرهای کنترل‌شده است، نه مستقل. «متغیر مستقل: ارتفاع گیاه، وابسته: مقدار کود، کنترل‌شده: نوع خاک» رد می‌شود چون جای متغیر مستقل و وابسته عوض شده است. «متغیر مستقل: دما، وابسته: مقدار آب، کنترل‌شده: نوع خاک و کود» رد می‌شود چون دما در این آزمایش ثابت است و کود متغیر مستقل است. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز ممکن است تصور کند هر چیزی که تغییر می‌کند متغیر مستقل است، در حالی که باید توجه کند چه عاملی عمداً توسط پژوهشگر تغییر داده شده است.

19. برای بررسی اثر یک داروی جدید بر فشار خون، ۵۰ بیمار انتخاب می‌شوند. به ۲۵ نفر دارو و به ۲۵ نفر دیگر قرص‌های بدون مادهٔ مؤثر (دارونما) داده می‌شود. کدام گزینه «گروه شاهد» را به درستی معرفی می‌کند؟

• گروهی که دارو دریافت کرده‌اند
• گروهی که دارونما دریافت کرده‌اند
• هر دو گروه با هم
• گروهی که هیچ قرصی دریافت نکرده‌اند

«گروهی که دارونما دریافت کرده‌اند» درست است زیرا گروه شاهد (کنترل) گروهی است که متغیر مستقل (داروی جدید) روی آن اعمال نمی‌شود و شرایط آن تا حد امکان مشابه گروه آزمایش است تا نتایج مقایسه شود. «گروهی که دارو دریافت کرده‌اند» رد می‌شود چون این گروه آزمایش است، نه شاهد. «هر دو گروه با هم» رد می‌شود چون گروه شاهد یکی از دو گروه است. «گروهی که هیچ قرصی دریافت نکرده‌اند» رد می‌شود چون چنین گروهی در این آزمایش وجود ندارد و دارونما برای کنترل اثر روانی مصرف قرص استفاده می‌شود. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز فکر کند گروه شاهد گروهی است که تحت درمان قرار نمی‌گیرد، اما در این آزمایش برای کنترل اثر دارونما، به جای آنان قرص بدون ماده مؤثر داده می‌شود.

20. کدام گزینه دربارهٔ رابطهٔ «فرضیه»، «نظریهٔ علمی» و «قانون علمی» نادرست است؟

• فرضیه پیش از انجام آزمایش نوشته می‌شود و باید قابل آزمایش باشد.
• نظریهٔ علمی توضیح چرایی یک پدیده است و بارها با آزمایش‌های مستقل تأیید شده است.
• قانون علمی توصیفی از چگونگی رخ دادن پدیده است و معمولاً رابطهٔ ریاضی دارد.
• قانون علمی از فرضیه معتبرتر است و پس از اثبات فرضیه به قانون تبدیل می‌شود.

«قانون علمی از فرضیه معتبرتر است و پس از اثبات فرضیه به قانون تبدیل می‌شود» نادرست است زیرا فرضیه، نظریه و قانون سه مفهوم متفاوت هستند و قانون نه از فرضیه معتبرتر است و نه فرضیه به قانون تبدیل می‌شود. «فرضیه پیش از انجام آزمایش نوشته می‌شود و باید قابل آزمایش باشد.» رد می‌شود زیرا این جمله درست است و نادرست نیست؛ در حالی که سوال به دنبال گزینهٔ نادرست است، بنابراین این گزینه پاسخ صحیح نیست. «نظریهٔ علمی توضیح چرایی یک پدیده است و بارها با آزمایش‌های مستقل تأیید شده است.» رد می‌شود زیرا این جمله درست است و نادرست نیست؛ بنابراین نمی‌تواند گزینهٔ نادرست باشد. «قانون علمی توصیفی از چگونگی رخ دادن پدیده است و معمولاً رابطهٔ ریاضی دارد.» رد می‌شود زیرا این جمله درست است و نادرست نیست؛ بنابراین پاسخ صحیح نیست. تلهٔ تستی این سؤال این است که دانش‌آموز به اشتباه فکر کند سلسله‌مراتب فرضیه < قانون < نظریه وجود دارد و فرضیه با اثبات به قانون تبدیل می‌شود، در حالی که این سه نقش متفاوت دارند.