一个像样的水培科技节项目，说到底就是一次对照实验：你只改动一个条件，把其余全部稳住，然后测量结果。水培特别适合这么干，因为生长条件是你自己设定的数字，而不是靠天等来的天气。光照时长、营养液浓度、株距和溶氧，全都在你手里。下面是八个在窗台或者一个小架子上就能做的对照实验设计，另外还有记录数据、绘制图表的办法，好让你的结果经得住评委追问。

每个对照实验都少不了的三类变量

在第一粒种子下去之前，先把三类变量写下来。这一步做对了，一个科学项目才不至于沦为一场园艺展示。

• 自变量是你刻意改动的那一样，比如每天的光照小时数。
• 因变量是随之被你测量的东西：株高、叶片数，或者收获时的鲜重。
• 控制变量是你保持不变的其余一切，好让这次改动是公平的：水温、pH、种子批次、栽培基质和水箱容量。

至少设两到三个处理组，每组种三株。三株才能把某一株弱苗的影响平均掉，而这正是“碰巧”与“结论”之间的分界。生菜、罗勒、菠菜或者芽苗菜这类长得快的作物，一个学期通常就够了。

八个真的做得起来的实验

下表每一行都只改动一个变量。挑一个来做，忍住同时试两样的冲动——那样你就说不清究竟是哪一个带来了变化。

实验	改动什么	测量什么	保持不变
光照时长	每天光照，如 12、16、20 小时	株高与叶片数	灯距、EC、温度
营养液浓度	营养液的 EC：低、中、高	收获时的鲜重	pH、光照时长、基质
pH	营养液 pH，如 5.0、6.0、7.0	叶色与重量	EC、光照、温度
株距	种植槽内植株之间的间距	单株重量	光照、营养液、作物
增氧	气泵开与关	根长与根色	营养液、温度、光照
水温	低温水箱与高温水箱	每周的生长量	EC、pH、光照时长
光色	白光 LED 与红蓝光 LED	株高与叶面积	光照总时长、灯距
栽培基质	岩棉、陶粒与椰糠	发芽时间与株高	营养液、光照、温度

上面的 EC、pH 和光照数值只是方法部分的起点，不是你应该期待的答案。你的任务是弄清楚实际发生了什么，并如实报告，哪怕植物并不认同你的假设。

测量数据与绘制图表

比起项目结束时的一张照片，评委更看重一张图表。每周固定在同一天做同一项测量，记下确切的数字，而不是“看着高了些”。一把直尺加一台厨房秤就能搞定株高和重量，一支基础款 EC 笔和 pH 笔则够测营养液。

至于温度、EC、光照强度这类一天之内会来回漂的读数，一块单片机就物有所值了。像sheenbot∞这样的板子可以读取探头，每隔几分钟记录一个数值，把一周一次的估摸变成图上一条像样的曲线。学生往往是在我们假期工作坊上搭起自己的第一套传感器记录装置；如果你想在家里也装一套，板子和探头在商店里都能买到。

两种图表就能覆盖大多数项目：一种是某项测量随时间变化的折线图，用来呈现逐周的生长；另一种是比较各处理组最终结果的柱状图，比如 12、16、20 小时光照下的重量。坐标轴要标上单位，还要把拉闸限电记下来。水泵或者灯停了四个小时，那也是你数据的一部分，不是需要藏起来的东西。

评委期待的报告框架

包括 Eskom Expo for Young Scientists 在内，南非绝大多数科技展要的都是同一套骨架。按顺序把每个标题填满：

1. 目的：一句话说明你要检验什么。
2. 假设：你的预测以及理由，动手之前就写好。
3. 方法：细到别人能一模一样地重做一遍，控制变量也要写进去。
4. 结果：你的表格和图表，外加一两句话说明它们呈现了什么。
5. 讨论：数据意味着什么，哪里出了岔子，以及你会改动什么。
6. 结论：证据支持你的假设吗？支持、不支持，还是部分支持。

要避开的常见错误

• 一次改动两个变量，结果没法分离出单一的原因。
• 每个处理组只种一株，连取平均的余地都没有。
• 凭眼睛估，而不是把数字记下来。
• 给水箱补水却不测 EC 和 pH，控制变量就这样被悄悄改掉了。
• 开工太晚。发芽加上一轮完整的对照实验要好几周，所以要在学期一开头就动手。

要点

最好的水培项目都很简单：一个明确的变量、诚实的测量，以及一张能把故事讲清楚的图表。把对照实验做对，哪怕窗台上的一排生菜也是真正的科学。如果你想有人搭把手，把上面某个设计变成实物，可以预约一节试听课，我们能帮你规划装置和数据记录。

常见问题

实验该做多久？

目标是发芽之后再生长四到六周。这段时间足以看出各处理组之间的真实差异，也够在图上画出好几个数据点，而且塞得进一个学期。

第一次做，哪个实验最容易上手？

光照时长或者营养液浓度。这两个都好控制、搭起来便宜，而且通常能显出明显的差异，能让年纪小的研究者一直有劲头。

非得买贵的传感器吗？

不必。一把直尺、一台秤，加上基础款 EC 笔和 pH 笔，对大多数项目已经足够。用单片机自动记录是锦上添花，能让图表更丰富，但并不是拿到好结果的前提。