Natuurweten-schappelijke methode
Onderzoek doen
Het nut van wetenschappelijk onderzoek
De wetenschappelijk methode zorgt ervoor dat de wereld op een systematische manier wordt onderzocht. Het filmpje van Nemo laat mooi zien wat het nut van de wetenschappelijke benadering is.
Bron: Nemo.nl
Vormen van onderzoek
Er zijn verschillende manieren om onderzoek te doen.
- beschrijvend onderzoek
- experimentele onderzoeksaanpak.
Om iets te onderzoeken kun je natuurwetenschappelijke experimenten uitvoeren (proefjes doen). Dit wordt een experimenteel onderzoek genoemd.
Daarnaast kun je ook beschrijven wat je ziet of je kunt tekenen wat je waarneemt. Dit wordt een beschrijvend onderzoek genoemd. wanneer je bijvoorbeeld door een microscoop kijkt en je waarnemingen tekent. Of wanneer je het gedrag van dieren observeert en weergeeft in een ethogram en protocol. (Voor meer uitleg over ethogram en protocol, klik hier).
De keuze voor de onderzoeksmethode hangt af van de onderzoeksvraag.
Experimenteel onderzoek
Een experimenteel onderzoek gaat volgens strikte regels. Als onderzoeker mag je geen enkele stap overslaan. Alle biologen in de hele wereld moeten hun onderzoek op dezelfde manier, volgens dezelfde regels uitvoeren.
Per experimenteel onderzoek wordt de invloed van maar één variabele tegelijkertijd onderzocht. Dat is niet altijd eenvoudig; onderzoek je de invloed van zonlicht, dan onderzoek je misschien ook wel gelijktijdig de invloed van de temperatuur.
In een goed onderzoek worden naast de variabele alle andere omstandigheden (zoveel mogelijk) gelijk gehouden.
Het onderzoek moet zo nauwkeurig beschreven zijn, dat het voor anderen het onderzoek kunnen herhalen.
Een natuurwetenschappelijk onderzoek bestaat uit een aantal vaste stappen.
Elk experimenteel onderzoek is opgebouwd uit de volgende stappen:
- waarneming;
- probleemstelling;
- onderzoeksvraag (en verwachtingen).
- hypothese;
- werkplan/materiaal en methode;
- meetgegevens/resultaten;
- conclusie;
- hypothese bevestigen (de hypothese was juist)
- hypothese verwerpen (de hypothese was onjuist; er wordt een nieuwe hypothese opgesteld)
Elk natuurwetenschappelijk verslag is opgebouwd uit de volgende stappen:
- titel
- inleiding
- achtergrondinformatie
- probleemstelling;
- onderzoeksvraag;
- hypothese;
- werkplan/materiaal en methode;
- resultaten;
- conclusie;
- discussie;
- bronvermeldingen.
Probleemstelling, onderzoeksvraag en hypothese
- de probleemstelling is de overkoepelende hoofdvraag;
- de onderzoeksvraag is de vraag die hoort bij het onderzoek dat je gaat uitvoeren;
- de hypothese geeft antwoord op de onderzoeksvraag. Geef hierbij geen uitleg of verklaring. Geef ook aan welke resultaten de hypothese zullen bevestigen. Dit wordt de verwachting genoemd.
Werkplan
Een goed experimenteel onderzoek bevat een goed opgezet werkplan. Een werkplan bevat de genodigde materialen en de methode en moet aan een aantal eisen voldoen:
BAGGER (ezelsbruggetje)
- bepaal de variabele die je wilt onderzoeken;
- houd alle andere omstandigheden gelijk, behalve de variabele die je gaat onderzoeken;
- maak groepen (of bij sommige onderzoeken maak je een controlegroep); doe grote aantallen in elke groep (denk aan 100 tallen);
- beschrijf hoe je het onderzoek gaat uitvoeren;
- beschrijf hoe je aan meetgegevens gaat komen. Hoe kom je aan getallen;
- noem de eenheden waarin je meet;
- noem dat je resultaten van de groepen met elkaar gaat vergelijken.
Het bepalen van de variabele gaat als volgt:
Vul in de onderstaande zin de X en de Y in.
“Wat is de invloed van X op Y?”
Bijvoorbeeld: wat is de invloed van de hoeveelheid ingespoten insuline (X) op de glucoseconcentratie in het bloed (Y)?
De onafhankelijke variabele is X, de afhankelijke variabele is Y.
X = de invloed die je onderzoekt, deze invloed varieer je in je onderzoek. (De andere omstandigheden houd je gelijk).
Y = de uitkomst van je onderzoek; het resultaat.
Wanneer je resultaten in een grafiek gaat verwerken, zet je de gegevens van de X op de X-as en de resultaten, de Y, op de Y-as.
Validiteit en betrouwbaarheid
Een goed wetenschappelijk onderzoek moet een hoge mate van validiteit en betrouwbaarheid hebben.
Met een hoge validiteit wordt bedoeld dat ook echt onderzocht is wat men wilde onderzoeken.
Met een hoge betrouwbaarheid wordt bedoeld dat de resultaten bij herhaling niet te veel van elkaar mogen afwijken.
Over het algemeen is een onderzoek meer valide als het juiste meetinstrument wordt gebruikt en wanneer er een goede controle groep is (waarbij een eventueel placebo-effect zoveel mogelijk wordt uitgesloten. De betrouwbaarheid van een onderzoek kan men vooral verhogen dor een grote onderzoeksgroep te nemen. Ook moet men checken of het (valide) meetinstrument niet stuk is of geen afwijking heeft.
Resultaten
Kies voor een presentatievorm van de resultaten die helpt bij het beantwoorden van de onderzoeksvraag.
- presenteer de resultaten zo objectief mogelijk, zonder er conclusies aan te verbinden;
- gebruik tabellen en diagrammen (grafieken);
- het diagram dat je gebruikt hangt af van welk verband, of gebrek aan verband, je duidelijk wilt maken.
Conclusie
- je vergelijkt de resultaten met de hypothese;
- je neemt de hypothese aan of je verwerpt deze (de hypothese is juist of onjuist).
Discussie
- je legt uit waarom de hypothese juist of onjuist is. Hiervoor koppel je de resultaten aan de theorie;
- je werpt een kritische blik op je onderzoek. Wat ging goed, wat ging fout en wat is voor verbetering vatbaar;
- je sluit dit onderzoek af door een voorstel te doen voor nieuw of een vervolg onderzoek. Dit vervolgonderzoek moet wel bij dezelfde probleemstelling passen als het onderzoek dat je net gedaan hebt.
Via de tabbladen kom je bij de informatie over dit onderwerp m.b.t. het havo examen biologie.
Subdomein A5 – onderzoeken
Je kunt in contexten instructies voor onderzoek op basis van vraagstellingen uitvoeren en conclusies trekken uit de onderzoeksresultaten. Je maakt daarbij gebruik van consistente redeneringen en relevante rekenkundige en wiskundige vaardigheden.
Specificatie Je kunt:
- een natuurwetenschappelijk probleem herkennen/specificeren;
- een natuurwetenschappelijk probleem herleiden tot een (of meerdere) onderzoeksvra(a)g(en);
- verbanden leggen tussen een onderzoeksvraag en natuurwetenschappelijke kennis;
- een hypothese opstellen bij een onderzoeksvraag en verwachtingen formuleren;
- een werkplan maken voor het uitvoeren van een natuurwetenschappelijk onderzoek ter beantwoording van een (of meerdere) onderzoeksvra(a)g(en);
- meetgegevens verwerken en presenteren op een wijze die helpt bij de beantwoording van een onderzoeksvraag;
- op grond van verzamelde gegevens van een uitgevoerd onderzoek conclusies trekken die aansluiten bij de onderzoeksvra(a)g(en) van het onderzoek;
- de uitvoering en de uitkomsten van een onderzoek evalueren;
- herkennen dat er naast een experimentele onderzoeksaanpak ook andere onderzoeksaanpakken zijn.
Subdomein A6 – Ontwerpen
Je kunt in contexten op basis van een gesteld probleem een technisch ontwerp voorbereiden, uitvoeren, testen en evalueren en daarbij relevante begrippen, theorie en vaardigheden en valide en consistente redeneringen hanteren.
Specificatie Je kunt:
- een ontwerpprobleem specificeren;
- verbanden leggen tussen natuurwetenschappelijke kennis en taken en eigenschappen van een ontwerp;
- voorstellen doen voor verbetering van een ontwerp;
Subdomein A7 – Modelvorming
Je kunt kan in contexten een probleem analyseren, een adequaat model selecteren, en modeluitkomsten genereren en interpreteren. Je maakt daarbij gebruik van consistente redeneringen en relevante rekenkundige en wiskundige vaardigheden.
Specificatie Je kunt:
- een natuurwetenschappelijk verschijnsel specificeren met als doel het te beschrijven, te verklaren of te voorspellen;
- een natuurwetenschappelijk verschijnsel vereenvoudigen en de essentiële kenmerken ervan identificeren;
- van een model de overeenkomsten en verschillen met de werkelijkheid benoemen met als doel de geschiktheid en het geldigheidsgebied van het model te bepalen;
- van een model beoordelen in hoeverre het aansluit bij het doel waarvoor het ingezet wordt;
- voor een model een geschikte fysieke, schematische of wiskundige weergave selecteren;
- met een model eigenschappen van een natuurwetenschappelijk verschijnsel beschrijven, verklaren en/of voorspellen;
- voorstellen doen voor de verbetering en/of uitbreiding van een model.
Subdomein A8 – Natuurwetenschappelijk instrumentarium
Je kunt kan in contexten een voor de natuurwetenschappen relevant instrumentarium hanteren, waar nodig met aandacht voor risico’s en veiligheid; daarbij gaat het om instrumenten voor dataverzameling en -bewerking, vaktaal, vakconventies, symbolen, formuletaal en rekenkundige bewerkingen.
Specificatie Je kunt:
- informatie verwerven en selecteren uit schriftelijke, mondelinge en audiovisuele bronnen mede met behulp van ICT:
- gegevens halen uit grafieken, tabellen, tekeningen, simulaties, schema’s en diagrammen;
- grootheden, eenheden, symbolen, formules en gegevens opzoeken in geschikte tabellen.
- informatie, gegevens en meetresultaten analyseren, weergeven en structureren in grafieken, tekeningen, schema’s, diagrammen en tabellen.
- de volgende grootheden en eenheden gebruiken, daarbij gebruik makend van de prefixen van nano (n) tot en met giga (G):
- lengte, oppervlakte, inhoud (m, m2, m3, L)
- massa (kg);
- dichtheid: massa per volume (kg.m-3);
- concentratie: aantal per volume (mol.L-1), massa per volume (g.L-1); massapercentage, volumepercentage, parts per million;
- snelheid: afstand per tijdseenheid (m.s-1);
- diffusiesnelheid: aantal per oppervlakte per tijdseenheid (mol.m-2.s-1) of massa per oppervlakte per tijdseenheid (g.m-2.s-1)
- temperatuur (⁰C);
- energie (J, kcal);
- spanning (V);
- druk: kracht per oppervlakte (Pa, mmHg);
- aangeven met welke technieken en apparaten de belangrijkste grootheden uit de natuurwetenschappen worden gemeten;
- een aantal voor het vak relevante reken-/wiskundige vaardigheden toepassen om natuurwetenschappelijke problemen op te lossen:
- rekenen met getallen in breuken en machten;
- rekenen met verhoudingen, percentages en gemiddelden;
- rekenen met oppervlakte en volume;
- rekenen met kansen;
- grafieken opstellen en daarbij rekening houden met de plaats van de afhankelijke en de onafhankelijke variabele;
- lineaire en exponentiële verbanden herkennen in grafieken; grafieken lezen (formuleloos), gericht op grafisch verloop en trend.
- verbanden leggen op basis van tabel- en grafiekgegevens.
Je kunt toelichten wat de invloed is van de verschillende variabelen in een gegeven formule op het daarmee beschreven biologische proces.
Subdomein A9 – Waarderen en oordelen
Je kunt in contexten een beargumenteerd oordeel geven over een situatie in de natuur of een technische toepassing, en daarin onderscheid maken tussen wetenschappelijke argumenten, normatieve maatschappelijke overwegingen en persoonlijke opvattingen.
Specificatie Je kunt:
- een beargumenteerd oordeel geven over een situatie waarin natuurwetenschappelijke kennis een belangrijke rol speelt, dan wel een beargumenteerde keuze maken tussen alternatieven bij vraagstukken van natuurwetenschappelijke aard;
- een onderscheid maken tussen wetenschappelijke argumenten, normatieve maatschappelijke overwegingen en persoonlijke opvattingen.
- Experimenteel onderzoek = onderzoek waarbij een variabele wordt veranderd om te meten welk effect dit heeft.
- Beschrijvend onderzoek = onderzoek waarbij een situatie wordt beschreven/getekend
- Probleemstelling = het overkoepelende probleem waar het onderzoek onder valt
- Onderzoeksvraag = de vraag waarop het betreffende onderzoek specifiek antwoord op wil geven
- Hypothese = antwoord op de onderzoeksvraag (zonder uitleg of verklaring)
- Werkplan = plan van aanpak van het onderzoek
- Meetgegevens = resultaten van het onderzoek
- Conclusie = antwoord op de hypothese (bevestiging ‘de hypothese is juist’, of verwerping ‘ de hypothese is onjuist’)
- Presentatievorm = de wijze waarop de resultaten van het onderzoek worden weergegeven (tabellen en lijn-, staaf-, of cirkeldiagrammen). De presentatievorm moet helpen bij de beantwoording van de onderzoeksvraag
Geen
