Vwo research bk Wetenschappelijk onderzoek 1 Wetenschappers aan het werk



Dovnload 178.95 Kb.
Pagina1/3
Datum17.08.2016
Grootte178.95 Kb.
  1   2   3


vwo research bk


Wetenschappelijk onderzoek




1 Wetenschappers aan het werk

Natuurwetenschappers werken aan veel onderwerpen. Sommigen bestuderen de wereld om ons heen om te achterhalen hoe het milieu verandert. Anderen voeren testen uit in ziekenhuizen en fabrieken om te zien of alles goed werkt. Er zijn ook natuurwetenschappers die aan nieuwe uitvindingen of nieuwe technologieën werken, of nieuwe medicijnen voor ziektes ontwikkelen. Weer andere natuurwetenschappers zoeken verklaringen voor verschijnselen die we nog niet begrijpen.

Natuurwetenschappers worden onderverdeeld in drie disciplines biolo­gen, scheikundigen en natuurkundigen. Er zijn ook nog andere typen wetenschappers. Die houden zich bezig met sociologische processen, talen, economie etc. Wetenschappers betekent hier natuurwetenschappers.

Biologen bestuderen levende wezens. Scheikundigen houden zich bezig met materie en de veranderingen hierin. Natuurkundigen bestuderen alle soorten verschijnselen zoals licht, elektriciteit, zwaartekracht en beweging.

Een bioloog wil weten op welke kleur bloemen een insect afkomt. Een scheikundige is geïnteresseerd hoe roest ontstaat op ijzeren objecten. Natuurkundigen vragen zich af hoe groot de zwaartekracht is op de maan.




DNA fingerprinten Bacteriën identificeren Dieren tellen Experimenteren

Figuur 1. Wetenschappers aan het werk.
2 Wetenschap op school

Op school leer je wat men in de afgelopen eeuwen over wetenschap te weten is gekomen. Nieuwe ideeën en theorieën worden nog steeds uitgewerkt en dus zijn er nog altijd nieuwe dingen om te leren zelfs als je al volwassen bent.

Begrip van wetenschappelijke ideeën maakt het makkelijker om de wereld om je heen te begrijpen en om een verklaring te vinden voor veel ervaringen in het dagelijks leven. Als artsen in het ziekenhuis je bloed onder­zoeken, kan je de bespreking van de resultaten beter begrijpen. Je zult in staat zijn om wetenschappelijke artikelen over nieuwe materialen en processen in tijdschriften te begrijpen, en je kunt afwegen of deze nuttig zijn voor jou of voor de maatschappij. Als onderwerpen ter sprake komen, zoals de discussie over de keuze tussen verschillende energiebronnen, dan kun je de argumenten van de verschillende groepen begrijpen en tot een afgewogen beslissing komen.

Een deel van je schooltijd zul je besteden aan het onderzoeken van bepaalde ideeën. Hiervoor zul je onderzoeken uitvoeren en experimenten doen. Tijdens deze practica zul je leren om voorspellingen te maken, theorieën te testen, informatie te verzamelen en resultaten te inter­preteren. Sommige van deze vaardigheden zul je nog moeten ontwikkelen voordat je zelf een wetenschappelijk onderzoek kunt uitvoeren; andere worden vanzelf beter tijdens het doen van onderzoek.

Nadenken is heel belangrijk in de wetenschap. Het helpt je om verbanden te zien tussen verschillende onderwerpen, om theorieën te begrijpen en te verklaren. Het stellen van vragen speelt hierbij een belangrijke rol, want het stimuleert het denkproces. Discussiëren over ideeën, en het bespreken van waarnemingen met anderen in je groep helpt ook. Hierdoor worden je eigen ideeën helderder; luisteren naar wat anderen te zeggen hebben zet je ook aan het denken.


  1. De regering vraagt welke energiebron het beste gebruikt kan worden in de toekomst (olie, steenkool, windenergie zonne-energie, kernenergie). Waar moeten we naar kijken voor we beslissen?

  1. Enkele onderwerpen van onderzoek zijn:
    a) bestuderen hoe een bacteriële infectie moet worden bestreden
    b) hoe zet je een koekoeksklok in elkaar?
    c) hoe zet je koffie?
    Geef voor ieder onderwerp aan welke wetenschappelijke discipline (scheikunde, biologie of natuurkunde) zich er mee bezig houdt.

3 Variabelen, waarden en verbanden.

In de wetenschap zoeken we naar verschillen en overeenkomsten. In de wetenschap noemen we deze verschillen variabelen.

Bekijk je boeken in fig. 2. Er zijn veel verschillen.



Figuur 2. Boeken.
Ze hebben verschillende afmetingen. Ze hebben een verschillend aantal bladzijden. De kaften hebben verschillende kleuren. Sommige zijn fictie en andere non-fictie. De variabelen voor deze boeken zijn:
- omvang
- aantal bladzijden

- kleur van de kaft

- type
De kleur van de kaft kan rood, blauw, geel, bruin of groen zijn. Wetenschappers noemen dit waarden.

De variabele ‘omvang’ kan de waarden groot, middelmatig of klein, of werkelijke afmetingen van de omvang hebben. De variabele ‘aantal bladzijdes’ zal getallen hebben als waarden. Voor de variabele ‘type’ zal er eenvoudigweg fictie en non-fictie staan.




Variabele

Waarde

omvang

groot, middelmatig, klein

aantal bladzijden

tot 100, 101-500, 501-1000, meer dan 1000

kleur van de kaft

rood, blauw geel, bruin, groen

type

fictie, non-fictie

Wetenschappers willen weten of er een verband bestaat tussen variabelen. Als dit zo is dan noemen we dit een verband. Bij de boeken kunnen we ook kijken naar het gewicht. Is er een verband tussen de omvang van de boeken en het gewicht? Grote boeken zijn zwaar en kleine boeken zijn licht. Hoe groter het boek, des te zwaarder het zou moeten zijn. Een nieuw boek dat groot is, hoeven we niet te wegen. We weten dat het zwaar is. Met behulp van verbanden kunnen wetenschappers voorspellingen maken.


Kijk naar de vormen (fig. 3).

  1. Welke variabelen zijn er?

  2. Wat zijn de waarden voor deze variabelen?

  3. Tussen welke variabelen bestaat er een verband?

  4. W
    Figuur 3. Vormen

    elk verband bestaat er tussen deze variabelen?



  5. Als je een cirkel had, welke kleur zou deze dan hebben?

  6. Als je een witte figuur had, welke vorm zou deze dan hebben?





Figuur 4. De eerste diamant kost € 145, de tweede € 815 en de derde diamant kost

1125.




Figuur 5.
Range rover Ford fiesta race-auto scooter
2500 cc / 180 km/h 1100 cc / 120 km/h 4000 cc / 300 km/h 50 cc / 60 km/h

Bekijk de diamanten en de vervoermiddelen in fig. 4 en 5.

  1. Wat zijn de variabelen in de diamanten en in de voertuigen?

  2. Wat zijn de verbanden in elke set de diamanten en in de voertuigen?

Nog een paar verbanden waarvan je misschien wel eens hebt gehoord.


- Hoe meer de batterij is opgeladen, des te feller brandt het lampje.

- Hoe warmer het water, des te meer suiker lost er in op.


- Hoe dichter een ster bij de aarde staat, des te helderder zij er uit ziet.

  1. Wat zijn de variabelen in elk van deze verbanden?

  2. Wat zijn de waarden voor elke van deze verbanden?

  3. Welke voorspellingen kun je maken met deze verbanden?




4 Input en outcome variabelen

I
Figuur 6. Planten bij een raam.


n wetenschappelijk onderzoek kunnen we een variabele wijzigen en meten wat er met een andere variabele gebeurt.

We kunnen een plant dichter bij het raam zetten en meten of dit een snellere groei veroorzaakt. Wij bepalen hoe dicht de plant bij het raam staat. In de wetenschap noemen we een dergelijke variabele een input variabele. Het effect (de groei van de plant) noemen we de outcome variabele (Fig. 6).


Een onderzoek werkt alleen als alle andere variabelen gelijk gehouden worden. We noemen deze variabelen de constante variabelen. Beide planten moeten dus evenveel water krijgen. Ze krijgen evenveel kunstmest en ze moeten beide van dezelfde soort zijn.
Hannah en Faye hebben koekjes gebakken.

V
Figuur 7. Krispy cakes.


orige week deden ze dat ook al en ze waren heerlijk. Vandaag maakten ze er nog een paar, maar die smaakten vreselijk. Hannah dacht dat het kwam doordat ze nu melkchocolade hadden gebruikt en vorige week pure chocolade. Ze wilden weten of Hannah gelijk had. Ze besloten het te gaan onderzoeken. De outcome variabele was de smaak.



  1. Wat zijn de waarden voor de outcome variabele?

  2. Wat is de input variabele?

  3. Als Hannah gelijk heeft, wat is dan het verband?

  4. Welke variabele moet je dan constant houden in dit onderzoek?


5 Gebruik van getallen

In de opdracht over de verschillen tussen de boeken in afbeelding 2, hebben we het gehad over de variabele omvang. De waarden zijn beschreven als: groot, middelmatig en klein. Deze waarden zou je subjectief kunnen noemen, wat betekent dat iemand anders er anders over kan denken, het is een kwestie van mening. Wat groot is voor de persoon die strips leest, is klein voor iemand die boeken van 500 blz. leest.

Een betere manier om omvang te beschrijven zou de breedte, hoogte of dikte van het boek kunnen zijn. Deze kun je allemaal uitdrukken in getallen. Het voordeel van getallen is dat ze voor iedereen hetzelfde betekenen; ze worden beschouwd als objectief (een feit). Een breedte van 15 cm is een feit en daar valt niet over te discussiëren.

naam van het boek

Hoe hoog is het

Harry Potter

20

Vicky Angel

15

In de tabel is de “Hoe hoog is het” waarde voor Harry Potter weergegeven als ‘20’. Dit is onduidelijk omdat het 20 cm, 20 inches of zelfs 20 mm kan zijn. Daarom gebruiken wetenschappers eenheden bij de getallen. De eenheid voor hoogte is ‘cm’.


Daarnaast is “Hoe hoog is het” niet erg wetenschappelijk. Wetenschappers hebben tevens afgesproken om grootheden te gebruiken zoals hoogte, gewicht, inhoud, tijd, leeftijd etc.



  1. Welke grootheid hoort er bij de eenheid ºC?

  2. Welke grootheid hoort / grootheden horen er bij de eenheid jaar?

  3. Wat is de eenheid die hoort bij afstand?

  4. Wat is de eenheid die hoort bij gemiddelde neerslag?

Je wilt een brander kopen die snel kan verwarmen. Een scheikundige helpt je en meet hoe snel de temperatuur oploopt tijdens het verwarmen van een beker water voor drie verschillende branders.


Hij meet een toename van 11 ºC na 2 minuten met brander 1.
Hij meet een toename van 12 ºC na 4 minuten met brander 2.
Hij meet een toename van 16 ºC na 5 minuten met brander 3.

  1. Welke brander is de beste? Welke eenheid moet je hier gebruiken?


6 Leven als een wetenschapper

Mensen verschillen van andere dieren; zij zijn zich bewust van hun omgeving. Dieren letten niet op de kleur van een bloem, behalve als ze er nectar uit halen. Ze zien de strepen van een tijger niet, behalve als hij zijn prooi is. Mensen kunnen over dat soort dingen nadenken. Zij hebben hersenen, waarmee ze creatief kunnen zijn. Ze maken kunst en genieten van muziek. Wij kunnen ook verbaasd zijn over interessante gebeurtenissen in de natuur zoals het waaien van de wind en het kloppen van een hart.





Figuur 8. Enkele interessante gebeurtenissen in de natuur.


  1. Wat verbaast jou in elk van de plaatjes in Fig. 8?


7 De wetenschappelijke benadering

Wetenschappers gaan nog een stap verder. Zij verbazen zich niet alleen, maar willen het ook begrijpen. Nieuwsgierigheid naar hoe iets werkt is een belangrijke drijfveer. Om meer te weten te komen over de natuur volgt een wetenschappelijk onderzoeker altijd de wetenschappelijke benadering. Bij de wetenschappelijke benadering moet je altijd eerst duidelijk onder woorden brengen wat je wilt weten. Zij doen dit door een wetenschappelijke vraag te stellen.




Figuur 9. Voorbeelden van menselijk gedrag.


  1. Bekijk de foto’s in fig. 9 en stel bij elke foto een vraag.




Figuur 10. Waarnemingen in de natuur: in de kou, in het water, in de hitte en bij pijn.


  1. Op basis van iedere foto in fig. 10 bedenk je een vraag.

8 Wetenschappelijke vragen

Waarschijnlijk hebben velen van jullie gevraagd “Waarom …?” na het bekijken van de afbeelding over menselijk gedrag. “Waarom draagt die vrouw een helm?” en “Waarom schudden deze mensen elkaar de hand?” Je weet namelijk dat de vrouw de helm om een reden draagt. Ze wil zich niet bezeren bij een eventuele val. Ze denkt na en neemt een besluit. Het elkaar de hand schudden betekent: ik ben je vriend en niet een vijand.

Na het bekijken van de afbeeldingen in fig. 10 stelde je ook de vraag “Waarom ...?” Hier is waarom niet op zijn plaats. De ijskristallen zijn niet met een reden gevormd. De heremietkreeft in het tweede plaatje denkt niet na over het binnengaan van een lege schelp en de rails in het derde plaatje bedachten ook niet om eens uit te gaan zetten omdat het lekker warm is; metaal zet nou eenmaal uit als het warm is. Het jongetje in het laatste plaatje wil niet huilen, het is een typische reactie van het lichaam bij pijn.
Oorzaak Laten we de antwoorden op deze “waarom”- vragen eens bekijken. “Waarom worden ijskristallen gevormd?” “Omdat water in ijs verandert als het bevriest.” Als dit het antwoord is, was de vraag niet “Waarom” maar een vraag naar de oorzaak “Waardoor”. De vraag gaat over het proces van bevriezen.
Voordeel “Waarom zit een heremietkreeft in een schelp?” “Om de kreeft te beschermen tegen roofdieren.” Hier is de waaromvraag eigenlijk een wat is het voordeel vraag.
Verbanden “Waarom buigen rails bij hoge temperaturen?” “Hoe hoger de temperatuur, des te langer rails worden.” Wat je hier wilt weten is wat de relatie is tussen de temperatuur en de lengte van rails.
Mechanisme Als je vraagt “Waarom huilt die jongen?” bedoel je wellicht “Waardoor huilt hij?” Biologisch is interessanter “Hoe werkt huilen eigenlijk?” Door welk mechanisme gaan traanklieren zo hard werken?
Tenslotte moet een vraagstelling ook altijd duidelijk en volledig zijn.

Met andere woorden, als je wetenschappelijk onderzoek doet vraag niet waarom. Vraag ook niet om welke reden? In plaats daarvan kun je beter vragen naar de oorzaak of de werking van een gebeurtenis, naar het voordeel van een eigenschap of naar het verband tussen twee dingen.





  1. Een beer houdt een winterslaap. Er wordt een vraag gesteld. Het

antwoord is: “Dat komt doordat het steeds kouder wordt.”
Geef een goed geformuleerde volledige wetenschappelijke vraag.

  1. D
    Figuur 11. Een roodborstje.

    Figuur 12. Vruchten van

    een paardenbloem.
    e rode borst is een opvallende eigenschap van een roodborstje, (fig. 11). Je bent geïnteres­seerd in de functie van de rode borst. Geef de wetenschappelijke vraag.


9 De hypothese

Soms zijn antwoorden op wetenschappelijk vragen

te vinden in een boek of op internet. Maar meestal moet je het antwoord zelf verzinnen om later te onder­zoeken of het klopt. Zo een zelf verzonnen antwoord noemen we een “hypothese”.

Je weet echter nog niet of je antwoord klopt. Daarom moet je een onderzoek uitvoeren. Na je onderzoek kun je zeggen of je hypothese klopt.


Kijkend naar fig. 12 kun je vragen “Welk voordeel heeft de paarden­bloem van het maken van vruchtjes met parachutes?” Als iemand als hypothese geeft “Dan kunnen ze wegvliegen,” dan is dit een incomplete hypothese.




  1. Verander deze hypothese zodat hij wel compleet is.




Figuur 13. Een schakeling met batterij en lampje, een rat met snorharen en een luchtballon.
Met betrekking tot fig. 13 kun je verschillende vragen stellen:

1 Wat is de relatie tussen het type batterij en de brandtijd van het lampje?

2 Wat is het voordeel voor een rat om snorharen te hebben?

3 Waardoor (door welke oorzaak) blijft een hete luchtballon in de lucht?




  1. Stel voor elk van deze vraagstellingen ene hypothese op. Hij hoeft niet juist te zijn, als hij maar wel compleet en als stelling is opgeschreven.


10 Onderzoek doen.

Om uit te zoeken of je hypothese klopt moet je een onderzoek uit voeren. Hiervoor moet je het onderwerp van je hypothese aan een onderzoek onderwerpen. Dit kun je op twee manier doen:




Het doen van een experiment

In een experiment bepaal jij onder welke condities de proef wordt uitgevoerd. Jij bepaalt of het licht of donker is, koud of warm, nat of droog. Jij beslist welke materialen of dieren je voor je experiment gebruikt. Meestal doe je een experiment in een laboratorium.



Observeren

Soms is het onmogelijk (te duur, te gevaarlijk, te moeilijk) om een experiment uit te voeren. In dat geval is het misschien mogelijk om het onderzoek uit te voeren door het onderwerp van je vraagstelling in de natuur te observeren. Hiervoor moet je naar buiten, de natuur in, en kijken wat er gebeurt. In dat geval grijp je niet in, je observeert alleen.





Figuur 14. Onderwerpen van onderzoek.
Wetenschappers willen de relatie onderzoeken tussen verschillende soorten walvissen en hoe hoog ze uit het water kunnen springen. Ze willen weten of broeikasgassen het weer veranderen en of muizen in een tredmolen harder lopen als ze Red Bull op hebben (fig. 14).


  1. Geef voor elk van deze onderzoeksprojecten aan of ze kunnen worden onderzocht door een experiment of door in de natuur te observeren.

In een laboratorium is het belangrijk dat je veilig werkt. Bekijk fig. 15 waarin een onveilig laboratorium is weergegeven.




Figuur 15. Wat is er mis in dit onveilige laboratorium?



  1. Noem acht of meer gevaren in dit laboratorium.

  2. Als je zes regels voor het laboratorium zou mogen opstellen, welke zouden dat dan zijn?

  3. Vergelijk jouw regels met die van anderen.

  4. Vergelijk jouw regels met de werkelijke regels van het laboratorium (practicum lokaal).

11 Een eerlijk onderzoek

Peter is een sportman die het leuk vindt om steeds beter te worden. Peter wil onderzoeken of hij met Red Bull harder kan lopen. Daarom drinkt hij Red Bull, rent een rondje rond de school en meet hoe lang hij er over doet.




  1. Voert Peter een experiment uit of observeert hij?

  2. Wat is de input variabele?

  3. Wat is de outcome variabele, mogelijke waarden met eenheden?

  4. Kun je de wetenschappelijke vraag beantwoorden op basis van de resultaten van dit experiment?

  5. Het experiment zoals hij dat uitvoert is niet goed.
    Welke veranderingen zijn nodig om het te verbeteren?

Dit Red Bullexperiment laat ons zien dat je bij een goed experiment altijd twee testen moet uitvoeren. Het moet een



  1   2   3


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina