Naturvitskaplege arbeidsmetodar - Biologi 1 - NDLAHopp til innhald
Fagartikkel
Naturvitskaplege arbeidsmetodar
Forskarar har sidan midten av 1500-talet arbeidd etter naturvitskaplege arbeidsmetodar. Desse byggjer på eit sett av metodar som ein bruker til å undersøkje forskjellige fenomen for å skaffe ny kunnskap og for å korrigere det ein hittil har trudd.
Naturvitskaplege arbeidsmåtar
I dagleglivet tenkjer vi på ein teori som noko usikkert, men i naturvitskapen er teoriar den sikraste kunnskapen vi har. Vitskaplege teoriar er eit resultat av tallause eksperiment og observasjonar der hypotesar har blitt testa og bekrefta.
Hypotesetesting – frå hypotese til teori
Når du skal løyse problem ved hjelp av naturvitskaplege arbeidsmåtar, begynner du med å setje opp ein eller fleire hypotesar for det du trur kan vere løysinga. For å kontrollere om hypotesen din stemmer, planlegg du ulike eksperiment som vil vise kva for nokre hypotesar som er mest sannsynlege.
Det er viktig at forsøka blir beskrivne så nøyaktig at andre kan gjennomføre eksperimenta på same måte og etterprøve konklusjonane dine. Vi seier at ein hypotese må vere falsifiserbar. Det vil seie at det må vere mogleg for andre å prøve å motbevise han.
Ein hypotese er ei kvalifisert gjetting om ein samanheng, men når ein hypotese er stadfesta mange nok gonger, får han status som ein teori.
Omgrepet "teori" blir brukt forskjellig i dagleglivet og i vitskapen. I naturvitskapen er teoriar den sikraste kunnskapen vi til no har, mens vi til dagleg ser på ein teori som noko usikkert.
Teoriar: døme og forklaring
Vi kjem fram til vitskaplege teoriar gjennom eksperiment og observasjonar. I den vitskaplege metoden byggjer problemstillingar oftast på gjeldande teoriar. Dei tek altså utgangspunkt i kunnskap som allereie er forankra og akseptert.
Døme: Vi veit at plantar treng lys for å vekse. Lyset tilfører planten energi som blir brukt i fotosyntesen.
2. Problem (problemstilling)
Før eksperimenteringa og undersøkingane startar, må problemet beskrivast. Når vi seier problem, meiner vi noko vi lurer på.
Problem: døme og forklaring
I problembeskrivinga forklarer vi kva vi har tenkt å undersøkje. Beskrivinga kan vere kort eller lang, det kjem an på kva vi arbeider med. Problembeskrivinga byggjer på kunnskap vi allereie har, altså på eksisterande teoriar.
Døme: Er det slik at jo meir lys ein plante får, jo kraftigare veks han i lengda?
3. Hypotese
Ein hypotese er ei kvalifisert gjetting. Her seier forskarane kva dei trur er løysinga på problemet.
Hypotesar: døme og forklaring
Eit problem kan utløyse ein eller fleire hypotesar. Igjen kjem det an på kva type problem det er snakk om. Det er viktig at hypotesen blir formulert før eksperimenteringa startar.
Døme: Vi trur det er slik at lys i 24 timar per døgn vil gi dobbelt så stor lengdevekst hos ein erteplante som lys i 12 timar per døgn vil gjere.
4. Eksperiment
Gjennom eksperiment (forsøk) testar vi hypotesen. I utgangspunktet skal forskarane faktisk prøve å slå fast at hypotesen er feil, men dersom dette ikkje lèt seg gjere, kan det hende at hypotesen er riktig og kan bekreftast.
Eksperiment: døme og forklaring
Eksperimenteringa kan gjerast i laboratorium eller i naturen, heilt avhengig av kva vi studerer. Ofte er eksperimenteringa ein tidkrevjande prosess som føreset at fleire eksperiment blir gjennomførte, og somme gonger treng ein avansert utstyr. Som hovudregel er det viktig å variere éin parameter om gongen, og metoden må beskrivast nøyaktig og i detalj for at eksperimentet skal kunne etterprøvast.
Døme: Vi plantar 48 erter av same art i 48 potter fylte med eit sterilt medium (til dømes steinull). Vi vatnar alle plantane regelbunde med like mengder av same næringsløysning, men lèt 24 av plantane vekse i ein døgnrytme med 12 timar lys og 12 timar mørke, mens dei resterande 24 veks i 24 timars lys. Lyset har same styrke og kvalitet. Vi lèt plantane spire og vekse i 20 dagar.
5. Resultat
Etter at du har gjennomført eksperimenta, har du fått eitt eller fleire sett med resultat. Vi ønskjer pålitelege resultat og stor gyldigheit, sidan det gir betre bakgrunn for å trekkje haldbare konklusjonar. Men det blir ikkje alltid slik. Det er viktig å registrere resultata i eit ryddig system (t.d. ein tabell). Det gjer etterarbeidet lettare.
Resultat: døme og forklaring
Det er viktig å passe på at metoden vi bruker, registrerer resultata på ein god og ryddig måte, slik at dei kan forståast og tolkast etterpå.
Døme: Etter 20 dagar med spiring og vekst blant erteplantane fekk vi følgjande resultat:
12 t lys + 12 t mørke
24 t lys
Gjennomsnittleg stengellengd (cm)
14 ± 0,6
16 ± 0,6
6. Tolking og feilkjelder
Når eksperimenta er ferdige, må resultata tolkast og vurderast. Her kjem feilkjelder inn i biletet. Kanskje resultata er annleis enn forventa? Nokre gonger kan det vere akseptabelt å sjå vekk frå resultat som avvik mykje frå resten av resultata. Då kan du også forklare kvifor du vel å utelukke desse.
Tolking og feilkjelder: døme og forklaring
Har noko skjedd som ikkje var forventa? Har éin eller fleire uføresette faktorar verka inn på eksperimentet? Resultata skal samanliknast med hypotesen. For forskaren er det absolutt naudsynt å vere heilt ærleg. Resultata må ikkje under nokon omstende fiksast på slik at dei passar til hypotesen. Dette er uakseptabelt innan all forsking.
Døme: Resultata våre viser at det er ein liten forskjell i veksten hos erteplantar som har fått lys heile døgnet, og erteplantar som har vakse i ein døgnrytme med 12 timar lys og 12 timar mørke. Forskjellen er mindre enn venta. Men vi har ikkje teke omsyn til temperaturen. Det kan tenkjast at varme frå lyskjelda kan ha gitt temperaturforskjellar som kan ha verka inn på veksten.
7. Konklusjon
I konklusjonen skal hypotesen/hypotesane om mogleg falsifiserast (forkastast) eller verifiserast (bekreftast).
Konklusjon: døme og forklaring
Mange gonger er det ikkje mogleg å gjere nokon av delane, fordi resultata ikkje er eintydige nok. I slike tilfelle må forskarane starte på nytt med nye hypotesar og/eller nye eksperiment. Dersom hypotesen blir verifisert, kan vi lage ein ny teori. Eksperimenta vil dessutan ofte bli etterprøvde av andre forskarar, og det kan derfor gå lang tid før nye teoriar får grunnleggjande forankring i forskarmiljøa og blir allment aksepterte.
Døme: Hypotesen vår er førebels falsifisert. Resultata tyder på at lengdeveksten til erteplantar ikkje blir dobla sjølv om lysmengda blir dobla. Feilkjelder gjer det naudsynt å halde fram med eksperimenteringa ut frå nye hypotesar. Det er ikkje mogleg å publisere resultat no.
8. Publisering
Når vi publiserer resultata, fortel vi omverda, og ikkje minst andre forskarar, om resultata av forskinga. I forskingsmiljøa blir ofte arbeid i vitskaplege tidsskrift publiserte på engelsk.
Publisering: døme og prosess
Ein vitskapleg artikkel blir bygd opp etter heilt bestemte kriterium og blir gjennomgått, korrekturlesen og kritisk vurdert av andre forskarar (fagfellevurdering) før han slepp gjennom nålauget for å bli offentleggjord. I skulesamanheng publiserer ein resultat av forsøk i rapportar.
