Naturfag – Naturvitenskap

Posted i kategorien Naturfag on the 28.06.2013
Download PDF

·       

·        I naturvitenskapen skiller vi mellom prosess og produkt:

·         Prosess: Den arbeidsmåten naturvitenskapen benytter, den vitenskapelige metoden.

·         Produkt: De resultatene som er oppnådd, og som oppnås.  Kunnskapen forskere kommer fram til gjennom grundig vitenskapelig arbeid.

 

Den naturvitenskapelige metoden

 

Den naturvitenskapelige metoden legger vekt på

·         Systematiske undersøkelser

·         Nøyaktige målinger

·         Gjentatte tester

 

Naturvitenskapelig arbeidsmetode oppsummeres slik:

 

Innsamling

Her forsøkes det å finne tidligere informasjon, kunnskaper og finne ulike faktorer/elementer som kan testes. Ut i fra dette formulerer forskere en hypotese.

Hypotese

Hypotese er en kvalifisert gjetning/antakelse basert på «innsamlinger»

Dersom hypotesen stemmer kan den være rett.

Dersom den ikke stemmer sier vi at den er «falsifisert»

Undersøkelse (forsøk)

Undersøkelsen skal avsløre om hypotesen stemmer eller ikke. Her er det viktig med nøyaktige, gjentakende og systematiske målinger.

resultat

Resultat er informasjonen forskeren har kommet frem til etter en hypotese er testet. Resultat vises frem til andre forskere slik at andre kan teste det.

tolking

Resultatene blir tolket og testet av flere forskere. Andre forskere kommer gjerne frem til andre resultater, mens andre er enige. Hvis de fleste er enige i resultatet danner de grunnlag for en teori.

 

(Konklusjon)Teori

En beskrivelse som det er stor grad enighet om. Vi kan aldri «bevise» at en teori er helt sann. Men vi kan styrke den ved å gjenta forsøk som tidligere har blitt utført. Når en teori foreslås, forsøker andre forskere å gjøre forsøk som kan avsløre om den er feil. Vitenskapen handler mye om kritikk

 

·         Innsamling à hypoteser à utforskning à teorier à formidling

 

Når et fenomen i naturen skal utforskes, begynner ofte forskerne med en tenkt forklaring, en hypotese.

 

Skjematisk fremstilling av naturvitenskapelig forskning

 

·         Vi kan ikke bevise at en hypotese er riktig, men vi kan teste hypotesen på mange måter og samle støtte for at den synes å være holdbar

·         Hypoteser som ikke klarer å bli motbevist blir gjerne teorier, lover eller læresetninger

 

Forskning og forskningsmiljøer

 

·         Universiteter, høgskoler og museer

·         Institusjoner i næringslivet

·         Naturforvaltning

·         Medisinsk forskning

 

Resultatene finner vi igjen i fag som biologi, kjemi, fysikk og geologi.

Er det bevist?

 

Ordet bevis brukes ikke i naturfagene. På engelsk har en to ord som begge kan oversettes til bevis:

 

·         Evidence: noe man har sterk tro på og nokså entydige indikasjoner.  Dette begrepet passer for naturvitenskapen

·         Proof:brukes om det endelige bevis, som i matematikk og logistikk.

Tomatdyrking som forskningsområde

 

Forskerne lager hypoteser og tester disse.  Dette kan omfatte faktorer som

 

·         Lys

·         Temperatur

·         CO2 – nivå

·         luftfuktighet

·         Mineraler

·         Vekstmedium

·         Hvordan unngå skadedyr

 

I tillegg andre faktorer som

·         Hvordan få best mulig smak?

·         Hvordan få lengst holdbarhet?

·         Hvordan unngå økt bladvekst på bekostning av tomatvekst?

 

Vitenskapelig usikkerhet

 

Det knytter seg vitenskapelig usikkerhet til alle forsøk og observasjoner.  Usikkerheten reduseres ved å

 

·         Gjenta forsøket mange ganger

·         Kontrollere måleinstrumenter

·         Være klar over at ytre faktorer kan påvirke måleresultatene

·         Teste mange parametere og variere testene

·         Sjekke kilder

·         La andre gjenta forsøket

·         Ikke trekk bastante slutninger på tynt grunnlag

 

Feil kan være:

·         Tilfeldige feil

·         Systematiske feil

·         Feilkilder

·         Usikkerhet.

Utviklingen av naturvitenskapen gjennom tidene:

 

Årstall

Periode

500 f. Kr – 500 e. Kr

Oldtida i det Hellenske riket (Antikken)

500 e.Kr – 1500

Middelalderen

1500 – 1700

Renessansen

1700 – 1750

Opplysningstida

1750 – 1900

Industrirevolusjonen

1900 – 1970

Den teknologiske revolusjon

1970 ?

Den digitale revolusjon

 

Noen viktige vitenskapsmenn

 

·         Isaac Newton (1642-1727)

Beskrev naturen, fra himmellegemer til partikler, som materielle legemer som beveger seg under påvirkning av krefter.

 

·         Carl von Linne (1707-1778)

Innfører latinsk navnsettingssystem med slekts – og artsnavn for organismer. Dette systemet brukes fremdeles.

 

·         Lavoisier (1743-1794)

Formulerte de grunnleggende prinsippene i kjemi.

 

·         Gregor Mendel (1822-1884)

Kom fram til prinsippene for hvordan egenskaper overføres ved arv uten å ha kjennskap til hva arvestoff var. Drev systematisk forskning på erteplanter.

 

Står naturvitenskapen for den eneste sikre sannhet?

 

·         Naturvitenskapen tar utgangspunkt i alt som kan måler, veies og tallfestes.  Etikk, religiøsitet og filosofi kan ikke måles og veies.

 

·         Vitenskapen bygger ikke på tro, men på resultater av undersøkelser og testing av hypoteser.

 

·         Hypotesene som ikke lar seg motbevise er med å bygge opp teorier som forklarer fenomener i naturen.

 

·         Uenighet blant forskere med tanke på metoder og tolkning av resultat er med på å kvalitetssikre forskningen.

 

Tro og vitenskap = konflikt?

 

·         I renessansen og opplysningstida (1500-1750) utfordret vitenskapen mange av de tradisjonelle forestillingene om naturfenomener som bygget på tro.

 

·         Copernikus hevdet at sola var sentrum, ikke Jorda.  Galilei støttet dette verdensbildet.  Senere formulerte Kepler tre lover for planetenes bevegelser rundt sola.

 

·         Denne typen konflikter mellom tro og vitenskap har vi mindre av i vår tid, men vi kan likevel se oppslag i massemedia som f. eks «Zoolog tror ikke på Darwin» og «Teologer støtter Darwins teori».

 

Modeller og språk i naturvitenskapen

(hvorfor modeller er viktig i naturvitenskapen)

 

·         Naturvitenskapen forsøker å beskrive naturen så godt det lar seg gjøre.

 

·         For å kunne gjøre dette må vitenskapen forenkles.

 

·         Skisser eller modeller forklarer deler av virkeligheten, men kan ikke vise hele virkeligheten.

 

·         Bohrs atommodell or kjemiske reaksjonslikninger er eksempler på slike forenklinger.

  

Vitenskapelig metode

Et eksempel fra Geologien

 

Fra observasjon til modell:

 

·         Data innsamling / observasjoner / beskrivelser

·         Hypoteser (logisk og sannsynlig forklaring)

·         Teorier (generelt aksepterte forklaringer)

·         Vitenskapelige lover (Teorier som er grundig etterprøvd/testet)

·         Geologisk modell

 

HVA DREPTE DINOSAURENE:

Hypoteser:

·         Epidemiske sykdommer eliminerte dinosaur bestanden?

 

·         Egg stjeling – pattedyr forsynte seg av dinosaurenes reir?

 

·         Havene ble dødelig salte – hvorfor overlevde noen marine organismer?

 

·         Drastiske miljømessige endringer?

 

·         Endring i planetens beskyttende magnetiske felt?

(skadelig stråling)

 

Vitenskapelig teori 1:

Massive vulkanske utbrudd i India (Deccan platået) i slutten av kritt

·         Etter flere tusen år – Lavastrømmene var 2000 m tykke og dekket 1 500 000 km2

·         Aske- og gasskyer – avkjøling – mindre vegetasjon – planteetere dør – kjøttetere dør

 

Vitenskapelig teori 2:

Meteoritt nedslag

·         Meteoritt på 10 km diameter krasjet med jorda.

·         Støv og røyk fra branner blokkerte sollyset.

  

Indisier/faktorer

·         3 cm tykt leire lag – 65 m år gammelt.

·         Leira inneholder iridium (mye i meteoritter; sjeldent i jordas bergarter)

·         75 % færre arter over leirelaget.

 

·         Tektitter (glassaktige kuler) i sediment lag over hele kloden (smeltet bergartsfragmenter som slenges opp i lufta)

 

·         Høy konsentrasjon av karbonholdig sot i iridiumlaget (indikerer globale branner)

 

·         Hvitt fossilrikt lag på bunn av kjerne i Atlanterhavet, dekket av et tynt grågrønt lag med knust nedslagsmateriale, igjen dekket av et jernrikt lag fattig på fossiler.

 

·         Nedslagsfeltet: Yucatans chicxulub krater 300 km i diameter.

 

·       

Oppsummering

Ikke la deg lure

·         Ville du ha skrevet under på en kampanje MOT dihydrogenmonoksid? (obskurt navn for vann)

 

Våre sanser – observasjoner

·         Se – høre – føle – lukte – smak

 

Arbeismåte – systematisk undersøkelse

1)   undersøkelser

EKS: VED HVILKEN TEMPERATUR VIRKER BATTERIER BEST?

 

2)   Hypotese:

EKS: Vi tror at batterier virker best ved romtemperatur.

 

3)   Eksperimenter:

EKS: Vi må teste hvor lenge et batteri «varer» ved ulike temperaturer.

 

Det er viktig at vi forandrer bare en parameter om gangen når vi kjører forsøk.

 

4)   Observasjoner

EKS: vi må finne temperaturen der batteriet fungerer best.

 

5)   Sikre observasjoner

EKS: kan vi lese av klokker og termometere? Kan eksperimentet gjentas med samme resultat?

 

Vi må gjengi resultater fra en representativ prøve.

 

Dersom hypotesen vår stemmer kan det være at hypotesen er sann.

 

Dersom hypotesen vår ikke stemmer er hypotesen falsifisert.

 

·         Usikkerhet og feil i observasjoner:

      Tilfeldige feil

      Systematiske feil

      Feilkilder

      Usikkerhet i resultatene