Tantárgyi célok

• Meghatározni a tudomány célját.
• Magyarázni a kérdések feltevésének fontosságát.
• Leírni, hogyan tanulmányozzák a tudósok a természeti világot.
• Magyarázza, hogyan és miért gyűjtenek adatokat a tudósok.
• Írd le a tudományos modellek három fő típusát.
• Magyarázza, miben különbözik a tudományos elmélet a hipotézistől.
• Írd le a megfelelő biztonsági óvintézkedéseket a tudományos laboratóriumban és azon kívül.

Szótár

• fogalmi modell
• kontroll
• függő változó
• hipotézis
• független változó
• matematika. modell
• modell
• fizikai modell
• tudományos módszer
• elmélet

bevezetés

A tudomány a természeti világról való ismeretszerzés útja. A tudomány tanulmányozása magában foglalja azt az ismerethalmazt is, amelyet a tudományos vizsgálattal gyűjtöttek össze.

A tudományos vizsgálat elvégzéséhez a tudósok tesztelhető kérdéseket tesznek fel. E kérdések megválaszolásához szisztematikus megfigyeléseket végeznek, és gondosan összegyűjtik a vonatkozó bizonyítékokat. Ezután logikus érveléssel és némi képzelőerővel hipotéziseket és magyarázatokat dolgoznak ki. Végül a tudósok hipotéziseik alapján kísérleteket terveznek és hajtanak végre.

A tudomány célja

A tudósok a természeti világ megértésére törekszenek. A tudósok egy kérdéssel kezdik, majd bizonyítékokkal és logikával próbálnak válaszolni a kérdésre. A tudományos kérdésnek tesztelhetőnek kell lennie. Nem támaszkodik hitre vagy véleményre. A természetes földi folyamatok megértése segít abban, hogy megértsük, miért történnek a földrengések ott, ahol történnek, és hogy megértsük, milyen következményekkel jár, ha a légkörbe többlet üvegházhatású gázokat juttatunk.

Tudományos kutatást végezhetünk tudásépítés vagy problémamegoldás céljából. A tudományos felfedezések technológiai fejlődéshez vezethetnek. A tiszta kutatás gyakran segíti az alkalmazott kutatás fejlesztését. Néha a tiszta kutatás eredményeit jóval a tiszta kutatás befejezése után is alkalmazhatják. Előfordul, hogy a tudósok kutatásaik során valami váratlan dolgot fedeznek fel.

Egyes elképzelések nem tesztelhetők. Például a természetfeletti jelenségek, például a szellemekről, vérfarkasokról vagy vámpírokról szóló történetek nem tesztelhetők. Nézd meg ezen a weboldalon, miért nem tudományos az asztrológia.

A tudósok leírják, amit látnak, akár a természetben, akár laboratóriumban. A tudomány a tények és a megfigyelések birodalma. A tudomány azonban nem hoz erkölcsi ítéleteket, mint például “rossz, hogy kitört a vulkán”, és a vélemények nem relevánsak a tudományos vizsgálat szempontjából. A tudósok élvezhetik a tornádók tanulmányozását, de az a véleményük, hogy a tornádók izgalmasak, nem fontos a megismerésük szempontjából. A tudósok növelik a technológiai tudásunkat, de a tudomány nem határozza meg, hogy hogyan használjuk ezt a tudást, vagy használjuk-e azt. A tudósok megtanultak atombombát építeni, de a tudósok nem döntik el, hogy használjuk-e vagy mikor. A tudósok adatokat gyűjtöttek a felmelegedő hőmérsékletről. Modelljeik megmutatták ennek a felmelegedésnek a valószínű okait. De bár a tudósok nagyrészt egyetértenek a globális felmelegedés okait illetően, nem tudják rákényszeríteni a politikusokat vagy az egyéneket, hogy törvényeket fogadjanak el vagy változtassanak a viselkedésükön.

A tudomány működéséhez a tudósoknak fel kell tenniük néhány feltételezést. A természet szabályai, legyenek azok egyszerűek vagy bonyolultak, az univerzumban mindenhol ugyanazok. A természeti eseményeknek, struktúráknak és tereptárgyaknak természetes okai vannak. A természeti világból származó bizonyítékok felhasználhatók ahhoz, hogy megismerjük ezeket az okokat. A természetben található tárgyakat és eseményeket gondos, szisztematikus tanulmányozással lehet megérteni. A tudományos elképzelések változhatnak, ha új adatokat gyűjtünk vagy többet tudunk meg. Egy ma még elfogadott elképzelésen is lehet, hogy némileg változtatni kell, vagy teljesen le kell cserélni, ha olyan új bizonyítékokat találunk, amelyek ellentmondanak neki. A tudományos ismeretek kiállják az idő próbáját. A tudományban elfogadott elképzelések annál megbízhatóbbá válnak, minél több tesztet élnek túl.

Tudományos módszer

Valószínűleg már megtanultad, hogy a tudományos módszer az a mód, ahogyan a tudósok a munkájukat megközelítik. A tudományos módszer olyan lépések sorozata, amelyek segítenek egy kérdés kivizsgálásában. A tudósok megfigyelésekből, tapasztalatokból vagy kísérletekből gyűjtött adatokat és bizonyítékokat használnak fel a kérdéseik megválaszolásához.

A tudományos vizsgálat azonban ritkán halad a tudományos módszer által felvázolt lépéssorozat szerint. A lépések sorrendje például változhat, mert az összegyűjtött adatokból több kérdés merül fel. Mégis, ahhoz, hogy ellenőrizhető következtetésekre jussunk, a tudományos módszer logikus, megismételhető lépéseit kell követni, ahogy az alábbi ábrán látható.

A fenti ábrán látható egyszerű ábránál sokkal pontosabb folyamatábrát találunk a tudomány működéséről.

Kérdések

A legfontosabb dolog, amit egy tudós tehet, hogy kérdéseket tesz fel.

• Miért kék az ég?
• Miért van Kaliforniában sok földrengés, míg Kansasban nincs?
• Miért van a Földön annyi változatos életforma, de a Naprendszer más bolygóin nincs?

A földtudomány a természettel kapcsolatos tesztelhető kérdésekre tud választ adni. Mitől lehetetlen egy kérdést tesztelni? Néhány tesztelhetetlen kérdés például az, hogy léteznek-e szellemek, vagy hogy van-e élet a halál után.

Egy tesztelhető kérdés lehet az, hogy hogyan lehet csökkenteni a talajeróziót egy farmon (alábbi ábra). Egy gazdálkodó hallott egy “no-till farming” nevű vetésmódról. Ennek az eljárásnak az alkalmazása kiküszöböli a föld felszántásának szükségességét. A gazda kérdése a következő: A no-till művelés csökkenti a termőföld erózióját?

Kutatás

A kérdés megválaszolásához a tudós először könyvek és folyóiratok olvasásával, az interneten való kereséssel és szakértőkkel való beszélgetéssel kideríti, mit tudnak már a témáról. Ezek az információk lehetővé teszik a tudós számára, hogy jó kísérleti tervet készítsen. Ha a kérdést már megválaszolták, akkor a kutatás elegendő lehet, vagy új kérdésekhez vezethet.

Példa: A gazdálkodó kutatja a no-till művelést az interneten, a könyvtárban, a helyi mezőgazdasági kellékboltban és máshol. Különböző gazdálkodási módszerekről szerez tudomást, amint azt az alábbi ábra szemlélteti. Megtudja, hogy milyen típusú műtrágyát érdemes használni, és mi lenne a legjobb vetéstávolság. Kutatásaiból megtudja, hogy a talajművelés nélküli gazdálkodással csökkenthető a légkörbe kerülő szén-dioxid-kibocsátás, ami segít a globális felmelegedés elleni küzdelemben.

Hipotézis

A háttérkutatás során gyűjtött információkkal a tudós megalkot egy hihető magyarázatot a kérdésre. Ez a hipotézis. A hipotézisnek közvetlenül a kérdéshez kell kapcsolódnia, és tesztelhetőnek kell lennie. A hipotézis birtokában a tudós eligazodik a kísérletek megtervezésében és az adatok értelmezésében.

Példa: A gazda hipotézise a következő: A no-till művelés csökkenti a talajeróziót a hasonló meredekségű dombokon a hagyományos művelési módhoz képest, mert kevesebb zavarás éri a talajt.

Adatgyűjtés

A hipotézis alátámasztásához vagy megcáfolásához a tudósnak adatokat kell gyűjtenie. Rengeteg logikát és erőfeszítést igényel az adatgyűjtést szolgáló tesztek megtervezése, hogy az adatok megválaszolják a tudományos kérdéseket. Az adatgyűjtés általában kísérlet vagy megfigyelés útján történik. Néha a technológia fejlődése új teszteket tesz lehetővé a hipotézis jobb megválaszolására.

A megfigyelést akkor használják adatgyűjtésre, amikor gyakorlati vagy etikai okokból nem lehetséges kísérleteket végezni. Az írásos leírások megfigyeléseken alapuló kvalitatív adatok. Ezek az adatok is felhasználhatók kérdések megválaszolására. A tudósok sokféle műszertípust használnak mennyiségi mérések elvégzésére. Az elektronmikroszkópok segítségével apró tárgyakat vizsgálhatnak, a távcsövek segítségével pedig az univerzumot ismerhetik meg. A szondák olyan helyeken végeznek megfigyeléseket, ahová a tudósok számára túl veszélyes vagy túl kivitelezhetetlen lenne elmenni. A szondákból származó adatok kábelen vagy az űrön keresztül jutnak el egy számítógéphez, ahol a tudósok manipulálják azokat (lenti ábra).

A kísérletekhez vegyszerek és kémcsövek használhatók, vagy olyan fejlett technológiákra van szükség, mint egy nagy teljesítményű elektronmikroszkóp vagy rádióteleszkóp. A légkörkutatók a gázmintákban lévő gázok elemzésével gyűjthetnek adatokat, a geokémikusok pedig kőzetmintákon végezhetnek kémiai elemzéseket.

A jó kísérletnek rendelkeznie kell egy olyan tényezővel, amelyet manipulálni vagy megváltoztatni lehet. Ez a független változó. A többi tényezőnek változatlanul kell maradnia. Ezek a kísérleti kontrollok. A kísérlet eredménye, vagy ami a kísérlet eredményeként változik, az a függő változó. A függő változó a független változótól “függ”.

Példa: A gazdálkodó kísérletet végez két külön dombon. A dombok hasonló meredekségűek és hasonló mennyiségű napsütést kapnak. Az egyiken a gazda hagyományos gazdálkodási technikát alkalmaz, amely magában foglalja a szántást. A másikon talajművelés nélküli technikát alkalmaz, a növényeket egymástól távolabb helyezi el, és speciális berendezéseket használ az ültetéshez. A növények mindkét domboldalon azonos mennyiségű vizet és műtrágyát kapnak. A gazda mindkét domboldalon méri a növények növekedését (alábbi ábra).

Ebben a kísérletben:

• Mi a független változó?
• Melyek a kísérleti kontrollok?
• Mi a függő változó?

A független változó a gazdálkodási technika – akár hagyományos, akár talajművelés nélküli -, mert ezt manipulálják. A két művelési technika tisztességes összehasonlításához a két dombnak ugyanolyan lejtésűnek és ugyanolyan mennyiségű műtrágyával és vízzel kell rendelkeznie. Ezek a kísérleti kontrollok. Az erózió mértéke a függő változó. Ezt méri a gazdálkodó.

A kísérlet során a tudósok számos mérést végeznek. A számok formájában megjelenő adatok mennyiségi adatok. A fejlett berendezésekkel gyűjtött adatok általában közvetlenül egy számítógépbe kerülnek, vagy a tudós az adatokat egy táblázatkezelő táblázatba helyezi. Az adatok ezután manipulálhatók. A diagramok és táblázatok megjelenítik az adatokat, és azokat egyértelműen fel kell címkézni.

A statisztikai elemzés hatékonyabbá teszi az adatok felhasználását, mivel lehetővé teszi a tudósok számára, hogy kimutassák a különböző adatkategóriák közötti kapcsolatokat. A statisztika értelmet adhat az adathalmazban lévő változékonyságnak. A grafikonok segítenek a tudósoknak vizuálisan megérteni az adatok közötti kapcsolatokat. Képeket készítenek, hogy más érdeklődők is könnyen láthassák az összefüggéseket.

Majdnem minden emberi vállalkozásban elkerülhetetlenek a hibák. Egy tudományos kísérletben ezt nevezzük kísérleti hibának. Melyek a kísérleti hibák forrásai? A szisztematikus hibák lehetnek a kísérleti elrendezés velejárói, így a számok mindig egy irányba torzulnak. Például egy mérleg mindig fél uncia magasságot mérhet. A hiba eltűnik, ha a mérleget újrakalibráljuk. A véletlenszerű hibák azért fordulnak elő, mert a mérés nem pontosan történik. Például egy stopperórát túl korán vagy túl későn lehet megállítani. Az ilyen típusú hibák kijavítására sok mérést végeznek, majd átlagolják őket.

Ha egy eredmény nem egyezik más minták eredményeivel, és sok vizsgálatot végeztek, akkor valószínű, hogy az adott kísérletben hiba történt, és az ellentmondásos adatpontot ki lehet dobni.

Konklúziók

A tudósok grafikonokat, táblázatokat, diagramokat, képeket, leírásokat és minden más rendelkezésre álló adatot tanulmányoznak, hogy a kísérleteikből következtetést vonjanak le. Van-e válasz a kérdésre a kísérlet eredményei alapján? A hipotézis alátámasztásra került?

Némelyik kísérlet teljes mértékben alátámasztja a hipotézist, némelyik pedig nem. Ha egy hipotézis tévesnek bizonyul, a kísérlet nem volt sikertelen. Minden kísérleti eredmény hozzájárul a tudáshoz. A hipotézist alátámasztó vagy nem alátámasztó kísérletek még több kérdéshez és még több kísérlethez vezethetnek.

Példa: Egy év elteltével a gazdálkodó megállapítja, hogy a hagyományosan művelt dombon az erózió 2,2-szer nagyobb, mint a talajművelés nélküli dombon. A no-till parcellákon a növények magasabbak és a talaj nedvességtartalma magasabb. A gazdálkodó úgy dönt, hogy a jövőbeni termesztés során áttér a talajművelés nélküli művelésre. A gazdálkodó folytatja a kutatást, hogy megtudja, milyen más tényezők segíthetnek az erózió csökkentésében.

elmélet

Amint a tudósok kísérleteket végeznek és megfigyeléseket végeznek egy hipotézis tesztelése érdekében, idővel sok adatot gyűjtenek. Ha egy hipotézis megmagyarázza az összes adatot, és egyik adat sem mond ellent a hipotézisnek, akkor a hipotézis elméletté válik.

A tudományos elméletet sok megfigyelés támasztja alá, és nincsenek nagyobb ellentmondásai. Egy elméletet folyamatosan tesztelni és felülvizsgálni kell. Ha egyszer egy elméletet kidolgoztak, akkor az felhasználható a viselkedés előrejelzésére. Egy elmélet a valóság olyan modelljét adja, amely egyszerűbb, mint maga a jelenség. Még egy elmélet is megdönthető, ha ellentmondó adatokra bukkanunk. Azonban egy régóta fennálló elméletet, amelyet sok bizonyíték támaszt alá, kevésbé valószínű, hogy megdöntik, mint egy újabb elméletet.

Egy interaktív animáció arról, hogyan használta Darwin a pintyeket (lenti ábra) a fajok eredetének magyarázatára a Galapagos-szigeteki pintyek segítségével, itt található.

A tudomány semmit sem bizonyít kétséget kizáróan. A tudósok olyan bizonyítékokat keresnek, amelyek alátámasztanak vagy cáfolnak egy elképzelést. Ha nincs jelentős bizonyíték egy elképzelés megcáfolására, és sok bizonyíték támogatja azt, akkor az elképzelést elfogadják. Minél több bizonyíték támaszt alá egy elképzelést, annál valószínűbb, hogy az kiállja az idő próbáját. Egy elmélet értékét az adja, ha a tudósok megbízható magyarázatokat tudnak adni vele, és pontos előrejelzéseket tudnak tenni.

Tudományos modellek

Egy rendszer, például a Föld felszíne vagy éghajlata, nagyon összetett lehet, és a tudósok számára nehézséget jelenthet. Ehelyett a tudósok modelleket hozhatnak létre annak a valós rendszernek a reprezentálására, amelynek tanulmányozásában érdekeltek.

A modellek hasznos eszközök a tudományban. Segítenek a tudósoknak az ötletek hatékony bemutatásában és a hipotézisek felállításában. A modelleket előrejelzések készítésére és kísérletek elvégzésére használják, a valós tárgyak használatának minden nehézsége nélkül. El tudná képzelni, hogy egy növényi sejtet csak egy valódi növényi sejt segítségével próbáljon megmagyarázni, vagy hogy a bolygók következő együttállását csak a bolygók megnézésével próbálja megjósolni? A modelleknek azonban vannak korlátai, amelyeket figyelembe kell venni, mielőtt bármilyen előrejelzést elhinnénk, vagy bármilyen következtetést ténynek tekintenénk.

A modellek egyszerűbbek, mint a tárgyak vagy rendszerek valós életbeli ábrázolásai. A modell használatának egyik előnye, hogy sokkal könnyebben manipulálható és beállítható, mint a valós rendszerek. A modellek segítenek a tudósoknak megérteni, elemezni és előrejelzéseket tenni olyan rendszerekről, amelyeket modellek használata nélkül lehetetlen lenne tanulmányozni. A modell egyszerűsége, ami miatt könnyebben használható, mint a valódi rendszer, egyben az oka annak is, hogy a modelleknek vannak korlátai. Az egyszerűbb modell egyik problémája, hogy esetleg nem jósolja meg nagyon pontosan a valós rendszer viselkedését.

A tudósoknak teszteléssel kell igazolniuk elképzeléseiket. Ha egy modellt a jövő előrejelzésére terveztek, előfordulhat, hogy nem lehet elég sokáig várni, hogy kiderüljön, pontos volt-e az előrejelzés. A modell tesztelésének egyik módja, hogy a múlt egy időpontját vesszük kiindulópontnak, majd a modell megjósolja a jelent. Egy olyan modell, amely sikeresen meg tudja jósolni a jelent, nagyobb valószínűséggel lesz pontos a jövő előrejelzésekor.

Sok modellt számítógépen készítenek, mert csak a számítógépek képesek ilyen hatalmas adatmennyiségek kezelésére és manipulálására. Az éghajlati modellek például nagyon hasznosak abban, hogy megpróbálják meghatározni, milyen típusú változásokra számíthatunk a légkör összetételének változásával. Egy elfogadhatóan pontos éghajlati modell a legnagyobb teljesítményű számítógépeken kívül mással nem lenne lehetséges.

A tudósok által használt modelleknek három típusa van.

Fizikai modellek

A fizikai modellek a vizsgált tárgy fizikai reprezentációi. Ezek a modellek általában kisebbek és egyszerűbbek, mint az általuk modellezett dolog, de tartalmaznak néhány fontos elemet. Egy térkép vagy egy földgömb a Föld fizikai modelljei, amelyek kisebbek és sokkal egyszerűbbek, mint a valóságos dolog (alábbi ábra).

Fogalmi modellek

A fogalmi modell számos ötletet köt össze, hogy megpróbáljon megmagyarázni egy jelenséget. A fogalmi modell az eddig ismert dolgokat használja fel, és képesnek kell lennie arra, hogy a megszerzett új ismereteket beépítse (lenti ábra). Például sok adat támasztja alá azt az elképzelést, hogy a Hold akkor keletkezett, amikor egy Mars méretű bolygó becsapódott a Földbe, és rengeteg törmeléket és gázt dobott pályára, amelyek végül összeolvadtak, és létrehozták a Holdat. Egy jól működő elképzelés egy fogalmi modell.

Matematikai modellek

A matematikai modell egy olyan egyenlet vagy egyenlethalmaz, amely sok tényezőt vagy változót vesz figyelembe. A matematikai modellek általában összetettek, és gyakran nem minden lehetséges tényezőt tudnak figyelembe venni (alábbi ábra). Ezek a modellek olyan összetett események előrejelzésére használhatók, mint például egy hurrikán elhelyezkedése és erőssége.

Az éghajlatváltozás modellezése nagyon összetett, mert a modellnek olyan tényezőket kell figyelembe vennie, mint a hőmérséklet, a jég sűrűsége, a hóesés és a páratartalom. Számos tényező befolyásolja egymást: Ha a magasabb hőmérséklet miatt csökken a hó mennyisége, a szárazföld felszíne kevésbé tudja visszaverni a napfényt, és a hőmérséklet jobban emelkedik.

A közösség jelentősége a tudományban

A tudományos felfedezés akkor a legjobb, ha az tudósok közösségének munkája. Ahhoz, hogy egy hipotézist teljes mértékben elfogadjanak, sok tudós munkájának kell azt alátámasztania. A tudományos folyamatnak beépített fékek és ellensúlyok vannak. Általában a tudományos közösség jól ellenőrzi önmagát. Bár az új ötleteket gyakran kritizálják, ha a folyamatos vizsgálatok alátámasztják őket, végül elfogadják őket.

Noha minden tudós egyedül vagy néhány segítővel végezhet kísérleteket a laboratóriumában, az eredményeit leírja, és bemutatja munkáját a saját területének tudósközösségének (lenti ábra). Kezdetben bemutathatja adatait és következtetéseit egy tudományos konferencián, ahol más tudósokkal beszélget ezekről az eredményekről.

A tanultakat felhasználva szakmai tanulmányt ír, amelyet egy tudományos folyóiratban tesz közzé (lenti ábra). A publikálás előtt több tudós is átnézi a dolgozatot – ezt nevezik szakértői értékelésnek -, hogy változtatásokat javasoljanak, majd ajánlják vagy elutasítsák a publikálást. A publikálás után a szakterületén dolgozó más tudósok is értesülnek a munkáról, és az eredményeket beépítik saját kutatásaikba. Megpróbálják majd megismételni az eredményeit, hogy bebizonyítsák, hogy az eredmények helyesek vagy helytelenek. Ily módon a tudomány a természet jobb megértése felé építkezik.

A tudományos közösség a projektfinanszírozással ellenőrzi az elvégzett kutatások minőségét és típusát. A legtöbb tudományos kutatás költséges, ezért a tudósoknak pályázatot kell írniuk egy finanszírozó ügynökségnek, például a Nemzeti Tudományos Alapítványnak vagy a Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatalnak (NASA), hogy kifizethessék a felszereléseket, az ellátmányt és a fizetéseket. A tudományos pályázatokat a terület más tudósai bírálják el, és értékelik a finanszírozást. Sok területen a finanszírozási arány alacsony, és a pénzt csak a legérdemesebb kutatási projektek kapják meg.

A tudományos közösség figyelemmel kíséri a tudományos integritást. A hallgatók a képzésük során megtanulják, hogyan kell jó tudományos kísérleteket végezni. Megtanulják, hogy ne hamisítsanak, ne rejtsenek el és ne közöljenek szelektíven adatokat, és megtanulják, hogyan értékeljék tisztességesen az adatokat és más tudósok munkáját. Figyelembe véve az összes tudományos kutatást, kevés esetben fordul elő tudományos tisztességtelenség, ám ezekről a média gyakran nagy vehemenciával számol be. Ez gyakran okozza azt, hogy a közvélemény szükségtelenül bizalmatlan a tudósokkal szemben. Azokat a tudósokat, akik nem rendelkeznek tudományos tisztességgel, a tudományos közösség határozottan elítéli.

Biztonság a tudományban

A mindennapi életben időről időre történnek balesetek, és ez alól a tudomány sem kivétel. A tudósok valóban gyakran dolgoznak veszélyes anyagokkal, ezért a tudósoknak – de még a természettudományos hallgatóknak is – ügyelniük kell a balesetek megelőzésére (lenti ábra). Ha baleset történik, a tudósoknak ügyelniük kell arra, hogy minden sérülést vagy kárt megfelelően kezeljenek.

A tudományos laboratóriumban

Ha a tudományos laboratóriumban dolgozol, veszélyes anyagokkal vagy helyzetekkel találkozhatsz. A földtudományi laboratóriumokban időnként éles tárgyakat, vegyi anyagokat, hőt és elektromosságot is használnak. A biztonsági irányelvek betartásával szinte minden baleset megelőzhető vagy a kár minimalizálható. A laboratóriumban található biztonsági felszerelésekre példákat az alábbi ábrán találsz.

• Mindig kövesd az utasításokat.
• Tartsd be a laboratóriumi utasításokban vagy a laborvezető által megadott biztonsági irányelveket. A laboratórium nem játszótér.
• Kizárólag az előírt anyagmennyiségeket használja. Mielőtt eltérnél a laboratóriumi eljárástól, egyeztess a felelős személlyel.
• Hosszú hajadat kösd hátra. Viselj zárt cipőt, és olyan inget, aminek nem lóg az ujja, kapucnija vagy húzózsinórja.
• Használj kesztyűt, védőszemüveget vagy védőkötényt, ha erre utasítanak.
• Különös óvatossággal bánj éles vagy hegyes tárgyakkal, például szikével, késsel vagy törött üveggel.
• Ne egyél vagy igyál semmit a tudományos laborban. Veszélyes anyagok lehetnek az asztallapokon.
• Tartsd rendben és tisztán a munkaterületedet. A rendetlen munkaterület kiömlésekhez és törésekhez vezethet.
• Tisztítsd és tartsd karban az olyan anyagokat, mint a kémcsövek és a főzőpoharak. A megmaradt anyagok kölcsönhatásba léphetnek más anyagokkal a későbbi kísérletek során.
• Vigyázzon, amikor belenyúl. Lángok, hőlemezek vagy vegyszerek lehetnek alatta.
• Az elektromos készülékeket és égőket az utasításoknak megfelelően használja.
• Tudja, hogyan kell használni a szemmosó állomást, a tűzoltótakarót, a tűzoltó készüléket vagy az elsősegélycsomagot.
• Hívja a laborfelügyelőt, ha valami szokatlan történik. Baleseti jegyzőkönyvre lehet szükség, ha valaki megsérül; a laborvezetőnek tudnia kell, ha bármilyen anyag megsérült vagy kidobásra került.

A laboratóriumon kívül

Sok földtudós dolgozik a szabadban, ahogy az alábbi ábrán látható. A szabadban végzett munka további óvintézkedéseket igényel, például:

• Viseljen megfelelő ruházatot; például túrabakancsot, hosszú nadrágot és hosszú ujjú ruhát.
• Vigyen magával elegendő élelmet és vizet, még egy rövid kiránduláshoz is. A kiszáradás gyorsan bekövetkezhet.
• Megfelelő elsősegélynyújtás álljon rendelkezésre.
• Mondja el másoknak, hová megy, mit fog csinálni, és mikor tér vissza.
• Vigyen magával térképet. Az is jó ötlet, ha a térkép egy másolatát otthon hagyja valakinél.
• Gondoskodjon arról, hogy hozzáférjen a segélyszolgálatokhoz és legyen valamilyen módja a kommunikációnak. Ne feledje, hogy nem sok terepi terület túl távoli ahhoz, hogy a mobiltelefonok hasznosak legyenek.
• GYőződjön meg róla, hogy egy olyan személy kíséri el, aki ismeri a területet, vagy ismeri a vizsgálat típusát, amit végez, ha új a terepmunkában.

Lekció összefoglalása

• A tudomány célja, hogy ellenőrizhető kérdéseket tegyen fel és válaszoljon meg.
• A tudósok logikus lépések sorozatát, az úgynevezett tudományos módszert használják, amely magában foglalja a megfigyeléseket, a hipotézis felállítását, a hipotézis tesztelését és a következtetés levonását.
• A fizikai, fogalmi és matematikai modellek segítik a tudósokat a tudományos információk és fogalmak megvitatásában és megértésében.
• A tudományos elmélet olyan hipotézis, amelyet többször teszteltek, és nem bizonyult hamisnak.
• A biztonság a laboratóriumban és a terepen egyaránt lényeges eleme a jó tudományos vizsgálatoknak.

Kérdések áttekintése

1. Írj egy listát öt érdekes tudományos kérdésről. Mindegyik vizsgálható?
2. Egy tudós az olajszennyezés hatását vizsgálta az óceáni moszatokra. Úgy gondolta, hogy a csapadékcsatornákból lefolyó olaj megakadályozza a hínár normális növekedését, ezért úgy döntött, hogy kísérletet végez. Két azonos méretű akváriumtankot töltött meg vízzel, és mindkettőben ellenőrizte az oldott oxigént és a hőmérsékletet, hogy megbizonyosodjon arról, hogy azok egyformák. Az egyik tartályba motorolajat juttatott, majd mindkét tartályban megmérte a hínár növekedését. Az olaj nélküli tartályban az átlagos növekedés 2,57 cm volt. Az olajat tartalmazó tartályban a hínár átlagos növekedése 2,37 cm volt. E kísérlet alapján:
   1. Miből indult ki a tudós?
   2. Mi volt a hipotézise?
   3. Határozza meg a független változót, a függő változót és a kísérleti kontroll(oka)t.
   4. Mit mutattak az adatok?
   5. Biztos lehet-e a következtetésében? Hogyan teheti biztosabbá a következtetését?
3. Magyarázza el a tudományos modellek három típusát. Mi mindegyiknek egy előnye és egy hátránya?
4. Kijelölj vagy tervezz öt saját biztonsági szimbólumot a tudományos laboratóriumban alkalmazott biztonsági eljárásokról szerzett ismereteid alapján.
5. Tervezz saját kísérletet a fenti 1. kérdés egyik kérdése alapján. Adjátok meg a kérdést, a hipotézist, a független és függő változókat, valamint a biztonsági óvintézkedéseket. Érdemes a tanároddal vagy egy csoporttal együtt dolgozni.

További olvasmányok / kiegészítő linkek

• Egy rendkívül jó és részletes magyarázat arról, hogy mi a tudomány és hogyan történik.
• A BrainPOP-on a tudományos vizsgálódást mélyrehatóan tárgyalják, szövegekkel és filmekkel.
• Egy példa a tudományos módszer alkalmazására az üvegházhatású gázok és a fák növekedésének tanulmányozására itt található. Vagy egy a lábfájás és az időjárás kapcsolatának tanulmányozására.

Megfontolandó pontok

• Milyen típusú modellekkel van már tapasztalata? Mit tanultál belőlük?
• Milyen helyzetek tanulmányozása szükséges és veszélyes is a tudósok számára? Ön szerint milyen óvintézkedéseket kell alkalmazniuk, amikor ezeket tanulmányozzák?
• Miben különbözik az elmélet szó tudományos jelentése a hétköznapi használatától? Tudsz-e példát találni a médiában arra, amikor a szót helytelenül használták egy tudományos történetben? Az elmélet szó helytelen használata gyakori a médiában és a mindennapi életben is.