Lesdoelen

• Benoem het doel van wetenschap.
• Leg uit hoe belangrijk het is om vragen te stellen.
• Beschrijf hoe wetenschappers de natuurlijke wereld bestuderen.
• Uitleggen hoe en waarom wetenschappers gegevens verzamelen.
• Beschrijf de drie belangrijkste soorten wetenschappelijke modellen.
• Uitleggen hoe een wetenschappelijke theorie verschilt van een hypothese.
• Beschrijf de juiste veiligheidsmaatregelen binnen en buiten het wetenschappelijk laboratorium.

Vocabulaire

• conceptueel model
• controle
• afhankelijke variabele
• hypothese
• afhankelijke variabele
• mathematisch model
• model
• fysisch model
• wetenschappelijke methode
• theorie

Inleiding

Wetenschap is een weg naar het verwerven van kennis over de natuurlijke wereld. De studie van de wetenschap omvat ook het geheel van kennis dat door wetenschappelijk onderzoek is verzameld.

Om een wetenschappelijk onderzoek uit te voeren, stellen wetenschappers toetsbare vragen. Om die vragen te beantwoorden, doen ze systematische waarnemingen en verzamelen ze zorgvuldig relevant bewijsmateriaal. Vervolgens gebruiken zij logisch redeneren en enige fantasie om hypothesen en verklaringen te ontwikkelen. Ten slotte ontwerpen wetenschappers experimenten op basis van hun hypothesen en voeren ze deze uit.

Doel van de wetenschap

Wetenschappers proberen de natuurlijke wereld te begrijpen. Wetenschappers beginnen met een vraag en proberen dan de vraag te beantwoorden met bewijzen en logica. Een wetenschappelijke vraag moet toetsbaar zijn. Ze berust niet op geloof of opinie. Ons begrip van natuurlijke processen op aarde helpt ons te begrijpen waarom aardbevingen zich voordoen waar ze zich voordoen en wat de gevolgen zijn van het toevoegen van een teveel aan broeikasgassen aan onze atmosfeer.

Wetenschappelijk onderzoek kan worden gedaan om kennis op te bouwen of om problemen op te lossen. Wetenschappelijke ontdekkingen kunnen leiden tot technologische vooruitgang. Zuiver onderzoek helpt vaak bij de ontwikkeling van toegepast onderzoek. Soms worden de resultaten van zuiver onderzoek toegepast lang nadat het zuivere onderzoek was voltooid. Soms wordt iets onverwachts ontdekt terwijl wetenschappers hun onderzoek verrichten.

Sommige ideeën zijn niet toetsbaar. Bijvoorbeeld, bovennatuurlijke verschijnselen, zoals verhalen over geesten, weerwolven, of vampieren, kunnen niet worden getest. Kijk op deze website om te zien waarom astrologie niet wetenschappelijk is.

Wetenschappers beschrijven wat ze zien, of dat nu in de natuur is of in een laboratorium. Wetenschap is het domein van feiten en waarnemingen. De wetenschap velt echter geen morele oordelen, zoals “Het is erg dat de vulkaan is uitgebarsten” en meningen zijn niet relevant voor wetenschappelijk onderzoek. Wetenschappers bestuderen misschien graag tornado’s, maar hun mening dat tornado’s opwindend zijn is niet belangrijk om er iets over te leren. Wetenschappers vergroten onze technologische kennis, maar de wetenschap bepaalt niet hoe of of wij die kennis gebruiken. Wetenschappers hebben geleerd een atoombom te bouwen, maar wetenschappers hebben niet besloten of en wanneer ze die atoombom zouden gebruiken. Wetenschappers hebben gegevens verzameld over de opwarming van de aarde. Hun modellen hebben de waarschijnlijke oorzaken van deze opwarming aangetoond. Maar hoewel wetenschappers het grotendeels eens zijn over de oorzaken van de opwarming van de aarde, kunnen ze politici of individuen niet dwingen wetten aan te nemen of hun gedrag te veranderen.

Wetenschap werkt alleen als wetenschappers een aantal aannames doen. De regels van de natuur, of ze nu eenvoudig of complex zijn, zijn overal in het universum hetzelfde. Natuurlijke gebeurtenissen, structuren en landvormen hebben natuurlijke oorzaken. Bewijsmateriaal uit de natuurlijke wereld kan worden gebruikt om meer te leren over die oorzaken. De objecten en gebeurtenissen in de natuur kunnen worden begrepen door zorgvuldige, systematische studie. Wetenschappelijke ideeën kunnen veranderen als we nieuwe gegevens verzamelen of meer te weten komen. Een idee, zelfs een idee dat vandaag wordt aanvaard, moet misschien lichtjes worden gewijzigd of volledig worden vervangen als er nieuw bewijs wordt gevonden dat het tegenspreekt. Wetenschappelijke kennis kan de tand des tijds doorstaan. Aanvaarde ideeën in de wetenschap worden betrouwbaarder naarmate ze meer proeven overleven.

Wetenschappelijke methode

Je hebt waarschijnlijk geleerd dat de wetenschappelijke methode de manier is waarop wetenschappers hun werk benaderen. De wetenschappelijke methode is een reeks stappen die helpen om een vraag te onderzoeken. Wetenschappers gebruiken gegevens en bewijzen uit waarnemingen, ervaring of experimenten om hun vragen te beantwoorden.

Maar wetenschappelijk onderzoek verloopt zelden in dezelfde volgorde van stappen die door de wetenschappelijke methode worden geschetst. De volgorde van de stappen kan bijvoorbeeld veranderen omdat er meer vragen rijzen naar aanleiding van de gegevens die worden verzameld. Toch moeten, om tot verifieerbare conclusies te komen, logische, herhaalbare stappen van de wetenschappelijke methode worden gevolgd, zoals te zien is in de onderstaande figuur.

Een stroomdiagram van hoe wetenschap werkt dat veel nauwkeuriger is dan het eenvoudige diagram in de figuur hierboven is hier te vinden.

Vragen

Het belangrijkste wat een wetenschapper kan doen is vragen stellen.

• Waarom is de lucht blauw?
• Waarom heeft Californië veel aardbevingen en Kansas niet?
• Waarom heeft de aarde zoveel verschillende levensvormen en andere planeten in het zonnestelsel niet?

Aardwetenschap kan testbare vragen over de natuurlijke wereld beantwoorden. Wat maakt een vraag onmogelijk te testen? Sommige ontestbare vragen zijn of geesten bestaan of dat er leven is na de dood.

Een testbare vraag zou kunnen zijn hoe je bodemerosie op een boerderij kunt verminderen (onderstaande figuur). Een boer heeft gehoord van een plantmethode die “no-till farming” wordt genoemd. Door deze methode toe te passen, hoeft het land niet meer te worden geploegd. De vraag van de boer is: Zal “no-till”-landbouw de erosie van de landbouwgrond verminderen?

Onderzoek

Om een vraag te beantwoorden, gaat een wetenschapper eerst na wat er al over het onderwerp bekend is door boeken en tijdschriften te lezen, op het internet te zoeken en met deskundigen te praten. Met deze informatie kan de wetenschapper een goed experimenteel ontwerp maken. Als deze vraag al is beantwoord, kan het onderzoek voldoende zijn of kan het leiden tot nieuwe vragen.

Voorbeeld: De landbouwer onderzoekt “no-till farming” op het Internet, in de bibliotheek, in de plaatselijke landbouwwinkel, en elders. Hij leert over verschillende landbouwmethoden, zoals geïllustreerd in de onderstaande figuur. Hij leert welk type meststof het beste kan worden gebruikt en wat de beste afstand tussen de gewassen is. Uit zijn onderzoek leert hij dat no-till landbouw een manier kan zijn om de uitstoot van koolstofdioxide in de atmosfeer te verminderen, wat helpt in de strijd tegen de opwarming van de aarde.

Hypothese

Met de informatie die hij door achtergrondonderzoek heeft verzameld, creëert de wetenschapper een plausibele verklaring voor de vraag. Dit is een hypothese. De hypothese moet rechtstreeks verband houden met de vraag en moet toetsbaar zijn. Het hebben van een hypothese begeleidt een wetenschapper bij het ontwerpen van experimenten en het interpreteren van gegevens.

Voorbeeld: De hypothese van de boer luidt als volgt: No-till landbouw zal bodemerosie verminderen op heuvels van vergelijkbare steilheid in vergelijking met de traditionele landbouwtechniek, omdat er minder verstoring van de bodem zal zijn.

Verzameling van gegevens

Om een hypothese te ondersteunen of te weerleggen, moet de wetenschapper gegevens verzamelen. Er gaat veel logica en inspanning zitten in het ontwerpen van proeven om gegevens te verzamelen, zodat de gegevens wetenschappelijke vragen kunnen beantwoorden. De gegevens worden gewoonlijk verzameld door middel van experimenten of observatie. Soms maken verbeteringen in de technologie nieuwe proeven mogelijk om een hypothese beter te kunnen beantwoorden.

Observatie wordt gebruikt om gegevens te verzamelen wanneer het om praktische of ethische redenen niet mogelijk is om experimenten uit te voeren. Schriftelijke beschrijvingen zijn kwalitatieve gegevens op basis van waarnemingen. Deze gegevens kunnen ook worden gebruikt om vragen te beantwoorden. Wetenschappers gebruiken veel verschillende soorten instrumenten om kwantitatieve metingen te verrichten. Elektronenmicroscopen kunnen worden gebruikt om minuscule objecten te onderzoeken of telescopen om meer te weten te komen over het heelal. Sondes doen waarnemingen op plaatsen waar het voor wetenschappers te gevaarlijk of te onpraktisch is om heen te gaan. De gegevens van de sondes gaan via kabels of door de ruimte naar een computer, waar zij door wetenschappers worden bewerkt (zie onderstaande figuur).

Experimenten kunnen bestaan uit chemicaliën en reageerbuisjes, maar er kunnen ook geavanceerde technologieën voor nodig zijn, zoals een krachtige elektronenmicroscoop of een radiotelescoop. Atmosfeerwetenschappers kunnen gegevens verzamelen door de gassen in gasmonsters te analyseren, en geochemici kunnen chemische analyses uitvoeren op gesteentemonsters.

Een goed experiment moet één factor hebben die kan worden gemanipuleerd of veranderd. Dit is de onafhankelijke variabele. De rest van de factoren moet gelijk blijven. Zij zijn de experimentele controles. Het resultaat van het experiment, of wat verandert als gevolg van het experiment, is de afhankelijke variabele. De afhankelijke variabele “hangt af” van de onafhankelijke variabele.

Voorbeeld: De boer voert een experiment uit op twee afzonderlijke heuvels. De heuvels zijn even steil en krijgen evenveel zon. Op de ene gebruikt de boer een traditionele landbouwtechniek, waaronder ploegen. Op de andere gebruikt hij een no-till techniek, waarbij hij de planten verder uit elkaar zet en speciale apparatuur gebruikt voor het planten. De planten op beide hellingen krijgen dezelfde hoeveelheden water en meststoffen. De boer meet de plantengroei op beide hellingen (onderstaande figuur).

In dit experiment:

• Wat is de onafhankelijke variabele?
• Wat zijn de experimentele controles?
• Wat is de afhankelijke variabele?

De onafhankelijke variabele is de landbouwtechniek – traditioneel of no-till – want dat is wat er wordt gemanipuleerd. Voor een eerlijke vergelijking van de twee landbouwtechnieken, moeten de twee heuvels dezelfde helling hebben en dezelfde hoeveelheid meststoffen en water. Dit zijn de experimentele controles. De hoeveelheid erosie is de afhankelijke variabele. Dat is wat de boer meet.

Tijdens een experiment doen wetenschappers veel metingen. Gegevens in de vorm van getallen zijn kwantitatief. Gegevens die met geavanceerde apparatuur zijn verzameld, worden meestal rechtstreeks in een computer ingevoerd, of de wetenschapper kan de gegevens in een spreadsheet zetten. De gegevens kunnen dan worden gemanipuleerd. Grafieken en tabellen geven de gegevens weer en moeten duidelijk gelabeld zijn.

Statistische analyse maakt effectiever gebruik van gegevens door wetenschappers in staat te stellen relaties aan te tonen tussen verschillende categorieën van gegevens. Statistiek kan zin geven aan de variabiliteit in een gegevensverzameling. Grafieken helpen wetenschappers om de relaties tussen gegevens visueel te begrijpen. Afbeeldingen worden gemaakt zodat andere geïnteresseerden de relaties gemakkelijk kunnen zien.

In zowat elk menselijk streven zijn fouten onvermijdelijk. In een wetenschappelijk experiment noemt men dit experimentele fouten. Wat zijn de bronnen van experimentele fouten? Systematische fouten kunnen inherent zijn aan de experimentele opstelling, zodat de getallen altijd in één richting scheefgetrokken zijn. Bijvoorbeeld, een weegschaal kan altijd een halve ons hoog meten. De fout zal verdwijnen als de weegschaal opnieuw wordt gekalibreerd. Willekeurige fouten ontstaan doordat een meting niet precies wordt uitgevoerd. Een stopwatch kan bijvoorbeeld te vroeg of te laat worden gestopt. Om dit soort fouten te corrigeren, worden veel metingen gedaan en vervolgens gemiddeld.

Als een resultaat niet consistent is met de resultaten van andere monsters en er zijn veel tests gedaan, is het waarschijnlijk dat er een fout is gemaakt in dat experiment en kan het inconsistente gegevenspunt worden weggegooid.

Conclusies

Wetenschappers bestuderen grafieken, tabellen, diagrammen, afbeeldingen, beschrijvingen en alle andere beschikbare gegevens om een conclusie te trekken uit hun experimenten. Is er een antwoord op de vraag op basis van de resultaten van het experiment? Werd de hypothese ondersteund?

Sommige experimenten ondersteunen een hypothese volledig en andere niet. Als een hypothese onjuist blijkt te zijn, was het experiment geen mislukking. Alle experimentele resultaten dragen bij tot kennis. Experimenten die een hypothese wel of niet ondersteunen, kunnen leiden tot nog meer vragen en nog meer experimenten.

Voorbeeld: Na een jaar stelt de boer vast dat de erosie op de traditioneel bewerkte heuvel 2,2 keer zo groot is als de erosie op de no-till heuvel. De planten op de percelen met grondbewerking zijn groter en de bodemvochtigheid is hoger. De landbouwer besluit om voor toekomstige gewassen over te schakelen op grondbewerking zonder grondbewerking. De boer gaat verder met onderzoek om te zien welke andere factoren erosie kunnen helpen verminderen.

Theorie

Als wetenschappers experimenten uitvoeren en waarnemingen doen om een hypothese te testen, verzamelen ze na verloop van tijd een heleboel gegevens. Als een hypothese alle gegevens verklaart en geen van de gegevens de hypothese tegenspreekt, wordt de hypothese een theorie.

Een wetenschappelijke theorie wordt door veel waarnemingen ondersteund en vertoont geen grote inconsistenties. Een theorie moet voortdurend worden getest en herzien. Als een theorie eenmaal is ontwikkeld, kan deze worden gebruikt om gedrag te voorspellen. Een theorie biedt een model van de werkelijkheid dat eenvoudiger is dan het verschijnsel zelf. Zelfs een theorie kan omver worden geworpen als er tegenstrijdige gegevens worden ontdekt. Een theorie die al lang bestaat en waarvoor veel bewijsmateriaal bestaat, zal echter minder snel omver worden geworpen dan een nieuwere theorie.

Een interactieve animatie van hoe Darwin vinken gebruikte (onderstaande figuur) om het ontstaan van soorten te verklaren aan de hand van de vinken van de Galapagos-eilanden, vindt u hier.

De wetenschap bewijst niets zonder een schaduw van twijfel. Wetenschappers zoeken bewijs dat een idee ondersteunt of weerlegt. Als er geen belangrijk bewijs is om een idee te weerleggen en veel bewijs om het te ondersteunen, wordt het idee aanvaard. Hoe meer bewijslijnen een idee ondersteunen, hoe groter de kans dat het de tand des tijds zal doorstaan. Een theorie is pas waardevol als wetenschappers er betrouwbare verklaringen mee kunnen geven en nauwkeurige voorspellingen kunnen doen.

Wetenschappelijke modellen

Een systeem, zoals het aardoppervlak of het klimaat, kan zeer complex zijn en voor wetenschappers moeilijk te bewerken zijn. In plaats daarvan kunnen wetenschappers modellen maken om het werkelijke systeem weer te geven dat zij willen bestuderen.

Modellen zijn een nuttig hulpmiddel in de wetenschap. Zij helpen wetenschappers op efficiënte wijze ideeën te demonstreren en hypothesen op te stellen. Modellen worden gebruikt om voorspellingen te doen en experimenten uit te voeren zonder alle moeilijkheden van het gebruik van levensechte voorwerpen. Kunt u zich voorstellen een plantencel te verklaren door alleen maar een echte plantencel te gebruiken of de volgende opstelling van planeten te voorspellen door alleen maar naar ze te kijken? Maar modellen hebben beperkingen die moeten worden overwogen voordat een voorspelling wordt geloofd of een conclusie als feit wordt gezien.

Modellen zijn eenvoudiger dan levensechte voorstellingen van voorwerpen of systemen. Een voordeel van het gebruik van een model is dat het veel gemakkelijker kan worden gemanipuleerd en aangepast dan echte systemen. Modellen helpen wetenschappers systemen te begrijpen, te analyseren en voorspellingen te doen die zonder het gebruik van modellen onmogelijk te bestuderen zouden zijn. De eenvoud van een model, waardoor het gemakkelijker te gebruiken is dan het werkelijke systeem, is ook de reden waarom modellen beperkingen hebben. Een probleem met een eenvoudiger model is dat het misschien niet erg nauwkeurig het gedrag van het echte systeem voorspelt.

Wetenschappers moeten hun ideeën valideren door te testen. Als een model is ontworpen om de toekomst te voorspellen, kan het onmogelijk zijn om lang genoeg te wachten om te zien of de voorspelling juist was. Een manier om een model te testen is een tijdstip in het verleden als uitgangspunt te nemen en het model dan het heden te laten voorspellen. Een model dat het heden met succes kan voorspellen, zal waarschijnlijk nauwkeuriger zijn bij het voorspellen van de toekomst.

Veel modellen worden op computers gemaakt omdat alleen computers zulke enorme hoeveelheden gegevens kunnen verwerken en manipuleren. Klimaatmodellen zijn bijvoorbeeld zeer nuttig om te proberen te bepalen welke veranderingen we kunnen verwachten als de samenstelling van de atmosfeer verandert. Een redelijk nauwkeurig klimaatmodel zou onmogelijk zijn op iets anders dan de krachtigste computers.

Er zijn drie soorten modellen die door wetenschappers worden gebruikt.

Fysische modellen

Fysische modellen zijn fysieke representaties van het bestudeerde onderwerp. Deze modellen zijn meestal kleiner en eenvoudiger dan datgene wat ze modelleren, maar ze bevatten enkele van de belangrijke elementen. Een kaart of een wereldbol zijn fysieke modellen van de aarde en zijn kleiner en veel eenvoudiger dan het echte ding (onderstaande figuur).

Conceptuele modellen

Een conceptueel model brengt vele ideeën samen in een poging om een verschijnsel te verklaren. Een conceptueel model maakt gebruik van wat bekend is en moet in staat zijn om nieuwe kennis op te nemen naarmate deze wordt verworven (onderstaande figuur). Zo zijn er bijvoorbeeld veel gegevens die het idee ondersteunen dat de maan is ontstaan toen een planeet ter grootte van Mars de aarde raakte, waarbij een grote hoeveelheid brokstukken en gas in een baan om de aarde werd geslingerd die uiteindelijk samenvloeiden tot de maan. Een goed werkend idee is een conceptueel model.

Wiskundige modellen

Een wiskundig model is een vergelijking of een reeks vergelijkingen die met veel factoren of variabelen rekening houdt. Wiskundige modellen zijn gewoonlijk complex en kunnen vaak niet met alle mogelijke factoren rekening houden (onderstaande figuur). Deze modellen kunnen worden gebruikt om complexe gebeurtenissen te voorspellen, zoals de plaats en de kracht van een orkaan.

Het modelleren van klimaatverandering is zeer complex omdat het model rekening moet houden met factoren als temperatuur, ijsdichtheid, sneeuwval en vochtigheid. Veel factoren beïnvloeden elkaar: Als door hogere temperaturen de hoeveelheid sneeuw afneemt, kan het landoppervlak het zonlicht minder goed weerkaatsen en zal de temperatuur meer stijgen.

Het belang van gemeenschap in de wetenschap

Wetenschappelijke ontdekkingen zijn het best wanneer ze het werk zijn van een gemeenschap van wetenschappers. Om een hypothese volledig te aanvaarden, moet het werk van vele wetenschappers haar ondersteunen. Het wetenschappelijk proces kent ingebouwde checks and balances. Over het algemeen houdt de wetenschappelijke gemeenschap zichzelf goed in de gaten. Hoewel nieuwe ideeën vaak worden bekritiseerd, zullen ze uiteindelijk worden geaccepteerd als ze door onderzoek worden ondersteund.

Hoewel elke wetenschapper alleen of met een paar helpers experimenten in haar lab kan uitvoeren, zal zij haar resultaten opschrijven en haar werk presenteren aan de gemeenschap van wetenschappers op haar gebied (onderstaande figuur). In eerste instantie kan zij haar gegevens en conclusies presenteren op een wetenschappelijke conferentie waar zij met andere wetenschappers over deze resultaten zal praten.

Uitgaande van wat zij heeft geleerd, zal zij een professioneel artikel schrijven dat in een wetenschappelijk tijdschrift zal worden gepubliceerd (zie onderstaande figuur). Vóór publicatie zullen verschillende wetenschappers het artikel beoordelen – peer review genoemd – om wijzigingen voor te stellen en vervolgens de publicatie van het artikel aan te bevelen of af te wijzen. Als het eenmaal is gepubliceerd, zullen andere wetenschappers op haar vakgebied kennis nemen van het werk en de resultaten in hun eigen onderzoek verwerken. Zij zullen proberen haar resultaten te repliceren om te bewijzen of de resultaten juist of onjuist zijn. Op deze manier bouwt de wetenschap aan een groter begrip van de natuur.

De wetenschappelijke gemeenschap controleert de kwaliteit en het soort onderzoek dat wordt gedaan door projectfinanciering. Het meeste wetenschappelijk onderzoek is duur, dus moeten wetenschappers een voorstel schrijven voor een financieringsinstantie, zoals de National Science Foundation of de National Aeronautics and Space Administration (NASA), om apparatuur, voorraden en salarissen te kunnen betalen. Wetenschappelijke voorstellen worden beoordeeld door andere wetenschappers in het vakgebied en worden geëvalueerd voor financiering. Op vele gebieden is het financieringspercentage laag en gaat het geld alleen naar de meest waardige onderzoeksprojecten.

De wetenschappelijke gemeenschap waakt over wetenschappelijke integriteit. Tijdens hun opleiding leren studenten hoe ze goede wetenschappelijke experimenten moeten uitvoeren. Ze leren geen gegevens te vervalsen, te verbergen of selectief te rapporteren, en ze leren hoe ze gegevens en het werk van andere wetenschappers eerlijk kunnen evalueren. Gezien al het wetenschappelijk onderzoek dat wordt verricht, zijn er maar weinig gevallen van wetenschappelijke oneerlijkheid, maar deze worden vaak met grote felheid door de media gemeld. Dit leidt er vaak toe dat het publiek wetenschappers onnodig wantrouwt. Wetenschappers die geen wetenschappelijke integriteit bezitten, worden door de wetenschappelijke gemeenschap sterk veroordeeld.

Veiligheid in de wetenschap

In het dagelijks leven gebeuren er van tijd tot tijd ongelukken, en de wetenschap vormt daarop geen uitzondering. Wetenschappers werken vaak met gevaarlijke materialen en dus moeten wetenschappers – en zelfs studenten wetenschappen – voorzichtig zijn om ongevallen te voorkomen (zie onderstaande figuur). Als er toch een ongeluk gebeurt, moeten wetenschappers er zeker van zijn dat ze eventuele verwondingen of schade op de juiste manier behandelen.

Binnen het wetenschapslaboratorium

Als je in het wetenschapslaboratorium werkt, kun je met gevaarlijke materialen of situaties in aanraking komen. Scherpe voorwerpen, chemicaliën, hitte en elektriciteit worden allemaal wel eens gebruikt in aardwetenschappelijke laboratoria. Door veiligheidsvoorschriften op te volgen, kunnen bijna alle ongevallen worden voorkomen of kan de schade tot een minimum worden beperkt. Voor voorbeelden van veiligheidsvoorzieningen in het laboratorium, zie onderstaande figuur.

• Volg te allen tijde aanwijzingen.
• Houd je aan de veiligheidsrichtlijnen die in de labinstructies of door de laboverantwoordelijke worden gegeven. Een labo is geen speelplaats.
• Gebruik enkel de hoeveelheden van de voorgeschreven materialen. Overleg met de leidinggevende voordat u afwijkt van de laboratoriumprocedure.
• Bind lang haar vast. Draag schoenen met gesloten tenen en hemden zonder afhangende mouwen, capuchons of trekkoorden.
• Gebruik handschoenen, een veiligheidsbril of een veiligheidsschort wanneer dit wordt opgedragen.
• Gebruik uiterste voorzichtigheid met scherpe of puntige voorwerpen zoals scalpels, messen of gebroken glas.
• Nooit iets eten of drinken in het wetenschapslab. Er kunnen gevaarlijke stoffen op de tafelbladen liggen.
• Houd je werkplek netjes en schoon. Een rommelige werkplek kan leiden tot morsen en breuk.
• Schoonmaak en onderhoud materialen zoals reageerbuizen en bekers. Overgebleven stoffen kunnen bij toekomstige experimenten met andere stoffen reageren.
• Wees voorzichtig bij het reiken. Er kunnen vlammen, hitteplaten of chemicaliën onder liggen.
• Gebruik elektrische apparaten en branders volgens de instructies.
• Wees op de hoogte van het gebruik van een oogspoelplaats, branddeken, brandblusser of EHBO-kit.
• Alarmeer de laboverantwoordelijke als zich iets ongewoons voordoet. Een ongevallenrapport kan nodig zijn als iemand gewond is geraakt; de laboratoriumsupervisor moet weten of er materialen zijn beschadigd of weggegooid.

Buiten het laboratorium

Veel aardwetenschappers werken buiten in het veld, zoals te zien is in de onderstaande figuur. Buiten werken vereist extra voorzorgsmaatregelen, zoals:

• Draag geschikte kleding; bijvoorbeeld wandelschoenen, lange broek, en lange mouwen.
• Breng voldoende voedsel en water mee, zelfs voor een korte trip. Uitdroging kan snel optreden.
• Beschik over de juiste eerste hulp.
• Vertel anderen waar u heen gaat, wat u gaat doen en wanneer u terugkomt.
• Neem een kaart mee. Het is ook een goed idee om een kopie van de kaart bij iemand thuis achter te laten.
• Zorg ervoor dat u toegang heeft tot hulpdiensten en een manier om te communiceren. Houd in gedachten dat niet veel veldgebieden te afgelegen zijn voor mobiele telefoons om nuttig te zijn.
• Zorg ervoor dat u wordt vergezeld door een persoon die vertrouwd is met het gebied of vertrouwd is met het soort onderzoek dat u doet als u nieuw bent in het veldwerk.

Samenvatting van de les

• Het doel van wetenschap is het stellen en beantwoorden van toetsbare vragen.
• Wetenschappers gebruiken een reeks logische stappen, de wetenschappelijke methode genoemd, die bestaat uit het doen van waarnemingen, het vormen van een hypothese, het testen van die hypothese, en het trekken van een conclusie.
• Fysische, conceptuele en wiskundige modellen helpen wetenschappers bij het bespreken en begrijpen van wetenschappelijke informatie en concepten.
• Een wetenschappelijke theorie is een hypothese die herhaaldelijk is getest en waarvan niet is bewezen dat hij onwaar is.
• Veiligheid, zowel in het laboratorium als in het veld, is een essentieel onderdeel van goed wetenschappelijk onderzoek.

Review Questions

1. Schrijf een lijst van vijf interessante wetenschappelijke vragen. Is elke vraag te testen?
2. Een wetenschapper bestudeerde de effecten van olievervuiling op zeewier. Hij dacht dat olielozingen uit stormafvoeren de normale groei van zeewier zouden belemmeren, dus besloot hij een experiment uit te voeren. Hij vulde twee aquariumtanks van gelijke grootte met water en controleerde de opgeloste zuurstof en de temperatuur in elke tank om er zeker van te zijn dat ze gelijk waren. Hij bracht wat motorolie in één tank en mat vervolgens de groei van het zeewier in elke tank. In de tank zonder olie was de gemiddelde groei 2,57 cm. De gemiddelde groei van het zeewier in de tank met olie was 2,37 cm. Op basis van dit experiment:
   1. Wat was de vraag waarmee de wetenschapper begon?
   2. Wat was zijn hypothese?
   3. Benoem de onafhankelijke variabele, de afhankelijke variabele, en de experimentele controle(s).
   4. Wat bleek uit de gegevens?
   5. Kan hij zeker zijn van zijn conclusie? Hoe kan hij zijn conclusie nog stelliger maken?
3. Ontdek drie soorten wetenschappelijke modellen. Wat is één voordeel en één nadeel van elk?
4. Benoem of ontwerp vijf van je eigen veiligheidssymbolen, gebaseerd op je kennis van veiligheidsprocedures in een wetenschappelijk laboratorium.
5. Ontwerp je eigen experiment op basis van één van je vragen uit vraag 1 hierboven. Vermeld de vraag, de hypothese, de onafhankelijke en afhankelijke variabelen, en de veiligheidsmaatregelen. Je kunt met je leraar of een groepje werken.

Verder lezen/aanvullende links

• Een zeer goede en gedetailleerde uitleg van wat wetenschap is en hoe het wordt gedaan.
• BrainPOP bevat diepgaande discussies over wetenschappelijk onderzoek, inclusief tekst en filmpjes.
• Een voorbeeld van het gebruik van wetenschappelijke methode om broeikasgassen en boomgroei te bestuderen, vind je hier. Of een om de relatie van voetpijn met het weer te bestuderen.

Punten om over na te denken

• Welke soorten modellen heb je ervaring mee? Wat heb je ervan geleerd?
• Welke situaties zijn zowel noodzakelijk als gevaarlijk voor wetenschappers om te bestuderen? Welke voorzorgsmaatregelen moeten ze volgens jou nemen als ze die bestuderen?
• Hoe verschilt de wetenschappelijke betekenis van het woord theorie van het gangbare gebruik? Kun je een voorbeeld vinden in de media waar het woord verkeerd werd gebruikt in een wetenschappelijk verhaal? Het misbruik van het woord theorie is wijdverbreid in de media en in het dagelijks leven.