INFORMATIEVE EN COMMUNICATIEVE VAARDIGHEDEN
LES 1
Doel van informatieve en communicatieve vaardigheden – 1 e leerjaar
Leren hoe wetenschap werkt:
- Wetenschappelijke methode
- Biomedisch onderzoek vroeger en nu
Hoe vind je wetenschappelijke informatie
Hoe beoordeel je wetenschappelijke informatie?
Vooropgezette ideeën en aannames
Mensen doen bepaalde aannames
Wees kritisch ten opzichte van je eigen ideeën
Hypotheses
Vroegere theorieën:
De aarde is vlak platte aarde theorie
Organismen ontstaan spontaan uit levenloze materie spontane generatie theorie
Het universum heeft een constant volume constant universum theorie
Alleen levende organismen kunnen koolstofverbindingen maken theorie van vitalisme
Wat is wetenschap?
Hoe komen we aan kennis?
Hoe vind je verklaringen voor natuurverschijnselen?
MODULE 1
Observeren
Natuurverschijnselen hebben de mens door de millennia heen gefascineerd (bv. Regenboog, onweer,
vulkaanuitbarsting, …). Aan sommige zijn we al zo gewend dat we niet meer nadenken over een verklaring, bv.
het vallen van een voorwerp als we het loslaten. Andere zijn zo vreemd, dat ze de inspiratie kunnen zijn voor
boeken of films.
In films is er soms te zien dat er dieren uit de lucht komen vallen.
Door moderne vormen van communicatie zijn er meer voorbeelden uit de huidige tijd gedocumenteerd.
De hedendaagse wetenschappelijke verklaring is dat een waterhoos (een draaiende luchtbeweging boven open
water, een soort tornado) water en soms water met vissen of andere dieren erin, opzuigt. Deze komen dan
kilometers verder weer naar beneden.
Verklaringen zoeken voor observaties
De mens heeft altijd geprobeerd om verklaringen te geven voor natuurverschijnselen. God heeft hier voor
gezorgd of tornado’s zuigen ze op en verder komen ze terug op de grond.
Onweer in vele culturen dondergod, oude Grieken -> botsing lucht met wolken, Descartes -> hogere wolken
botsen op lagere.
Een experiment liet zijn dat de bliksem een elektrische ontlading was elektrische vonk in lab brengt een geluid
mee dus bij bliksem ook? observaties bevestigden een relatie tussen bliksem en donder bliksem warmt de
lucht zo sterk op, dat het de lucht snel doet uitzetten en dit het geluid voortbrengt.
1
,Kritisch denken
Mensen hebben al vooropgezette gedachten over de wereld en weten niet goed wat er werkelijk in de wereld
speelt.
Voorbeeld:
De historie van het atoommodel is een goede illustratie hoe wetenschap werkt. De ontdekking dat atomen niet
ondeelbaar zijn, maar dat er negatieve deeltjes uitgehaald kunnen worden, die later elektronen werden
genoemd. Hij stelde een model voor waarin de negatieve elektronen als deeltjes in een grote wolk van
positieve lading zaten. Dit werd ook wel het "plum pudding" model genoemd. Deze theorie hield echter niet
lang stand, en werd nota bene omvergeworpen door Rutherford.
Rutherford deed een experiment waarin hij positief geladen alfadeeltjes op een dunne folie van goud afvuurde.
De alfadeeltjes zijn zo klein dat ze door het folie heen kunnen vliegen. Als de positieve lading uitgespreid zou
zijn over het hele atoom, zouden deze deeltjes niet of nauwelijks afgebogen worden. Met dit experiment
hoopte Rutherford Thomson's theorie te ondersteunen, maar het tegendeel bleek te gebeuren. In het
experiment gingen de meeste alfadeeltjes weliswaar door het folie heen zonder afbuiging, maar een klein
aantal deeltjes werd juist met grote hoeken afgebogen of zelfs teruggekaatst. Dit leidde tot aanpassing van de
atoomtheorie naar een model waarin de positieve lading geconcentreerd ligt in het centrum: de atoomkern.
Dit voorbeeld laat zien dat Rutherford ten eerste het bestaande model aan een experimentele test onderworp,
vervolgens waarnemingen noteerde die in tegenspraak waren met het model, hierover kritisch nadacht en ten
slotte een ander, verfijnder model van het atoom opstelde.
Verklaringen voor wetenschap
Wanneer wordt een verklaring voor een verschijnsel wetenschap?
Het is moeilijk om een precieze definitie te geven van wetenschap, vooral omdat wetenschap zo breed is. Het
begrip wetenschap is tweeledig: (1) het duidt het proces aan waarmee kennis wordt vergaard, (2) het geheel
aan kennis die voortkomt uit de wetenschappelijke activiteit.
Er zijn een aantal eigenschappen waaraan wetenschap te herkennen is:
1. Wetenschap stelt vragen en geeft verklaringen die betrekking hebben op de natuurlijke wereld. Dit kunnen
vragen zijn zoals: wat is een regenboog? Waarom worden wij ziek? Waarom drijft ijs op water? Er zijn uiteraard ook vragen waarop de wetenschap niet kan antwoorden,
zoals: wat is het doel van het leven? Of: bestaat de 'ziel'? Deze vragen hebben geen betrekking op de natuurlijke wereld, maar zijn filosofische of supernatuurlijke kwesties.
2. Wetenschap werkt met testbare ideeën. Stel dat een idee niet testbaar is, dan kunnen er ook geen experimenten of waarnemingen gedaan
worden ter ondersteuning van het idee. Voorbeeld: "Naast ons eigen universum is er nog een ander, parallel universum, waarmee geen fysieke interactie plaatsvindt."
Door het ontbreken van fysieke interactie, kan men geen observaties doen die dit idee ondersteunen. Ander voorbeeld: "Lieveheersbeestjes zijn een goede natuurlijke
manier om luizeninfecties bij planten te bestrijden" Dit idee is moeilijk testbaar, omdat het te vaag is wat een 'goede natuurlijke manier' inhoudt. Dit moet exacter
geformuleerd worden, zoals: "Als planten, die met luizen geïnfecteerd zijn, worden blootgesteld aan lieveheersbeestjes, hebben zij na een week significant minder luizen
dan onbehandelde planten."
3. Wetenschap werkt met falsifieerbare ideeën. Wetenschapsfilosoof Karl Popper (1902-1994) stelde dat elke hypothese (= mogelijke
verklaring voor een observatie) falsifieerbaar moet zijn. Falsifieerbaar wil zeggen dat een hypothese in principe te weerleggen moet zijn. Voorbeeld: vroeger ging men er
van uit dat alle zwanen wit waren. Er kwamen dan ook alleen maar witte zwanen in Europa voor. Dit kan leiden tot de hypothese: "Alle zwanen zijn wit." Deze hypothese is
te weerleggen door een vondst van een zwaan die niet wit is. Inderdaad vond de Nederlandse ontdekkingsreiziger Willem de Vlamingh in 1697 op een reis naar Australië,
zwarte zwanen op een rivier in de buurt van het tegenwoordige Perth. Hiermee kan de hypothese dat alle zwanen wit zijn dus worden verworpen. Ander voorbeeld:
"Natuurrampen zijn een straf voor onzedelijk gedrag." Je zou als tegenvoorbeeld een stad of streek kunnen vinden, waar zich onzedelijk gedrag voordoet, en die nog niet
door een natuurramp getroffen is, maar een voorstander van de hypothese zal zeggen: de stad zal in de toekomst nog getroffen worden. De hypothese is dus niet
falsifieerbaar. De Amerikaanse sterrekundige en wetenschapscommunicator Carl Sagan (1934-1996) schreef in een van zijn boeken het verhaal "De draak in mijn garage" ,
dat het belang van falsifieerbaarheid illustreert.
4. Wetenschap baseert zich op experimenten en bewijzen . Zoals in de vorige punten werd aangegeven, doet een wetenschappelijke
theorie voorspellingen. In het beoefenen van wetenschap worden experimenten gedaan om te zien of deze voorspellingen ook daadwerkelijk uitkomen. Hoe meer
verschillende experimenten er gedaan kunnen worden, waarvan de resultaten in lijn zijn met de voorspellingen, hoe sterker het bewijs voor een wetenschappelijke
theorie.
Toets: wetenschappelijke hypothesen
1) De voortplanting van alle vogels verloopt via het leggen van eieren.
Dit is een geldige wetenschappelijke hypothese, die gefalsifieerd zou kunnen worden door het vinden
van een vogel die zijn jongen levend ter wereld zou brengen.
2
,2) Honden zijn betere huisdieren dan katten.
Dit is geen geldige wetenschappelijke hypothese, omdat het hier duidelijk om een persoonlijke
voorkeur gaat.
3) Hoe langer je de zaden van een plant laat liggen voor ze ontkiemen, hoe lelijker de bloemen zullen worden.
Dit is geen geldige wetenschappelijke hypothese. Het criterium 'lelijk' is niet objectief en het zou hier
dus om een persoonlijke mening gaan, die verschillend is voor verschillende waarnemers.
4) Hoe luider je heavy metal muziek in een plantenkas laat spelen, hoe trager de planten groeien.
Dit is een geldige wetenschappelijke hypothese, al is hij misschien een beetje merkwaardig. De
hypothese is testbaar (zowel de luidheid in decibellen als de groeisnelheid in hoogte per tijdseenheid is
meetbaar in een experiment) en kan ook gefalsifieerd worden door middel van een observatie in een
experiment.
5) De complexiteit van moleculaire machines in levende cellen, zoals het ATPase of de ronddraaiende flagellen
van bacteriën, duiden op ontwerp door een intelligentie.
Dit is geen geldige wetenschappelijke hypothese. Hoewel het hier over de natuurlijke wereld gaat en
probeert de complexiteit te verklaren, is deze hypothese niet testbaar of falisifieerbaar. Bovendien
gaat het uit van een 'supernatuurlijke' intelligentie. Zo' n onderwerp valt buiten het bereik van de
wetenschap.
Definities
Bewijs: Feiten/waarnemingen die een hypothese of theorie bevestigen of juist ontkrachten. Let hierbij op: een
bewijs voor een theorie betekent NIET dat de theorie ook een model is dat de werkelijkheid helemaal correct
beschrijft.
Feit: Van Dale woordenboek definieert een feit als "gebeurtenis of omstandigheid waarvan de werkelijkheid
vaststaat". In de wetenschappelijke context gaat het hier om een zintuigelijke waarneming of een
instrumentele meting. Hou hierbij wel in gedachte dat het om een objectieve waarneming moet gaan (dat wil
zeggen: onafhankelijk van de opvattingen of het perspectief van de waarnemer; hierbij moet worden
opgemerkt dat dit niet altijd mogelijk is.
Hypothese: Mogelijke verklaring voor een observatie. Hou hierbij in gedachte dat een hypothese geen
eindpunt is, maar het begin van nieuwe experimenten om de hypothese te testen. Zoals eerder aangegeven
moet een hypothese falsifieerbaar zijn, dat wil zeggen dat er in principe een experiment uitgevoerd kan
worden of een observatie gedaan kan worden die de hypothese weerlegt.
Theorie: In het dagelijks taalgebruik wordt het woord "theorie" vaak gebruikt om een hypothese of
veronderstelling aan te geven ("Wat is jouw theorie over wie deze moord heeft gepleegd?"). Een
wetenschappelijke theorie is echter een goed onderbouwde verklaring over een aspect van de natuur,
gebaseerd op feiten die herhaaldelijk zijn bevestigd door observaties of experimenten. Een theorie is dus een
soort model dat observaties verklaart en voorspellingen doet. Wetenschappelijke theorieën veranderen soms
door nieuwe observaties die tot andere of verfijndere modellen leiden.
Wet: Een wet in de wetenschap is een (vaak mathematische) beschrijving van een natuurlijk fenomeen. Denk
bijvoorbeeld aan de wetten van Newton, die de relaties van krachten en beweging weergeven. Een misvatting
is dat een theorie met voldoende bewijs zou overgaan in een wet. Een wet beschrijft een observatie, maar
biedt geen verklaring zoals een theorie. Een theorie en een wet zijn dus twee verschillende dingen.
3
, Toets: feit, hypothese, wet of theorie
1) In 1802 publiceerde de Fransman Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850) een artikel in de “Annales de Chimie”
met de titel “Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs” ofwel: onderzoek naar de uitzetting van
gassen en dampen. Hij beschreef hierin een serie experimenten waarin hij verschillende gassen, zoals lucht,
stikstof, koolstofdioxide en waterstof verwarmde. Hij zag hierbij dat het gas uitzette, en kon meten dat de
expansie van het gas onafhankelijk was van het soort gas. Meer precies zag hij dat bij een verhitting van 0 naar
100 graden Celsius, het originele volume met 100/266,66 –ste deel toenam. De relatie tussen temperatuur en
volume is dus een constante.
Vraag: Bij de uitzetting van de gassen die Gay-Lussac gemeten heeft, gaat het om:
Wet?
2) Bij de relatie tussen temperatuur en volume die Gay-Lussac opstelde naar aanleiding van zijn experimenten,
gaat het om:
Hypothese?
3) In vroeger tijden dacht met dat de aarde vlak was, maar in het oude Griekenland beweerde onder andere
Pythagoras (6e eeuw voor Christus) dat de aarde een bol was, omdat dit de meest harmonische geometrische
vorm zou zijn. Eratosthenes (276-194 voor Christus) beweerde ook dat de aarde een bol was en bepaalde de
omtrek van de aarde door de hoek te meten die de zon maakte op twee plaatsen op de aarde, waarvan hij de
afstand wist (zie figuur). Hij kwam uit op “250.000 stadia” (afhankelijk van de precieze afstand van een stadium
zou dit ongeveer 44 duizend kilometer of 46 duizend kilometer zijn (een foutenmarge van 10-15% ten opzichte
van huidige metingen).
Vraag: Bij de bewering van Pythagoras dat de aarde een bol is, gaat het om:
Hypothese?
4) Bij de bewering van Eratosthenes dat de aarde een bol is, gaat het om:
Theorie?
5) Bij de foto van “The Blue Marble” die een bolvormige aarde laat zien, gaat het om:
feit?
Wetenschap in oude culturen
Hemellichamen
Ook in oude culturen zoals in Mesopotamië, het oude Egypte en het oude Griekenland probeerde men al naar
verklaringen te zoeken voor natuurverschijnselen. Een kalender was belangrijk, zodat je wist wanneer je moest
zaaien. Hiervoor werd naar de bewegingen van hemellichamen gekeken: zon, maan, sterren, planeten.
Je kunt je voorstellen dat zonsverduisteringen en maansverduisteringen grote indruk maakten, omdat deze
hemellichamen zo belangrijk waren voor de kalender. Op een gegeven moment kon men deze verduisteringen
ook voorspellen. De Griekse wis- en sterrekundige Hipparchus (tweede eeuw voor Christus) wist zelfs de
afstand naar de maan te bepalen door de waarneming dat er een volle zonsverduistering in de regio van de
Hellespont, zijn geboorteregio, was en slechts een verduistering van 4/5 in Alexandrië in Egypte (zie figuur).
Natuurfilosofie
Ten tijde van de oude Grieken waren wetenschap en filosofie nauw verbonden aan elkaar. Het ging meer om
natuurfilosofie dan om echte wetenschap, omdat de wetenschappelijke methode nog ontbrak. Er werden toen
eigenlijk ook geen experimenten gedaan om hypotheses te testen.
De Griekse filosoof Thales van Milete (die in de zevende en zesde eeuw voor Christus leefde), was bijvoorbeeld
een presocratische filosoof die bovenatuurlijke verklaringen voor aardbevingen afwees en de hypothese
voorstelde dat de aarde dreef op water, en dat aardbevingen ontstonden doordat de aarde door golven werd
bewogen. Ook wordt aan hem toegeschreven dat hij als eerste een zonsverduistering heeft voorspeld
4
