De wetenschappelijke methode is een probleemoplossend proces dat tijdens experimenten wordt gebruikt. Het kan worden aangepast aan de leeftijd en vaardigheden van leerlingen en ook om bepaalde vaardigheden te ontwikkelen.

Het stellen van een vraag is de eerste stap in de wetenschappelijke methode (bijvoorbeeld Wie, Wat, Wanneer, Waar, Waarom, Hoe). Op een brede, eenvoudige vraag kun je meestal wel een antwoord vinden. Antwoorden leiden vaak tot meer vragen. Hier begint de wetenschappelijke methode pas echt.

In dit artikel wordt de wetenschappelijke methode in stappen uiteengezet.

In de praktijk gaat het er echter meestal niet zo netjes aan toe. Wetenschappers en studenten zullen vaak stappen moeten herhalen en opnieuw moeten beginnen met experimenten. Dat hoort bij het proces, de “kunst van de wetenschap”, en is geen teken van mislukking!

Eenmaal voltooid, kunnen de resultaten van een experiment worden gebruikt als uitgangspunt voor een nieuw experiment. Dit wordt iteratie genoemd.

De vier stappen van de wetenschappelijke methode:

Stap 1: Begin met een vraag. Wat vraag je je af? Wat zou je graag willen weten? Je zou wat achtergrondonderzoek kunnen doen om meer te weten te komen. Het kan je helpen om je vraag te definiëren en te beslissen wat je wilt ontdekken.

Stap 2: Vorm een hypothese. Een hypothese is een gefundeerde gok of verklaring voor wat je weet. Het is een uitgangspunt voor het experiment (en verdere studie). Je kunt bewijzen dat de hypothese waarneembaar juist is of haar weerleggen door experimenten. Waarneembaar, omdat wetenschappelijke verklaringen voor de resultaten van een experiment evolueren en veranderen.

Stap 3: Voer een experiment uit, doe waarnemingen en houd de resultaten bij. Zet een proefexperiment op om te zien of je hypothese juist of onjuist is. Doe waarnemingen tijdens je experiment en houd ze bij door ze op te schrijven. Vaak is het nodig een experiment op dezelfde manier te herhalen om zeker te zijn van je resultaten.

Stap 4: Kom tot een conclusie. Bepaal of je hypothese juist of onjuist was. Wat waren de resultaten van je experiment? Kun je vertellen waarom het zo is gegaan? Leg je resultaten uit en communiceer ze.

Deze principes kunnen worden gebruikt om de natuurlijke wereld te bestuderen en de uitdagingen van het leven te navigeren. Je kunt alles bestuderen, van planten en rotsen tot biologie of chemische reacties, met behulp van deze vier stappen. Zelfs zeer jonge leerlingen kunnen een aangepaste versie van de wetenschappelijke methode gebruiken om hun gedachten te ordenen.

Voor de jongste leerlingen:

De jongste leerlingen kunnen praktische wetenschap bestuderen met behulp van een eenvoudige versie van de wetenschappelijke methode. Je kunt hun natuurlijke nieuwsgierigheid gebruiken om hen te begeleiden en het memorabel te maken. Probeer in de eerste klassen dezelfde stappen te leren, maar maak de taal begrijpelijker.

1. Verwonder – Wat wil ik weten over de wereld om me heen?
2. Denk – Wat denk ik dat er zal gebeuren?
3. Doe – Test mijn idee. Wat gebeurt er?
4. Zeggen – Heb ik gelijk?

Deze leerlingen kunnen hun eigen experimenten uitvoeren om meer te leren over de wereld om hen heen. Jonge leerlingen kunnen bijvoorbeeld de toestanden van de materie bestuderen door ijs te smelten in de zon en in de schaduw. Voordat je begint, vraag een leerling te voorspellen wat er zal gebeuren met ijs dat in de zon ligt en ijs dat in de schaduw ligt. Test vervolgens zijn of haar idee, controleer de ijsblokjes na verloop van tijd, en vraag de leerling uit te leggen wat er gebeurd is. Had de leerling gelijk?

In een ander voorbeeld kunnen jonge leerlingen chemische reacties bestuderen door zeep en voedingskleurstof aan melk toe te voegen. Nogmaals, voordat je begint, vraag een leerling om je te vertellen wat hij of zij denkt dat er zal gebeuren als je zeep en voedselkleurstof aan wat melk toevoegt. Doe het experiment, kijk of er een reactie optreedt en vraag de leerling uit te leggen wat er gebeurd is. Had de leerling gelijk?

Aangespoord door hun natuurlijke nieuwsgierigheid, kunnen de jongste leerlingen zich verwonderen, nadenken en observeren. Van jongs af aan kunnen ze het vermogen ontwikkelen om zorgvuldig waar te nemen en te beschrijven wat ze zien. Ze kunnen beginnen met het ontwikkelen van de kritische denkvaardigheden die nodig zijn om te bepalen of een experiment is verlopen zoals ze hadden verwacht – het begin van wetenschappelijk redeneren!

Voor leerlingen op de middelbare school of middelbare school:

Leerdere leerlingen kunnen de stappen van de wetenschappelijke methode meer zelfstandig gebruiken om een wetenschapsbeurs-project of experiment over een onderwerp waarin ze geïnteresseerd zijn te voltooien.

Geleid leerlingen met de volgende uitbreiding op de laatste twee stappen van de wetenschappelijke methode, die meer geavanceerde kritische denkvaardigheden vereisen.

Een experiment uitvoeren, waarnemingen doen en resultaten bijhouden.

Leerlingen in de bovenbouw van de basisschool, de middelbare school en de middelbare school kunnen experimenten ontwerpen om vragen over de wereld te beantwoorden. De complexiteit van een experiment zal afhangen van de capaciteiten van de leerling.

Bij het ontwerpen van hun experimenten, moeten deze leerlingen veel aandacht besteden aan:

• Het herhalen van een experiment. Om zeker te zijn van je resultaten, zal een experiment herhaald moeten worden, steeds op dezelfde manier. Hoe vaker een experiment wordt herhaald en dezelfde resultaten oplevert, hoe betrouwbaarder het wordt geacht. Wetenschappelijke vooruitgang hangt af van betrouwbare experimenten, onafhankelijk van de persoon die ze uitvoert.
• Beheersing van variabelen. Een variabele is een onderdeel van het experiment dat kan veranderen. Om zeker te zijn van uw resultaten, mag er niets veranderen wanneer een experiment wordt herhaald. Alles wat kan variëren, zoals de hoeveelheden van een stof, het soort stof, het tijdstip van de dag of de omgeving, moet “constant gehouden” of “gecontroleerd” worden.”
• Slechts één variabele tegelijk veranderen. Alle variabelen in een experiment beïnvloeden de uitkomst. Daarom is het bij het vergelijken van experimenten belangrijk om slechts één variabele tegelijk te veranderen. Zo kunt u verschillen in uitkomst correct toeschrijven. Als u bijvoorbeeld wilt weten hoe de groeisnelheid van een plant wordt beïnvloed door water geven, controleert u alle variabelen (grond, licht, luchttemperatuur) behalve de watergift.
• Resultaten bijhouden. Wat gebeurde er tijdens je experiment? Identificeer al je variabelen en houd je waarnemingen bij in een wetenschappelijk notitieboekje. Zodra je alle informatie hebt genoteerd (d.w.z. gegevens), kun je beginnen met analyseren.

Tot een conclusie komen.

Wat was het resultaat van het analyseren van de resultaten van al je waarnemingen? Is je experiment verlopen zoals verwacht? Was je hypothese juist of onjuist? Als je resultaten verrassend waren, ben je misschien niet in staat om meteen tot een conclusie te komen. Misschien wil je al je variabelen opnieuw bekijken, een deel van je ontwerp veranderen en een ander experiment uitvoeren, waarbij je meer gegevens verzamelt. Om tot een conclusie te komen is een doordachte beoordeling van de resultaten van je experiment nodig.

De wetenschappelijke methode begint met inductief redeneren in plaats van deductief redeneren. Deductief redeneren gaat van algemene concepten naar meer specifieke informatie. Inductief redeneren gaat van specifieke feiten of waarnemingen naar een algemene conclusie. Zo leert het ontleden van een bloem en het onderzoeken van de afzonderlijke delen (bv. eierstok, kroonblad, stamper) ons iets over bloemen in het algemeen. Door iets van dichtbij te onderzoeken, gebruikt de wetenschap de kritische denkvaardigheden van observeren, vergelijken, contrasteren en analyseren om tot een algemene conclusie te komen.

De wetenschappelijke methode is een krachtig hulpmiddel om je vragen om te zetten in nieuwe ontdekkingen!