Kunskap genom vetenskap. observationer och experiment

Vetenskaplig metod

Vetenskaplighet

Fakta är vetenskapligt fastlagt/visat om

- ngt är systematiskt undersökt

- den är öppet för granskning

Undersökningen är transparent dvs det går att se hur undersökningen har gjorts, resultaten kan granskas (vetenskapliga artiklar)

Resultaten i en vetenskaplig studie kan motsäga resultaten i en annan studie

Det leder till en diskussion som ofta visar att ngn gjort ett felaktigt antagande eller ngt fel i metoden

Tolkningar av resultat i en vetenskaplig studie kan motsäga varandra

Om undersökningen är korrekt utförd kan mätvärden vara riktiga och möjliga att använda för en annan tolkning/ en annan förklaringsmodell

Ovetenskap

• Påståenden som helt saknar undersökningar eller hänvisar till ofullständiga undersökningar

• Metod kan vara ok men med ett för litet statistiskt underlag (för få mätningar)

→ Man kan inte dra slutsatser från enstaka observationer eller ofullständiga undersökningar!

Granska ngt källkritiskt

• En redovisad vetenskaplig undersökning är en förstahandskälla

• Läroböcker, dagspress, internet är andrahands eller tredjehandskällor

• Förstahandskällor är mest trovärdiga!

Empirisk vetenskap

Empirisk vetenskap bygger på observationer som vi gör med våra sinnen.

Def. Empirisk kunskap: den kunskap som dras från erfarenheter.

Bygger på sinnesintryck och kräver bevis för att kunna kallas sann.

Observationerna kan vara:

- direkta

- indirekta. Från mätinstrument eller information som vi får från någon som observerat något direkt.

Vetenskaplig observationer kan inte vara vilka observationer som helst:

Någon har sett en varg i Valsta!

Problem:

observationerna är enstaka, spontana, oplanerade och osystematiska.

→ svårt, omöjligt, att dra en slutsats

→→ Vetenskapliga observationer skall vara systematiska och planerade.

Fyra olika slags observationer

1) Rykten: observationer man inte gjort själv och inte vet vem som gjort dem.

2) Okontrollerad observation: en observation där man inte känner till variablerna som kan påverka det man observerar.

3) Kontrollerad observation: en planerad observation där man kan mäta /registrera variablerna men inte kontrollera dem.

4) Experiment: en planerade observation där man både kan kontrollera variablerna och mäta/registrera dem.

Variabel – ngt som kan påverka resultatet av observationen

→ Avgörande för hur bra experimentet är beror på hur bra kontroll man har över det man observerar.

Håll variablerna under kontroll!

Viktigt att hitta de faktorer som kan påverka resultatet av undersökningen samt hålla dem konstanta

Tex. om man vill ta reda på effekterna av ett läkemedel gäller det att hålla yttre faktorer konstanta, hur?

a) Djurförsök: en testgrupp och en kontrollgrupp vilka är så genetiskt lika varandra som möjligt, allt annat är identiskt: samma mat, boende miljö etc

b) Klinisk studie: slumpvisa utvalda patienter i ett så stort antal att resultatet blir detsamma som att hålla faktorerna konstanta.

Variabel – ngt som kan påverka resultatet av observationen

Uppgift:

På 1600-talet var det en allmän uppfattning att sjukdomar och skadedjur uppstod av sig självt.

En vanlig missuppfattning var tex att fluglarver uppkom ur ruttnade kött.

Nu vet vi att flugor uppkommer ur flugägg som en fluga har lagt.

Hur uppkommer fluglarver?

Hypotes: Fluglarver kommer från flugägg

Grupp/uppgift:

Planera en undersökning som visar att fluglarver inte bildas av sig själv utan kommer ur ägg som en fluga lagt

• Identifiera variabler (faktorer) som kan påverka resultatet

• Planera undersökningen (håll variablerna under kontroll) .

• Skriv ned metoden (i punktform) så att en klasskamrat kan upprepa försöket på exakt samma sätt. (Metod)

• Diskutera faktorer som kan påverka resultatet och hur de kan påverka resultatet. (Diskussion/Felkällor)

→ Sammanställ instruktionen (metoden) och diskussionen om felkällor i ett word dokument (för ev. presentation i klassen) – mejla dokumentet till Henrik.

Experiment för att visa att fluglarver kommer från flugägg och inte från kött

Material att tillgå:

→ Experiment skall vara utförda under så kontrollerade former att det går att upprepa!

Utvärdering av undersökningen

1. Instruktionen (metoden)

Instruktionen skall innehålla:

1. En försöksuppställning med:

- Kött utan flugor (kontroll)

- Kött med flugor (behandling)

i var sin burk täckt med insektsnät

- Antal flugor i varje burk och antal burkar.

2 En tidsplan (hur länge, när skall burkarna observeras)

3. Hur och vad som skall observeras ( i vilka burkar finns det flugägg, fluglarver eller flugor)

2. Diskussion, analys av resultat/felkällor

Exempel på faktorer som kan påverka resultatet:

- Försökets upplägg: tex antalet replikat (upprepning av försöket) är för få för att kunna dra en slutsats

- Biotiska faktorer: tex köttet är förorenat med flugägg innan försöket, flugäggen är inte livskraftiga, sterila flugor, stressade flugor

- Miljöfaktorer: tex ngt som stör äggläggningen, för torr miljö, för varmt/ för kallt

• Förhör undersökningar – nästa onsdag

• Ev. komplettering – nästa torsdag

Planering av undersökningar

Förutsättningar

Vilket syfte har undersökningen?

Vilka variabler ska mätas?

Hur ska data analyseras?

Vilka är ramarna?

Kvalité på mätdata

Hög kvalité på data erhålls bla. genom:

• noggrann planering

• kalibreringsövningar/testförsök

• få variabler som måste bedömas

• upprepade försök

Bearbetning och presentation av data

• Tabeller

• Typ av diagram/graf

• Avvikande värden (felmätning?)

• Variationsbredd

Mängd mätdata?

Beroende på vilket syfte man har med undersökningen behövs olika stora datamängder.

Kravet på data ökar i följande ordning:

Beskrivning av tillstånd

Studier av förändring över tid

Utveckling av prognoser och modeller

Utredning om orsak och verkan

Mängd data

Ex. TV-tittande i Sverige?

Kvantitativa undersökningar

Typ av frågor?

• Hur många tittar på tv en vanlig kväll?

• Hur länge tittar de?

• Vilken ålder har de?

• Hur stor elmängd förbrukas?

• med mera...

Kvalitativa undersökningar

• Söker upp specifika fall

• Intervjuer: tex av extrema tv-tittare

• Fallbeskrivningar

Ger en annan - men inte mindre sann bild av tv-tittandet.

Gyarbete/Naspec på NA: kvantitativa undersökningar

Hur skall man angripa ett problem?

Bilen startar inte på morgonen. Vad gör du?

• Du börjar inte med att plocka isär hela bilen, och sätta ihop den igen eller?

• Du börjar inte med att ta en kurs i bilmekande eller ?

→ Du börjar med att undersöka en liten grej i taget!

Schizofreni - hur hitta ett botemedel?

• Du börjar inte med att ge patienten alla möjliga kemikalier, eller?

→ Du undersöker: sjukdomens orsaker, hjärnans fysiologi, hjärnans kemi, miljöns betydelse, mm

Reduktion av ett problem

Hur ska man angripa problemet?

För att kunna angripa ett problem, måste du reducera det.

• Liten, greppbar fråga, som har ett entydigt svar

(begränsa frågeställningen!)• Ett eller ett fåtal experiment kan ge svar på frågan

• Samla fakta

• Dra slutsatser

Signifikanta mätningar

Kvantitativa mätningar påverkas alltid av slumpen!

Hur är den %-fördelningen av de färgade bollarna i burken?

(plocka 10 kulor)

Fick alla exakt samma resultat?

Varför inte?

Slumpen!

Är män längre än kvinnor?

Intuitivt vet vi, att ja, det är de.

Plocka två ”slumpmässigt

"line-up".

Vi kan se att männen är längre än kvinnorna.

Men beror detta på slumpen, eller är det verkligen så?

Normalfördelning

När vi mäter, kommer mätningarna att fördela sig längs en normalfördelning.

(Män är i genomsnitt 179,4 cm långa, kvinnor är 165,5 cm)

Längden av kvinnor och män kommer att fördela sig på två olika normalfördelningskurvor.

Om de två normalfördelningskurvorna är nära varandra, är det stor sannolikhet att skillnaden beror på slumpen.

Om de två normalfördelningskurvorna är långt ifrån varandra, är det stor sannolikhet att skillnaden inte beror på slumpen.

Man säger att det finns en signifikantskillnad mellan de två grupperna av mätvärden.

Om det är är mer än 95% chans att skillnaden inte beror på slumpen, kallas det för enstjärnig signifikans (*).

• 99% – (**)

• 99,9% – (***)

http://www.ehinger.nu/undervisning/images/stories/forskningsmetodik/signifikant-icke-signifikant-skillnad.png

Exempel vi testar läkemedel

En grupp patienter får aktiv substans

En grupp patienter får placebo (sockerpiller)

Fråga 1:

Blir patienter som får aktiv substans friskare än patienter som får placebo?

Fråga 2:

Är skillnaden signifikant?

• Endast om skillnaden är signifikant, kan man med någorlunda säkerhet säga att läkemedlet har någon verkan.

• Annars kanske tillfrisknandet beror på placeboeffekten.

http://www.ehinger.nu/undervisning/index.php/starta-haer/nyheter/1091-vad-ar-placebo-effekten.html

Kausalitet och korrelation

Det finns ett samband, t.ex. mellan att äta medicin och att bli frisk.

Men vad beror den på?

Kausalitet: ett orsakssamband

Det finns en direkt orsak till sambandet

Korrelation:

Sambandet mellan de båda faktorerna beror på en tredje, yttre omständighet.

Glassförsäljning och drunkningsolyckor

• Tydligt samband!

Kausalsamband eller korrelation?

Men var har vi kausalsambandet (orsakssamband) och korrelationen, egentligen?

http://www.ehinger.nu/undervisning/images/stories/forskningsmetodik/kausalitet-korrelation.pnghttp://www.ehinger.nu/undervisning/images/stories/forskningsmetodik/sambandet-mellan-glassforsaljning-och-drunkningsolyckor.png

Ju mjukare asfalt, desto fler hjärtattacker?

Det finns en korrelation mellan asfaltens konsistens och antalet hjärtattacker.

Kan du hitta kausalsambandet?

Varmt --- mjuk asfalt

Varmt ---fler hjärtattacker

Tänk dig ett förhistoriskt samhälle. Plötsligt försvinner solen från himlen, och det blir alldeles mörkt! Vad gör man?

Vi vet naturligtvis inte exakt vad de gjorde, men det är inte svårt att tänka sig att människor frågar sig vad de har gjort för att deras gudar/anfäder ska straffa dem så hårt. De höjer sina röster i bön, och efter en stund blidkas tydligen gudarna: Solen tittar fram igen.

Kan man se detta som ett bevis på att deras gudar existerar? Varför/varför inte?

http://newsimg.bbc.co.uk/media/images/46095000/jpg/_46095566_solar_eclipse_466in.jpg

Experiment under kontroll

• Slumpmässighet, blindprov, dubbelt blindprov

• Film: ”siffror-Hälsa”

Film:

Siffror – Hälsa

http://www.ur.se/Produkter/176680-Siffror-Halsa

Frågeteknik

• Statistiska centralbyrån

Undersökning och urval

Kvaliteten på en analys beror på riktighet och precision

Precisionen av en analys: Hur väl upprepade mätningar överensstämmer med varandra.Riktigheten i en analys: Hur nära resultatet är det sanna värdet.

• Population

• Stickprov

• Statistisk styrka

• Provstorlek

• Datakvalitet

• Datainsamling

• Bearbetning och presentation av data

• Planering av experiment

• Fastnat?

• Testa ”idégeneratorn”

• http://www.ungaforskare.org/projektbanken/projektarbetet/kapitel-1-idéer-forskningsfragor/idégeneratorn

Uppgift:

På 1600-talet var det en allmän uppfattning att sjukdomar och skadedjur uppstod av sig självt.

En vanlig missuppfattning var tex att fluglarver uppkom ur ruttnade kött.

Nu vet vi att flugor uppkommer ur flugägg som en fluga har lagt.

Hur uppkommer fluglarver?

Hypotes: Fluglarver kommer från flugägg

Gruppuppgift:

Planera en undersökning som visar att fluglarver inte bildas av sig själv utan kommer ur ägg som en fluga lagt

• Identifiera variabler som kan påverka resultatet

• Planera undersökningen .

• Skriv ned metoden, i punktform, så att en klasskamrat kan upprepa försöket på exakt samma sätt. (Metod)

• Diskutera faktorer som kan påverka resultatet och hur de kan påverka resultatet. (Felkällor)

→ Sammanställ instruktionen (metoden) och diskussionen om felkällor i ett word dokument (för ev presentation i klassen) – mejla dokumentet till Henrik.

Experiment för att visa att fluglarver kommer från flugägg och inte från kött

Material att tillgå:

→ Experiment skall vara utförda under så kontrollerade former att det går att upprepa!

Utvärdering av undersökningen

1. Instruktionen (metoden)

Instruktionen skall innehålla:

1. En försöksuppställning med:

- Kött utan flugor (kontroll)

- Kött med flugor (behandling)

i var sin burk täckt med insektsnät

- Antal flugor i varje burk och antal burkar.

2 En tidsplan (hur länge, när skall burkarna observeras)

3. Hur och vad som skall observeras ( i vilka burkar finns det flugägg, fluglarver eller flugor)

2. Diskussion , analys av resultat/felkällor

Exempel på faktorer som kan påverka resultatet:

- Försökets upplägg: tex antalet replikat (upprepning av försöket) är för få för att kunna dra en slutsats

- Biotiska faktorer: tex köttet är förorenat med flugägg innan försöket, flugäggen är inte livskraftiga, sterila flugor, stressade flugor

- Miljöfaktorer: tex ngt som stör äggläggningen, för torr miljö, för varmt/ för kallt

Kunskapskrav undersökningar

E C A

Analyserar och söker svar på frågor

Enkla frågor i bekanta situationer med tillfredsställande resultat

Komplexa frågor i bekanta situationer med tillfredsställande resultat

Komplexa frågor i bekanta och nya situationer med gott resultat

Formulerar relevanta hypoteser och egna frågor

Med viss säkerhet och med enkla egna frågor

Med viss säkerhet och med egna frågor

Med säkerhet och med komplexa egna frågor

Planerar och genomför experiment och undersökningar

I samråd med handledare på ett tillfredsställande sätt

Efter samråd med handledare på ett tillfredsställande sätt

Efter samråd med handledare på ett tillfredsställande sätt

Hanterar material och utrustning på ett säkert sätt

Ja Ja Ja

Tolkning och utvärdering av resultat och metoder

Enkla omdömen och enkla resonemang

Enkla omdömen och välgrundade resonemang

Nyanserade omdömen, välgrundade och nyanserade resonemang. Vid behov föreslår eleven förändringar

Blanda inte ihop tro med vetenskap när det gäller att ge förklaringar till hur saker fungerar