Artikel

Den naturvidenskabelige undersøgelse: Ud fra de tre metoder

Se hvordan du kan tilgå den naturvidenskabelige undersøgelse i praksis ud fra enten den empirisk-induktive metode, den hypotetisk-deduktive metode eller den abduktive metode.

De 3 metoder
  • Den empirisk-induktive metode
  • Den hypotetisk-deduktive metode
  • Den abduktive metode

Naturvidenskabelige undersøgelser af fænomener og sammenhænge vil ud fra de tre metoder have forskellige udformninger. Dette er eksemplificeret nedenfor.

De tre metoder giver mulighed for at differentiere undervisningen for forskellige elevgrupper fordi tilgangen i den enkelte metode er mere eller mindre åben.

Undersøgelseseksempel: Konservering af fødevarer

Der tages udgangspunkt i dette eksempel. Længere nede på siden, kan du se, hvordan undersøgelsen udformes forskelligt alt efter metode.

Formål

Undersøg om, og eventuelt hvordan, eddike, som en sur væske med lav pH-værdi, kan konservere fødevarer.

Materialer

  • Friske grøntsager (f.eks. agurker eller gulerødder)

  • Eddike (husholdningseddike, ca. 5% eddikesyre)

  • Vand

  • Beholdere med låg (f.eks. syltetøjsglas)

  • pH-måler eller pH-papir

  • Vægt

  • Termometer

Procedure

  1. Skær grøntsagerne i lige store stykker.

  2. Placer grøntsagsstykkerne i to forskellige beholdere.

  3. I den første beholder tilsættes eddike, så grøntsagerne er helt dækket.

  4. I den anden beholder tilsættes en lige stor mængde vand, så grøntsagerne er dækket.

  5. Mål og noter pH-værdien i begge beholdere.

  6. Luk beholderne og opbevar dem ved stuetemperatur.

  7. Efter bestemte tidsintervaller (f.eks. dagligt eller ugentligt) observeres og noteres ændringer i grøntsagernes udseende, tekstur og lugt.

  8. Gentag pH-målinger for at observere eventuelle ændringer.

Empirisk-induktiv metode

Denne metode indebærer at observere og indsamle data uden en fast forudsigelse eller hypotese. Forsøget udføres for at indsamle konkrete observationer, som derefter bruges til at identificere mønstre og formulere en konklusion.

Udførsel af forsøget:

Forsøget udføres ved at placere grøntsager i eddike og vand og observere ændringer over tid. Vi måler pH og bemærker eventuelle forskelle i forrådnelse eller konservering mellem de to prøver uden nogen forudindtaget hypotese.

Efter at have indsamlet data over en bestemt periode, ser vi, om der er mønstre, der kan konkluderes omkring eddikens konserverende egenskaber.

Kvaliteter ved at benytte denne metode:

Denne metode er god til at skabe grundlæggende forståelse og identificere mønstre fra rå data uden at være påvirket af forudindtagede hypoteser. Det er særligt nyttigt i opdagelsesfaser af forskning og undersøgelse, hvor man ønsker at afdække ny viden eller uforudsete resultater.

Hypotetisk-deduktiv metode

Denne metode starter med en hypotese, som derefter testes gennem eksperimenter. Hypotesen er baseret på eksisterende teori eller viden, og eksperimentet er designet til at bevise eller modbevise denne hypotese.

Udførsel af forsøget:

I dette tilfælde kunne hypotesen være: "Eddike konserverer fødevarer bedre end vand på grund af dens lavere pH-værdi, der skaber et ugunstigt miljø for bakterievækst."

Vi udfører forsøget ved at sammenligne grøntsagerne i eddike og vand og måler ændringerne i udseende, tekstur, lugt og pH over tid. Hvis grøntsagerne i eddike forbliver friske længere end dem i vand, understøttes hypotesen.

Kvaliteter ved at benytte denne metode:

Denne metode er stærk, fordi den tester specifikke hypoteser, hvilket gør det muligt at drage klare konklusioner om årsag og virkning. Den er særlig nyttig, når man ønsker at teste specifikke teorier og opnå præcise og målbare resultater.

Abduktiv metode

Den abduktive metode indebærer at skabe en forklaring, der bedst muligt passer til de tilgængelige data. Det er en form for logisk slutning, hvor man leder efter den mest plausible forklaring på observationerne.

Udførsel af forsøget:

Efter at have udført forsøget og indsamlet data kan vi observere, at grøntsagerne i eddike ikke viser tegn på forrådnelse, mens dem i vand hurtigt forringes.

På baggrund af disse observationer kan vi abduktivt konkludere, at eddike har en konserverende effekt, muligvis på grund af dens lave pH, som hæmmer bakterievækst.

Denne forklaring er ikke nødvendigvis den eneste mulighed, men det er den mest sandsynlige baseret på de observerede data.

Kvaliteter ved at benytte denne metode:

Denne metode er god til at generere hypoteser og foreslå plausible forklaringer på komplekse problemer, hvor der kan være flere potentielle faktorer involveret. Den tillader fleksibilitet og kreativitet i forskningen og er ofte brugt i tilfælde, hvor man ikke har fuld information.

Undervisningsforløb med IBSE

Ovenstående undersøgelseseksempel kan også tænkes ind i et IBSE forløb. Du kan se hvordan nedenfor, hvor forløbet er opdelt i lektioner.

IBSE (Inquiry-Based Science Education) er en undervisningsmetode, der fokuserer på at engagere eleverne gennem spørgsmål, undersøgelser og eksperimenter. Metoden fremmer kritisk tænkning, problemløsning og dyb forståelse af videnskabelige begreber ved at lade eleverne tage aktiv del i læringsprocessen. Her er et eksempel på et undervisningsforløb med IBSE, der undersøger, hvordan eddike kan være med til at konservere fødevarer, med fokus på begreberne syre/base og pH.

  • Tema: Konservering af fødevarer med eddike

  • Målgruppe: Elever i relevante EUD-uddannelser

  • Varighed: 3-4 lektioner (à 60 minutter)

  • Læringsmål:
    • Forstå begreberne syre, base og pH.
    • Lære om konserveringsmetoder og hvordan syre kan hæmme mikroorganismers vækst.
    • Anvende videnskabelig metode til at designe og udføre et eksperiment.
    • Analysere data og drage konklusioner baseret på empiriske observationer.
Aktiviteter:

  • Brainstorming og diskussion:

    Læreren introducerer emnet ved at spørge eleverne, hvad de ved om konservering af fødevarer og hvorfor det er vigtigt.

    Eksempler på spørgsmål:

    • "Hvordan tror I, eddike kan konservere mad?"

    • "Hvad ved I om syrer og baser?"

  • Begrebsindlæring:

    Forklar begreberne syre, base og pH med eksempler. Brug pH-skalaen til at illustrere forskellen mellem sure og basiske stoffer. Forklar, hvordan pH-værdien påvirker mikroorganismers vækst.

  • Demonstration:

    Lav en enkel demonstration af, hvordan pH kan måles ved at teste pH-værdien af forskellige husholdningsartikler som eddike, citronsaft, sæbevand osv. med pH-papir eller en pH-måler.

Formål:

At sikre, at eleverne har en grundlæggende forståelse af de centrale begreber, før de går i gang med deres egne undersøgelser.
Aktiviteter:
  • Problemformulering:

    Eleverne bliver bedt om at formulere forskningsspørgsmål omkring, hvordan eddike kan konservere fødevarer.

    Eksempler på forskningsspørgsmål:
    • "Hvordan påvirker eddikes pH konserveringen af agurker?"
    • "Kan en højere koncentration af eddike forlænge holdbarheden af fødevarer?"

  • Hypoteseformulering:

    Eleverne skal formulere en hypotese baseret på deres forskningsspørgsmål.

    Eksempel på hypotese:
    • "Hvis eddike har en lav pH, så vil det hæmme væksten af bakterier og konservere fødevaren længere end vand."

Formål:

At lade eleverne anvende deres viden til at udvikle deres egne forskningsspørgsmål og hypoteser, hvilket fremmer kritisk tænkning og engagement.
Aktiviteter:
  • Planlægning af eksperiment:

    Eleverne arbejder i grupper og planlægger deres eksperiment. De skal beslutte, hvilke materialer de vil bruge (f.eks. forskellige typer grøntsager, forskellige koncentrationer af eddike, kontrolgrupper med vand), samt hvordan de vil måle og registrere data (f.eks. ændringer i pH, udseende, lugt osv.).

  • Gennemførelse af eksperiment:

    Eleverne udfører deres eksperimenter, måler pH-værdier, observerer ændringer i grøntsagerne over tid, og registrerer deres resultater. De kan tage billeder for at dokumentere ændringerne visuelt.

Formål:

At give eleverne mulighed for at praktisere den videnskabelige metode ved at designe og udføre deres eget eksperiment, hvilket fremmer forståelsen gennem hands-on erfaring.
Aktiviteter:
  • Dataanalyse:

    Eleverne analyserer deres data og sammenligner resultaterne fra deres eksperimenter. De diskuterer, hvad deres data siger om eddikes konserveringsevne og pH’s rolle.

  • Formidling:

    Eleverne præsenterer deres resultater for holdet. De skal forklare, hvordan deres hypoteser blev bekræftet eller afkræftet, hvad de lærte, og hvilke fejlkilder der kunne have påvirket deres resultater.

  • Refleksion:

    Eleverne diskuterer som hold, hvad de har lært om syre, base, pH og konservering. De reflekterer over, hvad de ville gøre anderledes, hvis de skulle gentage eksperimentet, og hvordan de kunne forbedre deres forskningsmetoder.

Formål:

At fremme elevernes evne til at analysere data, drage konklusioner og reflektere over deres læringsproces. Dette styrker deres forståelse af den videnskabelige metode og videnskabelige kommunikation.

Ved at anvende en undersøgelsesbaseret tilgang udvikler eleverne en dybere forståelse af videnskabelige begreber, i dette tilfælde, om syre, base og pH, samt vigtigheden af videnskabelig metode i at løse virkelige problemer.

Differentiering kan sættes i spil i forløbet afhængig af den undersøgelsesmetode der vælges. På den måde kan forløbet gennem metodevalg differentieres i forhold til den aktuelle elevgruppe.

Siden er opdateret af emu-redaktionen
Rettigheder:

Tekstindholdet på denne side må bruges under følgende Creative Commons-licens - CC/BY/NC/SA Kreditering/Ikke kommerciel/Deling på samme vilkår. Creative Commons-licensen gælder kun for denne side, ikke for sider, der måtte henvises til fra denne side.
Billeder, videoer, podcasts og andre medier og filer på siden er underlagt almindelig ophavsret og kan ikke anvendes under samme Creative Commons-licens som sidens tekstindhold.