Kunskap genom vetenskap. observationer och experiment

Transkript

1 Kunskap genom vetenskap. observationer och experiment

2 Vetenskaplig metod

3 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)

4 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

5 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!

6

7 Granska ngt källkritiskt En redovisad vetenskaplig undersökning är en förstahandskälla Läroböcker, dagspress, internet är andrahands eller tredjehandskällor Förstahandskällor är mest trovärdiga!

8 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.

9 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.

10 Fyra olika slags observationer Variabel ngt som kan påverka resultatet av observationen 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. Avgörande för hur bra experimentet är 4) Experiment: en planerade observation där man både kan kontrollera variablerna och mäta/registrera dem. beror på hur bra kontroll man har över det man observerar.

11 Håll variablerna under kontroll! Variabel ngt som kan påverka resultatet av observationen 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.

12 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.

13 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.

14 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!

15 Utvärdering av undersökningen

16 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)

17 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

18 Förhör undersökningar nästa onsdag Ev. komplettering nästa torsdag

19 Planering av undersökningar

20 Förutsättningar Vilket syfte har undersökningen? Vilka variabler ska mätas? Hur ska data analyseras? Vilka är ramarna?

21 Kvalité på mätdata Hög kvalité på data erhålls bla. genom: noggrann planering kalibreringsövningar/testförsök få variabler som måste bedömas upprepade försök

22 Bearbetning och presentation av data Tabeller Typ av diagram/graf Avvikande värden (felmätning?) Variationsbredd

23 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 Mängd data Utredning om orsak och verkan

24

25 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 tvtittare Fallbeskrivningar Ger en annan - men inte mindre sann bild av tv-tittandet. Gyarbete/Naspec på NA: kvantitativa undersökningar

26 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

27 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

28 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!

29 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?

30 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.

31 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% (***)

32 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.

33 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.

34 Glassförsäljning och drunkningsolyckor Tydligt samband! Kausalsamband eller korrelation? Men var har vi kausalsambandet (orsakssamband) och korrelationen, egentligen?

35 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

36 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?

37 Experiment under kontroll Slumpmässighet, blindprov, dubbelt blindprov Film: siffror-hälsa

38 Film: Siffror Hälsa

39 Frågeteknik Statistiska centralbyrån

40 Undersökning och urval

41 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.

42 Population Stickprov Statistisk styrka Provstorlek Datakvalitet Datainsamling Bearbetning och presentation av data Planering av experiment

43 Fastnat? Testa idégeneratorn 1-idéer-forskningsfragor/idégeneratorn

44 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.

45 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.

46 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!

47 Utvärdering av undersökningen

48 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)

49 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

50 Kunskapskrav undersökningar Analyserar och söker svar på frågor E C A 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

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

52