Naturvetenskapliga arbetsmetoden

 

Ett naturvetenskapligt arbetssätt

Att känna till och kunna praktisera ett naturvetenskapligt arbetssätt är en viktig del i kunskapskraven för betyg i NO-ämnena. Det som kännetecknar ett naturvetenskapligt arbetssätt är följande punkter:

 

  • Nyfiken - Man vill veta mer
  • Frågor - Man ställer frågor och vill veta svaret
  • Redan kända fakta - Man utgår från det man redan vet
  • Testa - Man gör experiment
  • Replikerbarhet - Man kan upprepa experimenten för att bli säker
  • Felkällor - Man funderar vilka fel som kan uppstå i ett experiment
  • Dokumentation - Man skriver ned vad man har gjort (laborationsrapport)

 

Laborationsrapporten (behöver innehålla några viktiga punkter):

  1. Bakgrund

I bakgrunden skriver man sådant som man redan vet om det fenomen som man ska testa. Det är bra

att läsa på lite inför att man gör ett experiment. Här är det viktigt att man anger från vilken källa man har tagit olika fakta.

  1. Fråga

Här skriver man vad man ska testa. Vilken frågeställning det är som man vill ha svar på.

  1. Hypotes

I hypotesen skriver man vad man tror ska hända när man gör experimentet. Man skriver också varför man tror att det ska hända.

  1. Material

Här skriver man vad som behövs för att göra experimentet. Vilka saker man behöver använda samt

vilka kemikalier som man behöver använda.

  1. Utförande

Utförandet skrivs som ett recept. Man skriver noga och i vilken ordning exakt hur man har gjort

experimentet. Man kan gärna skriva i punktform hur man gör experimentet. Man ska inte skriva ”jag tog lite vatten” utan istället ”tag 20 cm3 vatten”. Detta är viktigt att vara noga med eftersom vem som helst skall kunna läsa genomförandet och göra exakt samma experiment och få samma resultat som ni fick.

  1. Resultat

Här skriver ni vilket resultat ni fick på laborationen. Det skall inte vara några egna tankar i denna del

utan ni skriver bara vilket resultat ni fick.

  1. Slutsats

Denna del är den enda där ni kan skriva era egna tankar. Först skriver man vilka slutsatser man kan dra av laborationen, exempelvis vattnets fryspunkt verkar vara vid 00C eftersom mitt experiment

visade att vatten frös vid 00C vid flera försök. Ni kan även koppla ihop resultatet med bakgrunden och förklara ert resultat samt er slutsats med hjälp av det ni skrev i bakgrunden. I slutsatsen ska man

även skriva ner eventuella felkällor. Felkällor är sådant i laborationen som kan ha påverkat resultatet.När ni skriver ned felkällor är det viktigt att ni funderar över vilket sätt som felkällan kan ha påverkat

 

 

 

Galileo Galilei (1564-1642)

Den 15 februari 1564 föddes Galileo Galilei i Pisa, Italien. Det brukar sägas att den moderna naturvetenskapen började med Galilei, för han var en av de första som bedrev forskning genom systematiskt genomförda försök. Galilei, som var utbildad inom matematiken och astronomin, gjorde sina viktigaste insatser inom mekaniken och astronomin.

 

1633 dömdes Galilei till livstids fängelse för kätteri. Straffet förvandlades senare till husarrest. Kätteriet bestod i att Galilei hävdade att jorden kretsar kring solen. Den katolska kyrkans inkvisitionsdomstol var av en annan åsikt och menade att enligt den gudomliga ordningen var jorden universums centrum. Straffet för kätteri var vanligtvis avrättning genom bränning på bål. Galilei undgick dödsstraff genom att han tog avstånd från sina ”irrläror” inför domstolen. Inte förrän 1992 fick Galileo upprättelse och katolska kyrkan erkände att Galileo haft rätt.

 

 

 

Charles Darwin (1809-1882) levde i en tid då kyrkans ställning fortfarande var stark. Darwin var en brittisk biolog, geolog, teolog och forskare som upptäckte och framlade övertygande belägg för att alla arter av liv har utvecklats över tid, från ett gemensamt ursprung och genom den process som han kallade naturligt urval.

 

Det faktum att evolution sker, blev accepterat av den vetenskapliga världen och stora delar av allmänheten under hans livstid. Darwins nytänkande utmanade den religiösa makten och genom hans arbete fick naturvetenskapen en starkare ställning i samhället och människors liv.

 

 

Livets uppkomst och utveckling

Även om den naturvetenskapliga forskningen ännu inte helt säkert har kunnat bestämma hur livet på jorden tog sin början, har den kunnat bevisa att livet på jorden sakta utvecklats över tid. Utvecklingen eller evolutionen som den med ett finare ord kallas, pågår än idag.

 

Bilden nedan visar ett enklare släktträd och som du kan se, har allt djurliv utvecklats från en och samma typ av ursprunglig djurcell. Alla så kallade levande organismer, består av celler.

De första organismerna på jorden var enkla encelliga organismer. De äldsta kända spåren av detta liv är 3,7 miljarder år gamla. Trots frågans stora betydelse inom biologin finns ingen enskild förklaringsmodell för hur livet uppstod. De flesta teorier försöker kasta ljus över de förhållanden på jorden som livet uppstod under, men ämnet inkluderar även teorier och hypoteser om en möjlig utomjordisk evolution under de 13,8 miljarder år som gått sedan big bang.

 

Så på frågan, hur livet på jorden uppstod? finns två huvudteorier.

 

 

  • Det uppstod på jorden: Experiment har visat att några av de mest grundläggande byggstenarna för liv faktiskt kan uppstå spontant. Dessa enkla organiska molekyler liknar däremot inte alls en fullt funktionell livsform, men i en miljö utan livsformer kan de ha utgjort basen för den kemiska evolutionen (enligt teorin om ursoppan)

 

  • Det har färdats hit: Liv har bildats någon annan stans i universum och sedan färdats hit. Genom analys vet man att grundläggande byggstenar för liv förekommer i meteoriter som slagit ned på jorden.

 

För att lättare kunna studera och hålla ordning på alla organismer har man delat in dem i grupper. Växter och djur är exempel på levande organismer med olika egenskaper som av den anledningen hamnar i olika grupper.

 

Det kan verka enkelt att avgöra om en levande organism tillhör växtriket eller djurriket. En elefant tillhör såklart djurriket och ett träd tillhör växtriket, men i vissa fall är det inte lika självklart...

 

Det finns exempelvis djur, bl.a. koraller, som lever fastvuxna likt växter.

 

Samtidigt finns det växter som, likt djur kan röra sig. Mikroskopiska havslevande alger som simmar med hjälp av så kallade, flimmerhår är ett exempel.

 

Det som i slutänden avgör om en organism ska betraktas som en växt eller ett djur är beroende av dess cellstruktur.

 

Djurcellen och växtcellen har många likheter med varandra, men även avgörande olikheter.

 

Som sagts, blir det lättare att studera och hålla ordning på alla organismer om man delar in dem i grupper. Denna gruppering kallas med ett finare ord, klassificering, eller systematisering.

 

Det finns idag över 1 000.000 beskrivna djurarter och c.a 400.000 beskrivna växtarter. Det är bara en del av alla de arter som finns på jorden. Forskare upptäcker nya arter hela tiden.

 

En känd svensk läkare och biolog, Carl von Linnê, arbetade med att gruppera växter. Även om Linné inte var först med att systematisera växter (och djur) efter yttre observationer av dem, har modern systematik sina rötter i Carl von Linnés system.

 

Ny teknik har gjort det möjligt att förbättra sättet att artbestämma nya arter som hittas och även titta på artbestämningar som gjorts tidigare. Molekylär systematik, som analyserar släktskap genom jämförelse av organismers arvsmassa, har lett till många revideringar på senare tid, och kommer sannolikt att leda till många fler i den närmaste framtiden.

 

 

 

 

 

Mikroskopets betydelse

Det är svårt att överskatta vilken betydelse mikroskopet haft som ett vetenskapligt verktyg. I hundratals år har mikroskop använts för att göra stora, betydelsefulla upptäckter – och de bara fortsätter att komma. Från historiska upptäckter av bakterier och celler, till moderna upptäckter av kvantfysikaliska beståndsdelar – mikroskopet har alltid varit där.

 

De tidiga upptäckterna

Mikroskopet har en lång historia – från romarnas primitiva mikroskop gjorda av böjda glas på 100-talet till de första riktiga om än väldigt enkla mikroskopen på 1200-talet och de allt mer avancerade varianterna som började växa fram på 1500- och 1600-talen.

Det var egentligen först på 1200-talet som mikroskopen var i tillräckligt hög kvalitet för att de skulle kunna användas för några som helst upptäckter, och nu kunde människan för första gången studera den mindre biologin. Forskare hade under en lång tid studerat olika djur, men samtidigt var forskningen på småkryp väldigt begränsad. Med hjälp av mikroskop kunde forskare nu undersöka små insekter och löss med en förstoring på runt 6x till 10x, och därmed inse hur komplexa även dessa små varelser var.

 

Upptäckterna ökade inte helt förvånande med att mikroskopets kvalitet blev allt bättre. På 1500- och 1600-talen uppfanns flera nya sorters mikroskop, och bland andra Robert Hooke spred kunskapen med sin bok Micrographia. Den holländska forskaren Antonie van Leeuwenhoek var en av de många som inspirerades av Hooke, och började undersöka alla möjliga saker i mikroskop. Genom att studera vatten upptäckte han flera små organismer som inte kunde ses med blotta ögat och som kallades animalcules – ”små djur”.

När van Leeuwenhoek studerade plack från sina egna och andras tänder, upptäckte han även där en lång rad olika små djur som aldrig tidigare skådats. När han undersökte olika former av vatten både från sjöar, dammar och spott såg han gång på gång att vattnet ”var levande”, att det var överröst med små djur. Detta var en revolutionerande upptäckt för mänskligheten, och han blev en av de första forskare att beskriva bakterier..

 

Allt är celler

När mikroskopen blev allt bättre valde forskare att inte bara titta på småkryp och vatten, utan även växter och djur, för att försöka se hur de såg ut på detaljnivå. Mycket hände under 1600-talet, och samtidigt som van Leeuwenhoek inspirerades av Hooke fortsatte Hooke sitt arbete med egna upptäckter. När Hooke 1665 undersökte kork under ett mikroskop kunde han se att det hade grundläggande beståndsdelar – tomma ytor med väggar, som han kallade celler, från latinets cella som betyder ”litet rum”. Mängden celler var massiv – Hooke räknade ut att han på ett par centimeter hittade över en miljard celler.

Hookes studier av celler gick inte mycket längre, och han insåg aldrig själv hur viktig upptäckten var. Upptäckten fick dock stora konsekvenser i forskarvärlden, och ledde till många fler forskare som fortsatte hans studier och utvecklade vidare på det som skulle kallas cellteori, en grundpelare i modern biologi. När bland andra van Leeuwenhoek fick fram mikroskop med större förstoring kunde de börja hitta celler i alla möjliga växter och djur, inklusive människor, och de kom till en viktig slutsats – allt levande består av celler.

 

Moderna upptäckter

Med tiden har mikroskop integreras allt mer i flera grenar av forskningen, inte bara i biologi utan även i kemin, fysiken, och mycket mer. I mikroskopets moderna historia har allt fler mikroskopvarianter växt fram, som ökat förstoringsmöjligheterna enormt. Enorma mikroskop används idag för nya upptäckter i modern fysik, och med kraftfulla elektronmikroskop har fysiker kunnat upptäcka allt mer grundläggande beståndsdelar inte bara i atomer, utan i deras beståndsdelar – kvantpartiklar.

Upptäckterna fortsätter och blir allt kraftfullare, inom alla möjliga fält, och ökar exponentiellt. Mikroskopens betydelse i biologin begränsar sig allt mer – helt enkelt för att de kraftfulla moderna mikroskopen redan hjälper oss upptäcka allt som upptäckas kan. Så vad blir nästa steg?

 

 

Tillbaka till kunskapskrav

Everybody is a genious. But if you judge a fish by it`s ability to climb a tree, it will live its whole life believing it is stupid" -Albert Einstein