De onderzoekscyclus en eerlijk onderzoek

Waarom dit ertoe doet

Wetenschap is niet alleen een verzameling feiten, maar vooral een manier om tot betrouwbare kennis te komen. De minimumdoelen van de derde graad vragen dat leerlingen de onderzoekscyclus kennen als een gestructureerde aanpak met vijf fasen: verkennen, onderzoek opzetten, onderzoek uitvoeren, concluderen en presenteren, dat ze er zelf een onderzoek mee kunnen opzetten, en dat ze de basisprincipes van eerlijk onderzoek toepassen: gecontroleerde omstandigheden en reproduceerbaarheid 1. Ook natuurkundige verschijnselen moeten ze met de onderzoekscyclus kunnen onderzoeken 1. In de tweede graad gaat het om de begrippen onderzoek, onderzoeksvraag, hypothese en conclusie, om een eerlijk onderzoek uitvoeren en om systematisch waarnemingen noteren 1. De fasen moet je dus letterlijk en in de juiste volgorde kennen.

De vijf fasen van de onderzoekscyclus

De officiële fasen volgens de minimumdoelen zijn 1:

1. Verkennen
2. Onderzoek opzetten
3. Onderzoek uitvoeren
4. Concluderen
5. Presenteren

Het heet een cyclus omdat het antwoord op een vraag vaak tot nieuwe vragen leidt, zodat het onderzoeksproces opnieuw begint 2. Het Nederlandse SLO beschrijft een vergelijkbare cyclus in zeven stappen (met een aparte confrontatiestap vooraan en een verdiepingsstap achteraan); de kern is dezelfde 2,3.

1. Verkennen

• Je neemt waar met alle zintuigen en verwondert je over een verschijnsel. De eindtermen vragen gericht waarnemen met alle zintuigen 4.
• Je activeert voorkennis en verzamelt informatie.
• Je formuleert een onderzoeksvraag: een vraag die je met een onderzoek kan beantwoorden. Een goede onderzoeksvraag is concreet en meetbaar, bijvoorbeeld "Wat is de invloed van de temperatuur van het water op de tijd die een suikerklontje nodig heeft om op te lossen?" Het SLO omschrijft deze stap als een onderzoekbare vraag formuleren en het effect van één of twee factoren voorspellen 3.
• Je stelt een hypothese op: een verwachting of voorlopig antwoord dat nog niet bewezen is en dat je met een experiment kan toetsen 5,6. Handige vorm: "Als het water warmer is, dan lost het klontje sneller op, omdat ..."

2. Onderzoek opzetten

Je bedenkt een onderzoek dat past bij de onderzoeksvraag en stelt een plan op 3. Daarbij bepaal je de variabelen:

In een experiment wordt zorgvuldig gecontroleerd welke factoren (de onafhankelijke variabelen) veranderd worden en welke effecten dat heeft op andere factoren (de afhankelijke variabelen) 6,7. Je kiest ook het materiaal, de meetinstrumenten (thermometer, chronometer) en je maakt vooraf een tabel om de resultaten te noteren.

3. Onderzoek uitvoeren

• Je voert het onderzoek volgens plan uit.
• Je meet nauwkeurig en noteert systematisch in de vooraf gemaakte tabel 4,3.
• Je herhaalt elke meting een paar keer, zodat je toevalligheden opmerkt.

4. Concluderen

• Je ordent en verwerkt de resultaten, bijvoorbeeld in een grafiek.
• Je beantwoordt de onderzoeksvraag en vergelijkt het resultaat met de hypothese: bevestigd of verworpen?
• Ook een resultaat dat geen of een tegengestelde verandering toont, is een resultaat 3.
• Je reflecteert: was het onderzoek eerlijk? Wat kan beter? Welke nieuwe vragen roept het op?

5. Presenteren

Je doet mondeling of schriftelijk verslag van de onderzoeksvraag, de aanpak en de resultaten, bijvoorbeeld met een poster, een presentatie of een verslag 3. Een goede presentatie beschrijft de werkwijze zo duidelijk dat iemand anders het onderzoek kan herhalen.

Eerlijk onderzoek

Een onderzoek is eerlijk als je zeker kan zijn dat het gemeten effect echt door de onderzochte factor komt. Twee basisprincipes uit de minimumdoelen 1:

Gecontroleerde omstandigheden

Je verandert telkens maar één factor (de onafhankelijke variabele) en houdt alle andere omstandigheden gelijk. Verander je twee dingen tegelijk, dan weet je niet welke van de twee het effect veroorzaakte.

Reproduceerbaarheid

Een onderzoek is reproduceerbaar als je, wanneer je dezelfde beschreven werkwijze opnieuw uitvoert, telkens een vergelijkbaar resultaat bekomt; ook als een andere onderzoeker het herhaalt 8. Daarom:

• beschrijf je de werkwijze nauwkeurig;
• herhaal je metingen en neem je eventueel het gemiddelde;
• vergelijk je je resultaten met die van andere groepen.

Reproduceerbaarheid is een wezenlijk onderdeel van de wetenschappelijke methode 8.

Samengevat

• De onderzoekscyclus heeft vijf fasen: verkennen, onderzoek opzetten, onderzoek uitvoeren, concluderen, presenteren.
• Een onderzoeksvraag is concreet en onderzoekbaar; een hypothese is een toetsbaar, voorlopig antwoord ("als ... dan ... omdat ...").
• Onafhankelijke variabele: wat je verandert. Afhankelijke variabele: wat je meet. Gecontroleerde variabelen: wat je gelijk houdt.
• Eerlijk onderzoek: gecontroleerde omstandigheden (één factor tegelijk veranderen) en reproduceerbaarheid (herhaalbaar met hetzelfde resultaat).
• Waarnemingen noteer je systematisch; metingen herhaal je; ook een verworpen hypothese is een waardevol resultaat.