← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Intermediate · Werkboek · 2. Experimenten ontwerpen en rapporteren
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
I2. Experimenten ontwerpen en rapporteren — werkboek
IIntermediate · deel I1 · Onderzoeken met data

Werkboek · hoofdstuk 2Experimenten ontwerpen en rapporteren

Een eerlijke proef ontwerpen, alles noteren en er een verslag over schrijven dat een ander kan controleren

Je begint met het herkennen van vragen, hypotheses, variabelen en delen van een verslag. Daarna ontwerp je zelf proeven, houd je een labojournaal bij, beoordeel je bronnen en schrijf je resultaten en discussie. In de laatste trede reken je uit hoeveel herhalingen een proef nodig heeft, beoordeel je andermans verslag en schrijf je een onderzoeksplan voor de klimaatmodule van Habitat (opdracht 2.14).

5× oefenen5× toepassen4× uitdagen± 380 min0/14 gedaan
OOnderzoeken en metenDOntwerpen en maken
Een eerlijke vergelijking van twee lichtkleuren: elk vak een eigen lamp, elke pot een nummer, elke meting in het journaal.
Een eerlijke vergelijking van twee lichtkleuren: elk vak een eigen lamp, elke pot een nummer, elke meting in het journaal.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
2.1

Vraag, hypothese of voorspelling?

Oefenen3Begrijpen10 min
Een groep onderzoekt papieren helikopters. Welk soort uitspraak is elke zin?
  1. a
    Hoe hangt de valtijd van een papieren helikopter af van de lengte van de vleugels?
    • Avraag
    • Bhypothese
    • Cvoorspelling
    • Dresultaat
    • Ebesluit
  2. b
    Langere vleugels vangen meer lucht, waardoor de luchtweerstand groter wordt.
    • Avraag
    • Bhypothese
    • Cvoorspelling
    • Dresultaat
    • Ebesluit
  3. c
    Als we de vleugels van 5 cm naar 10 cm verlengen, dan neemt de valtijd over 2,00 m toe.
    • Avraag
    • Bhypothese
    • Cvoorspelling
    • Dresultaat
    • Ebesluit
  4. d
    Met vleugels van 10 cm viel de helikopter in (2,41 ± 0,08) s.
    • Avraag
    • Bhypothese
    • Cvoorspelling
    • Dresultaat
    • Ebesluit
  5. e
    De valtijd nam toe met de vleugellengte; de resultaten ondersteunen de hypothese.
    • Avraag
    • Bhypothese
    • Cvoorspelling
    • Dresultaat
    • Ebesluit
2.2

Variabelen benoemen

Oefenen3Begrijpen15 min
(A) Leerlingen laten een speelgoedautootje van een helling rijden onder 10°, 20° en 30° en meten hoe ver het daarna op de vloer uitrijdt. Ze gebruiken telkens hetzelfde autootje en starten op dezelfde afstand van de voet van de helling.
(B) In de meetkas krijgen drie bakken radijs 0, 50 en 100 mL water per dag. Na vier weken worden de knollen gewogen.
(C) Een leerling test of een ventilator de kas koeler houdt: op maandag staat hij aan, op dinsdag uit. Ze vergelijkt de hoogste temperatuur van beide dagen.
  1. a
    Vul de tabel in.
    onafhankelijkafhankelijktwee gecontroleerde
    A
    B
    C
  2. b
    Proef C heeft een verstorende variabele. Welke, en hoe los je dat op?
  3. c
    Proef B heeft één bak per behandeling. Waarom is dat een probleem?
2.3

Een scherpere onderzoeksvraag

Oefenen4Begrijpen15 min
Deze vragen zijn te vaag om te onderzoeken.
  1. a
    Is kokosvezel beter dan potgrond?
  2. b
    Werkt isolatie?
  3. c
    Is onze pomp sterk genoeg?
  4. d
    Kies één van je vragen en operationaliseer de afhankelijke variabele: hoe meet je ze precies, met welk instrument en in welke eenheid?
2.4

In welk deel van het verslag?

Oefenen3Analyseren10 min
Deze zinnen komen uit het verslag van de slaproef. Omcirkel bij elke zin waar ze thuishoort: I (inleiding), M (methode), R (resultaten) of D (discussie).
  1. a
    De planten werden met een rekenblad willekeurig over de zes vakjes verdeeld.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
  2. b
    Onder wit licht was de gemiddelde verse massa (121 ± 18) g.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
  3. c
    Verlichting is een van de grootste energieposten in een serre.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
  4. d
    Mogelijk speelde de temperatuur een rol, al verschilde die hoogstens 0,6 °C.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
  5. e
    We verwachtten dat rood-blauw licht beter benut zou worden.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
  6. f
    Figuur 1 toont de verse massa van elke plant.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
  7. g
    Een vervolgproef met meer planten per groep kan uitmaken of er een klein verschil is.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
  8. h
    De verse massa werd gemeten met een balans (± 0,1 g) na het afknippen op het grondoppervlak.
    • AI
    • BM
    • CR
    • DD
2.5

Bronnen in APA-stijl

Oefenen4Begrijpen15 min
Gegevens van twee bronnen:
(1) Een artikel van Edwin Hubble uit 1929, getiteld 'A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae', in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, volume 15, nummer 3, bladzijden 168 tot 173, DOI 10.1073/pnas.15.3.168.
(2) Een boek van Georg Simon Ohm uit 1827, getiteld Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet, uitgegeven door T. H. Riemann.
  1. a
    Schrijf beide bronnen zoals ze in de bronnenlijst staan, in de juiste volgorde.
  2. b
    Schrijf de verwijzing in de tekst tussen haakjes voor bron (1), en voor een bron van drie auteurs uit 2020 waarvan de eerste Janssens heet.
  3. c
    Je neemt letterlijk een zin over van bladzijde 170 van bron (1). Wat moet je doen?
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
2.6

Zoek de fouten in deze proefopzet

Toepassen5Analyseren20 min
Twee leerlingen willen weten of een nieuwe vloeibare meststof basilicum sneller laat groeien. Ze kopen zes plantjes. De drie mooiste krijgen meststof en komen op de vensterbank bij de verwarming; de drie andere krijgen gewoon water en staan achteraan in het lokaal. Na twee weken meet de leerling die het idee had de hoogte van elke plant. Ze schrijven: 'De planten met meststof waren gemiddeld 2 cm hoger. Onze hypothese is bewezen.'
  1. a
    Noem minstens vijf fouten in de opzet of in het besluit.
  2. b
    Herschrijf de proefopzet zodat ze eerlijk is.
Hint
Denk aan: hoe werden de groepen samengesteld, waar staan ze, hoeveel herhalingen, wie meet, wat is 'groei', en hoe sterk mag het besluit zijn?
2.7

Ontwerp een kiemproef

Toepassen5Ontwerpen30 min
Hydroponische teelt gebeurt vaak met een voedingsoplossing van 18 tot 22 °C. Ontwerp een proef die onderzoekt hoe de temperatuur de kieming van radijszaadjes beïnvloedt. Je hebt een koelkast (6 °C), het lokaal (20 °C), een broedstoof die je kan instellen, petrischalen en 500 zaadjes.
  1. a
    Onderzoeksvraag, hypothese en voorspelling.
  2. b
    Variabelen: onafhankelijk (met de waarden die je kiest), afhankelijk (geoperationaliseerd), minstens vier gecontroleerde.
  3. c
    Hoe zorg je voor herhalingen, loting en blind tellen?
  4. d
    Teken de tabel waarin je de ruwe gegevens zal noteren.
Zo wordt dit beoordeeld
Vraag en hypotheseVraag met één onafhankelijke en één afhankelijke variabele; hypothese met een reden; voorspelling in als-dan-vorm.
VariabelenMinstens drie temperaturen; kieming precies gedefinieerd; relevante gecontroleerde variabelen.
EerlijkheidMeerdere schalen per temperatuur, geloot, op code en blind geteld.
TabelGrootheden en eenheden in de kop, een rij per schaal, ruimte voor opmerkingen.
2.8

Labo: de papieren helikopter, met labojournaal

Toepassen5Labo50 min
Knip papieren helikopters met vleugels van 4, 6, 8 en 10 cm (verder alles gelijk, met één paperclip onderaan). Laat ze van 2,00 m hoogte vallen en meet de valtijd. Houd alles bij in je labojournaal volgens de regels uit het handboek.
Vier vleugellengtes, vijf keer elk, alles in het journaal.
Vier vleugellengtes, vijf keer elk, alles in het journaal.
  1. a
    Noteer in je journaal: vraag, hypothese, voorspelling en variabelen, voor je begint.
  2. b
    Meet vijf keer per vleugellengte, in een geloot volgorde van lengtes.
    vleugel (cm)t₁ (s)t₂ (s)t₃ (s)t₄ (s)t₅ (s)gem. (s)s (s)
  3. c
    Waarom meet je in een gelote volgorde en niet eerst vijf keer 4 cm, dan vijf keer 6 cm enzovoort?
  4. d
    Schrijf een besluit van drie zinnen, met de resultaten als waarde ± fout.
Zo wordt dit beoordeeld
JournaalGedateerd, in pen, ruwe gegevens met eenheden, correcties leesbaar doorgehaald, afwijkingen genoteerd.
OpzetEén variabele veranderd; valhoogte, papier en loslaten gelijk; gelote volgorde.
VerwerkingGemiddelde en s per lengte, correct afgerond.
BesluitAntwoord op de vraag, getoetst aan de voorspelling, met de grootte van het verschil tegenover de spreiding.
2.9

Bronnen beoordelen

Toepassen5Analyseren20 min
Voor de slaproef zoek je informatie over groeiledlampen. Je vindt: (A) een artikel uit 2021 in een wetenschappelijk tijdschrift met peer review, met methode, metingen en 45 bronnen; (B) een blog van een webwinkel die groeilampen verkoopt: 'Tot 40 % meer oogst met onze rood-blauwe panelen!'; (C) een Wikipedia-pagina over tuinbouwverlichting met 38 bronverwijzingen; (D) een forumbericht van een hobbykweker met foto's van zijn eigen oogst; (E) een antwoord van een AI-chatbot met twee bronnen erbij.
  1. a
    Beoordeel elke bron kort met de vijf vragen (actueel, relevant, auteur, accuraat, doel).
  2. b
    Welke bron(nen) gebruik je in je inleiding, en hoe gebruik je de andere?
  3. c
    Wat doe je met de twee bronnen die de chatbot vermeldt?
2.10

Resultaten en discussie schrijven

Toepassen6Analyseren35 min
Een klas vergeleek basilicum in potgrond met basilicum in kokosvezel, acht planten per groep, geloot en blind gewogen. De verse massa na vijf weken (g):
plant12345678
potgrond (g)38,035,440,844,147,742,539,238,1
kokosvezel (g)50,755,248,440,842,255,048,038,3
Een vooronderzoek gaf een spreiding van ongeveer 5 g per groep.
  1. a
    Bereken per groep het gemiddelde en de standaardafwijking.
  2. b
    Maak een figuur die elke plant en per groep het gemiddelde ± s toont.
  3. c
    Schrijf de paragraaf Resultaten (drie à vier zinnen, met verwijzing naar je figuur).
  4. d
    Schrijf de paragraaf Discussie. Gebruik de vuistregel om te beoordelen hoe sterk je besluit mag zijn.
Hint
Met n planten per groep zie je betrouwbaar verschillen vanaf ongeveer .
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
2.11

Hoeveel planten heb je nodig?

Uitdagen6Rekenen20 min
Voor een nieuwe slaproef weet je uit de vorige proef dat de verse massa binnen een groep een standaardafwijking van ongeveer 18 g heeft. Gebruik de vuistregel per groep.
  1. a
    Hoeveel planten per groep heb je nodig om een verschil van 15 g te kunnen aantonen?
  2. b
    En voor een verschil van 7,5 g? Vergelijk en verklaar.
  3. c
    Je hebt maar plaats voor 32 planten in totaal. Welk verschil kan je dan nog betrouwbaar aantonen?
  4. d
    Een klasgenoot zet 32 planten onder twee lampen (16 per kleur) en zegt: 'n = 16'. Wat is het probleem, en hoe los je het op met dezelfde 32 planten?
2.12

Debat: moet de weger blind zijn?

Uitdagen6Argumenteren25 min
Bij de slaproef zegt een groepslid: 'Blind wegen is overdreven. Een balans liegt niet: 121 g is 121 g, of ik nu weet welke lamp het was of niet.'
  1. a
    Geef twee argumenten die het groepslid gelijk geven.
  2. b
    Geef minstens drie momenten in de proef waarop de verwachting van wie meet het resultaat toch kan beïnvloeden.
  3. c
    Neem een standpunt in en verdedig het in vijf zinnen. Verwijs naar het verhaal van Kluge Hans.
2.13

Een verslag beoordelen

Uitdagen6Analyseren25 min
Een klasgenoot vraagt feedback op een deel van zijn verslag. Lees het fragment.

Methode. We hebben planten in twee bakken gezet, de ene met voeding en de andere zonder. We hebben ze om de paar dagen gemeten.

Resultaten. De planten met voeding groeiden veel beter, zie de foto. Gemiddeld 14,3333 cm tegenover 11,5 cm. Dat komt doordat voeding goed is voor planten.

Besluit. Voeding werkt, dus onze hypothese is bewezen.

  1. a
    Noem vijf concrete problemen in dit fragment, telkens met het deel van het verslag waar het hoort.
  2. b
    Herschrijf de eerste zin van de Resultaten zoals die in een goed verslag zou staan (je mag gegevens verzinnen voor de spreiding, maar zeg dat).
  3. c
    Schrijf je feedback in twee zinnen die je klasgenoot helpen, niet alleen afbreken.
2.14

Habitat: een onderzoeksplan voor de klimaatmodule

Uitdagen7Habitat90 min
De klimaatmodule van Habitat krijgt een kweekruimte met ledverlichting, een hydroponiesysteem en een ventilator. Kies één ontwerpbeslissing die je met een proef wil onderbouwen, bijvoorbeeld: hoeveel uur licht per dag, welke EC van de voedingsoplossing, wel of geen ventilatie 's nachts, welk substraat. Schrijf het onderzoeksplan dat je aan de projectleiding voorlegt.
  1. a
    Titel, achtergrond (met minstens twee beoordeelde bronnen) en onderzoeksvraag.
  2. b
    Hypothese en voorspelling.
  3. c
    Variabelen, met de operationele definitie van de afhankelijke variabele en de meetfout van je instrumenten (hoofdstuk 1).
  4. d
    Proefopzet: controlegroep, aantal herhalingen (met de vuistregel en een geschatte spreiding), loting, blind meten, mogelijke verstorende variabelen.
  5. e
    Planning en afspraken over het labojournaal (wie, wat, wanneer).
  6. f
    Bronnenlijst in APA-stijl.
Zo wordt dit beoordeeld
Vraag en hypotheseScherpe, meetbare vraag; hypothese met een reden uit de bronnen; voorspelling in als-dan-vorm.
ProefopzetControlegroep, onafhankelijke herhalingen onderbouwd met de vuistregel, loting, blind meten, verstorende variabelen benoemd en aangepakt.
MetenOperationele definitie en meetfouten van de instrumenten.
BronnenMinstens twee bronnen, beoordeeld, correct vermeld in tekst en lijst.
HaalbaarheidRealistische planning, materiaal en taakverdeling.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet