Naturvidenskab En fællesbetegnelse for videnskaberne om naturen, dvs. astronomi, fysik, kemi, biologi, naturgeografi, biofysik, meteorologi, osv Naturvidenskab defineres som menneskelige aktiviteter, hvor man på empirisk grundlag - altså gennem eksperimenter og observationer - beskæftiger sig med forklaring af naturfænomener, der kan generaliseres, og som kan gøres til genstand for lovmæssigheder
Naturvidenskab Naturvidenskabens arbejdsmetode Stiller spørgsmål til naturens opbygning Svarer i love og teorier f.eks. E=m c (t slut t start ), en grafisk sammenhæng (f.eks ved bevægelse) eller en billedlig model (f.eks. Solsystemet) Teorierne er ikke endegyldige de er blot den bedste beskrivelse indtil en bedre teori findes.
Teoridannelse Induktion Stor mængde oplysninger (empiri) fører til en konklusion af generelle forhold. Hypotetisk - deduktivt - Hypotese opstilles, og denne bekræftes/afkræftes vha. empiri Forsimpling af virkeligheden ser bort fra luftmodstand, isoleret system..
Hvad kendetegner en god teori? forudsiger og forklarer fænomener er generel, så den rummer mange forudsigelser og har modstået mange empiriske test (fx termodynamik og kvantemekanik) plausibel sammenhæng med andre teorier må gerne være smuk!
Teorier Eksempler Kemi: Atommodellen Fysik: Newtons love Naturgeografi: Pladetektonik Biologi: Evolutionsteorien
Den naturvidenskabelige metode Vekselvirkning mellem teori og eksperiment. Verifikation/falsifikation: En teori skal kunne forudsige noget, som kan eftervises eller modbevises. Objektivitet: Teoriens forudsigelser skal kunne undersøges af alle, der er villige til at gøre den nødvendige indsats. Reproducerbarhed: Undersøgelserne skal kunne gentages. Variabelkontrol: Hvis mere end én størrelse kan varieres så skal kun én størrelse ændres ad gangen.
Naturvidenskab og AT-eksamen Hvilke naturvidenskabelige teorier er vigtige for sagen? Hvilke fysiske/kemiske størrelser er væsentlige? Hvad er sammenhængen mellem dem? Er der begrænsninger på anvendelsen af teorien? Empiri: Relevante eksperimenter if. med sagen? Hvordan er data repræsenteret (formel, tabel, graf?) Fejlkilder og måleusikkerheder Variabelkontrol Passer teori og eksperimenternes resultater sammen? Kilder: Hvilken naturvidenskabelig litteratur har du brugt? Kvalitet og pålidelighed Teknologi beskriv de bagvedliggende teorier og størrelser. Kendskab til naturvidenskabelige metode
Naturvidenskab og matematik Nyt syn på videnskab Naturvidenskab: Beskæftiger sig med naturen (realvidenskab) Matematik: Beskæftiger sig ikke med naturen, men med symboler, begreber og logiske systemer, matematikerne selv finder på (Formalvidenskab)
Naturvidenskab og matematik Nyt syn på videnskab Naturfilosofien er skrevet i den store bog, som for evigt ligger for vores øjne. Jeg mener universet men vi kan ikke forstå den, hvis vi ikke først lærer sproget og forstår de symboler, hvori den er skrevet. Bogen er skrevet i det matematiske sprog, og symbolerne er trekanter, cirkler og andre geometriske figurer, uden hvis hjælp det er umuligt at forstå et eneste ord af det; uden hvilket man tomt vandrer gennem en mørk labyrint Galileo Galilei, 1564-1642, matematiker mm:
Matematiske metoder Nyt syn på videnskab Den rene matematik: Definitioner, aksiomer, sætninger, logisk ræsonnement og argumentationskæder (Beviser) Anvendt matematik- i samspil med andre fag: Matematiske modeller (hvorved man forhåbentlig får en bedre indsigt i det andet fag) Virkelighedsbeskrivende
Naturvidenskab Nyt syn på videnskab og matematik Modellering Indhentning af faglig viden fra det andet fag Anvende matematik til at opstille og analysere modeller Oversættelse til konsekvenser for det andet fags problemstilling prognoser og beregninger. Vurdering og kritik af modellen: Gyldighedsområde? Simplificeringer?
Matematik og AT-eksamen Modellen: Argumentér for, at den ser ud som den gør evt. ud fra en differentialligning. Simplifikationer? Er der variable, der ikke er taget hensyn til, eller som er antaget konstante? Er der begrænsninger i modellen? Funktioner. Er der særlige hensyn som definitionsmængde, asymptoter og lignende, man skal tage hensyn til? Regression: Er der foretaget regression? Og hvilke oplysninger giver forklaringsgraden (R 2 )? Sammenligning med flere modeller. Hvilket kriterium er brugt for at vælge modellen som den bedste model? Tegninger og illustrationer. Tydeliggør modellen og de indgående variable. Kritik af modellen. Hvor god er den (samspil med det andet fag)? Er der væsentlige begrænsninger? Kan modellen ændres eller udvides?
Naturvidenskab og matematik Nyt syn på videnskab Så vidt matematikkens sætninger henviser til virkeligheden, er de ikke sikre, og i det omfang de er sikre, henviser de ikke til virkeligheden. Albert Einstein, 1921.