- Mis on loodusteaduslik uurimismeetod?
- Kuidas kasutatakse loodusteaduslikku uurimismeetodit teadustöös?
Ebaõnnestumisest uue avastuseni
Loomulikult poleks inimkond ilma keemiata täielikult saamatu ega kõigest vajalikust ilma. Palju avastusi on tehtud täiesti juhuslikult mingisuguste teiste vastuste otsingul. Näiteks noor, 18-aastane Inglise keemik William Perkin püüdis sünteesida malaaria raviks kiniini. Kiniini Perkinil saada ei õnnestunud, ent katsetamise käigus avastas ta teise aine, lillaka värvusega moveiini. Seni oli lillat värvust väga keeruline saada. Perkin sai lilla värvi tootmisega rikkaks ning leiutas veel teisigi värvaineid.
Loodusteaduslik uurimismeetod
Inimkonnale olulised avastused on sageli tehtud tänu süstemaatilisele ja järjepidevale teadustööle. Teadustöös kasutatakse loodusteaduslikku uurimismeetodit, st sellist uurimismeetodit, mis põhineb nähtuse märkamisel ja selle põhjal püstitatud hüpoteesi katsega kontrollimisel.
Enne katset
Igapäevaelus märgatakse mitmesuguseid nähtusi (1) ehk muutusi. Näiteks leiutaja ja Nobeli preemia asutaja Alfred Nobel (1833–1896) märkas kaljumassiivide õhkamist jälgides nitroglütseriini eeliseid teiste lõhkeainete ees, aga ka selle ohtlikkust. Nitroglütseriin on väga plahvatusohtlik vedelik, mille ettevaatamatu kasutamine põhjustas palju õnnetusi. Sellised juhtumid panevad teadlasi probleemi sõnastama (2). Nobel soovis leida vastust küsimusele, kuidas muuta nitroglütseriini kasutamine ohutumaks.
Probleem on uurimisküsimus, millele otsitakse vastust.
Probleemi lahendamist alustatakse hüpoteesi püstitamisega (3). Nitroglütseriin on toatemperatuuril vedel ja väga plahvatusohtlik. Nobel oletas, et kui segada nitroglütseriini poorse materjaliga, mis imab vedeliku endasse, muutub see püsivamaks ja ohutumaks.
Hüpotees on teaduslik oletus, mis põhineb varasematel teadmistel.
- Suhkur lahustub kiiremini kuumas vees.
- Kuidas mõjutab sool jää sulamistemperatuuri?
- Miks kivi vajub vees põhja, kuid puidutükk jääb veepinnale hulpima?
- Klaas on kõvem materjal kui grafiit.
Katse
Hüpoteesi kontrollitakse katsega (eksperimendiga). Esmalt on vaja katse planeerida (4). Hüpoteesi kontrollimiseks valis Nobel välja mitu poorset materjali ja mõtles läbi eksperimendi käigu. Nitroglütseriini teiste materjalidega segades pidi Nobel olema kindel, et ta katse käigus järgiks kõiki ohutusnõudeid, ega laseks end õhku.
Planeerimisele järgneb katse tegemine (5). Nobel lisas nitroglütseriinile saepuru, sütt, tellisepuru ja pinnasest saadud diatomiiti (ränivetikate kodadest moodustunud settekivim).
Pärast katset
Kõik katsetulemused tuleb hoolikalt kirja panna ning seejärel saadud andmeid analüüsida (6). Kuigi me ei tea, kuidas Nobel andmeid analüüsis, siis katsetulemustest selgus, et kõige paremini imas nitroglütseriini diatomiit. Pealegi sai seda segu väga hästi voolida, näiteks pulkadeks, mida oli lihtne kaljusse puuritud aukudesse panna.
Katsetulemuste põhjal tehakse järeldused (7) ja kokkuvõte püstitatud hüpoteeside paikapidavuse kohta. Nobel järeldas, et nitroglütseriini muudab ohutumaks poorne kuiv materjal diatomiit, ning kinnitas katsetega oma hüpoteesi. Kui püstitatud hüpotees ei leia kinnitust, siis tuleb minna tagasi 3. etappi ning püstitada tehtud järelduste põhjal uued hüpoteesid.
Viimase etapina tuleb avaldada tulemused (8), sest muidu ei saa keegi tehtud tööst teada, ja kirjeldada üksikasjalikult iga etappi. Alfred Nobel leidis suurepärase lisandi, mis muutis nitroglütseriini kasutamise ohutumaks, ja nimetas väljatöötatud toote dünamiidiks (kr dynamis – jõud). Ta patentis oma leiutise ja teenis sellega tohutu varanduse.
Lisalugemine
Nobeli preemia
Alfred Nobel leiutas suurepärase vahendi kaevanduste ja tunnelite rajamiseks ning majade lammutamiseks. Kuid dünamiiti hakati kasutama ka sõjalistel eesmärkidel ning seetõttu hukkus väga palju inimesi. Kuna see hakkas teda vaevama, jättis ta kõigi üllatuseks testamendiga enamiku varandusest Nobeli preemia loomiseks. Peale keemia ja füüsika antakse Nobeli preemiat välja ka kirjanduse, majanduse, meditsiini ja rahu valdkonnas. See on tänapäeva kuulsaim teadusauhind ja tunnustus, mida iga teadlane ihaldab.
Nobelistid Eestist
Nobeli preemia on õnnestunud pälvida ka Eestiga seotud teadlastel. 1909. aastal pälvis Nobeli keemiapreemia baltisaksa teadlane Wilhelm Ostwald, kes õppis ja töötas Tartu Ülikoolis. Keemiaauhind anti talle keemilise reaktsiooni tasakaalu ja kiiruse uurimisel tehtud avastuste eest.
2022. aastal pälvis Nobeli meditsiinipreemia eesti juurtega Rootsi teadlane Svante Pääbo. Nobeli komitee otsustas talle anda preemia inimese evolutsiooni uurimisel tehtud avastuste eest. Pääbo tõestas, et DNA-d ehk pärilikkusainet on võimalik eraldada isegi tuhandete aastate vanustest inimluudest.
Ma tean, et
- Loodusteaduslik uurimismeetod on nähtuse märkamisel ja selle põhjal püstitatud hüpoteesi katsega kontrollimisel põhinev uurimismeetod.
- Loodusteadusliku uurimismeetodi etapid on
- nähtuse märkamine,
- probleemi sõnastamine,
- hüpoteesi püstitamine,
- katse planeerimine,
- katse tegemine,
- andmete analüüsimine,
- järelduste tegemine ja
- tulemuste avaldamine.
- Probleem on uurimisküsimus, millele otsitakse vastust.
- Hüpotees on teaduslik oletus, mis põhineb varasematel teadmistel.
Küsimused ja ülesanded
- Missuguseid vaatlusi või katseid oled ise teinud?
- Kirjelda loodusteadusliku uurimismeetodi etappe, kui otsitakse vastust küsimusele, kuidas mõjutavad magusad joogid hambaid.
- Kus võiks avaldada õpilaste uurimistööde tulemusi?
- Millise eseme (telefon, koolikott, pastapliiats vms) omadusi tahaksid parandada või muuta? Kuidas sa seda teeksid?
