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Planen, untersuchen, auswerten – Methoden 06:27 min

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Transkript Planen, untersuchen, auswerten – Methoden

Methode: Planen, untersuchen, auswerten

Hallo! In welchen Fällen führt man in der Biologie eigentlich Untersuchungen durch? Wie plant man eine solche Untersuchung und wie wertet man sie am Ende aus? Ich möchte dir in diesem Methodenvideo “Planen, untersuchen, auswerten” so den Erkenntnisweg in der Biologie näher bringen.

In der Biologie kann man viele Fragen allein durch Beobachten und Vergleichen beantworten. Wenn du zum Beispiel wissen willst, ob die Blätter von Himbeeren oder Johannisbeeren größer oder dicker sind, kannst du das mithilfe einer Beobachtung und einem Vergleich herausfinden.

Du kannst z.B. auch Libellenlarven beobachten, um herauszufinden, wie groß sie sind und ob sie alleine oder in Gruppen auftauchen. Es gibt aber auch Phänomene, die nicht allein durch Beobachtung zu klären sind. Etwa: Woran erkennt eine Libellenlarve ihre Beutetiere? Durch welche Reize wird der Beutefang ausgelöst?

Diese Fragestellungen bedürfen einer genaueren Untersuchung, einer Versuchsanordnung. Wenn du möglichst richtige Ergebnisse erzielen möchtest, muss diese Untersuchung natürlich sorgfältig geplant werden.

Bevor die Planung für die Durchführung beginnt, werden Hypothesen aufgestellt. Hypothesen sind Vermutungen, die sich auf die Fragestellung beziehen. Also etwa: Die Größe des Objekts spielt eine Rolle bei der Auslösung des Beutefangreflexes. Oder: Die Farbe oder die Bewegung des Objekts ist von Bedeutung. Das sind alles Vermutungen, aber sie sind wichtig, um die Untersuchung planen zu können.

Jetzt müssen wir erstmal das Untersuchungsobjekt herbeischaffen. Dabei ist darauf zu achten, dass gewisse Lebewesen unter besonderem Schutz stehen. Libellenlarven etwa dürfen für eine kurze Untersuchung entnommen werden - in bestimmten Bundesländern ist dafür aber eine Genehmigung durch die Naturschutzbehörde nötig.

Auf jeden Fall tragen wir die Verantwortung über das zu untersuchende Lebewesen und müssen dafür Sorge tragen, dass es nach der Untersuchung wieder unbeschadet in seinem Lebensraum ausgesetzt wird. Für die 4cm großen Libellenlarven brauchen wir einen Plastikbehälter, etwas Sand und ein paar Wasserpflanzen. Zur Fütterung schaffen wir uns Wasserflöhe an.

Nun können wir mit unserer Untersuchung beginnen. Wir verwenden kleine Attrappen, um das Verhalten der Larven zu studieren. Mit kleinen schwarzen und weißen Knetmassekügelchen an einem Stück Draht versuchen wir, den Beutefang der Larve herauszufordern. Jeder Schritt muss genau festgehalten werden.

Um am Ende eine fundierte Aussage tätigen zu können, müssen wir jeden Versuchsschritt mehrmals wiederholen. So eliminiert man Fehler, die durch Zufall entstehen. Wichtig ist, dass jede Wiederholung unter den gleichen Bedingungen erfolgt. Erstmal testen wir schwarze Kügelchen, die wir bewegen. Die Larve spricht in 8 von 10 Versuchen darauf an.

Wir könnten nun zu dem Schluss kommen, dass Libellenlarven auf die Farbe Schwarz reagieren. Aber solche vorschnellen Schlüsse gilt es zu vermeiden. Vielleicht war ja auch die Bewegung des Objekts Ausschlag gebend und nicht die Farbe. Wir wissen es nicht. Also führen wir Kontrollversuche durch.

Und zwar mit weißen bewegten und mit schwarzen unbewegten Attrappen. Fertige stets ein Versuchsprotokoll an, um deine Ergebnisse festzuhalten. So kannst du sie später leichter auswerten.

Die Versuche sind nun zu Ende - die Libellenlarve entlassen wir wieder dort, wo wir sie gefangen haben. Wir brauchen sie nicht mehr, denn wir haben jetzt unser ausführliches Versuchsprotokoll. Darin sollte auch festgehalten werden, wann, wo, unter welchen Bedingungen die Untersuchung stattgefunden hat.

Auch zusätzliche Beobachtungen können im Protokoll festgehalten werden. Z.B.: „Die Larve kommt vorsichtig näher, schnappt dann aber ruckartig zu“. Bevor wir die Auswertung vornehmen, werfen wir nochmal einen Blick auf die Fragestellung. „Woran erkennt eine Libellenlarve ihre Beutetiere?

Durch welche Reize wird der Beutefang ausgelöst?“ Wenn wir uns dann das Versuchsprotokoll ansehen, dann können wir zum Schluß kommen, dass zum Auslösen des Beutefangreflex bei Libellenlarven die Bewegung des Beutetier genauso wichtig ist wie ein starker Kontrast zur Umgebung.

Das ist das Ergebnis der Untersuchung. Irrtümer sind bei solchen Experimenten nie auszuschließen. Hier ist es deshalb sinnvoll, dass du dir bei einer Fehlerbetrachtung Gedanken zu möglichen Fehlerquellen machst. Dies können Gerätefehler sein oder persönliche Fehler beim Ablesen von Skalen von z.B. Thermometern oder Messgeräten.

Du hast in diesem Video den Erkenntnisweg in der Biologie kennengelernt. Nun weißt du, dass du ausgehend von einem Phänomen Fragestellungen und dazupassende Hypothesen aufstellen musst, um dein Untersuchungsziel möglichst präzise im Blick zu behalten. Dann kannst du deine Untersuchung durchführen. Achte darauf, dass du gegebenfalls Kontrollversuche mit einbaust, um mögliche Einflussgrößen auszuschließen.

Zur Dokumentation deiner Ergebnisse musst du stets ein Protokoll anfertigen. Dann kannst du deine Ergebnisse auswerten. Verliere dabei nie deine Hypothese aus den Augen! Am Ende eines Protokolls steht meist eine Fehlerbetrachtung.

Nun kannst du dir selbst überlegen, was du gern einmal untersuchen möchtest. Viel Spaß dabei. Tschüss.

Planen, untersuchen, auswerten – Methoden Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Planen, untersuchen, auswerten – Methoden kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe, was eine wissenschaftliche Hypothese ist.

    Tipps

    Eine Hypothese stellt man vor einer Untersuchung auf.

    Jede wissenschaftliche Hypothese muss wiederlegbar sein.

    Lösung

    Hypothesen sind Vermutungen, die sich auf Fragestellungen beziehen.

    Eine Hypothese ist eine begründete, aber noch nicht untersuchte Annahme. Hypothesen werden wissenschaftlich getestet, um zu entscheiden, ob die Vermutung zutrifft oder nicht. Dabei ist es wichtig, dass es zumindest möglich ist, die Hypothese zu wiederlegen.

    • „Esra findet Libellenlarven total ekelig.“ Das ist keine Hypothese.
    Es ist zwar sehr schade, dass Esra keine Libellenlarven mag, aber es handelt sich hier um eine Meinung und keine wissenschaftliche Hypothese. Wenn Esra diese Insekten nicht mag, ist das so. Da hilft auch keine wissenschaftliche Untersuchung.

    • „Die Größe des Objekts spielt eine Rolle bei der Auslösung des Beutefangreflexes.“ Das ist eine Hypothese.
    • „Die Farbe des Objekts ist beim Beutefang von Bedeutung.“ Das ist eine Hypothese.
    Beide Vermutungen stellen eine Verbindung zwischen zwei Dingen her. Sie besagen, dass A einen Einfluss auf B hat. Solche Hypothesen lassen sich gezielt testen, indem man B einmal unter dem Einfluss von A beobachtet und dann nochmal ohne A. Lässt sich kein Unterschied zwischen den beiden Beobachtungen feststellen, kann man davon ausgehen, dass die Hypothese – A hat einen Einfluss auf B – falsch ist. Die Hypothesen sind also auch widerlegbar.

    • „Sind Libellenlarven eine wichtige Nahrungsgrundlage für Frösche?“ Das ist keine Hypothese.
    Hierbei handelt es sich um eine Fragestellung. Eine Frage kann niemals eine Hypothese sein. Es lassen sich aus ihr aber Hypothesen ableiten. Z.B.: „Frösche ernähren sich zu einem großen Teil von Libellenlarven.“

  • Bestimme den Zweck von Kontrollversuchen.

    Tipps

    Es ist zwar richtig, dass Wissenschaftler gerne experimentieren, aber es gibt sicher Spannenderes als Kontrollversuche.

    Lösung

    In einem Kontrollversuch führt man seine Untersuchung mit leicht veränderten Bedingungen durch. Auf diese Weise kann man herausfinden, ob die Ergebnisse nur durch die untersuchten Faktoren zu Stande gekommen sind, oder ob noch andere Faktoren das Experiment stören oder beeinflussen. Kontrollversuche sind wichtige Instrumente der Wissenschaft.

  • Gib den Erkenntnisweg in der Biologie wieder.

    Tipps

    Eine Untersuchung kannst du erst planen, wenn du bereits eine konkrete Fragestellung und Hypothese hast.

    In einem Protokoll sollte jeder Schritt der Untersuchung dokumentiert werden.

    Lösung

    Bevor du eine Untersuchung beginnst, brauchst du eine Fragestellung und eine zugehörige Hypothese. Aus ihnen leitet sich nämlich das Ziel und der Aufbau einer Untersuchung ab.

    Als nächstes musst du deinen Versuch planen. Eine sorgfältige Planung hilft dir dabei, sicher zu gehen, dass du auch wirklich das betrachtest, was du untersuchen willst. Das ist manchmal gar nicht so leicht. Steht der Versuchsplan, kannst du mit der Durchführung beginnen. Halte dich dabei immer sehr genau an deinen Plan. Als letztes steht die Auswertung des Versuchs an. Du interpretierst die Ergebnisse und bringst sie in einen Zusammenhang mit dem Vorwissen, dass du bereits über das Thema hattest.

    Es ist in der Wissenschaft sehr wichtig, dass du zu deinem Versuch ein genaues Protokoll anfertigst. Jede/r andere Wissenschaftler/in und auch du selbst sollte darin nachvollziehen können, was du genau gemacht hast. Du fragst dich, wofür der Aufwand gut ist, schließlich zählen doch nur die Ergebnisse? Falsch! Jede wissenschaftliche Untersuchung muss von anderen Wissenschaftler/innen wiederholt werden können. Nur wenn unterschiedliche Wissenschaftler/innen in dem gleichen Versuch die gleichen Ergebnisse erzielen, kann man sehr sicher sein, dass die Ergebnisse auch stimmen.

    Jede/r gute Wissenschaftler/in sollte zum Schluss noch eine Fehlerbetrachtung durchführen. Auf diese Weise können unerwartete Ergebnisse erklärt werden und andere Wissenschaftler/innen können versuchen, diese Fehler zu umgehen. Fehler machen alle Wissenschaftler/innen, das ist gar nicht schlimm, solange sie Teil der Interpretation der Ergebnisse sind.

  • Werte die Ergebnisse des Versuches zur Geschwindigkeit verschiedener Tiere aus.

    Tipps

    Haie gehören zu den Fischen.

    Lösung

    Allein aus dem Diagramm ist zu erkennen, dass der Igel das langsamste der gemessenen Tiere ist. Der Gepard ist übrigens das schnellste Tier.

    Dass Säugetiere schneller sind als Fische, kann man nicht aus dem Diagramm ableiten. Denn der Hai (als einziger Fisch) ist zwar schneller als die meisten Tiere, aber der Gepard ist noch schneller.

    Zwar ist der Igel als kleinstes Tier auch das langsamste, allerdings kann man nicht sagen, dass größere Tiere immer schneller sind. Der Elefant ist das größte der untersuchten Tiere. Er ist aber bei Weitem nicht das schnellste Tier.

    Der Zusammenhang zwischen dem Gewicht der Tiere und ihrer Geschwindigkeit ist nicht eindeutig. Diese Aussage ist also richtig.

  • Erstelle einen Untersuchungsplan.

    Tipps

    Es ist wichtig, sich möglichst früh zu überlegen, welche Materialien man für den Versuch benötigt.

    Auch Messmethoden sollten festgelegt werden, so bald klar ist, welche Materialien benötigt werden und wie die Testgruppen eingeteilt und aufgebaut werden.

    Lösung

    Die Planung einer Untersuchung, beginnt man mit einer Fragestellung. Zur dieser Frage kann man eine Hypothese, also eine Vermutung, aufstellen. Die Hypothese soll nun in einem Versuch getestet werden. Dabei ist es hilfreich, sich zuerst Gedanken über das Versuchsobjekt und die benötigten Materialien zu machen. Anschließend plant man die genaue Aufteilung der Versuchsgruppen. Als letztes sollte man noch festlegen, auf welche Weise und mit welchen Instrumenten man seine Ergebnisse messen und bestimmen möchte.

  • Erstelle ein wissenschaftliches Protokoll.

    Tipps

    Versuchsprotokolle enthalten immer die Fragestellung und die Hypothese. Danach folgt die Durchführung. Im nächsten Teil werden die Ergebnisse präsentiert, die zum Schluss diskutiert und ausgewertet werden.

    Die Auswertung enthält immer die Entscheidung, ob die Hypothese angenommen oder verworfen wird.

    Die Durchführung schreibt man meist in der Vergangenheit.

    Lösung

    Rebeccas Protokoll begann ursprünglich mit der Fragestellung, aus der sie ihre Hypothese ableitete.

    Im nächsten Abschnitt beschrieb sie ihre Durchführung des Versuches in der Vergangenheitsform. In diesem Abschnitt ist es wichtig, möglichst genau zu beschreiben, was man gemacht hat, aber auch nichts anderes. Zudem sollte man alle Materialien ganz genau benennen, falls man dies nicht bereits in einem eigenen Abschnitt davor gemacht hat.

    Im dritten Teil eines Protokoll stellt man seine Beobachtungen und Ergebnisse vor. Rebecca hat hierfür eine Tabelle erstellt. Häufig werden Abbildungen wie Diagramme oder Tabellen genutzt, um Ergebnisse anschaulich zu präsentieren.

    Der letze Teil des Protokolls enthält die Auswertung und die Interpretation des Versuches. Sie sollte eine Entscheidung bezüglich der Hypothese, eine Fehlerbetrachtung und einen Ausblick auf mögliche weitere Forschungen enthalten.