Methoden van het Wetenschappelijk Onderzoek 2003-2004

Taak 2

Denk- en doe-oefeningen MWO

Oefening 1

Een GSM-provider heeft een hervorming doorgevoerd van het netwerk. Men probeert met minder zendmasten en een nieuwe frequentieverdeling een besparing door te voeren, zonder dat de kwaliteit van de GSM-communicatie hierdoor afneemt. Omdat men graag wil weten hoe het netwerk zich gedraagt, heeft men een ploeg technici uitgestuurd. Met heeft over ganse België 2000 meetpunten, deze liggen op een rooster, dus allemaal op gelijke afstand van elkaar. Op elk meetpunt meten de technici hoe de ontvangstkwaliteit is. Dit doen ze door te tellen hoeveel datapakketten er verloren gaan: alle masten sturen voortdurend testpakketten uit (50.000 pakketten per uur) en men gaat ter plaatse gedurende één uur meten hoeveel testpakketten er slecht ontvangen worden.

De meetgegevens vind je in de twee bestanden. Elke bestand bevat het nummer van het meetpunt waarop de gegevens verzameld werden (kolom 1), de zendsterkte van de mast uitgedrukt in Watt (kolom 2), het uur van de dag (hh.mm) waarop begonnen werd met meten (kolom 3) en hoeveel pakketten er verloren gingen op dat coördinaat (kolom 4). Bestand previous.txt bevat de meetgegevens van het netwerk zoals het was vóór de aanpassing, bestand current.txt bevat de gegevens van na de aanpassing.

a) Wat is je mening over de manier van meten? Heb je suggesties om het experiment te verbeteren? Wat zijn eventuele bronnen van systematische fouten, wat zijn bronnen van ruis?

b) Hoe is de kwaliteit van het netwerk veranderd? Is er sprake van een verbetering of een verslechtering? Hoe heb je dit bepaald? Geef een gedetailleerde beschrijving van de methode die je gevolgd hebt.

c) Is er een correlatie tussen de verschillende parameters van het experiment? 

(3 pagina's).

Oefening 2

Het komt vaak voor dat er een verklaring gegeven wordt voor een feit, maar dat de verklaring en de redenering erachter foutief is opgebouwd (vaak maakt de populaire pers zich schuldig aan zulke "wetenschappelijke redeneringen"). Enkele veelvoorkomende redeneerfouten zijn (Carey, 1998):

• De besluitvorming is gebaseerd op anekdotische bewijsvoering: door slechts enkele specifieke gevallen aan te halen meent men een causaal verband te mogen trekken tussen twee parameters. Ik ken een jongen met ros haar die een inbraak heeft gepleegd, hieruit mag ik echter niet besluiten dat alle rosse jongens een grotere neiging hebben om inbraken te plegen.

• Weglaten van feiten: een zweem van geheimzinnigheid creëren of een foute verklaring geven door feiten en factoren te negeren, feiten die vaak tot een verklaring leiden. Bv. Graancirkels worden vaak toegeschreven aan buitenaardse wezens, maar eenvoudige aanwijzingen zoals voetstappen in de klei worden genegeerd.

• Eliminatie van argumenten: Het verdedigen van een verklaring door enkel en alleen aan te tonen dat de alternatieve verklaringen fout zijn. Hierdoor heb je natuurlijk niet getoond dat jouw verklaring juist is.

• Foutieve causale verbanden: Heel vaak is een verklaring te vinden in het toeval, het bewust of onbewust manipuleren van data, of de invloed van factoren die je niet kent. Bv. Clever Hans was een paard dat kon rekenen, als je hem een rekensom vroeg tikte hij met zijn poot het correcte antwoord. Pas later kwamen wetenschappers erachter dat Clever Hans gewoon de gelaatsuitdrukkingen van de mensen om hem heen las, en zag wanneer hij moest stoppen met tikken.

• Analogieën te ver doortrekken: Soms is het makkelijk om iets te verklaren door een analogie te gebruiken, maar je moet bewust zijn van het feit dat een analogie niet altijd opgaat. Bv. Vroeger dacht men dat radiogolven zich voortplanten in de ether, net zoals watergolven zich voortplanten op het oppervlak van een plas. Later bleek dat de ether niet bestaat.

• Reïficatie: het herleiden van een complex fenomeen tot een al te eenvoudig model of tot een eenvoudige numerieke voorstelling. Bv. De levensduurte wordt gemeten door het opstellen van een "index", een getal die een gemiddelde weergeeft van een pakket consumptiegoederen. Echter, de index slaagt er niet in om bepaalde veranderingen weer te geven. Zo werd bij het invoeren van de euro de levensduurte hoger (volgens Test Aankoop tot 7% duurder), terwijl de index nauwelijks steeg.

• Enzovoort...

Hieronder staan enkele slordige "wetenschappelijke" beweringen. Denk na over wat er fout gaat, en beschrijf precies waarom de redenering krom is. Zijn er mogelijke alternatieve verklaringen en hoe kunnen we die testen? (1) en (2) uit (Carey, 1998), (3) werd geïnspireerd door (Gould, 1981). (1 tot 2 pagina's).

1. Het is merkwaardig hoe belangrijke wetenschappers en wiskundigen een grote interesse hebben voor muziek. Einstein, bijvoorbeeld, was een toegewijde amateurviolist en Newton was naar verluid gefascineerd door de wiskundige structuur van muzikale composities. Als je een kind carrière wil laten maken, dan raden we aan om zijn of haar interesse in klassieke muziek te wekken.

2. Alhoewel men voor de meeste UFO-waarnemingen een eenvoudige verklaring heeft (weerballonnen, wolken, experimentele vliegtuigen, enzovoort) zijn er een aantal waarnemingen die men niet kan verklaren. Dikwijls worden deze UFO-waarnemingen onafhankelijk gerapporteerd door verschillende, betrouwbare personen. We kunnen dus alvast opgezet spel uitsluiten. Het lijkt er sterk op dat de aarde inderdaad bezocht wordt door buitenaardse wezens.

3. Aan de hand van een eenvoudige test, die niet langer dan 30 minuten duurt, kunnen we het intelligentie quotiënt (IQ) van kinderen in het laatste jaar van de lagere school testen. Het IQ geeft een beeld van hoe goed het kind in staat zal zijn om leerstof te assimileren, en kan als richtlijn gebruikt worden bij het voorstellen van een studierichting in het middelbaar onderwijs. Kinderen met een hoog IQ (> 115) wordt een algemeen vormende richting aanbevolen, terwijl anderen een technische of beroepsopleiding aanbevolen wordt.

Oefening 3

Een experiment dient om een hypothese te testen. Dit doet men door eerst en vooral een experiment op te zetten, men bepaalt m.a.w. een aantal experimentele condities. Hierbij moet je zeker zijn dat het experiment resultaten zal opleveren die duidelijk aantonen dat de hypothese juist of fout is. Ook moet je zeker weten dat je het experiment kan uitvoeren (dat bijvoorbeeld, je onderzoekspersonen bereid zullen zijn aan het experiment deel te nemen). Probeer ook alle mogelijke biasen te kennen, en na te gaan of het experiment op welke wijze dan ook kan beïnvloed worden. Slechts dan heb je een geldig experiment.

Wichelroedelopen is een bezigheid waar iemand met een gevorkte stok, de wichelroede, in de hand op zoek gaat naar ondergrondse waterbronnen. Wanneer de stok spontaan naar de grond knikt, dan beweert de wichelroedeloper een bron gevonden te hebben. Echter, sceptici denken dat wichelroedelopen thuishoort in het rijtje van pendelen, astrologie en andere new age-toestanden en twijfelen dus aan de het vermogen van wichelroedelopers om water te vinden.

Bedenk een experiment waarbij je zou kunnen vaststellen of wichelroedelopen in staat is om water te vinden. Definieer de experimentele omstandigheden, en beschrijf de mogelijke problemen. (1 pagina).

Graag ontvangen we alles in een leesbaar formaat (MSWord, HTML, PDF) op 19 december 2003 op tony@arti.vub.ac.be

Carey, S.S. (1998) Scientific Method: a beginner’s guide to. Wadsworth, Belmont, CA.

Gould, S.J. (1981) The Mismeasure of Man. W.W. Norton, New York.