De sloot met één meting per plek
Havo 4 NLT. Leerlingen onderzoeken de waterkwaliteit van een sloot naast school. Ze meten op één dag om 10.00 uur op drie plekken: bij de uitlaat van een parkeerplaats, 200 meter stroomafwaarts en op een referentieplek. Fosfaat: 0,8 / 0,4 / 0,2 mg/L. Zuurstof: 4 / 6 / 7 mg/L. pH: 7,2 / 7,3 / 7,4. Het is die week warm geweest (25 °C) en er is net gemaaid langs de oever. De zuurstofmeter is vooraf niet geijkt. De groep concludeert in de samenvatting: 'De parkeerplaats veroorzaakt zuurstofgebrek en algengroei.' Het verslag bevat een staafdiagram zonder foutenbalken en één meting per plek. De docent beoordeelt op hypothese, variabelen, betrouwbaarheid en conclusie.
1. Benoem drie zwakke punten in het onderzoek met betrekking tot causaliteit, variabelen en steekproef.
Read the worked answer
Ten eerste is er een causaliteitsprobleem: de groep ziet bij de uitlaat een hoger fosfaat en een lager zuurstofgehalte, maar één meting op één plek bewijst niet dat de parkeerplaats de oorzaak is. Ten tweede zijn er confounders: het is warm geweest, er is gemaaid en er kunnen andere bronnen van fosfaat zijn, zoals tuinafspoeling of riooloverstort. Temperatuur beïnvloedt bovendien het zuurstofgehalte, dus het lagere zuurstofpeil kan deels een temperatuureffect zijn. Ten derde is de steekproef zwak: één dag, één tijdstip en één meting per plek. Daardoor is er geen zicht op natuurlijke variatie en is de betrouwbaarheid niet vast te stellen. De niet-geijkte zuurstofmeter is een vierde probleem: de meetwaarde is mogelijk systematisch vertekend. De conclusie 'veroorzaakt' is dus te sterk; hooguit is er een aanwijzing voor een verband.
2. Ontwerp een verbeterd meetplan met minimaal drie concrete aanpassingen en leg uit welk zwak punt elke aanpassing oplost.
Read the worked answer
Aanpassing 1: herhaal de metingen. Meet op zijn minst drie keer per plek en bij voorkeur op vier verschillende dagen, op vaste tijdstippen. Dit lost de zwakke steekproef op en maakt het mogelijk om spreiding en foutenbalken te berekenen. Aanpassing 2: meet confounders mee. Noteer temperatuur, regenval, stroming, maaitijdstip en eventuele lozingen. Zo kan de groep onderscheiden of het patroon aan de parkeerplaats ligt of aan warmte en oeferbeheer. **Aanpassing 3: kalibreer en controleer de apparatuur.**ijk de zuurstofmeter en neem duplo monsters; laat fosfaat eventueel in het lab bevestigen. Dit verbetert de validiteit van de metingen. Aanpassing 4: breid de ruimtelijke opzet uit. Meet ook bovenstrooms van de parkeerplaats en op meerdere afstanden, zodat een gradient zichtbaar wordt. Verwerk de resultaten in een grafiek met foutenbalken. Ten slotte: formuleer vooraf een hypothese en leg vast welke variabele onafhankelijk, afhankelijk en constant moet blijven.
3. Herschrijf de conclusie wetenschappelijk verantwoord en leg uit waarom het ontbreken van foutenbalken een probleem is.
Read the worked answer
Een verantwoorde conclusie is: 'Op de meetdag was het fosfaatgehalte bij de uitlaat van de parkeerplaats hoger en het zuurstofgehalte lager dan op de referentieplek. Dat is een aanwijzing dat de parkeerplaats bijdraagt aan eutrofiëring, maar het is geen bewijs van causaal verband. De verschillen kunnen ook samenhangen met temperatuur, maaien of andere bronnen. Vervolgmetingen moeten uitwijzen of het patroon stand houdt.' Het ontbreken van foutenbalken is een probleem omdat de lezer dan niet kan zien of de verschillen groter zijn dan de meetonzekerheid. Een verschil van 0,2 mg/L fosfaat kan betekenisvol zijn, maar ook binnen de foutmarge van de test vallen. Zonder herhaalde metingen is er geen standaarddeviatie en dus geen foutenbalk. Daardoor lijkt het resultaat nauwkeuriger dan het is. De groep moet dus niet alleen de gemiddelden tonen, maar ook de spreiding en het aantal metingen.