Samenvattingen · Natuur, Leven en TechnologieNL · HAVO

Exacte wetenschappen en technologie: interdisciplinariteit en innovatie

Dit onderwerp behandelt domein B van NLT: hoe de bètadisciplines samenhangen via een handvol verbindende concepten (energie, materie, informatie en systeem), en hoe natuurwetenschap en technologie elkaar voortdurend voeden. Je leert het verschil tussen fundamenteel en toegepast onderzoek, hoe kennis via de innovatieketen een product wordt, en hoe technologie en samenleving elkaar wederzijds beïnvloeden. Omdat NLT een schoolexamenvak zonder centraal examen is, wordt deze stof getoetst in de NLT-modules en het schoolexamen (SE).

4Onderdelenca. 26min leestijd3VaardighedenNiveauBasis 1 · Standaard 3

T·0555 / 8

Examenprofiel

Interdisciplinariteit herkennen en toepassen: uitleggen hoe verbindende concepten (energie, materie, informatie, systeem) de bètadisciplines met elkaar verbinden en in meerdere vakken op dezelfde manier terugkomen (B1).De wisselwerking tussen natuurwetenschap en technologie beschrijven: fundamenteel en toegepast onderzoek onderscheiden en de tweezijdige beïnvloeding van wetenschap en techniek verklaren met voorbeelden in beide richtingen (B2).Van kennis naar product redeneren: de innovatieketen doorzien, de terugkoppeling van markt en samenleving benoemen, en bedoelde én onbedoelde maatschappelijke effecten van technologie beoordelen met technology assessment (B2).

Operatoren:leg uitverklaarberedeneervergelijkinterpreteerbeoordeel

basisniveau

Herken de vier verbindende concepten en de stappen van de innovatieketen, en noem voorbeelden van de wisselwerking tussen wetenschap, technologie en samenleving.

verhoogd niveau

Analyseer een concrete technologie interdisciplinair, plaats haar op de innovatieketen en beoordeel de bedoelde én onbedoelde maatschappelijke effecten met technology assessment.

Diepte

Schrift

Inhalt · 4 onderdelen

Exacte wetenschappen en technologie: interdisciplinariteit en innovatie

Interdisciplinariteit: de verbindende concepten#

Basisexamenblad-nl

Verbindende concepten en de bètadisciplines

Afb. 1De vier verbindende concepten (energie, materie, informatie, systeem) komen elk in meerdere bètadisciplines terug. Doordat ze de vakken op dezelfde manier raken, vormen ze de brugbegrippen die interdisciplinair denken mogelijk maken.

Wat de losse bètavakken — natuurkunde, scheikunde, biologie, aardwetenschappen en wiskunde — werkelijk met elkaar verbindt, is niet alleen dat je ze in een NLT-module naast elkaar gebruikt, maar dat ze een aantal diepe, inhoudelijke begrippen delen die overal terugkeren. Zulke begrippen heten verbindende concepten of brugbegrippen: gedachten die zo algemeen zijn dat ze in elk vak opduiken en de vakken zo aan elkaar knopen. Voor NLT zijn er vier bijzonder belangrijk — energie, materie (of stof), informatie en systeem. Het is goed om dit meteen scherp te onderscheiden van de vaardigheid om interdisciplinair te wérken: daar gaat het om de aanpak, hier om de inhoud — het „wat” dat de vakken werkelijk deelt. In de figuur zie je hoe deze vier concepten elk naar meerdere disciplines lopen, zodat ze samen een web van samenhang vormen.

Het eerste verbindende concept is energie. Energie is het vermogen om iets te veranderen — om arbeid te verrichten, te verwarmen of te laten stromen — en de kern ervan is dat energie nooit verdwijnt maar alleen van vorm verandert: de wet van behoud van energie. Dat idee is in de natuurkunde thuis (bewegings-, zwaarte-, warmte- en elektrische energie die in elkaar omzetten), maar precies hetzelfde behoud stuurt de scheikunde (reactie-energie: exotherme reacties staan energie af, endotherme nemen op), de biologie (fotosynthese legt zonne-energie vast in glucose, verbranding maakt die weer vrij) en de aardwetenschappen (de stralingsbalans die het klimaat bepaalt). Omdat overal dezelfde boekhouding geldt — wat er aan energie in gaat, komt er in een andere vorm weer uit — kun je een vraagstuk over de energietransitie én een voedselketen met hetzelfde begrip te lijf. Energie is daarmee misschien wel het universeelste brugbegrip van de bètawereld.

Het tweede concept is materie, ook wel stof genoemd. Alle materie is opgebouwd uit deeltjes — atomen, moleculen, ionen — en ook massa blijft behouden: bij een verandering verdwijnt geen materie, ze wordt hooguit anders gerangschikt. In de scheikunde is dit deeltjesmodel het fundament: stoffen reageren doordat atomen zich herschikken, en een reactievergelijking moet daarom aan beide kanten kloppen. Maar hetzelfde deeltjes- en behoudsidee draagt de biologie (koolstof, stikstof en water doorlopen kringlopen waarin dezelfde atomen telkens opnieuw worden gebruikt) en de aardwetenschappen (de koolstofkringloop tussen atmosfeer, oceaan, gesteente en leven). Dat materie in kringlopen rondgaat — nooit geschapen, nooit vernietigd, alleen omgezet — verklaart waarom vervuiling niet „weg” is zodra je haar loost, en waarom een ecosysteem zichzelf in stand kan houden. Zo verbindt het begrip materie de scheikunde van de reactie met de biologie en de aarde van de kringloop.

Het derde concept, informatie, is jonger maar minstens zo verbindend. Informatie gaat over signalen, gegevens en codes: iets dat een boodschap draagt en een systeem laat reageren. In de biologie is het erfelijk materiaal DNA letterlijk een informatiedrager — een code van vier basen die bepaalt welke eiwitten een cel maakt — en zenuwcellen geven prikkels door als elektrische en chemische signalen. In de natuurkunde en de techniek gaat informatie over meten, data en communicatie: een sensor zet een grootheid om in een signaal, en dat signaal wordt verwerkt, opgeslagen en verzonden. Ook een regelsysteem draait op informatie: het meet, vergelijkt en stuurt bij. Doordat je zulke uiteenlopende zaken als een gen, een zenuwprikkel en een meetsignaal met hetzelfde begrip „informatie” kunt beschrijven, wordt zichtbaar dat biologie, natuurkunde en informatica dezelfde taal spreken — een inzicht dat aan de basis ligt van vakgebieden als de bio-informatica.

Het vierde concept is het systeem: een geheel van onderdelen die samenwerken, dat je beschrijft met een invoer, een proces, een uitvoer en — cruciaal — terugkoppeling. Deze systeemblik past op een cel, een organisme, een ecosysteem, een klimaat, een schakeling en een fabriek. Overal geldt hetzelfde: door de terugkoppeling kan een systeem zichzelf regelen (negatieve terugkoppeling houdt de lichaamstemperatuur of een kamerthermostaat stabiel) of juist ontsporen (positieve terugkoppeling versterkt, zoals smeltend poolijs dat de opwarming aanjaagt). Omdat energie, materie en informatie altijd dóór zo'n systeem stromen, bindt het systeembegrip de andere drie samen: je volgt hoe energie, stof en signalen een geheel in- en uitgaan. Samen vormen energie, materie, informatie en systeem een gereedschapskist waarmee je élk NLT-thema kunt ontleden — en juist doordat ze in alle vakken terugkeren, maken ze interdisciplinair denken mogelijk.

Uitgewerkt voorbeeld

De verbindende concepten in de fotosynthese

Laat voor de fotosynthese zien welke verbindende concepten en welke bètadisciplines erin samenkomen. Benoem per concept de discipline(s) waarmee het het thema verbindt.

Stap 1 — Energie
Bij fotosynthese wordt stralingsenergie van het zonlicht vastgelegd als chemische energie in glucose; door verbranding of ademhaling komt die energie later weer vrij. Behoud van energie is de rode draad. Dit verbindt de natuurkunde (licht en energie) met de biologie (energiehuishouding van de cel).
Stap 2 — Materie
Koolstofdioxide en water worden omgezet in glucose en zuurstof; de vergelijking is aan beide kanten in balans, want atomen gaan niet verloren. Dit verbindt de scheikunde (de reactie) met de biologie en de aardwetenschappen (de koolstofkringloop).
$\ce{6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 + 6 O2}$
Stap 3 — Informatie en systeem
Het DNA van de plant codeert voor de enzymen en het bladgroen die de reactie mogelijk maken (informatie), en het blad is een systeem met invoer (licht, CO₂, water), een proces (fotosynthese) en uitvoer (glucose, O₂), geregeld door terugkoppeling via de huidmondjes. Dit verbindt de biologie met de informatie- en systeemblik.

Resultaat: Resultaat: de fotosynthese verweeft alle vier de verbindende concepten — energie (licht wordt chemische energie), materie (een sluitende stofomzetting in de koolstofkringloop), informatie (DNA stuurt de enzymen) en systeem (het blad als geregeld geheel) — en raakt daarmee de natuurkunde, scheikunde, biologie en aardwetenschappen tegelijk. Zo maakt één thema zichtbaar dat de vakken dezelfde brugbegrippen delen.

Veelgemaakte fouten

Een verbindend concept verwarren met een gewoon vakbegrip: energie of systeem is juist verbindend omdat het in meerdere disciplines op dezelfde manier terugkomt, niet omdat het bij één vak hoort.
Denken dat interdisciplinariteit alleen een werkwijze is; de kern is dat de vakken inhoudelijk dezelfde brugbegrippen delen.
Materie en energie door elkaar halen: materie is de stof (deeltjes, massa), energie is het vermogen om te veranderen — beide blijven behouden, maar het zijn verschillende grootheden.
Bij een thema slechts één discipline noemen, terwijl de kracht van een verbindend concept juist is dat het meerdere vakken tegelijk raakt.

Actieve herhaling

Neem het thema „een warmtepomp die een huis verwarmt”. Benoem welke verbindende concepten (energie, materie, informatie, systeem) erin een rol spelen en koppel elk aan minstens één bètadiscipline. Leg voor twee van de concepten uit waarom ze het thema aan meerdere vakken verbinden.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma Natuur, Leven en Technologie (HAVO) (CvTE / Examenblad)

De wisselwerking tussen natuurwetenschap en technologie#

Standardexamenblad-nl

Tweezijdige wisselwerking wetenschap–technologie

Afb. 2Wetenschap en technologie voeden elkaar tweezijdig: fundamentele kennis maakt nieuwe apparaten mogelijk, en die apparaten (instrumenten) maken op hun beurt nieuwe kennis mogelijk. Het toegepaste spoor mondt uit in een concrete toepassing.

Om de plaats van technologie in de wetenschap te begrijpen, moet je eerst twee soorten onderzoek onderscheiden. Fundamenteel onderzoek is onderzoek uit pure nieuwsgierigheid: het wil begrijpen hoe de wereld in elkaar zit, zonder dat er meteen een toepassing in zicht is. De vraag is „hoe zit het?” — hoe gedragen elektronen zich, waaruit bestaat een atoomkern, hoe werkt een cel? Toegepast onderzoek richt zich juist op een concreet probleem of doel: het wil kennis inzetten om iets te maken of op te lossen. De vraag is „hoe maak of los ik dit?” — hoe bouw ik een snellere chip, een betere batterij, een werkzaam medicijn? In de figuur zie je beide, en vooral hoe ze met elkaar en met de technologie samenhangen. Het onderscheid is niet absoluut — veel onderzoek zit ertussenin — maar het helpt je te zien waaróm een samenleving óók onderzoek betaalt dat niet meteen geld oplevert.

De kern van dit domein is dat natuurwetenschap en technologie elkaar voortdurend voeden: het is een tweezijdige wisselwerking, geen eenrichtingsverkeer. De eerste richting is de bekende: wetenschap levert kennis, en met die kennis maakt de techniek nieuwe apparaten. Zonder de wetten van het elektromagnetisme geen elektromotor, generator of radio; zonder de quantummechanica geen transistor, laser of LED; zonder de moleculaire biologie geen gerichte medicijnen of gentechniek. In de figuur is dit de pijl van „fundamentele kennis” naar „technologie”. Deze richting voelt vanzelfsprekend: eerst begrijpen, dan bouwen. Ze verklaart waarom landen fundamenteel onderzoek financieren dat pas jaren — soms decennia — later vrucht draagt. De halfgeleiderfysica van de vorige eeuw leek nutteloos abstract, maar zonder haar zou de hele digitale wereld niet bestaan.

Maar er loopt ook een pijl terug, en die is minstens zo belangrijk: technologie levert de instrumenten waarmee de wetenschap pas nieuwe dingen kán waarnemen. Telkens als de techniek een beter meetinstrument bouwt, opent zich een nieuw stuk werkelijkheid voor het onderzoek. De microscoop maakte de cel en de bacterie zichtbaar en stichtte zo de celbiologie en de microbiologie; de telescoop opende het heelal en veranderde ons wereldbeeld; de MRI-scanner en de röntgenbuis laten in een levend lichaam kijken; de deeltjesversneller toont de bouwstenen van de materie; en de DNA-sequencer maakte het lezen van complete genomen mogelijk. In de figuur is dit de pijl van „technologie” terug naar „fundamentele kennis”. Zonder deze richting zou de wetenschap vastlopen op de grens van wat het blote oog kan waarnemen — het instrument verlegt die grens keer op keer.

Tussen die twee richtingen in staat het toegepaste onderzoek, dat kennis omzet in bruikbare technologie — de pijl van „technologie” naar „toepassing” in de figuur. Vaak is de wisselwerking een spiraal: fundamentele kennis maakt een instrument mogelijk, dat instrument levert nieuwe fundamentele kennis op, en die kennis maakt weer een beter instrument mogelijk. De optica (fundamenteel) gaf de lens (techniek), de lens gaf de microscoop, de microscoop gaf de celtheorie (fundamenteel), en de celtheorie voedt weer de medische techniek. Zo jagen wetenschap en techniek elkaar op. Daarom is de scheiding tussen „zuivere” en „toegepaste” wetenschap in de praktijk vloeiend, en is het onverstandig om alleen onderzoek te betalen dat meteen geld oplevert: juist het ogenschijnlijk nutteloze fundamentele onderzoek legt de basis voor de technologie van overmorgen.

Het is belangrijk dit onderscheid en deze wisselwerking scherp te houden, want ze verklaren hoe vooruitgang echt werkt. Een enkele doorbraak in het lab wordt zelden meteen een product, en een nieuw apparaat is bijna nooit alleen „techniek” maar draagt jaren of eeuwen wetenschap in zich. Wie vraagt „waar is dit onderzoek góéd voor?” mist dat fundamenteel onderzoek zijn waarde vaak pas ver in de toekomst en langs onvoorziene wegen bewijst — de wereldwijde webtechnologie ontstond als bijproduct van fundamenteel deeltjesonderzoek. Omgekeerd kan een samenleving die alleen fundamenteel onderzoek doet en de techniek verwaarloost, die kennis niet benutten. De gezonde situatie is de wisselwerking zelf: nieuwsgierigheid en toepassing, kennis en instrument, die elkaar afwisselen en versterken. In de volgende paragraaf volg je die kennis verder, van het lab helemaal tot de markt.

Fundamenteel versus toegepast onderzoek

Afb. 3De twee soorten onderzoek naast elkaar. Het onderscheid is niet absoluut — veel onderzoek zit ertussenin — maar het maakt duidelijk waarom een samenleving beide soorten onderzoek nodig heeft en financiert.

Uitgewerkt voorbeeld

Twee onderzoeken classificeren en de terugkoppeling uitleggen

Classificeer twee onderzoeken en leg de terugkoppeling uit: (a) een onderzoeker verbetert de microscoop en ziet voor het eerst bacteriën; (b) een fabrikant ontwikkelt een krasvaste coating voor brillenglazen. Welk onderzoek is fundamenteel, welk toegepast, en hoe maakte het instrument nieuwe wetenschap mogelijk?

Stap 1 — Onderzoek (a) classificeren
Het waarnemen van bacteriën is gedreven door nieuwsgierigheid — „hoe ziet de kleine wereld eruit?” — en levert nieuwe fundamentele kennis op (de microbiologie). Het bouwen van een betere microscoop is een technische verbetering; de wetenschap erachter is dus fundamenteel onderzoek dat door een instrument mogelijk werd gemaakt.
Stap 2 — Onderzoek (b) classificeren
De krasvaste coating lost een concreet, praktisch probleem op (brillenglazen die niet krassen). Er is een duidelijk doel en een product. Dit is toegepast onderzoek: kennis wordt ingezet om iets bruikbaars te maken.
Stap 3 — De terugkoppeling benoemen
De verbeterde microscoop (technologie) opende een heel nieuw stuk werkelijkheid en maakte zo een nieuwe wetenschap mogelijk: de cel- en microbiologie (de pijl technologie → fundamentele kennis). Die kennis voedde later de medische techniek weer — kennis en instrument wisselen elkaar dus af.

Resultaat: Resultaat: onderzoek (a) is fundamenteel onderzoek, mogelijk gemaakt door een technisch instrument; onderzoek (b) is toegepast onderzoek. De kern is de tweezijdige wisselwerking: de microscoop is niet „alleen techniek” maar het gereedschap waarmee de wetenschap iets nieuws kon zien — precies de pijl die in de figuur van technologie terugloopt naar de fundamentele kennis.

Veelgemaakte fouten

Denken dat wetenschap altijd vóór technologie komt (eerst begrijpen, dan bouwen); vaak levert een nieuw instrument juist de kennis op — de wisselwerking loopt twee kanten op.
Fundamenteel onderzoek „nutteloos” noemen omdat het geen directe toepassing heeft; de waarde ervan blijkt vaak pas veel later en langs onvoorziene wegen.
Fundamenteel en toegepast onderzoek als strikt gescheiden zien, terwijl veel onderzoek ertussenin zit en beide elkaar voortdurend voeden.
Een instrument als „alleen techniek” zien en vergeten hoeveel wetenschappelijke kennis erin verwerkt zit.

Actieve herhaling

Bekijk twee onderzoeken: (1) een team meet nauwkeuriger dan ooit de massa van een elementair deeltje; (2) een bedrijf ontwikkelt een goedkopere zonnecel. Classificeer elk als fundamenteel of toegepast en beargumenteer je keuze. Leg daarna met een voorbeeld uit hoe een nieuw instrument nieuwe fundamentele wetenschap mogelijk kan maken.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma Natuur, Leven en Technologie (HAVO) (CvTE / Examenblad)

Van kennis naar product: de innovatieketen#

Standardexamenblad-nl

De innovatieketen met terugkoppeling

Afb. 4De innovatieketen: van fundamenteel onderzoek via toegepast onderzoek, ontwikkeling, prototype en productie naar de markt en de samenleving. De terugkoppelingspijl toont hoe vraag, geld en wetgeving vanuit markt en maatschappij het onderzoek weer sturen.

Een wetenschappelijke ontdekking is nog geen product. Tussen het eerste inzicht in een laboratorium en het moment dat je iets in de winkel koopt, ligt een lange keten van stappen: de innovatieketen. In de figuur zie je die keten: van fundamenteel onderzoek via toegepast onderzoek, ontwikkeling, een prototype en de productie naar de markt en uiteindelijk de samenleving. Elke schakel voegt iets toe. Fundamenteel onderzoek levert het inzicht; toegepast onderzoek onderzoekt of en hoe je het kunt gebruiken; ontwikkeling maakt er een werkend, maakbaar ontwerp van; het prototype bewijst dat het werkt; de productie maakt het in aantallen en tegen een haalbare prijs; en de markt brengt het bij de gebruiker. Onderzoek en ontwikkeling samen heten ook wel research and development, kortweg R&D — het geheel waarmee bedrijven en instellingen nieuwe producten voortbrengen.

De reis door deze keten is lang, duur en onzeker. Van veel veelbelovende laboratoriumideeën haalt maar een handjevol de markt; de rest sneuvelt onderweg omdat het toch niet werkt, te duur is, niet veilig blijkt of door iets beters wordt ingehaald. Ook duurt het pad vaak jaren tot decennia: tussen de eerste beschrijving van een verschijnsel en een bruikbaar product zit gemakkelijk een generatie. Daarom is innovatie riskant en kostbaar, en verdelen bedrijven en overheden hun R&D-budgetten zorgvuldig. Het verklaart ook waarom een uitvinding en een innovatie niet hetzelfde zijn: een uitvinding is het nieuwe idee of de eerste werkende versie, terwijl een innovatie pas bestaat als dat idee ook echt in gebruik wordt genomen en waarde krijgt in de samenleving. Veel briljante uitvindingen zijn nooit een innovatie geworden, simpelweg omdat ze de latere schakels van de keten niet haalden.

De stap waarin kennis waarde krijgt, heeft een eigen naam: valorisatie. Valoriseren betekent letterlijk „te gelde maken”, of ruimer: kennis omzetten in maatschappelijke of economische waarde — een product, een dienst, een bedrijf, een betere behandeling. Universiteiten en kennisinstellingen zien valorisatie tegenwoordig als een van hun kerntaken, naast onderzoek en onderwijs: het is niet genoeg om kennis te maken, ze moet ook haar weg naar de samenleving vinden. Valorisatie gebeurt op vele manieren — via een octrooi (patent) dat een uitvinding beschermt, via een spin-off-bedrijf dat rond de kennis wordt opgericht, via samenwerking met de industrie, of via open publicatie waar anderen op voortbouwen. Waar valorisatie ontbreekt, blijft waardevolle kennis liggen; waar ze goed werkt, stroomt onderzoek door naar toepassingen die het dagelijks leven veranderen.

De innovatieketen is geen eenrichtingsstraat van links naar rechts, want vanaf het eind loopt een krachtige terugkoppeling terug naar het begin — de pijl van „markt & maatschappij” naar het onderzoek in de figuur. Wat de markt vraagt, stuurt waar onderzoekers en bedrijven hun geld en aandacht op richten: een grote vraag naar schone energie of naar een vaccin jaagt het bijbehorende onderzoek aan. Ook geld werkt zo: winst uit succesvolle producten en subsidies van de overheid financieren de volgende ronde onderzoek. En de samenleving stelt grenzen via wetgeving en veiligheidseisen — een geneesmiddel moet eerst door strenge testfasen voordat het op de markt mag, en die eisen bepalen mede welk onderzoek nodig is. Door deze terugkoppeling is de innovatieketen eigenlijk een kringloop: onderzoek voedt de markt, en de markt en de samenleving voeden op hun beurt het onderzoek.

Om de keten te doorgronden helpt het een concreet product er stap voor stap op te plaatsen, zoals in het uitgewerkte voorbeeld. Je ziet dan dat vrijwel elk alledaags apparaat een lange voorgeschiedenis van onderzoek, mislukte prototypes en geleidelijke verbetering heeft. Belangrijk is te beseffen dat de schakels elkaar overlappen en dat de keten zelden netjes één keer wordt doorlopen: ontwikkeling en prototype wisselen elkaar in vele ronden af (de ontwerpcyclus uit het vaardighedendomein zit hierin verscholen), en marktervaring stuurt verbeteringen terug naar de ontwikkeling. De innovatieketen is dus geen strak schema maar een denkraam dat je helpt begrijpen waar een technologie vandaan komt, hoeveel er tussen idee en product ligt, en wie er allemaal aan meebetalen en meebeslissen. In de volgende paragraaf kijk je naar de laatste schakel — de samenleving — en de wisselwerking tussen technologie en maatschappij.

Uitgewerkt voorbeeld

De LED-lamp op de innovatieketen plaatsen

Plaats de LED-lamp op de innovatieketen en benoem per fase wat er ongeveer gebeurde. Geef ook een voorbeeld van terugkoppeling vanuit de markt of de samenleving.

Stap 1 — Fundamenteel onderzoek
De halfgeleiderfysica en de quantummechanica verklaren hoe een halfgeleider onder spanning licht kan uitzenden (elektroluminescentie). Dit inzicht ontstond uit nieuwsgierigheidsgedreven onderzoek naar hoe elektronen zich in materialen gedragen, zonder dat er meteen een lamp in beeld was.
Stap 2 — Toegepast onderzoek en ontwikkeling
Onderzoekers zochten materialen die efficiënt en in de juiste kleur licht geven. Vooral een goede blauwe LED — nodig om samen met andere kleuren wit licht te maken — bleek heel lastig en kostte decennia van materiaalonderzoek en ontwikkeling.
Stap 3 — Prototype, productie en markt
De eerste LED's waren zwak en duur, geschikt als indicatielampje maar niet als verlichting. Door de productie te verbeteren werden ze steeds helderder, goedkoper en betrouwbaarder, tot ze rijp waren voor de markt als energiezuinige verlichting voor huis en straat.
Stap 4 — Terugkoppeling
De maatschappelijke vraag naar energiezuinige verlichting en wetgeving die de gloeilamp uitfaseerde, joegen het onderzoek en de opschaling verder aan — de pijl van markt & maatschappij terug naar het onderzoek. Marktvraag en regelgeving stuurden zo de innovatie.

Resultaat: Resultaat: de LED-lamp doorloopt de hele keten — van fundamentele halfgeleiderfysica, via jarenlang materiaalonderzoek en ontwikkeling van de blauwe LED, langs prototypes en productieverbetering, naar een marktrijp product. De vraag naar zuinige verlichting en het verbod op de gloeilamp vormen een duidelijke terugkoppeling van de samenleving naar het onderzoek.

Veelgemaakte fouten

Een uitvinding gelijkstellen aan een innovatie: pas als een idee ook echt in gebruik wordt genomen en waarde krijgt, spreek je van innovatie.
De innovatieketen als strikt eenrichtingsverkeer zien en de terugkoppeling van markt en maatschappij naar het onderzoek vergeten.
Onderschatten hoe lang en onzeker het pad van lab naar markt is; de meeste laboratoriumideeën halen de markt niet.
Valorisatie verwarren met alleen „geld verdienen”; het gaat om kennis omzetten in maatschappelijke én economische waarde.

Actieve herhaling

Kies de LED-lamp, de zonnecel of een mRNA-vaccin en plaats de technologie op de innovatieketen. Beschrijf per fase (fundamenteel onderzoek, toegepast onderzoek, ontwikkeling, prototype, productie, markt) wat er ongeveer gebeurde, en geef één voorbeeld van terugkoppeling van de markt of de samenleving naar het onderzoek.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma Natuur, Leven en Technologie (HAVO) (CvTE / Examenblad)

Technologie en samenleving#

Standardexamenblad-nl

Wisselwerking technologie–samenleving

Afb. 5Technologie en samenleving beïnvloeden elkaar wederzijds. Technologie levert bedoelde én onbedoelde effecten die de samenleving raken; de samenleving stuurt de technologie op haar beurt terug via wetgeving, markt en ethiek.

Technologie staat nooit los van de samenleving: de twee beïnvloeden elkaar wederzijds. Aan de ene kant verandert technologie de samenleving diepgaand — de boekdrukkunst, de stoommachine, de auto, de antibiotica, de computer en de smartphone hebben elk hoe we leven, werken en met elkaar omgaan omgegooid. Aan de andere kant stuurt de samenleving welke technologie er komt en hoe ze wordt gebruikt, via wetgeving, ethiek en de markt. In de figuur zie je die tweezijdige wisselwerking. Het is belangrijk dit te onderscheiden van een persoonlijke ethische afweging: daar weeg je als individu wat jij juist vindt, terwijl het hier gaat om de wisselwerking op macroniveau — hoe technologie en maatschappij als geheel elkaar vormen. Wie een technologie wil begrijpen, moet dus altijd ook naar haar maatschappelijke inbedding kijken.

Elke technologie heeft bedoelde effecten — de doelen waarvoor ze is gemaakt — maar bijna altijd óók onbedoelde effecten, gevolgen die niemand vooraf zo bedoelde. In de figuur lopen vanuit „technologie” twee pijlen: één naar de bedoelde en één naar de onbedoelde effecten. De auto is bedoeld om ons snel en vrij te verplaatsen; onbedoeld bracht hij files, verkeersdoden en luchtvervuiling. Kunstmest is bedoeld om meer voedsel te telen en heeft honger teruggedrongen; onbedoeld leidt de uitspoeling ervan tot vermesting van sloten en meren. Sociale media zijn bedoeld om mensen te verbinden; onbedoeld verspreiden ze ook desinformatie en kunnen ze verslavend werken. De onbedoelde effecten zijn niet per se slecht — soms pakken ze juist gunstig uit — maar ze zijn per definitie moeilijk te voorzien, en juist daarom vragen ze om aandacht. Innoveren zonder oog voor bijwerkingen is als een medicijn geven zonder de bijsluiter te lezen.

Om onbedoelde effecten niet pas achteraf te ontdekken, probeert men ze vooraf in te schatten. Dat systematisch vooraf onderzoeken van de mogelijke maatschappelijke gevolgen van een nieuwe technologie heet technology assessment (TA), oftewel technologische effectbeoordeling. Bij TA breng je vóór de brede invoering in kaart wat een technologie kan betekenen voor gezondheid, milieu, economie, privacy en werk — de goede kanten én de risico's. Het doel is niet om vernieuwing tegen te houden, maar om met open ogen te kiezen: welke technologie willen we, onder welke voorwaarden, en welke risico's vinden we aanvaardbaar? TA gebeurt op macroniveau, vaak door onafhankelijke instituten die de politiek en de samenleving adviseren. Het is lastig, want je moet de gevolgen inschatten van iets dat nog nauwelijks bestaat — maar juist bij ingrijpende technologie (kernenergie, genbewerking, kunstmatige intelligentie) is die blik vooruit onmisbaar.

Een steeds belangrijker maatstaf bij die afweging is duurzaamheid: de mate waarin een technologie voorziet in de behoeften van nu zonder die van toekomstige generaties te schaden. Duurzaamheid is verschoven van een bijkomstigheid naar een echt ontwerpcriterium — een harde eis in het programma van eisen, net zo belangrijk als prijs of prestatie. Denk aan grondstofgebruik, energieverbruik, uitstoot, en of een product aan het eind kan worden hergebruikt of gerecycled (de circulaire economie). Deze bredere houding, waarbij je maatschappelijke en ethische gevolgen al tijdens het onderzoek en het ontwerp meeweegt in plaats van achteraf, heet verantwoorde innovatie. Verantwoorde innovatie betekent samen met belanghebbenden — gebruikers, omwonenden, overheid — nadenken over wat wenselijk is, en niet alleen over wat technisch kan of geld oplevert. Zo wordt de terugkoppeling van de samenleving naar de technologie geen rem achteraf, maar een stuurwiel vooraf.

De pijl terug in de figuur — van „samenleving” naar „technologie” — staat voor die sturing. De samenleving stuurt technologie langs drie grote wegen. Via wetgeving stelt de overheid grenzen en eisen: veiligheidsnormen, milieuregels, een verbod of juist een verplichting (denk aan het uitfaseren van de gloeilamp of de gordelplicht). Via de markt bepalen de keuzes van miljoenen kopers welke technologie doorbreekt en welke verdwijnt — vraag en prijs sturen mee. En via ethiek en publiek debat verschuift wat we maatschappelijk aanvaardbaar vinden, wat weer in wetten en marktgedrag doorwerkt. Zo is de verhouding tussen technologie en samenleving een echte wisselwerking: technologie verandert de samenleving, en de samenleving vormt en begrenst de technologie. Voor NLT betekent dit dat je een technologie nooit alleen technisch beoordeelt, maar altijd ook vraagt: wat doet ze met ons, en wat willen wij met haar?

Uitgewerkt voorbeeld

De smartphone op bedoelde en onbedoelde effecten analyseren

Analyseer de smartphone op bedoelde en onbedoelde maatschappelijke effecten en laat de wisselwerking met de samenleving zien. Betrek er ook technology assessment bij.

Stap 1 — Bedoelde effecten
De smartphone is gemaakt om te communiceren en altijd bereikbaar te zijn, en biedt daarnaast toegang tot informatie, navigatie, foto's en betalen. Dit zijn de doelen waarvoor het apparaat is ontworpen — de bedoelde effecten die de samenleving in razend tempo hebben veranderd.
Stap 2 — Onbedoelde effecten
Onbedoeld ontstonden schermverslaving en afleiding, druk op privacy door het verzamelen van locatie- en gebruiksgegevens, de snelle verspreiding van desinformatie, en een berg elektronisch afval met grondstofwinning voor accu's. Sommige gevolgen zijn schadelijk, andere gewoon onvoorzien — en vooraf lastig te zien.
Stap 3 — Sturing en technology assessment
De samenleving stuurt terug: via wetgeving (privacyregels, regels tegen e-waste), via de markt (kopers kiezen betere camera's of een recht op reparatie) en via ethiek en debat (afspraken over schermtijd op scholen). Een technology assessment vooraf had op de privacy- en verslavingsrisico's kunnen wijzen, zodat maatregelen niet pas achteraf hoefden te komen.

Resultaat: Resultaat: de smartphone laat de tweezijdige wisselwerking zien. De bedoelde effecten (communicatie, informatie, navigatie) gaan gepaard met onbedoelde effecten (verslaving, privacydruk, desinformatie, e-waste), en de samenleving stuurt de technologie terug via wetgeving, markt en ethiek. Technology assessment probeert die onbedoelde effecten vooraf in te schatten, zodat we met open ogen kunnen kiezen.

Veelgemaakte fouten

Alleen de bedoelde effecten van een technologie noemen en de onbedoelde bijwerkingen vergeten, terwijl juist die om technology assessment vragen.
Denken dat onbedoelde effecten altijd slecht zijn; ze zijn per definitie onvoorzien, maar kunnen ook gunstig uitpakken.
Technology assessment verwarren met het tegenhouden van innovatie; het doel is met open ogen kiezen, niet remmen.
De wisselwerking als eenrichtingsverkeer zien (alleen technologie verandert de samenleving) en vergeten dat de samenleving de technologie óók stuurt via wetgeving, markt en ethiek.

Actieve herhaling

Analyseer de smartphone of kunstmest op zowel bedoelde als onbedoelde maatschappelijke effecten. Noem minstens twee bedoelde en twee onbedoelde effecten, en beschrijf één manier waarop de samenleving deze technologie stuurt (via wetgeving, markt of ethiek). Leg kort uit hoe technology assessment hierbij had kunnen helpen.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma Natuur, Leven en Technologie (HAVO) (CvTE / Examenblad)

Referenties en bronnen

Bronnen

CvTE / Examenblad

Examenprogramma Natuur, Leven en Technologie (HAVO)

Exacte wetenschappen en technologie: interdisciplinariteit en innovatie

Kernpunten

De verbindende concepten in de fotosynthese

Kernpunten

Twee onderzoeken classificeren en de terugkoppeling uitleggen

Kernpunten

De LED-lamp op de innovatieketen plaatsen

Kernpunten

De smartphone op bedoelde en onbedoelde effecten analyseren

Bronnen

Exacte wetenschappen en technologie: interdisciplinariteit en innovatie

Kernpunten

De verbindende concepten in de fotosynthese

Kernpunten

Twee onderzoeken classificeren en de terugkoppeling uitleggen

Kernpunten

De LED-lamp op de innovatieketen plaatsen

Kernpunten

De smartphone op bedoelde en onbedoelde effecten analyseren

Bronnen