Сайт вчителя ССЗШ № 81 ім. П. Сагайдачного м. Львова Наталії Романівни

урок № 2

більш детально у: http://osvita.ua/school/lessons_summary/biology/42509/



 

Тема. Методи вивчення організмів

 

  1. Дайте визначення термінам: біологія, ботаніка.
  2. Що є об’єктом вивчення біології?
  3. Що вивчає наука систематика?

Які ви знаєте біологічні науки?

Чи потрібно вивчати біологію? Якщо так, то навіщо?

В будь якій науці основою наукового пізнання являється побудова системи достовірного знання, яка ґрунтується на фактах. А фактом являється спостереження чи експеримент, що може бути відтворений і підтверджений. Однак, тлумачити одне та те саме спостереження різні учені можуть по-різному.

Основна послідовність етапів наукового дослідження є наступною:

1. накопичення фактів;

2. постановка головної проблеми;

3. формування гіпотези, що пояснює факти;

4. перевірка даної гіпотези за допомогою нових фактів.

В тому випадку, якщо нові факти не підтверджують гіпотезу, то висувається вже нова гіпотеза. Коли гіпотеза добре узгоджується із наявними фактами та дозволяє робити прогнози, які згодом підтверджуються, то, в такому випадку, вона стає науковою теорією.

Однак виникнення наукової теорії ще не означає, що вона буде вічною. Нові дані, які отримані в майбутньому, можуть вимагати її корегування.

Так для отримання нових фактів і формування гіпотез та теорій сучасна біологія використовує різні наукові методи. Ці методи можна розділити на 2 великі групи — це емпіричні і теоретичні.

При застосуванні емпіричних методів біологи працюють з природними об’єктами, визначаючи їхні властивості. До подібних методів належить спостереження і експеримент.

В ході спостереження вчений тільки реєструє хід природних процесів, однак не втручаючись в нього. В тому випадку, коли спостереження за певним біологічним об’єктом проводиться окремо — такий тип спостереження називається описовим. Коли ж під час спостереження дослідник працює відразу із декількома об’єктами, а далі порівнює результати — такий тип спостереження називають порівняльним. Головна перевага описових досліджень полягає в тому, що спостерігач ніяк не впливає на об’єкт свого спостережень. Однак в цьому випадку йому важко визначити роль певних факторів на вплив різних природних процесів.

Наприклад, у результаті багатократних спостережень було встановлено, що для проростання насіння потрібна вода. Насіння спочатку набухає, поглинаючи воду, а потім проростає. Отож без води насіння не проросте.

Проте, іноді для остаточного висновку одних спостережень недостатньо і тоді використовують науковий експеримент.

На відміну від методу спостереження, експериментальний метод передбачає навмисне втручання експериментатора у природу, що дозволяє встановити наслідки від впливу тих, чи інших факторів на об'єкт дослідження. Метод може застосовуватись як у природних умовах, так і лабораторних.

В ході експерименту вчений активно втручається в природні процеси. В ньому він штучно формує всі умови, в яких буде відбуватися експеримент. Все це дозволяє створити певну ситуацію, коли він може дослідити дію на певні біологічні процеси тільки одного фактора, залишаючи поза увагою інші фактори. Недоліком такого типу є те, що деякі штучно створені умови експерименту здатні відбиватися на нормальному функціонуванні певних біологічних об’єктів. В разі теоретичних методів науковці не працюють із об’єктом дослідження безпосередньо. Дослідники досліджують фізичні або математичні моделі природних об’єктів.

Наприклад, ви вирішили дізнатися, при якій температурі проростає насіння пшениці та кукурудзи. Для цього беруть два ящики із землею й висівають насіння цих культур. Один з ящиків ставлять у холодильник при температурі 2—3 °С, а інший залишають у кімнаті при температурі 18—20 °С. У цьому експерименті контрольованою умовою є температура. Далі спостерігають за появою сходів. Виявляється, що в холодному місці з’являються тільки сходи пшениці, а в теплому — сходи і пшениці, і кукурудзи. У цьому разі можна зробити висновок про те, що для проростання насіння кукурудзи потрібна вища температура, ніж для проростання пшениці. Ці знання ви отримали за допомогою експерименту. Якщо дослідники не лише фіксують зміни стану об’єктів дослідження, але й активно втручаються в події, то використані методи дослідження є експериментальними. Наприклад, для визначення стійкості нових хімічних засобів захисту рослин ними обробляють експериментальні рослини, а потім визначають час, потрібний на видалення з поверхні або тканин рослини діючої речовини.

В теоретичних методах вчені виділяють моделювання і математичну обробку даних, тобто статистичний метод. Така математична обробка інформації відбувається після припинення спостереження чи експерименту. Вона дозволяє досліднику на основі отриманих даних виявити зв’язки між окремими параметрами в біологічній системі, виявити вплив окремих факторів на різні біологічні системи і особливості їх взаємодії.

Головною основою моделювання є створення теорії щодо тієї або іншої біологічної системи, яка містить правила, згідно яких відбуваються зміни в даних біологічних системах, які аналізуються. Після створення даної теорії задаються початкові параметри — визначається початковий стан системи. Далі, зазвичай із використанням потужних комп’ютерів, проводиться аналіз того, як буде змінюватися система в випадку впливу правил висунутої теорії. Отримані результати спів ставляють із реальними фактами для існуючих в природі біологічних систем. В випадку коли відхилення від природних процесів є незначними, тоді у теорію та модель вносять певні правки і продовжують дослідження. Коли ж відхилення отримуються суттєві, у такому випадку створену теорію відкидають та пропонують нову.

Спосіб моделювання широко застосовується в тих ситуаціях, якщо проведення реального експерименту неможливе. Наприклад, досліджують певні еволюційні процеси або ж зміни екосистем в планетарному масштабі і т.п.

 

У разі застосування практичних методів дослідження науковці безпосередньо працюють з об’єктами дослідження, визначаючи їхні властивості. У ході спостереження дослідники лише реєструють об’єкти, події і процеси, які відбуваються. Якщо має місце реєстрація окремих об’єктів, подій або процесів, то використані методи є описовими. Якщо описується кілька об’єктів, подій або процесів з наступним порівнянням результатів, то використані методи є порівняльними. Особливим варіантом порівняльних досліджень можна вважати моніторинг, що проводиться як серія ідентичних досліджень певних об’єктів через визначені часові інтервали. У наш час подібні форми досліджень є дуже актуальними. Сучасні моніторингові дослідження дозволили, наприклад, визначити темпи зміни навколишнього середовища під впливом людської діяльності.

Теоретичні методи дослідження не передбачають безпосередньої роботи з об’єктами вивчення. У сучасній науці велике значення має математична обробка результатів, отриманих у ході практичних досліджень. Вона дозволяє виявити закономірні зміни об’єктів під впливом певних факторів і відокремити їх від випадкових відхилень, які виникають у ході дослідження. Моделювання біологічних об’єктів зазвичай здійснюється з допомогою комп’ютерних технологій і широко використовується для прогнозування напрямків майбутніх змін біологічних систем під впливом тих або інших факторів.

Для проведення біологічних досліджень широко використовують різноманітні прилади й реактиви.

Словникова робота:

Метод спостереження — є основою морфологічних наук, використовується, як на мікроскопічному, так і макроскопічному рівнях. Сутність методу полягає у встановленні індивідуальності об'єкта, що досліджується, без штучного втручання до його процесів життєдіяльності. Зібрана інформація використовується для подальшого дослідження.

Експеримент, або дослід,— це метод пізнання явищ природи в контрольованих людиною умовах; використовується для вивчення об'єктів чи процесів у спеціально створених штучних умовах.

Порівняльний метод — використовується для порівняння об'єкта дослідження з подібними об'єктами чи процесами. Він дозволяє відкривати нові види живих істот та класифікувати їх, детально аналізуючи схожі та відмінні риси порівняно з близькими до них формами.

Моніторинг — це метод постійного спостереження за станом окремих біологічних об'єктів, перебігом певних процесів в окремих екологічних системах, або у біосфері в цілому.

Статистичний метод — метод оснований на статистичній обробці кількісного матеріалу, зібраного у результаті інших досліджень (спостережень, експериментів, моделювань), що дозволяє його всебічно проаналізувати та встановити певні закономірності.

Біологія як наука сформувалася тільки завдяки експериментам, у яких використовували методи точних наук: фізики, хімії й математики. Без оптичних приладів і електронних мікроскопів неможливий був би прогрес ні у вивченні мікроорганізмів і клітин, ні у вивченні дрібних клітинних структур. Без хімічних досліджень не можна було б вивчити фізіологічні процеси, що відбуваються в організмах тварин, і з'ясувати, яким чином живляться рослини. Без математичних методів, що забезпечують кількісний аналіз отриманих результатів, просто не виникла б генетика й не було б зрозуміло, чому діти так схожі на своїх батьків. Адже генетика як наука сформувалася саме завдяки застосуванню статистичних методів.

На межі з точними і природничими науками виник цілий ряд біологічних дисциплін. І це не тільки біохімія, яка вивчає хімічні основи живого, але й біофізика, що досліджує фізичні процеси у живих системах різних рівнів, біометрія, яка використовує математичний апарат для статистичного аналізу біологічних даних і опису біологічних процесів, біоніка — наука, що знаходиться на межі біології та техніки і вирішує певні інженерні завдання на базі вивчення біологічних процесів. Інтегрується біологія не тільки з точними науками, але й навіть із суспільними. Нещодавно з'явилися науки соціобіологія, що займається проблемою співвідношення біологічного й соціального в угрупованнях живих організмів, та зоопсихологія, яка доводить, що у тварин також є психіка.

Біологія вивчає всі аспекти життя, зокрема, структуру, функціонування, зростання, походження, еволюцію і розподіл живих організмів на Землі. Класифікує і описує живі істоти, походження їх видів, взаємодія між собою і з навколишнім середовищем.

Як особлива наука біологія виділилася з природних наук в XIX столітті, коли вчені виявили, що живі організми володіють деякими загальними для всіх характеристиками. В основі сучасної біології лежать п'ять фундаментальних принципів: клітинна теорія, еволюція, генетика, гомеостаз і енергія. У наш час біологія - стандартний предмет в середніх і вищих навчальних закладах усього світу. Щорічно публікується більше мільйона статей і книг з біології та медицині.

  1. Які методи біологічних досліджень вам відомі?
  2. Навіщо потрібно досліджувати біологічні об’єкти?
  3. Які інструменти використовують учені для дослідження біологічних об’єктів?
  4. Чим відрізняються описові та експериментальні методи дослідження?
  5. Навіщо потрібні теоретичні методи дослідження?

 

 

 

 

 

 



Создан 16 сен 2014