Методы научного познания в биологии
Вспомните
1. Что такое научный метод? Какие научные методы познания вам известны?
Научный метод — это совокупность основных способов и методов решения задач с целью получения новых знаний, обобщения и углубления понимания совокупности фактов и теорий в любой области науки. Методы научного познания: наблюдение, эксперимент, описание, измерение.
Вернуть оригинал2. Охарактеризуйте основные этапы научного исследования.
Подготовительный этап – это часть работы, где вы все планируете, обдумываете, выбираете тему исследования, объект изучения, определяете основных участников исследовательской группы, механизмы, оборудование и инструменты или программные пакеты (в зависимости от вида вашей работы) и т.д., т.е. составляете предварительный, «рабочий» план выполнения НИР. На этом этапе в голове должна сложиться примерная схема или «картинка» вашего исследования.
Вернуть оригиналОсновной этап – это собственно сама работа. На этом этапе вы будете выполнять запланированное исследование, опираясь на план, составленный на подготовительном этапе и немного корректируя его в ходе выполнения исследований, с учетом задач, которые перед вами стоят.
Вернуть оригиналЗаключительный этап – выполняется по окончании основного этапа и требует от вас проведения анализа всех полученных данных, обработки результатов исследования, формирования выводов и заключений. На данном этапе может выясниться, что в работе есть некие недоработки или неточности. В этом случае, можно провести дополнительные работы, вернувшись на предыдущий этап, и затем уже сформировать окончательные выводы.
Вернуть оригинал3. Какими научными методами вы чаще всего пользуетесь в своей учебной и учебно-исследовательской работе?
Наблюдение, эксперимент, описание, измерение.
Вернуть оригиналСтр. 28
Подумайте
В чём заключается отличие современных биологических исследований от классических исследований, описанных в трудах биологов, живших в прошлых веках (до ХХ столетия)?
Вернуть оригиналСовременные биологические исследования отличаются от классических исследований, описанных в трудах биологов прошлых веков, следующими особенностями:
Вернуть оригиналТочность, качество, скорость обработки данных.
Вернуть оригиналИспользование экспериментального метода, который стал ведущим в биологии благодаря появлению новых приборов (электронный микроскоп, томограф и др.).
Вернуть оригиналПрименение моделирования, которое считают высшей формой эксперимента.
Вернуть оригиналВозможность исследовать объект, не находясь с ним рядом (использование достижений техники: камеры, интернета, спутниковой связи, аппаратов дистанционного управления и др.).
Вернуть оригиналТесное взаимодействие наук, системный подход к изучению объектов исследования.
Вернуть оригиналСтр. 29
Тренируемся
1. Приведите примеры общих и специальных методов, применяющихся в биологии.
К общим методам в биологии относятся, например:
Вернуть оригиналнаблюдение,
описание,
измерение,
сравнение,
эксперимент,
моделирование,
анализ и синтез.
К частным научным методам в биологии относятся:
Вернуть оригиналГенеалогический метод — применяется при составлении родословных людей, выявлении характера наследования некоторых признаков.
Вернуть оригиналИсторический метод — установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени.
Вернуть оригиналПалеонтологический метод — метод, позволяющий выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.
Вернуть оригиналЦентрифугирование — разделение смесей на составные части под действием центробежной силы.
Вернуть оригиналЦитологический (цитогенетический) метод — исследование строения клетки, её структур с помощью различных микроскопов.
Вернуть оригиналБиохимический метод — исследование химических процессов, происходящих в организме.
Вернуть оригинал
Стр. 29
2. Охарактеризуйте основные этапы научного исследования.
Основные этапы научного исследования:
Определение темы исследования и обоснование его актуальности.
Вернуть оригиналОпределение цели и задач исследования.
Аналитический обзор публикаций по теме.
Выбор методов исследования и их обоснование.
Вернуть оригиналТеоретическая часть исследования.
Экспериментальная часть исследования.
Обработка результатов исследования.
Формулировка выводов.
Составление и оформление отчёта.
3. Какое значение имеет сбор фактического материала для проведения исследования?
Сбор фактического материала является важнейшим этапом исследовательской работы.
Вернуть оригиналПеред тем как приступить к выдвижению и проверке различных гипотез, исследователь должен в достаточном количестве собрать исходную, первичную информацию об исследуемом объекте.
Вернуть оригиналЭто позволяет:
оценить факты и их взаимосвязи;
сформировать предложения по практическому применению полученных данных;
Вернуть оригиналсформулировать итоговые выводы и практические рекомендации по изучаемой проблеме.
Вернуть оригиналТаким образом, полнота собранных научных данных является необходимым требованием для правильной их интерпретации. Упустив из виду какие-либо важные факты, можно прийти к ошибочным выводам.
Вернуть оригинал4. Можно ли провести научное исследование без формулирования гипотезы?
Без формулирования гипотезы невозможно провести научное исследование, так как она определяет этапы выполнения исследовательской работы и является отправной точкой.
Вернуть оригиналСтр. 29
5. Всегда ли по результатам исследования возможно провести теоретическое обобщение?
Теоретическое обобщение по результатам исследования возможно только в том случае, если гипотеза была подтверждена.
Вернуть оригинал6. Какая теория может претендовать на возведение в ранг закона?
Называя какое-либо положение законом, учёные как бы подчёркивают его универсальность, неоспоримость и большую достоверность.
Вернуть оригиналСовершенствуемся
Используя материал статьи «Классическая модель научного метода», составьте схему, раскрывающую этапы проведения научного исследования и их взаимосвязь. Для выполнения данной работы вы можете использовать графические редакторы, установленные на вашем компьютере.
Вернуть оригиналКлассическая модель научного метода. Отдельные части научного метода применялись ещё философами Древней Греции. В частности, ими были разработаны правила логики и принципы ведения спора. Однако их целью чаще всего была не столько истина, сколько победа в судебных процессах, где главенствовал формализм. В XX в. была сформулирована гипотетически-дедуктивная модель научного метода, состоящая в последовательном применении следующих шагов:
Вернуть оригиналШаг 1. Используйте опыт: рассмотрите проблему и попытайтесь осмыслить её. Найдите известные ранее объяснения. Если это новая для вас проблема, переходите к шагу 2.
Вернуть оригиналШаг 2. Сформулируйте предположение. Если ничего из прежде известного не подходит, попробуйте сформулировать объяснение, изложите его кому-то другому или в своих записях.
Вернуть оригиналШаг 3. Сделайте выводы из предположения. Если оно (шаг 2) истинно, какие из него следствия, выводы, прогнозы можно сделать по правилам логики?
Вернуть оригиналШаг 4. Проведите проверку: найдите факты, противоречащие каждому из этих выводов, с тем чтобы опровергнуть гипотезу (шаг 2).
Вернуть оригиналИмейте в виду, что использование выводов (шаг 3) в качестве доказательств гипотезы (шаг 2) является логической ошибкой. Эта ошибка называется «подтверждение следствием». Постарайтесь её избежать!
Вернуть оригинал
Стр. 30
Обсуждаем
1. Используя доступные интернет-ресурсы, найдите научную статью в интересующей вас области биологии или реферат исследования и проведите анализ содержащегося в ней/нём методологического аппарата. Обсудите с учителем или одноклассниками обоснованность выбора автором методов проведения данного исследования.
Вернуть оригиналИзвлечение ДНК. Можно провести с помощью слюны или имеющихся в наличии овощей и фруктов, например, клубники или бананов.
Вернуть оригиналЗвучит сложно и даже немного пугающе, правда? А ведь извлечение ДНК может быть выполнено с помощью обыкновенной кухонной утвари. Опыт можно провести с помощью слюны или имеющихся в наличии овощей и фруктов, например, клубники или бананов.
Вернуть оригиналНеобходимые материалы и аппаратура:
маленький чистый стакан
соль поваренная (1 чайная ложка)
образец (слюна)
сок ананаса
холодный спирт
средство для мытья посуды
питьевая трубочка
Общие шаги
Поместите немного слюны в небольшой стакан или другую маленькую емкость.
Вернуть оригиналДобавьте несколько капель средства для мытья посуды.
Вернуть оригиналДобавьте полную ложку ананасового сока в стакан, чтобы избавиться от всех клеточных белков.
Вернуть оригиналЗатем добавьте щепотку поваренной соли.
Тщательно перемешайте.
Теперь добавьте спирт и дайте ему осесть над смесью. Вы можете делать это с помощью питьевой трубочки, используя ее как пипетку, чтобы не налить слишком много.
Вернуть оригиналЧерез некоторое время вы получите беловатый материал, похожий на слизь. Это ДНК.
Вернуть оригиналПолученный материал вы можете разглядеть в микроскоп, если у вас таковой имеется.
Вернуть оригиналСтр. 30
2. Прочитайте статью «Тайна светящегося червя» на с. 32—33. Разберите её с точки зрения методов, которые использовали исследователи. Ответ обоснуйте.
Вернуть оригиналВ статье «Тайна светящегося червя» рассказывается о следующих методах:
Вернуть оригиналМетод наблюдения («Пронаблюдав за этим феноменом (метод наблюдения), они выяснили, что это свечение генерирует микроскопический почвенный червь фридериция»)
Вернуть оригинал
Биохимический метод («После этого исследователи собрали некоторое количество этих животных и выделили из них светящееся вещество, которое оказалось пигментом люциферином»).
Вернуть оригинал
Сравнение («Такие пигменты часто встречаются у разных светящихся животных (например, у жуков-светлячков), однако они всегда име-ют разную структуру и соответственно разную формулу»)
Вернуть оригинал
Измерение (Сотрудники этого института сначала изучили люциферин при помощи ЯМР-спектрографа — прибора, измеряющего магнитные колебания, испускаемые ядрами атомов вещества»)
Вернуть оригинал
Моделирование («На основе этих данных при помощи компьютера были построены вероятные модели люциферина, и оказалось, что искомый пигмент может иметь четыре варианта строения»)
Вернуть оригинал
Эксперимент («Учёные синтезировали все эти варианты, после чего окислили каждое получившееся вещество в присутствии люциферазы фридериции»)
Вернуть оригинал
Анализ («В результате только один из белков при окислении испустил квант света»)
Вернуть оригинал
Стр. 32