Что можно описать в биологии
Что можно описать в биологии
«Биология отрицает законы математики: при делении происходит умножение» Валерий Красовский
Методы биологии
Метод исследования — это способ научного познания действительности
Общенаучные методы
Наблюдение
Визуально или с помощью приборов следят за
различными объектами для достижения
поставленной цели
Изучают
сезонные изменения в природе, в жизни
растений и животных, поведение
животных
Описание
Устная или письменная характеристика
объекта по результатам наблюдений, получение и накопление информации об
объектах, процессах
Палеонтолог описывает кости скелета вымершего животного
Измерение
Определение количественных значений тех или иных признаков изучаемого объекта или явления с помощью специальных технических устройств
Измерение температуры тела человека, линейкой замеряют рост растения за определенный период времени
Сравнение
Сопоставление и нахождение
сходств и различий между
объектами (организмами,
процессами и др.)
Если сравнивать шерсть бурого и белого медведя, то можно прийти к выводу, что по своим свойствам они много в чем схожи друг с другом (густота, длина, ощущения при прикосновении к ней и т. д.), однако различаются в окраске.
Используется в систематике для распределения
организмов по группам, для
установления родства и общего
происхождения
Классификация
Распределение объектов по соподчинённым группам в соответствии с определёнными признаками
Кошка на основе строения, физиологии, происхождения относится к классу Млекопитающие
Мониторинг
Проведение регулярных измерений
каких-то величин объектов (процессов
организмов, популяций, экосистем,
биосферы). Позволяет выявлять изменения каких-
либо параметров, показателей во
времени
Благодаря мониторингу
своевременно можно выявить и принять
меры по предупреждению негативных
изменений в природе, в популяциях
Анализ
Изучение объекта (процесса) по отдельным
составляющим компонентам. Мысленное разделение изучаемого объекта, выяснение, из каких частей он состоит, каковы его свойства и признаки
С помощью анализа можно исследовать органеллы внутри клетки, клетку внутри организма, организм внутри биоценоза
Синтез
Процесс соединения или объединения ранее разрозненных вещей или понятий в целое или набор.
Обобщая знания о строении млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб, можно сделать обобщенный вывод о строении позвоночных. Благодаря синтезу можно изучить целостные характеристики биологических систем (клетки, организма, биоценоза).
Эксперимент
В специальных условиях (управляемых и
контролируемых) проводится опыт.
Обязательно есть опытная группа,
есть контрольная группа. Используется для получения новых научных знаний,
закономерностей, для подтверждения
или опровержения выдвигаемой
гипотезы
Эксперимент, доказывающий образование крахмала при фотосинтезе. Выращивание клеток при разных температурах, выявляя оптимум, при котором рост максимально быстрый
Моделирование
Создаются копии прототипа (объектов, процессов) для их изучения. Изучение объектов на моделях позволяет визуализировать невидимые объекты, изучать и прогнозировать изменения, позволяет отрабатывать умения и навыки, оно менее затратное.
Карта – модель ландшафта
Статистический
Проводится сбор и анализ числовых показателей для дальнейшей обработки. Позволяет получать информацию о динамике изменения показателей, позволяет прогнозировать изменения и своевременно принимать определенные меры.
Выявление частоты встречаемости определенных генов в популяции
Обобщение
Метод, с помощью которого ученые выявляют из частного общее, формулируют теории, законы.
Формулировка правил, законов на основе сравнения результатов экспериментов
Абстрагирование
Позволяет не учитывать ряд существенных для конкретного исследования свойств и признаков биологических объектов, однако помогает выделить те свойства и признаки, которые важны
В исследованиях основных направлений эволюционного процесса главное внимание уделяется усложнению строения органов и систем органов, которое обеспечивает приспособление организмов к условиям существования
Метод микроскопия (микроскопирование)
Изучение описательного метода в биологии (5 класс)
Научный метод — это совокупность действий и приемов, которые используются при создании системы научных знаний. Существует несколько универсальных приемов, подходящих для любых отраслей науки. Самым старым из них является описательный метод. В биологии он применялся с глубокой древности и заключался в наблюдении за окружающей природой. Сейчас описательный метод может применяться как на макроскопическом, так и на микроскопическом уровне.
Основные методы в биологии
Биология — наука о жизни, ее формах и развитии. Для того чтобы понять природные явления, ученым нужно собирать и анализировать большое количество данных об окружающем мире. Для этого пользуются пять основных методов биологических исследований (таблица 1).
Таблица 1
| Название метода | Описание сути | Пример |
| Описательный | Наблюдение за живыми организмами при помощи органов чувств или приборов. Не предполагает вмешательство исследователя. | Наблюдение за поведением животных, за раскрытием бутона цветка, за изменением веса животного с возрастом. |
| Сравнительный | Сравнение признаков строения или поведения организмов, принадлежащих к разным систематическим группам. | Сравнение костного строения конечностей приматов, птиц и китов. Сравнение эмбрионального развития. |
| Сравнительно-исторический | Наблюдение за изменениями в строении животных в процессе эволюции. | Эволюция копыта лошади. |
| Экспериментальный | Исследователь вносит определенные изменения в условия существования объекта изучения и следит за результатом. | Скрещивание между собой растений с разными признаками. |
| Моделирование | Заключается в построении схемы, модели или графика там, где невозможно провести эксперимент или затруднено наблюдение. | Синтез аминокислоты в клетке. |
Эти методы являются универсальными. Кроме них, в разных отраслях науки имеются частные методы.
Наблюдение и описание
Самый старый метод, на котором основывалась классическая биология. Прежде чем выяснять суть какого-либо явления, необходимо собрать все факты о нем. А затем проанализировать и описать полученный материал. Наблюдения бывают:
Наблюдатель может следить за объектом без технических приспособлений. Например, наблюдение за поведением земляных ос. Чаще всего ученые используют специальное оборудование. Приборы могут быть простые: бинокль, очки ночного видения и т. д. В лабораториях чаще пользуются более сложными приборами, например, микроскопом. Объектом наблюдения может быть не только непосредственно организм или явление, но и результаты определенных действий. Например, изменение концентрации лейкоцитов в крови.
Описательный метод базируется не на рассеянном наблюдении, а на конкретном. То есть, перед наблюдателем стоит определенная цель, и он не может отвлекаться на посторонние факторы. Для успешного результата перед наблюдением требуется оценка задачи, разработка правильной стратегии и выбор необходимых технических средств. Кроме того, важную роль играет опыт наблюдателя, его собранность и аккуратность.
В процессе наблюдения все данные тщательно фиксируются и описываются. Описание может быть как числовым или буквенным, так и при помощи схем или рисунков.
На факты, полученные в процессе наблюдения, оказывает влияние большое число факторов. Например, место и время события или личный опыт наблюдателя. Поэтому после описания факта нужно подтвердить его экспериментально.
Прочие способы исследования
Анализ данных, собранных во время наблюдения, рождает гипотезу, которая подтверждается или опровергается экспериментом. Гипотеза — предположение, которое требует проверки. Эксперимент — контролируемые изменения в процессе, целенаправленно вносимые ученым для наблюдения реакции живых организмов. Экспериментальный метод более сложный, чем описательный поэтому позволяет изучить объект на более глубоком уровне. Он обладает рядом очень важных особенностей:
Таким образом, эксперимент позволяет выяснить скрытые стороны объекта или неявные связи в процессе, которые невозможно обнаружить при простом наблюдении. Еще в XVI в экспериментальный метод использовался учеными в биологии, как основа познания природы. А в XX в с развитием технологий он стал основным методом в работе биологов.
Биология состоит из нескольких наук, изучающих разные области. К ним относятся: генетика, ботаника, зоология, анатомия, микология и т. д. Для каждой отрасли науки существуют, кроме универсальных, частные методы биологии (таблица 2).
Таблица 2
| Название | В чем заключается |
| Генеалогический | Составление родословной. Нужен для определения характера наследования различных признаков и заболеваний. |
| Палеонтологический | Поиск останков древних организмов путем раскопок. Позволяет установить родство между древними и современными формами жизни. |
| Биохимический | Исследование химических реакций, протекающих внутри живых организмов. |
| Центрифугирование | Использование центрифуги для разделения смесей на составные части. |
| Цитологический | Исследование строение клетки. |
Кроме практических, есть теоретический метод — статистический. Он заключается в статической обработке всех результатов, полученных в результате исследования практическими методами. Статистический метод нужен для установления всех закономерностей.
Опыты для школьников
Описательный метод основополагающий для изучения биологии, поэтому детей обучают ему с самого начала. Уже в 5 классе учитель проводит с учениками научную работу, связанную с наблюдением за определенным объектом. Например, за прорастанием семян фасоли.
В процессе наблюдения школьники должны заполнить дневник, куда записываются все проводимые измерения во время наблюдения. После завершения работы данные всего класса сравниваются и делаются выводы. Далее выдвигается гипотеза и следует опыт.
Школьники могут предположить, какие условия нужны для прорастания семени. Затем взять несколько семян и поместить в разные условия:
Это позволит выяснить, какие условия являются благоприятными для прорастания семян. И что случится, если эти условия не будут выполнены. Экспериментальные данные всех учащихся сравниваются и делаются выводы.
Все научные открытия являются синтезом работы нескольких научных методов и практических, и теоретических. Но описательный метод лежит в самом начале исследования и является первоисточником для ученого. Именно наблюдение за живой природой породило создание биологии как науки и впоследствии играло основную роль в ее развитии.
Что можно описать в биологии
Код ОГЭ: 1.1. … Методы изучения живых объектов. Биологический эксперимент. Наблюдение, описание, измерение биологических объектов.
Живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и дает комплексное представление о жизни как о природном явлении. Живая природа является сложной, многокомпонентной и строго упорядоченной системой.
В настоящее время выделяют 5 основных уровней организации живой материи:
Методы изучения живых объектов: описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.
Описательный метод широко применялся ещё учёными древности, которые занимались сбором фактического материала и его описанием. В основе этого метода лежит наблюдение. Практически до XVIII в. биологи в основном занимались изучением и описанием животных и растений, делали попытки первичной систематизации накопленного материала.
Сравнительный метод стал применяться в XVII в. и позволил выявлять сходства и различия между организмами и их частями. Использование сравнительного метода позволило получить данные, необходимые для систематизации растений и животных. В XIX в. метод был использован при разработке клеточной теории и обосновании теории эволюции.
Исторический метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставить их с ранее известными результатами. Этот метод стал широко применяться во второй половине XIX в. благодаря работам Ч. Дарвина, который с его помощью научно обосновал закономерности появления и развития организмов, становления их структур и функций во времени и пространстве.
Благодаря появлению в XX в. новых приборов для проведения биологических исследований ведущим в биологии стал экспериментальный метод. Широко применять в биологии этот метод стали лишь с начала XIX в., прежде всего при изучении физиологических процессов. Экспериментальный метод позволяет изучать то или иное явление жизни с помощью опыта. Большой вклад в утверждение экспериментального метода в биологии внёс Г. Мендель. Он, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал биологический эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов.
Наблюдение — целенаправленное выявление объектов и закономерностей в естественных условиях;
Описание — фиксация сведений об объекте средствами естественного или искусственного языка (в биологии сформированы научные понятия, обозначаемые специальными терминами);
Измерение — сравнение объекта по каким-либо свойствам с эталоном (с граммом, с метром и др.);
Биологический эксперимент — выявление свойств живых объектов в искусственно созданных условиях.
Современное научное исследование
Сначала на основании собранных фактов учёным формулируется проблема исследования. Для её решения выдвигаются гипотезы, каждая из которых проверяется экспериментально, путём применения соответствующих методов исследования, в процессе чего могут быть получены новые научные факты. Если эти факты противоречат выдвинутой гипотезе, то она отвергается. Если же гипотеза согласуется с полученными фактами и позволяет делать верные прогнозы, то она может стать теорией. Некоторые теории устанавливают связи между различными явлениями. Это правила и законы. Из правил возможны исключения, а законы действуют всегда.
В биологических исследованиях всё шире применяют моделирование, которое считают высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделированию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития экосистем или даже всей биосферы (например, в случае глобальных климатических или техногенных изменений).
В настоящее время в биологии широко применяют различные виды микроскопии (в том числе электронную), биохимические методы, разнообразные методы культивирования и прижизненного наблюдения культур клеток, тканей и органов, метод меченых атомов, рентгеноструктурный анализ, ультрацентрифугирование, хроматографию и т. д.
Это конспект по биологии «Методы изучения живых объектов». Выберите дальнейшие действия:
Методы исследования в биологии. Урок 1
Изучать природу – сложная задача. С давних времён люди говорили о «научном методе», используемом ими для этого. Сегодня учёные склоняются к мысли, что в понимании природных явлений нет никакого научного метода. Исследователи пытаются быть объективными при анализе собранных ими данных. Но поскольку сами учёные являются людьми, это не всегда получается. Однако наука – дело коллективное. Результаты одного человека всегда перепроверяются другими людьми. И если они не могут быть повторены, то отвергаются. Методы исследования в биологии похожи на методы всех наук, изучающих природу. Поиск истины – нескончаемая дорога длиною в период существование человечества. Как же биологи изучают природу? Какими путями они двигаются к истине?
При помощи описания
Классическое видение научного метода состоит в том, что наблюдения ведут к гипотезам, которые в свою очередь дают экспериментально проверяемые теории. Это и есть основные и самые старые методы исследования в биологии. Так беспристрастно оцениваются идеи, чтобы прийти к точным взглядам на природу. Однако большая часть науки является чисто описательной: чтобы понять что-то, нужно первым делом это что-то описать как можно подробнее. Описание предполагает наблюдение, сравнение, прослеживание изменения объекта или явления в историческом плане, применение приборов: микроскопов, радиолокаторов, центрифуг и др.
Индуктивные и дедуктивные рассуждения
Изучаем части, чтобы понять целое
Конкретные методы исследования в биологии
