Un bărbat a început să cunoască lumea din jurul său cu apariția gândirii abstracte. Și odată cu dezvoltarea civilizației, oamenii au început să studieze natura înconjurătoare pentru propriul lor interes. Astfel s-au născut cunoștințele științifice, științele și științele biologice în special. Această lecție se referă la dezvoltarea metodelor de cercetare în biologie.

Un bărbat a început să cunoască lumea din jurul său cu apariția gândirii abstracte. În procesul muncii, oamenii au dobândit capacitatea de a generaliza proprietățile obiectelor și fenomenelor, fără a se concentra asupra trăsăturilor lor. De exemplu, doi studenți sunt liberi să vorbească despre râul Nipru, care curge, poate la zeci și sute de kilometri de conversație. Nu o văd, nu aud năpârlirea valurilor. Dar fiecare dintre interlocutori pe baza generalizării este familiarizat cu conceptul de „râu”. Toată lumea asociază cu cuvântul "Nipru" conceptul unuia dintre cele mai mari râuri din Europa. Prin urmare, se înțeleg reciproc, deși nu au fost niciodată la Nipru. Această înțelegere ne diferențiază de animale. Acestea din urmă pot stabili cele mai simple conexiuni între obiecte, pot face cele mai simple instrumente ... Dar nu au concepte, nu sunt capabile să înțeleagă cauzele fenomenelor și consecințele care decurg din ele.
  Capacitatea lor de adaptare la habitatul lor depindea direct de viața lor.

Odată cu dezvoltarea civilizației, omul a început să studieze natura înconjurătoare pentru propriul său interes. Și astfel s-a născut știința - una dintre sferele activității umane, al cărei scop este studiul și cunoașterea lumii înconjurătoare. Scopul cunoașterii este cunoașterea. Acestea sunt necesare pentru a orienta o persoană în lumea din jurul său, pentru a explica și anticipa evenimentele, pentru a planifica și implementa activități. Pentru a-și satisface propriul interes, până la urmă. Cu toate acestea, cognitia poate sa nu fie neaparat stiintifica. Poate fi mundan, artistic, mitologic sau religios.

Dar, revenind la subiectul lecției noastre, vorbim despre biologie. Biologia este o știință. În consecință, subiectul considerației noastre este cunoașterea științifică. Care este diferența sa față de neștiințific? Probabil că fiecare are propriul răspuns la această întrebare. Să încercăm să rezumăm și să formulăm în mod specific esența. Fii atent. Cunoașterea științifică este procesul de obținere a unei cunoștințe obiective ... adevărate ... care vizează reflectarea legilor realității.

În cunoștințele științifice, sunt alese anumite obiecte de cercetare, probleme și metode pentru studierea acestora. Desigur, fiecare știință are propriile sale metode de cercetare. Cu toate acestea, indiferent de metoda aleasă, pentru fiecare om de știință, principiul „nu puteți lua nimic pe credință” rămâne întotdeauna cel mai important. Deoarece sarcina principală a științei este de a construi un sistem de cunoștințe fiabile bazate pe fapte și generalizări, care, la rândul lor, pot fi confirmate sau infirmate. Cunoștințele științifice pot fi întotdeauna puse sub semnul întrebării și acceptate numai cu dovezi suficiente sau chiar redundante. Astfel de cunoștințe trec în rangul faptelor științifice (din greacă factum - done) - fapte care pot fi reproduse și confirmate.

Așa cum orice persoană din viața sa nu poate face fără aer, tot așa niciun om de știință din studiile sale nu poate face fără fapte științifice. Pentru a le obține, se folosesc metode științifice (cuvântul grecesc metodos este calea cercetării) - totalitatea acelor tehnici și operații care sunt utilizate pentru a construi un sistem de cunoștințe științifice.
  Istoria oricărei științe și biologie, în special, este istoria dezvoltării și aplicării de noi metode de cercetare. În știința biologică, principalele metode de cercetare în diferite momente au fost și sunt descriptive, comparative, istorice și experimentale.

Metoda descriptivă în metodologia cunoașterii moderne ia poziții primare. A fost folosit pe scară largă de savanții antichității ... care nu au avut de ales decât să strângă material faptic și să-l descrie.
  Metoda descriptivă se bazează pe observație - sursa principală a tuturor datelor științifice. Și nu este de mirare. Observarea se bazează pe abilitățile senzoriale ale unei persoane (senzație, percepție, reprezentare). Cu toate acestea, din acest motiv, mulți oameni de știință consideră acest tip de cercetare ca fiind extrem de nesigure. Iar rezultatele studiilor descriptive nu pot fi repetate și reanalizate.
Până în secolul XVIII, naturaliștii s-au angajat în descrierea plantelor și animalelor și au încercat, de asemenea, să sistematizeze materialul descriptiv acumulat. Cu toate acestea, această metodă nu și-a pierdut relevanța astăzi. De exemplu, zoologii descoperă noi tipuri de animale, histologii observă secțiuni fixate și pătate de țesuturi cu un microscop, iar biologii moleculari înregistrează modificări ale concentrației enzimei într-o eprubetă.

Observația științifică, spre deosebire de obișnuit, nu este un studiu simplu, ci intenționat al obiectelor sau fenomenelor naturale. Se realizează exclusiv pentru rezolvarea problemei, iar atenția observatorului nu trebuie răspândită. Dacă, de exemplu, studiem migrațiile sezoniere ale berzei albe, vom marca momentul apariției acesteia în locurile de cuibărit și nimic mai mult. Adică să izolăm o anumită parte de realitate și să o includem în sistemul studiat.
  În observație, importanța, exactitatea și activitatea cercetătorului sunt importante. La fel și imparțialitatea, cunoștințele, experiența și alegerea corectă a mijloacelor tehnice.

Materialul faptic colectat folosind metoda descriptivă poate și trebuie comparat. O metodă comparativă, datorită căreia se dezvăluie asemănările și diferențele dintre organisme și părțile lor, biologii au început să folosească încă din secolul al XVII-lea. Deci, datele au părut necesare pentru clasificarea plantelor și animalelor. Iar în secolul al XIX-lea, aplicarea metodei comparative a dus la dezvoltarea teoriei celulare Schwann / Schleiden și la fundamentarea teoriei lui Darwin. Ceea ce, la rândul său, a provocat restructurarea mai multor științe biologice.
  Metodele abordării comparative conduc la faptul că opiniile deja existente asupra anumitor fenomene și fapte pot fi revizuite. La comparare, cu toate acestea, caracteristicile specifice unui anumit obiect sau fenomen nu au fost cunoscute anterior de cercetători. Astfel, comparația contribuie la un studiu și cunoaștere mai profundă a obiectelor și fenomenelor, precum și la căutarea caracteristicilor și diferențelor lor distinctive la diferite niveluri de cercetare.

Metoda comparativă este folosită pe scară largă în diferite discipline biologice din timpul nostru. Însă folosirea în biologie a unor metode descriptive și comparative ar duce la faptul că ar fi rămas în cadrul stabilirii științei. Și tu și cu mine nu am vedea niciodată adevărate organisme cibernetice - cyborgi.

Hai să mergem mai departe. Metoda comparativă pe care am analizat-o ulterior se transformă într-una istorică. De ce? O persoană diferă de animale, printre altele, prin faptul că poate acumula, salva și analiza informațiile pe care le-a obținut din generațiile anterioare. Adică să-și transfere cunoștințele. Compararea cu cunoștințele dobândite anterior ajută la înțelegerea faptelor noi obținute. Metoda istorică a început să fie aplicată în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, în mare parte datorită lucrărilor lui Charles Darwin. Omul care a predat în 1859 toate științele naturale din acea vreme, a fundamentat științific legile apariției și dezvoltării organismelor. El a dezvăluit mecanismul de formare a structurilor și funcțiilor lor în timp și spațiu. De atunci, metoda istorică a transformat biologia de la știința descriptivă în știință, ceea ce explică , cât de diverse sisteme de viață au apărut și funcționează.

Și în sfârșit - cel mai interesant.

Câți dintre voi în copilărie și poate chiar acum, nu ați efectuat experimente? Care dintre ele ți-a plăcut cel mai mult? Poate asta?

Sau ceva mai complicat?

În termeni științifici, un experiment este o recreare a unui aspect selectat al realității, în condiții special create și controlate, care oferă un criteriu de reproductibilitate, adică permite restaurarea cursului unui fenomen atunci când se repetă condițiile.

Ciclul complet al unui experiment constă din mai multe etape: un obiectiv clar al studiului și un plan (înființarea unui experiment), tehnici și mijloace specifice de implementare și control tehnic (efectuarea unui experiment) și procesarea rezultatelor.

În biologie, aplicarea metodei experimentale este asociată cu numele lui William Harvey. În 1628, acest fondator englez al fiziologiei și-a formulat pentru prima dată teoria circulației sângelui, care se baza pe propriile dovezi experimentale. Măsurând volumul sistolic, ritmul cardiac și cantitatea totală de sânge din corpul oilor, Harvey a dovedit că în 2 minute tot sângele trebuie să treacă prin inimă, iar în 30 de minute cantitatea de sânge care trece prin ea, egală cu greutatea animalului. A urmat faptul că, contrar afirmațiilor incontestabile ale lui Galen, la acea dată, despre furnizarea de tot mai mult sânge către inimă de la organele care o produc, sângele revine la inimă într-un ciclu închis. Închiderea ciclului este asigurată de cele mai mici tuburi - capilarele care leagă arterele și venele.

Cu toate acestea, experimentul a început să fie utilizat pe scară largă în biologie abia în secolul al XIX-lea. Un exemplu clasic al metodologiei științei experimentale a fost lucrarea lui Gregor Mendel privind studiul eredității și variabilității organismelor. După cum Harvey a prezis prezența capilarelor animale în corp pe care nimeni nu le-a văzut și nu le-a putut vedea la acea vreme, astfel Mendel, datorită experimentelor sale cu mazărea, a prezis prezența genelor în toate organismele vii. Eveniment mitic în biologie.

Începând cu secolul XX, metoda experimentală a devenit una de frunte în știința biologică. Acest lucru s-a datorat apariției de noi instrumente de cercetare. De exemplu, cele complexe precum un microscop electronic creat în 1932, tomograf proiectat în 1969. În plus, metodele de fizică și chimie au început să fie aplicate activ în biologie. Acestea sunt diferite tipuri de microscopie, precum și metode biochimice, metoda atomilor marcați, cele mai diverse metode de cultivare și observare in vivo a culturilor celulare, țesuturilor, organelor, analizei de difracție cu raze X, cromatografie, ultracentrifugare și altele. Nu vă grăbiți să vă speriați de nume complexe, în câteva lecții le veți învăța.
  Deci, până în a doua jumătate a secolului XX, se dezvoltă o direcție întreagă în biologie, care prevede dezvoltarea metodelor de cercetare și crearea celor mai noi dispozitive.

Recent, în cercetarea biologică a modelării din ce în ce mai aplicate - studiul obiectelor de cunoaștere pe modelele lor; construcția și studiul modelelor de obiecte și fenomene cu adevărat existente. Modelarea este, așa cum s-a spus, cea mai înaltă formă de experiment biologic. Obiectul modelării poate fi orice sistem biologic. De la cea mai mică, de exemplu, o moleculă de ADN - un cromozom - nucleul unei celule - celula în sine ... la una uriașă - întreaga biosferă. Astfel de informații globale privind comportamentul vieții sălbatice pe Pământ sunt utilizate, de exemplu, în cazul schimbărilor tehnologice sau climatice globale.

Metoda experimentală a transformat fundamental biologia. El a fost capabil să-și extindă capacitățile cognitive de multe ori și a deschis noi modalități de utilizare a cunoștințelor biologice în toate sferele activității umane.

Și în concluzie, câteva cuvinte despre etapele cercetării științifice. După cum am spus deja, sursa principală a tuturor datelor științifice este observația. După rezumarea faptelor, sunt prezentate ipoteze care pot explica observația. În plus, aceste date sunt verificate în cursul noilor observații și experimente. Această etapă este urmată în mod necesar de un experiment de control. La rândul lor, condițiile experimentului de control trebuie să difere în mod obligatoriu cu un factor. După analizarea rezultatelor experimentului, datele științifice devin rangul faptelor științifice, iar ipoteza testată devine o teorie sau o lege. Aceasta indică universalitatea, incontestabilă și autenticitatea sa. Cu toate acestea, chiar teoria corectă, pe măsură ce se acumulează fapte noi, poate fi revizuită și perfecționată. De exemplu, teoria evoluției.

biologie   Este o știință. Ce distinge știința de alte domenii ale activității umane? Abordare la studiul fenomenelor. Această abordare este o metodă științifică.

Metoda științifică   - un set de metode de bază pentru obținerea de noi cunoștințe și metode de rezolvare a problemelor în cadrul oricărei științe.

Metoda științifică implică o anumită abordare sistematică:

1. Observarea faptelor și măsurarea acestora, adică descrierea observației - cantitativă și / sau calitativă.
   
2. Analiza rezultatelor   - sistematizare, identificare principală și secundară.
3. Generalizare - formulare ipoteze   și apoi deja - teorii.

4. prognoza meteo:   formularea consecințelor ipotezei propuse sau a teoriei acceptate folosind deducție, inducție sau alte metode logice.

5. inspecție   efectele prezise prin experiment.

Atenție la punctul 5. Fără ea, abordarea nu poate fi considerată științifică.!

Este important să înțelegeți diferența dintre concepte. ipoteză   și teoria.

• ipoteză   este o afirmație, o presupunere care este încă   nu este dovedit.

Când se demonstrează o ipoteză, ea devine teoria, teoremă sau fapt. Ipoteza respinsă intră în categorie false acuzații. Se numește o ipoteză care nu a fost încă dovedită, dar nu a fost respinsă problemă deschisă.

• teorie   - un sistem de cunoaștere bazat pe dovedit prin metoda stiintifica   ipoteză.

De ce vorbim citologie   ce zici teoria celulelor   - deoarece aceasta a fost precedată de un imens proces științific de observare, culegere de statistici - date calitative și cantitative; s-au formulat sistematizări ale rezultatelor, ipoteze și prognoze, care au fost atunci   verificat experimental și verificat. Mai mult, următoarele ipoteze au fost făcute pe baza acestei teorii și au fost, de asemenea, confirmate experimental.

Metode de studiu a obiectelor vii

• Observarea (metoda empirică a cunoașterii) -   o descriere a unui obiect sau proces biologic;
• comparație — este necesar pentru a găsi modele - ceea ce este comun cu diferite fenomene;
• Experiment -   sunt create condiții care corespund exact celor observate, în timp ce clarifică proprietățile obiectelor biologice; sunt înregistrate caracteristici calitative și cantitative.
• Metoda istorică -informații, informații, date deja obținute și dovedite în trecut, dezvăluie și explică legile dezvoltării vieții sălbatice în prezent.

Este considerată ideală atunci când toate aceste metode sunt utilizate împreună.

Experiment biologic

1. Experiment de calitatet este cel mai simplu tip de experiment biologic - scopul său este pentru a stabili prezența sau absența unui fenomen presupus de teorie.
2. Experiment de măsurare -   dezvăluind unii cantitativ   caracteristicile unui obiect sau proces.

Observarea, descrierea și măsurarea obiectelor biologice

vizionarea   - Acesta este un studiu direct, focalizat al obiectelor, bazat în principal pe abilități senzoriale ale unei persoane precum senzația, percepția și reprezentarea.

Descrierea empirică   - aceasta este o fixare prin intermediul unui limbaj natural sau artificial al informațiilor despre obiectele date în observație.

În esență, aceasta este o „traducere” a ceea ce a fost văzut sau auzit într-un limbaj științific - concepte și definiții, semne, diagrame, desene, grafice și numere (date statistice).

Spre deosebire de experiment, cu metoda empirică a cogniției nu puteți interfera în procesul studiat, nu puteți influența sau modifica condițiile cursului său.

Pentru observație, sunt utilizate și diverse mijloace tehnice - indirecte.

Procesul cunoștințelor naturale - științifice depinde substanțial de dezvoltarea mijloacelor tehnice utilizate de știință.

Este dificil să supraestimăm rolul în biologie. Datorită lui, omul a descoperit microorganisme pentru sine. În prezent, există microscopuri care vă permit să studiați organismele vii la nivel intracelular.

Măsurători statistice   - măsurarea valorilor care nu se modifică în timp.

Măsurători dinamice   - măsurarea valorilor care își schimbă valoarea în timp (presiune, temperatură, densitatea populației etc.)

Destul de diverse, dar toate se bazează pe metode științifice de cunoaștere, care diferă într-o abordare specifică.

Cunoașterea acestor informații ajută la separarea cercetărilor științifice valide de la diverse experimente aproape științifice răspândite.

  Științe biologice

PE CATEGORII SISTEMATICE:

• virologie (regatul virusurilor);
• microbiologie, bacteriologie (tărâmul bacteriilor);
• botanica (regatul vegetal);
• micologie (regatul ciupercilor);
• zoologie (regatul animalelor):

PE NIVELUL DE ORGANIZARE A MATERIEI DE VIITĂ:

• biologie moleculară - la nivel molecular;
• citologie, citogenetică - la nivel celular;
• morfologie și fiziologie - la nivelul corpului;
• ecologie, ecologie a populației - la nivel de populație, biogeocenotică și biosferă.

PROPRIETĂȚI studiate:

• genetica - știința proceselor eredității și variabilității;
• embriologie - știința dezvoltării embrionare;
• teoria evoluției - știința doctrinei evolutive;
• etologia- Știința comportamentului animalelor;
• biologie generală - știința legilor și a proceselor comune faunei sălbatice.

agrobiologie	Știință aplicată, generalizând cunoștințele din domeniul biologiei legate de cultivarea plantelor cultivate (producția de culturi) și de creșterea animalelor domestice (animale)
algology	Secțiunea de botanică care studiază algele
Anatomia umană	Știința structurii, a formei corpului uman, a organelor sale și a țesuturilor care le formează
biogeocenology	O disciplină biologică care studiază comunitățile de plante și animale în întregime, adică. biocenoze, compoziția lor, dezvoltarea, distribuția în spațiu și timp, origine
biometrie	Secțiunea de statistici, folosind metodele procesării datelor experimentale și observațiilor, precum și planificarea experimentelor cantitative în cercetarea biologică
biotehnologie	Integrarea științelor naturii și ingineriei, care permite să realizeze pe deplin capacitățile organismelor vii sau ale derivatelor acestora pentru crearea și modificarea produselor sau proceselor în diverse scopuri
biofizică	O ramură a fizicii și biologiei moderne care studiază aspectele fizice ale vieții la toate nivelurile, de la molecule și celule la biosferă în ansamblu
biochimie	Știința compoziției chimice a celulelor vii. organismele și procesele chimice care stau la baza vieții lor
botanică	Sistemul de științe care studiază lumea plantelor, diversitatea, structura, mijloacele de trai, distribuția plantelor, conexiunea cu mediul, tiparele dezvoltării individuale și istorice
briologie	Secția de biologie care studiază mușchii
Virusologie	Secțiunea de biologie care studiază virusurile
genetică	O știință care studiază legile eredității și variabilității organismului
hidrobiologiei	Știința vieții și procesele biologice în apă
histologie	Secțiune de biologie care studiază structura țesuturilor organismelor vii
dendrologic	Secțiunea de botanică care studiază plantele lemnoase (copaci, arbuști și arbuști)
zoologie	Sistemul de științe care studiază lumea animală, diversitatea, structura, mijloacele de trai, distribuția animalelor, conexiunea cu mediul, tiparele dezvoltării individuale și istorice
ihtiologie	O secțiune de zoologie care studiază peștii
micologie	Știința ciupercilor
microbiologie	Știința microorganismelor (invizibile pentru ochiul liber): bacterii, ciuperci microscopice și alge
Biologie moleculară	un complex de științe biologice care studiază mecanismele de stocare, transmitere și vânzare a informațiilor genetice, structura și funcțiile biopolimerilor neregulati (proteine \u200b\u200bși NK)
morfologie	O știință care studiază structura externă (formă, structură, culoare) și internă a unui organism viu și a componentelor sale
ornitologie	Secțiunea de zoologie care studiază păsările
Psihofiziologie	Un domeniu interdisciplinar la intersecția psihologiei, fiziologiei și matematicii, studiind schimbările obiectiv înregistrate ale funcțiilor fiziologice care însoțesc procesele mentale de percepție, memorie, gândire, emoții
sociobiologia	Știința interdisciplinară, formată la intersecția mai multor discipline științifice, explicând comportamentul ființelor vii cu un set de anumite avantaje dezvoltate în timpul evoluției
Fiziologia umană	Știința proceselor (funcțiilor) vitale și a mecanismelor reglării lor în celule, țesuturi, organe, sisteme de organe și întregul organism
citologie	Știința celulară, studiind structura și funcțiile celulelor, compoziția lor chimică, dezvoltarea și relațiile lor în organismele multicelulare
entomologie	Biologia insectelor
etologia	Disciplina de teren a zoologiei, studierea comportamentului animalelor în condiții naturale.

Biologia este știința vieții sălbatice. Diversitatea faunei sălbatice este atât de mare încât biologia modernă este un complex de științe biologice, care sunt semnificativ diferite între ele. Mai mult, fiecare are propriul său subiect de studiu, metode, obiective și obiective.

Științele biologice pot fi împărțite în domenii de cercetare.

1. Științe care studiază grupurile sistematice ale organismelor vii: virologie - știința virusurilor, microbiologie - știința microorganismelor, micologie - știința fungilor, botanică (fitologie) - știința plantelor, zoologie - știința animalelor, antropologie - știința omului.

2. Științe care studiază diferite niveluri de organizare a tuturor lucrurilor vii: biologie moleculară - știința proprietăților și manifestărilor vieții la nivel molecular, citologie - știința celulelor, histologie - știința țesuturilor.

3. Științe care studiază structura, proprietățile și manifestarea vieții organismelor individuale: anatomie - știința structurii interne, morfologie - știința structurii externe, fiziologie - știința vieții întregului organism și a părților sale, genetică - știința eredității și a variabilității organismelor.

4. Științe care studiază structura, proprietățile și manifestările vieții colective și comunitățile organismelor vii: ecologia este știința relației organismelor vii între ele și mediul înconjurător, biogeografia este știința legilor distribuției geografice a organismelor vii.

5. Științe despre dezvoltarea materiei vii: biologia dezvoltării individuale este știința dezvoltării unui organism viu din momentul nașterii sale până la moarte, doctrina evolutivă este știința dezvoltării istorice a vieții sălbatice, paleontologia este știința dezvoltării vieții în timpurile geologice trecute.

6. Științe care utilizează diverse metode de cercetare: biochimie - știința substanțelor vii și a proceselor din organismele vii; Biofizica este știința fenomenelor fizice și fizico-chimice din organismele vii.

7. Științe aplicate: biotehnologie - un set de metode pentru producerea de produse și fenomene care sunt utile oamenilor folosind organisme vii, bionici - dezvoltarea de dispozitive tehnice similare cu sistemele vii, producția de culturi, creșterea animalelor, medicina veterinară etc.

Sarcini de biologie: studiul legilor de manifestare a vieții în structura și funcțiile organismelor vii și ale comunităților acestora, distribuție, origine și dezvoltare, conexiuni între ele și natură neînsuflețită); dezvăluirea esenței vieții; sistematizarea diversității organismelor vii.

Metode de cercetare biologică. Biologia modernă are o gamă largă de metode de cercetare. Principalele metode sunt următoarele. Metoda de observare și descriere constă în colectarea pe analiză a asemănărilor și diferențelor obiectelor studiate.

Metoda istorică studiază cursul dezvoltării obiectului investigat. Metoda experimentală face posibilă studierea fenomenelor naturale în condiții date.

Metoda de modelare ne permite să descriem fenomene naturale complexe cu modele relativ simple.

Comunicarea cu alte științe. Biologia este strâns legată de științele fundamentale (matematică, fizică, chimie), științele naturii (geologie, geografie, știința solului), științe sociale (psihologie).

, Concursul de prezentare a lecției

Prezentarea lecției

   Înapoi înainte

Atenție! Previzualizarea diapozitivului este utilizată doar în scopuri informaționale și nu poate da o idee despre toate caracteristicile de prezentare. Dacă sunteți interesat de această lucrare, vă rugăm să descărcați versiunea completă.

obiective:

• Pentru a crea idei despre știință ca fiind cea mai importantă sferă a activității umane.
• Cunoașterea elevilor cu caracteristicile și varietatea metodelor de cunoaștere a celor vii.
• Concepte de bază: fapt științific, metodă științifică, metode ale științelor biologice (descriptive, comparative, istorice, experimentale).

Instrumente de învățare:   prezentare, diverse dispozitive sau scheme ale acestora.

Etapele lecției

I. Testarea cunoștințelor și abilităților.

Conversație frontală la întrebări.

1) Ce domenii în dezvoltarea biologiei puteți evidenția?

2) Ce mari cercetători ai Antichității au adus o contribuție semnificativă la dezvoltarea cunoștințelor biologice?

3) De ce în Evul Mediu despre biologie ca știință nu se putea vorbi decât condițional?

4) De ce este considerată biologia modernă o știință complexă?

5) Care este rolul biologiei în societatea modernă?

II. Învățarea de materiale noi.

1. Povestea unui profesor cu elemente ale unei conversații despre știință ca una dintre sferele activității umane, obiectivele și metodele sale; despre caracteristicile cunoștințelor științifice, fapte științifice.

Știința este una dintre sferele activității umane, al cărei scop este studiul și cunoașterea lumii înconjurătoare. Pentru cunoștințe științifice, alegerea anumitor obiecte de cercetare, probleme și metode de studiu este necesară. Fiecare știință are propriile sale metode de cercetare. Cu toate acestea, indiferent de metodele utilizate, principiul „Nu luați nimic de la sine” rămâne cel mai important pentru fiecare om de știință. Sarcina principală a științei este de a construi un sistem de cunoștințe fiabile bazate pe fapte și generalizări care pot fi confirmate sau respinse. Cunoașterea științifică este constant pusă în discuție și acceptată numai cu dovezi suficiente.   Fapt științific   este doar unul care poate fi reprodus și confirmat.

Metoda științifică este un set de tehnici și operații utilizate în construirea unui sistem de cunoștințe științifice.

Întreaga istorie a dezvoltării biologiei indică clar că a fost determinată de dezvoltarea și aplicarea de noi metode de cercetare.

2. Principalele metode de cercetare utilizate în științele biologice sunt:

• vizionarea
• descriere
• sistematizare
• comparație
• experiment
• Metoda analitică
• Metoda istorică
• modelare

O conversație despre aceste metode cu elemente ale activității independente a studenților privind studierea textului unui manual (Secțiunea 2, paginile 10-11) și folosirea prezentărilor.

Fixarea în caiete a caracteristicilor caracteristice ale metodelor de cercetare în biologie.

Conversația finală despre etapele cercetării științifice. Un student pregătit în prealabil poate face un raport despre aceste etape, culegând fapte, făcând ipoteze, realizând experimente, proiectând o teorie cu anumite reguli și legi.

III. Rezumând lecția în procesul de rezumare a conversației:

Despre sarcinile și obiectivele științei

Despre importanța metodelor pentru dezvoltarea științei biologiei

Cea mai frecventă metodă experimentală

La aplicarea metodei de modelare etc.

IV. Tema:

Citiți paragraful 2. Răspundeți la întrebările de la pagina 11. Finalizați una dintre sarcinile de la pagina 12.

Informații suplimentare.

Unii oameni de știință efectuează cercetări serioase în căutarea organismelor vii care încă nu sunt cunoscute și necunoscute de știința oficială, cum ar fi ominida relicvă, care este adesea numită Bigfoot. Aceste studii stau la baza unei noi ramuri a științei biologice - criptozoologia.

Când vorbim despre biologie, vorbim despre știință, care este angajată în studiul tuturor lucrurilor vii. Sunt studiate toate viețuitoarele, inclusiv habitatul lor. Pornind de la structura celulelor și terminând cu procese biologice complexe, toate acestea sunt subiect de biologie. lua în considerare metode de cercetare în biologiecare sunt utilizate în prezent.

Metode de cercetare biologică   Acestea includ:

• · Metode empirice / experimentale
• · Metode descriptive
• · Metode comparative
• · Metode statistice
• · modelare
• · Metode istorice

Metode empirice   Ele constau în faptul că obiectul experienței suferă o schimbare în condițiile existenței sale, iar apoi, rezultatele sunt luate în considerare. Experimentele sunt de două tipuri în funcție de locația lor: experimente de laborator și experimente de teren. Pentru experimentele de teren se folosesc condiții naturale, iar pentru experimente de laborator se folosesc echipamente speciale de laborator.

Metode descriptive bazată pe observație, urmată de analiza și descrierea fenomenului. Această metodă vă permite să evidențiați caracteristicile fenomenelor și sistemelor biologice. Aceasta este una dintre cele mai vechi metode.

Metode comparative   implică compararea faptelor și fenomenelor obținute cu alte fapte și fenomene. Informațiile sunt obținute prin observație. Recent, monitorizarea a devenit populară. Monitorizarea este o observație constantă care vă permite să colectați date pe baza cărora va fi efectuată analiza și apoi prognoza.

Metode statistice   de asemenea, cunoscute sub denumirea de metode matematice și sunt utilizate pentru procesarea datelor cu caracter numeric care au fost obținute în timpul experimentului. În plus, această metodă este utilizată pentru a verifica certitudinea anumitor date.

Metode istorice   se bazează pe studiul faptelor anterioare și vă permit să determinați tiparele existente. Dar, întrucât o metodă nu este întotdeauna suficient de eficientă, se obișnuiește combinarea acestor metode pentru a obține rezultate mai bune.

modelare   aceasta este o metodă care a făcut recent viraje mari și implică lucrul cu obiectele reprezentându-le în modele. Ceea ce nu poate fi analizat și studiat ulterior printr-un experiment, poate fi învățat prin modelare. Utilizată parțial nu este doar modelarea convențională, ci și modelarea matematică.

Luați în considerare analogia și modelarea în cercetarea biologică.

Analogie și modelare în biologie

Prin analogie se înțelege asemănarea, asemănarea unor proprietăți, atribute sau relații ale diferitelor obiecte în ansamblu. Stabilirea de asemănări (sau diferențe) între obiecte se realizează ca urmare a comparației lor. Astfel, comparația stă la baza metodei analogiei.

Dacă se trage o concluzie logică despre prezența oricărei proprietăți, atribute, relații ale obiectului studiat pe baza stabilirii asemănării sale cu alte obiecte, atunci această concluzie este numită inferență prin analogie. Cursul unei astfel de concluzii poate fi reprezentat după cum urmează. Să existe, de exemplu, două obiecte A și B. Se știe că obiectul A are proprietățile P1 P 2, ..., Pn, Pn + 1. Studiul obiectului B a arătat că posedă proprietățile lui P 1 P 2, ..., Pn, corespunzând, respectiv, cu proprietățile obiectului A. Pe baza similitudinii unui număr de proprietăți (P 1 P 2, ..., Pn), ambele obiecte pot fi realizate asumarea prezenței proprietății Pn + 1 la obiectul B.

Probabilitatea obținerii unei concluzii corecte prin analogie va fi mai mare: 1) proprietățile mai comune ale obiectelor comparate sunt cunoscute; 2) cu cât sunt mai semnificative proprietățile comune găsite în ele și 3) este mai cunoscută relația reciprocă regulată a acestor proprietăți similare. Trebuie avut în vedere că dacă un obiect, în legătură cu care se face o concluzie prin analogie cu un alt obiect, are o proprietate incompatibilă cu acea proprietate, a cărei existență trebuie încheiată, atunci similaritatea generală a acestor obiecte își pierde toată semnificația. .

Considerațiile indicate de referință prin analogie pot fi, de asemenea, completate cu următoarele reguli:

1) proprietățile generale ar trebui să fie orice proprietăți ale obiectelor comparate, adică să fie selectate „fără a prejudicia” împotriva proprietăților de orice tip; 2) proprietatea Pn + 1 trebuie să fie de același tip cu proprietățile generale ale P 1 P 2, ..., Pn; 3) proprietățile generale ale P 1 P 2, ..., Pn ar trebui să fie cât mai specifice pentru obiectele comparate, adică aparțin celui mai mic cerc posibil de obiecte; 4) proprietatea Pn + 1, dimpotrivă, ar trebui să fie cea mai puțin specifică, adică să aparțină celui mai mare cerc posibil de obiecte.

Există diferite tipuri de concluzii prin analogie. Dar ceea ce le este comun este că, în toate cazurile, un obiect este supus unei investigații directe și se trage o concluzie despre un alt obiect. Prin urmare, concluzia prin analogie în sensul cel mai general poate fi definită ca transferul de informații de la un obiect la altul. În acest caz, primul obiect, care este de fapt supus unei cercetări, se numește model, iar celălalt obiect, la care se transferă informațiile obținute ca urmare a studiului primului obiect (model), este denumit original (uneori prototip, eșantion etc.). Astfel, modelul acționează întotdeauna ca o analogie, adică modelul și obiectul (original) afișat cu ajutorul său sunt într-o anumită asemănare (similaritate).

"Prin modelare se înțelege studiul unui obiect simulat (original), bazat pe corespondența unu la unu a unei anumite părți a proprietăților originalului și înlocuirea acestuia în studiul unui obiect (model) și incluzând construcția unui model, studiul acestuia și transferul informațiilor către obiectul simulat - originalul"

Modelele din biologie sunt utilizate pentru modelarea structurilor, funcțiilor și proceselor biologice la diferite niveluri de organizare vie: moleculare, subcelulare, celulare, organice-sistemice, organice și populație-biocenotice. De asemenea, este posibilă simularea diferitelor fenomene biologice, precum și condițiile de viață ale indivizilor, populațiilor și ecosistemelor individuale.

În biologie se folosesc în principal trei tipuri de modele: biologice, fizico-chimice și matematice (logico-matematice). Modelele biologice reproduc la animalele de laborator anumite afecțiuni sau boli întâlnite la oameni sau animale. Acest lucru ne permite să studiem experimental mecanismele apariției unei anumite afecțiuni sau boli, evoluția și rezultatul acesteia și să afecteze cursul acesteia. Exemple de astfel de modele sunt tulburări genetice induse artificial, procese infecțioase, intoxicații, reproducerea stării hipertonice și hipoxice, neoplasme maligne, hiperfuncție sau hipofuncție a unor organe, precum și nevroze și stări emoționale. Pentru a crea un model biologic, se folosesc diverse metode pentru a influența aparatul genetic, infecția de către microbi, introducerea toxinelor, eliminarea organelor individuale sau introducerea produselor metabolice ale acestora (de exemplu, hormoni), diverse efecte asupra sistemului nervos central și periferic, excluderea anumitor substanțe din alimente, spații într-un habitat creat artificial și în multe alte moduri. Modelele biologice sunt utilizate pe scară largă în genetică, fiziologie și farmacologie.

Modelele fizico-chimice reproduc, prin mijloace fizice sau chimice, structuri, funcții sau procese biologice și, de regulă, sunt departe de un fenomen biologic simulat. Începând cu anii 60 19 sec s-au încercat crearea unui model fizico-chimic al structurii și a unor funcții ale celulelor. Astfel, savantul german M. Traube (1867) a imitat creșterea unei celule vii prin creșterea cristalelor CuSO 4 într-o soluție apoasă de K 4: fizicianul francez S. Leduc (1907), cufundat într-o soluție saturată de K 3PO 4 condensat CaCl2, a primit - datorită acțiunii forțelor de suprafață. tensiunea și osmoza sunt structuri care arată ca algele și ciupercile. Prin amestecarea uleiului de măsline cu diverse substanțe solubile în apă și plasarea acestui amestec într-o picătură de apă, O. Buchley (1892) a primit spume microscopice care semănau cu protoplasma; un astfel de model reproducea chiar mișcarea asemănătoare cu amoeba. Începând cu anii 60 19 sec au fost propuse și diverse modele fizice de stimulare a nervilor. În modelul creat de omul de știință italian C. Matteucci și german - L. German, nervul a fost prezentat sub forma unui fir înconjurat de o teacă a unui conductor de al doilea fel. La conectarea tecii și a sârmei cu un galvanometru, a fost observată o diferență de potențial care s-a modificat atunci când a fost aplicată o „iritație” electrică la secțiunea „nerv”. Un astfel de model a reprodus unele fenomene bioelectrice la excitarea unui nerv. Omul de știință francez R. Lilly, pe un model care se propagă prin nervul unei unde de excitație, a reprodus o serie de fenomene observate în fibrele nervoase (perioada refractară, legea „totul sau nimic”, conducere în două sensuri). Modelul a fost un fir de oțel, care a fost plasat mai întâi în acid puternic și apoi în acid azotic slab. Firul a fost acoperit cu oxid, care a fost restaurat de o serie de influențe; Procesul de recuperare care a apărut într-o zonă s-a propagat de-a lungul firului. Astfel de modele, care au arătat posibilitatea de a reproduce unele dintre proprietățile și manifestările materiei vii prin fenomene fizico-chimice, se bazează pe similitudini calitative externe și sunt doar de interes istoric.

Ulterior, s-au construit modele mai complexe bazate pe o similaritate cantitativă mult mai profundă pe principiile ingineriei electrice și electronice. Deci, pe baza datelor studiilor electrofiziologice, s-au construit circuite electronice care simulează potențialele bioelectrice într-o celulă nervoasă, procesul acesteia și la sinapsă. Au fost construite și mașini mecanice cu control electronic care simulează acte de comportament complexe (formarea unui reflex condiționat, procese de frânare centralizate etc.).

Succesele semnificative au fost obținute în modelarea condițiilor fizico-chimice pentru existența organismelor vii sau a organelor și celulelor lor. Astfel, au fost selectate soluții de substanțe anorganice și organice (soluții de Ringer, Locke, Tyrode etc.) care imită mediul intern al corpului și susțin existența de organe sau celule izolate cultivate în afara corpului.

Modelele de membrane biologice (o peliculă de fosfolipide naturale separă o soluție de electroliți) ne permit să studiem baza fizico-chimică a proceselor de transport de ioni și influența diverșilor factori asupra acesteia. Folosind reacții chimice care apar în soluții în mod auto-oscilant, modelează procese vibraționale caracteristice multor fenomene biologice - diferențiere, morfogeneză, fenomene în rețele neuronale complexe etc.

Modelul matematic (descrieri matematice și logico-matematice ale structurii, relațiilor și modelelor de funcționare a sistemelor vii) sunt construite pe baza datelor experimentale sau în mod speculativ, descriu formal o ipoteză, teorie sau model deschis al unui fenomen biologic și necesită verificări experimentale suplimentare. Diverse opțiuni pentru astfel de experimente dezvăluie limitele aplicării modelului matematic și oferă material pentru ajustarea ulterioară a acestuia. Modelul matematic în unele cazuri ne permite să prezicem unele fenomene necunoscute anterior cercetătorului. Astfel, modelul de activitate cardiacă, propus de oamenii de știință olandezi van der Pol și van der Mark, bazat pe teoria vibrațiilor de relaxare, a indicat posibilitatea unei tulburări speciale în ritmul cardiac, care a fost descoperit ulterior la om. Din modelul matematic al fenomenelor fiziologice, ar trebui să menționăm și modelul de excitare a fibrei nervoase dezvoltate de oamenii de știință englezi A. Hodgkin și A. Huxley. Pe baza teoriei rețelelor neuronale ale oamenilor de știință americani W. McCallock și W. Pitts, se construiesc modele logico-matematice ale interacțiunii neuronilor. Sistemele de ecuații diferențiale și integrale stau la baza modelării biocenozelor (V. Volterra, A.N. Kolmogorov). Modelul matematic Markov al procesului evolutiv a fost construit de O.S. Kulagina și A.A. Lyapunov. IM Gelfand și M.L. Pe baza teoriei jocurilor și a teoriei automatelor finite, Tsetlin a dezvoltat idei model despre organizarea formelor complexe de comportament. În special, s-a demonstrat că controlul a numeroși mușchi ai corpului se bazează pe dezvoltarea anumitor blocuri funcționale din sistemul nervos - sinergii și nu prin controlul independent al fiecărui mușchi. Crearea și utilizarea matematicii matematice și logico-matematice, îmbunătățirea lor contribuie la dezvoltarea în continuare a biologiei matematice și teoretice.

Metoda de modelare în biologie este un mijloc de a stabili relațiile mai profunde și mai complexe între teoria biologică și experiență. În secolul trecut, metoda experimentală în biologie a început să vină împotriva anumitor granițe și s-a dovedit că o serie de studii erau imposibile fără modelare. Dacă ne bazăm pe câteva exemple de limitări ale scopului experimentului, acestea vor fi în principal următoarele: (19 din 15)

• - experimentele pot fi efectuate numai pe instalațiile existente (imposibilitatea de a răspândi experimentul în trecut);
• - interferența în sistemele biologice este uneori de o asemenea natură încât este imposibil să se stabilească cauzele modificărilor (din cauza interferenței sau din alte motive);
• - unele experimente teoretice posibile nu sunt realizabile din cauza nivelului scăzut de dezvoltare a echipamentelor experimentale;
• - un grup mare de experimente legate de experimentare pe oameni ar trebui respins din motive morale și etice.

Dar modelarea este folosită pe scară largă în domeniul biologiei, nu numai pentru că experimentul o poate înlocui. Are o semnificație independentă mare, care este exprimată, după un număr de autori (19, 20,21), într-o serie de avantaje:

• 1. Folosind metoda de modelare pe un set de date, puteți dezvolta o serie de modele diferite, puteți interpreta fenomenul studiat în moduri diferite și puteți alege cele mai rodnice dintre ele pentru o interpretare teoretică;
• 2. În procesul de construire a unui model, se pot face diverse adăugiri la ipoteza studiată și se poate obține simplificarea acestuia;
• 3. În cazul modelelor matematice complexe, se pot utiliza calculatoare;
• 4. Se deschide posibilitatea de a efectua experimente model (sinteza aminoacizilor conform lui Miller) (19 din 152).

Toate acestea arată clar că modelarea îndeplinește funcții independente în biologie și devine un pas din ce în ce mai necesar în procesul de creare a unei teorii. Cu toate acestea, modelarea își păstrează valoarea euristică numai atunci când sunt luate în considerare limitele de aplicare a oricărui model.

Etapele cercetării biologice

	descriere
1. Enunț de probleme	Dezvoltarea unei declarații clare a problemei.
2. Soluția propusă, formularea ipotezei	Formularea rezultatelor așteptate și semnificația lor științifică, bazându-se pe date deja cunoscute
3. Planificarea cercetării	Dezvoltarea unei proceduri de cercetare: dezvoltarea unei secvențe de implementare a etapelor de cercetare individuale
4. Cercetare	Selectarea obiectelor, dispozitivelor, reactivilor biologici necesari. Realizarea diferitelor etape ale studiului. Colectarea și înregistrarea observațiilor, valorilor măsurate și a rezultatelor
5. Rezumat	Compararea rezultatelor obținute cu o ipoteză, explicația științifică a rezultatelor, formularea concluziilor

În prezent, metoda de modelare este utilizată pe scară largă în diverse ramuri ale științei biologice (Fr. modele - „eșantion”, „prototip”), când caracteristicile obiectului studiat sunt reproduse pe un model special creat. În acest caz, între model și obiectul de interes pentru cercetător, ar trebui să existe o anumită similitudine. Modelarea este utilizată pe scară largă dacă obiectul de studiu este foarte complex (multicomponent) sau dificil de accesat pentru observare directă. În aceste cazuri, modelarea ajută nu numai să dezvăluie proprietățile și interdependențele obiectului studiat, ci și să prezinte caracteristicile acestuia în schimbarea condițiilor.