Kad mēs runājam par bioloģiju, mēs runājam par zinātni, kas nodarbojas ar visu dzīvo būtņu izpēti. Tiek pētītas visas dzīvās būtnes, ieskaitot to dzīvotni. No šūnu struktūras līdz sarežģītiem bioloģiskiem procesiem, tas viss ir bioloģijas priekšmets. Apsvērsim pētījumu metodes bioloģijā, kas ir ieslēgti Šis brīdis tiek izmantoti.

Bioloģiskās izpētes metodes ietver:

• · Empīriskās/eksperimentālās metodes
• · Aprakstošās metodes
• · Salīdzinošās metodes
• · Statistikas metodes
• · Modelēšana
• · Vēsturiskās metodes

Empīriskās metodes sastāv no tā, ka pieredzes objekts tiek pakļauts izmaiņām tā pastāvēšanas apstākļos, un pēc tam tiek ņemti vērā iegūtie rezultāti. Eksperimenti ir divu veidu atkarībā no tā, kur tie tiek veikti: laboratorijas eksperimenti un lauka eksperimenti. Lauka eksperimentu veikšanai tiek izmantoti dabas apstākļi, un laboratorijas eksperimentu veikšanai tiek izmantots īpašs laboratorijas aprīkojums.

Aprakstošās metodes ir balstīti uz novērojumiem, kam seko parādības analīze un apraksts. Šī metode ļauj izcelt bioloģisko parādību un sistēmu iezīmes. Šī ir viena no senākajām metodēm.

Salīdzinošās metodes nozīmē iegūto faktu un parādību salīdzināšanu ar citiem faktiem un parādībām. Informācija tiek iegūta novērojot. Pēdējā laikā ir kļuvis populārs izmantot monitoringu. Monitorings ir pastāvīga novērošana, kas ļauj apkopot datus, uz kuru pamata tiks veikta analīze un pēc tam prognozēšana.

Statistikas metodes pazīstamas arī kā matemātiskās metodes, un tiek izmantotas eksperimenta laikā iegūto skaitlisko datu apstrādei. Turklāt šī metode tiek izmantota, lai nodrošinātu noteiktu datu ticamību.

Vēsturiskās metodes ir balstīti uz iepriekšējo faktu izpēti un ļauj mums noteikt esošos modeļus. Bet, tā kā viena metode ne vienmēr ir pietiekami efektīva, ir ierasts šīs metodes apvienot, lai iegūtu labākus rezultātus.

ModelēšanaŠī ir metode, kas pēdējā laikā uzņem apgriezienus un ietver darbu ar objektiem, attēlojot tos modeļos. To, ko nevar analizēt un izpētīt pēc eksperimenta, var uzzināt, izmantojot modelēšanu. Daļēji tiek izmantota ne tikai parastā modelēšana, bet arī matemātiskā modelēšana.

Apskatīsim analoģiju un modelēšanu bioloģiskā izpēte.

Analoģija un modelēšana bioloģijā

Ar analoģiju saprot vispārīgi atšķirīgu objektu dažu īpašību, īpašību vai attiecību līdzību, līdzību. Objektu līdzību (vai atšķirību) noteikšana tiek veikta to salīdzināšanas rezultātā. Tādējādi salīdzināšana ir analoģijas metodes pamatā.

Ja tiek izdarīts loģisks secinājums par kādas īpašības, zīmes, attiecību esamību pētāmajā objektā, pamatojoties uz tā līdzības noteikšanu ar citiem objektiem, tad šo secinājumu sauc par secinājumu pēc analoģijas. Šāda secinājuma gaitu var attēlot šādi. Lai ir, piemēram, divi objekti A un B. Ir zināms, ka objektam A ir īpašības P1 P 2,..., Pn, Pn+1. Objekta B izpēte parādīja, ka tam piemīt īpašības P 1 P 2,..., Pn, kas attiecīgi sakrīt ar objekta A īpašībām. Pamatojoties uz vairāku īpašību līdzību (P 1 P 2,.. ., Pn) abiem objektiem var izdarīt pieņēmumu par īpašības Рn+1 esamību objektā B.

Pareiza secinājuma iegūšanas iespējamības pakāpe pēc analoģijas būs jo lielāka: 1) jo vairāk ir zināmas salīdzināmo objektu kopīgās īpašības; 2) jo nozīmīgāki tajos atrodamie vispārīgas īpašības un 3) jo dziļāk ir zināma šo līdzīgo īpašību savstarpējā dabiskā saikne. Tajā pašā laikā jāņem vērā, ka, ja objektam, par kuru tiek izdarīts secinājums pēc analoģijas ar citu objektu, ir kāda īpašība, kas nav savienojama ar īpašību, par kuras esamību būtu jāsecina, tad vispārējā līdzība. šie objekti zaudē visu nozīmi.

Šos apsvērumus par secinājumiem pēc analoģijas var papildināt arī ar šādiem noteikumiem:

1) kopīgajām īpašībām ir jābūt jebkādām salīdzināmo objektu īpašībām, t.i., atlasītām “neskarot” pret jebkura veida īpašībām; 2) īpašībai Pn+1 jābūt tāda paša veida kā vispārīgajām īpašībām P 1 P 2,..., Pn; 3) vispārīgajām īpašībām P 1 P 2, ..., Pn jābūt pēc iespējas specifiskākām salīdzināmajiem objektiem, t.i., jāiekļaujas pēc iespējas mazākā objektu lokā; 4) īpašībai Pn+1, gluži pretēji, jābūt vismazāk specifiskai, t.i., piederīgam pēc iespējas lielākam objektu lokam.

Pēc analoģijas ir dažādi secinājumi. Bet tiem ir kopīgs tas, ka visos gadījumos tiek tieši pārbaudīts viens objekts un tiek izdarīts secinājums par citu objektu. Tāpēc secinājumus pēc analoģijas vispārīgākajā nozīmē var definēt kā informācijas nodošanu no viena objekta uz citu. Šajā gadījumā pirmo objektu, kas faktiski tiek pētīts, sauc par modeli, bet otru objektu, uz kuru tiek pārnesta pirmā objekta (modeļa) izpētes rezultātā iegūtā informācija, sauc par oriģinālu (dažkārt prototips, paraugs utt.). Tādējādi modelis vienmēr darbojas kā līdzība, tas ir, modelis un ar tā palīdzību parādītais objekts (oriģināls) ir zināmā līdzībā (līdzībā).

“Modelēšana tiek saprasta kā modelēta objekta (oriģināla) izpēte, kuras pamatā ir noteiktas oriģināla un objekta (modeļa) īpašību daļas atbilstība, kas to aizvieto pētījumā un ietver konstrukciju. par modeli, tā izpēti un iegūtās informācijas nodošanu modelējamam objektam – oriģinālam”

Bioloģijas modeļi tiek izmantoti, lai modelētu bioloģiskās struktūras, funkcijas un procesus dažādos dzīvo būtņu organizācijas līmeņos: molekulārajā, subcelulārajā, šūnu, orgānu-sistēmiskajā, organisma un populācijas-biocenotiskā. Tāpat iespējams modelēt dažādas bioloģiskas parādības, kā arī indivīdu, populāciju un ekosistēmu dzīves apstākļus.

Bioloģijā galvenokārt tiek izmantoti trīs veidu modeļi: bioloģiskais, fizikāli ķīmiskais un matemātiskais (loģiski matemātiskais). Bioloģiskie modeļi laboratorijas dzīvniekiem reproducē noteiktus stāvokļus vai slimības, kas konstatētas cilvēkiem vai dzīvniekiem. Tas ļauj eksperimentāli izpētīt konkrētā stāvokļa vai slimības rašanās mehānismus, gaitu un iznākumu, kā arī ietekmēt tā gaitu. Šādu modeļu piemēri ir mākslīgi izraisīti ģenētiski traucējumi, infekcijas procesi, intoksikācija, hipertonisku un hipoksisku stāvokļu pavairošana, ļaundabīgi audzēji, dažu orgānu hiperfunkcija vai hipofunkcija, kā arī neirozes un emocionālie stāvokļi. Lai izveidotu bioloģisko modeli, tiek izmantotas dažādas metodes, lai ietekmētu ģenētisko aparātu, inficēšanos ar mikrobiem, toksīnu ievadīšanu, atsevišķu orgānu izņemšanu vai to atkritumproduktu (piemēram, hormonu) ievadīšanu, dažādu ietekmi uz centrālo un perifēro nervu sistēmu. , noteiktu vielu izslēgšana no pārtikas, ievietošana mākslīgi izveidotā dzīvotnē un daudzi citi veidi. Bioloģiskie modeļi tiek plaši izmantoti ģenētikā, fizioloģijā un farmakoloģijā.

Fizikāli ķīmiskie modeļi reproducē bioloģiskās struktūras, funkcijas vai procesus ar fizikāliem vai ķīmiskiem līdzekļiem, un, kā likums, tie ir tālu līdzība ar modelējamo bioloģisko parādību. Kopš 60. gadiem. 19. gadsimts Tika mēģināts izveidot šūnu struktūras un dažu funkciju fizikāli ķīmisko modeli. Tā vācu zinātnieks M. Traube (1867) imitēja dzīvas šūnas augšanu, audzējot CuSO 4 kristālus K 4 ūdens šķīdumā: franču fiziķis S. Leducs (1907), iegremdējot kausētu CaCl2 piesātinātā K šķīdumā. 3PO 4, iegūts - pateicoties virsmas spēku iedarbībai, spriedzei un osmozei - struktūras, kas ārēji atgādina aļģes un sēnes. Sajaucot olīveļļu ar dažādām ūdenī šķīstošām vielām un ieliekot šo maisījumu ūdens pilē, O. Bīčli (1892) ieguva mikroskopiskas putas, kurām bija ārēja līdzība ar protoplazmu; šāds modelis pat atveidoja amēboīdu kustību. Kopš 60. gadiem 19. gadsimts Ir ierosināti arī dažādi fiziski modeļi ierosmes vadīšanai gar nervu. Itāļu zinātnieka C. Matteucci un vācu zinātnieka L. Hermaņa izveidotajā modelī nervs tika attēlots stieples veidā, ko ieskauj otrā tipa vadītāja apvalks. Savienojot apvalku un vadu ar galvanometru, tika novērota potenciālu starpība, kas mainījās, pieliekot elektrisko "kairinājumu" "nervu" zonai. Šis modelis nervu stimulācijas laikā atveidoja dažas bioelektriskas parādības. Franču zinātnieks R. Lilijs, izmantojot ierosmes viļņu modeli, kas izplatās pa nervu, reproducēja vairākas nervu šķiedrās novērotās parādības (refraktārais periods, likums “visu vai neko”, divpusējā vadītspēja). Modelis bija tērauda stieple, kas vispirms tika ievietota stiprā un pēc tam vājā slāpekļskābē. Vads tika pārklāts ar oksīdu, kas tika samazināts vairāku ietekmju ietekmē; Restaurācijas process, kas radās vienā sadaļā, izplatījās pa vadu. Šādi modeļi, kas ir parādījuši iespēju reproducēt noteiktas dzīvo būtņu īpašības un izpausmes, izmantojot fizikālās un ķīmiskās parādības, ir balstīti uz ārēju kvalitatīvu līdzību un ir tikai vēsturiska nozīme.

Vēlāk uz elektrotehnikas un elektroniskās inženierijas principiem tika uzbūvēti sarežģītāki modeļi, kuru pamatā bija daudz dziļākas kvantitatīvās līdzības. Tādējādi, pamatojoties uz elektrofizioloģisko pētījumu datiem, tika uzbūvētas elektroniskās shēmas, kas simulē bioelektriskos potenciālus nervu šūnā, tās procesu un sinapses. Ir izveidotas arī mehāniskas mašīnas ar elektronisku vadību, kas simulē sarežģītus uzvedības aktus (nosacīta refleksa veidošanos, centrālās inhibīcijas procesus utt.).

Ievērojami lielāks progress sasniegts dzīvo organismu vai to orgānu un šūnu fizikāli ķīmisko eksistences apstākļu modelēšanā. Tādējādi risinājumi neorganisko un organisko vielu(Ringera, Loka, Tyroda uc risinājumi), imitējot iekšējā vide organismu un atbalstot izolētu orgānu vai šūnu eksistenci, kas kultivētas ārpus ķermeņa.

Bioloģisko membrānu modeļi (dabisko fosfolipīdu plēve atdala elektrolīta šķīdumu) ļauj pētīt jonu transportēšanas procesu fizikāli ķīmisko pamatu un dažādu faktoru ietekmi uz to. Ar ķīmisko reakciju palīdzību, kas notiek šķīdumos pašoscilācijas režīmā, tiek modelēti daudzām bioloģiskām parādībām raksturīgie svārstību procesi - diferenciācija, morfoģenēze, parādības kompleksos neironu tīklos u.c.

Matemātiskie modeļi (dzīvu sistēmu uzbūves, savienojumu un funkcionēšanas modeļu matemātiskie un loģiski matemātiskie apraksti) tiek veidoti, pamatojoties uz eksperimentāliem datiem vai spekulatīvi, formāli apraksta kādas bioloģiskas parādības hipotēzi, teoriju vai atklātu modeli un prasa turpmākus eksperimentus. pārbaude. Dažādas šādu eksperimentu versijas atklāj matemātiskā modeļa pielietojuma robežas un sniedz materiālu tā tālākai pielāgošanai. Dažos gadījumos matemātiskais modelis ļauj prognozēt dažas parādības, kas iepriekš pētniekam nebija zināmas. Tādējādi Nīderlandes zinātnieku van der Pola un van der Marka ierosinātais sirdsdarbības modelis, kas balstīts uz relaksācijas svārstību teoriju, norādīja uz īpašu sirds ritma traucējumu iespējamību, kas vēlāk tika atklāta cilvēkiem. Pie fizioloģisko parādību matemātiskajiem modeļiem jāmin arī angļu zinātnieku A. Hodžkina un A. Hakslija izstrādātais nervu šķiedru ierosmes modelis. Pamatojoties uz amerikāņu zinātnieku V. Makkuloka un V. Pitsa teoriju par nervu tīkliem, tiek veidoti neironu mijiedarbības loģiskie un matemātiskie modeļi. Diferenciālvienādojumu un integrālvienādojumu sistēmas veido pamatu biocenožu modelēšanai (V. Volterra, A.N. Kolmogorovs). Markova evolūcijas procesa matemātisko modeli izveidoja O.S. Kulagina un A.A. Ļapunovs. VIŅI. Gelfands un M.L. Cetlins, pamatojoties uz spēļu teoriju un galīgo automātu teoriju, izstrādāja modeļu idejas par sarežģītu uzvedības formu organizēšanu. Jo īpaši ir pierādīts, ka daudzu ķermeņa muskuļu kontrole balstās uz noteiktu nervu sistēmas funkcionālo bloku attīstību - sinerģiju, nevis ar katra muskuļa neatkarīgu kontroli. Matemātisko un loģiski-matemātisko metožu izveide un izmantošana un to pilnveidošana veicina tālākai attīstībai matemātiskā un teorētiskā bioloģija.

Modelēšanas metode bioloģijā ir līdzeklis, kā izveidot arvien dziļākas un sarežģītākas attiecības starp bioloģisko teoriju un pieredzi. Pagājušajā gadsimtā eksperimentālā metode bioloģijā sāka saskarties ar noteiktiem ierobežojumiem, un kļuva skaidrs, ka bez modelēšanas nav iespējams veikt vairākus pētījumus. Ja aplūkosim dažus ierobežojumu piemērus eksperimenta darbības jomā, tie galvenokārt būs šādi: (19 no 15)

• - eksperimentus var veikt tikai ar šobrīd esošiem objektiem (eksperimentu nav iespējams attiecināt uz pagātnes apgabalu);
• - iejaukšanās bioloģiskajās sistēmās dažkārt ir tāda, ka nav iespējams noteikt notikušo izmaiņu cēloņus (iejaukšanās vai citu iemeslu dēļ);
• - daži teorētiski iespējamie eksperimenti nav iespējami eksperimentālās tehnoloģijas zemā attīstības līmeņa dēļ;
• - morālu un ētisku apsvērumu dēļ ir jānoraida liela eksperimentu grupa, kas saistīta ar eksperimentiem ar cilvēkiem.

Bet modelēšana tiek plaši izmantota bioloģijas jomā ne tikai tāpēc, ka tā var aizstāt eksperimentu. Tam ir liela neatkarīga nozīme, kas, pēc vairāku autoru domām (19, 20, 21), izpaužas vairākās priekšrocībās:

• 1. Izmantojot modelēšanas metodi uz vienas datu kopas, var izstrādāt vairākus dažādus modeļus, dažādi interpretēt pētāmo parādību un atlasīt visauglīgākos no tiem teorētiskai interpretācijai;
• 2. Modeļa veidošanas procesā pētāmajai hipotēzei var veikt dažādus papildinājumus un iegūt tās vienkāršojumu;
• 3. Sarežģītu matemātisko modeļu gadījumā var izmantot datoru;
• 4. Paveras iespēja veikt modeļu eksperimentus (aminoskābju sintēze pēc Millera) (19 lpp. 152).

Tas viss skaidri parāda, ka modelēšana bioloģijā pilda neatkarīgas funkcijas un kļūst par arvien nepieciešamāku soli teorijas tapšanas procesā. Tomēr modelēšana saglabā savu heiristisko vērtību tikai tad, ja tiek ņemtas vērā jebkura modeļa pielietojuma robežas.

Bioloģisko pētījumu veikšanas posmi

	Apraksts
1. Problēmas izklāsts	Skaidra problēmas izklāsta izstrāde.
2. Piedāvātais risinājums, hipotēzes formulēšana	Sagaidāmo rezultātu formulēšana un to zinātniskā nozīme, pamatojoties uz jau zināmiem datiem
3. Studiju plānošana	Pētījuma veikšanas kārtības izstrāde: secības izstrāde atsevišķu pētījuma posmu īstenošanai
4. Pētījumu veikšana	Nepieciešamo bioloģisko objektu, instrumentu, reaģentu izvēle. Dažādu pētījumu posmu veikšana. Novērojumu, mērījumu un rezultātu vākšana un reģistrēšana
5. Rezumējot	Iegūto rezultātu salīdzināšana ar hipotēzi, rezultātu zinātnisks skaidrojums, secinājumu formulēšana

Šobrīd modelēšanas metode (franču valoda) tiek plaši izmantota dažādās bioloģijas zinātnes nozarēs. modele- “paraugs”, “prototips”), kad pētāmā objekta īpašības tiek reproducētas uz īpaši izveidota modeļa. Šajā gadījumā ir jābūt zināmai līdzībai starp modeli un pētnieku interesējošo objektu. Modelēšana tiek plaši izmantota, ja pētījuma objekts ir ļoti sarežģīts (daudzkomponentu) vai grūti tieši novērojams. Šajos gadījumos modelēšana palīdz ne tikai identificēt pētāmā objekta īpašības un savstarpējās atkarības, bet arī parādīt tā raksturlielumus mainīgos apstākļos.

Starp visām skolas disciplīnām un tikai zinātnēm bioloģija ieņem īpašu vietu. Galu galā šī ir senākā, pirmā un dabas zinātne, par kuru interese radās līdz ar paša cilvēka parādīšanos un viņa evolūciju. Šīs disciplīnas izpēte dažādos laikmetos ir attīstījusies atšķirīgi. Pētījumi bioloģijā tika veikti, izmantojot arvien jaunas metodes. Tomēr joprojām ir tādi, kas bija aktuāli no paša sākuma un nav zaudējuši savu nozīmi. Kādi ir šie zinātnes studiju veidi un kāda ir šī disciplīna kopumā, mēs apsvērsim šajā rakstā.

Bioloģija kā zinātne

Ja mēs iedziļināsimies vārda “bioloģija” etimoloģijā, tad tulkojumā no latīņu valodas tas burtiski izklausīsies kā “dzīvības zinātne”. Un tā tiešām ir. Šī definīcija atspoguļo visu attiecīgās zinātnes būtību. Tā ir bioloģija, kas pēta visu mūsu planētas dzīves daudzveidību un, ja nepieciešams, arī aiz tās robežām.

Ir vairāki bioloģiskie, kuros visi biomasas pārstāvji ir apvienoti pēc kopīgām morfoloģiskām, anatomiskām, ģenētiskām un fizioloģiskajām īpašībām. Šīs ir karaļvalstis:

• Dzīvnieki.
• Augi.
• Sēnes.
• Vīrusi.
• Baktērijas vai prokarioti.

Katru no tām pārstāv milzīgs skaits sugu un citu taksonomisko vienību, kas vēlreiz uzsver, cik daudzveidīga ir mūsu planētas daba. tāpat kā zinātne - izpētīt tos visus, no dzimšanas līdz nāvei. Apzināt arī evolūcijas mehānismus, attiecības vienam ar otru un cilvēkiem, pašu dabu.

Bioloģija ir tikai vispārīgs nosaukums, kas ietver veselu apakšzinātņu un disciplīnu saimi, kas nodarbojas ar detalizētu izpēti dzīvo būtņu un jebkādu dzīvības izpausmju jomā.

Kā minēts iepriekš, bioloģijas izpēti cilvēki ir veikuši kopš seniem laikiem. Cilvēku interesēja augi, dzīvnieki un viņš pats. Tika veikti dzīvās dabas novērojumi un izdarīti secinājumi, tā tika uzkrāts faktu materiāls un zinātnes teorētiskā bāze.

Mūsdienu bioloģijas sasniegumi kopumā ir gājuši tālu uz priekšu un ļauj ieskatīties mazākajās un neiedomājami sarežģītās struktūrās, traucēt dabas procesu norisi un mainīt to virzienu. Kādos veidos jūs vienmēr esat spējis sasniegt šādus rezultātus?

Pētījumu metodes bioloģijā

Lai iegūtu zināšanas, nepieciešams izmantot dažādas to iegūšanas metodes. Tas attiecas arī uz bioloģijas zinātnēm. Tāpēc šai disciplīnai ir savs pasākumu kopums, kas ļauj papildināt metodisko un faktu kasi. Šīs pētniecības metodes skolā noteikti skar šo tēmu, jo šis jautājums ir pamats. Tāpēc šīs metodes tiek apspriestas dabas vēstures vai bioloģijas stundās piektajā klasē.

Kādas pētniecības metodes pastāv?

1. Apraksts.
2. bioloģijā.
3. Eksperimentējiet.
4. Salīdzinājums.
5. Modelēšanas metode.
6. Vēsturiskā metode.
7. Modernizētas iespējas, kuru pamatā ir jaunāko tehnoloģiju sasniegumi un moderns aprīkojums. Piemēram: elektronu spektroskopija un mikroskopija, krāsošanas metode, hromatogrāfija un citi.

Tās visas vienmēr ir bijušas svarīgas un tādas paliek arī mūsdienās. Tomēr starp tiem ir viens, kas parādījās pirmais un joprojām ir vissvarīgākais.

Novērošanas metode bioloģijā

Tieši šī pētījuma versija ir izšķiroša, pirmā un nozīmīga. Kas ir novērošana? Tā ir interesējošās informācijas iegūšana par objektu, izmantojot maņas. Tas nozīmē, ka jūs varat saprast, kāda dzīvā būtne atrodas jūsu priekšā, izmantojot dzirdes, redzes, taustes, ožas un garšas orgānus.

Tā mūsu senči iemācījās atšķirt biomasas elementus. Šādi pētījumi bioloģijā turpinās līdz pat mūsdienām. Galu galā, nav iespējams zināt, kā kāpurs saplēstas un no kokona iznirst tauriņš, ja vien to nenovēro savām acīm, fiksējot katru mirkli laikā.

Un šādu piemēru var minēt simtiem. Visi zoologi, mikologi, botāniķi, algologi un citi zinātnieki novēro izvēlēto objektu un saņem pilnīgu informāciju par tā uzbūvi, dzīvesveidu, mijiedarbību ar vidi, fizioloģisko procesu īpatnības un citi organizācijas smalkumi.

Tāpēc novērošanas metode bioloģijā tiek uzskatīta par vissvarīgāko, vēsturiski pirmo un nozīmīgāko. Cieši blakus ir vēl viena izpētes metode – apraksts. Galu galā nepietiek tikai ar novērošanu, jums arī jāapraksta tas, ko izdevās redzēt, tas ir, jāreģistrē rezultāts. Tas vēlāk kļūs par teorētisko zināšanu bāzi par konkrētu objektu.

Sniegsim piemēru. Ja ihtiologam būtu jāveic pētījumi konkrēta zivju veida, piemēram, rozā asara, jomā, tad viņš, pirmkārt, pēta jau esošo teorētisko bāzi, kas tika apkopota no iepriekšēju zinātnieku novērojumiem. Pēc tam viņš sāk sevi novērot un rūpīgi reģistrē visus iegūtos rezultātus. Pēc tam tiek veikta virkne eksperimentu, un rezultāti tiek salīdzināti ar tiem, kas jau bija pieejami agrāk. Tas noskaidro jautājumu, kur, piemēram, šīs zivju sugas var nārstot? Kādi apstākļi viņiem ir nepieciešami un cik lielā mērā tie var atšķirties?

Ir acīmredzams, ka novērošanas metode bioloģijā, kā arī apraksts, salīdzināšana un eksperiments ir cieši saistīti vienotā kompleksā - dzīvās dabas izpētes metodēs.

Eksperimentējiet

Šī metode ir raksturīga ne tikai bioloģijas zinātnēs, bet arī ķīmijā, fizikā, astronomijā un citās. Tas ļauj skaidri pārbaudīt vienu vai otru teorētiski izvirzīto pieņēmumu. Ar eksperimenta palīdzību tiek apstiprinātas vai atspēkotas hipotēzes, veidotas teorijas un izvirzītas aksiomas.

Eksperimentāli tika atklāta dzīvnieku asinsrite, elpošana un fotosintēze augos, kā arī virkne citu fizioloģisku dzīvībai svarīgu procesu.

Simulācija un salīdzināšana

Salīdzināšana ir metode, kas ļauj novilkt katras sugas evolūcijas līniju. Tieši šī metode ir pamatā informācijas iegūšanai, uz kuras pamata tiek sastādīta sugu klasifikācija un būvēti dzīvības koki.

Modelēšana ir matemātiskāka metode, it īpaši, ja runājam par datora modeļa konstruēšanas metodi. Šī metode ietver tādu situāciju radīšanu objekta izpētes laikā, kuras nevar novērot dabiskos apstākļos. Piemēram, kā šīs vai citas zāles ietekmēs cilvēka ķermeni.

Vēsturiskā metode

Tas ir pamatā katra organisma izcelsmes un veidošanās identificēšanai, tā attīstībai un transformācijai evolūcijas gaitā. Pamatojoties uz iegūtajiem datiem, tiek veidotas teorijas un izvirzītas hipotēzes par dzīvības rašanos uz Zemes un katras dabas valstības attīstību.

Bioloģija 5. klasē

Ir ļoti svarīgi savlaicīgi iedvest studentos interesi par konkrēto zinātni. Šodien parādās mācību grāmatas "Bioloģija. 5. klase", kurās vērošana ir galvenā šī priekšmeta apguves metode. Tādā veidā bērni pakāpeniski apgūst visu šīs zinātnes dziļumu, izprot tās nozīmi un nozīmi.

Lai nodarbības būtu interesantas un bērnos ieaudzinātu interesi par to, ko viņi mācās, šai konkrētajai metodei vajadzētu veltīt vairāk laika. Galu galā tikai tad, kad skolēns pats novēro šūnu uzvedību un to uzbūvi caur mikroskopu, viņš varēs pilnībā apzināties šī procesa interesi un to, cik tas viss ir smalks un svarīgs. Līdz ar to atbilstoši mūsdienu prasībām uz darbību balstīta pieeja priekšmeta apguvei ir atslēga uz sekmīgu studentu zināšanu apguvi.

Un, ja bērni katru pētāmo procesu ierakstīs bioloģijas novērojumu dienasgrāmatā, tad objekta pēdas paliks pie viņiem visu mūžu. Tā veidojas pasaule ap mums.

Priekšmeta padziļināta izpēte

Ja mēs runājam par specializētām nodarbībām, kuru mērķis ir dziļāka, detalizētāka zinātnes izpēte, tad mums vajadzētu runāt par vissvarīgāko. Šādiem bērniem būtu jāizstrādā speciāla programma padziļinātai bioloģijas apguvei, kas balstīsies uz novērojumiem laukā (vasaras praksē), kā arī uz pastāvīgiem eksperimentāliem pētījumiem. Bērniem ir jāpārliecina sevi par teorētiskajām zināšanām, kas tiek liktas viņu galvā. Tieši tad ir iespējami jauni atklājumi, sasniegumi un zinātnes cilvēku dzimšana.

Skolēnu bioloģiskās izglītības loma

Vispār bērniem bioloģiju vajag mācīties ne tikai tāpēc, ka daba ir jāmīl, jālolo un jāsargā. Bet arī tāpēc, ka tas būtiski paplašina redzesloku, ļauj izprast dzīvības procesu mehānismus, iepazīt sevi no iekšpuses un rūpēties par savu veselību.

Ja jūs periodiski stāstāt bērniem par mūsdienu bioloģijas sasniegumiem un to, kā tas ietekmē cilvēku dzīvi, viņi paši sapratīs zinātnes nozīmi un nozīmi. Viņus pārņems mīlestība pret to, kas nozīmē, ka viņi mīlēs arī tās objektu - dzīvo dabu.

Mūsdienu bioloģijas sasniegumi

Protams, tādu ir daudz. Ja mēs nosakām vismaz piecdesmit gadu termiņu, mēs varam uzskaitīt šādus izcilus panākumus attiecīgās zinātnes jomā.

1. Dzīvnieku, augu un cilvēku genoma atšifrēšana.
2. Šūnu dalīšanās un nāves mehānismu atklāšana.
3. Atklājot ģenētiskās informācijas plūsmas būtību jaunattīstības organismā.
4. Dzīvu būtņu klonēšana.
5. Bioloģiski aktīvo vielu, medikamentu, antibiotiku, pretvīrusu zāļu radīšana (sintēze).

Šādi mūsdienu bioloģijas sasniegumi ļauj cilvēkiem kontrolēt noteiktas cilvēku un dzīvnieku slimības, neļaujot tām attīstīties. Tie ļauj mums atrisināt daudzas problēmas, kas 21. gadsimtā piemeklē cilvēkus: šausmīgu vīrusu epidēmijas, badu, dzeramā ūdens trūkumu, slikti vides apstākļi un citas.

"PIRMĀ SEPTEMBRA" PEDAGOĢISKĀ UNIVERSITĀTE

BUKHVALOV V.A.

Skolēnu radošo spēju attīstība bioloģijas stundās

izmantojot izgudrojuma problēmu risināšanas teorijas elementus (TRIZ)

Diemžēl jāatzīst, ka, neskatoties uz notiekošo skolas izglītības satura reformu, bioloģijas stundās dominē informatīvā un reproduktīvā izglītība. Šāda pieeja neatbilst mūsdienu sabiedrības prasībām, kur priekšplānā izvirzās ne tik daudz zināšanu enciklopēdiskais raksturs, bet gan spēja iegūt informāciju, to pārveidot un radoši izmantot pētniecībai vai praktiskai darbībai.
Pagājušā gadsimta otrajā pusē G.S. Altšullers izstrādāja izgudrojuma problēmu risināšanas teoriju (TRIZ). Primitīvā interpretācijā TRIZ ir algoritmu kopums radošu problēmu formulēšanai un risināšanai. TRIZ elementus var izmantot kā ļoti efektīvs līdzeklis attīstīt skolēnu radošo domāšanu, mācot skolā bioloģiju. Kopš 1987. gada šādu eksperimentu veicis autors un viņa kolēģi no aptuveni desmit Latvijas skolām.
Šī darba īstenošana prasīja būtiskas izmaiņas kursa saturā. Paralēli tradicionālajiem informatīvajiem tekstiem, reproduktīvajiem jautājumiem un laboratorijas darbiem, kursā tika iekļautas bioloģiskās problēmas – radoši uzdevumi, kurus sastādīja gan pats autors, gan viņa kolēģi. Papildus tam tika izveidoti radošo darbu komplekti par bioloģiju ar pētījumu, ekspertu, projektu un prognožu saturu, kas tiek izmantoti arī mācību stundās un kā mājasdarbi.
Piedāvātās astoņas lekcijas ir saīsināts kurss par galvenajiem skolēnu izglītojošo darbību veidiem un metodisko atbalstu skolotājam, kura mērķis ir iepazīstināt kolēģus ar TRIZ pieeju bioloģijas mācīšanai skolā.

Kursa programma

Laikraksts Nr.	Mācību materiāls
	1. lekcija. Bioloģiskā pētījuma struktūra un saturs
	2. lekcija. Bioloģiskās problēmas un to risināšanas metodes
	3. lekcija. Bioloģisko jēdzienu problemātizācija Pārbaude № 1 (nodošanas datums: 2006. gada 25. novembris)
	4. lekcija. Ekspertu raksti par bioloģiju
	5. lekcija. Projektu darbs bioloģijā Pārbaudījums Nr.2 (nodošanas datums: 2006. gada 25. decembris)
	6. lekcija. Ievads zinātnisko atklājumu tehnoloģijā
	7. lekcija. Zinātnieka radošā biogrāfija
	8. lekcija. Skolēnu izglītojošo pasākumu organizēšanas metodika efektīvai radošo spēju attīstībai
Nobeiguma darbs. Nobeiguma darbi, kam pievienoti sertifikāti no izglītības iestāde(īstenošanas akti) jānosūta Pedagoģijai ne vēlāk kā līdz 2007.gada 28.februārim.

Lekcija 1. Bioloģiskā pētījuma struktūra un saturs

Pētījumu specifika zinātniskajā praksē

Mūsdienu dzīve nav iespējams iedomāties bez zinātnes. Uzdosim skolēniem vienkāršu jautājumu: kāda ir zinātnes nozīme cilvēka ikdienas dzīvē? Savādi, bet mūsu studenti var daudz pastāstīt no zinātnes teorijas: sniegt modeļu un likumu piemērus, teorijas un zināšanu metodes, taču kaut kādu iemeslu dēļ šis jautājums viņiem bieži sagādā grūtības. Bet kaste atveras ļoti vienkārši – viss, kas mūs ieskauj skolas klasē, ir tiešs zinātnes iemiesojums praksē: pati skolas ēka celta saskaņā ar inženierbūvju būvniecības likumiem; rakstāmgaldi, mācību grāmatas, piezīmju grāmatiņas tiek veidotas, ņemot vērā higiēnas standartus; Lampas birojā uzstādītas saskaņā ar elektrotehnikas likumiem. Pat mūsu apģērbi ir radīti, ņemot vērā veselu gūzmu likumu un modeļu. No rīta gatavojoties skolai lietojam ziepes, vārām tēju vai kafiju, veicam vingrinājumus, un to visu nodrošina praktiska zināšanu pielietošana par zinātnes likumiem. Turklāt šīs zināšanas mums jau no agras bērnības ir ielikuši mūsu vecāki kā vienkāršas patiesības, varētu teikt, aksiomas. No bērnības pierodam tām sekot, īsti nedomājot par to pareizību.

Rodas pirmais jautājums: vai mūsu mācību priekšmetu pasniegšanas metodēs viss ir pareizi, ja studenti kopumā diezgan labi zina teorētiskos principus, bet lūgums teorētiski pamatot savu praktisko rīcību bieži vien viņus mulsina? Piemēram, bērni, visticamāk, nevarēs atbildēt uz jautājumu: kādi fizikas likumi jums jāzina, lai uzstādītu kontaktligzdu? Vai arī kādi bioloģijas noteikumi jāpatur prātā, rūpējoties par istabas augiem? Vai arī kādi noteikumi nosaka, ka zobi jātīra vismaz divas reizes dienā, nevis, teiksim, trīs vai piecas?

Zinātniskā izpēte daudzos gadījumos sākās ar konkrētu praktisku problēmu formulēšanu, uz kurām atbildes nebija vai arī tolaik pieejamās atbildes neļāva pilnībā iegūt augstus praktiskos rezultātus.

Ņemsim par klasisko piemēru augu uztura izpētei. Pat senie zemnieki iemācījās izmantot kūtsmēslus un pelnus, lai palielinātu augu produktivitāti. Tomēr pastāvīgās ražas svārstības gadsimtu gaitā lika saprast, ka minerālu un organisko vielu kombinācija

Mēslošanas līdzekļu izmantošana ir pakļauta noteiktiem noteikumiem un ir atkarīga ne tikai no augsnes, bet arī no audzētajām kultūrām. Un tikai 19. gadsimta beigās – 20. gadsimta sākumā. Agroķīmija pamazām kļūst par patstāvīgu zinātni, atklājot mēslojuma savākšanas un izmantošanas modeļus laukos.

Tādējādi pirmā zinātniskās pētniecības īpatnība ir tā jautājumi, uz kuriem zinātnieki meklē atbildes, rodas reālās praktiskās darbībās. Tādus jautājumus sauc problēmas. Problēma ir jautājums, uz kuru atbildes nav vispār vai pieejamās atbildes nav konkrētas, nodrošinot praktiskās darbības efektivitāti. Problēmas ir pastāvīgi mūsu dzīves pavadoņi, lielas vai mazas, sarežģītas vai nē, bet tās vienmēr ir, kad mēs cenšamies kaut ko darīt. Var, protams, neko nedarīt, bet tad rodas izdzīvošanas problēma.

Zinātnieki lielākoties ir ļoti vērīgi un rūpīgi cilvēki. Viņi vienmēr apšauba to, kas daudziem šķiet vienkāršs un saprotams. Vienkāršs piemērs no N. Kopernika darbiem. Ikviens zina, ka Saule lec austrumos un riet rietumos. 16. gadsimta sākumā. Gandrīz neviens nešaubījās, ka tā ir Saule, kas riņķo ap Zemi, jo visi redzēja Saules kustību, bet neviens neredzēja Zemes kustību. Un tikai N. Koperniks šaubījās: vai tas tā ir vai tikai tā šķiet? Pētījumu rezultātā zinātniekam izdevās pierādīt, ka viss ir tieši otrādi: Saule stāv uz vietas, un planētas, tostarp Zeme, pārvietojas ap to.

Bet vai ir nepieciešams vēlreiz pārbaudīt labi zināmās patiesības?

Atgriezīsimies pie piemēra par mēslojuma izmantošanu uz laukiem. Gadsimtiem ilgi šis darbs ir veikts, balstoties uz praktisko pieredzi. Var strīdēties, ka zemnieki ir iemācījušies diezgan efektīvi izmantot dažādas minerālmēslu un organiskā mēslojuma kombinācijas, taču rodas jautājums: vai šie praktiskie risinājumi bija vislabākie?

Un šeit mēs nonākam pie otrās zinātniskās pētniecības īpatnības: zinātnisko pētījumu rezultātiem nevar būt absolūtas patiesības raksturs, jo tos vienmēr ierobežo izziņas metodes un pētnieku intelektuālās spējas un tāpēc ir nepieciešama periodiska atkārtota pārbaude.. Tas nozīmē, ka jebkura patiesība, pat šķietami nesatricināmā, ik pa laikam ir jāapšauba un jāpārbauda. Parādās jaunas izpētes metodes, kuru pielietošana nereti noved pie būtiskiem patiesību satura skaidrojumiem, dažkārt arī pie pilnīgas veco patiesību aizstāšanas ar jaunām.

Bieži var dzirdēt jauniešus skeptiski apgalvojam, ka zinātnei nav pietiekami daudz perspektīvu: visi vai gandrīz visi lielākie atklājumi jau ir izdarīti, un nav jēgas tērēt gadus vai pat visu mūžu sīkumiem. Starp citu, visos laikos lielākā daļa jauniešu bija skeptiski noskaņoti pret zinātnisko karjeru un tikai daži “sāka visu no jauna”, pārbaudot to, kas tika uzskatīts par nesatricināmu patiesību.

Mums vienmēr jāatceras, ka jebkura patiesība dzimst kā ķecerība un mirst kā maldi. Tiesa, neviens nezina patiesības dzīves ilgumu, un to nav iespējams noteikt. Šis laiks ir atkarīgs no ātruma, kādā parādās jaunas zināšanu metodes un zinātnieki ar neparastu intelektu. Ko mēs zinājām par organismu šūnu struktūru pirms mikroskopa parādīšanās? Par šo punktu nebija nekas cits kā hipotēzes. Mikroskopa izgudrojums noveda pie revolucionāriem atklājumiem šūnu un audu struktūras un funkcionēšanas jomā, kā arī jaunu zinātņu rašanās - citoloģijā, embrioloģijā, histoloģijā.

Zinātnieki kopumā bija apmierināti ar pasaules fizisko ainu, kas ierāmēta harmoniskajā I.Ņūtona mehānikas sistēmā, un pēkšņi, un zinātnē tas vienmēr notiek, tikai pēkšņi parādās cilvēks ar neparastu intelektu, A. Einšteins, kurš izvirza speciālo relativitātes teoriju sākumā kā hipotēzi. Un tas dod jaunu virzienu fiziskajiem pētījumiem un noved pie visa pasaules fiziskā attēla pārskatīšanas, kas vēl nesen zinātniekiem šķita vienkāršs, saprotams un kopumā nav pretrunīgs.

Trešā zinātniskās pētniecības īpatnība ir nepieciešamība pēc pastāvīgas pašizglītības, lai izpētītu informāciju par visiem ar pētniecības jomu saistītajiem jautājumiem. Iespējams, nevienā citā profesijā nav tik stingras prasības pastāvīgi studēt zinātnisko literatūru un jaunāko pētījumu rezultātus kā zinātnieka profesijā. Citu pētnieku pieredze, kas atspoguļota publikācijās, tiek apkopota zinātniskā kartotēkas veidā, kas gadu gaitā tiek papildināta un ir vērtīgākais zinātnes atziņu instruments. Ne velti viņi saka, ka patiesība pieder tam, kuram pieder informācija. Kāpēc kartotēkam ir tik liela nozīme zinātniskajā darbā? Jo tas nosaka zināmās informācijas lauku un skaidri iezīmē robežu, aiz kuras sākas nezināmais.

1919. gadā Odesas grāmatvedis I. Gubermans ar elementārās algebras palīdzību nonāca gandrīz pie tādiem pašiem speciālās relativitātes teorijas nosacījumiem kā A. Einšteins. Iedomājieties viņa pārsteigumu un vilšanos, kad viņš uzzināja, ka šie noteikumi jau ir atklāti. Izolācija no informācijas par jaunākajiem pētījumiem samazina zinātnisko darbību uz neko.

Ceturtā zinātnes īpašā iezīme ir meklējot un pārbaudot visus iespējamos ceļus, kas ved uz patiesību. Šādi ceļi ir zinātniskas hipotēzes. Zinātniskā hipotēze vienmēr ietver noteiktus faktus un pieņēmumus. Ja hipotēze tiek veidota bez zinātniskiem faktiem, tikai uz pieņēmumiem, tad visbiežāk tai nav zinātniskas nozīmes. Tas ir ļoti būtisks metodoloģisks aspekts, kas nosaka zinātniskās izpētes objektivitāti.

Vai kāds kādreiz ir domājis par jautājumu: kāpēc patiesībā zinātniekiem, kas nodarbojas ar pētniecību, parasti nāk prātā interesantas hipotēzes? Kāpēc šīs hipotēzes mums neparādās? Kāpēc mēs esam sliktāki? Piemēram, “krievu aviācijas tēvs” Možaiskis, reiz ejot lietū, pamanījis, kā no notekcaurules plūstošais ūdens tek ap ķieģeli. Aplūkojot ķieģeļa stāvokli, viņam radās ideja par lidmašīnas spārna formu. Vēl viens piemērs: pēc dažu zinātnes vēsturnieku domām, ķīmiķis Kekule sapņojis par benzola gredzena formu. Varbūt mums kaut kas ienāks prātā, piemēram, Mozhaiskim, ja biežāk staigāsim lietū?

Ne viens, ne otrs. Zinātnisku hipotēzi var redzēt tikai tie, kas ir iegrimuši informācijā par šo tēmu. Hipotēze vienmēr balstās uz faktiem, un pati hipotēze kā intuitīvs ieskats dzimst tikai tad, ja zinātnieks regulāri izprot šos faktus un savā prātā rada variantus dažādām problēmas risināšanas secībām. Citādi nekas nesanāks.

Jūs varat to saukt dažādi: ieskats, apgaismojums, sestā sajūta, dievišķā atklāsme, kas jums patīk. Bet patiesība tiek atklāta tikai cienīgajiem, tiem, kuri ir pierādījuši savas tiesības uz to daudzu gadu smaga darba laikā un dažreiz arī visas savas dzīves laikā. Varbūt tāpēc nav jaunu un dedzīgu Nobela prēmijas laureātu?

Kādi ir zinātniskā darba rezultāti? Teiksim, zinātnieks visu savu dzīvi veltīja vairāku hipotēžu pārbaudei un līdz savas dzīves un karjeras beigām bija pārliecināts, ka tās visas ir kļūdainas. Vai tas varētu būt iespējams? Un kā! Mēs zinām to zinātnieku vārdus, kuri guvuši neapšaubāmus panākumus, likumu un teoriju radītājus, slavenu un oriģinālu hipotēžu un pētījumu metožu autorus. Bet simtiem zinātnieku vārdu, kuri nav veikuši lielus atklājumus, paliek tikai specializētās zinātniskās literatūras annālēs. Gandrīz neviens par tiem nezina. Viņi atkārtoti pārbaudīja dažādas hipotēzes un pārliecināja sevi un pārliecināja citus, ka daudzas no šīm hipotēzēm nav pamatotas. Izrādās, ka dzīve ir veltīga? Ja nav lielu atklājumu, tad kāds zinātnieks jūs esat?

Nē, ne velti. Viņu darbs ir ne mazāk svarīgs kā likumu un teoriju veidotāju darbs. Pateicoties viņu pūlēm, tiek ietaupīts citu zinātnieku laiks nevajadzīgiem meklējumiem un sašaurināts patiesības meklēšanas lauks. Ar problēmas risināšanu saistītas hipotēzes var būt ļoti daudz – desmitiem un pat simtiem. Rodas jautājums: vai ir nepieciešams visu pārbaudīt? Varbūt pietiek pārbaudīt desmit, trīsdesmit vai tos, kas zinātniekam šķiet vistuvāk patiesībai?

Zinātnisko pētījumu īpatnība ir tieši tā, ka ir jāpārbauda visas iespējamās hipotēzes. Neviens nezina un nevar zināt, un ir ārkārtīgi grūti intuitīvi noteikt, kura hipotēze izrādīsies patiesa praktiskas pārbaudes rezultātā.

Turklāt šādas patiesības var būt vairākas, kas pēc tam dod alternatīvus virzienus zinātnes un prakses attīstībā. Tāpēc Zinātniskie pētījumi prasa pacietību un atkārtotas pārbaudes.

Izdarīsim dažus secinājumus no mūsu lekcijas pirmās daļas.

Secinājums viens– pesimistisks. Zinātniskais darbs visbiežāk nenes ne naudu, ne slavu. Kā rakstīja K.E Ciolkovskis: “Visu mūžu esmu darījis kaut ko tādu, kas man nedeva ne slavu, ne maizi, taču ticēju, ka nākotnē mans darbs nesīs cilvēkiem maizes kalnus un spēka bezdibeni” (“Zemes un debesu sapņi” ).

Vai tas nozīmē, ka zinātne ir darbība cilvēkiem, kas nav no šīs pasaules? Nepavisam. Jau skolā jāsāk gatavoties zinātniskajai darbībai, mācot skolēniem zinātniskās pētniecības pamatus un tādu problēmu meklēšanu, kurām ir perspektīvas zinātniskajai praksei. Jāatceras, ka sabiedrība var būt civilizēta un konkurētspējīga tikai tad, ja šajā sabiedrībā pieejamās zinātniskās institūcijas ir konkurētspējīgas.

Viens no galvenajiem skolotāja uzdevumiem ir iepazīstināt skolēnus ar jaunākajiem pētījumiem pētāmajā zinātnē, ar problēmām, pie kurām šobrīd strādā zinātnieki, to risināšanas metodēm un iespējamo risinājumu izmantošanas praktiskām perspektīvām. Runājot par naudu un slavu, ir daudz profesiju, kas paļaujas uz to cilvēku entuziasmu, kuri izvēlas šīs profesijas. Ārsta, skolotāja, inženiera profesijas mūsu valstī nav augsti atalgotas, taču nav iespējams iedomāties sabiedrību bez šīm profesijām.

Otrais secinājums– optimistisks. Daudzu skolotāju prakse liecina, ka, sākot ar 6.–7.klasi, skolēniem var pakāpeniski mācīt zinātniskās pētniecības metodiku. Turklāt jau skolā atsevišķi skolēni var veikt ļoti veiksmīgus un interesantus uzdevumus. zinātniskais punkts pētniecības viedoklis.

Secinājums trešais– metodiskais. Iepriekš sniegtais materiāls sniedz informāciju diskusiju organizēšanai ar studentiem. Par katru zinātniskā pētījuma pazīmi var rīkot atsevišķas diskusijas, sākot no 6. klases. Galu galā zinātniskās pētniecības specifika ir daži zinātniskās darbības modeļi, kuru būtības izpratne ļauj studentam patiešām iedomāties zinātnieka darbu. Īsi atkārtosim tā galveno posmu secību.

Apkārtējo pasauli var uzskatīt par problēmu kopumu, kas rodas praktiskajā darbībā, un ir svarīgi iemācīties šīs problēmas saskatīt un formulēt.

Ir ļoti svarīgi laiku pa laikam pārskatīt zināmos modeļus, likumus un teorijas, īpaši salīdzinot tos ar jauniem faktiem. Ir jābūt īstām pretrunu “medībām” starp teoriju un faktiem. Tieši pretrunas ir zinātnes dzinējspēks.

Lai uzkrātu zinātniskajam darbam nepieciešamo informāciju, nepieciešams kartotēka. Ideālā gadījumā jums vajadzētu sākt veidot kartotēku ar bērnudārzs, vismaz no skolas. Jo lielāks fails par pētāmo tēmu, jo lielāka iespēja laimēt, t.i. par zinātnisku atklājumu, godu, slavu, naudu, beidzot Nobela prēmiju. Tas ir, ja pieiet šim jautājumam ar humoru. Bet, ja nopietni, kartotēkas uzturēšana prasa pastāvīgu pašizglītību - galu galā jums ir ne tikai jāpieraksta fakts, bet arī jāanalizē tā attiecības ar citiem faktiem un teorijām.

Tātad, salīdzinot faktus un teoriju, mēs redzējām pretrunu. Sākas jautrība – hipotēžu formulēšana pretrunu atrisināšanai un to pārbaude. Hipotēzēm jābūt ar vismaz daļēju faktu pamatojumu, t.i. esi zinātnisks, un jo vairāk hipotēžu būs, jo lielāka iespēja, ka vismaz viena no tām izrādīsies patiesa.

Bet vai viss šajos atklājumos atbilst zinātniskajam darbam, vai arī kaut kas nav kārtībā? Tas ir tas, kas jums jāapspriež ar studentiem.

Bioloģiskā pētījuma struktūra un satura iezīmes

Pētījums ir problēmas risinājums, kas ietver teorētisko analīzi, hipotēžu formulēšanu, iegūto hipotēžu praktisku pārbaudi un rezultātu izklāstu. Zinātniskajiem pētījumiem ir šāda struktūra.

1. Problēmas izklāsts, pētījuma mērķi un uzdevumi. Visa pētījuma rezultāti ir atkarīgi no tā, cik pareizi problēma ir formulēta. Pētniecības problēma ir grūtības izskaidrot organisma vai kopienas dzīves aktivitāti, informācijas trūkums vai trūkums par kādu objektu vai procesu.

Problēmas formulēšana sākas ar īsu situācijas aprakstu, kurā problēma rodas, kam seko pašas problēmas izklāsts.

Lai formulētu problēmu par grūtībām, kas rodas, var izmantot šādu shēmu: darbības veikšana (īss tās būtības apraksts) dod pozitīvu efektu (norādiet, kura), bet tajā pašā laikā rodas negatīva ietekme (norādiet, kura). viens).

Lai formulētu problēmu par informācijas trūkumu vai neesamību par jebkuru sistēmu, var izmantot šādu shēmu: sistēmas efektivitātes paaugstināšana (norādīt, kura) iespējama, ja tiek radīti īpaši nosacījumi (norādīt, kurš).

Balstoties uz problēmas būtību, tiek formulēts pētījuma mērķis. Mērķis ir sagaidāmais pētījuma rezultāts.

Atbilstoši mērķim tiek formulēti pētījuma mērķi. Pētījuma uzdevumi norāda galvenos darba posmus, parasti tie ir trīs: pētāmās problēmas teorētiskā analīze, hipotēžu formulēšana problēmas risinājumiem teorētiskā modelī un teorētiskā modeļa un tā praktiskā pārbaude. korekcija.

2. Pētījuma metožu izvēle. Pētījuma metožu izvēli nosaka mērķi. Lai izpildītu katru uzdevumu, rūpīgi jāpārdomā un jāizvēlas teorētiskās un (vai) praktiskās metodes.

Teorētiskās metodes ietver: zinātniskās literatūras informācijas salīdzinošo analīzi, modelēšanu, sistēmu analīzi, pretrunu risināšanas metodes, dizainu un dizainu.

Praktiskās izpētes metodes ietver: novērošanu, mērījumus, anketas, intervijas, testēšanu, sarunu, vērtēšanas metodi (objekta, personas vai notikuma nozīmīguma noteikšana, izmantojot īpašu vērtēšanas skalu), neatkarīgo raksturlielumu noteikšanas metodi (noformēšana). priekšmeta, personas vai notikumu rakstisks apraksts, ko sniedzis liels skaits cilvēku neatkarīgi viens no otra), eksperiments.

3. Problēmas teorētiskā analīze. Lielākā daļa zinātnisko problēmu nav objektīvi jaunas. Zinātnieki tos jau ir izvirzījuši dažādos formulējumos, un tiem ir noteikti risinājumi. Cita lieta, ka esošie risinājumi ir neefektīvi vai rada nevēlamas negatīvas sekas.

Tāpēc teorētiskās analīzes pirmais posms ir zinātniskās un populārzinātniskās literatūras izpēte un analīze. Bez šādas analīzes pastāv liela varbūtība, ka iegūtie pētījuma rezultāti atkārtos iepriekš zināmos problēmas risinājumus.

Sākot analizēt zinātnisko literatūru, vispirms jāizvēlas nepieciešamie avoti. Lai to izdarītu, vislabāk ir izmantot zinātniskās bibliotēkas bibliogrāfiskās nodaļas sistemātisko katalogu.

Strādājot ar katru grāmatu, rūpīgi izlasiet satura rādītāju, atlasiet nodaļas un rindkopas, kas ir tieši saistītas ar pētījuma problēmu. No šīm nodaļām tiek izrakstīti tikai tie fragmenti, kas satur informāciju par problēmas risināšanas metodēm un iegūtajiem risinājumiem. Šie fragmenti tiek izrakstīti pilnībā vai sastādītas to anotācijas.

Būtiskākais nosacījums pareizai zinātniskās literatūras analīzei ir dažādu pieeju salīdzināšana problēmas risināšanā, norādot katra autoru iegūtā risinājuma stiprās un vājās puses. Pabeidzot zinātnisko monogrāfiju analīzi, nepieciešams analizēt populārzinātnisko literatūru un galvenokārt populārzinātniskos žurnālus. Bieži jaunāko pētījumu rezultāti tiek publicēti populārzinātniskajā literatūrā.

Teorētiskās analīzes otrajā posmā problēma tiek risināta, izmantojot dialektiskās loģikas metodes un hipotēžu formulēšanu. Optimālais veids ir problēmas risināšana, izmantojot visas iepriekš minētās metodes: sistēmas analīzi, pretrunu risināšanas metodes. Šo metožu pielietojums tiks apspriests otrajā lekcijā.

Trešajā teorētiskās analīzes posmā tiek salīdzināti zinātniskās literatūras analīzes procesā iegūtie problēmas risinājumi un dialektiskās analīzes gaitā iegūtās hipotēzes. Šī darba rezultātā tiek izveidots pētījuma mērķa teorētiskais modelis turpmākai praktiskai pārbaudei.

4. Teorētiskā modeļa praktiskā pārbaude. Teorētiskā modeļa praktiskā pārbaude parasti ietver šādas trīs darbību grupas.

1. Teorētiskā modeļa praktiskā pārbaude, izmantojot eksperimentus un tā korekcija. Pētniekam jāatceras, ka patiesības kritērijs ir prakse, proti, iegūto teorētisko nosacījumu eksperimentālā pārbaude.

Plānojot eksperimentus, jāievēro šādi noteikumi: 1) maksimāli jāizslēdz no eksperimenta faktori, kas var traucēt tā norisi vai izkropļot rezultātus; 2) atkārtoti eksperimenti; 3) eksperimenta rezultātu salīdzināšana ar kontroleksperimenta rezultātiem, t.i. ja nav fakta, kura ietekme tiek izmeklēta, vai standarta apstākļos; 4) iepriekš jāaprēķina iespējamās negatīvās sekas eksperimenta dalībniekiem; 5) pozitīvs eksperimentu rezultāts ir stabilu (reproducējamu) pozitīvu rezultātu sasniegšana lielākajā daļā eksperimentu.

2. Sociometrija ir dažādu cilvēku viedokļu izpēte par eksperimentālo sistēmu, izmantojot sarunas, anketas, intervijas, vērtēšanas metodes un neatkarīgās īpašības, testus. Sociometrija ļauj ieraudzīt un novērtēt eksperimentālās sistēmas priekšrocības un trūkumus ar daudzu cilvēku acīm – gan tiem, kam ir, gan tiem, kuriem ar tās izveidi nav nekāda sakara. Svarīgākais sociometrijas nosacījums ir aptaujas dalībnieku iepriekšēja iepazīstināšana ar eksperimentālo modeli. Cilvēkiem ir jāzina, par ko viņi paudīs savu viedokli.

Lai sagatavotu jautājumus anketai vai intervijai, varat izmantot šādu shēmu:

– Kā jūs jūtaties par pētāmo sistēmu?
– Kādi, jūsuprāt, ir modeļa pozitīvie aspekti?
– Kādi, jūsuprāt, ir modeļa negatīvie aspekti?
– Vai, jūsuprāt, sistēmā būtu jāveic šādas izmaiņas (norādiet, kādas) – Kādas izmaiņas jūs piedāvājat veikt sistēmā?

3. Eksperimentu un sociometrijas rezultātu matemātiskā analīze ietver grafiku, diagrammu konstruēšanu, vienādojumu sastādīšanu, kā arī noderīgo funkciju izmaiņu koeficientu noteikšanu.

Grafikus un diagrammas veido, pamatojoties uz vispārīgiem noteikumiem. Katras sistēmas lietderīgās funkcijas izmaiņu koeficients tiek aprēķināts kā sistēmas lietderīgās funkcijas kvantitatīvā rādītāja pirms ietekmes attiecība pret lietderīgās funkcijas kvantitatīvo rādītāju pēc ietekmes uz pētāmo sistēmu. Noderīgo funkciju izmaiņu koeficientus var izteikt procentos; šim nolūkam iegūtās digitālās vērtības tiek reizinātas ar 100%.

Iegūto rezultātu matemātiskā apstrāde ļauj precīzāk noteikt eksperimentālās sistēmas efektivitāti.

5. Secinājumu un priekšlikumu sastādīšana.Šis pētījuma posms ietver šādas divas daļas.

1. Noskaidrošanas daļa.Šajā pētījuma daļā par katru darba daļu tiek izdarīti vispārināti secinājumi. Pamatojoties uz problēmas teorētisko analīzi, secinājumos īsi parādīts iegūtais teorētiskais modelis, tā stiprās un vājās puses. Balstoties uz darba praktisko daļu, tiek analizēti eksperimentu rezultāti, norādīti korekcijas elementi, kas tika ieviesti teorētiskajā modelī, un tiek pabeigts pētījuma rezultāts (mērķis).

Pamatojoties uz eksperimentālo rezultātu matemātisko apstrādi un sociometriju, tiek analizētas iegūtās eksperimentālās sistēmas darbības efektivitātes izmaiņas salīdzinājumā ar vispārpieņemtiem datiem un cilvēku attieksmi pret tiem.

Jāatceras, ka pētījuma procesā var iegūt gan negatīvus, gan pozitīvus rezultātus. Principiāli svarīga ir argumentācija, ko pētnieks piedāvā, lai izskaidrotu iegūtos rezultātus.

Pabeidzot noskaidrojošo daļu, pētnieks izvērtē pētījuma teorētiskos un praktiskos rezultātus.

2. Prognozēšanas daļa.Šajā daļā formulēti priekšlikumi pētāmās sistēmas tālākai izpētei. Pētnieks īsi prognozē sistēmas pētījumu attīstību, formulē problēmas, kas var rasties viņa darbībā, un sastāda īsu plānu to risināšanai.

6. Izmantotās literatūras saraksta sagatavošana.(Krievijas Federācijā katram izdevuma veidam ir noteikti valsts standarti (GOST) bibliogrāfiskajiem aprakstiem. Ārzemēs izdevēji nosaka bibliogrāfisko aprakstu noteikumus katram izdevuma veidam.)

Pētījuma procesā izmantotās literatūras sarakstu var sastādīt divos veidos: alfabētiskā secībā vai lietošanas secībā. Ja ir norādītas zinātniskās monogrāfijas, ieraksta forma ir šāda:

1. Ivanovs V.V. Baltijas jūra. – Rīga: Apgaismība, 1987. – 34.–37.lpp.
Ir norādītas darbā izmantotās izdevuma lapas, taču var norādīt arī kopējo lappušu skaitu grāmatā. Šajā gadījumā 34.–37. lpp. vietā tiek fiksēts kopējais grāmatas lappušu skaits, piemēram, 205 lpp.
Ja ir norādīti raksti no zinātniskiem žurnāliem vai laikrakstiem, tad ieraksta forma ir šāda:

2. Petrovs A.N. Moritsalas dabas rezervāts//Daba un mēs. – 1989. – 7.nr. – 32.–41.lpp.

Formulēsim dažus secinājumus par šo lekcijas daļu. Ir ieteicams iepazīstināt studentus ar zinātniskās pētniecības tehnoloģiju, veicot vairākas diskusijas par tās atsevišķiem posmiem klasē. Vienlaikus skolotāja stāstījumu par katra posma iezīmēm vēlams papildināt ar skolēnu rakstiskām pārdomām (esejām) par tēmu par šī posma nozīmi pētījuma procesā un tā rezultātiem. Esejas ieteicams veidot grupās, pēc tam tās nolasīt un apspriest, citām grupām uzdodot atspēkot lasītās esejas galvenos secinājumus.

Metodika skolēnu iepazīstināšanai ar bioloģiskajiem pētījumiem

Pieredze, mācot studentiem zinātniskās pētniecības tehnoloģiju, kā vienu no iespējamajiem mācību metožu variantiem ļauj piedāvāt šādu pieeju:

6.–9.klasē – pētnieciskās darbības elementu apguve;

10.–11. klase – zinātniski pētnieciskās tehnoloģijas holistiskā mācība.

Nav šaubu, ka starp sākumskolas skolēniem vienmēr būs bērni ar augstiem intelektuālais līmenis kas līdz 7.–9.klasei varēs veikt holistisko bioloģisko pētījumu, bet tādu bērnu ir tikai daži.

Apmācība zinātniskās un populārzinātniskās literatūras analīzē

6. – 8. klasē skolēniem ieteicams mācīt strādāt ar informāciju no zinātniskās un populārzinātniskās literatūras. Šādam darbam ir pieci varianti (atbilstoši sarežģītības pakāpei): 1) kartotēka (anotāciju komplekts); 2) enciklopēdiskā uzziņa; 3) atskaite; 4) abstrakts; 5) pārskata analīze.

Uzreiz jāsaka par darba apjomu. Diemžēl skolotāji nereti pārspīlē prasības attiecībā uz skolēnu atskaišu apjomu. Informatīvā darba apjoms ir stingri jāierobežo, ievērojot principu: vārdu jābūt maz, domām jābūt pieblīvētām. Tiem, kuri par to šaubās, var atgādināt, ka A. Einšteina doktora disertācija par speciālo relativitātes teoriju tika prezentēta tikai 25 lappusēs. Un tas bija laikā, kad līdzīgas disertācijas tika rakstītas ne mazāk kā uz 150–200 lappusēm.

Kartīšu indekss ir kartīšu komplekts, kas īsi apkopo raksta vai grāmatas saturu. Mācīšanās sastādīt kartotēku jāsāk ar mācību grāmatas tekstiem. Aptuvenais anotācijas plāns varētu būt šāds: 1) teksta nosaukums; 2) teksta galvenās domas; 3) fakti, argumenti un pieredze galveno ideju atbalstam; 4) pretrunas starp argumentiem; 5) problēmas (informācijas trūkums vai trūkums par kaut ko). Kartītes izmērs ir ne vairāk kā puse no A4 lapas (900 rakstzīmes).

Enciklopēdiskā atsauce ir kartīšu kolekcija par izvēlētu tēmu. Enciklopēdisko atsauču apjoms katru gadu pieaug.

Ziņot ir teksts, kurā salīdzināti divu vai vairāku zinātnieku viedokļi un pētījumu rezultāti par izvēlētu tēmu. Pirmajā apmācību posmā ir iespējams sastādīt pamata atskaites, pamatojoties uz materiāliem no enciklopēdijas vai interneta (tas vairāk ir informatīvs ziņojums, nevis ziņojums). Ziņojuma galvenais mērķis ir salīdzināt dažādus viedokļus un meklēt iespējamās pretrunas. Ziņojuma apjoms nedrīkst pārsniegt 3 lappuses.

Eseja no referāta atšķiras ar to, ka, balstoties uz dažādu zinātnieku viedokļu salīdzinājumu par izvēlēto tēmu, referāta autors formulē problēmas (pretrunas) un izvirza hipotēzes to risinājumiem. Šī darba forma ir novērtēta augstāk par atskaiti. Kopsavilkuma apjoms ir ne vairāk kā 5 lappuses.

Pārskata analīze– tas ir kopsavilkums, kurā izklāstīti galvenie zinātniskie viedokļi, pētījumu rezultāti par šo tēmu, veikta to salīdzinošā analīze, formulētas problēmas (pretrunas) un izvirzītas hipotēzes. Recenzijas analīzes apjomu vēlams ierobežot līdz 7–10 lappusēm.

Apmācība problēmu formulēšanā, risināšanā un hipotēžu izvirzīšanā

Šo lielo un diezgan sarežģīto sadaļu mēs detalizēti aplūkosim otrajā un trešajā lekcijā.

Apmācība novērojumos, mērījumos, eksperimentos

Tie ir tradicionāli bioloģiskās izpētes elementi. Šo studiju metožu apmācība notiek programmas laboratorijas un praktisko darbu ietvaros. Tomēr ir nepieciešams veikt vienu būtisku papildinājumu no izgudrojuma problēmu risināšanas teorijas (TRIZ, vairāk par TRIZ turpmākajās lekcijās). Mērījumi jāveic saskaņā ar šādiem noteikumiem.

1. Lai precīzi noteiktu sistēmas stāvokli, ir nepieciešams konsekventi mērīt visas tās izmaiņas.

2. Ja nav iespējams izmērīt pašas sistēmas parametrus, tad to var izdarīt uz tās kopijas vai atbilstoša modeļa.

3. Ja sistēmas parametru mērīšana rada būtiskas grūtības, tad vēlams sistēmu mainīt tā, lai nebūtu nepieciešams šos parametrus mērīt.

4. Mērījumu precizitāti var uzlabot, salīdzinot sistēmu ar vienu vai vairākiem standartiem, kuru parametri ir zināmi.

Mācību pētnieciskā darba plānošana 8.-11.klasē

Pētījuma plānošana attiecas uz īpašu radošo uzdevumu sēriju studentiem, kurus izpildot viņi veido piedāvātā pētījuma plāna aprakstu. Šo darbu vēlams sākt jau 8. klasē. Vidusskolā šim darbam ir jābūt obligātai skolēnu izglītības aktivitāšu sastāvdaļai.

Šeit ir daži šādu uzdevumu piemēri.

1. Sastādiet plānu savas skolas apkārtnes vides stāvokļa izpētei, kā indikatorus izmantojot kokus, ķērpjus, sugu sastāvu un lakstaugu skaitu.

2. Saskaņā ar dažiem datiem, aptaukošanās cilvēkiem ir ģenētiska slimība, nevis neracionāla dzīvesveida sekas. Izstrādājiet pētījumu, lai noteiktu patiesos aptaukošanās cēloņus.

3. Zinātnieki ir atklājuši, ka ar cilvēka sirds darbu nepietiek, lai sūknētu asinis pa visu ķermeni. Izveidojiet plānu pētījumiem, kas zinātniekiem bija jāveic.

Pētījuma plānošanu vēlams veikt studentu grupās vai pāros. Šīs formas, īpaši grupu forma, nodrošina studentu komunikācijas optimālu organizēšanu.

Šīs problēmas risināšanai studentiem var piedāvāt šādu algoritmu, kas ir tikai viens no iespējamiem pētījuma plānošanas algoritmiem.

1. Noteikt pētījuma mērķi: kāds rezultāts ir sagaidāms pētījuma procesā? Kāda ir pētījuma praktiskā nozīme?

2. Noteikt pētījuma mērķus un metodes – darba posmu secību mērķa sasniegšanai.

3. Formulējiet pētījuma problēmu - grūtības, kas jānovērš, informācijas trūkums vai trūkums par pētījuma mērķi.

4. Formulēt pētījuma hipotēzi(-es) - pieņēmumu par iespējamo problēmas risināšanas veidu.

5. Sacerēt Īss apraksts informācija, kas jāiegūst no zinātniskās literatūras, lai izveidotu problēmsituācijas teorētisko modeli.

6. Uzrakstiet novērojumu, eksperimentu un mērījumu aprakstu, kas jāveic hipotēzes(-u) pārbaudei.

7. Kādi būs secinājumi no pētījuma rezultātiem?

Studiju plānošanas piemērs

Zinātnieki ir atklājuši, ka tikai 10% cilvēka šūnu DNS regulāri darbojas uz proteīnu sintēzi. Kādi pētījumi zinātniekiem bija jāveic, lai nonāktu pie šāda secinājuma? Izveidojiet tam plānu.

Mēs plānojam pētījumu, izmantojot šādu algoritmu.

1. Pētījuma mērķis ir noteikt regulāri darbojošos gēnu apjomu un sastāvu attiecībā pret kopējo gēnu apjomu. Pētījuma praktiskā nozīme ir daudzos aspektos, piemēram, izpratnē, kuri gēni intensīvi strādā un, iespējams, ātrāk nolietojas un kā tas ietekmē cilvēka mūža ilgumu. Vēl viena iespēja ir mēģināt atrast mehānismu gēnu darba regulēšanai, īpaši izslēdzot tos gēnus, kuru darbība konkrētajā vecumā ir nevēlama.

2. Pētījuma mērķi:

1) zinātniskās literatūras analīze: zinātniskajā literatūrā atrod informāciju par gēnu darbību;

2) eksperimentālie pētījumi gēnu ekspresijas noteikšanai (olbaltumvielu noteikšanai tiks izmantotas ķīmiskās metodes);

3) eksperimentālo pētījumu rezultātu salīdzināšana ar zinātniskajā literatūrā pieejamajiem datiem.

3. Pētījuma problēma - nepieciešams iegūt precīzu informāciju par darba intensitāti un regulāri strādājošo cilvēka gēnu sastāvu viņa dzīves laikā.

4. Hipotēžu var būt daudz, bet mēs aprobežosimies ar vienu: cilvēkā regulāri nedarbojas visi gēni, bet tikai daļa no tiem, nodrošinot normālu dzīvības funkciju uzturēšanai nepieciešamo olbaltumvielu sintēzi. Studentiem vēlams izvirzīt daudzas hipotēzes, bet turpmākos pētījuma soļus ieteicams plānot, pamatojoties uz vienu hipotēzi, kurai studenti dos priekšroku. Pārējo hipotēžu izpēti var ieteikt šādi: mājasdarbs vai uzdevums kursa padziļinātai apguvei (diferencēšanai).

5. No zinātniskās literatūras nepieciešams iegūt šādu informāciju: kuri gēni strādā un cik intensīvi, kuri gēni tiek ieslēgti tikai noteiktā laika posmā, kuri strādā pastāvīgi. Salīdzināt informāciju no dažādiem zinātniskiem avotiem, formulēt pretrunas problemātisku jautājumu veidā.

6. Eksperimenti ietver sintezēto olbaltumvielu noteikšanu izolētos cilvēka ķermeņa audos, un turpmākai salīdzināšanai vēlams atlasīt dažādus audus. Ir nepieciešams noteikt, kuras olbaltumvielas tiks sintezētas. Turklāt audu paraugi ir jāņem no dažāda vecuma cilvēkiem, lai novērtētu ar vecumu saistītās izmaiņas gēnu ekspresijā.

7. Secinājumos jāsniedz vispārinājumi par katra darba (uzdevuma) posma rezultātiem, eksperimentu rezultātu un teorētiskā modeļa salīdzinājums, rezultātu atbilstības hipotēzei novērtējums un turpmāko perspektīvu formulēšana. pētījumiem.

Izdarīsim dažus secinājumus no šīs lekcijas daļas. 6.–7. klasē skolēni sāk sākotnējo apmācību pētniecības tehnoloģijā. Anotāciju kartīšu, enciklopēdisko atsauču, referātu, tēžu sagatavošanu plāno skolotājs, vadoties no konkrētā tēmu satura un papildu literatūras pieejamības. Analītiskās apskates ieteicams pabeigt vidusskolā. Praktiskie un laboratorijas darbi, eksperimenti un mērījumi klasē un mājās ļauj apgūt pētnieciskās prakses pamatiemaņas.

Sākot no 8. klases, vēlams iekļaut uzdevumus par bioloģisko pētījumu plānošanu. Sākumā kā vispārināšanas darbi par divām vai trim tēmām, lai skolēniem būtu iespēja izvēlēties. Šim nolūkam studentiem tiek piedāvātas vairākas tēmas. 10.–11.klasē šādus uzdevumus vēlams iekļaut katras tēmas saturā gan stundās, gan mājasdarbos.

Studentu apguve pētījumu plānošanā ļauj atsevišķiem studentiem laika gaitā pāriet uz faktiskiem zinātniskiem pētījumiem. Šo izvēli izdara paši skolēni, un visbiežāk tā ir saistīta ar pētījumiem par vides un vides tēmām, kā arī ar bērnu un pieaugušo dzīvesveida problēmām un tā ietekmi uz veselību. Jaunākie darbi tiek veikti, izmantojot anketas, testēšanu un citas sociometriskās metodes.

Jautājumi un uzdevumi

1. Ieteikt tēmas un aprakstīt metodes diskusijām ar studentiem par zinātnisko pētījumu īpatnībām.

2. Vai ir pareizi teikt, ka strīdā dzimst patiesība? Daži zinātnieki apgalvo, ka strīdā patiesība nedzimst, bet patiesības meklējumos tiek identificētas tikai pretrunas. Kam ticēt? Kāpēc?

3. Jaunais un ambiciozais zinātnieks stingri noteica, ka līdz 30 gadu vecumam viņam vienkārši jāsaņem Nobela prēmija par atklājumu, ko viņš noteikti izdarīs. Vai ir iespējams iepriekš plānot šādu atklājumu? Vai varat man pastāstīt plānošanas noslēpumu?

4. Izveidojiet plānu veģetārā uztura ietekmes uz cilvēka veselību izpētei.

5. Izveidot metodoloģiju, kā mācīt studentus plānot pētījumus, izmantojot nepārtrauktas pašizglītības ietekmes uz cilvēka mūža ilgumu problēmas izpētes plāna sastādīšanas piemēru.

Literatūra tālākai lasīšanai

1. Altšullers G.S. Atrast ideju.– Novosibirska: Nauka, 1986. – 209 lpp.

2. Babansky Yu.K. Mācību procesa intensifikācija // Bioloģija skolā. – 1987. – Nr.1. – P. 3–6.

3. Klarina M.V. Inovācijas globālajā pedagoģijā: mācīšanās caur izmeklēšanu, rotaļām un diskusijām. (Ārvalstu pieredzes analīze.) - Rīga, NPC "Eksperiments", 1995. - 176 lpp.

Programma: ,

Nodarbība #2

Tēma: "Pētniecības metodes bioloģijā."

Uzdevumi:

Izglītības: Iepazīstiniet studentus ar pētījumu metodēm bioloģijā, apsveriet eksperimenta secību un identificējiet atšķirību starp hipotēzi un likumu vai teoriju.

Attīstošs: Veicināt intelektuālo prasmju un atmiņas attīstību; turpināt spēju salīdzināt un analizēt, izcelt galvenos punktus un sniegt piemērus. Veidojiet holistisku pasaules attēlu.

Izglītības: Veicināt zinātniskā pasaules uzskata veidošanu, īstenot vides un estētisko izglītību, dzimumu un darba izglītību.

Aprīkojums: Tabulas, kas attēlo eksperimenta secību. Prezentācija.

Progress:

es Laika organizēšana

II. Zināšanu papildināšana (10 minūtes).

Darbs ar kartēm (3 iespējas): uzrakstiet definīciju.

1. iespēja:

3. Uzrakstiet definīciju:

2. iespēja:

1. Kādas valstības izceļas dzīvajā dabā?

2. Kāpēc mūsdienu bioloģija tiek uzskatīta par sarežģītu zinātni?

3. Uzrakstiet definīciju:

Botānika, ģeobotānika, ornitoloģija, fizioloģija, histoloģija, ekoloģija, bioķīmija.

3. iespēja:

1. Kādas valstības izceļas dzīvajā dabā?

2. Kāpēc mūsdienu bioloģija tiek uzskatīta par sarežģītu zinātni?

3. Uzrakstiet definīciju:

Zooloģija, brioloģija, paleobotānika, etoloģija, anatomija, ģenētika, biotehnoloģija.

III. Jauna materiāla apgūšana (20 minūtes).

Pēdējā nodarbībā mēs aplūkojām bioloģijas kā zinātnes jēdzienu kopumā. Šodien mēs apskatīsim, kādas metodes tiek izmantotas bioloģijā.

Mūsu šodienas nodarbības tēma: “Pētīšanas metodes bioloģijā” ( 1. slaids ). – piezīmju grāmatiņas ieraksts.

Kādas pētījumu metodes izmanto šī bioloģijas zinātne?

Jautājums: Pirms sākam meklēt, definēsim, kas ir zinātne?

Zinātne ir viens no veidiem, kā pētīt un izprast apkārtējo pasauli ( 2. slaids ). Rakstīšana piezīmju grāmatiņā.

Bioloģija palīdz mums izprast dzīvo pasauli. Mēs jau zinām, ka cilvēki dzīvo dabu pētījuši kopš seniem laikiem. Pirmkārt, viņi pētīja atsevišķus organismus, savāca tos un sastādīja sarakstus ar augiem un dzīvniekiem, kas apdzīvo dažādas vietas. Parasti šo dzīvo organismu izpētes periodu sauc par aprakstošo, bet pašu disciplīnu sauc par dabas vēsturi. Dabas vēsture ir bioloģijas priekštecis.

Kas ir zinātniskā metode? Zinātniskā metode ir paņēmienu un darbību kopums, ko izmanto, lai izveidotu zinātnisko zināšanu sistēmu. – piezīmju grāmatiņas ieraksts.

Bioloģija ir daudzšķautņaina, tāpēc tai ir nepieciešamas sistemātiskas un daudzpusīgas studiju metodes. Izšķir šādas izpētes metodes: (3. slaids ).

Piemēram, daudzi bioloģiskie pētījumi notiek tieši dabā – vērošana, apraksts, salīdzināšana. Tajā pašā laikā nozīmīgai pētījuma daļai ir nepieciešama laboratorija. Laboratorijas apstākļos biologi veic eksperimentus un modelēšanu. Vēsturiskās pētījumu metodes bioloģijai nav svešas, jo bioloģija pēta dzīvos organismus attīstības stadijā, un šī attīstība var ilgt miljoniem gadu.

Apskatīsim katru atsevišķi: (ierakstīt piezīmju grāmatiņā)

Novērošana (4. slaids)

Apzināta, mērķtiecīga objektu un procesu uztvere, lai izprastu to būtiskās īpašības. Novērošana ir jebkura dabaszinātņu pētījuma sākumpunkts. Bioloģijā tas ir īpaši pamanāms, jo tās izpētes objekts ir cilvēks un viņam apkārt esošā dzīvā daba. Novērošana kā informācijas vākšanas metode hronoloģiski ir pati pirmā pētniecības tehnika, kas parādījās bioloģijas arsenālā, šī metode nav zaudējusi savu nozīmi līdz mūsdienām. Novērojumi var būt tieši vai netieši, tos var veikt ar vai bez tehniskām ierīcēm. Tātad ornitologs redz putnu caur binokli un var to dzirdēt vai ar ierīci ierakstīt skaņas ārpus cilvēka auss diapazona.

Aprakstošs (5. slaids)

Lai noskaidrotu parādības būtību, cilvēkam vispirms ir jāsavāc faktiskā informācija, pēc tam tā jāapraksta un jāiesniedz lietošanai citām paaudzēm. Šīs metodes būtība ir apkopot informāciju, aprakstīt pētāmā procesa vai dzīvā organisma īpašības un uzvedības pazīmes un vienlaikus veikt pētījumus.
Bioloģijas attīstības sākumposmā tieši faktu vākšana un aprakstīšana bija galvenās mācību metodes. Šīs pašas metodes ir aktuālas arī mūsdienās. Apraksts ir novērojumu interpretācijas rezultāts. Piemēram, rakstot atrasta skeleta aprakstu, paleontologs noteiktus kaulus nosauks par skriemeļiem, ciktāl viņš izmanto analoģijas noteikšanas metodi ar jau zināmu dzīvnieku skeletiem. Apraksts ir galvenā klasiskās bioloģijas metode, kuras pamatā ir novērojumi. Vēlāk aprakstošā metode veidoja bioloģijas salīdzinošās un vēsturiskās metodes pamatu. Var salīdzināt pareizi sastādītus aprakstus, kas ražoti dažādās vietās dažādos laikos. Tas ļauj mums salīdzināt organismu un to daļu līdzības un atšķirības.

Salīdzinošā metode (6. slaids)

18. gadsimtā kļuva populārs salīdzinošā metode. Tas ir balstīts uz līdzīgu un atšķirīgu dzīvo organismu pazīmju un to uzbūves salīdzināšanu un izpēti. Šī metode ir taksonomijas pamatā. Pateicoties viņam, tika atklāts būtisks vispārinājums un izveidota šūnu teorija. Šī metode joprojām ir populāra šodien. Salīdzināšana ir organismu un to daļu salīdzināšana, atrodot līdzības un atšķirības (piemēram, jūs novērojat kukaiņus un pamanāt, ka daudziem no tiem ir melnas un dzeltenas svītras. Daudzi cilvēki uzskata, ka tās visas ir bites un lapsenes, tāpēc rīkojieties uzmanīgi.

Vēsturisks (7. slaids)

Vēsturiskā metode tiek izmantota, lai pētītu organismu izskata un attīstības modeļus, to struktūras un funkciju veidošanos.

Eksperimentējiet (8. slaids)

Mērķtiecīga parādību izpēte precīzi noteiktos apstākļos, ļaujot tās reproducēt un novērot. Pilns eksperimentālo pētījumu cikls sastāv no vairākiem posmiem. Tāpat kā novērošana, arī eksperimentiem ir nepieciešams skaidri noteikts pētījuma mērķis. Tāpēc, uzsākot eksperimentu, ir jānosaka tā mērķi un uzdevumi un jādomā par iespējamiem rezultātiem. Zinātniskais eksperiments ir labi jāsagatavo un rūpīgi jāveic.

(9. slaids) Tātad novērošanas un eksperimenta rezultātā pētnieks iegūst zināmas zināšanas par pētāmā objekta vai parādības ārējām pazīmēm, īpašībām, tas ir, jauniem faktiem. Novērojumos un eksperimentos iegūtie rezultāti ir jāpārbauda ar jauniem novērojumiem un eksperimentiem. Tikai tad tos var uzskatīt par zinātniskiem faktiem. – diagrammas ierakstīšana piezīmju grāmatiņā.

Pierakstīsim šo metožu definīcijas: piezīmju grāmatiņas ieraksts (10. slaids)

Novērošana - apzināta, mērķtiecīga objektu un procesu uztvere, lai izprastu to būtiskās īpašības;

Aprakstošā metode - sastāv no objektu un parādību aprakstīšanas;

Salīdzinājums - organismu un to daļu salīdzināšana, līdzību un atšķirību atrašana;

Vēsturiskā metode – novērojumu rezultātu salīdzinājums ar iepriekš iegūtajiem rezultātiem;

Eksperimentējiet - mērķtiecīga parādību izpēte precīzi noteiktos apstākļos, ļaujot šīs parādības reproducēt un novērot.

Kā patiesībā notiek zinātniskie pētījumi? (11. slaids) - diagrammas ierakstīšana piezīmju grāmatiņā.

Tagad apskatīsim bioloģiskā eksperimenta veikšanas procedūru: (12. slaids) - rakstīšana piezīmju grāmatiņā.

IV. Materiāla nostiprināšana (10 minūtes). (13. slaids).

Aprakstiet zinātnisku pētījumu soli pa solim, izmantojot sēklu dīgšanai nepieciešamo apstākļu izpētes piemēru (7.-8. lpp.).

V. Mājas darbs (14. slaids).

§ 2. Aprakstiet soli pa solim bioloģiskā eksperimenta īstenošanu par tēmu:

I variants: “Ūdens piesārņojuma ietekme uz dzīvnieku un augu skaitu”;

II variants: "Dažādu mēslošanas līdzekļu veidu un devu ietekme uz noteiktām kultivēto augu šķirnēm."

Metode ir izpētes ceļš, ko zinātnieks iet, risinot zinātnisku problēmu vai problēmu.

Zinātniskā metode ir paņēmienu un darbību kopums, ko izmanto, lai izveidotu zinātnisko zināšanu sistēmu.

Universālas metodes visām bioloģijas zinātnēm: aprakstošs, salīdzinošs, vēsturisks Un eksperimentāls.

• Aprakstošā metode. Tas ir balstīts uz novērojumiem. To plaši izmantoja senie zinātnieki, kas nodarbojās ar faktu materiāla vākšanu un tā aprakstu (dzīvnieku un augu izpēti un aprakstu), un to izmanto arī mūsdienās (piemēram, jaunu sugu atklāšanā).

Novērošana ir metode, ar kuras palīdzību pētnieks vāc informāciju par objektu (dabas objektu uztvere, izmantojot maņas).

Piemērs:

Vizuāli var novērot, piemēram, dzīvnieku uzvedību. Varat izmantot instrumentus, lai novērotu izmaiņas, kas notiek dzīvos objektos: piemēram, veicot kardiogrammu dienas laikā vai mērot teļa svaru mēneša laikā. Var novērot sezonālās izmaiņas dabā, dzīvnieku molēšanu u.c. Novērotāja izdarītos secinājumus pārbauda vai nu ar atkārtotiem novērojumiem, vai ar eksperimentu.

• Salīdzinošā metode sāka izmantot 17. gadsimtā. Tas ļauj identificēt līdzības un atšķirības starp organismiem un to daļām (augu un dzīvnieku sistematizācija, šūnu teorijas attīstība). Mūsdienās salīdzinošā metode tiek plaši izmantota arī dažādās bioloģijas zinātnēs.
• Vēsturiskā metode- attiecību nodibināšana starp faktiem, procesiem un parādībām, kas notikušas vēsturiski ilgā laika periodā (vairākus miljardus gadu). Šī metode palīdz izprast iegūtos faktus, salīdzināt tos ar iepriekšējiem zināmi rezultāti. Šī metode tika plaši izmantota 19. gadsimta otrajā pusē (Čārlza Darvina evolūcijas teorijas pamatojums). Vēsturiskās metodes izmantošana ļāva pārveidot bioloģiju no aprakstošas ​​zinātnes par zinātni, kas izskaidro, kā radās dažādas dzīvās sistēmas un kā tās darbojas.
• Eksperimentālā metode- tā ir jaunu zināšanu iegūšana (parādības izpēte) ar pieredzes palīdzību.

Eksperiments ir bioloģijas izpētes metode, kurā eksperimentētājs apzināti maina apstākļus un novēro, kā tie ietekmē dzīvos organismus. Eksperimentu var veikt gan laboratorijā, gan ārā.

Eksperimentālo metodi sāka izmantot viņa pētījumos asinsrites izpētē Viljams Hārvijs (1578-1657), un to sāka plaši izmantot bioloģijā (fizioloģisko procesu izpētē) 19. gs. G. Mendels, pētot organismu iedzimtību un mainīgumu, bija pirmais, kas eksperimentu izmantoja ne tikai datu iegūšanai par pētāmajām parādībām, bet arī, lai pārbaudītu uz iegūto rezultātu pamata formulēto hipotēzi.
20. gadsimtā, pateicoties jaunu bioloģiskās izpētes instrumentu (elektronmikroskops, tomogrāfs u.c.) parādīšanās, eksperimentālā metode kļuva par vadošo bioloģijā. Modelēšana, kas tiek uzskatīta par augstāko eksperimenta formu, tiek izmantota arī mūsdienu bioloģijā (notiek aktīvs darbs pie svarīgāko bioloģisko procesu, galveno evolūcijas virzienu, ekosistēmu un visas biosfēras attīstības datormodelēšanas).

Bioloģija ir sadalīta daudzās īpašās zinātnēs, kas pēta dažādus bioloģiskos objektus: augu un dzīvnieku bioloģija, augu fizioloģija, morfoloģija, ģenētika, sistemātika, selekcija, mikoloģija, helmintoloģija un daudzas citas zinātnes. Tāpēc līdzās vispārējām bioloģiskajām metodēm ir metodes, kuras izmanto speciālās bioloģijas zinātnes:

• ģenētika - ģenealoģiskā ciltsrakstu izpētes metode,
• atlase - hibridizācijas metode,
• histoloģija - audu kultūras metode u.c.

Zinātniskais fakts ir zinātnisku zināšanu veids, kurā tiek fiksēta konkrēta parādība vai notikums; novērojumu un eksperimentu rezultāts, kas nosaka objektu kvantitatīvās un kvalitatīvās īpašības.