Natrag naprijed

Pažnja! Pregledi slajdova služe samo u informativne svrhe i možda neće predstavljati sve značajke prezentacije. Ako ste zainteresirani za ovaj rad, preuzmite punu verziju.

Ciljevi:

• Stvoriti ideje o znanosti kao najvažnijoj sferi ljudska aktivnost.
• Upoznati učenike sa značajkama i raznolikošću metoda upoznavanja živih bića.
• Osnovni pojmovi: znanstvena činjenica, znanstvena metoda, metode bioloških znanosti (deskriptivna, komparativna, povijesna, eksperimentalna).

Sredstva obrazovanja: prezentacija, razni uređaji ili njihovi dijagrami.

Koraci lekcije

I. Provjera znanja i vještina.

Frontalni razgovor o problemima.

1) Koje pravce u razvoju biologije možete istaknuti?

2) Koji su veliki znanstvenici antike dali značajan doprinos razvoju bioloških spoznaja?

3) Zašto se u srednjem vijeku o biologiji kao znanosti moglo govoriti samo uvjetno?

4) Zašto se moderna biologija smatra složenom znanošću?

5) Koja je uloga biologije u suvremenom društvu?

II. Učenje novog gradiva.

1. Učiteljeva priča s elementima razgovora o znanosti kao jednoj od sfera ljudske djelatnosti, njezinim ciljevima i metodama; o obilježjima znanstvenih spoznaja, znanstvenih činjenica.

Znanost je jedna od sfera ljudske djelatnosti, čija je svrha proučavanje i poznavanje okolnog svijeta. Znanstvena spoznaja zahtijeva izbor određenih predmeta istraživanja, problema i metoda za njihovo proučavanje. Svaka znanost ima svoje metode istraživanja. No, bez obzira na to koje se metode koriste, najvažnije načelo za svakog znanstvenika ostaje “Ne uzimajte ništa zdravo za gotovo”. Glavna zadaća znanosti je izgraditi sustav pouzdanog znanja temeljenog na činjenicama i generalizacijama koje je moguće potvrditi ili opovrgnuti. Znanstvena spoznaja stalno se dovodi u pitanje i prihvaća se samo kada postoji dovoljno dokaza. Znanstvena činjenica je samo onaj koji se može reproducirati i potvrditi.

Znanstvena metoda je skup tehnika i operacija koje se koriste u izgradnji sustava znanstvenog znanja.

Cjelokupna povijest razvoja biologije jasno pokazuje da je bio određen razvojem i primjenom novih istraživačkih metoda.

2. Glavne metode istraživanja koje se koriste u biološkim znanostima su:

• Promatranje
• Opis
• Sistematizacija
• Usporedba
• Eksperiment
• Analitička metoda
• Povijesna metoda
• Modeliranje

Razgovor o ovim metodama uz elemente samostalnog rada učenika uz proučavanje teksta udžbenika (2. odjeljak, str. 10-11) i uz korištenje prezentacije.

Bilježenje u bilježnice karakteristika istraživačkih metoda u biologiji.

Završni razgovor o fazama znanstvenog istraživanja. Unaprijed pripremljen učenik može govoriti o tim fazama, prikupljati činjenice, postavljati hipotezu, provoditi eksperimente, formulirati teoriju s određenim pravilima i zakonitostima.

III. Sažimanje lekcije tijekom općeg razgovora:

O zadacima i ciljevima znanosti

O važnosti metoda za razvoj biološke znanosti

O najvećoj rasprostranjenosti eksperimentalne metode

O primjeni metode modeliranja i sl.

IV. Domaća zadaća:

Proučite odlomak 2. Odgovorite na pitanja na stranici 11. Izvršite jedan od zadataka na stranici 12.

Dodatne informacije.

Neki znanstvenici provode ozbiljna istraživanja u potrazi za živim organizmima koji su još uvijek nepoznati i nepriznati od strane službene znanosti, poput reliktnog hominida kojeg često nazivaju Bigfoot. Ove studije čine osnovu nove grane biološke znanosti - kriptozoologije.

Biologija- ovo je znanost. Što razlikuje znanost od ostalih područja ljudske djelatnosti? Pristup proučavanju fenomena. Ovaj pristup je znanstvena metoda.

Znanstvena metoda— skup osnovnih načina za dobivanje novih znanja i metoda za rješavanje problema u okviru bilo koje znanosti.

Znanstvena metoda uključuje određeni sustavni pristup:

1. Promatranje činjenica i njihovo mjerenje, tj. opis promatranja – kvantitativni i/ili kvalitativni.
   
2. Analiza dobivenih rezultata- sistematizacija, utvrđivanje glavnog i sporednog.
3. Generalizacija – formulacija hipoteze a onda već - teorije.

4. Prognoza: formuliranje posljedica iz predložene hipoteze ili prihvaćene teorije korištenjem dedukcije, indukcije ili drugih logičkih metoda.

5. Ispitivanje predviđene posljedice pomoću eksperimenta.

Obratite pozornost na 5. točku. Bez toga se pristup ne može smatrati znanstvenim!

Važno je razumjeti razliku između pojmova hipoteza I teorija.

• Hipoteza- ovo je izjava, pretpostavka koja nije dokazano.

Kada se hipoteza dokaže, ona postaje teorija, teorem ili činjenica. Opovrgnuta hipoteza postaje lažne izjave. Hipoteza koja još nije dokazana, ali nije ni opovrgnuta naziva se otvoreni problem.

• Teorija- izgrađen sustav znanja znanstveno dokazano hipoteza.

Zašto govorimo o citologijašto kažeš na stanična teorija- jer je prethodio ogroman znanstveni proces promatranja, prikupljanje statistike - kvalitativni i kvantitativni podaci; sistematizacija dobivenih rezultata, formulirane su hipoteze i prognoze koje su potom eksperimentalno ispitano i potvrđeno.Štoviše, na temelju ove teorije, napravljene su sljedeće pretpostavke, koje su također eksperimentalno potvrđene.

Metode proučavanja živih bića

• Promatranje (empirijska metoda spoznaje) - opis određenog biološkog objekta ili procesa;
• Usporedba — potrebno kako bi se pronašli uzorci - ono što je zajedničko različitim pojavama;
• eksperiment - se stvaraju uvjeti koji točno odgovaraju promatranim, dok se pojašnjavaju svojstva bioloških objekata; bilježe se kvalitativne i kvantitativne karakteristike.
• Povijesna metoda - informacije, informacije, podaci već dobiveni i dokazani u prošlosti otkrivaju i objašnjavaju zakonitosti razvoja žive prirode u sadašnjosti.

Smatra se idealnim kada se sve ove metode koriste zajedno.

Biološki eksperiment

1. Kvalitativni eksperiment t – najjednostavnija vrsta biološkog pokusa – cilj mu je utvrditi prisutnost ili odsutnost fenomena pretpostavljenog u teoriji.
2. Eksperiment mjerenja - identificiranje nekih kvantitativni karakteristika objekta ili procesa.

Promatranje, opisivanje i mjerenje bioloških objekata

Promatranje- ovo je izravno, svrhovito proučavanje objekata, temeljeno uglavnom na takvim ljudskim osjetilnim sposobnostima kao što su osjet, percepcija i reprezentacija.

Empirijski opis- to je bilježenje podataka o objektima danim u promatranju prirodnim ili umjetnim jezikom.

U biti, radi se o “prijevodu” onoga što se vidjelo ili čulo na znanstveni jezik - pojmova i definicija, znakova, dijagrama, crteža, grafikona i brojeva (statističkih podataka).

Za razliku od eksperimenta, kod empirijske metode spoznaje Ne možete se miješati u proces koji se proučava, ne možete utjecati niti promijeniti uvjete njegovog odvijanja.

Za promatranje se koriste i razna tehnička i neizravna sredstva.

Proces prirodnoznanstvene spoznaje bitno ovisi o razvoju tehničkih sredstava kojima se znanost služi.

Teško je precijeniti ulogu u biologiji. Upravo zahvaljujući njemu čovjek je otkrio mikroorganizme. Danas postoje mikroskopi koji omogućuju proučavanje živih organizama na intracelularnoj razini.

Statistička mjerenja— mjerenja veličina koje se ne mijenjaju tijekom vremena.

Dinamička mjerenja— mjerenja veličina koje mijenjaju svoju vrijednost tijekom vremena (tlak, temperatura, gustoća naseljenosti itd.)

Prilično raznoliki, ali svi se temelje na znanstvenim metodama spoznaje, koje se razlikuju u određenom pristupu.

Poznavanje ovih informacija pomaže odvojiti stvarna znanstvena istraživanja od raznih raširenih pseudoznanstvenih eksperimenata.

Biološke znanosti

PO SUSTAVNIM KATEGORIJAMA:

• virologija (kraljevstvo virusa);
• mikrobiologija, bakteriologija (carstvo bakterija);
• botanika (biljno carstvo);
• mikologija (kraljevstvo gljiva);
• zoologija (životinjsko carstvo):

PO RAZINAMA ORGANIZACIJE ŽIVE TVARI:

• molekularna biologija - na molekularnoj razini;
• citologija, citogenetika - na staničnoj razini;
• morfologija i fiziologija - na razini organizma;
• ekologija, populacijska ekologija - na populacijsko-vrstnoj, biogeocenotskoj i biosfernoj razini.

OVISNO O PROUČAVANIM PROCESIMA:

• genetika - znanost o procesima nasljeđivanja i varijabilnosti;
• embriologija - znanost o embrionalnom razvoju;
• teorija evolucije - znanost o evolucijskom učenju;
• etologija- znanost o ponašanju životinja;
• opća biologija je znanost o uzorcima i procesima zajedničkim živoj prirodi.

Stvaranje sustava točnog, provjerenog znanja utemeljenog na činjenicama koje se mogu potvrditi ili, obrnuto, opovrgnuti, glavni je zadatak svake znanosti. I u biologiji: dobiveni podaci se stalno propituju i priznaju samo kada za njih postoje značajni dokazi.

Danas ova znanost razmatra sve žive sustave. Kako bi se detaljno proučila njihova organizacija i djelovanje, podrijetlo, rasprostranjenost, te razvoj i međusobna povezanost, kako bi se razumjeli i istaknuli pojedini zakonitosti, koriste se sljedeće metode istraživanja u biologiji:

1. Usporedna - omogućuje proučavanje usporedbom sličnosti i razlika živih organizama, kao i njihovih dijelova. Dobiveni podaci omogućuju spajanje biljaka i životinja u skupine. Ova je metoda korištena za stvaranje sistematike i potvrđivanje teorije evolucije. Trenutno se koristi u gotovo svim područjima ove znanosti.

2. Deskriptivne metode istraživanja u biologiji (promatranje, statistika) - omogućuju analizu i opisivanje pojava koje se javljaju u živoj prirodi, njihovu usporedbu, pronalaženje određenih obrazaca, kao i generaliziranje, otkrivanje novih vrsta, klasa itd. Ove metode počele su se koristiti u davnim vremenima, ali danas nisu izgubile svoju važnost i naširoko se koriste u botanici, etologiji, zoologiji itd.

3. Povijesni - omogućuje prepoznavanje obrazaca nastanka i razvoja živih sustava, njihovih struktura i funkcija te njihovu usporedbu s prethodno poznatim činjenicama. Ovu je metodu koristio Charles Darwin za izgradnju svoje teorije, a pridonijela je transformaciji biologije iz deskriptivne u eksplanatornu znanost.

4. Eksperimentalno u biologiji:

a) modeliranje - omogućuje vam proučavanje bilo kojeg procesa ili pojave, kao i smjerova evolucije rekreirajući ih u obliku modela pomoću moderne tehnologije i oprema;

b) eksperiment (doživljaj) - umjetna tvorevina u kontroliranim uvjetima situacije koja pomaže otkriti duboko skrivena svojstva živih objekata. Ova metoda olakšava proučavanje fenomena u izolaciji, zahvaljujući čemu je moguće postići ponavljanje rezultata pri reprodukciji tih istih fenomena pod istim uvjetima.

Eksperimentalne metode u biologiji služe ne samo za provođenje pokusa i dobivanje odgovora na pitanja od interesa, već i za utvrđivanje točnosti hipoteze formulirane na početku proučavanja materijala, kao i za njezino ispravljanje u procesu rada.

U dvadesetom stoljeću ove metode istraživanja postale su vodeće u ovoj znanosti zahvaljujući pojavi suvremene opreme za izvođenje pokusa, kao što su, na primjer, tomograf, elektronski mikroskop itd.

Trenutno se u eksperimentalnoj biologiji široko koriste biokemijske tehnike, kromatografija, kao i tehnika ultratankih rezova, razne metode uzgoja i mnoge druge.

Eksperimentalne metode u kombinaciji sa sustavnim pristupom proširile su kognitivne mogućnosti i otvorile nove putove za primjenu znanja u gotovo svim područjima ljudskog djelovanja.

Oni navedeni u biologiji ne iscrpljuju cijeli arsenal načina stjecanja znanja u znanosti, pa se između njih ne može povući stroga granica. Koristeći se međusobno u kombinaciji, oni omogućuju otkrivanje novih pojava i svojstava u živim sustavima u kratkom vremenskom razdoblju, kao i utvrđivanje obrazaca njihova nastanka, razvoja i funkcioniranja.

Kratki opis:

Sazonov V.F. Suvremene metode istraživanja u biologiji [Elektronički izvor] // Kinesiologist, 2009-2018: [web stranica]. Datum ažuriranja: 22.02.2018..__.201_). Materijali o suvremenim metodama istraživanja u biologiji, njezinim granama i srodnim disciplinama.

Materijali o suvremenim metodama istraživanja u biologiji, njezinim granama i srodnim disciplinama

Crtanje: Osnovne grane biologije.

Trenutno je biologija konvencionalno podijeljena u dvije velike skupine znanosti.

Biologija organizama: znanosti o biljkama (botanika), životinjama (zoologija), gljivama (mikologija), mikroorganizmima (mikrobiologija). Ove znanosti proučavaju pojedine skupine živih organizama, njihove unutarnje i vanjska struktura, stil života, reprodukcija i razvoj.

Opća biologija: molekularna razina (molekularna biologija, biokemija i molekularna genetika), stanična (citologija), tkivna (histologija), organi i njihovi sustavi (fiziologija, morfologija i anatomija), populacije i prirodne zajednice (ekologija). Drugim riječima, opća biologija proučava život na različitim razinama.

Biologija je usko povezana s drugim prirodnim znanostima. Tako su se na spoju između biologije i kemije pojavile biokemija i molekularna biologija, između biologije i fizike - biofizika, između biologije i astronomije - svemirska biologija. Ekologija, smještena na sjecištu biologije i geografije, danas se često smatra samostalnom znanošću.

Zadaće studenata za kolegij Suvremene metode bioloških istraživanja

1. Upoznavanje s nizom istraživačkih metoda u različitim područjima biologije.

Odluka i izvješćivanje:
1) Pisanje preglednog edukativnog eseja o metodama istraživanja u različitim područjima biologije. Minimalni zahtjevi sadržaju sažetka: opis 5 istraživačkih metoda, 1-2 stranice (font 14, prored 1,5, margine 3-2-2-2 cm) za svaku metodu.
2) Izrada izvješća (po mogućnosti u obliku prezentacije) o jednoj od suvremenih metoda biologije: obujam 5±1 stranica.
Očekivani ishodi učenja:
1) Površno poznavanje širokog spektra istraživačkih metoda u biologiji.
2) Produbljeno razumijevanje jedne od metoda istraživanja i prijenos tog znanja na studentsku grupu.

2. Provođenje obrazovnih i znanstvenih istraživanja od postavljanja ciljeva do korištenja zaključaka potrebne zahtjeve pripremiti znanstveno izvješće o studiji.

Riješenje:
Dobivanje primarnih podataka u laboratorijskoj nastavi i kod kuće. Dopušteno je dio takvih istraživanja provoditi izvan učionice.

3. Uvod u opće metode istraživanja u biologiji.

Riješenje:
Tečaj predavanja i samostalan rad s izvorima informacija. Izvještaj na primjeru činjenica iz povijesti biologije: volumen 2±1 str.

4. Primjena stečenih znanja, vještina i sposobnosti za provođenje i formaliziranje vlastitog istraživanja u obliku istraživačkog rada, predmetni rad i/ili završni kvalifikacijski rad.

Definicija pojmova

Metode istraživanja - to su načini postizanja cilja istraživačkog rada.

Znanstvena metoda je skup tehnika i operacija koje se koriste u izgradnji sustava znanstvenog znanja.

Znanstvena činjenica rezultat je promatranja i eksperimenata koji utvrđuju kvantitativne i kvalitativne karakteristike objekata.

Metodološke osnove znanstveno istraživanje je skup metoda znanstvenih spoznaja koje se koriste za postizanje cilja ovog istraživanja.

Opće znanstvene, eksperimentalne metode, metodološke osnove -.

Suvremena biologija koristi kombinaciju metodoloških pristupa, koristi se “jedinstvom deskriptivno-klasifikacijskih i eksplanatorno-nomotetičkih pristupa; jedinstvo empirijskog istraživanja s procesom intenzivne teoretizacije biološkog znanja, uključujući njegovu formalizaciju, matematizaciju i aksiomatizaciju” [Yarilin A.A. “Pepeljuga” postaje princeza, odnosno mjesto biologije u hijerarhiji znanosti. // “Ekologija i život” broj 12, 2008. Str. 4-11. Str.11].

Ciljevi istraživačkih metoda:

1. “Jačanje prirodnih kognitivne sposobnostičovjeka, kao i njihovo širenje i nastavak."

2. “Komunikativna funkcija”, tj. posredovanje između subjekta i objekta istraživanja [Arshinov V.I. Sinergetika kao fenomen post-neklasične znanosti. M.: Institut za filozofiju RAS, 1999. 203 str. Str.18].

Opće metode istraživanja u biologiji

Promatranje

Promatranje - ovo je studija vanjski znakovi te vidljive promjene na objektu u određenom vremenskom razdoblju. Na primjer, praćenje rasta i razvoja sadnice.

Promatranje je polazište svakog prirodoslovnog istraživanja.

U biologiji je to posebno vidljivo, jer je predmet njezina proučavanja čovjek i okolina oko njega. Živa priroda. Već u školi, na satovima zoologije, botanike i anatomije, djeca se uče provoditi najjednostavnija biološka istraživanja promatrajući rast i razvoj biljaka i životinja te stanje vlastitog tijela.

Promatranje kao metoda prikupljanja informacija kronološki je prva istraživačka tehnika koja se pojavila u arsenalu biologije, odnosno njezine prethodnice, prirodoslovlja. I to ne čudi, budući da se promatranje temelji na ljudskim osjetilnim sposobnostima (osjet, percepcija, reprezentacija). Klasična biologija prvenstveno je promatračka biologija. Ali, ipak, ova metoda nije izgubila svoj značaj do danas.

Promatranja mogu biti izravna i neizravna, mogu se provoditi s tehničkim uređajima ili bez njih. Dakle, ornitolog vidi pticu dalekozorom i može je čuti, ili može uređajem snimiti zvukove izvan dometa ljudskog uha. Histolog promatra fiksirani i obojeni presjek tkiva pomoću mikroskopa. A za molekularnog biologa opažanje može biti bilježenje promjena u koncentraciji enzima u epruveti.

Važno je razumjeti da znanstveno promatranje, za razliku od običnog promatranja, nije jednostavno, već svrhovito proučavanje objekata ili pojava: provodi se kako bi se riješio određeni problem, a pozornost promatrača ne bi trebala biti ometena. Na primjer, ako je zadatak proučavanje sezonskih migracija ptica, tada ćemo uočiti vrijeme njihovog pojavljivanja na gnijezdištima, a ne bilo što drugo. Dakle promatranje je selektivna dodjela od stvarnosti određeni dio, drugim riječima, aspekt i uključivanje ovog dijela u sustav koji se proučava.

U promatranju nije važna samo točnost, točnost i aktivnost promatrača, nego i njegova nepristranost, njegovo znanje i iskustvo te pravilan izbor tehničkih sredstava. Formuliranje problema također pretpostavlja postojanje plana promatranja, tj. njihovo planiranje. [Kabakova D.V. Promatranje, opis i eksperiment kao glavne metode biologije // Problemi i perspektive razvoja obrazovanja: materijali međunarodnog. znanstveni konf. (Perm, travanj 2011.) T. I. Perm: Merkur, 2011. str. 16-19].

Deskriptivna metoda

Deskriptivna metoda - to je bilježenje uočenih vanjskih znakova predmeta proučavanja, isticanje bitnog i odbacivanje nevažnog. Ova je metoda bila u počecima biologije kao znanosti, ali njezin razvoj ne bi bio moguć bez korištenja drugih metoda istraživanja.

Deskriptivne metode omogućuju vam da prvo opišete, a zatim analizirate pojave koje se javljaju u živoj prirodi, usporedite ih, pronalazeći određene obrasce, a također generalizirate, otkrijete nove vrste, klase itd. Deskriptivne metode počele su se koristiti u antičko doba, ali ni danas nisu izgubile na važnosti i naširoko se koriste u botanici, etologiji, zoologiji itd.

Komparativna metoda

Komparativna metoda je proučavanje sličnosti i razlika u građi, tijeku životnih procesa i ponašanju različitih objekata. Na primjer, usporedba jedinki različitog spola koje pripadaju istoj biološkoj vrsti.

Omogućuje proučavanje objekata istraživanja uspoređujući ih međusobno ili s drugim objektom. Omogućuje prepoznavanje sličnosti i razlika između živih organizama, kao i njihovih dijelova. Dobiveni podaci omogućuju kombiniranje proučavanih objekata u skupine na temelju sličnosti u strukturi i podrijetlu. Na temelju komparativne metode gradi se, primjerice, taksonomija biljaka i životinja. Ova je metoda također korištena za stvaranje stanične teorije i potvrđivanje teorije evolucije. Trenutno se koristi u gotovo svim područjima biologije.

Ova je metoda utemeljena u biologiji u 18. stoljeću. i pokazao se vrlo plodonosnim u rješavanju mnogih velikih problema. Ovom metodom i u kombinaciji s deskriptivnom metodom dobivene su informacije koje su u 18.st. postavio temelje taksonomiji biljaka i životinja (C. Linnaeus), a u 19.st. formulirati staničnu teoriju (M. Schleiden i T. Schwann) i nauk o glavnim tipovima razvoja (K. Baer). Metoda je bila široko korištena u 19. stoljeću. u utemeljenju teorije evolucije, kao iu preustroju niza bioloških znanosti na temelju te teorije. Međutim, korištenje ove metode nije popraćeno izlaskom biologije izvan granica deskriptivne znanosti.
Komparativna metoda naširoko se koristi u raznim biološkim znanostima našeg vremena. Usporedba dobiva posebnu vrijednost kada je nemoguće definirati pojam. Na primjer, elektronski mikroskop često proizvodi slike čiji je pravi sadržaj unaprijed nepoznat. Samo njihova usporedba sa svjetlosnim mikroskopskim slikama omogućuje dobivanje željenih podataka.

Povijesna metoda

Omogućuje vam da identificirate obrasce formiranja i razvoja živih sustava, njihove strukture i funkcije te ih usporedite s prethodno poznatim činjenicama. Ovu je metodu posebno uspješno upotrijebio Charles Darwin za izgradnju svoje evolucijske teorije i pridonio transformaciji biologije iz deskriptivne znanosti u znanost koja objašnjava.

U drugoj polovici 19.st. zahvaljujući radu Charlesa Darwina, povijesna je metoda stavljena na znanstvena osnova proučavanje obrazaca pojave i razvoja organizama, formiranje strukture i funkcija organizama u vremenu i prostoru. Uvođenjem ove metode dogodile su se značajne kvalitativne promjene u biologiji. Povijesna metoda transformirala je biologiju iz čisto deskriptivne znanosti u eksplanatornu znanost, koja objašnjava kako su nastali različiti živi sustavi i kako funkcioniraju. Trenutno je povijesna metoda ili "povijesni pristup" postao univerzalni pristup proučavanju životnih pojava u svim biološkim znanostima.

Eksperimentalna metoda

Eksperiment - ovo je provjera točnosti postavljene hipoteze uz pomoć ciljanog utjecaja na objekt.

Eksperiment (doživljaj) je umjetna tvorevina u kontroliranim uvjetima situacije koja pomaže otkriti duboko skrivena svojstva živih objekata.

Eksperimentalna metoda proučavanja prirodnih pojava povezana je s aktivnim utjecajem na njih provođenjem pokusa (pokusa) u kontroliranim uvjetima. Ova metoda omogućuje proučavanje fenomena u izolaciji i postizanje ponovljivosti rezultata pri reprodukciji istih uvjeta. Eksperiment pruža dublje otkrivanje suštine od drugih istraživačkih metoda biološke pojave. Upravo zahvaljujući pokusima prirodna znanost općenito, a posebno biologija, došla je do otkrića temeljnih zakona prirode.
Eksperimentalne metode u biologiji služe ne samo za provođenje pokusa i dobivanje odgovora na pitanja od interesa, već i za utvrđivanje točnosti hipoteze formulirane na početku proučavanja materijala, kao i za njezino ispravljanje u procesu rada. U dvadesetom stoljeću ove metode istraživanja postale su vodeće u ovoj znanosti zahvaljujući pojavi suvremene opreme za izvođenje pokusa, kao što su, na primjer, tomograf, elektronski mikroskop itd. Trenutno se u eksperimentalnoj biologiji naširoko koriste biokemijske tehnike, analiza rendgenske difrakcije, kromatografija, kao i tehnika ultratankih rezova, različite metode uzgoja i mnoge druge. Eksperimentalne metode u kombinaciji sa sustavnim pristupom proširile su kognitivne mogućnosti biološke znanosti i otvorile nove putove za primjenu znanja u gotovo svim područjima ljudske djelatnosti.

Pitanje eksperimenta kao jednog od temelja spoznaje prirode postavljeno je još u 17. stoljeću. engleski filozof F. Bacon (1561-1626). Njegov uvod u biologiju povezan je s radovima V. Harveya u 17. stoljeću. o proučavanju cirkulacije krvi. Međutim eksperimentalna metoda u biologiju je široko ušao tek u početkom XIX st., te kroz fiziologiju, u kojoj su se počeli koristiti veliki broj instrumentalne tehnike koje su omogućile registriranje i kvantitativno karakteriziranje povezanosti funkcija sa strukturom. Zahvaljujući radovima F. Magendiea (1783.-1855.), G. Helmholtza (1821.-1894.), I.M. Sechenov (1829-1905), kao i klasici eksperimenta C. Bernard (1813-1878) i I.P. Pavlova (1849-1936) fiziologija je vjerojatno prva od bioloških znanosti koja je postala eksperimentalna znanost.
Drugi smjer u kojem je eksperimentalna metoda ušla u biologiju bilo je proučavanje nasljeđa i varijabilnosti organizama. Tu glavna zasluga pripada G. Mendelu, koji je, za razliku od svojih prethodnika, koristio eksperiment ne samo za dobivanje podataka o pojavama koje se proučavaju, već i za provjeru hipoteze formulirane na temelju dobivenih podataka. Rad G. Mendela bio je klasičan primjer metodologije eksperimentalne znanosti.

U potvrđivanju eksperimentalne metode korišten je mikrobiološki rad L. Pasteura (1822.-1895.), koji je prvi uveo eksperiment za proučavanje fermentacije i opovrgao teoriju o spontanom nastanku mikroorganizama, a potom i za razvoj cijepljenja protiv zaraznih bolesti. važno. U drugoj polovici 19.st. Nakon L. Pasteura, značajan doprinos razvoju i utemeljenju eksperimentalne metode u mikrobiologiji dali su R. Koch (1843-1910), D. Lister (1827-1912), I.I. Mečnikov (1845.-1916.), D.I. Ivanovski (1864-1920), S.N. Vinogradskog (1856.-1890.), M. Beyernika (1851.-1931.) i dr. U XIX.st. biologija je obogaćena i stvaranjem metodoloških osnova za modeliranje koje je također najviši oblik eksperiment. Izum L. Pasteura, R. Kocha i drugih mikrobiologa o metodama zaraze laboratorijskih životinja patogenim mikroorganizmima i proučavanje patogeneze zaraznih bolesti na njima klasičan je primjer modeliranja koji se prenio u 20. stoljeće. a u naše vrijeme dopunjena modeliranjem ne samo raznih bolesti, već i raznih životnih procesa, uključujući i nastanak života.
Počevši, na primjer, od 40-ih. XX. stoljeća Eksperimentalna metoda u biologiji doživjela je značajna poboljšanja zbog povećanja razlučivosti mnogih bioloških tehnika i razvoja novih eksperimentalnih tehnika. Time je povećana razlučivost genetske analize i niza imunoloških tehnika. U istraživačku praksu uveden je uzgoj somatskih stanica, izolacija biokemijskih mutanata mikroorganizama i somatskih stanica itd. Eksperimentalna metoda počela se naveliko obogaćivati ​​metodama fizike i kemije, koje su se pokazale iznimno vrijednima ne samo kao samostalne metode. , ali i u kombinaciji s biološkim metodama. Na primjer, struktura i genetska uloga DNK razjašnjene su kombiniranom upotrebom kemijske metode Izolacija DNA, kemijske i fizikalne metode za određivanje njezine primarne i sekundarna struktura i biološkim metodama (transformacija i genetska analiza bakterija), dokazima o njezinoj ulozi genetskog materijala.
Trenutno se eksperimentalna metoda odlikuje iznimnim mogućnostima u proučavanju životnih pojava. Te se sposobnosti utvrđuju pomoću mikroskopije različiti tipovi, uključujući elektronički s tehnikom ultratankih rezova, biokemijske metode, genetske analize visoke rezolucije, imunološke metode, različite metode uzgoja i intravitalnog promatranja u kulturama stanica, tkiva i organa, označavanje embrija, in vitro oplodnja, metoda označenog atoma , rendgenska difrakcijska analiza, ultracentrifugiranje, spektrofotometrija, kromatografija, elektroforeza, sekvenciranje, dizajn biološki aktivnih molekula rekombinantne DNA, itd. Nova kvaliteta svojstvena eksperimentalnoj metodi uzrokovala je kvalitativne promjene u modeliranju. Uz modeliranje na razini organa, trenutno se razvija modeliranje na molekularnoj i staničnoj razini.

Metoda simulacije

Modeliranje se temelji na takvoj tehnici kao analogija - ovo je zaključivanje o sličnosti predmeta u određenom pogledu na temelju njihove sličnosti u nizu drugih aspekata.

Model - ovo je pojednostavljena kopija objekta, fenomena ili procesa, zamjenjujući ih u određenim aspektima.

Model je nešto s čime je prikladnije raditi, odnosno nešto što je lakše vidjeti, čuti, zapamtiti, snimiti, obraditi, prenijeti, naslijediti i s čime je lakše eksperimentirati, u odnosu na objekt modeliranja (prototip, izvornik).
Karkiščenko N.N. Osnove biomodeliranja. - M.: VPK, 2005. - 608 str. str. 22.

Modeliranje - to je, prema tome, stvaranje pojednostavljene kopije predmeta, pojave ili procesa.

Modeliranje:

1) stvaranje pojednostavljenih kopija objekata znanja;

2) proučavanje predmeta znanja na njihovim pojednostavljenim kopijama.

Metoda simulacije - ovo je proučavanje svojstava određenog objekta proučavanjem svojstava drugog objekta (modela), što je prikladnije za rješavanje istraživačkih problema iu određenoj je korespondenciji s prvim objektom.

Simulacija (u u širem smislu) glavna je metoda istraživanja u svim područjima znanja. Metode modeliranja koriste se za procjenu karakteristika složenih sustava i donošenje znanstveno utemeljenih odluka u različitim područjima ljudske djelatnosti. Postojeći ili projektirani sustav može se učinkovito proučavati pomoću matematičkih modela (analitičkih i simulacijskih) kako bi se optimizirao proces funkcioniranja sustava. Model sustava implementiran je na modernim računalima, koja u ovom slučaju služe kao alat za eksperimentiranje s modelom sustava.

Modeliranje vam omogućuje proučavanje bilo kojeg procesa ili fenomena, kao i smjerova evolucije, rekreirajući ih u obliku jednostavnijeg objekta pomoću suvremenih tehnologija i opreme.

Teorija modeliranja – teorija zamjene izvornog objekta njegovim modelom i proučavanje svojstava predmeta na njegovom modelu.
Modeliranje – istraživačka metoda koja se temelji na zamjeni izvornog predmeta koji se proučava njegovim modelom i radu s njim (umjesto s predmetom).
Model (izvorni objekt) (od latinskog modusa - "mjera", "volumen", "slika") - pomoćni objekt koji odražava najznačajnije uzorke za istraživanje, bit, svojstva, značajke strukture i funkcioniranja izvornog objekta .
Kada ljudi govore o modeliranju, obično misle na modeliranje sustava.
Sustav – skup međusobno povezanih elemenata kombiniranih za provedbu zajednički cilj, izolirani od okoline i s njom u interakciji kao integralna cjelina, a istovremeno pokazuju osnovna sistemska svojstva. U radu je identificirano 15 glavnih svojstava sustava, koja uključuju: pojavu (pojavljivanje); integritet; struktura; integritet; podređenost cilju; hijerarhija; beskonačnost; ergacity; otvorenost; nepovratnost; jedinstvo strukturalne stabilnosti i nestabilnosti; nelinearnost; potencijalna multivarijantnost stvarnih struktura; kritično; nepredvidivost u kritičnom području.
Pri modeliranju sustava koriste se dva pristupa: klasični (induktivni), koji se prvi povijesno razvio, i sistemski, koji se razvija u novije vrijeme.

Klasičan pristup. Povijesno gledano, prvi se pojavio klasični pristup proučavanju objekta i modeliranju sustava. Stvarni objekt koji se modelira dijeli se na podsustave, odabiru se početni podaci (D) za modeliranje i postavljaju ciljevi (T) koji odražavaju pojedinačne aspekte procesa modeliranja. Na temelju zasebnog skupa početnih podataka postavlja se cilj modeliranja zasebnog aspekta funkcioniranja sustava, na temelju kojeg se formira određena komponenta (K) budućeg modela. Skup komponenti kombinira se u model.
Da. komponente se zbrajaju, svaka komponenta rješava svoje probleme i izolirana je od ostalih dijelova modela. Pristup primjenjujemo samo na jednostavne sustave, gdje se odnosi između komponenti mogu zanemariti. Mogu se uočiti dva različita aspekta klasičnog pristupa: 1) postoji kretanje od posebnog prema općem pri stvaranju modela; 2) stvoreni model (sustav) formira se zbrajanjem njegovih pojedinačnih komponenti i ne uzima u obzir pojavu novog sustavnog učinka.

Sustavski pristup – metodološki koncept koji se temelji na želji za građenjem kompletna slika predmet koji se proučava, uzimajući u obzir elemente predmeta koji su važni za problem koji se rješava, veze među njima i vanjske veze s drugim objektima i okoliš. Sa sve većom složenošću modeliranja objekata javila se potreba za njihovim promatranjem s više visoka razina. U ovom slučaju programer ovaj sustav smatra nekim podsustavom višeg ranga. Na primjer, ako je zadatak dizajnirati automatizirani upravljački sustav poduzeća, onda s pozicije sustavni pristup Ne smijemo zaboraviti da je ovaj sustav sastavni dio ACS udruga. Osnova sistemskog pristupa je sagledavanje sustava kao integrirane cjeline, a to sagledavanje tijekom razvoja počinje onim glavnim – formuliranjem svrhe djelovanja. Za sustavski pristup važno je odrediti strukturu sustava - skup veza između elemenata sustava, odražavajući njihovu interakciju.

Postoje strukturni i funkcionalni pristupi proučavanju strukture sustava i njegovih svojstava.

Na strukturalni pristup otkriva se sastav odabranih elemenata sustava i veze među njima.

Na funkcionalni pristup Razmatraju se algoritmi ponašanja sustava (funkcije - svojstva koja vode do postizanja cilja).

Vrste modeliranja

1. Predmetno modeliranje , u kojem model reproducira geometrijske, fizičke, dinamičke ili funkcionalne karakteristike objekta. Na primjer, model mosta, model brane, model krila
avion, itd.
2. Analogno modeliranje , u kojem su model i original opisani jednim matematičkim odnosom. Primjer su električni modeli koji se koriste za proučavanje mehaničkih, hidrodinamičkih i akustičkih pojava.
3. Ikonično modeliranje , u kojem dijagrami, crteži i formule djeluju kao modeli. Uloga ikonskih modela posebno je porasla širenjem uporabe računala u izradi ikonskih modela.
4. Usko povezan s ikoničnim mentalna simulacija , u kojem modeli dobivaju misaono vizualni karakter. Primjer u ovom slučaju je model atoma, koji je svojedobno predložio Bohr.
5. Model eksperimenta. Konačno, posebna vrsta modeliranja je uključivanje u eksperiment ne samog objekta, već njegovog modela, zbog čega potonji dobiva karakter eksperimenta modela. Ova vrsta modeliranja ukazuje na to da ne postoji čvrsta granica između metoda empirijskog i teorijskog znanja.
Organski povezan s modelarstvom idealizacija - mentalna konstrukcija pojmova, teorija o objektima koji ne postoje i nisu ostvarivi u stvarnosti, već onima za koje postoji blizak prototip ili analogija u stvarnom svijetu. Primjeri idealnih objekata konstruiranih ovom metodom su geometrijski koncepti točke, pravca, ravnine itd. Sve znanosti rade s idealnim objektima ove vrste - idealnim plinom, apsolutno crnim tijelom, društveno-ekonomskom formacijom, državom itd.

Metode modeliranja

1. Modeliranje u punoj mjeri - pokus na samom predmetu koji se proučava, koji u posebno odabranim eksperimentalnim uvjetima služi sam sebi kao model.
2. Fizičko modeliranje – eksperiment na posebnim instalacijama koje čuvaju prirodu pojava, ali reproduciraju pojave u kvantitativno modificiranom, skaliranom obliku.
3. Matematičko modeliranje – korištenje modela fizičke prirode koji se razlikuju od simuliranih objekata, ali imaju sličan matematički opis. Puno i fizičko modeliranje mogu se kombinirati u jednu klasu modela fizičke sličnosti, budući da su u oba slučaja model i original identični u fizičkoj prirodi.

Metode modeliranja mogu se svrstati u tri glavne skupine: analitičke, numeričke i simulacijske.

1. Analitički metode modeliranja. Analitičke metode omogućuju dobivanje karakteristika sustava kao nekih funkcija njegovih radnih parametara. Dakle, analitički model je sustav jednadžbi čije rješenje proizvodi parametre potrebne za izračun izlaznih karakteristika sustava (prosječno vrijeme obrade zadatka, propusnost itd.). Analitičke metode daju točne vrijednosti karakteristika sustava, ali se koriste za rješavanje samo uske klase problema. Razlozi za to su sljedeći. Prvo, zbog složenosti većine realnih sustava, njihov potpuni matematički opis (model) ili ne postoji, ili još nisu razvijene analitičke metode za rješavanje kreiranog matematičkog modela. Drugo, pri izvođenju formula na kojima se temelje analitičke metode donose se određene pretpostavke koje ne odgovaraju uvijek stvarnom sustavu. U tom slučaju treba napustiti korištenje analitičkih metoda.

2. Numerički metode modeliranja. Numeričke metode uključuju transformaciju modela u jednadžbe koje se mogu riješiti pomoću računalne matematike. Klasa problema koji se rješavaju ovim metodama mnogo je šira. Kao rezultat primjene numeričkih metoda dobivaju se približne vrijednosti (procjene) izlaznih karakteristika sustava sa zadanom točnošću.

3. Imitacija metode modeliranja. S razvojem računalne tehnologije postali su naširoko korišteni. metode simulacije modeliranje za analizu sustava u kojima prevladavaju stohastički utjecaji.
Bit simulacijskog modeliranja (IM) je simulirati proces funkcioniranja sustava kroz vrijeme, poštujući iste omjere trajanja rada kao u izvornom sustavu. Pritom se simuliraju elementarni fenomeni koji čine proces, čuva se njihova logična struktura i slijed njihovog događanja u vremenu. Kao rezultat korištenja MI dobivaju se procjene izlaznih karakteristika sustava koje su neophodne pri rješavanju problema analize, upravljanja i projektiranja.

U biologiji je, primjerice, moguće izgraditi model stanja života u akumulaciji nakon nekog vremena kada se promijeni jedan, dva ili više parametara (temperatura, koncentracija soli, prisutnost predatora itd.). Takve tehnike postale su moguće zahvaljujući prodiranju u biologiju ideja i principa kibernetike - znanosti o kontroli.

Klasifikacija vrsta modeliranja može se temeljiti na različitim karakteristikama. Ovisno o prirodi procesa koji se proučavaju u sustavu, modeliranje se može podijeliti na determinističko i stohastičko; statički i dinamički; diskretan i kontinuiran.
Deterministički Modeliranje se koristi za proučavanje sustava čije se ponašanje može predvidjeti s apsolutnom sigurnošću. Na primjer, udaljenost koju je priješao automobil kada jednoliko ubrzano gibanje u idealnim uvjetima; uređaj koji kvadrira broj itd. Sukladno tome, u tim se sustavima događa deterministički proces koji se adekvatno opisuje determinističkim modelom.

Stohastički (teorijsko-vjerojatnost) modeliranje koristi se za proučavanje sustava čije stanje ne ovisi samo o kontroliranim, već i o nekontroliranim utjecajima, ili u kojem postoji izvor slučajnosti. Stohastički sustavi uključuju sve sustave koji uključuju ljude, na primjer, tvornice, zračne luke, računalni sustavi i mreže, trgovine, potrošačke usluge itd.
Statički modeliranje služi za opisivanje sustava u bilo kojem trenutku u vremenu.

Dinamičan modeliranje odražava promjene u sustavu tijekom vremena (karakteristike izlaza sustava u određenom trenutku određene su prirodom ulaznih utjecaja u prošlosti i sadašnjosti). Primjeri dinamičkih sustava su biološki, ekonomski, društveni sustavi; takvi umjetni sustavi kao što su tvornica, poduzeće, proizvodna linija itd.
Diskretna modeliranje se koristi za proučavanje sustava u kojima se ulazne i izlazne karakteristike mjere ili diskretno mijenjaju tijekom vremena, inače se koristi kontinuirano modeliranje. Na primjer, elektronički sat, električno brojilo su diskretni sustavi; sunčani satovi, uređaji za grijanje - kontinuirani sustavi.
Ovisno o obliku prikazivanja objekta (sustava) razlikujemo mentalno i stvarno modeliranje.
Na stvaran (full-scale) modeliranje, proučavanje karakteristika sustava provodi se na stvarnom objektu ili na njegovom dijelu. Realno modeliranje je najadekvatnije, ali su njegove mogućnosti, uzimajući u obzir karakteristike stvarnih objekata, ograničene. Na primjer, izvođenje stvarnog modeliranja s automatiziranim sustavom upravljanja poduzeća zahtijeva, prvo, stvaranje automatiziranog sustava upravljanja; drugo, provođenje eksperimenata s poduzećem, što je nemoguće. Pravo modeliranje uključuje proizvodni eksperiment i složena ispitivanja, koja imaju visok stupanj pouzdanost. Drugi tip stvarnog modeliranja je fizički. U fizičkom modeliranju istraživanja se provode na instalacijama koje čuvaju prirodu fenomena i imaju fizičku sličnost.
Mentalno modeliranje se koristi za simulaciju sustava koje je praktički nemoguće implementirati u određenom vremenskom intervalu. Osnova mentalnog modeliranja je stvaranje idealnog modela na temelju idealne mentalne analogije. Postoje dvije vrste mentalnog modeliranja: figurativno (vizualno) i simboličko.
Na figurativno U modeliranju se na temelju ljudskih predodžbi o stvarnim objektima stvaraju različiti vizualni modeli koji prikazuju pojave i procese koji se odvijaju u objektu. Na primjer, modeli plinskih čestica u kinetičkoj teoriji plinova u obliku elastičnih kuglica koje djeluju jedna na drugu tijekom sudara.
Na ikoničan modeliranje opisuje modelirani sustav korištenjem konvencionalnih znakova, simbola, posebno u obliku matematičkih, fizičkih i kemijske formule. Najmoćniju i najrazvijeniju klasu ikoničkih modela predstavljaju matematički modeli.
Matematički model je umjetno stvoren objekt u obliku matematičkih, simboličkih formula koji prikazuje i reproducira strukturu, svojstva, međusobne veze i odnose između elemenata predmeta koji se proučava. Nadalje, razmatraju se samo matematički modeli i, sukladno tome, matematičko modeliranje.
Matematičko modeliranje – istraživačka metoda koja se temelji na zamjeni izvornog predmeta koji se proučava njegovim matematičkim modelom i radu s njim (umjesto s predmetom). Matematičko modeliranje može se podijeliti na analitički (AM) , imitacija (IM) , kombinirano (CM) .
Na AM izrađuje se analitički model objekta u obliku algebarskih, diferencijalnih, konačno-diferentnih jednadžbi. Analitički model proučava se ili analitičkim metodama ili numeričkim metodama.
Na IH kreira se simulacijski model, za implementaciju se koristi metoda statističkog modeliranja simulacijski model na računalu.
Na KM provodi se dekompozicija procesa funkcioniranja sustava na podprocese. Za one od njih, gdje je to moguće, koriste se analitičke metode, inače se koriste metode simulacije.

Bibliografija

1. Ayvazyan S.A., Enyukov I.S., Meshalkin L.D. Primijenjena statistika: Osnove modeliranja i primarne obrade podataka. – M.: “Financije i statistika”, 1983. – 471 str.
2. Takođerva O.K. Modeliranje sustava (1. dio): Smjernice Do laboratorijski rad u disciplini “Modelarstvo” za studente treće i četvrte godine AVTF-a. – Novosibirsk: Izdavačka kuća NSTU, 2006. – 68 str. Modeliranje sustava (2. dio): Upute za laboratorijski rad iz discipline "Modeliranje" za studente treće i četvrte godine AVTF-a. – Novosibirsk: Izdavačka kuća NSTU, 2007. – 35 str.
3. Takođerva O.K. Modeliranje sustava: udžbenik. dodatak/O.K. Takođerva. - Novosibirsk: Izdavačka kuća NSTU, 2007. - 72 str.
4. Borovikov V.P. Statistica 5.0. Umjetnost analize podataka na računalu: Za profesionalce. 2. izd. – St. Petersburg: Peter, 2003. – 688 str.
5. Ventzel E.S. Operacijska istraživanja. – M.: postdiplomske studije, 2000. – 550 str.
6. Gubarev V.V. Probabilistički modeli / Novosibirsk. Elektrotehnika int. – Novosibirsk, 1992. – 1. dio. – 198 s; 2. dio. – 188 str.
7. Gubarev V.V. Analiza sustava u eksperimentalnim istraživanjima. – Novosibirsk: Izdavačka kuća NSTU, 2000. – 99 str.
8. Denisov A.A., Kolesnikov D.N. Teorija velikih sustava upravljanja: Udžbenik. priručnik za sveučilišta. – L. Energoizdat, 1982. – 288 str.
9. Draper N., Smith G. Primijenjena regresijska analiza. – M.: Statistika, 1973.
10. Karpov Yu. Simulacijsko modeliranje sustava. Uvod u modeliranje s AnyLogic 5. – St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2005. – 400 str.
11. Kelton V., Low A. Simulacijsko modeliranje. Klasični CS. 3. izd. – Sankt Peterburg: Petar; Kijev: 2004. – 847 str.
12. Lemeshko B.Yu., Postovalov S.N. Računalne tehnologije za analizu podataka i istraživanje statističkih obrazaca: Udžbenik. džeparac. – Novosibirsk: Izdavačka kuća NSTU, 2004. – 120 str.
13. Modeliranje sustava. Radionica: Proc. priručnik za sveučilišta/B.Ya. Sovetov, S.A. Jakovljev. – 2. izd., revidirano. i dodatni – M.: Viša škola, 2003. – 295 str.
14. Ryzhikov Yu.I. Simulacijsko modeliranje. Teorija i tehnologija. – SPb.: Tisak CORONA; M.: Altex-A, 2004. – 384 str.
15. Sovetov B.Ya., Yakovlev S.A. Modeliranje sustava (3. izdanje). – M.: Viša škola, 2001. – 420 str.
16. Teorija slučajni procesi i njegove inženjerske primjene: Proc. priručnik za sveučilišta/E.S. Wentzel, L.A. Ovčarov. – 3. izd. prerađeno i dodatni – M.: Izdavački centar “Akademija”, 2003. – 432 str.
17. Tomashevsky V., Zhdanova E. Simulacijsko modeliranje u GPSS okruženju. – M.: Bestseller, 2003. – 416 str.
18. Khachaturova S.M. Matematičke metode analize sustava: Udžbenik. priručnik – Novosibirsk: Izdavačka kuća NSTU, 2004. – 124 str.
19. Shannon R. Simulacijsko modeliranje sustava - umjetnost i znanost. – M.: Mir, 1978.
20. Schreiber T.J. Simulacija na GPSS-u. – M.: Strojarstvo, 1980. – 593 str.
21. Arsenyev B.P., Yakovlev S.A. Integracija distribuiranih baza podataka. – St. Petersburg: Lan, 2001. - 420 str.

Za razliku od tračeva, znanstvena spoznaja je provjerljiva i odnosi se na stvarno postojeće stvari i događaje koji se ponavljaju. Svatko, po želji, može ponoviti bilo koji znanstveni eksperiment, odnosno uvjeriti se da priroda upravo na ovaj način “odgovara” na određeno pitanje. U ovoj lekciji naučit ćete odakle dolaze znanstveno znanješto je znanstvena činjenica, hipoteza i teorija, upoznati temeljne pojmove znanstvene metode, saznati kojim se metodama stjecanja znanja koristi biologija. Lekcija je usmjerena na komparativne deskriptivne, povijesne i eksperimentalne metode.

Tema: Uvod

Lekcija: Metode istraživanja u biologiji

Znanost- ovo je jedna od sfera ljudske aktivnosti, čija je svrha proučavanje i razumijevanje okolnog svijeta. Svaka nauka ima svoje metode istraživanja, ali zadatak svake znanosti je izgradnja sustava pouzdanog znanja na temelju činjenice I generalizacija, što bi se moglo potvrditi ili opovrgnuti.

Znanstvena činjenica je samo ona koja se može reproducirati ili potvrditi. Opažanja koja se ne mogu reproducirati odbacuju se kao neznanstvena. Kada znanstvenik dođe do otkrića, on objavljuje informacije o tome u posebnim časopisima; zahvaljujući objavljivanju, rezultate mogu provjeriti i ponovno provjeriti drugi znanstvenici - to služi kao poticaj za temeljitiju provjeru i analizu vlastitih eksperimenata.

Drugi oblik širenja znanja su simpoziji i konferencije koje organiziraju znanstvenici različitih specijalnosti (botaničari, zoolozi, genetičari, liječnici i dr.). Tijekom takvih događanja znanstvenici međusobno komuniciraju, raspravljaju o radu kolega i uspostavljaju kreativne veze.

Znanstvena metoda- ovo je skup tehnika i operacija koje se koriste u izgradnji sustava znanstvenog znanja.

Jedno od osnovnih načela znanstvene metode je skepticizam – odbacivanje slijepog povjerenja u autoritet. Znanstvenik uvijek zadržava određenu dozu skepse i provjerava svako novo otkriće.

Glavni metode biologije su: opisni, usporedni, povijesni I eksperimentalni.

Deskriptivna metoda je najstariji, jer su ga koristili drevni znanstvenici; temelji se na promatranju. Otprilike do 17. stoljeća bio je središnji za biologiju, jer su se znanstvenici bavili opisom životinja i biljaka i njihovom primarnom sistematizacijom, ali nije izgubio svoju važnost ni danas, primjerice, koristi se za opisivanje novih vrsta (vidi sl. 1).

Riža. 1. Nove vrste životinja koje su opisali znanstvenici

Komparativna metoda- omogućuje prepoznavanje sličnosti između organizama i njihovih dijelova. Počeo se koristiti od 17. stoljeća.

Informacije dobivene ovom metodom činile su osnovu taksonomije Carla Linnaeusa, omogućile Theodoru Schwannu i Matthiasu Schleidenu da formuliraju staničnu teoriju i činile su osnovu zakona klicine sličnosti, otvorio Karl Baer.

Danas je vrlo teško povući granicu između deskriptivne i komparativne metode, jer se one koriste sveobuhvatno za rješavanje bioloških problema.

Povijesna metoda omogućuje vam da shvatite prethodno dobivene činjenice i usporedite ih s prethodno poznatim rezultatima. Postao je široko korišten u drugoj polovici 19. stoljeća zahvaljujući radu Charlesa Darwina, koji je uz njegovu pomoć potkrijepio obrasce pojave i razvoja organizama, formiranje njihovih struktura i funkcija u vremenu i prostoru (vidi sl. 2). Korištenje povijesne metode omogućilo je transformaciju biologije iz deskriptivne znanosti u eksplanatornu.

Riža. 2. Povijest evolucije čovjeka

Eksperimentalna metoda- upotreba ove metode povezana je s imenom Williama Harveya, koji ju je koristio u svojim eksperimentima na proučavanju cirkulacije krvi (vidi sliku 3). No ova se metoda masovno počela primjenjivati ​​upravo u 20. stoljeću, prvenstveno u proučavanju fizioloških procesa.

Riža. 3 W. Harveyeva iskustva u proučavanju cirkulacije krvi

Eksperimentalna metoda omogućuje proučavanje određenog fenomena kroz iskustvo. Velik doprinos utemeljenju eksperimentalne metode u biologiji dao je Gregor Mendel koji je, proučavajući nasljeđe i varijabilnost organizama, prvi koristio eksperiment ne samo za dobivanje podataka o pojavama koje se proučavaju, već i za ispitivanje hipoteza.

U 20. stoljeću eksperimentalna metoda postaje vodeća u biologiji. To je postalo moguće zahvaljujući pojavi novih instrumenata, na primjer, elektronskog mikroskopa, te korištenju metoda kemije, fizike i biologije (vidi sliku 4).

Riža. 4. Moderni eksperimenti I laboratorijska oprema, koji simboliziraju eksperimentalnu istraživačku metodu

U biološkim istraživanjima često se koristi modeliranje pojedinih procesa, odnosno koriste se i matematičke metode i računalno modeliranje.

Znanstveno istraživanje sastoji se od sljedećih faza: na temelju primljenog činjenice, promatranja ili eksperimenata formulira se problem, kako bi to riješili oni iznose naprijed hipoteze. Hipoteze kontinuirano se poboljšavaju i dalje razvijaju. Hipoteza, što je u skladu s mnogim različitim opažanjima postaje teorija. dobro teorija razvija i proširuje na dodatne podaci dok postaju slavni.

dobro teorija može predvidjeti nove činjenice, kao i pronaći nove veze među pojavama, a onda teorija postaje pravilo ili zakon.

Domaća zadaća

1. Što je znanost?

2. Definirati pojmove: činjenica, hipoteza, teorija.

3. Koje glavne faze znanstvenog istraživanja poznajete?

4. Što je bit komparativno deskriptivnih metoda istraživanja?

5. Što je pokus?

6. Opišite povijesnu metodu proučavanja bioloških objekata.

7. Kako su se razvijale metode biologije? Koje su najstarije? Koje se mogu nazvati novim?

3. Biološko obrazovanje na MIPT ().

Bibliografija

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Opća biologija 10-11 razred droplja, 2005.

2. Belyaev D.K. Biologija 10-11 razreda. Opća biologija. Osnovna razina. - 11. izd., stereotip. - M.: Obrazovanje, 2012. - 304 str.

3. Biologija 11.r. Opća biologija. Razina profila/ V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin i drugi - 5. izdanje, stereotip. - Droplja, 2010. - 388 str.

4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologija 10-11 razreda. Opća biologija. Osnovna razina. - 6. izd., dod. - Droplja, 2010. - 384 str.