Методы исследования в биологии

На прошлом уроке вы познакомились с наукой биологией. И узнали, что, изучая её, можно ответить на многие вопросы. А сегодня вы узнаете, какими методами необходимо воспользоваться, чтобы на них ответить.

В переводе с греческого языка «методос» — означает «способ познания», «путь».

Основными методами исследования в биологии являются: наблюдение, эксперимент,

измерение.

А с другими методами биологических исследований вы познакомитесь в старших классах.

Первый метод, который мы с вами рассмотрим, ― наблюдение.

Наблюдение ― это восприятие природных объектов или явлений с помощью органов чувств. Оно является одним из самых доступных методов изучения природы, но для его проведения необходимо желание, терпение и умение.

Французский энтомолог Жан Анри Фабр пользовался этим методом при изучении окружающих организмов, в частности насекомых.

Фабра часто замечали на природе, когда он неподвижно сидел и что-то рассматривал.

Многим это занятие казалось странным. Проходящие мимо не могли, понять, чем на самом деле занимался этот человек.

Однако то, чем занимался Фабр, внесло большой вклад в науку. Его работы были не только оригинальны, но ещё и соответствовали высочайшим стандартам. Наблюдение за окружающими организмами, на первый взгляд, кажется простой работой. Но иногда для того, чтобы понять те или иные явления, необходимы годы.

Например, некоторые исследования Фабра длились десятилетиями. Он изучал поведение жуков скарабеев почти 40 лет.

Жан Фабр писал о жуках, о гусеницах бабочек, о кузнечиках, однако его наибольшие симпатии были на стороне ос. Разгадывание их нравов стало делом жизни Фабра. Благодаря своей наблюдательности он стал одним из лучших в мире знатоков насекомых.

Свои открытия Фабр описал в книгах, которыми и сегодня восхищаются учёные и любители природы разных стран.

С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, приводит её в систему и ищет в этой информации какие-то закономерности. При этом учёный лишь фиксирует результаты, не вмешиваясь в сам процесс.

Следующий метод, который мы с вами рассмотрим, — это эксперимент.

Слово «эксперимент» имеет латинское происхождение и на русский язык переводится как «опыт», «проба».

Эксперимент ― это наблюдение в специально созданных и контролируемых условиях, которое позволяет установить, как те или иные условия влияют на объект или явление.

Немецкий биолог Густав Крамер экспериментально установил, что перелётные птицы во время своих путешествий ориентируются по солнцу и звёздам.

Отловленных перелётных птиц Крамер посадил в клетку, стоявшую под открытым небом, и с наступлением прохладных осенних дней установил за ними постоянное наблюдение. Как только наступила пора перелётов, птицы стали вести себя беспокойно.

Они безостановочно перепархивали в клетке с места на место, но при этом сохраняли определённое направление. В ненастную погоду такого предпочтительного направления не было, но стоило показаться солнцу, как птицы (а это были дневные мигранты) возобновляли попытки лететь в направлении своих обычных миграций.

Крамеру удалось убедительно доказать роль солнца и биологических часов в ориентации птиц.

Если солнце закрыть от птиц непрозрачным экраном и с помощью зеркала направить на них солнечные лучи с другой стороны, то менялось и направление полёта.

С помощью опытов изучают поведение животных. Все вы видели, как маленькие утята следуют за мамой уткой, куда бы она ни шла.

Эта связь между мамой уткой и утёнком осуществляется в момент насиживания и вылупления птенца. Такая связь называется запечатлением. Самка во время насиживания яиц издаёт характерное кряканье, а утята, находящиеся в яйце, запечатляются на этот звук.

Когда утята вылупятся, они бегут на голос, где бы ни находилась крякающая мать.

Утята запечатляются не только на голос, но и на образ (внешность) матери.

Однако, если в момент вылупления утки нет рядом, утята могут запечатлиться с любым движущимся предметом. Это было доказано экспериментально.

Выведенных из яиц утят помещали вблизи модели утки. Искусственную утку перемещали по кругу. Увидев её, утята начинали следовать за ней.

Запечатление может произойти и с человеком. Если утята первым увидят его, они будут реагировать на него, как на свою мать, и всюду за ним следовать.

Немецкий этолог Карл фон Фpиш изучал способность медоносных пчёл различать цвета.

Приманку (сладкий нектар) он помещал на квадрат определённого цвета, и вскоре насекомые садились на него и без приманки, безошибочно находя среди квадратов других цветов, даже если их меняли местами.

Проводя эти опыты учёный обнаружил, что достаточно одной пчелы «разведчицы», которая появится на цветном блюдечке с сиропом, выставленном на открытом воздухе, чтобы вскоре после её возвращения в улей к этому блюдечку прилетело множество пчёл.

Этот опыт привёл к открытию у пчёл своеобразного языка — «языка танцев», с помощью которого пчелы передают друг другу важную информацию.

Наблюдение и эксперимент часто переплетаются. Однако, для того что бы результаты, которые были получены в результате наблюдения и эксперимента, считались научными фактами, необходимо, чтобы они были проверены и подтверждены новыми наблюдениями и экспериментами.

При проведении наблюдений и экспериментов всегда проводятся измерения.

Именно анализ и сравнение измерений, полученных при проведении наблюдений и экспериментов, позволяют выявить закономерности.

При помощи весов, к примеру, можно определить массу тела.

Методом измерения было установлено, что лягушки впитывают воду через кожу. Древесную лягушку взвесили на весах и установили, что её вес равняется 95 граммам. После этого лягушку обернули мокрой тряпкой, и через час она весила уже 152 грамма.

Ни одна лягушка не пьёт воды обыкновенным способом, а всасывает её исключительно через кожу. Вот почему для них необходима близость воды или сырость.

Метод измерения также применяют для того, чтобы узнать, например, численность животных.

Учитывают общее количество и плотность зверей или птиц, рыб, обитающих на конкретной территории.

Объектом учёта могут быть сами животные (учёт по встречам), норы и хатки. А также следы животных, заметные на снегу, а в определённых условиях и следы, которые небыли отпечатаны на снегу (чернотроп).

Численность птиц определяют весной по их голосам и гнездовьям.

Для постановки эксперимента часто необходимо специальное оборудование. В биологии широко используются оптические приборы, которые позволяют во много раз увеличить изображение наблюдаемого объекта: увеличительное стекло, лупа.

Микроскопы, позволяющие увидеть объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

С помощью светового микроскопа можно видеть детали, расстояние между которыми составляет до 0,2 мкм.

А вот ещё некоторые приборы и инструменты биологической лаборатории.

Спиртовка ― это горелка для жидкого топлива, которая используется в лабораториях для подогрева и плавления материалов, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб для химических работ и пр.)

Также на уроках при проведении наблюдений и экспериментов вы будете использовать и другую лабораторную посуду: стаканы, мензурки, воронки и т.д.

Инструменты: пинцеты, препаровальные иглы, пипетки и скальпели. Однако помните, что при этом нужно соблюдать правила техники безопасности.

А вот Чашка Петри — прозрачный лабораторный сосуд. Чашка Петри широко используется для выращивания колоний микроорганизмов. А также для размножения растений в лабораторных условиях.

Метод наблюдения в биологии. Исследования в биологии

Среди всех школьных дисциплин, да и просто наук, биология занимает отдельное место. Ведь это самая древняя, первая и естественная наука, интерес к которой возник с появлением самого человека и его эволюционированием. В разные временные эпохи изучение данной дисциплины складывалось неодинаково. Исследования в биологии осуществлялись при помощи все новых методов. Однако до сих пор остаются те, которые были актуальны с самого начала и не потеряли своей значимости. Какие это способы изучения науки и что вообще собой представляет данная дисциплина, рассмотрим в этой статье.

Биология как наука

Если углубляться в этимологию слова «биология», то в переводе с латыни это дословно будет звучать как «наука о жизни». И это действительно так. Данное определение отражает всю суть рассматриваемой науки. Именно биология занимается изучением всего многообразия живого на нашей планете, и если понадобится такое, то и за ее пределами.


Наблюдение — это.. Типы и варианты наблюдений

Что такое наблюдение? Это исследовательский метод, который применяется в психологии для. ..

Существует несколько биологических царств живой природы, в которые объединены по общим морфологическим, анатомическим, генетическим и физиологическим признакам все представители биомассы. Это царства:

  • Животные.
  • Растения.
  • Грибы.
  • Вирусы.
  • Бактерии, или Прокариоты.

Каждое из них представлено огромным количеством видов и других таксономических единиц, что еще раз подчеркивает, насколько многообразна природа нашей планеты. Задача биологии как науки — изучить их все, начиная от зарождения и заканчивая смертью. Также выявить механизмы эволюционирования, взаимосвязи друг с другом и человеком, самой природой.

Биология — лишь общее название, которое включает в себя целую семью поднаук и дисциплин, занимающихся детальными исследованиями в области живых существ и любых проявлений жизни.

Как уже оговаривалось выше, изучение биологии осуществлялось людьми с самых древних времен. Человека интересовало, как устроены растения, животные, он сам. Проводились наблюдения за живой природой и делались выводы, так накапливался фактологический материал, теоретическая база науки.


Исследование лонгитюдное: определение и специфические…

Лонгитюдное исследование представляет собой комплексную методику изучения определенных признаков,…

Достижения современной биологии вообще шагнули далеко вперед и позволяют заглядывать в самые мельчайшие и невообразимо сложные структуры, вмешиваться в ход естественных процессов и изменять их направление. Какими же способами во все времена удавалось добиваться таких результатов?

Методы исследования в биологии

Для получения знаний необходимо использовать различные методы их получения. Это касается и биологических наук. Поэтому данная дисциплина имеет свой комплекс мер, позволяющих пополнять методическую и фактологическую копилку. Это методы исследования в биологии. Урок по биологии в школе обязательно затрагивает эту тему, ведь данный вопрос — основа. Поэтому об этих способах говорится еще на уроках природоведения или биологии в пятом классе обучения.

Какие же существуют методы исследования?

  1. Описание.
  2. Метод наблюдения в биологии.
  3. Эксперимент.
  4. Сравнение.
  5. Метод моделирования.
  6. Исторический способ.
  7. Модернизированные варианты, основанные на использовании новейших достижений техники и современного оборудования. Например: электронная спектроскопия и микроскопия, метод окрашивания, хроматография, методы молекулярной биологии и прочие.

Все они были важны всегда, остаются таковыми и сегодня. Однако есть среди них тот, который появился первым и является до сих пор самым важным.


Предмет и задачи биологии

Цели и задачи биологии — первое, что необходимо уяснить, приступая к изучению данной науки. Это…

Метод наблюдения в биологии

Именно этот вариант исследования является определяющим, первым и значимым. Что такое наблюдение? Это получение интересующей информации об объекте при помощи органов чувств. То есть можно понять, что за живое существо перед тобой при помощи органов слуха, зрения, осязания, обоняния и вкуса.

Именно так учились различать элементы биомассы наши предки. Так продолжаются исследования в биологии и по сей день. Ведь невозможно узнать, как происходит окукливание гусеницы и появление из кокона бабочки, если не пронаблюдать за этим воочию, фиксируя каждый момент времени.

И таких примеров можно привести сотни. Все зоологи, микологи, ботаники, альгологи и прочие ученые наблюдают за выбранным объектом и получают полную информацию об их строении, образе жизни, взаимодействии с окружающей средой, особенностях физиологических процессов и прочих тонкостях организации.

Поэтому метод наблюдения в биологии и считается самым важным, исторически первым и значимым. Тесно рядом с ним идет и другой способ исследования — описание. Ведь пронаблюдать мало, нужно еще и описать то, что удалось увидеть, то есть зафиксировать результат. Это в дальнейшем и станет теоретической базой знаний о том или ином объекте.

Приведем пример. Если ихтиологу следует провести исследования в области конкретного вида рыбы, например, розового окуня, то он, в первую очередь, изучает уже имеющуюся теоретическую базу, которую составили по наблюдениям ученые до него. После этого он приступает к наблюдениям сам и тщательно фиксирует все полученные результаты. После этого проводится ряд экспериментов, и сравниваются результаты с теми, что уже имелись ранее. Так выясняется вопрос о том, где могут, например, нереститься данные виды рыб? Какие условия им для этого необходимы и насколько широко они могут варьироваться?

Очевидно, что метод наблюдения в биологии, так же, как и описание, сравнение и эксперимент тесно связаны в единый комплекс — способов исследования живой природы.

Эксперимент

Этот способ характерен не только для биологической науки, но и для химии, физики, астрономии и прочих. Он позволяет наглядно убедиться в том или ином теоретически выдвинутом предположении. При помощи эксперимента подтверждаются или опровергаются гипотезы, создаются теории и выдвигаются аксиомы.

Именно экспериментальным путем были открыты круги кровообращения у животных, дыхание и фотосинтез у растений, а также ряд других физиологических жизненно важных процессов.

Моделирование и сравнение

Сравнение — это метод, который позволяет составить эволюционную линию для каждого вида. Именно этот способ лежит в основе получения информации, на базе которой составляется классификация видов, строятся древа жизни.

Моделирование же метод больше математический, особенно если говорить о компьютерном способе построения модели. Данный способ подразумевает создание таких ситуаций над исследованием объекта, которые невозможно пронаблюдать в естественных условиях. Например, как повлияет то или иное лекарственное средство на организм человека.

Исторический метод

Лежит в основе выявления происхождения и становления каждого организма, его развития и преобразования в ходе эволюции. На основании полученных данных строятся теории и выдвигаются гипотезы о появлении жизни на Земле, развитии каждого царства природы.

Биология в 5 классе

Очень важно вовремя привить интерес учащимся к рассматриваемой науке. Сегодня появляются учебники «Биология. 5 класс», наблюдение в них — основной метод исследования данного предмета. Именно так ребята постепенно осваивают всю глубину этой науки, постигают ее смысл и важное значение.

Для того чтобы уроки проходили интересно и у детей прививался интерес к изучаемому, следует больше времени уделять именно этому методу. Ведь только когда сам ученик в микроскоп пронаблюдает поведение клеток и их строение, он сумеет осознать весь интерес этого процесса и то, насколько все это тонко и важно. Поэтому по современным требованиям деятельностный подход к изучению предмета — это залог успешного усвоения знаний учащимися.

А если каждый изучаемый процесс дети будут отражать в дневник наблюдений по биологии, то тогда след от предмета останется с ними на всю жизнь. Так и формируется любовь к природе и окружающему миру.

Углубленное изучение предмета

Если говорить о специализированных классах, направленных на более глубокое, детальное изучение науки, то следует сказать о самом главном. Для таких детей должна быть разработана особая программа углубленного изучения биологии, которая будет построена на наблюдениях в полевых условиях (летняя практика), а также на постоянных экспериментальных исследованиях. Дети должны сами убеждаться в том теоретическом знании, которое вкладывается в их головы. Именно тогда возможны новые открытия, достижения и рождение людей науки.

Роль биологического воспитания школьников

В целом детям необходимо изучать биологию не только потому, что природу надо любить, беречь и защищать. Но еще и потому, что это значительно расширяет их кругозор, позволяет понять механизмы протекания жизненных процессов, познать себя изнутри и с заботой относится к своему здоровью.

Если периодически рассказывать ребятам о том, какие достижения современной биологии имеются и как это отражается на жизни людей, они и сами поймут важность и значимость науки. Проникнутся к ней любовью, а значит, полюбят и ее объект — живую природу.

Достижения современной биологии

Таковых, конечно, множество. Если обозначить временные рамки хотя бы в пятьдесят лет, то можно перечислить следующие выдающиеся успехи в области рассматриваемой науки.

  1. Расшифровка генома животных, растений и человека.
  2. Вскрытие механизмов деления и гибели клеток.
  3. Выявление сути потока генетической информации в формирующемся организме.
  4. Клонирование живых существ.
  5. Создание (синтез) биологически активных веществ, лекарств, антибиотиков, противовирусных препаратов.

Подобные достижения современной биологии позволяют человеку управлять некоторыми болезнями человека и животных, не давая им развиваться. Они позволяют решить многие проблемы, которые настигают людей в XXI веке: эпидемии страшных вирусов, голод, нехватка питьевой воды, плохая экологическая обстановка и прочие.

типов наблюдения в научном методе

••• Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Обновлено 25 апреля 2017 г. . Слово «наблюдение» имеет два значения в научном методе. Во-первых, это наблюдение ученого за миром, которое ведет к гипотетической теории. Это первый шаг научного метода, и его можно представить двумя способами: либо как естественное наблюдение, либо как постановочное. Во-вторых, при сборе данных в эксперименте с использованием научного метода есть два типа наблюдений: качественные и количественные.

Естественное наблюдение

Когда ученый намеревается доказать что-то с помощью научного метода, он должен сначала наблюдать что-то в естественном мире. Например, сэр Исаак Ньютон предположил, что существует сила, называемая гравитацией, после того, как увидел, как яблоко падает с дерева. Это было бы естественным наблюдением. Ньютон видел, как что-то происходит в природе без какого-либо вмешательства с его стороны или со стороны кого-либо еще. Этот тип наблюдения означает, что ученый будет наблюдать и ждать события во время эксперимента.

Постановочное наблюдение

Если бы Исаак Ньютон придумал свою теорию гравитации после того, как уронил яблоко с балкона, его наблюдение можно было бы охарактеризовать как постановочное. Многие эксперименты начинаются с того, что ученый думает: «А что, если?» — например, «Что, если я уроню это яблоко с балкона? Что случится?» В этой форме наблюдения ученый создает гипотетическую теорию, размышляя о чем-то в природе, вмешиваясь в природу и наблюдая за событием. Этот тип наблюдения обычно диктует, что эксперименты, полученные в результате наблюдения, должны быть воссозданы.

Количественное наблюдение

В научном методе, после того как ученый выдвигает теорию, основанную на наблюдении за чем-то в природе, он начинает эксперимент. Когда эксперимент запущен, за ним нужно наблюдать. Ученый записывает наблюдения эксперимента и собирает данные. Одной из форм сбора данных во время метода является количественная. Эта форма наблюдения во время эксперимента использует математические модели и полагается на то, что ученый собирает информацию на основе чисел, например, сколько яблок упало с дерева или балкона. Количественное наблюдение распространено в физике, биологии и естественных науках.

Качественное наблюдение

Когда ученый проводит эксперимент, требующий наблюдения за качеством того, что произошло в эксперименте, это считается качественным наблюдением или данными. Примеры включают форму яблок, упавших с балкона или дерева, или то, что с ними произошло, когда они упали. Качественные наблюдения можно легко отбросить в экспериментах, требующих надежных математических данных, но тем не менее они проводятся. Качественные наблюдения могут быть очень важны в экспериментах, требующих интерпретации.

Статьи по теме

Ссылки

  • «Полное руководство идиота по науке обо всем»; Стив Миллер; 2008
  • «Наука стала проще»; The Scientific Method

Авторы фотографий

Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Роль наблюдения в науке — Science Learning Hub

Добавить в коллекцию

  • + Создать новую коллекцию

    • Наблюдательность — это то, что мы часто делать инстинктивно. Наблюдение помогает нам решить, безопасно ли переходить дорогу, и помогает определить, готовы ли кексы выйти из духовки. Наблюдение — это больше, чем просто замечание чего-либо. Он включает в себя восприятие (осознание чего-либо с помощью органов чувств) и признание важности или значимости предмета. Стоя на обочине, наши глаза говорят нам, что машины быстро приближаются. Предыдущие знания предупреждают нас, что идти под машину опасно, поэтому мы ждем, пока дорога не освободится.

    Наблюдение необходимо в науке. Ученые используют наблюдение для сбора и записи данных, что позволяет им строить, а затем проверять гипотезы и теории. Ученые наблюдают разными способами — с помощью собственных органов чувств или с помощью таких инструментов, как микроскопы, сканеры или передатчики, расширяющие их зрение или слух. Эти инструменты позволяют проводить более точные и точные наблюдения. Ученые также используют оборудование для измерения таких вещей, как радиация или pH — явления, которые невозможно наблюдать напрямую.

    Наблюдение за дождевыми червями

    Люди очень давно наблюдают за дождевыми червями и их деятельностью. Древнегреческий философ Аристотель называл дождевых червей «внутренностями земли». Чарльзу Дарвину приписывают побуждение популярного и научного интереса к дождевым червям его книгой «Формирование растительной плесени под действием червей с наблюдениями за их привычками» . Дарвин держал в своем кабинете горшки с землей, чтобы наблюдать за дождевыми червями. Он проверял их чувствительность к свету и теплу, наблюдал за их предпочтениями в еде и даже ставил задачи, чтобы проверить их интеллект!

    Перенесемся на 50 лет вперед, и в Новой Зеландии велись наблюдения более практического характера. Фермер Раэтихи заметил, что некоторые части его фермы более продуктивны, чем другие. Он думал, что это произошло из-за червей-червей, живущих в некоторых его загонах, но отсутствующих в других, поэтому он экспериментировал, распределяя дождевых червей по своей ферме. Несколько лет спустя ученые подтвердили наблюдения фермера и количественно оценили положительное влияние дождевых червей на продуктивность пастбищ.

    Природа науки

    Наблюдения могут стать катализатором научных исследований. Наблюдение фермера Раэтихи за разным уровнем продуктивности его загонов привело его к эксперименту по распределению дождевых червей по всей ферме.

    Исследования активности дождевых червей продолжаются и сегодня. Хорошо известно, что норы дождевых червей увеличивают инфильтрацию воды и аэрацию почвы и что дождевые черви оказывают большое влияние на круговорот питательных веществ. Однако остаются некоторые вопросы. Какие виды присутствуют и где? Сколько они едят? Как на них влияет практика управления фермой?

    Методы наблюдения

    Чтобы ответить на такие вопросы, почвоведы д-р Николь Шон из AgResearch и д-р Триш Фрейзер из Plant & Food Research используют ряд методов. Для определения и количественной оценки того, какие виды дождевых червей обитают в данном районе, наиболее надежным методом является ручная сортировка.

    Это включает в себя выкапывание куба почвы, его просеивание и подсчет дождевых червей. Достоинствами этого метода являются его надежность и простота. Недостатки заключаются в том, что это требует много времени и усилий, а также разрушает норы.

    Норы дождевых червей трудно обнаружить, но Триш нашла новый способ неразрушающего измерения нор – компьютерную аксиальную томографию (КТ). КТ сканирует рентгеновскую внутреннюю плотность. Их часто используют по медицинским показаниям. Тем не менее, Триш сканировала керны почвы как с дождевыми червями, так и без них, чтобы наблюдать физические изменения в структуре почвы. Норы остаются нетронутыми, поэтому Триш может наблюдать, как они развиваются и меняются со временем. Недостатком является стоимость. Компьютерная томография дорого обходится как людям, так и дождевым червям!

    Ученые не единственные, кто наблюдает за дождевыми червями. Фермеры и другие используют дождевых червей как простой способ следить за состоянием почвы. Николь разработала руководство по идентификации, которое предлагает советы о том, когда и как брать пробы на дождевых червей.