Starp visām skolas disciplīnām un tikai zinātnēm bioloģija ieņem atsevišķu vietu. Galu galā šī ir senākā, pirmā un dabas zinātne, par kuru interese radās līdz ar paša cilvēka parādīšanos un viņa evolūciju. Dažādos laika periodos šīs disciplīnas studijas attīstījās atšķirīgi. Pētījumi bioloģijā tika veikti ar jaunu metožu palīdzību. 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 jūs iedziļināsities vārda "bioloģija" etimoloģijā, tad tulkojumā no latīņu valodas tas burtiski izklausīsies kā "dzīves zinātne". Un tā tiešām ir. Šī definīcija atspoguļo aplūkojamās 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. kā zinātne - izpētīt tos visus, no dzimšanas līdz nāvei. Arī atklāt evolūcijas mehānismus, attiecības vienam ar otru un cilvēku, pašu dabu.

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

Kā jau minēts iepriekš, bioloģijas izpēti cilvēki ir veikuši kopš seniem laikiem. Cilvēku interesēja, kā ir izkārtoti augi, dzīvnieki un viņš pats. Tika veikti novērojumi par savvaļas dzīvniekiem un izdarīti secinājumi, tāpēc tika uzkrāts faktu materiāls, zinātnes teorētiskais pamats.

Mūsdienu bioloģijas sasniegumi kopumā ir gājuši tālu uz priekšu un ļauj ieskatīties mazākajās un neiedomājami sarežģītākajās struktūrās, iejaucoties dabas procesu norisei un mainot to virzienu. Kādos veidos vienmēr ir bijis iespējams 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 krājkasīti. Šīs pētniecības metodes skolā noteikti ietekmē šo tēmu, jo šis jautājums ir pamatā. Tāpēc šīs metodes tiek apspriestas pat dabas vēstures vai bioloģijas stundās piektajā klasē.

Kādas ir pētījumu metodes?

1. Apraksts.
2. bioloģijā.
3. Eksperimentējiet.
4. Salīdzinājums.
5. Modelēšanas metode.
6. vēsturiskā veidā.
7. Modernizētas iespējas, kas balstītas uz jaunāko tehnoloģiju sasniegumu un modernu iekārtu izmantošanu. Piemēram: elektronu spektroskopija un mikroskopija, krāsošanas metode, hromatogrāfija un citi.

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

Novērošanas metode bioloģijā

Tieši šī pētījuma versija ir izšķirošā, pirmā un nozīmīgā. Kas ir novērošana? Tā ir interesantas informācijas iegūšana par objektu ar sajūtu palīdzību. Tas ir, ar dzirdes, redzes, taustes, ožas un garšas orgānu palīdzību jūs varat saprast, kāda dzīva būtne atrodas jūsu priekšā.

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

Un šādu piemēru ir simtiem. Visi zoologi, mikologi, botāniķi, algologi un citi zinātnieki novēro izvēlēto objektu un saņem pilnīgu informāciju par tā uzbūvi, dzīvesveidu, mijiedarbību ar vide, 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 ir arī jāapraksta, kas jums izdevās redzēt, tas ir, lai fiksētu rezultātu. Nākotnē tā kļūs par teorētisku zināšanu bāzi par konkrētu objektu.

Ņemsim piemēru. Ja ihtiologam ir nepieciešams veikt pētījumus konkrēta zivju veida, piemēram, rozā asari, jomā, tad viņš, pirmkārt, pēta jau esošo teorētisko bāzi, kas tika apkopota pēc zinātnieku novērojumiem pirms viņa. Pēc tam viņš pats pāriet uz novērojumiem un rūpīgi reģistrē visus iegūtos rezultātus. Pēc tam tiek veikta virkne eksperimentu, un rezultāti tiek salīdzināti ar tiem, kas jau bijuši pieejami iepriekš. Tātad izrādās jautājums, kur, piemēram, šāda veida zivis 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 - savvaļas dzīvnieku izpētes metodēs.

Eksperimentējiet

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

Eksperimentāli tika atklāti asinsrites loki dzīvniekiem, elpošana un fotosintēze augos, kā arī virkne citu fizioloģisku dzīvības procesu.

Modelēšana un salīdzināšana

Salīdzināšana ir metode, kas ļauj katrai sugai izveidot evolūcijas līniju. Tieši šī metode ir pamatā informācijas saņemšanai, uz kuras pamata tiek sastādīta sugu klasifikācija, būvēts dzīvības koks.

No otras puses, modelēšana ir vairāk matemātiska, it īpaši, ja mēs runājam par datora modeļa veidošanas metodi. Šī metode ietver tādu situāciju radīšanu, pētot objektu, 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, katras dabas valstības attīstību.

Bioloģija 5. klasē

Ir ļoti svarīgi savlaicīgi iedvest skolēnos interesi par konkrēto zinātni. Šodien parādās mācību grāmatas "Bioloģija. 5. klase", novērošana tajās ir galvenā šī priekšmeta apguves metode. Tādā veidā puiši pamazām apgūst visu šīs zinātnes dziļumu, izprot tās nozīmi un nozīmi.

Lai nodarbības būtu interesantas un bērnos radītu interesi par apgūstamo, 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. Tāpēc atbilstoši mūsdienu prasībām aktīva pieeja priekšmeta apguvei ir atslēga uz veiksmīgu studentu zināšanu asimilāciju.

Un, ja bērni katru pētāmo procesu atspoguļo bioloģijas novērojumu dienasgrāmatā, tad priekšmeta pēdas viņiem paliks uz mūžu. Tā veidojas apkārtējā pasaule.

Priekšmeta padziļināta izpēte

Ja mēs runājam par specializētām nodarbībām, kuru mērķis ir dziļāka, detalizētāka zinātnes izpēte, tad mums vajadzētu teikt par vissvarīgāko. Šādiem bērniem būtu jāizstrādā īpaša bioloģijas padziļinātās studiju programma, kas tiks balstīta uz novērojumiem laukā (vasaras praksē), kā arī uz notiekošajiem eksperimentālajiem pētījumiem. Bērniem pašiem ir jāpārliecinās par teorētiskajām zināšanām, kas tiek ieliktas 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, jāsaudzē un jāsargā. Bet arī tāpēc, ka tas būtiski paplašina redzesloku, ļauj izprast dzīvības procesu plūsmas mehānismus, izzināt sevi no iekšpuses un saudzīgi izturēties pret savu veselību.

Ja jūs periodiski pastāstīsiet bērniem par mūsdienu bioloģijas sasniegumiem un to, kā tas ietekmē cilvēku dzīvi, viņi paši sapratīs zinātnes nozīmi un nozīmi. Viņi būs pārņemti ar mīlestību pret to, kas nozīmē, ka viņi mīlēs tās objektu - savvaļas dzīvniekus.

Mūsdienu bioloģijas sasniegumi

Protams, tādu ir daudz. Ja mēs nosakām vismaz piecdesmit gadus ilgu laika posmu, mēs varam uzskaitīt šādus izcilus panākumus attiecīgās zinātnes jomā.

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

Līdzīgi mūsdienu bioloģijas sasniegumi ļauj cilvēkam kontrolēt dažas cilvēku un dzīvnieku slimības, neļaujot tām attīstīties. Tie ļauj atrisināt daudzas problēmas, kas pārņem cilvēkus 21. gadsimtā: šausmīgu vīrusu epidēmijas, bads, trūkums. dzeramais ūdens, slikti vides apstākļi un citi.

PEDAGOĢISKĀ UNIVERSITĀTE "PIRMAIS SEPTEMBRIS"

Bukhvalovs V.A.

Skolēnu radošo spēju attīstība bioloģijas stundās

ar izgudrojuma problēmu risināšanas teorijas (TRIZ) elementu izmantošanu

Diemžēl jākonstatē, ka, neskatoties uz notiekošo skolas izglītības satura reformu, bioloģijas stundās dominē informatīvi reproduktīvā izglītība. Šāda pieeja neatbilst mūsdienu sabiedrības prasībām, kur priekšplānā izvirzās ne tik daudz zināšanu enciklopēdiskais raksturs, bet gan spēja saņemt 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 radošo problēmu formulēšanas un risināšanas algoritmu kopums. TRIZ elementus var pielietot kā ļoti efektīvs līdzeklis skolēnu radošās domāšanas attīstībai, mācot bioloģiju skolā. Kopš 1987. gada šādu eksperimentu veicis autors un viņa kolēģi no aptuveni desmit Latvijas skolām.
Šī darba īstenošana prasīja būtiskas izmaiņas kursa saturā. Līdzās 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 pētnieciskā, eksperta, dizaina un prognostiskā satura bioloģiju, kas tiek izmantoti arī mācību stundās un kā mājasdarbi.
Piedāvātās astoņas lekcijas ir kodolīgs skolēnu mācību aktivitāšu galveno veidu un skolotāja metodiskā atbalsta kurss, kura mērķis ir iepazīstināt kolēģus ar TRIZ pieeju bioloģijas mācīšanā skolā.

Kursa programma

laikraksta numurs	Mācību materiāls
	1. lekcija. Bioloģiskā pētījuma struktūra un saturs
	2. lekcija Bioloģiskās problēmas un to risināšanas metodes
	3. lekcija Bioloģisko jēdzienu problemātizācija Pārbaude № 1 (Termiņš - 2006. gada 25. novembris)
	4. lekcija Eksperts strādā bioloģijā
	5. lekcija Projektēšanas darbs bioloģijā Pārbaudījums Nr.2 (termiņš - līdz 25.12.2006.)
	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 darbs, kam pievienotas izglītības iestādes izziņas (izpildes akti), jānosūta Pedagoģijai ne vēlāk kā līdz 2007.gada 28.februārim.

Lekcija 1. Bioloģiskā pētījuma struktūra un saturs

Pētījuma specifika zinātniskajā praksē

Mūsdienu dzīve nav iedomājama bez zinātnes. Uzdosim skolēniem vienkāršu jautājumu: kāda ir zinātnes nozīme cilvēka ikdienas dzīvē? Dīvainā kārtā mūsu skolēni var daudz pastāstīt no zinātnes teorijas: dot likumsakarību un likumu piemērus, izziņas teorijas un metodes, taču nez kāpēc šis jautājums viņiem nereti sagādā grūtības. Bet zārks atveras ļoti vienkārši – viss, kas mūs ieskauj 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 atbilstoši elektrotehnikas likumiem. Pat mūsu apģērbi ir radīti, ņemot vērā veselu gūzmu likumu un modeļu. Kad no rīta gatavojamies skolai, lietojam ziepes, gatavojam tēju vai kafiju, veicam vingrinājumus, un tas viss ir nodrošināts praktisks pielietojums zināšanas par zinātnes likumiem. Turklāt šīs zināšanas mums jau no agras bērnības ir ielikuši vecāki kā vienkāršas patiesības, varētu teikt aksiomas. No bērnības pierodam tiem sekot, īsti nedomājot par to pareizību.

Rodas pirmais jautājums: vai mūsu mācību priekšmetu pasniegšanas metodēs viss ir pareizi, ja kopumā studenti diezgan labi zina teorētiskos likumus, bet prasība 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, kopjot istabas augi? Vai arī kādi noteikumi nosaka, ka zobus 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 līdz tam laikam pieejamās atbildes neļāva iegūt augstus praktiskos rezultātus pilnā apjomā.

Ņemiet vērā klasisko augu uztura pētījumu piemēru. Pat senie zemnieki iemācījās izmantot kūtsmēslus un pelnus, lai palielinātu augu produktivitāti. Tomēr pastāvīgās, gadsimtu gaitā pastāvošās ražas svārstības skaidri parādīja, ka minerālvielu un organisko vielu kombinācija

Uz dažiem mēslošanas līdzekļiem attiecas noteikti noteikumi un tie ir atkarīgi ne tikai no augsnes, bet arī no audzētajām kultūrām. Un tikai XIX beigās - XX gadsimta sākumā. agroķīmija pamazām kļūst par patstāvīgu zinātni un atklāj mēslošanas līdzekļu savākšanas un lietošanas paradumus laukos.

Tādējādi pirmā zinātniskās pētniecības īpatnība ir tā jautājumi, uz kuriem zinātnieki meklē atbildes, rodas reālajā praksē. Tādus jautājumus sauc problēmas. Problēma ir jautājums, uz kuru atbildes nav vispār vai pieejamās atbildes nav konkrētas, nodrošinot prakses efektivitāti. Problēmas ir pastāvīgi mūsu dzīves pavadoņi, lielas vai mazas, sarežģītas vai ne tik, bet tās vienmēr ir tur, kur 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. XVI gadsimta sākumā. gandrīz neviens nešaubījās, ka tā ir Saule, kas riņķo ap Zemi, jo visi redzēja Saules kustību, neviens neredzēja Zemes kustību. Un tikai N. Koperniks šaubījās: vai 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 zināmās patiesības?

Atgriezīsimies pie piemēra par mēslojuma izmantošanu laukos. 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 specifiskās zinātniskās izpētes iezīmes: 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 precizējumiem un dažkārt arī pie pilnīgas veco patiesību aizstāšanas ar jaunām.

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

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 jaunu izziņas metožu un zinātnieku ar izcilu intelektu rašanās ātruma. Ko mēs zinājām par organismu šūnu struktūru pirms mikroskopa parādīšanās? Par šo punktu nebija nekas cits kā hipotēzes. Mikroskopa izgudrojums izraisīja revolucionārus atklājumus šūnu un audu struktūras un dzīvībai svarīgās aktivitātes jomā, jaunu zinātņu rašanos - citoloģiju, embrioloģiju, histoloģiju.

Kopumā zinātniekus apmierināja pasaules fiziskais attēls, kas ierāmēts I. Ņūtona mehānikas sakarīgā sistēmā, un pēkšņi, kā tas vienmēr notiek zinātnē, tikai pēkšņi parādās cilvēks ar izcilu intelektu, A. Einšteins, kurš speciālo relativitātes teoriju vispirms izvirza 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 pretrunā.

Trešā zinātniskās pētniecības īpatnība ir nepārtrauktas pašizglītības nepieciešamība, lai izpētītu informāciju par visiem ar studiju jomu saistītajiem jautājumiem. Droši vien nevienā profesijā nav tik stingras prasības pastāvīgi studēt zinātnisko literatūru un jaunāko pētījumu rezultātus, kā zinātnieka profesijā. Citu pētnieku pieredze, kas atspoguļota publikācijās, tiek noformēta zinātniskās kartotēkas veidā, kas gadu gaitā tiek papildināta un ir vērtīgākais zinātnisko zināšanu instruments. Nav brīnums, ka viņi saka, ka tam, kuram pieder informācija, pieder patiesība. Kāpēc iesniegšana ir tik svarīga zinātniskā darbība? Jo tas nosaka zināmās informācijas lauku un skaidri iezīmē robežu, aiz kuras sākas nezināmais.

1919. gadā Odesas grāmatvedis I. Gubermans ar elementārās algebras palīdzību nāca klajā ar praktiski tādiem pašiem speciālās relativitātes teorijas noteikumiem kā A. Einšteins. Iedomājieties viņa pārsteigumu un sašutumu, kad viņš uzzināja, ka šīs pozīcijas jau ir atklātas. Atšķirība no informācijas par jaunākajiem pētījumiem samazina zinātnisko darbību līdz neko.

Ceturtā zinātnes īpatnība 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 ir domājis par jautājumu: kāpēc patiesībā pētniecībā iesaistītajiem zinātniekiem parasti ienāk prātā interesantas hipotēzes? Kāpēc šīs hipotēzes mums neparādās? Kāpēc mēs esam sliktāki? Šeit, piemēram, "krievu aviācijas tēvs" Možaiskis, kaut kā ejot lietū, vērsa uzmanību uz to, kā ūdens, kas plūst no notekcaurules, tek ap ķieģeli. Aplūkojot ķieģeļa stāvokli, viņš nāca klajā ar ideju par lidmašīnas spārna formu. Vēl viens piemērs: pēc dažu zinātnes vēsturnieku domām, ķīmiķis Kekule sapņojis par benzola gredzena formu. Varbūt sapņosim vai kaut ko izdomāsim, piemēram, Mozhaiski, ja biežāk staigāsim lietū?

Ne viens, ne otrs. Zinātnisku hipotēzi var redzēt tikai tie, kuri ir iegrimuši informācijā par konkrēto tēmu. Hipotēze vienmēr ir balstīta uz faktiem, un pati hipotēze kā intuitīvs ieskats rodas tikai tad, ja zinātnieks regulāri izprot šos faktus un savā prātā rada dažādu secību variantus. problēmu risināšana. Citādi nekas nesanāks.

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

Kādi ir zinātniskā darba rezultāti? Pieņemsim, ka zinātnieks visu savu dzīvi ir veltījis vairāku hipotēžu pārbaudei un līdz savas dzīves un karjeras beigām ir pārliecinājies, ka tās visas ir nepareizas. Vai tas varētu būt? Un kā! Galu galā mēs zinām to zinātnieku vārdus, kuri guvuši neapšaubāmus panākumus, likumu un teoriju radītājus, slavenu un oriģinālu hipotēžu autorus, pētniecības metodes. Bet simtiem zinātnieku vārdu, kuri nav veikuši lielus atklājumus, paliek tikai īpašās zinātniskās literatūras annālēs. Gandrīz neviens par tiem nezina. Viņi atkārtoti pārbaudīja dažādas hipotēzes un pārliecināja sevi un pārliecināja citus, ka daudzas no šīm hipotēzēm ir nepieņemamas. Vai tas nozīmē, ka dzīve ir izniekota? Tā kā lielu atklājumu nav, tad kāds jūs zinātnieks esat?

Nē, nav izniekota. Viņu darbs ir ne mazāk svarīgs kā likumu un teoriju veidotāju darbs. Tieši pateicoties viņu pūlēm, citu zinātnieku laiks tiek ietaupīts liekiem meklējumiem, sašaurinās patiesības meklēšanas lauks. Ar problēmas risinājumu 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?

Zinātniskās izpētes īpatnība ir tieši tajā, ka nepieciešams pārbaudīt visas iespējamās hipotēzes. Neviens nezina un nevar zināt, un ir ārkārtīgi grūti intuitīvi noteikt, kura hipotēze praktiskas pārbaudes rezultātā izrādīsies patiesa.

Turklāt šādas patiesības var būt vairākas, kas pēc tam dod alternatīvus virzienus zinātnes un prakses attīstībā. Tāpēc zinātniskiem pētījumiem nepieciešama pacietība un atkārtota pārbaude.

Izdarīsim dažus secinājumus no mūsu lekcijas pirmās daļas.

Secinājums viens- pesimistisks. Zinātniskais darbs visbiežāk nenes ne naudu, ne slavu. Kā norāda K.E. Ciolkovskis: “Visu mūžu esmu darījis kaut ko tādu, kas man nedeva ne slavu, ne maizi, bet ticēju, ka nākotnē mans darbs nesīs cilvēkiem maizes kalnus un spēka bezdibeni” (“Sapņi par zemi un debesīm” ).

Vai tas nozīmē, ka zinātne ir nodarbošanās 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 zinātniskai 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, kuru pamatā ir cilvēku entuziasms, kas 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 no 6.-7.klasēm, skolēniem pamazām var mācīt zinātniskās pētniecības metodiku. Turklāt jau skolā atsevišķi skolēni var veikt ļoti veiksmīgus un zinātniski interesantus pētījumus.

Secinājums trešais- metodiskais. Iepriekš minētais materiāls ir informācija diskusiju organizēšanai ar studentiem. Par katru zinātniskā pētījuma pazīmi var rīkot atsevišķas diskusijas, turklāt sākot no 6. klases. Galu galā zinātniskās pētniecības specifika ir daži zinātniskās darbības modeļi, kuru būtības izpratne ļauj patiesi iepazīstināt studentu ar zinātnieka darbu. Īsi atkārtosim tā galveno posmu secību.

Apkārtējo pasauli var aplūkot kā 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.

Zinātniskajam darbam nepieciešamās informācijas uzkrāšanai nepieciešama kartotēka. Ideālā gadījumā kartes failam jāsākas ar bērnudārzs, ārkārtējos gadījumos no skolas sola. Jo lielāka ir kartotēka par pētāmo tēmu, jo lielāka iespēja laimēt, t.i. par zinātniskiem atklājumiem, godu, slavu, naudu, beidzot Nobela prēmiju. Tas ir, ja pieiet šim jautājumam ar humoru. Bet ja nopietni, tad, lai uzturētu kartotēku, ir nepieciešama pastāvīga pašizglītība - galu galā jums ir ne tikai jāizraksta fakts, bet arī jāanalizē tā attiecības ar citiem faktiem un teorijām.

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

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

Bioloģiskā pētījuma struktūra un satura iezīmes

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

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

Problēmas formulējums sākas ar īsu situācijas aprakstu, kurā problēma rodas, un pēc tam tiek sastādīts pats problēmas izklāsts.

Lai formulētu problēmu par radušos grūtību, var izmantot šādu shēmu: darbības veikšana (īss tās būtības apraksts) dod pozitīvu efektu (tiek norādīts, kura), bet tajā pašā laikā rodas negatīvs efekts (tā ir norādīts, kurš).

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

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

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

2. Pētījuma metožu izvēle. Pētījuma metožu izvēli nosaka uzdevumi. Katram uzdevumam rūpīgi jāapsver un jāizvēlas teorētiskās un/vai praktiskās metodes.

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

Praktiskās izpētes metodes ietver: novērošanu, mērīšanu, iztaujāšanu, intervijas, testēšanu, sarunu, vērtēšanas metodi (objekta, personas vai notikuma nozīmīguma noteikšana, izmantojot speciālu vērtēšanas skalu), neatkarīgo raksturlielumu noteikšanas metodi (kompilācija). priekšmeta, personas vai notikumu rakstisks apraksts, ko veicis liels skaits cilvēku patstāvīgi), eksperiments.

3. Problēmas teorētiskā analīze. Lielākā daļa zinātnisko problēmu nav objektīvi jaunas. Zinātnieki tos jau ir ievietojuši dažādos veidos, 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, visticamāk, 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, iegūtajiem risinājumiem. Šie fragmenti tiek izrakstīti pilnībā vai sastādītas to anotācijas.

Būtiskākais nosacījums pareizai zinātniskās literatūras analīzei ir dažādu problēmas risināšanas pieeju salīdzināšana, 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 atrisināt problēmu ar visām iepriekš minētajām metodēm: sistēmas analīzi, pretrunu risināšanas metodi. Šo metožu pielietojums tiks apspriests otrajā lekcijā.

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

4. Teorētiskā modeļa praktiskā pārbaude. Teorētiskā modeļa praktiskā pārbaude, kā likums, 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 pozīciju eksperimentālā pārbaude.

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

2. Sociometrija- tā ir dažādu cilvēku viedokļu izpēte par eksperimentālo sistēmu ar sarunu, anketu, interviju, vērtēšanas metožu un neatkarīgu raksturlielumu, testu palīdzību. Sociometrija ļauj ieraudzīt un novērtēt eksperimentālās sistēmas priekšrocības un trūkumus ar daudzu cilvēku acīm – gan tiem, kas ar tās izveidi nav saistīti. 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?
- Kā jūs domājat, vai sistēmā būtu jāveic šādas izmaiņas (tiek norādīts, kādas) - Kādas izmaiņas jūs piedāvājat veikt sistēmā?

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

Grafiku un diagrammu pamatā ir vispārīgie noteikumi. 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 dod iespēju precīzāk noteikt eksperimentālās sistēmas efektivitāti.

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

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

Pamatojoties uz eksperimentu un sociometrijas rezultātu matemātisku apstrādi, tiek analizēta iegūtās eksperimentālās sistēmas darbības efektivitātes izmaiņas salīdzinājumā ar vispārpieņemtajiem datiem un cilvēku attieksme pret to.

Jāatceras, ka pētījuma procesā var iegūt gan negatīvus, gan pozitīvus rezultātus. Fundamentāli svarīgs ir arguments, ko pētnieks piedāvā, lai izskaidrotu iegūtos rezultātus.

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

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

6. Izmantotās literatūras saraksta sastādīšana.(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 norādītas zinātniskās monogrāfijas, tad pieteikšanās forma ir šāda:

1. Ivanovs V.V. Baltijas jūra. - Rīga: Apgaismība, 1987. – 34.–37.lpp.
Ir norādītas darbā izmantotās izdevuma lappuses, taču var norādīt arī kopējo lappušu skaitu grāmatā. Šajā gadījumā S. 34–37 vietā tiek ierakstīts kopējais grāmatas lappušu skaits, piemēram, 205 s.
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. Studentu iepazīšana ar zinātniskās izpētes tehnoloģiju ir vēlama, lai izveidotu diskusiju sēriju par atsevišķiem tās posmiem klasē. Vienlaikus skolotāja stāstījumu par katra posma iezīmēm vēlams papildināt ar skolēnu rakstiskām pārdomām (esejām) par tēmu šī posma nozīme pētījuma procesam un tā rezultātiem. Eseju rakstīšanu ieteicams veikt grupās, pēc tam nolasīt un apspriest, bet citām grupām tiek uzdots atspēkot nolasāmās esejas galvenos secinājumus.

Metodika skolēnu iepazīstināšanai ar bioloģiskajiem pētījumiem

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

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

10.-11.klase - zinātniskās izpētes tehnoloģijas holistisks pētījums.

Nenoliedzami, pamatskolas audzēkņu vidū vienmēr būs bērni ar augstu intelektuālo līmeni, kuri līdz 7.-9.klasei spēs veikt holistisko bioloģisko izpēti, taču tādu bērnu ir ļoti maz.

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) kartotēkas skapis (anotāciju komplekts); 2) enciklopēdiskā uzziņa; 3) atskaite; 4) abstrakts; 5) aptaujas analīze.

Uzreiz jāsaka par darba apjomu. Diemžēl skolotāji bieži pārvērtē 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 laikā, kad šādas disertācijas tika rakstītas vismaz uz 150-200 lapām.

Kartes fails ir kartīšu komplekts, kas apkopo raksta vai grāmatas saturu. Mācīšanās sastādīt kartotēku jāsāk ar mācību grāmatas tekstiem. Aptuvenais anotācijas izklāsts var 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 apjoms ir ne vairāk kā puse A4 lapas (900 rakstzīmes).

enciklopēdiskā atsauce ir kartīšu kolekcija par izvēlētu tēmu. Enciklopēdiskās uzziņas apjoms katru gadu pieaug.

Ziņot ir teksts, kurā salīdzināti divi vai vairāki zinātnieku viedokļi, pētījumu rezultāti par izvēlētu tēmu. Pirmajā apmācības posmā ir iespējams sastādīt elementārus ziņojumus, pamatojoties uz enciklopēdijas vai interneta materiāliem (tas ir vairāk informatīvs ziņojums, nevis ziņojums). Ziņojuma galvenais mērķis ir salīdzināt dažādus viedokļus un meklēt iespējamās pretrunas. Pārskata apjoms ir ne vairāk kā 3 lappuses.

abstrakts atšķiras no ziņojuma ar to, ka, pamatojoties uz dažādu zinātnieku viedokļu salīdzinājumu par izvēlēto tēmu, abstraktas autors formulē problēmas (pretrunas) un izvirza hipotēzes to risinājumiem. Šī darba forma ir novērtēta augstāk nekā atskaite. Kopsavilkuma apjoms ir ne vairāk kā 5 lappuses.

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

Mācīšanās formulēt problēmas, tās risināt un ģenerēt hipotēzes

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

Novērojumu, mērījumu, eksperimentu mācīšana

Tie ir tradicionāli bioloģiskās izpētes elementi. Šo studiju metožu apmācība notiek programmas laboratorijas un praktisko darbu ietvaros. Tomēr ir nepieciešams veikt vienu būtisku papildinājumu izgudrojuma problēmu risināšanas teorijai (TRIZ, vairāk par TRIZ nākamajās lekcijās). Mērījumi jāveic saskaņā ar šādiem noteikumiem.

1. Par precīza definīcija Sistēmas stāvoklis prasa konsekventu visu tās izmaiņu mērīšanu.

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 tiek saprasta kā speciāla radošo uzdevumu sērija studentiem, kuras izpildot viņi raksta piedāvātā pētījuma plāna aprakstu. Šo darbu vēlams uzsākt jau 8. klasē. Vidusskolā šim darbam jābūt obligātai skolēnu izglītojošās aktivitātes sastāvdaļai.

Šeit ir daži šādu uzdevumu piemēri.

1. Izveidojiet plānu savas skolas apkārtnes vides stāvokļa izpētei, kā indikatorus izmantojot kokus, ķērpjus, sugu sastāvu un lakstaugus.

2. Saskaņā ar dažiem ziņojumiem cilvēku aptaukošanās ir ģenētiska slimība, nevis neilgtspējīga dzīvesveida rezultāts. Izstrādājiet izpētes plānu, lai noteiktu patiesos aptaukošanās cēloņus.

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

Pētījumu vēlams plānot skolēnu grupās vai pāros. Šīs formas, īpaši grupu forma, nodrošina optimālu saziņas organizāciju starp studentiem.

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

1. Nosakiet pētījuma mērķi: kāds rezultāts ir sagaidāms pētījuma gaitā? Kāda ir pētījuma praktiskā nozīme?

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

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

4. Formulējiet pētījuma hipotēzi (hipotēzes) - pieņēmumu par iespējamo problēmas risināšanas veidu.

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

6. Veikt novērojumu, eksperimentu un mērījumu aprakstu, kas jāveic hipotēzes (hipotēžu) 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 bija nepieciešami, lai zinātnieki izdarītu šādu secinājumu? Plānojiet to.

Mēs plānojam pētījumu pēc šāda algoritma.

1. Pētījuma mērķis ir noteikt regulāri strādājošo gēnu apjomu un sastāvu attiecībā pret kopējo gēnu apjomu. Pētījuma praktiskā jēga slēpjas 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 noteiktā vecuma periodā ir nevēlama.

2. Pētījuma mērķi:

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

2) eksperimentālie pētījumi gēnu ekspresijas noteikšanai (tiks izmantoti proteīnu noteikšanai 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. Var būt daudz hipotēžu, bet mēs aprobežojamies ar vienu: cilvēkā regulāri nedarbojas visi gēni, bet tikai daļa no tiem, kas nodrošina uzturēšanai nepieciešamo proteīnu sintēzi. normālu dzīvi. Vēlams, lai studenti izvirzītu daudzas hipotēzes, bet turpmākos pētījuma soļus ieteicams plānot, balstoties uz vienu hipotēzi, kurai studenti dos priekšroku. Atlikušo hipotēžu izpētes plānošanu var ieteikt kā mājas darbu vai uzdevumu kursa padziļinātai apguvei (diferencēšanai).

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

6. Eksperimenti ietver sintezēto proteīnu noteikšanu izolētos cilvēka ķermeņa audos, savukārt 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 jāiekļauj vispārinājumi, kas balstīti uz katra darba posma (uzdevumu) rezultātiem, eksperimentālo rezultātu un teorētiskā modeļa salīdzinājums, iegūto rezultātu atbilstības hipotēzei novērtējums un turpmāko pētījumu perspektīvu formulēšana.

Izdarīsim dažus secinājumus par šo lekcijas daļu. 6.-7.klasēs sākas skolēnu sākotnējā apmācība pētnieciskajā tehnoloģijā. Anotāciju kartīšu, enciklopēdisko atsauču, referātu, tēžu sagatavošanu plāno skolotājs, vadoties no tēmu satura un papildu literatūras pieejamības. Analītiskus pārskatus ieteicams veikt vidusskolā. Praktiskie un laboratorijas darbi, eksperimenti un mērījumi klasē un mājās ļauj apgūt pētnieciskās prakses elementāras iemaņas.

Sākot ar 8.klasi, vēlams iekļaut uzdevumus bioloģisko pētījumu plānošanai. Sākotnēji kā vispārinoši darbi par divām vai trim tēmām, lai skolēniem būtu iespēja izvēlēties. Lai to izdarītu, studentiem tiek piedāvātas vairākas tēmas. 10.-11.klasē šādus uzdevumus vēlams iekļaut katras tēmas saturā gan mācību stundās, gan mājasdarbos.

Studentu apguve pētījumu plānošanā ļauj atsevišķiem studentiem laika gaitā pāriet uz reālu pētījumu. Šo izvēli veic paši skolēni, un visbiežāk tā attiecas uz pētījumiem par vides un vides tēmām, kā arī par bērnu un pieaugušo dzīvesveida problēmām un tā ietekmi uz veselību. Jaunākie darbi tiek veikti ar anketu, testēšanas un citu sociometrisko metožu palīdzību.

Jautājumi un uzdevumi

1. Ieteikt tēmas un uzrakstīt aprakstu, kā ar skolēniem pārrunāt zinātniskās pētniecības specifiku.

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

3. Jauns un ambiciozs 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 atklāšanu? Vai jūs varētu man pastāstīt plānošanas noslēpumu?

4. Izveidojiet plānu, lai izpētītu veģetārā uztura ietekmi uz cilvēka veselību.

5. Izstrādāt metodoloģiju, kā mācīt studentus plānot pētījumus pēc pētījuma plāna sastādīšanas piemēra nepārtrauktas pašizglītības ietekmes uz cilvēka mūža ilgumu problēmai.

Literatūra papildu lasīšanai

1. Altšullers G.S. Atrodi ideju.- Novosibirska: Nauka, 1986. - 209 lpp.

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

3. Klarin M.V. Inovācijas pasaules pedagoģijā: uz izpēti balstīta mācīšanās, rotaļas un diskusijas. (Ārvalstu pieredzes analīze.) - Rīga, SPC "Eksperiments", 1995. - 176 lpp.

Bioloģiskās izpētes posmi un metodes.

Bioloģiskie pētījumi ir galvenā analīzes metode, ko izmanto dzīvo vielu izpētē.

Dzīvai matērijai ir vairāki organizācijas līmeņi. Visi no tiem ir aprakstīti bioloģijā. Katru līmeni var izpētīt, veicot bioloģiskos pētījumus, no kuriem svarīgākie ir:

• salīdzinošs aprakstošs;
• eksperimentāls;
• uzraudzības metode;
• modelēšanas metode.

Pēc bioloģisko pētījumu veikšanas saskaņā ar šo shēmu rezultāts tiek apstrādāts, izmantojot matemātiskās un statistiskās analīzes metodi.

Pati pirmā analīzes metode, ko sāka izmantot, bija salīdzinošā aprakstošā. Viņš ļāva aprakstīt organisma vai parādības formu. Pēc tam, veicot bioloģisko pētījumu, tiek veikta objekta vai parādības salīdzinošā analīze ar citām formām vai procesiem. Šo metodi var pielietot visos dzīvās vielas organizācijas līmeņos no atoma līdz biocenotiskajam.

Jebkura zinātniskā pētījuma uzdevums ir klasificēt visus bioloģiskos objektus, izdalot grupas, pamatojoties uz to līdzības vai atšķirību pakāpi.

Bioloģiskā izpēte balstās uz vairākiem principiem:

• salīdzināšana tiek veikta tikai vienā dzīvās vielas organizācijas līmenī - atomi ar atomiem, alēles ar alēlēm utt.;
• pētāmā objekta piederības noteikšana noteiktai grupai (atkarībā no organizācijas līmeņa);
• var salīdzināt tikai vienas sugas pārstāvjus.

Bioloģiskās izpētes eksperimentālā metode ir jebkādu parametru mākslīga maiņa, kas ietekmē pētāmo objektu dzīves apstākļus, pēc tam analizējot eksperimenta rezultātus.

Ir divu veidu eksperimenti: lauka un laboratorijas.

1. Lauka eksperiments tiek veikts pētāmo objektu dabiskajā dzīvotnē. Lauka eksperimentu objekti ir organismu grupas, kurām ir problemātiski organizēt laboratorijas dzīves apstākļus, jo tas būtiski izkropļo tā rezultātus;

2. laboratorijas eksperimentus veic mākslīgi iekārtotās telpās - laboratorijās. Vispiemērotāk šādus eksperimentus veikt atomu, molekulārā, šūnu, audu vai organisma līmenī. Dažreiz, lai veiktu šāda veida bioloģiskos pētījumus, tiek izveidotas mākslīgas organismu populācijas, atsevišķas dzīvas šūnas vai kloni - tās ir laboratorijas kultūras, kas izveidotas īpaši zinātniskiem eksperimentiem. Šis īpašums ir atradis pielietojumu rūpniecībā biotehnoloģijas veidā. Šis virziens šobrīd aktīvi attīstās, un tā rezultātus izmanto gan pārtikas, gan farmācijas rūpniecībā, audzējot kultūraugus, kas ražo ārstnieciskas vielas.

Nākamais bioloģisko pētījumu veids ir monitorings, kas balstās uz pastāvīgu atsevišķos dzīvās vielas organizācijas līmeņos notiekošo procesu monitoringu. Šis pētījums ļauj veikt pētāmo objektu stāvokli un veikt iespējamo to izmaiņu prognozi, analizēt sekas, kas var rasties no jebkādu globālu parametru (piemēram, planētas Zeme klimata) izmaiņām.

Pamatojoties uz iegūtajiem secinājumiem, tiek izstrādāta taktika, kas tiek izmantota konkrētās situācijas gadījumā, un metodes šādu situāciju novēršanai. Uzraudzībai var izmantot arī noteiktā laika periodā uzkrāto materiālu retrospektīvu analīzi. Ar to palīdzību, piemēram, ir iespējams noteikt biotopu izmaiņas un noteikt iespējamo šīs parādības cēloni. Un arī izpētīt starpsugu ekoloģisko un ģeogrāfisko mainīgumu šajā situācijā.

Modelēšanas metode ir iejaukšanās pētāmo objektu biotopa dabiskajos procesos. Tas ļauj pētīt procesus, kurus nevar novērot dabiskajā vidē vai reproducēt laboratorijā.

Modelēšana var ticamāk prognozēt dažādu procesu sekas.

Bet nevajadzētu aizmirst, ka modelēšanas laikā tiek izveidots tikai ievērojami vienkāršots modelis, kas nevar atspoguļot visu objektu vai parādību sarežģītību, kas notiek ar tiem. Tam ir tikai vispārīgas notikumu iespējamās attīstības pazīmes, kas aprakstītas bioloģiskajos pētījumos.

Modelēšanas pasuga ir matemātiskā modeļa izveide - tā ir dzīvnieku vai augu pasaules pāru attiecību izpausme skaitļu veidā. Pirms bioloģiskā pētījuma matemātiskā modeļa izveides tiek apkopoti precīzi dati par objektiem, parādībām un procesiem, kas notiek ar tiem. Un rezultāti tiek ņemti, pamatojoties uz iepriekšējiem eksperimentiem. Tādējādi katras no bioloģiskās izpētes metodēm izmantošana ir loģiska, katra metode ir iepriekšējās turpinājums. Šajā gadījumā tiek izmantoti iepriekšējā pētījuma posma rezultāti.

Izmantojot matemātisko modelēšanu, tiek izmantoti elektroniskie datori, kuru attīstības līmenis šajā posmā ļauj izveidot vissarežģītākos matemātiskos modeļus ar daudzām notikumu attīstības iespējām.

Bioloģiskās izpētes statistiskā metode tiek izmantota, lai noteiktu katrā bioloģiskās izpētes posmā iegūto datu ticamību. Tikai pēc pētījuma pēdējā posma, proti, statistiskā, mēs varam teikt, ka šī teorija ir zinātniski pamatota.

Bioloģiskā izpēte ir zinātniska pētījumu veikšanas metode. Tas sastāv no vairākiem posmiem un var tikt pielietots katrā dzīvās vielas organizācijas līmenī. Pēc katra nākamā pētījuma līmeņa iegūtie rezultāti tiek izmantoti nākamā līmeņa organizēšanai, kas rezultātā veido loģisku nepārtrauktu pētījuma modeli. Un tikai pēc visu bioloģisko pētījumu posmu iziešanas rezultātus var saukt par zinātniskiem.

Kad mēs runājam par bioloģiju, mēs runājam par zinātni, kas nodarbojas ar visu dzīvo būtņu izpēti. Tiek pētītas visas dzīvās būtnes, ieskaitot to dzīvotni. Sākot no šūnu struktūras un beidzot ar sarežģītiem bioloģiskiem procesiem, tas viss ir bioloģijas priekšmets. Apsveriet pētījumu metodes bioloģijā kas pašlaik tiek lietoti.

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 to atrašanās vietas: laboratorijas eksperimenti un lauka eksperimenti. Eksperimentiem uz lauka tiek izmantoti dabiski apstākļi, bet laboratorijas eksperimentiem tiek izmantota speciāla laboratorijas iekārta.

Aprakstošās metodes pamatojoties 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 novērošanas ceļā. AT pēdējie laiki monitorings kļuva populārs. Monitorings ir pastāvīgs novērojums, 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 šo metodi izmanto, lai pārbaudītu noteiktu datu derīgumu.

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

Modelēšanašī ir tehnika, kas pēdējā laikā ir ieguvusi lielu apgriezienu un ietver darbu ar objektiem, attēlojot tos modeļos. To, ko nevar analizēt un pēc tam izpētīt ar eksperimentu, var uzzināt, modelējot. Daļēji tiek izmantota ne tikai parastā modelēšana, bet arī matemātiskā modelēšana.

Apsveriet analoģiju un modelēšanu bioloģiskajos pētījumos.

Analoģija un modelēšana bioloģijā

Pēc analoģijas tiek saprasta dažu īpašību, pazīmju vai attiecību līdzība, līdzība objektos, kas parasti ir atšķirīgi. Līdzību (vai atšķirību) noteikšana starp objektiem tiek veikta to salīdzināšanas rezultātā. Tādējādi salīdzināšana ir analoģijas metodes pamatā.

Ja tiek izdarīts loģisks secinājums par jebkuras pētāmā objekta īpašības, atribūta, attiecību esamību, pamatojoties uz tā līdzības noteikšanu ar citiem objektiem, tad šo secinājumu pēc analoģijas sauc par secinājumu. 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 ir īpašības P 1 P 2,..., Pn, kas sakrīt attiecīgi ar objekta A īpašībām. Pamatojoties uz vairāku īpašību līdzību (P 1 P 2,... , Pn) abiem objektiem var izdarīt pieņēmumu par īpašības Pn + 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 būtiskākas tajās atrodamās kopīgās īpašības un 3) jo dziļāka ir zināma šo līdzīgo īpašību savstarpējā regulāra 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 īpašumu, par kura esamību būtu jāsecina, tad šo objektu vispārējā līdzība zaudē visu nozīmi.

Pēc analoģijas šos apsvērumus par secinājumiem var papildināt arī ar šādiem noteikumiem:

1) kopīgajām īpašībām ir jābūt jebkādām salīdzināmo objektu īpašībām, t.i., tām jābūt atlasītām "neskarot" pret jebkura veida īpašībām; 2) īpašumam Рn+1 jābūt tāda paša veida kā vispārīgajiem īpašumiem Р 1 Р 2,..., Рn; 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.

Pastāv Dažādi veidi Secinājumi pēc analoģijas. Taču kopīgs ir tas, ka visos gadījumos tiek tieši izmeklēts 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 pirmais objekts, kas faktiski tiek pakļauts izpētei, tiek saukts par modeli, bet otrs objekts, uz kuru tiek nodota pirmā objekta (modeļa) izpētes rezultātā iegūtā informācija, tiek saukts par oriģinālu (dažkārt prototips, paraugs utt.). Tādējādi modelis vienmēr darbojas kā līdzība, t.i., modelis un ar tā palīdzību attēlotais objekts (oriģināls) ir zināmā līdzībā (līdzībā).

"Modelēšana tiek saprasta kā simulēta objekta (oriģināla) izpēte, kuras pamatā ir noteiktas oriģināla un objekta (modeļa) īpašību daļas atbilstība, kas to aizvieto pētījumā un iekļaujot objekta (modeļa) izpēti. modeli, to izpētot un iegūto informāciju nododot imitētajam objektam - oriģinālam"

Bioloģijas modeļus izmanto, lai modelētu bioloģiskās struktūras, funkcijas un procesus dažādos dzīvo organizācijas līmeņos: molekulārajā, subcelulārajā, šūnu, orgānu sistēmiskajā, organismu un populācijas biocenotiskā. Tāpat iespējams modelēt dažādas bioloģiskās 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 reproducē noteiktus apstākļus vai slimības, kas rodas cilvēkiem vai dzīvniekiem laboratorijas dzīvniekiem. Tas dod iespēju eksperimentā izpētīt konkrētā stāvokļa vai slimības rašanās mehānismus, norisi un iznākumu un ietekmēt tā gaitu. Šādu modeļu piemēri ir mākslīgi izraisīti ģenētiski traucējumi, infekcijas procesi, intoksikācija, hipertonisku un hipoksisku stāvokļu vairošanās, ļaundabīgi audzēji, atsevišķu orgānu hiperfunkcija vai hipofunkcija, kā arī neirozes un emocionālie stāvokļi. Izveidot bioloģisko modeli, dažādas ģenētiskā aparāta ietekmēšanas metodes, inficēšanos ar mikrobiem, toksīnu ievadīšanu, atsevišķu orgānu izņemšanu vai to vielmaiņas produktu (piemēram, hormonu) ievadīšanu, dažādu ietekmi uz centrālo un perifēro nervu sistēmu. sistēmu, noteiktu vielu izslēgšanu no pārtikas, ievietošanu mākslīgi izveidotā dzīvotnē un daudzus citus veidus. 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 g. ūdens šķīdums K 4: franču fiziķis S. Leducs (1907), iegremdējot kausētu CaCl2 piesātinātā K 3PO 4 šķīdumā, virsmas spraiguma un osmozes spēku iedarbības rezultātā tika iegūtas struktūras, kas izskatās pēc aļģēm un sēnēm. Sajaucot olīveļļu ar dažādām ūdenī šķīstošām vielām un ievietojot šo maisījumu ūdens pilē, O. Buečli (1892) ieguva mikroskopiskas putas, kurām bija ārēja līdzība ar protoplazmu; šāds modelis atveidoja pat amēboīdu kustību. No 60. gadiem. 19. gadsimts Ir ierosināti arī dažādi fiziski modeļi ierosmes vadīšanai gar nervu. Itāļu zinātnieka C. Matteucci un vācu zinātnieka L. Hermana izveidotajā modelī nervs tika attēlots stieples veidā, ko ieskauj otrā veida diriģenta apvalks. Kad apvalks un vads tika savienoti ar galvanometru, tika novērota potenciālu atšķirība, kas mainījās, kad "nervu" daļai tika uzlikts elektrisks "kairinājums". Šāds modelis nervu ierosmes laikā atveidoja dažas bioelektriskas parādības. Franču zinātnieks R. Lilly, izmantojot ierosmes viļņa modeli, kas izplatās pa nervu, atveidoja vairākas nervu šķiedrās novērotas 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; atkopšanas process, kas radās vienā sadaļā, izplatījās pa vadu. Šādi modeļi, kas ir parādījuši iespēju reproducēt dažas dzīvo būtņu īpašības un izpausmes, izmantojot fizikālās un ķīmiskās parādības, ir balstīti uz ārējām kvalitatīvām līdzībām un ir tikai vēsturiska nozīme.

Vēlāk uz elektrotehnikas un elektroniskās inženierijas principiem tika uzbūvēti sarežģītāki modeļi, kuru pamatā bija daudz dziļāka kvantitatīvā līdzība. Tātad, pamatojoties uz elektrofizioloģisko pētījumu datiem, tika izveidotas elektroniskās shēmas, kas simulē bioelektriskos potenciālus nervu šūnā, tās procesā un sinapsē. Ir uzbūvētas arī elektroniski vadāmas mehāniskas mašīnas, kas simulē sarežģītus uzvedības aktus (nosacīta refleksa veidošanos, centrālās inhibīcijas procesus utt.).

Ievērojami lielāks progress panākts dzīvo organismu vai to orgānu un šūnu pastāvēšanas fizikāli ķīmisko apstākļu modelēšanā. Tādējādi tika izvēlēti neorganisko un organisko vielu šķīdumi (Ringera, Loka, Tairoda šķīdumi u.c.), kas imitē ķermeņa iekšējo vidi un atbalsta izolētu orgānu vai ārpus ķermeņa kultivētu šūnu eksistenci.

Bioloģisko membrānu modeļi (dabisko fosfolipīdu plēve atdala elektrolīta šķīdumu) ļauj pētīt jonu transportēšanas procesu fizikāli ķīmiskos pamatus un dažādu faktoru ietekmi uz to. Caur ķīmiskās reakcijas, kas notiek risinājumos pašoscilācijas režīmā, simulē daudzām bioloģiskām parādībām raksturīgus svārstību procesus - diferenciāciju, morfoģenēzi, parādības kompleksos neironu tīklos u.c.

Matemātiskais modelis (dzīvu sistēmu uzbūves, attiecību un funkcionēšanas modeļu matemātiskie un loģiski matemātiskie apraksti) tiek veidots, pamatojoties uz eksperimentāliem datiem vai spekulatīvi, formāli apraksta kādas konkrētas bioloģiskas parādības hipotēzi, teoriju vai atklātu modeli un prasa tālāku. eksperimentālā pārbaude. Dažādi šādu eksperimentu varianti atklāj matemātiskā modeļa pielietojuma robežas un sniedz materiālu tā tālākai pielāgošanai. Matemātiskais modelis dažos gadījumos ļauj prognozēt dažas pētniekam iepriekš nezināmas parādības. Tādējādi Nīderlandes zinātnieku van der Pola un van der Marka piedāvātais sirdsdarbības modelis, kas balstīts uz relaksācijas svārstību teoriju, norādīja uz īpašu sirds ritma pārkāpumu, kas vēlāk tika atklāts cilvēkiem. No fizioloģisko parādību matemātiskā modeļa jāmin arī angļu zinātnieku A. Hodžkina un A. Hakslija izstrādātais nervu šķiedru ierosmes modelis. Pamatojoties uz amerikāņu zinātnieku V. Makkuloka un V. Pitsa neironu tīklu teoriju, 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 to attīstību nervu sistēma daži funkcionālie bloki - sinerģija, nevis ar neatkarīga vadība katrs muskulis. Matemātiskās un loģiski matemātiskās matemātikas izveide un izmantošana un to pilnveidošana veicina matemātiskās un teorētiskās bioloģijas tālāku attīstību.

Modelēšanas metode bioloģijā ir instruments, kas ļauj izveidot arvien dziļākas un sarežģītākas attiecības starp bioloģisko teoriju un pieredzi. Pagājušajā gadsimtā eksperimentālā metode bioloģijā sāka saskarties ar noteiktām robežām, un izrādījās, ka bez modelēšanas nav iespējams veikt vairākus pētījumus. Ja pakavēsimies pie dažiem eksperimenta apjoma ierobežojumu piemēriem, tad tie būtībā būs šādi: (19 no 15)

• - eksperimentus var veikt tikai ar šobrīd esošiem objektiem (neiespējamība paplašināt eksperimentu līdz pagātnes zonai);
• - iejaukšanās bioloģiskajās sistēmās dažkārt ir tāda, ka nav iespējams noteikt notikušo izmaiņu cēloņus (traucējumu 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 kļūst arvien populārāka 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 izvēlēties auglīgāko 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 datorus;
• 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.

Bioloģiskās izpētes posmi

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

Šobrīd dažādās bioloģijas zinātnes nozarēs plaši tiek izmantota modelēšanas metode (fr. 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. Modelēšanu plaši izmanto, ja pētījuma objekts ir ļoti sarežģīts (daudzkomponentu) vai grūti pieejams tiešai novērošanai. Šajos gadījumos modelēšana palīdz ne tikai atklāt pētāmā objekta īpašības un savstarpējās atkarības, bet arī prezentēt tā raksturlielumus mainīgos apstākļos.

Starpsugu trofisko attiecību izmantošana starp sugām, kas noteiktas biocenozēs (plēsējs-laupījums), lai kontrolētu kaitēkļu un augu slimību patogēnu skaitu. Tātad, lai veiksmīgi apkarotu ļaunprātīgo nezāļu slotiņu (Orobanche) ... Ekoloģiskā vārdnīca

Organismu un to vielmaiņas produktu (vai to sintētisko analogu) izmantošana, lai kontrolētu kaitēkļu kukaiņu, nezāļu un sēņu, kas izraisa lauksaimniecības augu slimības, populācijas blīvumu. Uzņēmējdarbības terminu vārdnīca. Uzņēmējdarbības terminu vārdnīca

Bioloģiskās metodes pašnāvnieciskās aktivitātes koriģēšanai- Dažādi zāļu un nemedikamentozās bioloģiskās terapijas veidi, kas tieši vērsti uz pašnāvnieciskas darbības korekciju un profilaksi. Uz visbiežāk sastopamajiem psihofarmakoloģiskajiem līdzekļiem, kas piemērojami korekcijā ... ... Lielā psiholoģiskā enciklopēdija

bioloģiskās analīzes metodes- biologinis analizės metodo statusas T joma ekoloģija ir aplinkotyra apibrėžtis Analizės metodas, pagrįstas biologiškai aktyvių medžiagų, pvz., fermentų arba bioindikatorių, naudojimu. Modeliuojant procesą remiamasi biologinėmis sistemomis.… … Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas

Kvalitātes noteikšanas metodes. noteikšana un daudzums. inorg definīcijas. un org. savienojumi, kuru pamatā ir dzīvo organismu izmantošana kā analīts. rādītājiem. Dzīvie organismi vienmēr dzīvo stingri noteiktā ķīmiskā vidē. sastāvu. Ja jūs pārkāpjat šo...... Ķīmiskā enciklopēdija

Raksti, kuru pamatā ir nanomateriālu ģenētiskā inženierijaDNADNA mikročipgēna piegāde oligonukleotīda plazmīda polimerāzes ķēdes reakcijaRNS (Avots: "The RUSNANO Glossary of Basic Nanotechnological Terms") … Enciklopēdiskā nanotehnoloģiju vārdnīca

GOST R ISO 22030-2009: Augsnes kvalitāte. bioloģiskās metodes. Hroniska fitotoksicitāte augstākiem augiem- Terminoloģija GOST R ISO 22030 2009: Augsnes kvalitāte. bioloģiskās metodes. Hroniska fitotoksicitāte pret augstākie augi dokumenta oriģināls: 3.2 biomasa kopējā dzinumu, ziedu un pākstu masa. PIEZĪMES 1 Biomasu mēra … Normatīvās un tehniskās dokumentācijas terminu vārdnīca-uzziņu grāmata

Ūdens attīrīšanas metodes ir metodes ūdens atdalīšanai no nevēlamiem piemaisījumiem un elementiem. Ir vairākas tīrīšanas metodes, un tās visas ir iekļautas trīs metožu grupās: mehāniskā fizikāli ķīmiskā bioloģiskā Lētākā mehāniskā ... ... Wikipedia

Pamatojoties uz izmantošanu izmaiņas organismos un to vielmaiņas produktos, kas rodas paaugstinātas ķīmisko vielu koncentrācijas ietekmē. viedokļiem raksturīgie elementi. Atkarībā no tā, kāda veida izmaiņas tiek izmantotas, tās ...... Ģeoloģiskā enciklopēdija

Grāmatas

• , Mosolovs S.N. . Šī grāmata ir 39 oriģināldarbu kolekcija, kas atspoguļo zinātnisko pētījumu rezultātus, kas veikti pēdējo 10 gadu laikā Maskavas Garīgās veselības terapijas katedrā ... Izdevējs: Sociālpolitiskā doma, Producents: Sociāli politiskā doma,
• Bioloģiskās psihisko traucējumu terapijas metodes. Uz pierādījumiem balstīta medicīna - klīniskā prakse, Mosolovs S.N. . Šajā grāmatā ir apkopoti 39 oriģināli darbi, kas atspoguļo Maskavas ... Sērija: Izdevējs: Psihisko slimību terapijas nodaļas pēdējo 10 gadu laikā veikto zinātnisko pētījumu rezultāti: