Эксперимент - метод исследования в биологии, при котором экспериментатор сознательно изменяет условия и наблюдает, как они влияют на живые организмы. Эксперимент можно проводить как в лаборатории, так и на открытом воздухе.
В практической микробиологии используют для диагностики инфекционных болезней, выделения и идентификации чистой к-ры возбудителя, индикации и идентификации экзотоксинов. Кроме того, его широко применяют в экспериментальной микробиологии и иммунологии, а также для контроля иммунопрепаратов.
Экспериментальный метод обладает высокой чувствительностью. В случаях выделения чистой к-ры и установления иммунолических сдвигов у животного экспериментальный метод высоко специфичен и может быть использован на ранних этапах болезни. Недостатками экспериментального метода являются трудоемкость, дороговизна, продолжительность исследования, опасность лабораторного заражения. Поэтому его используют в тех случаях, если другие методы неэффективны и если имеются необходимые условия для содержания лабораторных животных.
Применение экспериментального метода в биологии связывают с именем Уильяма Гарвея, который использовал его в своих исследованиях при изучении кровообращения. Но широко применяться в биологии он начал лишь с начала XIX в., прежде всего при изучении физиологических процессов. Экспериментальный метод позволяет изучать то или иное явление жизни с помощью опыта. Большой вклад в утверждение экспериментального метода в биологии внес Г.Мендель, который, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов. Работа Г Менделя стала классическим образцом методологии экспериментальной науки.
В XX в. экспериментальный метод стал ведущим в биологии. Это стало возможным благодаря появлению новых приборов для биологических исследований (электронный микроскоп, томограф и др.) и использованию методов физики и химии в биологии.
В настоящее время в биологическом эксперименте широко используют различные виды микроскопии, включая и электронную с техникой ультратонких срезов, биохимические методы, разнообразные способы культивирования и прижизненного наблюдения культур клеток, тканей и органов, метод меченых атомов, рентгеноструктурный анализ, ультрацентрифугирование, хроматографию и т.д. Не случайно во второй половине XX в. в биологии развилось целое направление - создание новейших приборов и разработка методов исследования.
В биологических исследованиях все шире применяют моделирование, которое считают высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделированию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития экосистем или даже всей биосферы (например, в случае глобальных климатических или техногенных изменений).
Экспериментальный метод в сочетании с системно-структурным подходом коренным образом преобразил биологию, расширил ее познавательные возможности и открыл новые пути для использования биологических знаний во всех сферах человеческой деятельности.
Программа: ,
Урок №2
Тема: «Методы исследования в биологии».
Задачи:
Обучающие: Познакомить учащихся с методами исследования в биологии, рассмотреть последовательность проведения эксперимента, выявить, в чем заключается отличие гипотезы от закона или теории.
Развивающие : Способствовать развитию интеллектуальных умений и памяти; продолжить умение сравнивать и анализировать, выделять главное и приводить примеры. Сформировать целостную картину мира.
Воспитательные: Способствовать формированию научного мировоззрения, реализовать экологическое и эстетическое воспитание, половое и трудовое воспитание.
Оборудование: Таблицы с изображением последовательности проведения эксперимента. Презентация.
Ход работы:
I. Организационный момент
II. Актуализация знаний(10 минут).
Работа по карточкам (3 варианта): написать определение.
1 вариант:
3. Напишите определение:
2 вариант:
1. Какие царства выделяют в живой природе?
2. Почему современную биологию считают комплексной наукой?
3. Напишите определение:
Ботаника, геоботаника, орнитология, физиология, гистология , экология, биохимия .
3 вариант:
1. Какие царства выделяют в живой природе?
2. Почему современную биологию считают комплексной наукой?
3. Напишите определение:
Зоология, бриология, палеоботаника, этология, анатомия, генетика, биотехнология.
III. Изучение нового материала (20 минут).
На прошлом уроке мы с вами рассмотрели понятие биологии, как науки в целом. Сегодня мы с вами посмотрим, какие же методы используются в биологии.
Тема нашего сегодняшнего урока: «Методы исследования в биологии» (слайд 1 ). – запись в тетради.
Какие же методы исследования использует эта наука – биология?
Вопрос: Прежде чем начать рассматривать, давайте определимся, что же такое наука?
Наука – один из способов изучения и познания окружающего мира (слайд 2 ). Запись в тетради.
Биология помогает понять мир живой природы. Мы уже знаем, что люди с древнейших времен изучают живую природу. Сначала они изучали отдельные организмы, собирали их, составляли списки растений и животных, населяющих разные места. Обычно этот период изучения живых организмов называют описательным, а саму дисциплину - естественной историей. Естественная история является предшественницей биологии.
Что же такое научный метод? Научный метод – это совокупность приемов и операций, используемых при построении системы научных знаний. – запись в тетради.
Биология многогранна и поэтому нуждается в систематизированных и разносторонних методах изучения. Выделяют следующие методы исследования (слайд 3 ).
Например, очень многие биологические исследования проходят непосредственно на природе – наблюдение, описание, сравнение. В то же время значительная часть исследований требует лаборатории. В лабораторных условиях биологи ставят эксперименты, осуществляют моделирование. Биологии не чужды и исторические методы исследования, потому что биология изучает живые организмы в развитии, а развитие это может длиться миллионы лет.
Рассмотрим каждое по отдельности: (запись в тетрадь)
Наблюдение (слайд 4)
Преднамеренное, целенаправленное восприятие объектов и процессов с целью осознания его существенных свойств. Наблюдение – отправной пункт всякого естественнонаучного исследования. В биологии это особенно хорошо заметно, так как объект ее изучения – человек и окружающая его живая природа. Наблюдение как метод собирания информации – хронологически самый первый прием исследования, появившийся в арсенале биологии, этот метод не утратил своего значения и по сей день. Наблюдения могут быть прямыми или косвенными, они могут вестись с помощью технических приспособлений или без таковых. Так, орнитолог видит птицу в бинокль и может слышать ее, а может фиксировать прибором звуки вне слышимого человеческим ухом диапазона
Описательный (слайд 5)
Для выяснения сути явления человеку надо сначала насобирать фактическую информацию, а потом описать ее изложить для использования другими поколениями. Суть этого метода, в сборе информации, описании характеристик и поведенческих признаков исследуемого процесса или живого организма и исследование одновременно.
В ранний период развития биологии именно сбор и описание фактов являлись главными приемами изучения. Эти же методы актуальны и сегодня. Описание - есть результат интерпретации наблюдений. Например, составляя описание найденного скелета, палеонтолог назовет позвонками определенные кости постольку, поскольку он пользуется методом установления аналогии со скелетами уже известных животных. Описание – это основной метод классической биологии, базирующийся на наблюдении. Позже описательный метод лег в основу сравнительного и исторического методов биологии. Правильно составленные описания, произведенные в разных местах, в разное время, можно сравнивать. Это позволяет путем сопоставления изучать сходство и различие организмов и их частей.
Сравнительный метод (слайд 6)
В XVIII в. стал популярным сравнительный метод. В его основе лежит сопоставление и изучение схожих и различных черт живых организмов, их строения. Этот метод является основой систематики. Благодаря ему открыто крупнейшее обобщение и создана клеточная теория. Этот метод популярен и в наше время. Сравнение - сопоставление организмов и их частей, нахождение черт сходства и различий (например, вы наблюдаете насекомых и замечаете, что у многих из них имеются чёрные и жёлтые полоски. Многие считают. Что все это пчёлы и осы, поэтому обращаются с ними осторожно.
Исторический (слайд 7)
Исторический метод применяется для изучения закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функций.
Эксперимент (слайд 8)
Целенаправленное изучение явлений в точно установленных условиях, позволяющее воспроизводить и наблюдать эти явления. Полный цикл экспериментального исследования состоит из нескольких стадий. Как и наблюдение, эксперимент предполагает наличие четко сформулированной цели исследования. Поэтому, приступая к эксперименту, нужно определить его цели и задачи, обдумать возможные результаты. Научный эксперимент должен быть хорошо подготовлен и тщательно проведен.
(Слайд 9) Итак, в результате наблюдения и эксперимента исследователь получает некоторое знание о внешних признаках, свойствах изучаемого предмета или явления, то есть новые факты. Результаты, полученные в ходе наблюдений и экспериментов, должны быть проверены новыми наблюдениями и экспериментами. Только после этого их можно считать научными фактами. – запись схемы в тетрадь.
Давайте запишем определения этих методов: запись в тетрадь (слайд 10)
Наблюдение - преднамеренное, целенаправленное восприятие объектов и процессов с целью осознания его существенных свойств;
Описательный метод - заключается в описании объектов и явлений;
Сравнение - сопоставление организмов и их частей, нахождение черт сходства и различий;
Исторический метод – сопоставление результатов наблюдений с ранее полученными результатами;
Эксперимент - целенаправленное изучение явлений в точно установленных условиях, позволяющее воспроизводить и наблюдать эти явления.
Как же всё-таки происходит научное исследование? (слайд 11) – запись схемы в тетрадь.
Теперь рассмотрим порядок проведение биологического опыта: (слайд 12) - запись в тетрадь.
IV. Закрепление материала (10 минут). (слайд 13).
Распишите поэтапно научное исследование, на примере изучения условий, необходимых для прорастания семян (стр. 7-8).
V. Домашнее задание (слайд 14).
§ 2. Опишите поэтапно проведение биологического опыта на тему:
I вариант: «Влияние загрязнения водоёма на численность животных и растений»;
II вариант: «Влияние различных видов и доз удобрений на определённые сорта культурных растений».
Этапы и методы биологического исследования.
Биологические исследования – основной метод анализа, который применяется при исследовании живой материи.
Живая материя имеет несколько уровней организации. Все они описаны в биологии. Каждый уровень можно изучить с помощью проведения биологического исследования, главнейшими из которых являются:
- сравнительно-описательный;
- экспериментальный;
- метод мониторнига;
- метод моделирования.
После проведения биологических исследований по этой схеме проводится обработка результата, используя метод математико-статистического анализа.
Самым первым методом анализа, который начал использоваться, был сравнительно-описательный. Он позволял описывать форму организма или явления. После этого, при проведении биологического исследования, проводится сравнительный анализ объекта или явления с другими формами или процессами. Данный метод можно применять на всех уровнях организации живой материи от атомного, до биоценотического.
Задача любого научного исследования – классифицировать все биологически объекты, выделяя группы на основе степени их сходства или различий.
В основе биологического исследования лежит ряд принципов:
- сравнение проводится только в пределах одного уровня организации живой материи – атомы с атомами, аллели с аллелями и т.д;
- определение принадлежности исследуемого объекта к той или иной группе (в зависимости от уровня организации);
- сравнению подлежать только представители одного вида.
Экспериментальный метод биологического исследования представляет собой искусственное изменение каких-либо параметров, влияющих на условия обитания объектов исследования, анализируя затем результаты эксперимента.
Существует два вида экспериментов: полевые и лабораторные.
1. полевой эксперимент проводится в естественных условиях обитания объектов исследования. Объектами полевых экспериментов являются группы организмов, для которых проблематично организовать лабораторные условия проживания, так как это значительно искажает его результаты;
2. лабораторные эксперименты проводятся в искусственно оборудованных помещениях – лабораториях. Наиболее целесообразно проводить такие эксперименты на атомном, молекулярном, клеточном, тканевом или организменном уровнях. Иногда для проведения данного вида биологического исследования создаются искусственные популяции организмов, отдельные живые клетки или клоны – это лабораторные культуры, созданные специально для проведения научных экспериментов. Это свойство нашло себе применение в промышленности в виде биотехнологий. Данное направление сейчас активно развивается, а его результаты применяются как в пищевой, так и в фармакологической промышленности для выращивания культур, производящих лекарственные вещества.
Следующий тип биологического исследования – мониторинг, в основе которого лежит постоянное наблюдение за процессами, происходящими в отдельных уровнях организации живой материи. Данное исследование позволяет состояние объектов исследования и составлять вероятный прогноз их изменения, анализировать последствия, к которым могут привести изменения каких-либо глобальных параметров (например, климат планеты Земля).
На основе полученных заключений проводится разработка тактики, применяемой в случае возникновения данной ситуации, и методы предупреждения таких ситуаций. Мониторинг может использовать и ретроспективный анализ материалов, накопленных на определенный период. С их помощью, например, можно выявить изменение ареалов и установить возможную причину этого феномена. А также исследовать внутривидовую экологическую и географическую изменчивость в данной ситуации.
Метод моделирования – вмешательство в естественные процессы обитания исследуемых объектов. Оно позволяет изучать процессы, которые невозможно наблюдать в естественной среде или воспроизводить в условиях лаборатории.
Моделирование может более достоверно прогнозировать последствия различных процессов.
Но не следует забывать, что при моделировании создается только значительно упрощенная модель, которая не может отразить всю сложность объектов или явлений, которые с ними происходят. Она имеет только общие черты вероятного развития событий, которые и описываются при биологическом исследовании.
Подвидом моделирования является создание математической модели – это выражение парных связей животного или растительного мира в виде чисел. Созданию математической модели биологического исследования предшествует накопление точных данных об объектах, явлениях и процессах, которые с ними происходят. А результаты берутся на основе проведенных ранее экспериментов. Таким образом, использование каждой из методик биологического исследования логично, каждая методика является продолжением предыдущей. При этом используются результаты предыдущего этапа исследования.
При использовании математического моделирования используется электронно-вычислительная техника, уровень развития которой на данном этапе позволяет создавать сложнейшие математические модели с множеством вариантов развития событий.
Статистический метод биологического исследования используется для установления достоверности полученных данных на каждом этапе биологических исследований. Только после заключительного этапа проведения исследования, а именно статистического, можно говорить о том, что данная теория научно обоснована.
Биологическое исследование – это научный метод проведения исследований. Он состоит из нескольких этапов, и может применяться на каждом из уровней организации живой материи. Результаты, полученные после каждого последующего уровня исследования используются при организации следующего уровня, что в результате создает логичную непрерывную модель исследования. И только после прохождения всех этапов биологического исследования, полученные результаты можно назвать научными.
Использование установившихся в биоценозах межвидовых трофических взаимоотношений между видами (хищник жертва) для контроля численности вредителей и возбудителей болезней растений. Так, для борьбы со злостным сорняком заразихой (Orobanche) успешно … Экологический словарь
Использование организмов и продуктов их жизнедеятельности (или их синтетических аналогов) для контроля плотности популяций насекомых вредителей, сорных растений и грибов, вызывающих болезни сельскохозяйственных растений Словарь бизнес терминов.… … Словарь бизнес-терминов
Биологические методы коррекции суицидальной активности - Различные медикаментозные и немедикаментозные виды биологической терапии, непосредственно направленные на коррекцию и профилактику суицидальной активности. К наиболее распространенным психофармакологическим средствам, применимым в коррекции… … Большая психологическая энциклопедия
биологические методы анализа - biologinis analizės metodas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Analizės metodas, pagrįstas biologiškai aktyvių medžiagų, pvz., fermentų arba bioindikatorių, naudojimu. Modeliuojant procesą remiamasi biologinėmis sistemomis.… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Методы качеств. обнаружения и количеств. определения неорг. и орг. соединений, основанные на применении живых организмов в кач ве аналит. индикаторов. Живые организмы всегда обитают в среде строго определенного хим. состава. Если нарушить этот… … Химическая энциклопедия
Статьивекторы на основе наноматериаловгенная инженерияДНКДНК микрочипдоставка геноволигонуклеотидплазмидаполимеразная цепная реакцияРНК (Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО») … Энциклопедический словарь нанотехнологий
ГОСТ Р ИСО 22030-2009: Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений - Терминология ГОСТ Р ИСО 22030 2009: Качество почвы. Биологические методы. Хроническая фитотоксичность в отношении высших растений оригинал документа: 3.2 биомасса (biomass): Общая масса побегов, цветов и стручков. Примечания 1 Биомассу измеряют в … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Методы очистки воды способы отделения воды от нежелательных примесей и элементов. Существуют несколько методов очистки и все они входят в три группы методов: механические физико химические биологические Наиболее дешевая механическая… … Википедия
Основаны на использовании разл. изменений организмов и продуктов их жизнедеятельности, возникающих под влиянием повышенных концентраций хим. элементов, характерных для м ний. В зависимости от того, какой характер изменений используется, они… … Геологическая энциклопедия
Книги
- , Мосолов С.Н. . Настоящая книга представляет собой сборник 39 оригинальных работ, отражающих результаты проведенных в последние 10 лет научных исследований отдела терапии психических заболеваний Московского… Издатель: Социально-политическая мысль , Производитель: Социально-политическая мысль ,
- Биологические методы терапии психических расстройств. Доказательная медицина - клинической практике , Мосолов С.Н. . Настоящая книга представляет собой сборник 39 оригинальных работ, отражающих результаты проведенных в последние 10 лет научных исследований отдела терапии психических заболеваний Московского… Серия: Издатель: