Урок 2/2. Методи біологічних досліджень

Цілі уроку: ознайомити учнів з основними методами біологічних досліджень; проаналізувати переваги й недоліки цих методів; пояснити ситуації, використання основних методів біологічних досліджень; докладніше розглянути

перспективні технології проведення досліджень.

Обладнання й матеріали: рисунки або фотографії приладів для

проведення біологічних досліджень, мікроскопи, лупи, біноклі, таблиці із

зображенням схеми проведення біологічних досліджень або мультимедійний

проектор чи інтерактивна дошка, на яких ці таблиці можна демонструвати;

підручник біології.

Базові поняття й терміни: науковий факт, теорія, гіпотеза, метод, емпіричні методи, теоретичні методи, спостереження, експеримент, моделювання, математична обробка, статистика.

Хід уроку

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Які особливості мав розвиток біології в давньому світі?

2. Чому епоха Відродження призвела до інтенсивного розвитку біологічних дисциплін?

3. Які галузі біології виникли в ХІХ столітті?

4. Які українські вчені зробили суттєвий внесок у розвиток світової біології?

III. Вивчення нового матеріалуРозповідь учителя з елементами бесіди

Основою наукового пізнання є побудова системи достовірного знання, що ґрунтується на фактах. Фактом є спостереження або експеримент, який може бути відтворений та підтверджений. Проте, тлумачити одне й те саме спостереження різні вчені можуть по-

різному.Типова послідовність етапів наукового дослідження є такою: накопичення певних фактів;  постановка проблеми;  формування гіпотези, яка пояснює ці факти;  перевірка гіпотези з допомогою нових фактівЯкщо нові факти не підтверджують висунуту гіпотезу, то висувається нова гіпотеза. Якщо ж гіпотеза добре узгоджується з наявними фактами й дозволяє робити прогнози, що згодом підтверджуються, то вона стає науковою теорією. Але виникнення наукової

теорії не означає, що вона є вічною. Нові дані, отримані в майбутньому, можуть потребувати її корегування.

Для отримання нових фактів та формування гіпотез і теорій сучасна біологія використовує різноманітні наукові методи. Їх можна розділити на дві великі групи — емпіричні та теоретичні.

У випадку застосування емпіричних методів біологи працюють із природними об’єктами, визначаючи їх властивості. До таких методів відносять спостереження та експеримент. У ході спостереження дослідник лише реєструє хід природних процесів, не втручаючись у нього. Якщо спостереження за біологічним об’єктом проводиться окремо, то такий тип спостереження називають описовим. Якщо ж під час спостереження вчений працює відразу з кількома об’єктами, а потім порівнює результати, то такий тип спостереження називають порівняльним. Перевага описових досліджень у тому, що спостерігач не впливає на об’єкт спостережень. Але в цьому випадку вченому важко визначити роль різних факторів на вплив природних процесів.

У ході експерименту дослідник активно втручається у природні процеси. Він штучно формує умови, в яких відбувається експеримент. Це дозволяє створити ситуацію, коли вчений може дослідити дію на біологічні процеси лише одного фактора, залишаючи інші

фактори незмінними. Недоліком такого підходу є те, що штучно створені умови експерименту можуть відбиватися на нормальному функціонуванні біологічних об’єктівУ разі теоретичних методів дослідження вчені не працюють з об’єктом дослідження безпосередньо. Вони досліджують фізичні чи математичні моделі природних об’єктів. У теоретичних методах виділяють моделювання та математичну обробку даних (статис-

тичний метод). Математична обробка даних відбувається після закінчення спостереження або експерименту. Вона дозволяє на основі отриманих даних з’ясувати зв’язки між окремими параметрами біологічних систем, вичленити вплив окремих факторів на біологічні системи та особливості їх узаємодії.

Основою моделювання є створення певної теорії щодо тієї чи іншої біологічної системи, що містить правила, за якими відбуваються зміни в біологічних системах, що аналізуються. Після створення такої теорії задаються початкові параметри (тобто визначається по-

чатковий стан системи). Потім, зазвичай з використанням потужних комп’ютерів, робиться аналіз — як буде змінюватися система у випадку дії правил висунутої теорії. Результати співставляються з реальними фактами для існуючих біологічних систем. Якщо відхилення від природних процесів є незначними, то в теорію і модель вносять невеликі правки та продовжують дослідження. Якщо ж відхилення є суттєвими, то створену теорію відкидають і пропонують нову.

Моделювання широко використовується в тих ситуаціях, коли проведення реального експерименту неможливе. Так, наприклад, досліджують еволюційні процеси, зміни екосистем у планетарному масштабі тощо.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль

знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:   

1. Як формуються наукові теорії?

2. Які методи досліджень використовує біологія?

3. Коли раціонально використовувати моделювання?

V. Домашнє завдання

Можливо Вам це буде цікаво