Dabartinis puslapis: 1 (iš viso knygoje yra 27 puslapiai) [galima skaitymo ištrauka: 18 puslapių]

A. A. Kamenskis, E. A. Kriksunovas, V. V. Pasechnikas
Biologija. Bendrosios biologijos 10–11 kl

Legenda:

– užduotys, skirtos ugdyti gebėjimą dirbti su įvairiomis formomis pateikta informacija;

– užduotys, skirtos bendravimo įgūdžių ugdymui;

– užduotys, skirtos ugdyti bendruosius mąstymo įgūdžius ir gebėjimus, gebėjimą savarankiškai planuoti konkrečių problemų sprendimo būdus.

Įvadas

Pradedate studijuoti mokyklos kursą „Bendroji biologija“. Taip sutartinai vadinama mokyklinio biologijos kurso dalis, kurios uždavinys – ištirti bendrąsias gyvų būtybių savybes, jų egzistavimo ir vystymosi dėsnius. Atspindėdama gyvąją gamtą ir žmones kaip jos dalį, biologija tampa vis svarbesnė mokslo ir technologijų pažangoje, tampa produktyvia jėga. Biologija kuria naują technologiją – biologinę, kuri turėtų tapti naujos industrinės visuomenės pagrindu. Biologinės žinios turėtų prisidėti prie kiekvieno visuomenės nario biologinio mąstymo ir ekologinės kultūros formavimo, be kurių neįmanoma tolimesnė žmogaus civilizacijos raida.

§ 1. Trumpa biologijos raidos istorija

1. Ką tiria biologija?

2. Kokius biologijos mokslus išmanote?

3. Kokius biologų mokslininkus pažįstate?

Biologija kaip mokslas. Jūs gerai žinote, kad biologija yra gyvybės mokslas. Šiuo metu ji reprezentuoja mokslų apie gyvąją gamtą visumą. Biologija tiria visas gyvybės apraiškas: gyvų organizmų sandarą, funkcijas, vystymąsi ir kilmę, jų santykius natūraliose bendrijose su aplinka ir kitais gyvais organizmais.

Nuo tada, kai žmogus pradėjo suvokti savo skirtumą nuo gyvūnų pasaulio, jis pradėjo tyrinėti jį supantį pasaulį. Iš pradžių nuo to priklausė jo gyvybė. Primityviems žmonėms reikėjo žinoti, kuriuos gyvus organizmus galima valgyti, naudoti kaip vaistus, drabužius ir namus, o kurie iš jų yra nuodingi ar pavojingi.

Vystantis civilizacijai, žmogus galėjo sau leisti prabangą užsiimti mokslu švietimo tikslais.

Senovės tautų kultūros tyrimai parodė, kad jie turėjo daug žinių apie augalus ir gyvūnus ir plačiai naudojo juos kasdieniame gyvenime.

Charlesas Darwinas (1809–1882)

Šiuolaikinė biologija yra sudėtingas mokslas, kuriam būdingas įvairių biologinių disciplinų, taip pat kitų mokslų – visų pirma fizikos, chemijos ir matematikos – idėjų ir metodų persipynimas.

Pagrindinės šiuolaikinės biologijos raidos kryptys.Šiuo metu apytiksliai galima išskirti tris biologijos kryptis.

Pirma, tai klasikinė biologija. Jai atstovauja gamtos mokslininkai, tyrinėjantys gyvosios gamtos įvairovę. Jie objektyviai stebi ir analizuoja viską, kas vyksta gyvojoje gamtoje, tyrinėja gyvus organizmus ir juos klasifikuoja. Klaidinga manyti, kad klasikinėje biologijoje visi atradimai jau padaryti. XX amžiaus antroje pusėje. buvo aprašyta ne tik daug naujų rūšių, bet ir atrasti dideli taksonai, iki karalysčių (Pogonophora) ir net superkaralysčių (Archebacteria, arba Archaea). Šie atradimai privertė mokslininkus naujai pažvelgti į visą gyvosios gamtos raidos istoriją. Tikriems gamtos mokslininkams gamta yra jos pačios vertybė. Kiekvienas mūsų planetos kampelis jiems yra unikalus. Todėl jie visada yra tarp tų, kurie aštriai jaučia pavojų mus supančiai gamtai ir aktyviai pasisako už jos apsaugą.

Antroji kryptis yra evoliucinė biologija. XIX amžiuje natūralios atrankos teorijos autorius Čarlzas Darvinas pradėjo kaip eilinis gamtininkas: rinko, stebėjo, aprašinėjo, keliavo, atskleisdamas gyvosios gamtos paslaptis. Tačiau pagrindinis jo darbo rezultatas, padaręs jį žinomu mokslininku, buvo teorija, paaiškinanti organinę įvairovę.

Šiuo metu gyvų organizmų evoliucijos tyrimai aktyviai tęsiami. Genetikos ir evoliucijos teorijos sintezė paskatino sukurti vadinamąjį sintetinė evoliucijos teorija. Tačiau ir dabar vis dar yra daug neišspręstų klausimų, į kuriuos atsakymų ieško evoliucijos mokslininkai.

Sukurta XX amžiaus pradžioje. mūsų puikus biologas Aleksandras Ivanovičius Oparinas Pirmoji mokslinė gyvybės atsiradimo teorija buvo grynai teorinė. Šiuo metu aktyviai atliekami eksperimentiniai šios problemos tyrimai ir dėl pažangių fizikinių ir cheminių metodų naudojimo jau padaryta svarbių atradimų ir galima tikėtis naujų įdomių rezultatų.

Aleksandras Ivanovičius Oparinas (1894–1980)

Nauji atradimai leido papildyti antropogenezės teoriją. Tačiau perėjimas iš gyvūnų pasaulio į žmones vis dar išlieka viena didžiausių biologijos paslapčių.

Trečia kryptis - fizinė ir cheminė biologija, šiuolaikiniais fizikiniais ir cheminiais metodais tiriant gyvų objektų sandarą. Tai sparčiai besivystanti biologijos sritis, svarbi tiek teoriškai, tiek praktiškai. Galima drąsiai teigti, kad mūsų laukia nauji fizinės ir cheminės biologijos atradimai, kurie leis išspręsti daugelį žmonijai kylančių problemų.

Biologijos kaip mokslo raida.Šiuolaikinės biologijos šaknys siekia antiką ir yra siejama su civilizacijos raida Viduržemio jūros šalyse. Žinome daugelio iškilių mokslininkų, prisidėjusių prie biologijos raidos, pavardes. Įvardinkime tik keletą iš jų.

Hipokratas(460 – apie 370 m. pr. Kr.) pirmą kartą gana detaliai apibūdino žmonių ir gyvūnų sandarą, nurodė aplinkos ir paveldimumo vaidmenį ligoms atsirasti. Jis laikomas medicinos įkūrėju.

Aristotelis(384–322 m. pr. Kr.) padalijo aplinkinį pasaulį į keturias karalystes: negyvąjį žemės, vandens ir oro pasaulį; augalų pasaulis; gyvūnų pasaulis ir žmonių pasaulis. Jis aprašė daugybę gyvūnų ir padėjo pamatus taksonomijai. Keturiuose jo parašytuose biologiniuose traktatuose buvo beveik visa tuo metu žinoma informacija apie gyvūnus. Aristotelio nuopelnai tokie dideli, kad jis laikomas zoologijos pradininku.

Teofrastas(372–287 m. pr. Kr.) tyrinėjo augalus. Jis aprašė daugiau nei 500 augalų rūšių, pateikė informacijos apie daugelio jų struktūrą ir dauginimąsi, įvedė daug botanikos terminų. Jis laikomas botanikos įkūrėju.

Gajus Plinijus vyresnysis(23–79) rinko tuo metu žinomą informaciją apie gyvus organizmus ir parašė 37 Gamtos istorijos enciklopedijos tomus. Beveik iki viduramžių ši enciklopedija buvo pagrindinis žinių apie gamtą šaltinis.

Klaudijus Galenas savo moksliniuose tyrimuose jis plačiai naudojo žinduolių skrodimus. Jis pirmasis atliko lyginamąjį žmogaus ir beždžionės anatominį aprašymą. Studijavo centrinę ir periferinę nervų sistemą. Mokslo istorikai jį laiko paskutiniu didžiuoju antikos biologu.

Klaudijus Galenas (apie 130 m. – apie 200 m.)

Viduramžiais vyraujanti ideologija buvo religija. Kaip ir kiti mokslai, biologija šiuo laikotarpiu dar nebuvo iškilusi kaip savarankiška sritis ir egzistavo bendroje religinių ir filosofinių pažiūrų dalyje. Ir nors žinių apie gyvus organizmus kaupimas tęsėsi, apie biologiją kaip mokslą tuo laikotarpiu galima kalbėti tik sąlyginai.

Renesansas – pereinamasis laikotarpis nuo viduramžių kultūros į naujųjų amžių kultūrą. To meto radikalias socialines-ekonomines transformacijas lydėjo nauji mokslo atradimai.

Žymiausias to laikmečio mokslininkas Leonardas da Vinčis(1452–1519) įnešė tam tikrą indėlį į biologijos raidą.

Tyrinėjo paukščių skrydį, aprašė daugybę augalų, kaulų sujungimo sąnariuose būdus, širdies veiklą ir akies regos funkciją, žmogaus ir gyvūno kaulų panašumą.

XV amžiaus antroje pusėje. gamtos mokslų žinios pradeda sparčiai vystytis. Tai palengvino geografiniai atradimai, kurie leido gerokai išplėsti informaciją apie gyvūnus ir augalus. Spartus mokslo žinių apie gyvus organizmus kaupimas paskatino biologijos suskirstymą į atskirus mokslus.

XVI–XVII a. Botanika ir zoologija pradėjo sparčiai vystytis.

Mikroskopo išradimas (XVII a. pradžia) leido ištirti augalų ir gyvūnų mikroskopinę struktūrą. Aptikti plika akimi nematomi mikroskopiškai maži gyvi organizmai, bakterijos ir pirmuonys.

Labai prisidėjo prie biologijos raidos Karlas Linėjus, pasiūlė gyvūnų ir augalų klasifikavimo sistemą.

Karlas Maksimovičius Baeris(1792–1876) savo darbuose suformulavo pagrindinius homologinių organų teorijos principus ir gemalo panašumo dėsnį, padėjusį mokslinius embriologijos pagrindus.

Karlas Linėjus (1707–1778)

Jeanas Baptiste'as Lamarkas (1774–1829)

veikale „Zoologijos filosofija“ 1808 m. Jeanas Baptiste'as Lamarkas iškėlė klausimą apie evoliucinių virsmų priežastis ir mechanizmus bei išdėstė pirmąją evoliucijos teoriją.

Ląstelių teorija vaidino didžiulį vaidmenį plėtojant biologiją, kuri moksliškai patvirtino gyvojo pasaulio vienovę ir buvo viena iš prielaidų evoliucijos teorijai atsirasti. Čarlzas Darvinas. Zoologas laikomas ląstelių teorijos autoriumi Teodora Švan(1818–1882) ir botanika Matthias Jakob Schleiden (1804–1881).

Remdamasis daugybe pastebėjimų, Charlesas Darwinas 1859 m. paskelbė savo pagrindinį darbą „Apie rūšių kilmę natūralios atrankos būdu arba palankių veislių išsaugojimą kovoje už gyvybę“, kuriame suformulavo pagrindinius evoliucijos teorijos principus. siūlomi evoliucijos mechanizmai ir organizmų evoliucinių virsmų būdai.

XIX amžiuje darbų dėka Louisas Pasteuras (1822–1895), Robertas Kochas (1843–1910), Ilja Iljičius Mechnikovas Mikrobiologija susiformavo kaip savarankiškas mokslas.

XX amžius prasidėjo iš naujo atradus įstatymus Gregoras Mendelis, kuris pažymėjo genetikos kaip mokslo raidos pradžią.

XX amžiaus 40–50-aisiais. Biologijoje pradėtos plačiai taikyti fizikos, chemijos, matematikos, kibernetikos ir kitų mokslų idėjos ir metodai, o mikroorganizmai – kaip tyrimų objektai. Dėl to atsirado ir kaip savarankiški mokslai pradėjo sparčiai vystytis biofizika, biochemija, molekulinė biologija, radiacinė biologija, bionika ir kt.. Kosmoso tyrimai prisidėjo prie kosmoso biologijos atsiradimo ir vystymosi.

XX amžiuje atsirado taikomųjų tyrimų kryptis – biotechnologijos. Ši kryptis neabejotinai sparčiai vystysis XXI amžiuje. Daugiau apie šią biologijos raidos kryptį sužinosite studijuodami skyrių „Atrankos ir biotechnologijos pagrindai“.

Ilja Iljičius Mečnikovas (1845–1916)

Gregoras Mendelis (1822–1884)

Šiuo metu biologijos žinios naudojamos visose žmogaus veiklos srityse: pramonėje ir žemės ūkyje, medicinoje ir energetikoje.

Ekologiniai tyrimai yra nepaprastai svarbūs. Pagaliau pradėjome suprasti, kad trapią pusiausvyrą, egzistuojančią mūsų mažoje planetoje, galima lengvai sugriauti. Žmonija susiduria su didžiuliu uždaviniu – išsaugoti biosferą, kad būtų išlaikytos civilizacijos egzistavimo ir vystymosi sąlygos. Be biologinių žinių ir specialių tyrimų to išspręsti neįmanoma. Taigi šiuo metu biologija tapo tikra gamybine jėga ir racionaliu moksliniu žmogaus ir gamtos santykių pagrindu.

Klasikinė biologija. Evoliucinė biologija. Fizikinė-cheminė biologija.

1. Kokias biologijos raidos kryptis galite išskirti?

2. Kurie didieji antikos mokslininkai reikšmingai prisidėjo prie biologinių žinių kūrimo?

3. Kodėl viduramžiais apie biologiją kaip mokslą buvo galima kalbėti tik sąlyginai?

4. Kodėl šiuolaikinė biologija laikoma sudėtingu mokslu?

5. Koks yra biologijos vaidmuo šiuolaikinėje visuomenėje?

Paruoškite pranešimą viena iš šių temų:

1. Biologijos vaidmuo šiuolaikinėje visuomenėje.

2. Biologijos vaidmuo kosmoso tyrimuose.

3. Biologinių tyrimų vaidmuo šiuolaikinėje medicinoje.

4. Žymių biologų – mūsų tautiečių vaidmuo pasaulio biologijos raidoje.

Kiek pasikeitė mokslininkų požiūriai į gyvų būtybių įvairovę, gali parodyti gyvų organizmų skirstymo į karalystes pavyzdys.

XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje visi gyvi organizmai buvo suskirstyti į dvi karalystes: augalų ir gyvūnų. Augalų karalystė taip pat apėmė bakterijas ir grybus. Vėliau, atlikus išsamesnį organizmų tyrimą, buvo nustatytos keturios karalystės: prokariotai (bakterijos), grybai, augalai ir gyvūnai. Ši sistema pateikta mokyklos biologijoje.

1959 metais buvo pasiūlyta gyvųjų organizmų pasaulį padalyti į penkias karalystes: prokariotus, protistus (protozus), grybus, augalus ir gyvūnus.

Ši sistema dažnai minima biologinėje (ypač verstinėje) literatūroje.

Buvo sukurtos ir toliau kuriamos kitos sistemos, įskaitant 20 ar daugiau karalysčių. Pavyzdžiui, buvo pasiūlyta išskirti tris superkaralystes: Prokariotus, Archaea (Archaebacteria) ir Eukariotus. Kiekviena superkaralystė apima keletą karalysčių.

§ 2. Biologijos tyrimo metodai

1. Kuo mokslas skiriasi nuo religijos ir meno?

2. Koks pagrindinis mokslo tikslas?

3. Kokius žinote biologijoje taikomus tyrimo metodus?

Mokslas kaip žmogaus veiklos sritis. Mokslas yra viena iš žmogaus veiklos sferų, kurios tikslas – supančio pasaulio tyrinėjimas ir pažinimas. Mokslo žinios reikalauja pasirinkti tam tikrus tyrimo objektus, problemas ir jų tyrimo metodus. Kiekvienas mokslas turi savo tyrimo metodus. Tačiau, kad ir kokie metodai būtų naudojami, kiekvienam mokslininkui visada išlieka svarbiausias principas: „Nieko nelaikyk savaime suprantamu dalyku“. Pagrindinis mokslo uždavinys – sukurti patikimų žinių sistemą, pagrįstą faktais ir apibendrinimais, kuriuos galima patvirtinti arba paneigti. Mokslo žinios yra nuolat kvestionuojamos ir priimamos tik tada, kai yra pakankamai įrodymų. Mokslinis faktas (gr. factum – padaryta) yra tik tas, kurį galima atgaminti ir patvirtinti.

Mokslinis metodas (gr. methodos – tyrimo kelias) – tai technikų ir operacijų, naudojamų kuriant mokslo žinių sistemą, visuma.

Visa biologijos raidos istorija aiškiai rodo, kad ją lėmė naujų tyrimo metodų kūrimas ir taikymas. Pagrindiniai biologijos moksluose taikomi tyrimo metodai yra aprašomasis, lyginamasis, istorinis Ir eksperimentinis.

Aprašomasis metodas. Jį plačiai naudojo senovės mokslininkai, rinkę faktinę medžiagą ir ją aprašę. Jis pagrįstas stebėjimu. Beveik iki XVIII a. biologai daugiausia rūpinosi gyvūnų ir augalų aprašymu ir bandė iš pradžių susisteminti sukauptą medžiagą. Tačiau aprašomasis metodas neprarado savo svarbos ir šiandien. Pavyzdžiui, jis naudojamas atrandant naujas rūšis arba tiriant ląsteles naudojant šiuolaikinius tyrimo metodus.

Lyginamasis metodas. Tai leido nustatyti organizmų ir jų dalių panašumus bei skirtumus ir pradėta naudoti XVII a. Lyginamojo metodo naudojimas leido gauti augalams ir gyvūnams sisteminti reikalingus duomenis. XIX amžiuje jis buvo naudojamas plėtojant ląstelių teoriją ir pagrindžiant evoliucijos teoriją, taip pat pertvarkant daugybę biologijos mokslų, remiantis šia teorija. Šiais laikais lyginamasis metodas plačiai taikomas ir įvairiuose biologijos moksluose. Tačiau jei biologijoje būtų naudojami tik aprašomieji ir lyginamieji metodai, tai liktų teiginio mokslo rėmuose.

Istorinis metodas.Šis metodas padeda suvokti gautus faktus ir palyginti juos su anksčiau žinomais rezultatais. Jis buvo plačiai naudojamas XIX amžiaus antroje pusėje. Charleso Darwino darbų dėka, kuris su jo pagalba moksliškai pagrindė organizmų atsiradimo ir vystymosi dėsningumus, jų struktūrų ir funkcijų formavimąsi laike ir erdvėje. Istorinio metodo naudojimas leido biologiją iš aprašomojo mokslo paversti mokslu, aiškinančiu, kaip atsirado įvairios gyvos sistemos ir kaip jos veikia.

Eksperimentinis metodas. Su pavadinimu siejamas eksperimentinio metodo taikymas biologijoje Viljamas Harvis kuris jį panaudojo savo tyrime tirdamas kraujotaką. Tačiau biologijoje jis buvo pradėtas plačiai naudoti tik nuo XIX amžiaus pradžios, pirmiausia tiriant fiziologinius procesus. Eksperimentinis metodas leidžia tirti tam tikrą gyvenimo reiškinį per patirtį.

Didelį indėlį į eksperimentinio metodo biologijoje įtvirtinimą įnešė G. Mendelis, kuris, tirdamas organizmų paveldimumą ir kintamumą, pirmasis eksperimentą panaudojo ne tik duomenims apie tiriamus reiškinius gauti, bet ir patikrinkite gautų rezultatų pagrindu suformuluotą hipotezę. G. Mendelio kūryba tapo klasikiniu eksperimentinio mokslo metodologijos pavyzdžiu.

Williamas Harvey (1578–1657)

XX amžiuje eksperimentinis metodas tapo pirmaujančiu biologijoje. Tai tapo įmanoma dėl naujų biologinių tyrimų instrumentų (elektroninio mikroskopo, tomografo ir kt.) atsiradimo ir fizikos bei chemijos metodų panaudojimo biologijoje.

Šiuo metu biologiniuose eksperimentuose plačiai naudojamos įvairios mikroskopijos rūšys, įskaitant elektroninę mikroskopiją su ultraplonų pjūvių technika, biocheminius metodus, įvairius ląstelių kultūrų, audinių ir organų kultivavimo ir intravitalinio stebėjimo metodus, žymėtų atomų metodą, X- spindulių difrakcijos analizė, ultracentrifugavimas, chromatografija ir kt.. Neatsitiktinai XX a. antroje pusėje. Biologijoje susiklostė visa kryptis – naujų instrumentų kūrimas ir tyrimo metodų kūrimas.

Biologiniuose tyrimuose jie vis dažniau naudojami modeliavimas, kuri laikoma aukščiausia eksperimentavimo forma. Taigi vyksta aktyvus darbas kompiuteriniu būdu modeliuojant svarbiausius biologinius procesus, pagrindines evoliucijos kryptis, ekosistemų raidą ar net visą biosferą (pavyzdžiui, globalaus klimato ar žmogaus sukeltų pokyčių atveju).

Eksperimentinis metodas, derinamas su sisteminiu-struktūriniu požiūriu, radikaliai pakeitė biologiją, išplėtė jos pažinimo galimybes ir atvėrė naujus biologinių žinių panaudojimo būdus visose žmogaus veiklos srityse.

Mokslinis faktas. Mokslinis metodas. Tyrimo metodai: aprašomasis, lyginamasis, istorinis, eksperimentinis.

1. Koks yra pagrindinis mokslo tikslas ir uždavinys?

2. Kodėl galima teigti, kad biologijos raidą lėmė naujų mokslinių tyrimų metodų kūrimas ir taikymas?

3. Kokią reikšmę biologijos raidai turėjo aprašomieji ir lyginamieji metodai?

4. Kokia istorinio metodo esmė?

5. Kodėl eksperimentinis metodas labiausiai paplito XX amžiuje?

Pasiūlykite tyrimo metodus, kuriuos naudosite tirdami antropogeninį poveikį bet kuriai ekosistemai (tvenkiniui, miškui, parkui ir pan.).

Pasiūlykite keletą savo galimybių biologijos vystymuisi XXI amžiuje.

Kokias ligas, jūsų nuomone, žmonija nugalės, pasitelkdama pirmiausia molekulinės biologijos, imunologijos, genetikos metodus.

Moksliniai tyrimai dažniausiai susideda iš kelių etapų (1 pav.). Remiantis faktų rinkiniu, formuluojama problema. Norėdami tai išspręsti, jie pasiūlė hipotezes (iš graikų hipotezės – prielaida). Kiekviena hipotezė yra išbandoma eksperimentiškai, siekiant gauti naujų faktų. Jei gauti faktai prieštarauja hipotezei, tada ji atmetama. Jei hipotezė atitinka faktus ir leidžia daryti teisingas prognozes, ji gali tapti teorija (iš graikų teoria – studija). Tačiau net ir teisinga teorija gali būti peržiūrėta ir patobulinta, kai kaupiasi nauji faktai. Ryškus pavyzdys yra evoliucijos teorija.

Kai kurios teorijos apima sąsajų tarp skirtingų reiškinių nustatymą. Tai taisykles Ir įstatymai.

Taisyklėms gali būti išimčių, tačiau įstatymai galioja visada. Pavyzdžiui, energijos tvermės dėsnis galioja ir gyvajai, ir negyvajai gamtai.

Ryžiai. 1. Pagrindiniai mokslinio tyrimo etapai

Išnagrinėję 1 paveikslą, pasiūlykite planą, kaip atlikti savo nedidelį biologinį tyrimą.

§ 3. Gyvybės esmė ir gyvų daiktų savybės

1. Kas yra gyvenimas?

2. Kas laikomas gyvų būtybių struktūriniu ir funkciniu vienetu?

3. Kokias žinai gyvų būtybių savybes?

Gyvenimo esmė. Jūs jau žinote, kad biologija yra gyvybės mokslas. Bet kas yra gyvenimas?

Klasikinis vokiečių filosofo Friedricho Engelso apibrėžimas: „Gyvenimas yra baltyminių kūnų egzistavimo būdas, kurio esminė esmė yra nuolatinis medžiagų apykaita su juos supančia išorine gamta, o nutrūkus šiai medžiagų apykaitai, nutrūksta ir gyvybė. , kuris veda prie baltymų irimo“ – atspindi XIX amžiaus antrosios pusės biologinių žinių lygį.

XX amžiuje Buvo atlikta daugybė bandymų apibrėžti gyvenimą, atspindintį šio proceso sudėtingumą.

Visuose apibrėžimuose buvo šie gyvenimo esmę atspindintys postulatai:

– gyvybė yra ypatinga materijos judėjimo forma;

– gyvybė yra medžiagų apykaita ir energija organizme;

– gyvybė yra gyvybinė kūno veikla;

– gyvybė – tai organizmų savaiminis dauginimasis, kurį užtikrina genetinės informacijos perdavimas iš kartos į kartą.

Gyvybė yra aukštesnė materijos judėjimo forma, palyginti su fizinėmis ir cheminėmis jos egzistavimo formomis.

Bendriausia prasme gyvenimą galima apibrėžti kaip aktyvus, sunaudojant iš išorės gaunamą energiją, išlaikant ir savaime atkuriant specifines struktūras, susidedančias iš biopolimerų – baltymų ir nukleorūgščių.

Nei nukleino rūgštys, nei baltymai vieni nėra gyvybės substratas. Jie tampa gyvybės substratu tik tada, kai išsidėstę ir funkcionuoja ląstelėse. Už ląstelių ribų tai yra cheminiai junginiai.

Remiantis rusų biologo V. M. Volkenšteino apibrėžimu, „Žemėje egzistuojantys gyvi kūnai yra atviros, savireguliuojančios ir savaime besidauginančios sistemos, sukurtos iš biopolimerų – baltymų ir nukleorūgščių“.

Gyvų daiktų savybės. Gyvoms būtybėms būdingos kelios bendrosios savybės. Išvardinkime juos.

1. Cheminės sudėties vienovė. Gyvus daiktus sudaro tie patys cheminiai elementai kaip ir negyvi daiktai, tačiau gyvuose daiktuose 90% masės sudaro keturi elementai: C, O, N, H, kurie dalyvauja formuojant sudėtingas organines molekules, pvz. kaip baltymai, nukleino rūgštys, angliavandeniai, lipidai.

2. Struktūrinės organizacijos vienovė. Ląstelė yra vienas struktūrinis ir funkcinis vienetas, taip pat vystymosi vienetas beveik visiems gyviems organizmams Žemėje. Virusai yra išimtis, tačiau net ir jie pasižymi gyvomis savybėmis tik tada, kai yra ląstelėje. Už ląstelės ribų nėra gyvybės.

3. Atvirumas. Visi gyvi organizmai yra atviros sistemos, tai yra sistemos, kurios yra stabilios tik esant nuolatiniam energijos ir medžiagų tiekimui iš aplinkos.

4. Metabolizmas ir energija. Visi gyvi organizmai gali keistis medžiagomis su savo aplinka. Metabolizmas vyksta dėl dviejų tarpusavyje susijusių procesų: organinių medžiagų sintezės organizme (dėl išorinių energijos šaltinių - šviesos ir maisto) ir sudėtingų organinių medžiagų skilimo proceso, kai išsiskiria energija, kurią vėliau suvartoja kūnas.

Metabolizmas užtikrina cheminės sudėties pastovumą nuolat kintančiomis aplinkos sąlygomis.

5. Savęs dauginimasis (reprodukcija). Gebėjimas savarankiškai daugintis yra svarbiausia visų gyvų organizmų savybė. Jis pagrįstas informacija apie bet kurio gyvo organizmo sandarą ir funkcijas, įterpta į nukleino rūgštis ir užtikrinanti gyvo organizmo sandaros ir gyvybinės veiklos specifiškumą.

6. Savireguliacija. Bet kuris gyvas organizmas yra veikiamas nuolat kintančių aplinkos sąlygų. Tuo pačiu metu būtinos tam tikros sąlygos, kad ląstelėse vyktų gyvybiniai procesai. Savireguliacijos mechanizmų dėka išlaikomas santykinis organizmo vidinės aplinkos pastovumas, t.y. išlaikomas cheminės sudėties pastovumas ir fiziologinių procesų intensyvumas, kitaip tariant, palaikoma homeostazė (nuo graikų homoios – tapatus ir stasis – būsena).

7. Vystymasis ir augimas. Individualios raidos (ontogenezės) procese palaipsniui ir nuosekliai pasireiškia individualios organizmo savybės ir vyksta jo augimas. Be to, visos gyvos sistemos evoliucionuoja – jos keičiasi istorinės raidos (filogenezijos) metu.

8. Irzlumas. Bet kuris gyvas organizmas gali selektyviai reaguoti į išorinį ir vidinį poveikį.

9. Paveldimumas ir kintamumas. Kartų tęstinumą užtikrina paveldimumas. Palikuonys nėra savo tėvų kopijos dėl paveldimos informacijos gebėjimo keistis – kintamumo.

Kai kurios iš aukščiau išvardytų savybių taip pat gali būti būdingos negyvajai gamtai. Pavyzdžiui, kristalai prisotintame druskos tirpale gali „augti“. Tačiau šis augimas neturi tų kokybinių ir kiekybinių parametrų, kurie būdingi gyvų būtybių augimui.

Degančiai žvakei taip pat būdingi medžiagų apykaitos procesai ir energijos konversija, tačiau ji nėra pajėgi susireguliuoti ir savaime daugintis.

Vadinasi, visos pirmiau išvardytos savybės jų visuma būdingas tik gyviems organizmams.

Gyvenimas. Atvira sistema.

1. Kodėl labai sunku apibrėžti „gyvenimo“ sąvoką?

2. Kuo skiriasi gyvų organizmų ir negyvų objektų cheminė organizacija?

3. Kodėl gyvi organizmai vadinami atviromis sistemomis?

4. Kuo iš esmės skiriasi medžiagų apykaitos procesai tarp gyvų organizmų ir negyvosios gamtos?

5. Koks yra kintamumo ir paveldimumo vaidmuo gyvybės vystymuisi mūsų planetoje?

Palyginkite augimo, dauginimosi ir medžiagų apykaitos procesų esmę negyvojoje gamtoje ir gyvuose organizmuose.

Pateikite gyvam organizmui būdingų savybių, kurias galima pastebėti ir negyvuose daiktuose, pavyzdžių.

Organizmas(iš lot. organizo - sutvarkyti) yra individas, individas (iš lot. individuus - nedalomas), savarankiškai sąveikaujantis su savo buveine. Sąvoką „organizmas“ lengva suprasti, bet beveik neįmanoma aiškiai apibrėžti. Organizmas gali būti sudarytas iš vienos ląstelės arba gali būti daugialąstelinis. Įvairūs kolonijiniai organizmai gali būti sudaryti iš vienarūšių organizmų, pavyzdžiui, Volvox, arba atstovauti labai diferencijuotų individų, sudarančių vieną visumą, kompleksą, pavyzdžiui, portugalų karo žmogus, kolonijinis koelenteratas. Kartais net atskirti vienas nuo kito individai sudaro grupes, kurios skiriasi tam tikromis individualiomis savybėmis, pavyzdžiui, bitėse, kaip ir kituose socialiniuose vabzdžiuose, šeima turi nemažai organizmo savybių.

Kai kalbame apie biologiją, mes kalbame apie mokslą, kuris tiria visus gyvus dalykus. Tiriamos visos gyvos būtybės, įskaitant jų buveines. Nuo ląstelių struktūros iki sudėtingų biologinių procesų – visa tai yra biologijos dalykas. Pasvarstykime biologijos tyrimo metodai, kurie šiuo metu naudojami.

Biologinių tyrimų metodai apima:

• Empiriniai/eksperimentiniai metodai
• Aprašomieji metodai
• Lyginamieji metodai
• Statistiniai metodai
• Modeliavimas
• Istoriniai metodai

Empiriniai metodai susideda iš to, kad patirties objektas keičiasi jo egzistavimo sąlygomis, o tada atsižvelgiama į gautus rezultatus. Eksperimentai yra dviejų tipų, priklausomai nuo to, kur jie atliekami: laboratoriniai ir lauko eksperimentai. Lauko eksperimentams atlikti naudojamos gamtinės sąlygos, o laboratoriniams bandymams atlikti naudojama speciali laboratorinė įranga.

Aprašomieji metodai yra pagrįsti stebėjimu, po kurio atliekama reiškinio analizė ir aprašymas. Šis metodas leidžia išryškinti biologinių reiškinių ir sistemų ypatybes. Tai vienas iš seniausių metodų.

Lyginamieji metodai reiškia gautų faktų ir reiškinių palyginimą su kitais faktais ir reiškiniais. Informacija gaunama stebint. Pastaruoju metu tapo populiaru naudoti stebėjimą. Stebėjimas yra nuolatinis stebėjimas, leidžiantis rinkti duomenis, kurių pagrindu bus atliekama analizė ir prognozavimas.

Statistiniai metodai taip pat žinomi kaip matematiniai metodai ir naudojami skaitiniams duomenims, gautiems eksperimento metu, apdoroti. Be to, šis metodas naudojamas tam tikrų duomenų patikimumui užtikrinti.

Modeliavimas Tai pastaruoju metu vis labiau įsibėgėjantis metodas, apimantis darbą su objektais vaizduojant juos modeliuose. Tai, ko negalima analizuoti ir ištirti po eksperimento, galima išmokti modeliuojant. Iš dalies naudojamas ne tik įprastinis modeliavimas, bet ir matematinis modeliavimas.

Istoriniai metodai yra pagrįsti ankstesnių faktų tyrimu ir leidžia mums nustatyti esamus modelius. Tačiau kadangi vienas metodas ne visada yra pakankamai veiksmingas, norint gauti geresnių rezultatų, įprasta šiuos metodus derinti.

Taigi pažvelgėme į pagrindinius biologijos tyrimo metodus. Labai tikimės, kad šis straipsnis buvo įdomus ir informatyvus. Būtinai rašykite savo klausimus ir komentarus komentaruose.

Biologija rūpinasi visomis gyvomis būtybėmis ir ypač žmonėmis, o Ursosanas (http://www.ursosan.ru/) – jo kepenimis. Ursosan padės gydyti

Norėdami naudoti pristatymų peržiūras, susikurkite „Google“ paskyrą ir prisijunkite prie jos: https://accounts.google.com

Skaidrių antraštės:

BIOLOGIJOS TYRIMO METODAI Biologijos mokytoja GBOU gimnazija Nr. 293, Sankt Peterburgas Popova Marija Sergeevna

MOKSLAS YRA VIENAS BŪDŲ MOKYTI IR PAŽINTI APLINK PASAULIĄ. Mokslinis metodas – tai technikų ir operacijų, naudojamų kuriant mokslo žinių sistemą, visuma.

BIOLOGIJOS METODAI: Stebėjimas Aprašymas Palyginimas Istorinis metodas Eksperimentas

STEBĖJIMAS

APRAŠYMAS METODAS

PALYGINAMASIS METODAS

ISTORINIS METODAS

EKSPERIMENTAS

Stebėjimo eksperimento patvirtinti rezultatai Mokslinis faktas

Stebėjimas – tai apgalvotas, tikslingas objektų ir procesų suvokimas, siekiant suprasti esmines jų savybes; Aprašomasis metodas – susideda iš objektų ir reiškinių aprašymo; Palyginimas - organizmų ir jų dalių palyginimas, panašumų ir skirtumų radimas; Istorinis metodas – stebėjimo rezultatų palyginimas su anksčiau gautais rezultatais; Eksperimentas – tai kryptingas reiškinių tyrimas tiksliai nustatytomis sąlygomis, leidžiantis atgaminti ir stebėti šiuos reiškinius.

MOKSLINIS TYRIMAS Atliekamas objekto ar reiškinio stebėjimas, remiantis gautais duomenimis, iškeliama hipotezė (prielaida) Atliekamas mokslinis eksperimentas (su kontroliniu eksperimentu) Eksperimento metu patikrinta hipotezė gali būti vadinama teorija ar dėsnis.

BIOLOGINIO EKSPERIMENTO ATLIKIMO TVARKA: Darbo etapas Įgyvendinimas 1. Problemos išdėstymas Aiškaus problemos išdėstymo sukūrimas 2. Siūlomas sprendimas, hipotezės formulavimas Laukiamų rezultatų ir jų mokslinės reikšmės formulavimas, remiantis jau žinomais duomenimis 3. Planavimas Psichinis eksperimento atlikimo tvarkos tobulinimas (atskirų etapų tyrimo vykdymo seka) 4. Eksperimento atlikimas Reikalingų biologinių objektų, instrumentų, reagentų parinkimas. Eksperimento vykdymas. Stebėjimų, išmatuojamų dydžių ir rezultatų rinkimas ir registravimas 5. Diskusija Gautų rezultatų palyginimas su hipoteze, mokslinis rezultatų paaiškinimas

Nustatytų tarprūšinių trofinių ryšių tarp rūšių (plėšrūno ir grobio) naudojimas biocenozėse, siekiant kontroliuoti kenkėjų ir augalų patogenų skaičių. Taigi, norint sėkmingai kovoti su kenksmingomis piktžolėmis šluotelėmis (Orobanche)... Ekologijos žodynas

Organizmų ir jų medžiagų apykaitos produktų (ar jų sintetinių analogų) naudojimas siekiant kontroliuoti vabzdžių kenkėjų, piktžolių ir grybų, sukeliančių žemės ūkio augalų ligas, populiacijų tankumą. Verslo terminų žodynas... ... Verslo terminų žodynas

Biologiniai savižudybės koregavimo metodai- Įvairios medicininės ir nemedikamentinės biologinės terapijos rūšys, tiesiogiai nukreiptos į savižudybės korekciją ir prevenciją. Dažniausiai korekcijai naudojami psichofarmakologiniai preparatai.... Puiki psichologinė enciklopedija

biologiniai analizės metodai- 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

Kokybiški metodai. aptikimas ir kiekiai. inorg apibrėžimai. ir org. junginiai, pagrįsti gyvų organizmų naudojimu kaip analitės. rodikliai. Gyvi organizmai visada gyvena griežtai apibrėžtoje cheminėje aplinkoje. kompozicija. Jei sulaužysite tai...... Chemijos enciklopedija

Straipsniai vektoriai, pagrįsti nanomedžiagų genų inžinerijos DNR DNR mikroschemos genų pristatymo oligonukleotidų plazmidės polimerazės grandininės reakcijos RNR (Šaltinis: „RUSNANO pagrindinių nanotechnologinių terminų žodynas“) ... Enciklopedinis nanotechnologijų žodynas

GOST R ISO 22030-2009: Dirvožemio kokybė. Biologiniai metodai. Lėtinis fitotoksiškumas aukštesniems augalams- Terminija GOST R ISO 22030 2009: Dirvožemio kokybė. Biologiniai metodai. Lėtinis fitotoksiškumas aukštesniems augalams Originalus dokumentas: 3.2 biomasė: bendra ūglių, žiedų ir ankščių masė. Pastabos 1 Biomasė matuojama... Norminės ir techninės dokumentacijos terminų žodynas-žinynas

Vandens valymo metodai yra būdai atskirti vandenį nuo nepageidaujamų priemaišų ir elementų. Yra keli valymo būdai ir visi jie skirstomi į tris metodų grupes: mechaninis fizikinis ir cheminis biologinis Pigiausias mechaninis... ... Vikipedija

Remiantis įvairių organizmų ir jų medžiagų apykaitos produktų pokyčiai, atsirandantys veikiant padidėjusiai cheminių medžiagų koncentracijai. mintims būdingų elementų. Priklausomai nuo to, kokio pobūdžio pakeitimai naudojami, jie... ... Geologijos enciklopedija

Knygos

• , Mosolovas S.N. . Ši knyga yra 39 originalių kūrinių rinkinys, atspindintis per pastaruosius 10 metų Maskvos Psichikos ligų terapijos skyriaus atliktų mokslinių tyrimų rezultatus... Leidėjas: Socialinė-politinė mintis, Gamintojas: Socialinė-politinė mintis,
• Biologiniai psichikos sutrikimų gydymo metodai. Įrodymais pagrįsta medicina – klinikinė praktika, Mosolovas S.N. . Ši knyga – tai 39 originalių kūrinių rinkinys, atspindintis per pastaruosius 10 metų Maskvos Psichikos ligų terapijos skyriaus atliktų mokslinių tyrimų rezultatus... Serija: Leidėjas:

PEDAGOGINIS UNIVERSITETAS „RUGSĖJO PIRMOJI“

BUKHVALOVAS V.A.

Mokinių kūrybinių gebėjimų ugdymas biologijos pamokose

naudojant išradingo problemų sprendimo teorijos elementus (TRIZ)

Deja, tenka pripažinti, kad nepaisant vykdomos mokyklinio ugdymo turinio reformos, biologijos pamokose vyrauja informacinis ir reprodukcinis ugdymas. Toks požiūris neatitinka šiuolaikinės visuomenės reikalavimų, kur iškyla ne tiek žinių enciklopediškumas, kiek gebėjimas gauti informaciją, ją transformuoti ir kūrybiškai panaudoti moksliniams tyrimams ar praktinei veiklai.
Praėjusio amžiaus antroje pusėje G.S. Altshulleris sukūrė išradingo problemų sprendimo teoriją (TRIZ). Primityviai interpretuojant, TRIZ yra kūrybinių problemų formulavimo ir sprendimo algoritmų rinkinys. TRIZ elementai gali būti naudojami kaip labai efektyvi priemonė ugdant mokinių kūrybinį mąstymą mokant biologijos mokykloje. Nuo 1987 metų tokį eksperimentą autorius ir jo kolegos vykdė maždaug dešimtyje Latvijos mokyklų.
Šio darbo įgyvendinimas pareikalavo reikšmingų kurso turinio pakeitimų. Kartu su tradiciniais informaciniais tekstais, reprodukciniais klausimais ir laboratoriniais darbais kurse buvo nagrinėjamos biologinės problemos – kūrybinės užduotys, kurias rengė tiek pats autorius, tiek jo kolegos. Be to, buvo sukurti kūrybinių biologijos darbų rinkiniai su tiriamuoju, ekspertiniu, projektiniu ir prognozuojamu turiniu, kurie taip pat naudojami pamokose ir kaip namų darbai.
Siūlomos aštuonios paskaitos – tai sutrumpintas pagrindinių mokinių edukacinės veiklos rūšių ir metodinės pagalbos mokytojui kursas, skirtas supažindinti kolegas su TRIZ požiūriu į biologijos mokymą mokykloje.

Kurso programa

Paskaita 1. Biologinių tyrimų struktūra ir turinys

Tyrimų specifika mokslinėje praktikoje

Šiuolaikinis gyvenimas neįsivaizduojamas be mokslo. Užduokime studentams paprastą klausimą: kokia yra mokslo reikšmė kasdieniame žmogaus gyvenime? Kaip bebūtų keista, mūsų studentai gali daug ką pasakyti iš mokslo teorijos: pateikti modelių ir dėsnių, žinių teorijų ir metodų pavyzdžių, tačiau dėl tam tikrų priežasčių šis klausimas jiems dažnai sukelia sunkumų. Tačiau dėžutė atsidaro labai paprastai – viskas, kas mus supa mokyklos klasėje, yra tiesioginis mokslo įsikūnijimas į praktiką: pats mokyklos pastatas buvo pastatytas pagal inžinerinių statinių statybos dėsnius; rašomieji stalai, vadovėliai, sąsiuviniai kuriami atsižvelgiant į higienos normas; Biure lempos sumontuotos laikantis elektrotechnikos įstatymų. Net mūsų drabužiai kuriami atsižvelgiant į daugybę įstatymų ir šablonų. Ruošdamiesi į mokyklą ryte naudojame muilą, verdame arbatą ar kavą, darome mankštą, o visa tai užtikrina praktinis žinių apie mokslo dėsnius pritaikymas. Be to, šias žinias mumyse nuo ankstyvos vaikystės sudėjo tėvai kaip paprastas tiesas, galima sakyti, aksiomas. Nuo vaikystės įprantame jais vadovautis, tikrai nesusimąstydami apie jų teisingumą.

Iškyla pirmasis klausimas: ar viskas teisinga mūsų dalykų mokymo metoduose, jei studentai apskritai gana gerai išmano teorinius principus, tačiau prašymas teoriškai pagrįsti savo praktinius veiksmus dažnai juos glumina? Pavyzdžiui, vaikai vargu ar galės atsakyti į klausimą: kokius fizikos dėsnius reikia žinoti, norint įsirengti rozetę? Arba kokių biologijos taisyklių reikėtų nepamiršti prižiūrint kambarinius augalus? Arba kokios taisyklės nustato, kad dantis reikia valytis bent du kartus per dieną, o ne, tarkime, tris ar penkis?

Moksliniai tyrimai daugeliu atvejų prasidėdavo formuluojant konkrečias praktines problemas, į kurias atsakymų nebuvo arba tuo metu turimi atsakymai neleisdavo iki galo gauti aukštų praktinių rezultatų.

Paimkime klasikinį augalų mitybos tyrimų pavyzdį. Net senovės ūkininkai išmoko naudoti mėšlą ir pelenus, kad padidintų augalų produktyvumą. Tačiau nuolatiniai derliaus svyravimai šimtmečius leido suprasti, kad mineralinio ir organinio derinys

Trąšų naudojimas priklauso nuo tam tikrų taisyklių ir priklauso ne tik nuo dirvožemio, bet ir nuo auginamų kultūrų. Ir tik XIX amžiaus pabaigoje – XX amžiaus pradžioje. Agrochemija pamažu tampa savarankišku mokslu, atskleidžiančiu trąšų rinkimo ir naudojimo laukuose dėsningumus.

Taigi pirmasis specifinis mokslinių tyrimų bruožas yra tas klausimai, į kuriuos atsakymų ieško mokslininkai, iškyla realioje praktinėje veikloje. Tokie klausimai vadinami problemų. Problema – tai klausimas, į kurį iš viso nėra atsakymo arba galimi atsakymai nėra konkretūs, užtikrinantys praktinės veiklos efektyvumą. Problemos yra nuolatinės mūsų gyvenimo palydovės, didelės ar mažos, sudėtingos ar ne, bet jos visada yra, kai bandome ką nors padaryti. Žinoma, galite nieko nedaryti, bet tada iškyla išgyvenimo problema.

Dauguma mokslininkų yra labai pastabūs ir kruopštūs žmonės. Jie visada kvestionuoja tai, kas daugeliui atrodo paprasta ir suprantama. Paprastas pavyzdys iš N. Koperniko darbų. Visi žino, kad Saulė teka rytuose ir leidžiasi vakaruose. XVI amžiaus pradžioje. Beveik niekas neabejojo, kad tai Saulė, kuri sukasi aplink Žemę, nes visi matė Saulės judėjimą, bet niekas nematė Žemės judėjimo. Ir tik N. Kopernikas suabejojo: taip ar tik taip atrodo? Atlikus tyrimus mokslininkui pavyko įrodyti, kad viskas yra kaip tik priešingai: Saulė stovi vietoje, o planetos, tarp jų ir Žemė, juda aplink ją.

Tačiau ar būtina dar kartą patikrinti gerai žinomas tiesas?

Grįžkime prie trąšų naudojimo laukuose pavyzdžio. Šimtmečius šis darbas buvo atliktas remiantis praktine patirtimi. Galima ginčytis, kad ūkininkai gana efektyviai išmoko naudoti įvairius mineralinių ir organinių trąšų derinius, tačiau kyla klausimas: ar šie praktiški sprendimai buvo patys geriausi?

Ir čia pasiekiame antrą specifinį mokslinių tyrimų bruožą: mokslinių tyrimų rezultatai negali būti absoliučios tiesos pobūdžio, nes jie visada yra ribojami pažinimo metodų ir tyrėjų intelektinių galimybių ir todėl reikalauja periodinio pakartotinio tikrinimo.. Tai reiškia, kad bet kokia tiesa, net ir pati nepajudinama, turi būti kartkartėmis suabejota ir iš naujo patikrinta. Atsiranda naujų tyrimo metodų, kurių taikymas dažnai lemia reikšmingus tiesų turinio patikslinimus, o kartais ir visišką senų tiesų pakeitimą naujomis.

Dažnai galima išgirsti, kaip jaunimas skeptiškai pareiškia, kad moksle nėra pakankamai perspektyvų: visi arba beveik visi pagrindiniai atradimai jau padaryti, o metus ar net visą gyvenimą gaišti smulkmenoms nėra prasmės. Beje, visais laikais dauguma jaunuolių skeptiškai žiūrėjo į mokslinę karjerą ir tik keli „pradėjo iš naujo“, dar kartą patikrindami, kas buvo laikoma nepajudinama tiesa.

Visada turime prisiminti, kad bet kokia tiesa gimsta kaip erezija ir miršta kaip kliedesys. Tiesa, tiesos gyvenimo trukmės niekas nežino ir jos neįmanoma nustatyti. Šis laikas priklauso nuo naujų žinių metodų ir nepaprasto intelekto mokslininkų atsiradimo greičio. Ką mes žinojome apie organizmų ląstelių struktūrą prieš mikroskopo atsiradimą? Šioje baloje nebuvo nieko kito, išskyrus hipotezes. Mikroskopo išradimas paskatino revoliucinius atradimus ląstelių ir audinių sandaros ir funkcionavimo srityje bei naujų mokslų – citologijos, embriologijos, histologijos – atsiradimą.

Mokslininkus iš esmės tenkino fizinis pasaulio vaizdas, įrėmintas harmoningoje I. Niutono mechanikos sistemoje, ir staiga, o moksle tai visada nutinka, tik staiga atsiranda nepaprasto intelekto žmogus A. Einšteinas, kuris Specialiąją reliatyvumo teoriją iš pradžių pateikia kaip hipotezę. O tai suteikia naują kryptį fizikiniams tyrimams ir priveda prie viso fizinio pasaulio vaizdo, kuris dar neseniai mokslininkams atrodė paprastas, suprantamas ir apskritai neprieštaraujantis, peržiūrą.

Trečias specifinis mokslinių tyrimų bruožas yra nuolatinio savišvietos poreikis, norint ištirti informaciją visais su tyrimų sritimi susijusiais klausimais. Ko gero, jokioje kitoje profesijoje nėra tokio griežto reikalavimo nuolat studijuoti mokslinę literatūrą ir naujausių tyrimų rezultatus, kaip mokslininko profesijoje. Kitų tyrėjų patirtis, pateikiama publikacijose, kaupiama mokslo kartotekoje, kuri bėgant metams pildoma ir yra vertingiausia mokslo žinių priemonė. Ne veltui sakoma, kad tam, kuriam priklauso informacija, priklauso tiesa. Kodėl kartoteka tokia svarbi moksliniame darbe? Nes ji apibrėžia žinomos informacijos lauką ir aiškiai pažymi ribą, už kurios prasideda nežinomybė.

1919 metais Odesos buhalteris I. Gubermanas, pasitelkęs elementariąją algebrą, priėjo beveik prie tų pačių specialiosios reliatyvumo teorijos nuostatų kaip ir A. Einšteinas. Įsivaizduokite jo nuostabą ir nusivylimą, kai sužinojo, kad šios nuostatos jau buvo atrastos. Atskyrimas nuo informacijos apie naujausius tyrimus sumažina mokslinę veiklą iki nieko.

Ketvirtas specifinis mokslo bruožas yra ieškant ir išbandant visus įmanomus kelius, vedančius į tiesą. Tokie keliai yra mokslinės hipotezės. Mokslinė hipotezė visada apima tam tikrus faktus ir prielaidas. Jei hipotezė statoma be mokslinių faktų, tik remiantis prielaidomis, tada dažniausiai ji neturi mokslinės prasmės. Tai labai svarbus metodologinis aspektas, lemiantis mokslinio tyrimo objektyvumą.

Ar kas nors kada nors susimąstė apie klausimą: kodėl iš tikrųjų mokslininkams, užsiimantiems moksliniais tyrimais, į galvą ateina įdomios hipotezės? Kodėl šios hipotezės mums nekyla? Kodėl mes blogesni? Pavyzdžiui, „Rusijos aviacijos tėvas“ Mozhaiskis, kartą vaikščiodamas per lietų, pastebėjo, kaip aplink plytą teka vanduo, tekantis iš kanalizacijos vamzdžio. Žvelgdamas į plytos padėtį, jis sugalvojo lėktuvo sparno formą. Kitas pavyzdys: kai kurių mokslo istorikų teigimu, chemikė Kekulė svajojo apie benzeno žiedo formą. Gal kas nors ateis į galvą, kaip Mozhaiskiui, jei dažniau vaikščiosime per lietų?

Nei vienas, nei kitas. Tik tie, kurie yra pasinėrę į informaciją šia tema, gali pamatyti mokslinę hipotezę. Hipotezė visada remiasi faktais, o pati hipotezė, kaip intuityvi įžvalga, gimsta tik tuo atveju, jei mokslininkas reguliariai suvokia šiuos faktus ir mintyse sukuria įvairių problemos sprendimo sekų variantus. Kitaip nieko nebus.

Galite tai vadinti kitaip: įžvalga, apšvietimas, šeštasis jausmas, dieviškasis apreiškimas, kas tik jums patinka. Tačiau tiesa atskleidžiama tik vertiems, tiems, kurie savo teisę į ją įrodė per ilgus sunkaus darbo metus, o kartais ir per visą savo gyvenimą. Gal todėl nėra jaunų ir uolių Nobelio premijos laureatų?

Kokie mokslinio darbo rezultatai? Tarkime, mokslininkas visą savo gyvenimą paskyrė tam, kad patikrintų daugybę hipotezių, o gyvenimo ir karjeros pabaigoje buvo įsitikinęs, kad visos jos klaidingos. Ar tai gali būti įmanoma? Ir kaip! Žinome pavardes tų mokslininkų, pasiekusių neabejotinos sėkmės, dėsnių ir teorijų kūrėjų, garsių ir originalių hipotezių bei tyrimo metodų autorių. Tačiau šimtai mokslininkų, kurie nepadarė didelių atradimų, pavardžių lieka tik specializuotos mokslinės literatūros metraščiuose. Beveik niekas apie juos nežino. Jie iš naujo patikrino įvairias hipotezes ir įtikino save bei kitus, kad daugelis iš šių hipotezių yra nepagrįstos. Pasirodo, gyvenimas veltui? Jei didelių atradimų nėra, tai koks tu mokslininkas?

Ne, ne veltui. Jų darbas ne mažiau svarbus nei dėsnių ir teorijų kūrėjų darbas. Būtent jų pastangomis sutaupomas kitų mokslininkų nereikalingų ieškojimų laikas ir susiaurėja tiesos paieškos laukas. Su problemos sprendimu susijusių hipotezių gali būti labai daug – dešimtys ir net šimtai. Kyla klausimas: ar būtina viską tikrinti? Gal užtenka patikrinti dešimt, trisdešimt ar tuos, kurie mokslininkui atrodo arčiausiai tiesos?

Specifinis mokslinio tyrimo bruožas yra būtent tai, kad būtina patikrinti visas įmanomas hipotezes. Niekas nežino ir negali žinoti, be to, labai sunku intuityviai nustatyti, kuri hipotezė pasitvirtins atlikus praktinį patikrinimą.

Be to, gali būti keletas tokių tiesų, kurios vėliau suteikia alternatyvias mokslo ir praktikos raidos kryptis. Todėl moksliniams tyrimams reikia kantrybės ir pakartotinių bandymų.

Padarykime keletą išvadų iš pirmosios mūsų paskaitos dalies.

Išvada viena– pesimistas. Mokslinis darbas dažniausiai neatneša nei pinigų, nei šlovės. Kaip rašė K.E Ciolkovskis: „Visą gyvenimą dariau tai, kas man nedavė nei šlovės, nei duonos, bet tikėjau, kad ateityje mano darbas atneš žmonėms duonos kalnus ir jėgos bedugnę“ („Žemės ir dangaus svajonės“) ).

Ar tai reiškia, kad mokslas yra ne šio pasaulio žmonių veikla? Visai ne. Jau mokykloje reikia pradėti ruoštis mokslinei veiklai, mokyti studentus mokslinių tyrimų pagrindų ir ieškoti problemų, turinčių perspektyvų mokslinei praktikai. Reikia atsiminti, kad visuomenė gali būti civilizuota ir konkurencinga tik tada, kai jos mokslo institucijos yra konkurencingos.

Viena pagrindinių dėstytojo užduočių – supažindinti mokinius su naujausiais tiriamo mokslo tyrimais, problemomis, kurias šiuo metu sprendžia mokslininkai, jų sprendimo būdais, praktinėmis galimų sprendimų panaudojimo perspektyvomis. Kalbant apie pinigus ir šlovę, yra daug profesijų, kurios priklauso nuo šias profesijas besirenkančių žmonių entuziazmo. Gydytojo, mokytojo, inžinieriaus profesijos mūsų šalyje nėra labai apmokamos, tačiau be šių profesijų neįmanoma įsivaizduoti visuomenės.

Antra išvada- optimistiškas. Daugelio mokytojų praktika rodo, kad jau nuo 6–7 klasių mokiniai gali būti palaipsniui mokomi mokslinio tyrimo metodikos. Be to, jau mokykloje pavieniai mokiniai gali atlikti labai sėkmingus ir moksliškai įdomius tyrimus.

Trečia išvada– metodinė. Aukščiau pateiktoje medžiagoje pateikiama informacija, kaip organizuoti diskusijas su studentais. Atskirai diskutuojama apie kiekvieną mokslinio tyrimo požymį, pradedant nuo 6 klasės. Juk mokslinio tyrimo specifika – kai kurie mokslinės veiklos šablonai, kurių esmės supratimas leidžia studentui realiai įsivaizduoti mokslininko darbą. Trumpai pakartokime jo pagrindinių etapų seką.

Mus supantis pasaulis gali būti vertinamas kaip praktinėje veikloje kylančių problemų visuma, kurią svarbu išmokti įžvelgti ir suformuluoti šias problemas.

Labai svarbu kartas nuo karto peržiūrėti žinomus modelius, dėsnius ir teorijas, ypač lyginant juos su naujais faktais. Turi būti tikra teorijos ir faktų prieštaravimų „medžioklė“. Būtent prieštaravimai yra mokslo variklis.

Norint sukaupti moksliniam darbui reikalingą informaciją, reikalingas kartotekas. Idealiu atveju kartoteką turėtumėte pradėti sudaryti nuo darželio arba, kraštutiniais atvejais, nuo mokyklos. Kuo didesnė byla nagrinėjama tema, tuo didesnė tikimybė laimėti, t.y. už mokslinį atradimą, garbę, šlovę, pinigus, pagaliau Nobelio premiją. Taip yra, jei į šį klausimą žiūrite su humoru. Bet jei rimtai, kartoteko tvarkymas reikalauja nuolatinio saviugdos – juk reikia ne tik užrašyti faktą, bet ir analizuoti jo santykį su kitais faktais bei teorijomis.

Taigi, palyginę faktus ir teoriją, pamatėme prieštaravimą. Prasideda linksmybės – hipotezių formulavimas prieštaravimui išspręsti ir jų tikrinimas. Hipotezės turi turėti bent dalinį faktinį pagrindą, t.y. būkite moksliniai, ir kuo daugiau hipotezių, tuo didesnė tikimybė, kad bent viena iš jų pasitvirtins.

Bet ar viskas šiuose išvadose atitinka mokslinį darbą, ar kažkas negerai? Tai reikia aptarti su mokiniais.

Biologinio tyrimo struktūra ir turinio ypatumai

Studijuoti yra problemos sprendimas, apimantis teorinę analizę, hipotezių formulavimą, praktinį gautų hipotezių patikrinimą ir rezultatų pristatymą. Moksliniai tyrimai turi tokią struktūrą.

1. Problemos išdėstymas, tyrimo tikslai ir uždaviniai. Nuo to, kaip teisingai suformuluota problema, priklauso viso tyrimo rezultatai. Tyrimo problema – tai organizmo ar bendruomenės gyvybinės veiklos paaiškinimo sunkumai, informacijos apie kokį nors objektą ar procesą trūkumas ar nebuvimas.

Problemos formulavimas prasideda trumpu situacijos, kurioje problema kyla, aprašymu, po kurio seka pačios problemos išdėstymas.

Norėdami suformuluoti problemą apie iškilusį sunkumą, galite naudoti tokią schemą: veiksmo atlikimas (trumpas jo esmės aprašymas) suteikia teigiamą poveikį (nurodykite, kuris iš jų), bet tuo pačiu metu atsiranda neigiamas poveikis (nurodykite, kuris). vienas).

Norėdami suformuluoti problemą dėl informacijos apie kurią nors sistemą trūkumo ar nebuvimo, galite naudoti šią schemą: padidinti sistemos efektyvumą (nurodykite, kuri) galima, jei susidaro specialios sąlygos (nurodykite, kuri).

Remiantis problemos esme, suformuluojamas tyrimo tikslas. Tikslas – laukiamas tyrimo rezultatas.

Pagal tikslą formuluojami tyrimo uždaviniai. Tyrimo tikslai nurodo pagrindinius darbo etapus, iš kurių paprastai yra trys: tyrimo problemos teorinė analizė, problemos sprendimo hipotezių formulavimas į teorinį modelį ir praktinis teorinio modelio ir jo patikrinimas. korekcija.

2. Tyrimo metodų parinkimas. Tyrimo metodų pasirinkimą lemia tikslai. Norint atlikti kiekvieną užduotį, reikia atidžiai apsvarstyti ir pasirinkti teorinius ir (ar) praktinius metodus.

Teoriniai metodai apima: lyginamąją mokslinės literatūros informacijos analizę, modeliavimą, sistemų analizę, prieštaravimų sprendimo metodus, projektavimą ir projektavimą.

Praktiniai tyrimo metodai yra: stebėjimas, matavimas, klausimynai, interviu, testavimas, pokalbis, vertinimo metodas (objekto reikšmingumo, asmens ar įvykio reikšmės nustatymas naudojant specialią vertinimo skalę), nepriklausomų charakteristikų metodas (surašymas). rašytinis objekto, asmens ar įvykių aprašymas, kurį pateikė daugybė žmonių nepriklausomai vienas nuo kito), eksperimentas.

3. Teorinė problemos analizė. Didžioji dauguma mokslinių problemų nėra objektyviai naujos. Mokslininkai juos jau pateikė skirtingomis formuluotėmis ir turi tam tikrus sprendimus. Kitas dalykas – esami sprendimai yra neveiksmingi arba sukelia nepageidaujamų neigiamų pasekmių.

Todėl pirmasis teorinės analizės etapas yra mokslinės ir mokslo populiarinimo literatūros studijavimas ir analizė. Neatlikus tokios analizės yra didelė tikimybė, kad gauti tyrimo rezultatai kartos anksčiau žinomus problemos sprendimus.

Pradedant analizuoti mokslinę literatūrą, visų pirma reikėtų pasirinkti reikiamus šaltinius. Tam geriausia naudoti mokslinės bibliotekos bibliografinio skyriaus sisteminį katalogą.

Dirbdami su kiekviena knyga atidžiai perskaitykite turinį, pasirinkite skyrius ir pastraipas, kurios yra tiesiogiai susijusios su tyrimo problema. Iš šių skyrių išrašomi tik tie fragmentai, kuriuose pateikiama informacija apie problemos sprendimo būdus ir gautus sprendimus. Šie fragmentai išrašomi pilnai arba sudaromos jų anotacijos.

Svarbiausia teisingos mokslinės literatūros analizės sąlyga – palyginti skirtingus problemos sprendimo būdus, kiekviename iš autorių gautų sprendimų nurodant stipriąsias ir silpnąsias puses. Pabaigus mokslinių monografijų analizę, būtina išanalizuoti mokslo populiarinimo literatūrą ir visų pirma mokslo populiarinimo žurnalus. Neretai naujausių tyrimų rezultatai skelbiami mokslo populiarinimo literatūroje.

Antrajame teorinės analizės etape problema sprendžiama dialektinės logikos metodais ir hipotezių formulavimu. Optimalus būdas yra išspręsti problemą naudojant visus aukščiau išvardintus metodus: sistemos analizę, prieštaravimų sprendimo būdus. Šių metodų taikymas bus aptartas antroje paskaitoje.

Trečiajame teorinės analizės etape lyginami mokslinės literatūros analizės procese gauti problemos sprendimai ir dialektinės analizės metu gautos hipotezės. Šio darbo rezultatas – sukonstruotas teorinis tyrimo tikslo modelis tolesniam praktiniam išbandymui.

4. Praktinis teorinio modelio išbandymas. Praktinis teorinio modelio išbandymas paprastai apima šias tris operacijų grupes.

1. Praktinis teorinio modelio išbandymas naudojant eksperimentus ir jo korekcija. Tyrėjas turėtų atsiminti, kad tiesos kriterijus yra praktika, būtent eksperimentinis gautų teorinių nuostatų patikrinimas.

Planuodami eksperimentus, turėtumėte laikytis šių taisyklių: 1) maksimaliai pašalinti iš eksperimento veiksnius, galinčius trukdyti jo vykdymui ar iškreipti rezultatus; 2) pakartotiniai eksperimentai; 3) eksperimento rezultatų palyginimas su kontrolinio eksperimento rezultatais, t.y. nesant fakto, kurio poveikis tiriamas, arba standartinėmis sąlygomis; 4) iš anksto turi būti apskaičiuotos galimos neigiamos pasekmės eksperimento dalyviams; 5) teigiamas eksperimentų rezultatas yra stabilių (atkuriamų) teigiamų rezultatų pasiekimas daugumoje eksperimentų.

2. Sociometrija yra įvairių žmonių nuomonių apie eksperimentinę sistemą tyrimas pokalbių, anketų, interviu, vertinimo metodų ir nepriklausomų charakteristikų, testų pagalba. Sociometrija leidžia pamatyti ir įvertinti eksperimentinės sistemos privalumus ir trūkumus daugelio žmonių – tiek turinčių, tiek su jos kūrimu neturinčių – akimis. Svarbiausia sociometrijos sąlyga – išankstinis apklausos dalyvių supažindinimas su eksperimentiniu modeliu. Žmonės turi žinoti, apie ką jie išsakys savo nuomonę.

Norėdami paruošti klausimus anketai ar interviu, galite naudoti šią schemą:

– Kaip vertinate tiriamą sistemą?
– Kokie, jūsų nuomone, yra teigiami modelio aspektai?
– Kokie, jūsų nuomone, yra neigiami modelio aspektai?
– Kaip manote, ar reikėtų atlikti šiuos sistemos pakeitimus (nurodykite, kokius) – Kokius sistemos pakeitimus siūlote atlikti?

3. Eksperimentų ir sociometrijos rezultatų matematinė analizė apima grafikų, diagramų sudarymą, lygčių sudarymą, taip pat naudingų funkcijų pokyčių koeficientų nustatymą.

Grafikai ir diagramos sudaromos remiantis bendromis taisyklėmis. Kiekvienos naudingosios sistemos funkcijos kitimo koeficientas apskaičiuojamas kaip kiekybinio sistemos naudingosios funkcijos rodiklio prieš poveikį ir kiekybinio naudingos funkcijos rodiklio po poveikio tiriamai sistemai santykis. Naudingų funkcijų pokyčių koeficientai gali būti išreikšti procentais, todėl gautos skaitmeninės reikšmės padauginamos iš 100%.

Matematinis gautų rezultatų apdorojimas leidžia tiksliau nustatyti eksperimentinės sistemos efektyvumą.

5. Išvadų ir pasiūlymų rengimas.Šis tyrimo etapas apima šias dvi dalis.

1. Konstatuojanti dalis.Šioje tyrimo dalyje kiekvienai darbo daliai sudaromos apibendrintos išvados. Remiantis teorine problemos analize, išvadose trumpai atskleidžiamas gautas teorinis modelis, jo stipriosios ir silpnosios pusės. Remiantis praktine darbo dalimi, analizuojami eksperimentų rezultatai, nurodomi korekcijos elementai, kurie buvo įvesti į teorinį modelį, baigiamas tyrimo rezultatas (tikslas).

Remiantis matematiniu eksperimentinių rezultatų apdorojimu ir sociometrija, analizuojami gautos eksperimentinės sistemos veikimo efektyvumo pokyčiai, palyginti su visuotinai pripažintais duomenimis ir žmonių požiūriu į tai.

Reikia atsiminti, kad tyrimo metu galima gauti tiek neigiamų, tiek teigiamų rezultatų. Iš esmės svarbi yra argumentacija, kurią mokslininkas siūlo paaiškinti gautus rezultatus.

Atlikdamas konstatuojamąją dalį, tyrėjas įvertina teorinius ir praktinius tyrimo rezultatus.

2. Prognozavimo dalis.Šioje dalyje suformuluoti pasiūlymai tolesniems tiriamos sistemos tyrimams. Tyrėjas trumpai prognozuoja sistemos tyrimų raidą, suformuluoja jo veikloje galinčias kilti problemas ir trumpą jų sprendimo planą.

6. Naudotos literatūros sąrašo parengimas.(Rusijos Federacijoje kiekvienam leidinio tipui nustatomi valstybiniai bibliografinių aprašų standartai (GOST). Užsienyje leidėjai nustato kiekvieno leidinio tipo bibliografinių aprašų taisykles).

Literatūros, kuri buvo panaudota tyrimo procese, sąrašas gali būti sudarytas dviem būdais: abėcėlės tvarka arba naudojimo tvarka. Jei nurodomos mokslinės monografijos, įrašo forma yra tokia:

1. Ivanovas V.V. Baltijos jūra. – Ryga: Švietimas, 1987 m. – 34–37 p.
Nurodomi darbe panaudoto leidinio puslapiai, tačiau galima nurodyti ir bendrą knygos puslapių skaičių. Tokiu atveju vietoj 34–37 psl. fiksuojamas bendras knygos puslapių skaičius, pavyzdžiui, 205 p.
Jei nurodomi straipsniai iš mokslinių žurnalų ar laikraščių, įrašymo forma yra tokia:

2. Petrovas A.N. Moritssalos gamtos rezervatas//Gamta ir mes. – 1989. – Nr.7. – P. 32–41.

Suformuluosime keletą išvadų dėl šios paskaitos dalies. Patartina supažindinti studentus su mokslinių tyrimų technologija per keletą diskusijų apie atskirus jos etapus klasėje. Kartu patartina mokytojo pasakojimą apie kiekvieno etapo ypatybes papildyti mokinių rašytiniais apmąstymais (esė) šio etapo reikšmės tyrimo procesui ir jo rezultatams tema. Esė rekomenduojama kurti grupėmis, po to perskaityti ir aptarti, o kitoms grupėms pavesta paneigti pagrindines skaitomo rašinio išvadas.

Mokinių supažindinimo su biologiniais tyrimais metodika

Mokslinių tyrimų technologijų mokymo studentams patirtis leidžia pasiūlyti tokį požiūrį kaip vieną iš galimų mokymo metodų variantų:

6–9 klasės – tiriamosios veiklos elementų studijos;

10–11 klasės – holistinis mokslinių tyrimų technologijos tyrimas.

Neabejotina, kad tarp pradinių klasių mokinių visada atsiras aukšto intelekto vaikų, kurie iki 7–9 klasės sugebės atlikti visapusišką biologinį tyrimą, tačiau tokių vaikų yra nedaug.

Mokslinės ir populiariosios literatūros analizės mokymai

6–8 klasėse mokinius rekomenduojama mokyti dirbti su informacija iš mokslinės ir mokslo populiarinimo literatūros. Yra penki tokio darbo variantai (pagal sudėtingumo laipsnį): 1) kartoteka (anotacijų rinkinys); 2) enciklopedinė nuoroda; 3) ataskaita; 4) abstraktus; 5) apžvalginė analizė.

Iš karto reikėtų pasakyti apie darbo kiekį. Deja, mokytojai dažnai perdeda reikalavimus dėl studentų ataskaitų apimties. Informacinio darbo apimtis turi būti griežtai ribojama, laikantis principo: žodžių turi būti mažai, minčių perkrauta. Tuo abejojantiems galima priminti, kad A. Einšteino daktaro disertacija apie specialiąją reliatyvumo teoriją buvo pateikta tik 25 puslapiuose. Ir tai buvo tuo metu, kai panašios disertacijos buvo parašytos ne mažiau nei 150–200 puslapių.

Kortelės rodyklė yra kortelių rinkinys, trumpai apibendrinantis straipsnio ar knygos turinį. Mokytis sudaryti kartoteką reikėtų pradėti nuo vadovėlio tekstų. Apytikslis anotacijos planas galėtų būti toks: 1) teksto pavadinimas; 2) pagrindinės teksto mintys; 3) faktai, argumentai ir patirtis, pagrindžiantys pagrindines idėjas; 4) prieštaravimai tarp argumentų; 5) problemos (informacijos apie ką nors trūkumas arba nebuvimas). Kortelės dydis yra ne daugiau kaip pusė A4 formato puslapio (900 ženklų).

Enciklopedinė nuoroda yra kortelių rinkinys pasirinkta tema. Enciklopedinių nuorodų kiekis kasmet auga.

Pranešimas yra tekstas, kuriame lyginamos dviejų ar daugiau mokslininkų nuomonės ir tyrimų rezultatai pasirinkta tema. Pirmajame mokymo etape galima sudaryti pagrindines ataskaitas, remiantis medžiaga iš enciklopedijos ar interneto (tai labiau informacinė žinutė nei ataskaita). Pagrindinis pranešimo tikslas – palyginti skirtingas nuomones ir ieškoti galimų prieštaravimų. Ataskaita neturi viršyti 3 puslapių.

Esė nuo pranešimo skiriasi tuo, kad, remdamasis skirtingų mokslininkų nuomonių palyginimu pasirinkta tema, santraukos autorius formuluoja problemas (prieštaravimus) ir iškelia hipotezes jų sprendimams. Ši darbo forma įvertinta aukščiau nei ataskaita. Santraukos apimtis – ne daugiau kaip 5 puslapiai.

Apžvalgos analizė– tai santrauka, kurioje išdėstytos pagrindinės šios temos mokslinės nuomonės, tyrimų rezultatai, atliekama lyginamoji jų analizė, formuluojamos problemos (prieštaravimai), iškeliamos hipotezės. Recenzijos analizės apimtį patartina apriboti iki 7–10 puslapių.

Mokymas formuluoti problemas, jas spręsti ir iškelti hipotezes

Šią didelę ir gana sudėtingą skyrių išsamiai apsvarstysime antroje ir trečioje paskaitose.

Stebėjimų, matavimų, eksperimentų mokymas

Tai tradiciniai biologinių tyrimų elementai. Šių studijų metodų mokymai vykdomi programos laboratorinių ir praktinių darbų rėmuose. Tačiau būtina padaryti vieną svarbų papildymą iš išradingumo uždavinių sprendimo teorijos (TRIZ, plačiau apie TRIZ kitose paskaitose). Matavimai turi būti atliekami pagal šias taisykles.

1. Norint tiksliai nustatyti sistemos būseną, būtina nuosekliai matuoti visus jos pokyčius.

2. Jei neįmanoma išmatuoti pačios sistemos parametrų, tai galima padaryti naudojant jos kopiją arba atitinkamą modelį.

3. Jei sistemos parametrų matavimas sukelia didelių sunkumų, tuomet patartina keisti sistemą taip, kad nereikėtų šių parametrų matuoti.

4. Matavimų tikslumą galima pagerinti lyginant sistemą su vienu ar keliais etalonais, kurių parametrai yra žinomi.

Tyrimo planavimo dėstymas 8–11 klasėse

Tyrimo planavimas – tai speciali kūrybinių užduočių serija studentams, kurias atlikę jie sukuria siūlomo tyrimo plano aprašymą. Šį darbą patartina pradėti jau 8 klasėje. Vidurinėje mokykloje šis darbas turėtų būti privalomas mokinių edukacinės veiklos komponentas.

Štai keletas tokių užduočių pavyzdžių.

1. Sudarykite planą savo mokyklos apylinkėse tirti aplinkos būklę, kaip rodiklius naudodami medžius, kerpes, rūšinę sudėtį ir žolinių augalų skaičių.

2. Kai kuriais duomenimis, žmonių nutukimas yra genetinė liga, o ne neracionalaus gyvenimo būdo pasekmė. Sukurkite tyrimą, kad nustatytų tikrąsias nutukimo priežastis.

3. Mokslininkai išsiaiškino, kad žmogaus širdies darbo nepakanka kraujui pumpuoti po visą organizmą. Sudarykite tyrimų, kuriuos mokslininkams reikėjo atlikti, planą.

Tyrimo planavimą patartina atlikti mokinių grupėmis ar poromis. Šios formos, ypač grupinė, užtikrina optimalų studentų bendravimo organizavimą.

Studentams galima pasiūlyti tokį šios problemos sprendimo algoritmą, kuris yra tik vienas iš galimų tyrimo planavimo algoritmų.

1. Nustatyti tyrimo tikslą: kokio rezultato tikimasi gauti tyrimo metu? Kokia praktinė tyrimo prasmė?

2. Nustatyti tyrimo tikslus ir metodus – darbo etapų seką tikslui pasiekti.

3. Suformuluokite tyrimo problemą – sunkumą, kurį reikia pašalinti, informacijos apie tyrimo tikslą trūkumas ar nebuvimas.

4. Suformuluokite tyrimo hipotezę (-es) – prielaidą apie galimą problemos sprendimo būdą.

5. Parašykite trumpą informacijos, kurią reikia gauti iš mokslinės literatūros, apibūdinimą, norint sukurti teorinį probleminės situacijos modelį.

6. Parašykite stebėjimų, eksperimentų ir matavimų, kuriuos reikia atlikti norint patikrinti hipotezę (-es), aprašymą.

7. Kokios bus išvados iš tyrimo rezultatų?

Studijų planavimo pavyzdys

Mokslininkai nustatė, kad tik 10% žmogaus ląstelių DNR reguliariai veikia baltymų sintezėje. Kokius tyrimus mokslininkai turėjo atlikti, kad padarytų šią išvadą? Sudarykite tam planą.

Mes planuojame tyrimą pagal šį algoritmą.

1. Tyrimo tikslas – nustatyti reguliariai veikiančių genų tūrį ir sudėtį, palyginti su bendru genų tūriu. Praktinė tyrimo reikšmė slypi daugeliu aspektų, pavyzdžiui, suvokiant, kurie genai intensyviai dirba ir, galbūt, greičiau susidėvi ir kaip tai įtakoja žmogaus gyvenimo trukmę. Kitas variantas – bandyti surasti genų darbo reguliavimo mechanizmą, ypač išjungiant tuos genus, kurių darbas tam tikrame amžiuje yra nepageidaujamas.

2. Tyrimo tikslai:

1) mokslinės literatūros analizė: mokslinėje literatūroje rasti informacijos apie genų darbą;

2) eksperimentiniai tyrimai genų ekspresijai nustatyti (baltymams nustatyti bus naudojami cheminiai metodai);

3) eksperimentinių tyrimų rezultatų palyginimas su mokslinės literatūros duomenimis.

3. Tyrimo problema – būtina gauti tikslią informaciją apie darbo intensyvumą ir nuolat veikiančių žmogaus genų sudėtį per jo gyvenimą.

4. Hipotezių gali būti daug, tačiau apsiribosime viena: žmoguje reguliariai veikia ne visi genai, o tik dalis jų, užtikrinantys normalioms gyvenimo funkcijoms palaikyti reikalingų baltymų sintezę. Studentams patartina kelti daug hipotezių, tačiau tolimesnius tyrimo žingsnius rekomenduojama planuoti remiantis viena hipoteze, kuriai studentai teiks pirmenybę. Likusių hipotezių tyrimo planavimas gali būti rekomenduojamas kaip namų darbas arba užduotis giliam kurso studijavimui (diferencijavimui).

5. Iš mokslinės literatūros reikia gauti tokią informaciją: kurie genai veikia ir kaip intensyviai, kurie genai įjungiami tik tam tikru laikotarpiu, kurie dirba nuolat. Palyginti informaciją iš skirtingų mokslinių šaltinių, formuluoti prieštaravimus probleminių klausimų forma.

6. Eksperimentai apima susintetintų baltymų nustatymą izoliuotuose žmogaus organizmo audiniuose, o vėliau palyginimui pageidautina atrinkti skirtingus audinius. Būtina nustatyti, kurie baltymai bus sintetinami. Be to, norint įvertinti su amžiumi susijusius genų ekspresijos pokyčius, reikia paimti audinių mėginius iš įvairaus amžiaus žmonių.

7. Išvadose turi būti pateikti kiekvieno darbo (užduoties) etapo rezultatų apibendrinimai, eksperimentų rezultatų ir teorinio modelio palyginimas, rezultatų atitikties hipotezei įvertinimas ir tolesnių perspektyvų formulavimas. tyrimai.

Iš šios paskaitos dalies padarykime keletą išvadų. 6–7 klasėse mokiniai pradeda pradinį mokslinių tyrimų technologijų mokymą. Anotacijų kortelių, enciklopedinių nuorodų, pranešimų, tezių rengimą planuoja mokytojas, atsižvelgdamas į specifinį temų turinį ir papildomos literatūros prieinamumą. Analitines apžvalgas rekomenduojama atlikti vidurinėje mokykloje. Praktiniai ir laboratoriniai darbai, eksperimentai ir matavimai klasėje ir namuose leidžia įvaldyti pagrindinius tiriamosios praktikos įgūdžius.

Nuo 8 klasės patartina įtraukti užduotis apie biologinių tyrimų planavimą. Iš pradžių kaip apibendrinantys darbai dviem ar trimis temomis, kad mokiniai turėtų galimybę rinktis. Šiuo tikslu studentams siūlomos kelios temos. 10–11 klasėse tokias užduotis patartina įtraukti į kiekvienos temos turinį tiek pamokoje, tiek atliekant namų darbus.

Studentai įvaldę mokslinių tyrimų planavimą leidžia atskiriems studentams laikui bėgant pereiti prie faktinių mokslinių tyrimų. Šį pasirinkimą daro patys mokiniai, dažniausiai tai susiję su tyrimais aplinkosaugos ir aplinkosaugos temomis, taip pat su vaikų ir suaugusiųjų gyvensenos problemomis bei jos įtaka sveikatai. Naujausi darbai atliekami naudojant klausimynus, testavimą ir kitus sociometrinius metodus.

Klausimai ir užduotys

1. Pasiūlyti temas ir apibūdinti metodus, kaip su studentais vykti diskusijas apie specifinius mokslinio tyrimo ypatumus.

2. Ar teisinga sakyti, kad ginče gimsta tiesa? Kai kurie mokslininkai teigia, kad ginče tiesa negimsta, o ieškant tiesos nustatomi tik prieštaravimai. Kam tikėti? Kodėl?

3. Jaunas ir ambicingas mokslininkas tvirtai nusprendė, kad sulaukęs 30 metų jis tiesiog privalo gauti Nobelio premiją už atradimą, kurį tikrai padarys. Ar įmanoma tokį atradimą planuoti iš anksto? Ar galite man pasakyti planavimo paslaptį?

4. Sudarykite planą ištirti vegetariškos mitybos poveikį žmogaus sveikatai.

5. Sukurti metodiką, kaip mokyti studentus planuoti mokslinius tyrimus, naudojant nuolatinio saviugdos įtakos žmogaus gyvenimo trukmei tyrimo plano sudarymo pavyzdį.

Literatūra tolesniam skaitymui

1. Altshuller G.S. Rasti idėją – Novosibirskas: Nauka, 1986. – 209 p.

2. Babansky Yu.K. Mokymosi proceso intensyvinimas // Biologija mokykloje. – 1987. – Nr.1. – P. 3–6.

3. Clarin M.V. Pasaulinės pedagogikos naujovės: mokymasis tyrinėjant, žaidžiant ir diskutuojant. (Užsienio patirties analizė.) - Ryga, NPC "Eksperimentas", 1995. - 176 p.