что такое биологический эксперимент

Что такое биологический эксперимент

Код ОГЭ: 1.1. … Методы изучения живых объектов. Биологический эксперимент. Наблюдение, описание, измерение биологических объектов.

Живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и дает комплексное представление о жизни как о природном явлении. Живая природа является сложной, многокомпонентной и строго упорядоченной системой.

В настоящее время выделяют 5 основных уровней организации живой материи:

Методы изучения живых объектов: описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.

Описательный метод широко применялся ещё учёными древности, которые занимались сбором фактического материала и его описанием. В основе этого метода лежит наблюдение. Практически до XVIII в. биологи в основном занимались изучением и описанием животных и растений, делали попытки первичной систематизации накопленного материала.

Сравнительный метод стал применяться в XVII в. и позволил выявлять сходства и различия между организмами и их частями. Использование сравнительного метода позволило получить данные, необходимые для систематизации растений и животных. В XIX в. метод был использован при разработке клеточной теории и обосновании теории эволюции.

Исторический метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставить их с ранее известными результатами. Этот метод стал широко применяться во второй половине XIX в. благодаря работам Ч. Дарвина, который с его помощью научно обосновал закономерности появления и развития организмов, становления их структур и функций во времени и пространстве.

Благодаря появлению в XX в. новых приборов для проведения биологических исследований ведущим в биологии стал экспериментальный метод. Широко применять в биологии этот метод стали 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 внёс Г. Мендель. Он, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал биологический эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов.

Наблюдение — целенаправленное выявление объектов и закономерностей в естественных условиях;

Описание — фиксация сведений об объекте средствами естественного или искусственного языка (в биологии сформированы научные понятия, обозначаемые специальными терминами);

Измерение — сравнение объекта по каким-либо свойствам с эталоном (с граммом, с метром и др.);

Биологический эксперимент — выявление свойств живых объектов в искусственно созданных условиях.

Современное научное исследование

Сначала на основании собранных фактов учёным формулируется проблема исследования. Для её решения выдвигаются гипотезы, каждая из которых проверяется экспериментально, путём применения соответствующих методов исследования, в процессе чего могут быть получены новые научные факты. Если эти факты противоречат выдвинутой гипотезе, то она отвергается. Если же гипотеза согласуется с полученными фактами и позволяет делать верные прогнозы, то она может стать теорией. Некоторые теории устанавливают связи между различными явлениями. Это правила и законы. Из правил возможны исключения, а законы действуют всегда.

В биологических исследованиях всё 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).

В настоящее время в биологии широко применяют различные виды микроскопии (в том числе электронную), биохимические методы, разнообразные методы культивирования и прижизненного наблюдения культур клеток, тканей и органов, метод меченых атомов, рентгеноструктурный анализ, ультрацентрифугирование, хроматографию и т. д.

Это конспект по биологии «Методы изучения живых объектов». Выберите дальнейшие действия:

Источник

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Методы исследования в науке

Биология — это наука. Что отличает науку от других сфер человеческой деятельности? Подход к изучению явлений. Этот подход — научный метод.

Научный метод — совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки.

Научный метод предполагает определенный системный подход:

Прогноз: формулирование следствий из предложенной гипотезы или принятой теории с помощью дедукции, индукции или других логических методов.

Проверка прогнозируемых следствий с помощью эксперимента.

Важно понимать отличие между понятиями гипотеза и теория.

Почему мы говорим о цитологии как о клеточной теории — потому что этому предшествовал огромный научный процесс наблюдения, сбор статистики — качественные и количественные данные; систематизация полученных результатов, были сформулированы гипотезы и прогнозы, которые затем были экспериментально проверены и подтверждены. Более того, на основе этой теории были сделаны следующие предположения, и они тоже были экспериментально подтверждены.

Методы изучения живых объектов

Считается идеальным, когда используются все эти методы в совокупности.

Биологический эксперимент

Наблюдение, описание и измерение биологических объектов

Наблюдение — это непосредственное, целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление.

Эмпирическое описание — это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, данных в наблюдении.

По сути это «перевод» того, что было увидено или услышано на научный язык — понятия и определения, знаки, схемы, рисунки, графики и цифры (статистические данные).

В отличие от эксперимента, при эмпирическом методе познания нельзя вмешиваться в изучаемый процесс, нельзя влиять или изменять условия его протекания.

Для наблюдения используют так же различные технические — опосредованные средства.

Процесс естественно — научного познания существенно зависит от развития используемых наукой технических средств.

Трудно переоценить роль микроскопа в биологии. Именно благодаря ему человек открыл для себя микроорганизмы. На сегодняшний момент существуют микроскопы, позволяющие исследовать живые организмы на внутриклеточном уровне.

Статистические измерения — измерения величин, не изменяющихся во времени.

Динамические измерения — измерения величин, меняющих свое значение во времени (давление, температура, плотность популяции и т.д.)

Методы исследования в науке довольно разнообразны, но все они базируются на научных методах познания, которые отличаются определенным подходом.

Знание этой информации помогает отделить действительные научные исследования от различных широкораспространенных околонаучных экспериментов.

Биологические науки

ПО СИСТЕМАТИЧЕСКИМ КАТЕГОРИЯМ:

ПО УРОВНЯМ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ:

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИЗУЧАЕМЫХ ПРОЦЕССОВ:

Источник

Биология. 5 класс

Конспект урока

Урок 2. Методы изучения биологии

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

Биология, научный метод, наблюдение, эксперимент

Научный метод – это совокупность приемов и операций, используемых при построении системы научных знаний.

Наблюдение – метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте (восприятие природных объектов с помощью органов чувств).

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.

Измерение – это определение количественных значений тех или иных признаков изучаемого объекта или явления с помощью специальных технических устройств.

Обязательная и дополнительная литература по теме

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сегодня на уроке мы обсудим с вами методы изучения природы.

Методом – называется последовательность действий, приводящих к определённому результату.

Ну, например, нам надо с вами порезать яблоко, сделать это можно разными методами. Я предлагаю вашему вниманию набор инструментов. Итак, что же нам выбрать ну, если мы хотим отрезать кружок от яблока, мы, скорее всего, воспользуемся с вами обычным ножом и разделочной доской. Попробуем, ура, получилось. Может быть, перед нами стоит более сложная задача и нам требуется нарезать яблоко дольками, для этого я предлагаю использовать вот такую яблокорезку, обратите внимание, ячейки яблокорезки разрежут яблоко на ровные дольки и при этом будет удалена сердцевина яблока. Приступаем. Отлично у нас всё с вами получилось. Но может быть, стоит задача измельчить яблоко, для этого я предлагаю использовать тёрку.

Результат использования данного метода налицо, подведём итог: метод, который мы выбираем для того, чтобы действовать, зависит от тех целей, которые мы перед собой ставим и того инструмента, который мы имеем, но сегодня речь пойдёт о научном методе.

Научным методом, ребята, называется совокупность способов получения новых знаний. Мы ведь с вами на уроки и приходим, чтобы получать новые знания. И среди научных методов выделяют три основных, именно эти методы я сегодня вам и продемонстрирую.

Для познания живой природы учёному очень важно правильно выбрать путь исследования, или метод (от греч. методос – способ познания), которым он будет пользоваться. Различают практические и теоретические методы. К практическим методам относят наблюдение и эксперимент (опыт). Теоретические методы связаны с объяснением результатов, полученных в ходе наблюдения или опытным путём. Они приводят к установлению различных закономерностей и взаимосвязей, а в конечном итоге – законов природы. Знание этих законов позволяет человеку понимать процессы, происходящие в живой природе, предвидеть их и использовать в практических целях.

Этот метод остаётся важным методом научного познания сегодня. Например, можно наблюдать за поведением животных в природе.

Так как наблюдение даёт возможность получить ответ па поставленный вопрос, оно должно быть целенаправленным, то есть иметь определённую цель. Для того чтобы достигнуть поставленной цели, необходимо разработать план наблюдения, то есть порядок действий. Получаемые в ходе наблюдения ответы на поставленные вопросы необходимо как можно подробнее записывать в специальный дневник наблюдения. При этом ничего от себя добавлять нельзя. Для получения достоверных результатов необходимо провести повторные наблюдения в тех же условиях.

Эксперимент (от лат. экспериментум – проба, опыт) – более сложный, чем наблюдение, практический метод. С его помощью можно подтвердить или опровергнуть какое-либо предположение. От наблюдения эксперимент отличается активным воздействием на изучаемый объект.

Например, можно опытным путём установить, как влияет полив на рост растения.

Если при соблюдении одних и тех же условий результаты нескольких опытов совпадают, то говорят о достоверности полученных данных.

Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение – это определение количественных значений тех или иных признаков изучаемого объекта или явления с помощью специальных технических устройств. Самым простым измерительным инструментом является линейка. С её помощью измеряют длину, ширину и высоту предметов. Для измерения массы тел используют весы, для измерения температуры – термометры. Хорошо знаком вам прибор для измерения времени – часы. Для проведения сложных измерений конструируют специальные приборы.

Разбор типового тренировочного задания:

Тип задания: Добавление подписей к изображениям;

Текст вопроса: Подпишите приборы.

Правильный вариант ответа:

Разбор типового контрольного задания

Тип задания: Выделение цветом;

Текст вопроса: Теоретические методы исследования

Источник

ГДЗ биология 5 класс Пасечник С бабочкой Дрофа 2020 Линейный курс Задание: 6 Эксперимент в биологии

Стр. 42. Вопросы в начале параграфа

№ 1. С какой целью проводят научные исследования?

Научные исследования проводят для того, чтобы изучить, описать или пояснить какое-то определенное явление, а также предложить новый метод в решении поставленной задачи (действий, ради которых и начинало проводиться это научное исследование).

№ 2. От чего зависит выбор методов в научном исследовании?

В работе все методы научного исследования органично дополняют друг друга и взаимосвязаны. Выбор какого-то определенного метода зависит, прежде всего, от специфики исследования, от плюсов и минусов самого метода, а также от того, какие результаты ожидается получить. Например, сравнительный анализ позволяет выделить причинно-наследственные связи, выстроить логическую цепочку.

Стр. 45. Вопросы после параграфа

№ 1. Какое значение имеют биологические исследования?

Биологические исследования являются основными методами анализа, которые применяются при исследовании живой материи. Они позволяют выяснить влияние разных факторов (температура, освещенность, влажность и т.д.) на живой организм.

№ 2. Какие этапы выделяют в научном исследовании?

В научном исследовании выделяют следующие этапы:

Наблюдение за изучаемым объектом или явлением;

Обобщение полученных результатов в результате наблюдения;

Разработка и проведение эксперимента;

Анализ и сравнение полученных результатов эксперимента;

№ 3. Что такое научный эксперимент? С какой целью он проводится?

Научный эксперимент – это наблюдение, которое производится в специально организованных и контролируемых условиях и позволяет установить, как все эти условия влияют на конкретный объект или явление. Он проводится для того, чтобы подтвердить или опровергнуть научные предположения, которые называются гипотезами.

№ 4. Почему в эксперименте проводят наблюдение как минимум за двумя группами объектов?

Две группы объектов выбирают, чтобы сравнить полученные результаты и сделать максимально точный вывод. Также наблюдение как минимум за двумя группами позволяет не только подтвердить предположения, но и опровергнуть их, подкрепляя надежной доказательной базой.

№ 5. Чем гипотеза отличается от закона или теории?

Гипотеза – это научное предположение, которое поясняет возможные причины определенных явлений и выдерживает проверку эмпирическими методами. В результате исследований она либо подтверждается и принимает статус закона, либо опровергается.

Закон является описанием неизменных регулярностей, которые происходят в природе постоянно (например, естественный закон или закон природы). Его свойства – необходимость возникновения при точно сформулированных условиях, периодичность.

Теорией называют совокупность нескольких таких законов, которые относятся к одной и той же области познания. Не редко понятия «теория» и «закон» употребляются как равноправные.

Стр. 45. Подумайте

Чем эксперимент отличается от наблюдений?

Эксперимент является методом научного познания, для реализации которого объект погружается в искусственно созданные условия, а его поведение управляется экспериментатором. Цель его состоит в проверке гипотезы, в поиске новых фактов, которые бы смогли дать ответы на важные научные вопросы.

Наблюдение является методом познания, при котором наблюдающим изучаются и фиксируются свойства исследуемого объекта. При таком методе вмешательства в естественную среду минимальны, а выполнять наблюдение можно даже без специальных знаний и при отсутствии техники и оборудования.

Главным отличием эксперимента от наблюдений является способ взаимодействия с изучаемым объектом. Во время эксперимента происходит активное вмешательство в ход событий и их направление в нужное русло, тогда как при наблюдении наблюдатель стоит в стороне и только изучает объективные данные. Во время эксперимента подтверждается гипотеза, которая была сформулирована ранее. Во время наблюдения получают новые данные и собирают ранее неизвестную информацию.

Стр. 45. Задание

№ 1. Используя дополнительные источники информации (научно-популярную литературу, справочники, статьи, в том числе и ресурсы сети Интернет), выясните, какие биологические эксперименты проводятся в настоящее время. Выберите из них наиболее понравившийся вам и подготовьте о нём краткое сообщение.

На сегодняшний день одним из биологических экспериментов является исследование влияния условий космического полёта на эмбриогенез, онтогенез, органогенез и поведение гетеротрофных организмов (рыб), обитающих в водной среде, которое называется «Аквариум». Проводит его институт медико-биологических проблем Российской академии наук. Областью исследования является космическая биология и биотехнология.

Цель данного эксперимента заключается в исследовании всех этапов процесса онтогенетического развития у органогенеза у гетеротрофных водных организмов в условиях космического полета. Также изучается и влияние микрогравитации на поведенческие реакции этих организмов. Все это необходимо для решения вопросов фундаментальной биологии, а именно для реализации в дальнейшем возможностей использовать водные организмы в качестве биологического звена, которое позволит обеспечить жизнедеятельность экипажей пилотируемых космических комплексов.

К основным научным задачам относят исследование поведения рыб в условии космического полета и изучение возможности продолжительного содержания их на борту орбитальной станции. Также во внимание берется разработка способов и методов культивирования водных организмов на борту космических аппаратов. В качестве объекта используются рыбы медака и личинки комара хирономиды.

№ 2. Самостоятельно поставьте биологический эксперимент. Возьмите две небольшие баночки. В каждую из них налейте воды. Поместите в них по луковице, как показано на рисунке 25. Одну баночку с луковицей поставьте на окно, которое хорошо освещается солнцем, а другую – там, где практически солнца не бывает. Температура в обоих случаях должна быть одинаковой. По мере необходимости доливайте в баночки воду. Проведите наблюдение за происходящими изменениями в течение 10 дней. Результаты наблюдений записывайте в таблицу «Влияние света на развитие листьев лука» (табл. 3)

Таблица 3. Влияние света на развитие листьев лука

Сделайте выводы о влиянии уровня освещённости на развитие листьев лука.

Луковицы в обеих баночках дали корни, которые практически ничем не отличаются. Листья же визуально значительно отличаются. У луковицы, которая прорастала в темноте, листья очень светлые, сильно вытянутые и слабые. Так произошло, потому что растению не хватало солнечного света, а значит, у него не было возможности полноценно фотосинтезировать. У луковицы, которая прорастала в месте, которое хорошо освещалось солнцем, крепкие, темно-зеленые и сочные листья. Благодаря тому, что всегда был доступ к свету, процесс фотосинтеза происходил активно без нарушений. При этом можно было наблюдать, что у лука, который рос в темноте, листья появились первыми и выросли быстрее.

Стр. 48. Задания для любознательных

№ 1. Используя в качестве образца инструкцию по выращиванию кристаллов соли на с. 14 учебника, предложите план проведения эксперимента «Влияние условий (температура, концентрация раствора, использование различных видов соли и т. д.) на образование и рост кристаллов».

План проведения эксперимента:

Внимательно изучить, что такое солевой раствор и каковы его свойства.

Соляной раствор должен быть насыщенным. Воды нужно брать из расчета 40 грамм соли на 100 грамм горячей воды.

Вода обязательно должна остыть, после чего ее нужно отфильтровать, процеживая через несколько слоев марли или фильтровальную бумагу.

Кристаллик соли, прикрепленный к леске, не должен касаться дна емкости.

Чтобы обеспечить рост кристаллов, нужно поставить емкость в темное место и соблюдать комнатную температуру.

Ни в коем случае нельзя передвигать или трясти емкость, так как можно нарушить естественный процесс образования кристаллов соли.

№ 2. Сформулируйте проблему исследования, интересную для вас. Предложите этапы этого исследования.

Мне интересно исследование дыхания растений. Как показывают наблюдения за растениями, они могут дышать. В процессе дыхания растения поглощают кислород, а выделяют углекислый газ. Так же, как и все живые организмы на нашей планете, они получают энергию солнца, которая необходима для их жизнедеятельности. Интересно узнать, растение дышит определенными органами или нет? Этапы такого исследования могут выглядеть так:

Выдвижение гипотезы о том, что растения могут дышать отдельными органами, например, листьями, корнями или стеблями. Либо у них дышит только один орган.

Проведение эксперимента, для которого берется три прозрачные емкости. В первую емкость помещаются семена прорастающих растений, например, фасоли. Во вторую – корнеплоды моркови. В третью – свежесрезанные стебли растений с листьями. Емкости плотно закрываются и оставляются в темном месте. На следующий день нужно проверить изменения в составе воздуха во всех емкостях.

Анализ и сравнение результатов эксперимента. На стенках емкостей мы увидим пузырьки – конденсат, который образовался в результате дыхания растения.

Подведение итогов. Можно прийти к выводу, что все части растения дышат.

Глава 1

Строение и многообразие живых организмов

Источник