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:
- Наблюдение фактов и их измерение
, т.е. описание наблюдения — количественное
и\ или качественное
.
- Анализ полученных результатов — систематизация, выявление главного и второстепенного.
- Обобщение — формулирование гипотез и потом уже — теорий .
Прогноз: формулирование следствий из предложенной гипотезы или принятой теории с помощью дедукции, индукции или других логических методов.
Проверка прогнозируемых следствий с помощью эксперимента.
Обратите внимание на 5-ый пункт. Без него нельзя считать подход научным !
Важно понимать отличие между понятиями гипотеза и теория .
- Гипотеза -это утверждение, предположение, которое еще не доказано .
Когда гипотезу доказывают, она становится теорией
, теоремой или фактом. Опровергнутая гипотеза переходит в разряд ложных утверждений
. Гипотеза, которая еще не доказана, но и не опровергнута, называется открытой проблемой
.
- Теория - система знаний, выстроенная на доказанной научным методом гипотезе.
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
- Наблюдение (эмпирический метод познания) — описание того или иного биологического объекта или процесса;
- Сравнение — необходимо для того, чтобы найти закономерности — то, что является общим для разных явлений;
- Эксперимент — создаются условия, в точности соответствующие наблюдаемым , при этом выясняются свойства биологических объектов; фиксируются качественные и количественные характеристики.
- Исторический метод — информация, сведения,данные, уже полученные и доказанные в прошлом, раскрывают и объясняют законы развития живой природы в настоящем.
Считается идеальным, когда используются все эти методы в совокупности.
Биологический эксперимент
- Качественный эксперимент т — самый простой вид биологического эксперимента — его цель —установить наличие или отсутствие предполагаемого в теории явления.
- Измерительный эксперимент — выявление какой-то количественной характеристика объекта или процесса.
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 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.)
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:
- вирусология (царство вирусы);
- микробиология, бактериология (царство бактерии);
- ботаника (царство растения);
- микология (царство грибы);
- зоология (царство животные):
ПО УРОВНЯМ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ:
- молекулярная биология - на молекулярном уровне;
- цитология, цитогенетика - на клеточном уровне;
- морфология и физиология - на организменном уровне;
- экология, популяционная экология - на популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном уровне.
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИЗУЧАЕМЫХ ПРОЦЕССОВ:
- генетика - наука о процессах наследственности и изменчивости;
- эмбриология - наука об эмбриональном развитии;
- теория эволюции - наука об эволюционном учении;
- этология - наука о поведении животных;
- общая биология - наука о закономерностях и процессах, общих для живой природы.
| Агробиология | Прикладная наука, обобщающая знания из области биологии, имеющие отношение к выращиванию культурных растений (растениеводству) и разведению домашних животных (животноводству) |
| Альгология | Раздел ботаники, изучающей водоросли |
| Анатомия человека | Наука о строении, форме человеческого организма, его органов и образующих их тканей |
| Биогеоценология | Биологическая дисциплина, изучающая растительные и животные сообщества в их совокупности, т.е. биоценозы, их состав, развитие, распределение в пространстве и во времени, происхождение |
| Биометрия | Раздел статистики, с помощью методов которого производят обработку экспериментальных данных и наблюдений, а также планирование количественных экспериментов в биологических исследованиях |
| Биотехнология | Интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения |
| Биофизика | Раздел физики и современной биологии, изучающий физические аспекты живого на всех уровнях, начиная от молекул и клеток и заканчивая биосферой в целом |
| Биохимия | Наука о химическом составе живых клеток. организмов и о химических процессах, лежащих в основе их жизнедеятельности |
| Ботаника | Система наук, изучающая растительный мир, его многообразие, строение, жизнедеятельность, распространение растений, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития |
| Бриология | Раздел биологии, изучающей мхи |
| Вирусология | Раздел биологии, изучающей вирусы |
| Генетика | Наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организма |
| Гидробиология | Наука о жизни и биологических процессах в воде |
| Гистология | Раздел биологии, изучающей строение тканей живых организмов |
| Дендрология | Раздел ботаники, изучающей древесные растения (деревья, кустарники и кустарнички) |
| Зоология | Система наук, изучающих животный мир, его многообразие, строение, жизнедеятельность, распространение животных, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и исторического развития |
| Ихтиология | Раздел зоологии, изучающий рыб |
| Микология | Наука о грибах |
| Микробиология | Наука, изучающая микроорганизмы (невидимые невооруженным глазом): бактерии, микроскопические грибы и водоросли |
| Молекулярная биология | комплекс биологических наук, изучающих механизмы хранения, передачи и реализации генетической информации, строение и функции нерегулярных биополимеров (белков и НК) |
| Морфология | Наука, изучающая внешнее (форму, структуру, цвет) и внутреннее строение живого организма и составных частей |
| Орнитология | Раздел зоологии, изучающий птиц |
| Психофизиология | Междисциплинарная область на стыке психологии, физиологии и математики, изучающая объективно регистрируемые сдвиги физиологических функций, сопровождающих психические процессы восприятия, запоминания, мышления, эмоций |
| Социобиология | Междисциплинарная наука, сформировавшаяся на стыке нескольких научных дисциплин, объясняющая поведение живых существ набором определенных преимуществ, выработавшихся в ходе эволюции |
| Физиология человека | Наука о процессах жизнедеятельности (функциях) и механизмах их регулирования в клетках, тканях, органах, системах органов и целостном организме |
| Цитология | Наука о клетке, изучающая строение и функции клеток, их химический состав, развитие и взаимосвязи в многоклеточных организмах |
| Энтомология | Раздел биологии, изучающий насекомых |
| Этология | Полевая дисциплина зоологии, изучающая поведение животных в естественных условиях. |
Методы биологии. Биология использует самые различные методы
исследования. К традици-онным, но сохранившим свое значение относится
описательный метод. Основные методы биологии:
· Наблюдение
и
описание
фактов и явлений (описательный метод) . Метод наблюдения дает
возможность анализировать и описывать биологические явления. На методе
наблюдения основыва-ется описательный метод. Для того, чтобы выяснить
сущность явления, необходимо прежде всего собрать и описать фактический
материал. Например, с помощью метода наблюдения можно изучить сезонные
изменения в живой природе. Наблюдение - изучение объектов живой природы в
естест-венных условиях существования. Это непосредственное наблюдение
за поведением, расселением, размножением растение и животных в природе.
Для этих целей используются как традиционные средства полевых
исследований (бинокль, видеокамеры) , так и сложное лабораторное
оборудование (микроскопы, биохимические анализаторы, разнообразная
измерительная техника) .
· Сравнение
, дающее возможность установить
сходство и различие между разными биологиче-скими структурами и
явлениями (сравнительный метод) . Сопоставляют анатомическое строение,
химический состав, структуру генов и другие признаки у организмов
разного уровня сложности. При этом исследуются не только ныне живущие
организмы, но и давно вымершие, сохранившиеся в виде окаменелых останков
в палеонтологической летописи.
·Эксперимент
(лат. experimentum –
испытание) , в ходе которого биологические объекты и про-цессы изучаются
в искусственно созданных, точно контролируемых условиях
(экспериментальный метод) . Экспериментальный метод связан с
целенаправленным созданием системы, помогает ис-следовать свойства и
явления живой природы. Экспериментальный метод (опыт) - исследования
жи-вых объектов в условиях экстремального действия факторов среды –
измененной температуры, ос-вещенности или влажности, повышенной
нагрузки, токсичности или радиоактивности, измененного режима или места
развития (удаление или пересадка генов, клеток, органов и т. п.) .
Эксперименталь-ный метод позволяет выявить скрытые свойства, пределы
адаптивных (приспособительных) воз-можностей живых систем, степень их
гибкости, надежности, изменчивости.
·Широко используются инструментальные методы
: электрография, радиолокация и др. 
·Универсальное значение для всех отраслей биологии
имеет исторический метод – изучение всех явлений и процессов, как
этапов эволюционного развития природы. Исторический метод выяв-ляет
эволюционные преобразования биологических видов и их сообществ. Это один
из важнейших методов, служащий основой осмысления получаемых фактов.
Исторический метод выясняет зако-номерности появления и развития
организмов, становления их структуры и функций.
·Палеонтологический метод
– изучение вымерших организмов.
·Системный
метод
относится к категории новых междисциплинарных методов
исследования. Живые объекты рассматриваются как системы, то есть
совокупности элементов с определенными отношениями.
Частные (специальные) методы цитологии используют для изучения строения и функций клеток и тканей:
·Световая
микроскопия
- позволяет обнаружить ядро и некоторые органоиды клетки –
мито-хондрии, хлоропласты, аппарат Гольджи, реснички и жгутики.
·Электронная микроскопия
– позволяет изучать тонкое строение органоидов (например,
хлоропластов) , их ультраструктуру,
·Центрифугирование
- позволяет избирательно выделять и изучать
органоиды клетки;
·Метод культуры клеток
и тканей
используют для изучения строения и функций клеток.
Наука, которая изучает живые организмы, называется биологией: этот термин ввёл в 1802 году французский учёный Жан Батист Ламарк. Каждая наука имеет свои методы исследования – тандем приёмов и операций, направленных на построение системы научных знаний. В данной статье мы подробно изучим методы исследования в биологии.
Наука - сфера человеческой деятельности
Одной из сфер человеческой деятельности является наука. Её цель - это познание и изучение окружающей среды. Чтобы научно познать явление или объект, необходимо определить проблему и выбрать метод её исследования.
Рис. 1. Этапы научного исследования.
Метод (от греческого methodos) - это путь исследования.
Почему человечество захотело изучить биологические явления?
В давние времена основными видами деятельности человека были охота и собирательство. Для шитья одежды использовали шкуры животных. Растительность применяли для построения строительных объектов. Среди растений возникла необходимость находить лекарственные средства для лечения недугов, определять ядовитые виды. Позднее занятие сельским хозяйством натолкнуло на мысль выводить новые сорта растительных культур и животных пород.
ТОП-1 статья которые читают вместе с этой
Методы исследования
За всю историю биологических наук использовалось и применялось множество способов исследований.
- Наблюдение и описание ;
Наблюдение – метод исследования биологии, популярный ещё с древности. Он основывается на наблюдении и описании, а также – на анализе явлений и процессов. Пользуются им в ботанике, зоологии, генетике. В современном мире для его применения используют оптическую аппаратуру (световые и электронные микроскопы, эндоскопы).
Рис. 2. Современная лаборатория.
- экспериментальный ;
Эксперимент изолировано изучает явления и свойства всего живого, а также, при необходимости, может производиться многократно.
- сравнительный метод ;
Используется в основном в анатомии, палеонтологии и эмбриологии. На данном методе основываются всевозможные классификации, устанавливаются эволюционное родство видов, а также закономерности их развития.
- исторический ;
Устанавливает закономерности истории развития живых организмов, становление их структур и функций.
- моделирование .
С помощью специально организованных в лаборатории условиях позволяет воспроизводить процессы, которые не встретишь в природе.
В современности широко используется компьютерное моделирование. Такой способ даёт возможность спрогнозировать последствия всевозможных природных и техногенных катастроф, смены расположения экосистем, воздействие новых медицинских препаратов на организм человека.
Выше перечисленными методами пользуются в современном мире, изучая изменения и развитие живых организмов на планете.
Рис. 3. Приборы и оборудование для исследований.
Таблица “Область применения методов исследования”
Что мы узнали?
Из темы «Методы исследования в биологии» (5 класс) мы узнали, что биология, как и все науки, имеет свои методы исследования. К ним относятся: наблюдение, исторический метод, сравнение, эксперимент и моделирование. Являясь универсальными для всех биологических наук, у каждого из них есть особая область применения и назначения.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.6 . Всего получено оценок: 810.
ВВЕДЕНИЕ
ЛЕКЦИЯ 1
Общая биология
Современное понятие жизни. Критерии живого, их интеграция. Уровни организации живого. МЕТОДЫ БИОЛОГИИ: эмпирические (наблюдение, сравнение /исторический/, описание, эксперимент), теоретический (системный).
Говоря о методах науки в широком смысле, имеют в виду не конкретные технологические приемы (методики), а методологические принципы , подходы к
изучению объектов, явлений, их связей. Методы биологии те же, что и в других естественных науках: эмпирические и теоретические . Эмпирическая стадия всегда развивается на основе предшествующих теорий или гипотез, а на теоретической стадии производят эмпирическую проверку выдвигаемых новых
Эмпирические методы :
Наблюдение - изучение объектов живой природы в естественных условиях существования . Это - непосредственное визуальное наблюдение (в буквальном смысле) за поведением, расселением, размножением животных и растений в природе, или инструментальное определение характеристик организмов, их органов, клеток, химический анализ состава и обмена веществ (… бинокль, глубоководные аппараты с видеокамерами ночного видения, микроскопы - спектральные и электронные, биохимические анализаторы, радиоактивные метки, ультрацентрифуги, разнообразную измерительную аппаратуру).
Экспериментальный метод (опыт) предполагает исследования живых объектов в условиях экстремального действия факторов среды – измененной температуры, освещенности или влажности, повышенной нагрузки, токсичности или радиоактивности, измененного режима или места развития (удаление или пересадка генов, клеток, органов, интродукция животных и растений, космические полеты и т.п.).
Экспериментальный метод позволяет выявить скрытые свойства, потенции, пределы адаптивных (приспособительных) возможностей живых систем, степень их гибкости, надежности, изменчивости.
Сравнительный (исторический) метод выявляет эволюционные преобразования биологических видов и их сообществ . Сопоставляют анатомическое строение, химический состав, структуру генов и другие признаки у организмов разного уровня сложности. При этом исследуются не только ныне живущие организмы, но и вымершие, сохранившиеся в виде окаменелых останков.
Эти методы требуют количественного учета и математического описания структур и явлений. Биология становится точной наукой, хотя выявляемые в ней закономерности носят вероятностный характер (стохастический, контринтуитивный) и описываются методами вариационной статистики.
На основе выявляемых статистических закономерностей можно осуществлять математическое моделирование биологических процессов и прогноз их развития .
Например, можно построить модель состояния жизни в водоеме через некоторое время при изменении одного, двух или более параметров (температуры, концентрации солей, наличия хищников и др.). Такие приемы стали возможны благодаря проникновению в биологию идей и принципов кибернетики - науки об управлении.
Теоретический (системный метод):
Этот метод, как и кибернетический подход, относится к категории новых методов исследования . Живые объекты рассматриваются как системы , то есть совокупности элементов с определенными отношениями. С учетом иерархичности живых систем каждый объект может рассматриваться одновременно как система и как элемент системы более высокого порядка. Поэтому принципы системной организации справедливы для всех уровней - от макромолекул до биосферы Земли .
Широкое развитие системного движения в современной науке, в том числе и в биологии, означает постепенный переход от анализа к синтезу . Анализ - это
дискретный подход, углубление в структуру и функции отдельных элементов системы - внутри клетки, внутри организма, внутри экологического сообщества. Синтез означает интегративный подход, изучение целостных характеристик системы - клетки, организма, биоценоза. Исследование всегда совершается сначала от общего к частному - анализ, а потом от частного к общему, но на новом уровне познания этого общего - синтез.
Аналитический подход в биологии открыл химическую и микроструктурную организацию живых объектов, выяснил видовое разнообразие среди животных, растений, микроорганизмов, выявил генетическую неоднородность организмов внутри популяций и другие внутренние характеристики систем.
Постепенно объем накопленных аналитических данных становился достаточным для перехода к их синтезу. Так возникли синтетическая теория эволюции, нейро - гуморальная физиология, современная иммунология, молекулярно-клеточная биология, новая мегасистематика организмов, основанная на их комплексной характеристике – от экологии и анатомии до молекулярной генетики.
Решается актуальная задача современного естествознания - создание целостной биологической картины мира.
Повышение интереса к синтезу в науке свидетельствует о переходе от эмпирической к теоретической стадии познания. От получения фактов , через их обобщение начинается выдвижение новых гипотез , далее обычно следует их повторная эмпирическая проверка (новые наблюдения, эксперименты, сравнения, моделирования). Эмпирическая проверка ведет либо к опровержению гипотезы, либо к ее подтверждению с той или иной степенью вероятности. Высоко достоверные гипотезы становятся законами , из них слагаются теории .
