Krótki opis:

Sazonov V.F. Nowoczesne metody badawcze w biologii [Zasoby elektroniczne] // Kinezjolog, 2009-2018: [strona internetowa]. Data aktualizacji: 22.02.2018..__.201_). Materiały dotyczące nowoczesnych metod badawczych w biologii, jej działach i dyscyplinach pokrewnych.

Materiały dotyczące nowoczesnych metod badawczych w biologii, jej działach i dyscyplinach pokrewnych

Zdjęcie W: Główne działy biologii.

Obecnie biologia jest warunkowo podzielona na dwie duże grupy nauk.

Biologia organizmów: nauki o roślinach (botanika), zwierzętach (zoologia), grzybach (mikologia), mikroorganizmach (mikrobiologia). Nauki te badają poszczególne grupy organizmów żywych, ich strukturę wewnętrzną i zewnętrzną, styl życia, reprodukcję i rozwój.

Biologia ogólna: poziom molekularny (biologia molekularna, biochemia i genetyka molekularna), komórkowy (cytologia), tkankowy (histologia), narządy i ich układy (fizjologia, morfologia i anatomia), populacje i zbiorowiska naturalne (ekologia). Innymi słowy, biologia ogólna bada życie na różnych poziomach.

Biologia jest ściśle powiązana z innymi naukami przyrodniczymi. Na styku biologii i chemii pojawiła się więc biochemia i biologia molekularna, biologia i fizyka – biofizyka, biologia i astronomia – biologia kosmiczna. Ekologia, która znajduje się na pograniczu biologii i geografii, jest obecnie często uważana za niezależną naukę.

Zadania studentów na szkoleniu Nowoczesne metody badań biologicznych

1. Znajomość różnorodnych metod badawczych z różnych dziedzin biologii.

Decyzja i raportowanie:
1) Napisanie recenzji eseju edukacyjnego na temat metod badawczych w różnych dziedzinach biologii. Minimalne wymagania dotyczące treści streszczenia: opis 5 metod badawczych, 1-2 strony (czcionka 14, odstęp 1,5, marginesy 3-2-2-2 cm) dla każdej metody.
2) Prezentacja raportu (najlepiej w formie prezentacji) na temat jednej z nowoczesnych metod biologii: tom 5±1 strona.
Oczekiwane efekty uczenia się:
1) Powierzchowna znajomość szerokiego wachlarza metod badawczych w biologii.
2) Dogłębne zrozumienie jednej z metod badawczych i przekazanie tej wiedzy grupie studenckiej.

2. Prowadzenie dydaktyczno-wychowawczych badań naukowych od wyznaczania celów do wniosków z wykorzystaniem wymagań niezbędnych do zaprojektowania raportu z badań naukowych.

Rozwiązanie:
Pozyskiwanie danych pierwotnych na zajęciach laboratoryjnych iw domu. Dopuszcza się przeprowadzenie części takich studiów w godzinach pozalekcyjnych.

3. Wprowadzenie do wspólne metody badania w biologii.

Rozwiązanie:
kurs wykładowy i niezależna praca ze źródłami informacji. Sprawozdanie na przykładzie faktów z historii biologii: tom 2±1 stron.

4. Zastosowanie nabytej wiedzy, umiejętności i zdolności do prowadzenia i projektowania własnych badań naukowych w formie pracy badawczej, pracy semestralnej i/lub pracy dyplomowej.

Definicje pojęć

Metody badawcze to sposoby na osiągnięcie celu pracy badawczej.

metoda naukowa to zestaw technik i operacji stosowanych w budowie systemu wiedzy naukowej.

fakt naukowy - jest to wynik obserwacji i eksperymentów, które ustalają ilościową i jakościową charakterystykę obiektów.

Podstawy metodologiczne badania naukowe to zestaw metod wiedzy naukowej wykorzystywanych do osiągnięcia celu tego badania.

Ogólne metody naukowe, eksperymentalne, podstawy metodologiczne -.

Współczesna biologia posługuje się unifikacją podejść metodologicznych, wykorzystuje „jedność podejść opisowo-klasyfikacyjnych i wyjaśniająco-nomotetycznych; jedność badań empirycznych z procesem intensywnej teoretyzowania wiedzy biologicznej, w tym jej formalizacji, matematyzacji i aksjomatyzacji” [Yarilin A.A. „Kopciuszek” staje się księżniczką, czyli miejscem biologii w hierarchii nauk. // „Ekologia i życie” nr 12, 2008. S. 4-11. S.11].

Cele metod badawczych:

1. „Wzmocnienie naturalnych zdolności poznawczych człowieka oraz ich ekspansja i kontynuacja”.

2. „Funkcja komunikacyjna”, tj. mediacja między podmiotem a przedmiotem badań [Arshinov V.I. Synergetyka jako fenomen nauki postnieklasycznej. M.: Instytut Filozofii RAS, 1999. 203 s. s.18].

Ogólne metody badawcze w biologii

Obserwacja

Obserwacja - jest to studium znaków zewnętrznych i widocznych zmian w obiekcie w określonym czasie. Na przykład obserwując wzrost i rozwój sadzonki.

Obserwacja jest punktem wyjścia wszystkich badań przyrodniczych.

W biologii jest to szczególnie widoczne, ponieważ przedmiotem jej badań jest osoba i jej środowisko. Natura. Już w szkole na lekcjach zoologii, botaniki i anatomii uczy się dzieci prowadzenia najprostszych badań biologicznych poprzez obserwację wzrostu i rozwoju roślin i zwierząt oraz stanu własnego organizmu.

Obserwacja jako metoda zbierania informacji jest chronologicznie pierwszą metodą badawczą, jaka pojawiła się w arsenale biologii, a raczej jej poprzedniczki, historii naturalnej. I nie jest to zaskakujące, ponieważ obserwacja opiera się na zdolnościach sensorycznych człowieka (odczucie, percepcja, reprezentacja). Biologia klasyczna to przede wszystkim biologia obserwacyjna. Niemniej jednak ta metoda nie straciła na znaczeniu do dziś.

Obserwacje mogą być bezpośrednie lub pośrednie, z pomocą techniczną lub bez. Tak więc ornitolog widzi ptaka przez lornetkę i może go usłyszeć lub może naprawiać dźwięki urządzeniem poza zasięgiem słyszalnym dla ludzkiego ucha. Histolog obserwuje pod mikroskopem utrwalony i wybarwiony wycinek tkanki. A dla biologa molekularnego obserwacja może być ustaleniem zmiany stężenia enzymu w probówce.

Ważne jest, aby zrozumieć, że obserwacja naukowa, w przeciwieństwie do zwykłej, nie jest prosta, ale celowy badanie obiektów lub zjawisk: przeprowadza się je w celu rozwiązania problemu, a uwaga obserwatora nie powinna być rozproszona. Na przykład, jeśli zadaniem jest badanie sezonowych migracji ptaków, to zauważymy, kiedy pojawiają się na obszarach lęgowych i nic więcej. Więc obserwacja jest selektywny przydział poza rzeczywistością pewna część czyli aspekt i włączenie tej części do badanego systemu.

W obserwacji ważna jest nie tylko dokładność, dokładność i aktywność obserwatora, ale także jego bezstronność, jego wiedza i doświadczenie, właściwy wybórśrodki techniczne. Sformułowanie problemu zakłada również istnienie planu obserwacji, tj. ich planowanie. [Kabakova D.V. Obserwacja, opis i eksperyment jako główne metody biologii // Problemy i perspektywy rozwoju edukacji: materiały międzynarodowe. naukowy por. (Perm, kwiecień 2011) T. I. Perm: Merkury, 2011. S. 16-19.].

Metoda opisowa

Metoda opisowa - jest to utrwalenie obserwowanych zewnętrznych znaków przedmiotów badań z przydziałem istotności i odrzuceniem nieistotnych. Metoda ta stała u początków biologii jako nauki, ale jej rozwój byłby niemożliwy bez zastosowania innych metod badawczych.

Metody opisowe pozwalają najpierw opisać, a następnie przeanalizować zjawiska występujące w dzikiej przyrodzie, porównać je, znaleźć określone wzorce, a także uogólnić, odkryć nowe typy, klasy i tak dalej. Metody opisowe zaczęto stosować w starożytności, ale dziś nie straciły na aktualności i są szeroko stosowane w botanice, etologii, zoologii itp.

Metoda porównawcza

Metoda porównawcza - jest to studium podobieństw i różnic w budowie, przebiegu procesów życiowych oraz zachowaniu różnych obiektów. Na przykład porównanie osobników różnych płci należących do tego samego gatunku biologicznego.

Umożliwia badanie przedmiotów badań poprzez porównanie ich ze sobą lub z innym obiektem. Pozwala zidentyfikować podobieństwa i różnice żywych organizmów, a także ich części. Uzyskane dane umożliwiają łączenie badanych obiektów w grupy według znaków podobieństwa w budowie i pochodzeniu. Na podstawie metody porównawczej budowana jest np. taksonomia roślin i zwierząt. Metoda ta została również wykorzystana do stworzenia teorii komórki i potwierdzenia teorii ewolucji. Obecnie jest stosowany w prawie wszystkich dziedzinach biologii.

Metoda ta powstała w biologii w XVIII wieku. i okazał się bardzo owocny w rozwiązywaniu wielu największych problemów. Za pomocą tej metody oraz w połączeniu z metodą opisową uzyskano informacje, które były dozwolone w XVIII wieku. położyć podwaliny pod taksonomię roślin i zwierząt (K. Linneusz), aw XIX wieku. sformułować teorię komórki (M. Schleiden i T. Schwanna) oraz doktrynę głównych typów rozwoju (K. Baer). Metoda była szeroko stosowana w XIX wieku. w uzasadnieniu teorii ewolucji, a także w restrukturyzacji wielu nauk biologicznych na podstawie tej teorii. Jednak zastosowaniu tej metody nie towarzyszyło wyłonienie się biologii poza granice nauki opisowej.
Metoda porównawcza jest obecnie szeroko stosowana w różnych naukach biologicznych. Porównanie nabiera szczególnej wartości, gdy nie można podać definicji pojęcia. Na przykład za pomocą mikroskopu elektronowego często uzyskuje się obrazy, których prawdziwa zawartość nie jest z góry znana. Dopiero ich porównanie z obrazami z mikroskopu świetlnego pozwala na uzyskanie pożądanych danych.

metoda historyczna

Pozwala zidentyfikować wzorce powstawania i rozwoju żywych systemów, ich struktury i funkcje, porównać je z wcześniej znanymi faktami. W szczególności ta metoda została z powodzeniem wykorzystana przez Karola Darwina do zbudowania swojej teorii ewolucji i przyczyniła się do przekształcenia biologii z nauki opisowej w naukę wyjaśniającą.

W drugiej połowie XIX wieku. dzięki pracom C. Darwina metoda historyczna postawiła na naukowej podstawie badanie praw powstawania i rozwoju organizmów, kształtowania się struktury i funkcji organizmów w czasie i przestrzeni. Wraz z wprowadzeniem tej metody do biologii nastąpiły znaczące zmiany jakościowe. Metoda historyczna przekształciła biologię z nauki czysto opisowej w naukę wyjaśniającą, która wyjaśnia, w jaki sposób powstały i jak funkcjonują różnorodne systemy żywe. Obecnie metoda historyczna, czyli „podejście historyczne” stała się ogólnym podejściem do badania zjawisk życiowych we wszystkich naukach biologicznych.

metoda eksperymentalna

Eksperyment - jest to weryfikacja poprawności postawionej hipotezy za pomocą ukierunkowanego oddziaływania na obiekt.

Eksperyment (eksperyment) to sztuczna kreacja w kontrolowanych warunkach sytuacji, która pomaga ujawnić głęboko ukryte właściwości obiektów żywych.

Eksperymentalna metoda badania zjawisk przyrodniczych wiąże się z aktywnym wpływem na nie poprzez przeprowadzanie eksperymentów (eksperymentów) w kontrolowanych warunkach. Metoda ta pozwala na badanie zjawisk w izolacji i uzyskanie powtarzalności wyników przy odtwarzaniu w tych samych warunkach. Eksperyment dostarcza głębszego niż inne metody badawcze ujawnienia istoty zjawisk biologicznych. To dzięki eksperymentom nauki przyrodnicze w ogóle, a biologia w szczególności, doszły do ​​odkrycia podstawowych praw natury.
Metody eksperymentalne w biologii służą nie tylko przeprowadzaniu eksperymentów i uzyskiwaniu odpowiedzi na interesujące pytania, ale także określaniu poprawności hipotezy sformułowanej na początku badania materiału, a także poprawianiu jej w toku pracy. W XX wieku te metody badawcze stają się wiodące w tej nauce dzięki pojawieniu się nowoczesnego sprzętu do przeprowadzania eksperymentów, takiego jak np. tomograf, mikroskop elektronowy i tak dalej. Obecnie w biologii eksperymentalnej szeroko stosowane są techniki biochemiczne, rentgenowska analiza dyfrakcyjna, chromatografia, a także technika ultracienkich przekrojów, różne metody hodowli i wiele innych. Metody eksperymentalne, w połączeniu z podejściem systematycznym, rozszerzyły możliwości poznawcze nauk biologicznych i otworzyły nowe drogi dla zastosowania wiedzy w niemal wszystkich dziedzinach ludzkiej działalności.

Kwestia eksperymentu jako jednego z fundamentów poznania przyrody została podniesiona już w XVII wieku. Filozof angielski F. Bacon (1561-1626). Jego wprowadzenie do biologii wiąże się z twórczością W. Harveya w XVII wieku. do badania krążenia krwi. Metoda eksperymentalna została jednak szeroko zaakceptowana w biologii dopiero w latach początek XIX Ponadto, poprzez fizjologię, w której zaczęto stosować dużą liczbę metod instrumentalnych, które umożliwiły rejestrację i ilościową charakterystykę ograniczenia funkcji do struktury. Dzięki pracom F. Magendie (1783-1855), G. Helmholtza (1821-1894), I.M. Sechenov (1829-1905), a także klasycy eksperymentu C. Bernard (1813-1878) i I.P. Pavlova (1849-1936), fizjologia była prawdopodobnie pierwszą z nauk biologicznych, która stała się nauką eksperymentalną.
Innym kierunkiem, w którym metoda eksperymentalna weszła do biologii, było badanie dziedziczności i zmienności organizmów. Tutaj główna zasługa należy do G. Mendla, który w przeciwieństwie do swoich poprzedników wykorzystał eksperyment nie tylko do uzyskania danych o badanych zjawiskach, ale także do sprawdzenia hipotezy sformułowanej na podstawie uzyskanych danych. Praca G. Mendla była klasycznym przykładem metodologii nauk eksperymentalnych.

Uzasadniając metodę eksperymentalną, posłużyła praca wykonana w mikrobiologii przez L. Pasteura (1822-1895), który jako pierwszy wprowadził eksperyment do badania fermentacji i obalenia teorii spontanicznego powstawania drobnoustrojów, a następnie do opracowania szczepień przeciwko chorobom zakaźnym. wielkie znaczenie. W drugiej połowie XIX wieku. Za L. Pasteurem, R. Kochem (1843-1910), D. Listerem (1827-1912), I.I. Miecznikow (1845-1916), D.I. Iwanowski (1864-1920), S.N. Vinogradsky (1856-1890), M. Beyernik (1851-1931) i inni W XIX wieku. biologia została również wzbogacona o stworzenie podstaw metodologicznych modelowania, które jest jednocześnie najwyższą formą eksperymentu. Wynalezienie przez L. Pasteura, R. Kocha i innych mikrobiologów metod zarażania zwierząt laboratoryjnych patogennymi mikroorganizmami i badania na nich patogenezy chorób zakaźnych jest klasycznym przykładem modelowania, który przeszedł do XX wieku. i uzupełniane w naszych czasach o modelowanie nie tylko różnych chorób, ale także różnych procesów życiowych, w tym pochodzenia życia.
Począwszy na przykład od lat 40-tych. XX wiek Metoda eksperymentalna w biologii uległa znacznej poprawie poprzez zwiększenie rozdzielczości wielu technik biologicznych i opracowanie nowych technik eksperymentalnych. W ten sposób zwiększono rozdzielczość analizy genetycznej i szereg metod immunologicznych. Do praktyki badawczej wprowadzono hodowlę komórek somatycznych, izolację biochemicznych mutantów drobnoustrojów i komórek somatycznych itp. Metoda eksperymentalna zaczęła być szeroko wzbogacana o metody fizyki i chemii, które okazały się wyjątkowo cenne nie tylko jako metody samodzielne, ale również w połączeniu z metodami biologicznymi. Na przykład, struktura i rola genetyczna DNA zostały wyjaśnione w wyniku łącznego zastosowania metod chemicznych do izolacji DNA, metod chemicznych i fizycznych określania jego struktury pierwotnej i wtórnej oraz metod biologicznych (transformacja i analiza genetyczna bakterii), udowadniając swoją rolę jako materiału genetycznego.
Obecnie metoda eksperymentalna charakteryzuje się wyjątkowymi możliwościami w badaniu zjawisk życiowych. Możliwości te wyznacza zastosowanie różnych rodzajów mikroskopii, w tym mikroskopii elektronicznej z techniką ultracienkich skrawków, metod biochemicznych, wysokorozdzielczej analizy genetycznej, metod immunologicznych, różnych metod hodowli i obserwacji in vivo w kulturach komórkowych, tkankowych i narządowych znakowanie zarodków, zapłodnienie in vitro, metoda znakowanych atomów, analiza dyfrakcji rentgenowskiej, ultrawirowanie, spektrofotometria, chromatografia, elektroforeza, sekwencjonowanie, budowa biologicznie aktywnych cząsteczek rekombinowanego DNA itp. Nowa jakość tkwiąca w metodzie eksperymentalnej spowodowała jakościowe zmiany w modelowaniu. Wraz z modelowaniem na poziomie narządów, obecnie rozwijane jest modelowanie na poziomie molekularnym i komórkowym.

Metoda modelowania

Modelowanie opiera się na takiej technice jak: analogia - jest to wnioskowanie o podobieństwie obiektów pod pewnym względem na podstawie ich podobieństwa pod wieloma innymi względami.

Model to uproszczona kopia obiektu, zjawiska lub procesu, zastępująca je w pewnych aspektach.

Model to coś, z czym wygodniej się pracuje, to znaczy coś, co jest łatwiejsze do zobaczenia, usłyszenia, zapamiętania, zapisania, przetwarzania, przesyłania, dziedziczenia i łatwiejszego do eksperymentowania w porównaniu z obiektem modelowania (prototyp, oryginał ).
Karkiszczenko N.N. Podstawy biomodelowania. - M.: VPK, 2005. - 608 s. S. 22.

Modelowanie - jest to odpowiednio stworzenie uproszczonej kopii przedmiotu, zjawiska lub procesu.

Modelowanie:

1) tworzenie uproszczonych kopii przedmiotów wiedzy;

2) badanie przedmiotów wiedzy na ich uproszczonych kopiach.

Metoda modelowania - jest to badanie właściwości konkretnego obiektu poprzez badanie właściwości innego obiektu (modelu), co jest wygodniejsze w rozwiązywaniu problemów badawczych i jest w pewnej zgodności z pierwszym obiektem.

Modelowanie (szeroko rozumiane) jest główną metodą badawczą we wszystkich dziedzinach wiedzy. Metody modelowania służą do oceny właściwości złożonych systemów i podejmowania naukowych decyzji w różnych obszarach działalności człowieka. Istniejący lub planowany system można skutecznie zbadać za pomocą modeli matematycznych (analitycznych i symulacyjnych) w celu optymalizacji procesu funkcjonowania systemu. Model systemu jest zaimplementowany na nowoczesnych komputerach, które w tym przypadku pełnią rolę narzędzia eksperymentatora z modelem systemu.

Modelowanie pozwala na badanie dowolnego procesu lub zjawiska, a także kierunku ewolucji poprzez odtworzenie ich w postaci prostszego obiektu przy użyciu nowoczesnych technologii i urządzeń.

Teoria modelowania - teoria zastępowania oryginalnego obiektu jego modelem i badanie właściwości obiektu na jego modelu.
Modelowanie - metoda badawcza polegająca na zastąpieniu badanego obiektu oryginalnego jego modelem i pracy z nim (zamiast obiektu).
Model (obiekt oryginalny) (z łac. modus - „miara”, „objętość”, „obraz”) - przedmiot pomocniczy, który odzwierciedla najistotniejsze dla badania.
Kiedy ludzie mówią o modelowaniu, zwykle mają na myśli modelowanie jakiegoś systemu.
System - zestaw powiązanych ze sobą elementów połączonych dla osiągnięcia wspólnego celu, odizolowanych od otoczenia i współdziałających z nim jako integralną całością, a jednocześnie ukazujących główne właściwości systemu. Wyróżnia się 15 głównych właściwości systemu, do których należą: emergencja (emergencja); całość; uporządkowanie; integralność; podporządkowanie się celowi; hierarchia; Nieskończoność; ergatyczność; otwartość; nieodwracalność; jedność stabilności strukturalnej i niestabilności; nieliniowość; potencjalna wielowariantowość rzeczywistych struktur; krytyczność; nieprzewidywalność w krytycznym regionie.
Podczas modelowania systemów stosuje się dwa podejścia: klasyczne (indukcyjne), historycznie pierwsze i systemowe, które zostało opracowane niedawno.

Klasyczne podejście. Historycznie jako pierwsze rozwinęło się klasyczne podejście do badania obiektu, modelowanie systemu. Rzeczywisty obiekt do modelowania dzieli się na podsystemy, wybierane są dane wyjściowe (D) do modelowania i wyznaczane są cele (T), odzwierciedlające określone aspekty procesu modelowania. W oparciu o odrębny zestaw danych wyjściowych celem jest zamodelowanie odrębnego aspektu funkcjonowania systemu, na podstawie którego powstaje pewien składnik (K) przyszłego modelu. Zestaw komponentów jest łączony w model.
To. komponenty są sumowane, każdy komponent rozwiązuje swoje własne zadania i jest odizolowany od innych części modelu. Podejście to stosujemy tylko dla prostych systemów, gdzie można pominąć relacje między komponentami. Można zauważyć dwa charakterystyczne aspekty podejścia klasycznego: 1) podczas tworzenia modelu następuje przejście od szczegółu do ogółu; 2) tworzony model (system) powstaje poprzez zsumowanie jego poszczególnych składowych i nie uwzględnia pojawienia się nowego efektu systemowego.

Podejście systemowe - koncepcja metodologiczna oparta na chęci zbudowania pełnego obrazu badanego obiektu, z uwzględnieniem elementów obiektu, które są ważne dla rozwiązywanego zadania, powiązań między nimi i powiązań zewnętrznych z innymi obiektami, oraz środowisko. Wraz z komplikacją modelowania obiektów konieczne stało się obserwowanie ich z większą ilością wysoki poziom. W tym przypadku deweloper traktuje ten system jako podsystem wyższej rangi. Na przykład, jeśli zadaniem jest zaprojektowanie zautomatyzowanego systemu sterowania dla przedsiębiorstwa, to z punktu widzenia systematycznego podejścia nie możemy zapominać, że system ten jest integralną częścią zautomatyzowanego systemu sterowania stowarzyszenia. Podejście systemowe opiera się na rozważeniu systemu jako zintegrowanej całości, a to rozważanie podczas rozwoju zaczyna się od najważniejszej rzeczy - sformułowania celu funkcjonowania. Istotne dla podejścia systemowego jest określenie struktury systemu – całokształtu powiązań pomiędzy elementami systemu, odzwierciedlającego ich wzajemne oddziaływanie.

Istnieją podejścia strukturalne i funkcjonalne do badania struktury systemu i jego właściwości.

Na podejście strukturalne ujawnia się skład wybranych elementów systemu i powiązania między nimi.

Na podejście funkcjonalne brane są pod uwagę algorytmy zachowania systemu (funkcje - właściwości, które prowadzą do osiągnięcia celu).

Typy modelowania

1. Modelowanie obiektowe , w którym model odtwarza cechy geometryczne, fizyczne, dynamiczne lub funkcjonalne obiektu. Na przykład model mostu, model tamy, model skrzydła
samoloty itp.
2. Symulacja analogowa , w którym model i oryginał są opisane jedną relacją matematyczną. Przykładem są modele elektryczne wykorzystywane do badania zjawisk mechanicznych, hydrodynamicznych i akustycznych.
3. Modelowanie kultowe , w których schematy, rysunki, wzory pełnią rolę modeli. Rola modeli migowych wzrosła zwłaszcza wraz z rozszerzeniem wykorzystania komputerów w konstrukcji modeli migowych.
4. Ściśle związany z kultowym modelowanie umysłowe , w którym modelki nabierają mentalnie wizualnego charakteru. Przykładem w tym przypadku jest model atomu zaproponowany wówczas przez Bohra.
5. Eksperyment modelowy. Wreszcie szczególnym rodzajem modelowania jest włączanie do eksperymentu nie samego obiektu, ale jego modelu, dzięki czemu ten nabiera charakteru eksperymentu modelowego. Ten rodzaj modelowania wskazuje, że nie ma sztywnej granicy między metodami poznania empirycznego i teoretycznego.
jest organicznie związany z modelowaniem idealizacja - myślowe konstruowanie pojęć, teorie o przedmiotach, które nie istnieją i nie są możliwe do zrealizowania w rzeczywistości, ale takie, dla których istnieje bliski pierwowzór lub odpowiednik w świecie rzeczywistym. Przykładami idealnych obiektów skonstruowanych tą metodą są koncepcje geometryczne punkty, linie, płaszczyzny itp. Wszystkie nauki operują tego rodzaju obiektami idealnymi – gazem idealnym, jak najbardziej czarne ciało, formacja społeczno-gospodarcza, państwo itp.

Metody modelowania

1. Modelowanie w pełnej skali - eksperyment na badanym obiekcie, który w specjalnie dobranych warunkach doświadczalnych służy jako model samego siebie.
2. Modelowanie fizyczne - eksperyment na specjalnych instalacjach, które zachowują naturę zjawisk, ale odtwarzają je w zmienionej ilościowo formie.
3. Modelowanie matematyczne - wykorzystanie modeli o charakterze fizycznym, które różnią się od symulowanych obiektów, ale mają podobny opis matematyczny. Modelowanie pełnoskalowe i fizyczne można łączyć w jedną klasę modeli fizycznego podobieństwa, ponieważ w obu przypadkach model i oryginał mają taki sam charakter fizyczny.

Metody modelowania można podzielić na trzy główne grupy: analityczne, numeryczne i symulacyjne.

1. Analityczny metody modelowania. Metody analityczne pozwalają na uzyskanie charakterystyk układu jako niektórych funkcji parametrów jego funkcjonowania. Model analityczny jest więc układem równań, w rozwiązaniu którego uzyskuje się parametry niezbędne do obliczenia charakterystyk wyjściowych systemu (średni czas realizacji zadania, przepustowość itp.). Metody analityczne podają dokładne wartości charakterystyk systemu, ale służą do rozwiązywania tylko wąskiej klasy problemów. Powody tego są następujące. Po pierwsze, ze względu na złożoność większości rzeczywistych systemów, ich pełny opis matematyczny (model) albo nie istnieje, albo nie opracowano jeszcze analitycznych metod rozwiązywania stworzonego modelu matematycznego. Po drugie, wyprowadzając formuły, na których opierają się metody analityczne, przyjmuje się pewne założenia, które nie zawsze odpowiadają rzeczywistemu systemowi. W takim przypadku należy zrezygnować ze stosowania metod analitycznych.

2. Liczbowy metody modelowania. Metody numeryczne polegają na przekształceniu modelu w równania, których rozwiązanie jest możliwe metodami matematyki obliczeniowej. Klasa problemów rozwiązywanych tymi metodami jest znacznie szersza. W wyniku zastosowania metod numerycznych uzyskuje się przybliżone wartości (szacunki) charakterystyk wyjściowych układu z zadaną dokładnością.

3. symulacja metody modelowania. Wraz z rozwojem techniki komputerowej metody symulacyjne znalazły szerokie zastosowanie do analizy systemów, w których przeważają wpływy stochastyczne.
Istotą modelowania symulacyjnego (IM) jest symulowanie procesu funkcjonowania systemu w czasie, przy zachowaniu takich samych wskaźników czasu trwania operacji jak w systemie oryginalnym. Jednocześnie naśladowane są elementarne zjawiska składające się na proces, zachowana jest ich logiczna struktura, kolejność upływu czasu. W wyniku zastosowania IM uzyskuje się oszacowania charakterystyk wyjściowych systemu, które są niezbędne przy rozwiązywaniu problemów analizy, sterowania i projektowania.

W biologii np. możliwe jest zbudowanie modelu stanu życia w zbiorniku po pewnym czasie, gdy zmienia się jeden, dwa lub więcej parametrów (temperatura, stężenie soli, obecność drapieżników itp.). Techniki takie stały się możliwe dzięki przeniknięciu do biologii idei i zasad cybernetyki – nauki o kontroli.

Klasyfikacja typów modelowania może opierać się na różnych cechach. W zależności od charakteru badanych procesów w systemie, modelowanie można podzielić na deterministyczne i stochastyczne; statyczny i dynamiczny; dyskretny i ciągły.
deterministyczny Symulacja służy do badania systemów, których zachowanie można przewidzieć z absolutną pewnością. Na przykład droga pokonywana przez samochód podczas ruchu jednostajnie przyspieszonego w idealnych warunkach; urządzenie do kwadratury liczby itp. W związku z tym w tych układach przebiega proces deterministyczny, który adekwatnie opisuje model deterministyczny.

Stochastyczny Modelowanie (probabilistyczne) służy do badania układu, którego stan zależy nie tylko od kontrolowanych, ale także niekontrolowanych wpływów lub sam w sobie jest źródłem losowości. Systemy stochastyczne obejmują wszystkie systemy obejmujące osobę, takie jak fabryki, lotniska, systemy i sieci komputerowe, sklepy, usługi konsumenckie itp.
statyczny modelowanie jest używane do opisywania systemów w dowolnym momencie.

dynamiczny modelowanie odzwierciedla zmianę systemu w czasie (charakterystyka wyjściowa systemu w danym momencie jest określona przez charakter działań wejściowych w przeszłości i teraźniejszości). Przykładami systemów dynamicznych są systemy biologiczne, ekonomiczne, społeczne; takie sztuczne systemy jak zakład, przedsiębiorstwo, linia produkcyjna itp.
Oddzielny symulacja jest wykorzystywana do badania systemów, w których charakterystyki wejściowe i wyjściowe są mierzone lub zmieniają się dyskretnie w czasie, w przeciwnym razie stosowana jest symulacja ciągła. Na przykład zegar elektroniczny, licznik elektryczny to systemy dyskretne; zegar słoneczny, urządzenia grzewcze - układy ciągłe.
W zależności od formy reprezentacji obiektu (systemu) można wyróżnić modelowanie mentalne i rzeczywiste.
Na prawdziwy modelowanie (naturalne), badanie właściwości systemu jest przeprowadzane na rzeczywistym obiekcie lub na jego części. Symulacja rzeczywista jest najbardziej adekwatna, ale jej możliwości, biorąc pod uwagę charakterystykę obiektów rzeczywistych, są ograniczone. Na przykład, przeprowadzenie rzeczywistej symulacji za pomocą zautomatyzowanego systemu sterowania przedsiębiorstwa wymaga, po pierwsze, stworzenia zautomatyzowanego systemu sterowania; po drugie, przeprowadzanie eksperymentów z przedsiębiorstwem, co jest niemożliwe. Prawdziwa symulacja obejmuje eksperyment produkcyjny i złożone testy, które charakteryzują się wysokim stopniem niezawodności. Innym rodzajem prawdziwej symulacji jest symulacja fizyczna. W modelowaniu fizycznym badania prowadzone są na instalacjach, które zachowują charakter zjawiska i wykazują fizyczne podobieństwo.
psychiczny symulacja służy do symulacji systemów, które są praktycznie niewykonalne w danym przedziale czasu. Podstawą modelowania mentalnego jest stworzenie idealnego modelu opartego na idealnej, mentalnej analogii. Istnieją dwa rodzaje modelowania mentalnego: figuratywne (wizualne) i symboliczne.
Na w przenośni modelując na podstawie ludzkich wyobrażeń o rzeczywistych obiektach, tworzone są różne modele wizualne, które ukazują zjawiska i procesy zachodzące w obiekcie. Na przykład modele cząstek gazu w kinetycznej teorii gazów w postaci sprężystych kulek działających na siebie podczas zderzenia.
Na ikonowy modelowanie opisać symulowany system za pomocą konwencjonalnych znaków, symboli, w szczególności w postaci wzorów matematycznych, fizycznych i chemicznych. Najpotężniejszą i najbardziej rozwiniętą klasą modeli znaków są modele matematyczne.
Model matematyczny - jest to sztucznie stworzony obiekt w postaci matematycznych, symbolicznych formuł, który wyświetla i odtwarza strukturę, właściwości, relacje i relacje między elementami badanego obiektu. Ponadto brane są pod uwagę tylko modele matematyczne i odpowiednio modelowanie matematyczne.
Modelowanie matematyczne - metoda badawcza polegająca na zastąpieniu oryginalnego badanego obiektu jego modelem matematycznym i pracy z nim (zamiast obiektu) . Modelowanie matematyczne można podzielić na analityczne (przed południem) , imitacja (MI) , łącznie (KM) .
Na JESTEM tworzony jest model analityczny obiektu w postaci równań algebraicznych, różniczkowych, różnic skończonych. Model analityczny jest badany metodami analitycznymi lub metodami numerycznymi.
Na ICH tworzony jest model symulacyjny, do implementacji modelu symulacyjnego na komputerze wykorzystywana jest metoda modelowania statystycznego.
Na KM proces działania systemu jest dekomponowany na podprocesy. Dla tych z nich, jeśli to możliwe, należy stosować metody analityczne, w przeciwnym razie - symulację.

Bibliografia

1. Aivazyan SA, Enyukov IS, Meshalkin L.D. Statystyka stosowana: podstawy modelowania i przetwarzania danych pierwotnych. - M.: „Finanse i statystyka”, 1983. - 471 s.
2. Alsova OK Modelowanie systemów (część 1): Wytyczne do pracy laboratoryjnej na dyscyplinie "Modelowanie" dla studentów III - IV kursów AVTF. - Nowosybirsk: Wydawnictwo NGTU, 2006. - 68s. Modelowanie systemów (część 2): Wytyczne do pracy laboratoryjnej na dyscyplinie "Modelowanie" dla studentów III - IV kursów AVTF. - Nowosybirsk: Wydawnictwo NGTU, 2007. - 35 s.
3. Alsova OK Systemy modelowania: podręcznik. dodatek / OK. Alsova. - Nowosybirsk: Wydawnictwo NSTU, 2007 - 72 s.
4. Borovikov V.P. Statystyki 5.0. Sztuka komputerowej analizy danych: Dla profesjonalistów. 2. wyd. - Petersburg: Piotr, 2003. - 688 s.
5. Wentzel E.S. Badania operacyjne. - M.: Szkoła Wyższa 2000r. - 550 s.
6. Gubariew W.W. Modele probabilistyczne / Novosib. Inżynieria elektryczna w-t. - Nowosybirsk, 1992. - Część 1. - 198 s; Część 2. – 188 pkt.
7. Gubariew W.W. Analiza systemowa w badaniach eksperymentalnych. - Nowosybirsk: Wydawnictwo NGTU, 2000. - 99 str.
8. Denisov A.A., Kolesnikov D.N. Teoria dużych układów sterowania: Proc. dodatek dla uniwersytetów. - L. Energoizdat, 1982. - 288 s.
9. Draper N., Smith G. Zastosowana analiza regresji. – M.: Statystyka, 1973.
10. Karpov Yu Modelowanie symulacyjne systemów. Wprowadzenie do modelowania za pomocą AnyLogic 5. - St. Petersburg: BHV-Petrburg, 2005. - 400 s.
11. Kelton W., Lowe A. Modelowanie symulacyjne. Klasyczny CS. 3. wyd. - Petersburg: Piotr; Kijów: 2004 r. - 847 s.
12. Lemeshko B.Yu., Postovalov S.N. Technologie komputerowe do analizy danych i badania wzorców statystycznych: Proc. dodatek. - Nowosybirsk: Wydawnictwo NGTU, 2004. - 120 s.
13. Modelowanie systemów. Warsztat: Proc. dodatek dla uczelni / B.Ya. Sowietow, S.A. Jakowlew. - wyd. 2, poprawione. i dodatkowe - M.: Szkoła Wyższa, 2003r. - 295 s.
14. Ryżikow Yu.I. Modelowanie symulacyjne. Teoria i technologie. - St. Petersburg: druk CROWN; M.: Alteks-A, 2004. - 384 s.
15. Sovetov B.Ya., Jakowlew S.A. Modelowanie systemów (3rd ed.). - M.: Szkoła Wyższa, 2001r. - 420 s.
16. Teoria procesów losowych i jej zastosowania inżynierskie: Proc. dodatek dla uczelni / E.S. Wentzel, LA Owczarow. - 3. ed. poprawiony i dodatkowe - M.: Ośrodek Wydawniczy „Akademia”, 2003 r. - 432 s.
17. Tomashevsky V., Zhdanova E. Modelowanie symulacyjne w środowisku GPSS. – M.: Bestseller, 2003. – 416 s.
18. Chaczaturowa S.M. Matematyczne metody analizy systemów: Proc. dodatek.–Nowosybirsk: Wydawnictwo NGTU, 2004 r. – 124 s.
19. Shannon R. Symulacja systemowa - sztuka i nauka. – M.: Mir, 1978.
20. Schreiber T.J. Modelowanie na GPSS. - M.: Mashinostroenie, 1980. - 593 s.
21. Arseniev B.P., Jakowlew SA Integracja rozproszonych baz danych. - Petersburg: Lan, 2001. - 420 pkt.

metody biologiczne

• Biologia - nauka o życiu, jego formach i wzorcach rozwoju.
• metoda- to ścieżka badań, którą przechodzi naukowiec.
• metoda naukowa to zestaw technik i operacji stosowanych w budowie systemu wiedzy naukowej.

Metody biologiczne dzielą się na:

1. empiryczny- pozwala na badanie zjawiska za pomocą doświadczenia.
   • opisowy,
   • porównawczy,
   • eksperymentalny,
   • historyczny.
2. Teoretyczny
   • statystyczny,
   • modelowanie.

Główne (uniwersalne) metody w biologii to:

1. Metoda opisowa związane z obserwacją i opisem obiektów lub zjawisk, określeniem ich właściwości.
2. Metoda porównawcza. Podobieństwa i różnice różnych grup systematycznych, zbiorowisk organizmów, ich struktury, funkcji i składników badane są za pomocą metoda porównawcza. Metoda ta jest stosowana w systematyce, morfologii, anatomii, paleontologii, embriologii i innych dziedzinach nauki. Zasady porównania stanowiły podstawę systematyki, teorii komórki. Odkryto prawo biogenetyczne, prawo szeregu homologicznego w zmienności dziedzicznej.
3. metoda historyczna poznaje wzorce wyglądu i rozwoju organizmów, kształtowanie się ich budowy i funkcji w przebiegu historii geologicznej Ziemi. Z jego pomocą powstała doktryna ewolucyjnego rozwoju świata organicznego.
4. metoda eksperymentalna(doświadczenie, praktyka) polega na zmianie warunków istnienia przedmiotu doświadczenia, jego struktury oraz obserwacji przez badacza na podstawie wyników zmian. Eksperymenty są terenowe i laboratoryjne. Metoda ta pozwala na znacznie głębsze badanie istoty zachowania, struktury i cech organizmów.

Prywatne metody badań biologicznych obejmują metody

1. metoda genealogiczna. Wykorzystywany jest w kompilacji rodowodów ludzi, identyfikując charakter dziedziczenia pewnych cech.
2. metoda historyczna. Pozwala odkryć wzorce powstania i rozwoju istot żywych.
3. metoda paleontologiczna- pozwala poznać związek między pradawnymi organizmami znajdującymi się w skorupie ziemskiej, w różnych warstwach geologicznych.
4. wirowanie- rozdzielanie mieszanin na główne części pod działaniem siły odśrodkowej.
5. Cytologiczne, cytogenetyczne, mikroskopowe- badanie budowy komórki, jej struktur za pomocą mikroskopów.
6. Metoda biochemiczna- badanie procesów chemicznych zachodzących w organizmie.

Metody teoretyczne:

• Metoda statystyczna opiera się na statystycznej obróbce materiału ilościowego zebranego w wyniku innych badań (obserwacje, eksperymenty, modelowanie), co pozwala na wszechstronną analizę i ustalenie określonych wzorców.
• Modelowanie- umożliwia badanie obiektów i procesów trudnych lub niemożliwych do odtworzenia doświadczalnego lub bezpośredniej obserwacji.

W przeciwieństwie do plotek wiedza naukowa jest weryfikowalna i dotyczy rzeczywistych rzeczy i powtarzających się wydarzeń. Każda osoba, w razie potrzeby, może powtórzyć dowolny eksperyment naukowy, to znaczy upewnić się, że natura „odpowiada” w ten sposób na określone pytanie. Z tej lekcji dowiesz się, skąd pochodzi wiedza naukowa, czym jest fakt naukowy, hipoteza i teoria, zapoznasz się z podstawowymi ideami metody naukowej, dowiesz się, jakimi metodami pozyskiwania wiedzy posługuje się biologia. Lekcja skupia się na porównawczych metodach opisowych, historycznych i eksperymentalnych.

Temat: Wprowadzenie

Lekcja: Metody badawcze w biologii

Nauka- to jedna ze sfer ludzkiej działalności, której celem jest badanie i poznanie otaczającego świata. Każda nauka ma swoje metody badawcze, ale zadaniem każdej nauki jest: budowanie systemu rzetelnej wiedzy oparte na fakty I uogólnienie które można potwierdzić lub obalić.

Fakt naukowy to tylko taki, który można odtworzyć lub potwierdzić. Obserwacje, których nie można odtworzyć, są odrzucane jako nienaukowe. Gdy naukowiec dokonuje odkrycia, publikuje o nim informacje w specjalnych czasopismach, dzięki publikacji wyniki mogą być sprawdzane i powtórnie sprawdzane przez innych naukowców – jest to zachętą do dokładniejszej weryfikacji i analizy własnych eksperymentów.

Inną formą upowszechniania wiedzy są sympozja i konferencje, które organizowane są przez naukowców różnych specjalności (botaników, zoologów, genetyków, lekarzy itp.). Podczas takich wydarzeń naukowcy komunikują się ze sobą, dyskutują o pracy kolegów i nawiązują twórcze więzi.

metoda naukowa to zestaw technik i operacji, które są wykorzystywane do budowy systemu wiedzy naukowej.

Jedną z podstawowych zasad metody naukowej jest sceptycyzm – odrzucenie ślepego zaufania do autorytetu. Naukowiec zawsze zachowuje pewien sceptycyzm i testuje każde nowe odkrycie.

Główny metody biologiczne są: opisowy, porównawczy, historyczny I eksperymentalny.

Metoda opisowa jest najstarszy, ponieważ był używany przez naukowców starożytności, opiera się na obserwacji. Do około XVII wieku był głównym w biologii, ponieważ naukowcy zajmowali się opisem zwierząt i roślin oraz ich pierwotną systematyzacją, ale nie straciło na znaczeniu w chwili obecnej, na przykład służy do opisywania nowe gatunki (patrz rys. 1).

Ryż. 1. Nowe gatunki zwierząt opisane przez naukowców

Metoda porównawcza- pozwala zidentyfikować podobieństwa między organizmami i ich częściami. Jest używany od XVII wieku.

Informacje uzyskane tą metodą stanowiły podstawę systematyki Carla Linneusza, pozwoliły Theodorowi Schwannowi i Matthiasowi Schleidenowi sformułować teorię komórki, stanowiły podstawę prawa podobieństwa zarodków odkrytego przez Carla Baera.

Obecnie bardzo trudno jest postawić granicę między metodami opisowymi a porównawczymi, ponieważ są one wykorzystywane w kompleksowy sposób do rozwiązywania problemów w biologii.

metoda historyczna pozwala zrozumieć uzyskane wcześniej fakty i porównać je z wcześniej znanymi wynikami. Jest szeroko stosowany od drugiej połowy XIX wieku dzięki pracom Karola Darwina, który za jego pomocą uzasadnił wzorce wyglądu i rozwoju organizmów, kształtowania się ich struktur i funkcji w czasie i przestrzeni ( patrz rys. 2). Zastosowanie metody historycznej umożliwiło przekształcenie biologii z nauki opisowej w wyjaśniającą.

Ryż. 2. Historia ewolucji człowieka

metoda eksperymentalna- zastosowanie tej metody wiąże się z nazwiskiem Williama Harveya, który stosował ją w swoich eksperymentach dotyczących badania krążenia krwi (patrz ryc. 3). Ale ta metoda jest szeroko stosowana od XX wieku, przede wszystkim w badaniu procesów fizjologicznych.

Ryż. 3 Doświadczenie W. Harveya w badaniu krążenia krwi

metoda eksperymentalna pozwala na badanie konkretnego zjawiska za pomocą doświadczenia. Wielki wkład w zatwierdzenie metody eksperymentalnej w biologii miał Gregor Mendel, który badając dziedziczność i zmienność organizmów, po raz pierwszy wykorzystał eksperyment nie tylko do uzyskania danych o badanych zjawiskach, ale także do testowania hipoteza.

W XX wieku metoda eksperymentalna stała się wiodącą w biologii. Stało się to możliwe dzięki pojawieniu się nowych instrumentów, takich jak mikroskop elektronowy, wykorzystanie metod chemii, fizyki i biologii (patrz ryc. 4).

Ryż. 4. Nowoczesne eksperymenty i sprzęt laboratoryjny, które symbolizują eksperymentalną metodę badań

W badaniach biologicznych dość często stosuje się modelowanie pewnych procesów, to znaczy obejmują one zarówno metody matematyczne, jak i modelowanie komputerowe.

Badania naukowe składa się z następujących etapów: na podstawie uzyskanego fakty formułowane są obserwacje lub eksperymenty problem, za jego rozwiązanie zaproponowane hipotezy. Hipotezy stale ulepszane i dalej rozwijane. Hipoteza, co jest zgodne z szeroką gamą obserwacji, staje się teoria. Dobry teoria rozwija się i rozszerza na dodatkowe dane gdy stają się sławni.

Dobry teoria może przewidzieć nowe fakty, a także odnajdywać nowe powiązania między zjawiskami, a wtedy teoria staje się regułą lub prawem.

Praca domowa

1. Czym jest nauka?

2. Zdefiniuj pojęcia: fakt, hipoteza, teoria.

3. Jakie znasz główne etapy badań naukowych?

4. Jaka jest istota porównawczych opisowych metod badawczych?

5. Czym jest eksperyment?

6. Opisać historyczną metodę badania obiektów biologicznych.

7. Jak przebiegało tworzenie metod biologii? Które z nich są najstarsze? Co można nazwać nowym?

3. Edukacja biologiczna w MIPT ().

Bibliografia

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Biologia ogólna 10-11 klasa Bustard, 2005.

2. Belyaev DK Biologia klasa 10-11. Biologia ogólna. Podstawowy poziom. - wyd. 11, stereotyp. - M.: Edukacja, 2012. - 304 s.

3. Klasa biologii 11. Biologia ogólna. Poziom profilu / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin i inni - wydanie 5., stereotyp. - Drop, 2010. - 388 s.

4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologia 10-11 klasa. Biologia ogólna. Podstawowy poziom. - wyd. 6, dodaj. - drop, 2010r. - 384 s.

WPROWADZENIE

WYKŁAD 1

Biologia ogólna

Nowoczesna koncepcja życia. Kryteria żywych, ich integracja. Poziomy organizacji życia. METODY BIOLOGII: empiryczna (obserwacyjna, porównawcza /historyczna/, opisowa, eksperymentalna), teoretyczna (systemowa).

Mówiąc o szeroko rozumianych metodach nauki, mają na myśli nie konkretne metody (techniki) technologiczne, ale zasady metodologiczne , zbliża się do

badanie przedmiotów, zjawisk, ich relacji. Metody biologii są takie same jak w innych naukach przyrodniczych: empiryczne i teoretyczne. Etap empiryczny zawsze rozwija się na podstawie wcześniejszych teorii lub hipotez, a na etapie teoretycznym przeprowadza się empiryczną weryfikację wysuwanych nowych.

metody empiryczne:

Obserwacja- badanie obiektów przyrodniczych w naturalnych warunkach bytowania. Jest to bezpośrednia wizualna obserwacja (w dosłownym sensie) zachowania, przesiedlenia, rozmnażania zwierząt i roślin w przyrodzie lub instrumentalne określenie cech organizmów, ich narządów, komórek, analiza chemiczna składu i metabolizmu (.. lornetki, pojazdy głębinowe z kamerami noktowizyjnymi, mikroskopy - spektralne i elektroniczne, analizatory biochemiczne, etykiety radioaktywne, ultrawirówki, różnorodny sprzęt pomiarowy).

metoda eksperymentalna(doświadczenie) obejmuje badanie obiektów żywych w warunkach ekstremalnych czynników środowiskowych- zmieniona temperatura, oświetlenie lub wilgotność, zwiększone obciążenie, toksyczność lub radioaktywność, zmieniony tryb lub miejsce rozwoju (usunięcie lub przeszczepienie genów, komórek, narządów, wprowadzenie zwierząt i roślin, loty kosmiczne itp.).

Metoda eksperymentalna umożliwia ujawnienie ukrytych właściwości, potencji, granic zdolności adaptacyjnych (adaptacyjnych) systemów żywych, stopnia ich elastyczności, niezawodności i zmienności.

Metoda porównawcza (historyczna)ujawnia ewolucyjne przemiany gatunków biologicznych i ich społeczności. Porównaj anatomiczne budowa, skład chemiczny, budowa genów i inne cechy w organizmach różnych poziom trudności. Jednocześnie badane są nie tylko żywe organizmy, ale także wymarłe, zachowane w postaci skamieniałych szczątków.

Metody te wymagają obliczeń ilościowych i matematycznego opisu struktur i zjawisk. Biologia staje się nauką ścisłą, choć ujawniane w niej prawidłowości mają charakter probabilistyczny (stochastyczny, sprzeczny z intuicją) i są opisywane metodami statystyki wariacyjnej.

Na podstawie ujawnionych wzorców statystycznych możliwe jest przeprowadzenie modelowanie matematyczne procesy biologiczne i prognoza ich rozwoju.

Na przykład możesz zbudować model stanu życia w zbiorniku po pewnym czasie, gdy jeden, dwa lub więcej parametrów (temperatura, stężenie soli, obecność drapieżników itp.). Takie praktyki stały się możliwe dzięki wniknięciu w biologię idei i zasad cybernetyki – nauki o kierownictwo.

Teoretyczna (metoda systemowa):

Metoda ta, podobnie jak podejście cybernetyczne, należy do kategorii nowych metod badawczych.. Przedmioty żywe są uważane za systemy, czyli zbiór elementów z określonymi relacjami. Biorąc pod uwagę hierarchię żywych systemów, każdy obiekt można rozważyć jednocześnie jako system i jako element systemu wyższego rzędu. Dlatego zasady organizacji systemowej obowiązują na wszystkich poziomach - od makrocząsteczek po biosferę Ziemi.

Powszechny rozwój ruchu systemowego we współczesnej nauce, w tym biologii, oznacza stopniowy przejście od analizy do syntezy. Analiza - ten

dyskretne podejście, zagłębianie się w strukturę i funkcje poszczególnych elementów systemu - wewnątrz komórki, wewnątrz organizmu, wewnątrz społeczności ekologicznej. Synteza oznacza podejście integracyjne, badanie integralnych cech systemu - komórki, organizmu, biocenozy. Badania prowadzone są zawsze najpierw od ogółu do szczegółu - analiza, a potem od szczegółu do ogółu, ale na nowym poziomie wiedzy tego ogólnego - synteza.

Analityczny podejście w biologii odkryło chemiczną i mikrostrukturalną organizację obiektów żywych, odkryło różnorodność gatunkową wśród zwierząt, roślin, mikroorganizmów, ujawniło genetyczną heterogeniczność organizmów w populacjach i inne wewnętrzne cechy systemów.

Stopniowo ilość zgromadzonych danych analitycznych stawała się wystarczająca do przejścia do ich syntezy. Tak powstała syntetyczna teoria ewolucji, fizjologia neurohumoralna, nowoczesna immunologia, biologia molekularna komórki, nowa megasystematyka organizmów, oparta na ich złożonych cechach - od ekologii i anatomii po genetykę molekularną.

Rozwiązuje się rzeczywisty problem współczesnej nauki przyrodniczej - stworzenie całościowego biologicznego obrazu świata.

Świadczy o tym rosnące zainteresowanie syntezą w nauce o przejściu od etapu empirycznego do teoretycznego poznania. Od otrzymania fakty , przez nich uogólnienie rozpoczyna nominację nowe hipotezy , po którym zwykle następuje wielokrotna weryfikacja empiryczna (nowe obserwacje, eksperymenty, porównania, modelowanie). Weryfikacja empiryczna prowadzi albo do obalenia hipotezy, albo do jej potwierdzenia z różnym prawdopodobieństwem. Stają się wysoce wiarygodne hipotezy prawa , z których składają się teorie .

>> Metody badań w biologii

1. Czym różni się nauka od religii i sztuki?
2. Jaki jest główny cel nauki?
3. Jakie metody badawcze są wykorzystywane w biologia, wiesz?

Nauka jako sfera działalności człowieka.

Nauka jest jedną ze sfer ludzkiej działalności, której celem jest poznawanie i poznawanie otaczającego świata. W przypadku wiedzy naukowej konieczne jest wybranie określonych przedmiotów badań, problemów i metod ich badania.

Treść lekcji Zarys lekcji i ramka pomocnicza Prezentacja lekcji Metody akceleracyjne i technologie interaktywne Ćwiczenia zamknięte (wyłącznie do użytku nauczyciela) Ocenianie Ćwiczyć zadania i ćwiczenia, warsztaty samokontroli, laboratorium, przypadki poziom skomplikowania zadań: normalny, wysoki, olimpijski praca domowa Ilustracje ilustracje: teledyski, audio, fotografie, grafiki, tabele, komiksy, abstrakty multimedialne chipy do dociekliwych szopek humor, przypowieści, żarty, powiedzenia, krzyżówki, cytaty Dodatki zewnętrzne niezależne testy (VNT) podręczniki główne i dodatkowe święta tematyczne, hasła artykuły artykuły krajowe słowniczek inne terminy Tylko dla nauczycieli Nowo narodzony