Метод эксперимент в биологии кратко

Обновлено: 03.07.2024

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:

клеточный;
организменный;
популяционно-видовой;
биогеоценотический;
биосферный.

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.

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

Биология. 5–6 классы. Пасечник В. В., Суматохин С. В., Калинова Г. С. и др. / Под ред. Пасечника В. В. М.: Просвещение, 2019
Биология. 6 класс. Теремов А. В., Славина Н. В. М.: Бином, 2019.
Биология. 5 класс. Мансурова С. Е., Рохлов В. С., Мишняева Е. Ю. М.: Бином, 2019.
Биология. 5 класс. Суматохин С. В., Радионов В. Н. М.: Бином, 2014.
Биология. 6 класс. Беркинблит М. Б., Глаголев С. М., Малеева Ю. В., Чуб В. В. М.: Бином, 2014.
Биология. 6 класс. Трайтак Д. И., Трайтак Н. Д. М.: Мнемозина, 2012.
Биология. 6 класс. Ловягин С. Н., Вахрушев А. А., Раутиан А. С. М.: Баласс, 2013.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сегодня на уроке мы обсудим с вами методы изучения природы.

-Что такое метод?

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

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.

Есть как минимум 6 методов биологических исследований:

Сравнительно-описательный метод в биологии

Его задача — описать новые для науки виды живых организмов, явлений или процессов. Также в его задачи входит сравнивать виды, процессы и явления между собой. Важно, что сравнение объектов исследования осуществляется в пределах конкретного уровня организации.

Экспериментальный метод

С его помощью исследуют, как устроены объекты, а также ход явлений и процессов. Эксперимент может быть полевым или лабораторным.

Отличие полевого эксперимента от лабораторного заключается в том, что он проводится в естественных условиях на экспериментальных участках: на них изучают влияние конкретных веществ на рост растений, изучается влияние хозяйственной деятельности человека на природные экосистемы, осуществляются испытания по борьбе с вредителями.

Лабораторный эксперимент осуществляется только в помещении, в котором есть специальное для этого оборудование. Здесь эксперимент проходит на подопытных организмах — их специально разводят для опытов.

Мониторинг

Смысл мониторинга заключается в том, чтобы постоянно наблюдать процессы, происходящие в биологических объектах, отдельных экосистемах, популяциях и в биосфере в целом. Мониторинг осуществляется на нескольких уровнях: популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном.

С его помощью определяют, в каком состоянии находятся объекты, делают прогнозы касательно возможных изменений и анализ их последствий.

Поэтому благодаря мониторингу выявляют негативные изменения в структурах и функциях отдельных популяций, биогеоценозов и биосферы и прорабатывают меры по их охране.

Моделирование

Занимается изучением моделей и процессов, которые не поддаются наблюдению или проведению экспериментов. Особенность моделирования в том, что с его помощью могут быть получены только общие черты и общий ход объектов, явлений и процессов, наблюдение за которыми происходит в естественных условиях. С помощью моделирования ученые могут делать прогноз относительно последствий любых явлений и процессов. Кроме того, они могут их создавать и сравнивать с реально существующими.

Есть 2 варианта моделей:

Статические. Они не вмешиваются в структуру с реальными объектами. К примеру, модель строения цветка и различных органов;
Динамические. Эти модели уже вмешиваются в структуру реальных объектов. Они могут, например, менять видовой состав организмов, химический состав среды.

Динамическая модель водной экосистемы — аквариум.

Математическое моделирование в биологии

Метод основан на использовании компьютерной техники, которая дает возможность сохранять и обрабатывать большие объемы данных — все это при помощи специальных программ. С помощью математического моделирования ученые наблюдают как развиваются события, выделяют и комбинируют отдельные связи и т. д.

С помощью моделирования изучается модель пищевых связей в экосистеме, описываются связи между отдельными видами.

Статистический метод

Этот метод занимается тем, что обрабатывает накопленный материал. Статистически закономерность в биологии — правило или научный закон. Таким образом биологические законы представляют собой статистически выверенные закономерности — без исключений и определенным способом объясненные.

Методы сбора биологических исследований

Сбор биологических исследований важно осуществлять с учетом отдельных моментов:

перед началом сбора нужно изучить аспекты и законы природопользования района, в котором планируется проведение исследования;
сбор возможен только при наличии разрешения на его проведение, полученного от владельца территории;
до начала исследования необходимо проконсультироваться в местном краеведческом сообществе либо учебном заведении относительно того, что и где будет собираться;
исследуемые организмы запрещается выносить за пределы места их обитания, а также уничтожать их;
при необходимости отбора организмов, берут минимальное количество экземпляров;
важно фиксировать информацию в процессе проведения эксперимента, топографию местообитания, климатические условия и др.

Как правильно вести дневник исследования

В процессе описания эксперимента в специальном дневнике важно придерживаться определенного плана. Вот из каких пунктов состоит план:

название. В нем важно сформулировать суть проблемы, которая исследуется. К примеру, вот так: изучение влияния кислотности почвы на развитие личинок многоножек;
цель или гипотеза. Цель должна непосредственно затрагивать изучаемый объект. Если брать все тех же многоножек, то целью такого исследования может быть изучение влияния кислотности почвы на размеры личинок и определение оптимальной кислотности для каждой из фаз их развития;
методика и организация эксперимента. Они представляют собой список последовательных действий, которые проводятся в ходе эксперимента. Проводимые действия кратко записываются. Важно указывать точки и места, где насекомые (личинки) были собраны;
результаты и наблюдения. Их можно записывать в свободной форме. Для этого можно использовать графики, таблицы, карты, диаграммы и прочее. Иногда достаточно описать все словами;
обсуждение. Под ними понимают короткие ответы на различные вопросы, но важно не повторять результаты. В ответах должна прослеживаться связь теории и полученных результатов;
заключение. Оно необходимо для описания выводов по сформулированным ранее целям и задачам.

Если вы будете придерживаться плана, то сможете грамотно оформить исследование в дневнике.

Урок знакомит с основными методами исследования в биологии: наблюдение, эксперимент, измерение. Вы узнаете, что именно анализ и сравнение измерений, полученных при проведении наблюдений и экспериментов, позволяют выявить закономерности. В данном уроке приводятся следующие понятия: метод наблюдения, метод эксперимента, метод измерения, запечатление.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Методы исследования в биологии"

На прошлом уроке вы познакомились с наукой биологией. И узнали, что, изучая её, можно ответить на многие вопросы. А сегодня вы узнаете, какими методами необходимо воспользоваться, чтобы на них ответить.

Основными методами исследования в биологии являются: наблюдение, эксперимент,

измерение.

А с другими методами биологических исследований вы познакомитесь в старших классах.

Первый метод, который мы с вами рассмотрим, ― наблюдение.

Наблюдение ― это восприятие природных объектов или явлений с помощью органов чувств. Оно является одним из самых доступных методов изучения природы, но для его проведения необходимо желание, терпение и умение.

Французский энтомолог Жан Анри Фабр пользовался этим методом при изучении окружающих организмов, в частности насекомых.

Фабра часто замечали на природе, когда он неподвижно сидел и что-то рассматривал.

Многим это занятие казалось странным. Проходящие мимо не могли, понять, чем на самом деле занимался этот человек.

Однако то, чем занимался Фабр, внесло большой вклад в науку. Его работы были не только оригинальны, но ещё и соответствовали высочайшим стандартам. Наблюдение за окружающими организмами, на первый взгляд, кажется простой работой. Но иногда для того, чтобы понять те или иные явления, необходимы годы.

Например, некоторые исследования Фабра длились десятилетиями. Он изучал поведение жуков скарабеев почти 40 лет.

Жан Фабр писал о жуках, о гусеницах бабочек, о кузнечиках, однако его наибольшие симпатии были на стороне ос. Разгадывание их нравов стало делом жизни Фабра. Благодаря своей наблюдательности он стал одним из лучших в мире знатоков насекомых.

Свои открытия Фабр описал в книгах, которыми и сегодня восхищаются учёные и любители природы разных стран.

С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, приводит её в систему и ищет в этой информации какие-то закономерности. При этом учёный лишь фиксирует результаты, не вмешиваясь в сам процесс.

Следующий метод, который мы с вами рассмотрим, — это эксперимент.

Эксперимент ― это наблюдение в специально созданных и контролируемых условиях, которое позволяет установить, как те или иные условия влияют на объект или явление.

Немецкий биолог Густав Крамер экспериментально установил, что перелётные птицы во время своих путешествий ориентируются по солнцу и звёздам.

Отловленных перелётных птиц Крамер посадил в клетку, стоявшую под открытым небом, и с наступлением прохладных осенних дней установил за ними постоянное наблюдение. Как только наступила пора перелётов, птицы стали вести себя беспокойно. Они безостановочно перепархивали в клетке с места на место, но при этом сохраняли определённое направление. В ненастную погоду такого предпочтительного направления не было, но стоило показаться солнцу, как птицы (а это были дневные мигранты) возобновляли попытки лететь в направлении своих обычных миграций.

Крамеру удалось убедительно доказать роль солнца и биологических часов в ориентации птиц.

С помощью опытов изучают поведение животных. Все вы видели, как маленькие утята следуют за мамой уткой, куда бы она ни шла.

Эта связь между мамой уткой и утёнком осуществляется в момент насиживания и вылупления птенца. Такая связь называется запечатлением. Самка во время насиживания яиц издаёт характерное кряканье, а утята, находящиеся в яйце, запечатляются на этот звук. Когда утята вылупятся, они бегут на голос, где бы ни находилась крякающая мать.

Утята запечатляются не только на голос, но и на образ (внешность) матери.

Однако, если в момент вылупления утки нет рядом, утята могут запечатлиться с любым движущимся предметом. Это было доказано экспериментально.

Выведенных из яиц утят помещали вблизи модели утки. Искусственную утку перемещали по кругу. Увидев её, утята начинали следовать за ней.

Запечатление может произойти и с человеком. Если утята первым увидят его, они будут реагировать на него, как на свою мать, и всюду за ним следовать.

Немецкий этолог Карл фон Фpиш изучал способность медоносных пчёл различать цвета.

Приманку (сладкий нектар) он помещал на квадрат определённого цвета, и вскоре насекомые садились на него и без приманки, безошибочно находя среди квадратов других цветов, даже если их меняли местами.

Наблюдение и эксперимент часто переплетаются. Однако, для того что бы результаты, которые были получены в результате наблюдения и эксперимента, считались научными фактами, необходимо, чтобы они были проверены и подтверждены новыми наблюдениями и экспериментами.

При проведении наблюдений и экспериментов всегда проводятся измерения.

Именно анализ и сравнение измерений, полученных при проведении наблюдений и экспериментов, позволяют выявить закономерности.

При помощи весов, к примеру, можно определить массу тела.

Методом измерения было установлено, что лягушки впитывают воду через кожу. Древесную лягушку взвесили на весах и установили, что её вес равняется 95 граммам. После этого лягушку обернули мокрой тряпкой, и через час она весила уже 152 грамма.

Ни одна лягушка не пьёт воды обыкновенным способом, а всасывает её исключительно через кожу. Вот почему для них необходима близость воды или сырость.

Метод измерения также применяют для того, чтобы узнать, например, численность животных.

Учитывают общее количество и плотность зверей или птиц, рыб, обитающих на конкретной территории.

Объектом учёта могут быть сами животные (учёт по встречам), норы и хатки. А также следы животных, заметные на снегу, а в определённых условиях и следы, которые небыли отпечатаны на снегу (чернотроп).

Численность птиц определяют весной по их голосам и гнездовьям.

Для постановки эксперимента часто необходимо специальное оборудование. В биологии широко используются оптические приборы, которые позволяют во много раз увеличить изображение наблюдаемого объекта: увеличительное стекло, лупа.

Микроскопы, позволяющие увидеть объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.

С помощью светового микроскопа можно видеть детали, расстояние между которыми составляет до 0,2 мкм.

А вот ещё некоторые приборы и инструменты биологической лаборатории.

Спиртовка ― это горелка для жидкого топлива, которая используется в лабораториях для подогрева и плавления материалов, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб для химических работ и пр.)

Также на уроках при проведении наблюдений и экспериментов вы будете использовать и другую лабораторную посуду: стаканы, мензурки, воронки и т.д.

Инструменты: пинцеты, препаровальные иглы, пипетки и скальпели. Однако помните, что при этом нужно соблюдать правила техники безопасности.

А вот Чашка Петри — прозрачный лабораторный сосуд. Чашка Петри широко используется для выращивания колоний микроорганизмов. А также для размножения растений в лабораторных условиях.

Читайте также: