Методы биологических исследований 9 класс конспект
Обновлено: 23.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Методы биологических исследований. Значение биологии
Задачи урока :
расширить знания учащихся о методах изучения природы, об основных инструментах, приборах, применяемых для познания природы;
развивать логическое мышление обучающихся: учить выделять главное, сравнивать.
воспитывать культуру поведения при фронтальной работе, индивидуальной работе.
Планируемые результаты обучения:
Предметные: сформировать у учащихся четкое представление о современных проблемах общей биологии и понимание актуальности биологических исследований для человека и общества; сформировать знания об основных методах биологического исследования.
Метапредметные: у мение работать с различными источниками информации, выделять главное в тексте, структурировать учебный материал, составлять план параграфа и оформлять конспект урока в тетради; умение определять цель урока и ставить задачи, необходимые для её достижения; умение воспринимать информацию на слух, работать в составе творческих групп.
Личностные: познавательный интерес к биологии. Понимание важности научных исследований для развития науки.
Основные понятия урока: научный метод, гипотеза, теория, правила, законы.
Деятельность учащихся: работа с текстом и иллюстрациями учебника, сотрудничество с одноклассниками и учителем при обсуждении вопросов о науках о человеке и их методах.
Ход урока
I. Проверка домашнего задания
1. Что такое наука (дать определение)?
2. Назовите главную задачу науки.
3. Какой вклад в развитие биологии внёс Роберт Гук?
4. Что такое биология (дать определение)?
5. Назовите три направления в биологии и сферы их интересов.
6. Какой вклад в развитие биологии внёс Грегор Мендель?
II . Изучение нового материала
Беседа учителя с учащимися о науке и её методах:
1) Чем наука отличается от религии и искусства?
2) Какова основная цель науки?
3) Какие научные методы исследования вы знаете?
Вначале учащиеся выполняют небольшое задание:
Самостоятельная работа:
Научный метод – это совокупность приёмов и операций, используемых при построении системы научных знаний.
Далее учитель рассказывает о научных методах и об областях их применения. Учащиеся записывают следующее:
Область применения
Сбор фактического материала
Выявление сходств и различий между организмами и их частями
Осмысление полученных фактов и сопоставление их с ранее известными фактами
Изучение биологических явлений с помощью опытов
Эксперимент без использования живых существ
Далее учитель рассказывает об этапах научного исследования. Учащиеся записывают определения:
Гипотеза – научное предположение, основанное на множестве фактов.
Теория – учение, объясняющее механизм какого-либо явления. С ее помощью можно делать прогноз.
Правила – теоретически установленные связи между разными явлениями. Возможны исключения.
Законы – теоретически установленные связи между разными явлениями. Исключения не возможны.
Затем учащиеся выполняют следующее задание:
Самостоятельная работа:
I I. Рефлексия
Учащиеся делают вывод урока, отвечая на вопрос: Что вы узнали сегодня на уроке?
Научный метод — это совокупность способов и действий, используемых для получения новых знаний и их обобщения.
Методы, универсальные для всех биологических наук: описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.
1. Описательный метод. В его основе лежит наблюдение. Этот метод использовали учёные древности, которые занимались сбором и изучением разных живых организмов; он применяется и в настоящее время (например, когда находят новый вид).
Можно просто наблюдать, например, за развитием растений. Можно для наблюдения за живыми организмами использовать специальные приборы (как при ежемесячном взвешивании и измерении роста грудного ребёнка). Наблюдать можно за сезонными изменениями в природе, за линькой животных и т. д. Выводы, сделанные наблюдателем, проверяются либо повторными наблюдениями, либо экспериментально.
2. Сравнительный метод стали применять в \(XVII\) в. Этот метод дал возможность систематизировать живые организмы на основе сравнения их внешнего и внутреннего строения. В современной науке сравнительный метод также находит широкое применение.
3. Исторический метод — это установление закономерностей возникновения и развития биологических процессов и явлений. В биологии этот метод начали использовать во второй половине \(XIX\) века. Исторический метод дал учёным-биологам возможность не только заниматься описанием биологических явлений, но и позволил объяснять происхождение и развитие живых систем.
4. Экспериментальный метод — это получение новых знаний (изучение явления) с помощью поставленного опыта (эксперимента).
Эксперимент — метод, при осуществлении которого исследователь создаёт определённые условия и определяет, какое влияние они оказывают на живые организмы.
Первым эксперимент применил Уильям Гарвей (\(1578\)–\(1657\) гг.) в работах по изучению кровообращения, а широко использовать этот метод биологи начали при изучении процессов жизнедеятельности в \(XIX\) веке. Грегор Мендель первым применил эксперимент для подтверждения гипотезы, построенной на основании полученных данных о наследовании некоторых признаков у растений.
В \(XX\) в. появились приборы для исследования биологических объектов (электронный микроскоп, компьютерный томограф и др.), и экспериментальный метод стал ведущим при изучении живых объектов.
Моделирование, т. е. метод исследования, основанный на создании и изучении моделей, также находит применение в современной биологии. С помощью компьютерного моделирования изучаются механизмы и направление эволюции, закономерности развития экосистем и биосферы.
Биология состоит из большого числа частных наук, занимающихся изучением разных объектов: морфология, физиология, цитология, экология и т. д. Поэтому наряду с общебиологическими методами выделяют методы, которые используются частными биологическими науками: генетика — близнецовый метод, селекция — метод индуцированного мутагенеза, молекулярная биология — рентгеноструктурный анализ и т. д.
Научный факт — это форма научного знания, в которой фиксируется конкретное явление или событие; результат наблюдений и экспериментов, устанавливающий характеристики объектов.
Метапредметные: умение работать с различными источниками информации, выделять главное в тексте, структурировать учебный материал, составлять план параграфа и оформлять конспект урока в тетради; умение определять цель урока и ставить задачи, необходимые для её достижения; умение воспринимать информацию на слух, работать в составе творческих групп.
Личностные: познавательный интерес к биологии. Понимание важности научных исследований для развития науки.
Ход урока
Организационный момент. Взаимное приветствие. Проверка присутствующих по перекличке . проверка готовности к уроку.
Актуализация знаний. Проверка домашнего задания.
Проверить знание параграфа ответами на вопросы в конце параграфа. Спросить термины.
Изучение нового материала.
Рассказ учителя.
История развития биологии насчитывает более 2000 лет. Еще античными врачами и философами были предприняты попытки познания живых объектов (Гиппократ, Гален, Аристотель), К эпохе Возрождения относятся исследования, положившие начало ботанике, зоологии, анатомии (Везалий).
биология – это наука о жизни, о живых организмах, обитающих на Земле. Единственной обитаемой планетой в Солнечной системе является планета Земля, жизнь на которой существует в различных формах. Это растения, животные, грибы, бактерии и даже вирусы.
Предметом исследования биологии является многообразие ныне существующих и вымерших организмов, их происхождение, эволюция, распространение, строение, функционирование и индивидуальное развитие, связи друг с другом и с окружающей их неживой природой. Биология рассматривает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, развитие, раздражимость, подвижность и т. д.).
Биологические науки теснейшим образом связаны с физикой, химией, математикой, геологией, географией и принадлежат к единому комплексу естественных наук, т. е. наук о природе. Всех их объединяет не только предмет изучения — природа, но и методы, которыми пользуются исследователи для выяснения тех или иных закономерностей.
Биология получает знания разными методами на протяжении длительного времени. Человек еще на ранних этапах развития исследовал природу, получал сведения о растительном и животном мире. Это обеспечивало выживание. Наиболее важную информацию об окружающем мире люди запоминали и передавали из поколения в поколение. В более позднее время появились описания полезных растений и животных, их свойств, способов использования. Так зарождалась биология — как один из способов изучения и познания окружающего мира.
В основе любой науки всегда лежит научный метод, определяющий совокупность приемов и операций, которые используются при построении системы научных знаний.
Научное исследование состоит из двух этапов: эмпирического и теоретического. На основании собранных фактов ученые формулируют проблему исследования.
Для ее решения выдвигают несколько гипотез, каждая из которых подтверждается или опровергается экспериментально. В ходе этого процесса могут быть получены новые факты. Если факты противоречат выдвинутой гипотезе, то она отвергается. Если полученные факты подтверждают выдвинутую гипотезу, то гипотеза становится теорией. Каждая теория по мере получения новых фактов может уточняться и перерабатываться.
Какие же научные методы исследования применяются в биологии? К часто используемым методам относят: наблюдение, описание, сравнение, эксперимент, сравнительный метод.
Методы наблюдения и описания — первые приемы изучения природы. Наблюдение и описание объектов как метод сбора информации очень важны. Они обеспечивают накопление фактического материала, на основе которого можно строить теории, открывать законы, устанавливать закономерности. Карл Линней в основу своей научной деятельности положил эти методы и сделал описание около 1500 видов растений.
Эти методы не утратили своего значения и сегодня. Наблюдение очень важно для изучения объектов живой природы в естественных условиях существования. Это непосредственное наблюдение за поведением, физиологией, миграцией, размножением организмов в природе. Для этих целей используются бинокль, видеокамеры, микроскопы, биохимические анализаторы, разнообразное измерительное оборудование.
Орнитолог видит птицу в бинокль, может слышать и фиксировать прибором ее пение. В некоторых случаях используются особые приборы, фиксации звуков, которые не слышит человеческое ухо. Например, звуки летучих мышей, которые они издают при полете и поиске пищи.
Описание считается основным методом классической биологии, которая базируется на наблюдении.
Позже описательный метод лег в основу сравнительного и исторического методов биологии. Описание большого количества организмов необходимо было приводить в систему. Путем сопоставления организмов удалось установить их сходства и различия.
Сравнительный метод впервые стал использоваться в XVIII в. Он заключается в сопоставлении организмов и их частей. Сравнение и сопоставление организмов требуют предельной внимательности. Например, в природе есть насекомые с черно-желтыми полосками на теле, все считают их осами. Однако только внимательный наблюдатель обнаружит у некоторых из них признаки мухи. Для этого необходимо увидеть количество крыльев, которое отличается у мух и пчел. Так работает сравнительный метод на практике.
Николай Иванович Вавилов открыл закон гомологических рядов благодаря сравнению признаков злаковых растений.
Именно принципы сравнения в свое время легли в основу начальной систематики, которую создал Жан Батист Ламарк. Применение сравнительного метода в анатомии, палеонтологии, эмбриологии и других науках способствовало утверждению эволюционных представлений в биологии. На принципах этого метода была основана систематика и сделано одно из крупнейших обобщений — создана клеточная теория. Сравнительный метод постепенно перерос в исторический.
Он считается более сложным, так как выясняет закономерности появления и развития организмов в ходе эволюционной истории Земли. Существованию исторического метода познания наука обязана Чарльзу Дарвину.
Эксперимент — это более активная форма изучения биологических объектов. Любой эксперимент предполагает наличие четко сформулированной цели и задачи исследования. Перед тем как использовать метод эксперимента, ученые выдвигают гипотезы. Эксперимент широко используют растениеводы: проверяют условия выращивания ценных культур, роль минерального питания, разрабатывают методы агротехники. В биологии известны эксперименты Франческо Реди и Луи Пастера. Блестящими экспериментаторами были Иван Петрович Павлов и Иван Михайлович Сеченов. Они внесли большой вклад в создание науки о высшей нервной деятельности.
Самой высокой ступенькой эксперимента является моделирование изучаемых процессов. Моделирование предполагает изучение процесса или явления через воспроизведение его в виде модели. Моделирование считается сложным методом познания, потому что создаваемая модель должна отражать свойства изучаемого явления или процесса.
Современный метод моделирования можно представить в виде знаковой, или математической модели. При этом эксперимент сводится к определенным математическим расчетам, как правило, с использованием компьютера. Моделирование дает возможность прогнозировать последствия природных и техногенных катастроф, направления смены экологических систем, объемы выращиваемой сельскохозяйственной продукции и многое другое.
В биологии применяется и мониторинг — длительное наблюдение за состоянием объекта. Мониторинг часто используется для выявления изменений видового разнообразия. В нашей стране осуществляется Государственный мониторинг окружающей среды, в ходе которого ведутся наблюдения за состоянием окружающей среды, делается прогноз изменений под действием природных и антропогенных факторов. В рамках государственного мониторинга ведется отслеживание редких растений и животных.
В настоящее время проводится государственный мониторинг популяции амурского тигра, снежного барса, синих китов, стерхов, или белых журавлей, дальневосточной черепахи.
Комплексное использование различных методов позволяет наиболее полно познать явления и объекты природы.
Познание законов функционирования живых организмов позволяет не только составить точную картину мира, но и использовать знания на практике.
Развитие биологии на основе научных методов имеет теоретическое и практическое значение. Теоретическое значение биологии заключается в формировании мировоззрения человека. Другая задача биологии состоит в формировании у современного человека экологического мышления, понимания необходимости охранять и рационально использовать природные ресурсы.
Биология создает научную базу для реализации практических задач. Одной из них является совершенствование технологий производства продовольствия. Ученые установили, что возможности воспроизводства продуктов питания на Земле практически исчерпаны. Огромные площади ежегодно выводятся из сельскохозяйственного использования в результате их засоления, опустынивания. Поэтому современное сельское хозяйство вынуждено развиваться на основе новых интенсивных технологий. В настоящее время достаточно быстро развиваются методы биотехнологии, основанные на генной и клеточной инженерии.
Особое значение имеет биология для медицины. С использованием новых методов решаются проблемы вирусных и бактериальных заболеваний, исследуется молекулярная природа памяти, изучаются причины старения, формирование механизмов борьбы с зависимостью от никотина, наркотиков, алкоголя.
Стоит обратить внимание и на производство современных лекарств. В этой сфере химики-фармацевты уступают место молекулярно-клеточным биологам. Методы генной инженерии способны создавать экологически и генетически чистые лекарства.
Появилась принципиально новая технология размножения клеток и организмов путем клонирования. В 1996 г. в Великобритании родилось первое клонированное млекопитающее — овечка Долли.
Методы, используемые в биологии, всегда служили основой для развития медицины и сельского хозяйства. Знание биологии является условием существования и устойчивого развития человечества.
Читайте также: