Какое значение имели описательный и сравнительный методы для развития биологии кратко

Обновлено: 05.07.2024

В 10 классе мы переходим к изучению общих закономерностей живой природы. На уроке подробно остановимся на истории развития биологии. Познакомимся с направлениями современной биологии и методами исследований.

План урока:

Краткая история развития биологии

История биологии начинается с древних времен и в ее развитии можно выделить несколько этапов. Остановимся подробнее на их характеристике.

С того момента как человек начал понимать, что он отличается от других существ, происходит накапливание биологических знаний. Люди пытались избавляться от болезней, залечивать раны и травмы. В основном это происходило с помощью различных обрядов.

Если вспомнить египтян, то они умели бальзамировать тела умерших, превращая их в мумий. Это говорит о том, что народ Египта обладал достаточными знаниями по анатомии. В Кодексе Хаммурапи есть свод правил для врачей.

Бальзамирование в Древнем Египте

Однако, родоначальником в биологии стал древний грек – Гиппократ. Это был философ и врач, причем происходил он из рода целителей. Вклад Гиппократа в развитие биологии значительный. Именно он считается основоположником медицины, так как отделил ее от религии в самостоятельную науку. Он утверждал, что все болезни людей это не наказание богов. Причины кроются в образе жизни человека. Вкладом Гиппократа в биологию является создание учения о темпераменте человека, а также им были разработаны принципы диетологии.

Осведомленность Аристотеля была настолько обширна и разносторонняя, что современники не понимали, какой вклад он внес в развитие биологии.

Вклад Теофраста в развитие биологии был велик – он свел воедино все знания о растениях, которые были накоплены на тот момент.

Более чем через четыре века после Аристотеля зародилась наука анатомия. Первоначальная ее задача была – изучение строение тела человека. Основателем этой области биологии считают врача Клавдия Галена.

Древнеримский медик занимался лечением гладиаторов после боев. Свои анатомические исследования проводил на животных. Вклад Клавдия Галена в биологию состоит еще и в том, что он выявил сходство в строении человека и обезьяны. Несмотря на это, он признавал божественное происхождение человека. Гален был последним знаменитым ученым древности.

Развитие биологии в средние века и эпоху Возрождения

В эпоху Возрождения значительный вклад в развитие биологии внес Леонардо да Винчи.

Он изучал строение тела человека и делал подробные зарисовки. Имеется около 200 анатомических рисунков, принадлежащих перу великого художника.

Анатомические рисунки Леонардо да Винчи

Вклад Леонардо да Винчи в биологию не ограничивается этим. Им были описаны многие растения и явления, происходящие в их жизни. Он подробно изучил полет различных птиц и летучих мышей, делая зарисовки. Можно сказать, что это был самый великий ученый эпохи Средневековья.

Большой вклад в развитие биологии внесла клеточная теория, создателями которой считаются Маттиас Якоб Шлейден и Теодор Шванн. Этих ученых принимают за авторов теории, однако следует выделить роль каждого из них.

Деятельность Шванна и Шлейдена способствовала дальнейшему развитию такой области биологии как цитология.

Следующим этапом в истории биологии было появление микробиологии как отдельной науки. Большую роль в этом сыграли несколько ученых.

Луи Пастер в биологии занимался изучением инфекционных заболеваний, и ему удалось выявить их возбудителей. Для лечения он предложил использовать прививки с ослабленными микроорганизмами. Также вкладом Пастера в развитие биологии является изучение процесса брожения и способа пастеризации [1] .

Значителен вклад Роберта Кохав развитие микробиологии. Он подробно исследовал такие заболевания как сибирская язва и туберкулез. Им был открыт возбудитель туберкулеза, названный впоследствии палочка Коха.

Важное открытие в биологии было сделано русским ученым И.И.Мечниковым. Он стал основателем теории фагоцитоза, выяснил роль клеток-фагоцитов в жизни организма. Вкладом Мечникова в развитие биологии стала также теория происхождения многоклеточных организмов. Помимо этого он занимался проблемой старения людей и является основателем геронтологии [2] .

Одним из основоположников такой области биологии как генетика считается Грегор Мендель. Им было разработано учение о наследственности, изучен гибридологический метод и его роль в передаче наследственных признаков. Данные закономерности наследственности позднее получили распространение в биологии как законы Менделя.

Однако при жизни Менделя вклад его в развитие биологии не был признан. Много позднее его исследования заново открыты другими учеными и только тогда получили признание, но это уже была другая эпоха.

Данный период ознаменовался бурным развитием науки. Появилось много самостоятельных областей на стыке различных наук: биофизика, биохимия, радиобиология и другие. В 20 веке зарождается биотехнология, которая стремительно развивается в 21 веке. Остро стоят в настоящее время проблемы экологии. Более подробно на этом этапе развития науки остановимся в следующем пункте.

Направления развития современной биологии

Современное развитие биологии осуществляется быстрыми темпами. Все больше появляется смежных наук. Рассмотрим основные направления развития современной биологии:

Классическая биология занимается изучением многообразия органического мира. Представителями являются ученые-натуралисты, которые наблюдают за природой, описывают виды живых организмов и систематизируют их. Можно сказать, что до настоящего времени все важные события в классической биологии уже свершились. Однако, есть много уголков на земном шаре, где еще не ступала нога человека. Даже на сегодняшний день, возможно, найти еще неизученные организмы. Вот, например, гиппокампус – один из видов лучеперых рыб, открыт в 2008 году.

Новые открытия заставляют пересматривать все уже имеющиеся данные. Например, всем нам известны слоновые черепахи, обитающие на Галапагосских островах. В 2015 году проводилось изучение популяции черепах, и по всем полученным данным был выявлен новый вид, обитающий на острове Санта-Крус. Ранее их относили к слоновым черепахам как подвид.

Таким образом, даже классическая биология, которая берет свое начало в античном мире, развивается и в настоящее время.

Еще одним направлением развития современной биологии считается эволюционная биология.В предыдущем пункте мы уже остановились на ученых, внесших вклад в развитие эволюционной биологии. Самая первая в биологии -эволюционная теория, принадлежит Жану Батисту Ламарку.

В данных эволюционных идеях есть неверные положения, однако, значение этой теории в биологии огромное. Ламарк увидел главный принцип эволюционного процесса– развитие организмов от низших к высшим.

Развитие эволюционных идей в биологии продолжил Чарльз Дарвин. Именно он понял, что теория постоянства видов неверна. Изучая организмы, он пришел к выводу, что существуют движущие силы, в результате которых органический мир на Земле многообразен.

Эволюционная биология Дарвина произвела ошеломляющий эффект. Были подорваны религиозные взгляды на происхождение всех живых организмов и человека.

Однако, данная теория не поставила последнюю точку в изучении эволюционной биологии. До сих пор остается много нерешенных вопросов. К примеру, в настоящее время очень много теорий о происхождении жизни на Земле, но они в основном теоретические. Самая известная из них теория Опарина А.И., с которой мы познакомимся в 11 классе.

В современном мире проводятся экспериментальные исследования данного вопроса, возможно, в ближайшем будущем ученые более точно смогут объяснить происхождение жизни на планете.

Дарвин привел достаточно много доказательств происхождения человека. Однако эволюционная биология человека до сих пор полна загадок. К примеру, не до конца понятен переход от животного мира к людям.

Быстро развивается в биологии физико-химическое направление. Название данного направления биологии говорит о том, что для исследований применяются физические и химические методы.На этих методах остановимся подробнее в следующем пункте.

Лаборатория физико-химических исследований

Следует сказать, что физико-химическая биология изучает существа на различных уровнях их организации: от молекулярного до биосферного. Развитие физико-химической биологии начинается с появления микробиологии. Такие ученые как Луи Пастер, Роберт Кох, И.И.Мечников в своих исследованиях применяли физические и химические методы.Появление новой современной техники, а также сети Интернет продвинуло вперед развитие этой области биологии. С каждым днем все больше развивается биотехнология, генная инженерия, микробиология, биоинженерия, биофизика и другие. Данное направление в будущем поможет решить многие проблемы, стоящие перед человечеством и сделать новые открытия.

Методы исследования в биологии

Биология,как и любая наука, для познания окружающего мира использует различные методы исследования.

Задача любой науки – это составление определенной системы знаний, которая основывается на фактах. Для этого в биологии применяются методы, которые получили название научные.

Рассмотрим суть научного метода в биологии.

Все научные методы исследования в биологии можно классифицировать по группам. Познакомимся с ними на схеме.

Познакомимся подробнее с каждым методом исследования в биологии:

Широко применялся описательный метод в древней биологии. Основой данного метода считается наблюдение. Изучая историю биологии, мы отмечали, что до 18 века ученые по большей части только составляли описание живых организмов. Присутствует ли в настоящее время такой метод исследования в биологии как описание? Конечно, да. Мы уже выявили, что открытие новых видов продолжается до сих пор. Этот метод может применяться и при изучении различных клеток с помощью микроскопа. Наблюдая за какими-либо процессами, мы также используем описание как научный метод изучения биологии.

Наблюдение широко используется в медицине при лечении пациентов наряду с другими методами.

Наблюдение в медицине

Использование описательного метода в биологии позволило накопить данные о живых организмах, которые в дальнейшем стали применяться для сравнительного анализа.

Сравнительный метод исследования в биологии способствовал выявлению сходства и различия между организмами. Данный метод был положен в основу систематики органического мира, использовался при разработке клеточной теории. Закон зародышевого сходства Карла Бэра был открыт в биологии также благодаря сравнительному методу.

Исторический метод исследований стал широко применяться в эволюционной биологии. Он предполагает сопоставление каких-либо результатов исследований с ранее полученными фактами. С помощью этого метода была сформулирована теория эволюции, представлены ее основные доказательства. К примеру, Ковалевский В.О. составил филогенетические ряды.

Исторический метод используется в биологии для выдвижения гипотез происхождения жизни на планете. Именно этот метод способствовал изменению сущности биологии. Из описательной науки она превратилась в объясняющую.

Впервые экспериментальные методы исследования в биологии были применены Уильямом Гарвеем.

Классический эксперимент в биологии предполагает проведение опыта для изучения какого-либо явления или процесса.

Широкое распространение этот метод получил в 20 веке, когда шло бурное развитие техники. Появлялись новые приборы, позволявшие ставить сложные эксперименты. К примеру, был сконструирован электронный микроскоп.

Экспериментальный метод в биологии открыл огромные перспективы для исследований и применения биологических знаний в различных отраслях промышленности.

Словарь

1. Пастеризация – процесс уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах путем их нагревания до определенной температуры.

2. Геронтология – наука, изучающая процессы старения организма и способы его омоложения.

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.

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.

· Моделирование – построение и изучение моделей (схем, графиков, описаний) процессов и явлений, которое стало все шире применяться с развитием компьютерных технологий. С помощью метода моделирования изучается какое-либо явление через его модель.
·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.

· Биохимический метод позволяет выделять и изучать вещества, входящие в состав организ-мов, их превращения, позволяет выявлять наследственные нарушения обмена веществ.
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.

1. Дайте определения понятия.
Биология – это комплексная наука, изучающая все проявления жизни: строение, функции и происхождение живых организмов, их взаимоотношения в природных сообществах со средой обитания и другими живыми организмами.

5. Соотнесите имена великих ученых с описанием их вклада в развитие знаний о человеке. Правильное соответствие укажите индексами (1-10).
1. Авиценна 4
2. Аристотель 9
3. Везалий 3
4. Гарвей 4
5. Гераклит 5
6. Гиппократ 10
7. Декарт 1
8. Мечников 7
9. Павлов 6
10. Пастер 8.

6. С какими областями практической деятельности человека связана наука биология?
Биология тесно связана с медициной, производством химической продукции, с сельским хозяйством, промышленностью и энергетикой.

7. Какие жизненно важные проблемы позволяет решать знание биологии?
При помощи биологии открыто множество лекарств и методов лечения болезней, новых веществ для сельского хозяйства и промышленности. Благодаря новым методам исследований стали бурно развиваться как самостоятельные науки биофизика, биохимия, молекулярная биология, радиационная и космическая биология и т.д.

8. Объясните, почему биологию можно считать наукой будущего?
С помощью знаний биологии человечество сможет решить главную задачу: сохранение биосферы с целью поддержания условий существования и развития цивилизации. Биология – реальная производительная сила и рациональная научная основа отношений между человеком и природой.

Методы исследования в биологии.
1. Дайте определения понятий.
Наука – одна из сфер человеческой деятельности, цель которой – изучение и познание окружающего мира.
Научный факт – это факт, который можно воспроизвести и подтвердить.
Научный метод – совокупность приемов и операций, используемых при построении системы научных знаний.

5. Проведите исследование по составленной методике (см. задание 4). Результаты запишите в таблицу.

Сделайте выводы: в результате проведенного опыта было выявлено, что произошло синее окрашивание на хлебе и в меде, не произошло – в молоке. Гипотеза была частично подтверждена: хлеб содержит крахмал, молоко – не содержит. Качественная реакция на крахмал произошла с медом, так как мед, вероятно, некачественный и содержит искусственные добавки, в частности, крахмал для густоты.

6. Какое значение для проведения научного исследования имеет гипотеза?
Каждая гипотеза проверяется экспериментально в ходе получения новых научных фактов. Если полученные факты противоречат гипотезе, то она опровергается. Если гипотеза согласуется с фактами и позволяет сделать верные прогнозы, она может стать научной теорией.

7. Чем выводы исследования отличаются от его результата?
Результаты проведенного эксперимента – это новые научные факты, полученные в результате исследования. Вывод исследования – это заключение, на основе полученных фактов, о том, подтверждена гипотеза или же она опровергнута.

Читайте также: