ما هي شروط البحث البيولوجي؟ طرق البحث البيولوجي. تدريس الملاحظات والقياسات والتجارب

تنقسم عملية المعرفة العلمية عادة إلى مرحلتين: التجريبية والنظرية.

في المرحلة التجريبية يتم استخدام الطرق التالية.

الطرق الوصفية والمقارنة أنها تستند إلى الملاحظة. ملاحظة - دراسة كائنات الحياة الفطرية في الظروف الطبيعية.هذه هي الملاحظة المباشرة (بالمعنى الحرفي) لسلوك وتوزيع وتكاثر الحيوانات والنباتات في الطبيعة ، وتحديد مرئي أو فعال لخصائص الكائنات الحية وخلاياها وأعضائها وأنسجتها. لهذه الأغراض ، يستخدم علم الأحياء الحديث كلاً من أدوات البحث الميداني التقليدية - من المناظير إلى الغواصات في أعماق البحار ، ومعدات المختبرات المتطورة - المجاهر ، ومقاييس الطيف الضوئي ، وأجهزة الطرد المركزي فائقة السرعة ، وما إلى ذلك.

الطريقة التجريبية مرتكز على دراسة الكائنات الحية تحت التعرض الشديد للعوامل البيئية- تغير درجة الحرارة ، الإضاءة أو الرطوبة ، زيادة الحمل ، السمية أو النشاط الإشعاعي ، التغيير في مكان التطور (إزالة أو زرع الجينات ، الخلايا ، الأعضاء ، الرحلات الفضائية ، إلخ). تتيح الطريقة التجريبية الكشف عن الخصائص المخفية ، وحدود القدرات التكيفية للأنظمة الحية ، ودرجة مرونتها ، وموثوقيتها ، وتنوعها.

الطريقة التاريخية يكشف عن تاريخ تطور الأشياء البيولوجية وأصلها.قارن التركيب التشريحي والتركيب الكيميائي والبنية الجينية والميزات الأخرى في الكائنات الحية بمستويات مختلفة من التعقيد. في الوقت نفسه ، لم تتم دراسة الكائنات الحية فحسب ، بل أيضًا انقرضت لفترة طويلة ، وتم حفظها في شكل بقايا متحجرة.

طريقة جديدة نسبيًا - النمذجة العمليات البيولوجية , سواء على مستوى الكائنات الحية أو الخلايا أو الجزيئات الحيوية و نمذجة الرياضيات. على سبيل المثال ، من الممكن بناء نموذج والتنبؤ بحالة الحياة في الخزان بعد فترة زمنية معينة عند تغير واحد أو اثنين أو أكثر من العوامل (درجة الحرارة ، تركيز الملح ، وجود الحيوانات المفترسة ، إلخ).

طريقة النظام (النهج) هو أيضا جديد . تعتبر الكائنات الحية الأنظمة ، أي مجموعة من العناصر ذات علاقات معينة.يعتبر كل كائن كنظام وكعنصر في نظام ذي رتبة أعلى.

على المرحلة النظرية المعرفة ، يتم استخدام الطرق التالية: تعميم المتراكمة حقائق ، امتداد فرضيات جديدة ، هُم تكرار التحقق التجريبي (ملاحظات جديدة ، تجارب ، مقارنة ، نمذجة). أصبحت الفرضيات المؤكدة القوانين ، فهي مكونة من النظريات . من الواضح أن كلا من القوانين والنظريات نسبيان ويمكن مراجعتهما عاجلاً أم آجلاً.

3. المفاهيم الأساسية لعلم الأحياء

مفهوم - إنها مجموعة مترابطة من المفاهيم والفرضيات والنظريات التي تشرح بعض الظواهر الأساسية أو خاصية الطبيعة. رئيسيالمفاهيم البيولوجية شرح الظاهرة وخصائصهاحياة .

1. مفهوم منظمة منهجية متعددة المستويات للحياة : كل ​​الكائنات الحية الأنظمةمستويات مختلفة من التعقيد ، فهي تشكل تسلسلًا هرميًا مستمرًا لمستويات التنظيم الهيكلي والوظيفي.

2. مفهوم الجوهر المادي للحياة : الحياة مادية ، أساسها الفيزيائي والكيميائي هو التمثيل الغذائي والطاقة. بالمعنى الفلسفي ، هذا يعني أسبقية المادة والطبيعة الثانوية للوعي (المادية).

المادة هي مزيج من المادة والحقل. المادة لها كتلة راحة ، لكن الحقل ليس كذلك. المادة الحيةمادة معقدة بشكل خاص ومجال معقد متعدد العوامل. بالضبطمستوى الصعوبة يجعل المادة حية ، على الرغم من أن القوانين الفيزيائية والكيميائية البسيطة تعمل بداخلها.

3. مفهوم المعلومات البيولوجية والتكاثر الذاتي للحياة : تتكاثر الكائنات الحية على أساس معلوماتها (الجينية) عند التفاعل مع المعلومات الخارجية (اللاجينية). نتيجة هذا التفاعل هو التطور الفردي للكائنات الحية (التولد).

4. مفهوم التنظيم الذاتي للأنظمة الحية : تحافظ الأنظمة الحية على الثبات النسبي لوصلاتها الداخلية وظروف عملها (الاستتباب) بناءً على مزيج من الوصلات السلبية المباشرة والإيجابية العكسية.

5. مفهوم التنظيم الذاتي والتطور البيولوجي : نشأ العالم الحي كنتيجة للتنظيم الذاتي من أنظمة كيميائية غير حية ويخضع لتطور تاريخي لا رجعة فيه (نشأة) على أساس التباين الوراثي والاختيار الطبيعي للكائنات الأكثر تكيفًا مع الظروف البيئية المتغيرة.

استخدام العلاقات التغذوية بين الأنواع الموجودة في التكاثر الحيوي (المفترس - الفريسة) للتحكم في عدد الآفات ومسببات الأمراض لأمراض النبات. لذا ، لمحاربة مكنسة الأعشاب الضارة (Orobanche) بنجاح ... القاموس البيئي

استخدام الكائنات الحية ومنتجاتها الأيضية (أو نظائرها التركيبية) للتحكم في الكثافة السكانية للآفات الحشرية والأعشاب الضارة والفطريات التي تسبب أمراض النباتات الزراعية معجم مصطلحات العمل. ... ... مسرد مصطلحات الأعمال

الطرق البيولوجية لتصحيح النشاط الانتحاري- أنواع مختلفة من العلاج البيولوجي الدوائي وغير الدوائي ، تهدف بشكل مباشر إلى تصحيح ومنع النشاط الانتحاري. إلى العوامل الدوائية النفسية الأكثر شيوعًا المطبقة في التصحيح ... ... موسوعة نفسية عظيمة

طرق التحليل البيولوجية- biologinis analizės metodas status as T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Analizės metodas، pagrįstas biologiškai aktyvių medžiagų، pvz.، fermentų arba bioindikatorių، naudojimu. عملية المعالجة النموذجية remiamasi biologinmis sistemomis ....… Ekologijos terminų aiskinamasis žodynas

طرق الصفات. الكشف والكمية. تعريفات inorg. و org. مركبات تعتمد على استخدام الكائنات الحية كمحلل. المؤشرات. تعيش الكائنات الحية دائمًا في بيئة كيميائية محددة بدقة. تعبير. إذا انتهكت هذا ... ... موسوعة كيميائية

نواقل المقالات القائمة على الهندسة الوراثية للمواد النانوية توصيل جينات الرقاقة الدقيقة لـ DNADNA تفاعل البوليميريز المتسلسل RNA (المصدر: "مسرد RUSNANO للمصطلحات الأساسية لتقنية النانو") ... القاموس الموسوعي لتقنية النانو

GOST R ISO 22030-2009: جودة التربة. الطرق البيولوجية. السمية النباتية المزمنة للنباتات العليا- المصطلحات GOST R ISO 22030 2009: جودة التربة. الطرق البيولوجية. السمية النباتية المزمنة للنباتات الأعلى الوثيقة الأصلية: 3.2 الكتلة الحيوية الكتلة الإجمالية للبراعم والزهور والقرون. ملاحظات 1 يتم قياس الكتلة الحيوية بـ ... قاموس - كتاب مرجعي للمصطلحات المعيارية والتقنية

طرق تنقية المياه هي طرق لفصل الماء عن الشوائب والعناصر غير المرغوب فيها. هناك عدة طرق تنظيف وكلها مدرجة في ثلاث مجموعات من الطرق: الميكانيكية الفيزيائية والكيميائية البيولوجية أرخص الميكانيكية ... ... ويكيبيديا

بناء على استخدام التغيرات في الكائنات الحية ومنتجاتها الأيضية ، الناشئة تحت تأثير تركيزات عالية من المواد الكيميائية. العناصر المميزة للآراء. اعتمادًا على نوع التغييرات المستخدمة ، ... الموسوعة الجيولوجية

كتب

• ، Mosolov S.N. . هذا الكتاب عبارة عن مجموعة من 39 عملاً أصليًا تعكس نتائج البحث العلمي الذي تم إجراؤه في السنوات العشر الأخيرة لقسم علاج الصحة العقلية في موسكو ... الناشر: الفكر الاجتماعي السياسي, المنتج: الفكر الاجتماعي السياسي,
• الطرق البيولوجية لعلاج الاضطرابات النفسية. الطب المبني على البراهين - الممارسة السريرية ، Mosolov S.N. . هذا الكتاب عبارة عن مجموعة من 39 عملاً أصليًا تعكس نتائج البحث العلمي الذي أجراه قسم علاج الأمراض العقلية في موسكو في السنوات العشر الماضية ... السلسلة: الناشر:

تحتل البيولوجيا مكانًا منفصلاً بين جميع التخصصات المدرسية والعلوم العادلة. بعد كل شيء ، هذا هو أقدم العلوم الطبيعية والأولى ، التي نشأت مع ظهور الإنسان نفسه وتطوره. في فترات زمنية مختلفة ، تطورت دراسة هذا التخصص بشكل مختلف. تم إجراء البحث في علم الأحياء بمساعدة طرق جديدة. ومع ذلك ، لا تزال هناك تلك التي كانت ذات صلة منذ البداية ولم تفقد أهميتها. ما هي هذه الطرق لدراسة العلوم وما هو هذا التخصص بشكل عام ، سننظر فيه في هذا المقال.

علم الأحياء كعلم

إذا تعمقت في أصل كلمة "علم الأحياء" ، فسيبدو حرفياً في الترجمة من اللاتينية مثل "علم الحياة". وبالفعل هو كذلك. يعكس هذا التعريف جوهر العلم قيد الدراسة. علم الأحياء هو الذي يدرس التنوع الكامل للحياة على كوكبنا ، وإذا لزم الأمر ، ثم خارج حدوده.

هناك العديد من العناصر البيولوجية التي يتم فيها الجمع بين جميع ممثلي الكتلة الحيوية وفقًا للخصائص المورفولوجية والتشريحية والوراثية والفسيولوجية المشتركة. هذه هي الممالك:

• الحيوانات.
• النباتات.
• الفطر.
• الفيروسات.
• البكتيريا أو بدائيات النوى.

يتم تمثيل كل منها بعدد كبير من الأنواع والوحدات التصنيفية الأخرى ، والتي تؤكد مرة أخرى مدى تنوع طبيعة كوكبنا. كعلم - لدراستها جميعًا ، من الولادة حتى الموت. أيضا للكشف عن آليات التطور ، العلاقة مع الإنسان ، الطبيعة نفسها.

علم الأحياء هو مجرد اسم عام يتضمن مجموعة كاملة من العلوم الفرعية والتخصصات التي تتعامل مع البحث التفصيلي في مجال الكائنات الحية وأي مظاهر من مظاهر الحياة.

كما ذكرنا سابقًا ، قام الناس بدراسة علم الأحياء منذ العصور القديمة. كان الإنسان مهتمًا بكيفية ترتيب النباتات والحيوانات ونفسه. تم إجراء ملاحظات على الحياة البرية وتم استخلاص النتائج ، لذلك تم تجميع المواد الواقعية ، الأساس النظري للعلم.

تقدمت إنجازات علم الأحياء الحديث بشكل عام إلى الأمام بعيدًا وتسمح لك بالنظر في الهياكل الأصغر والأكثر تعقيدًا بشكل لا يمكن تصوره ، والتدخل في مسار العمليات الطبيعية وتغيير اتجاهها. بأي طرق كان من الممكن تحقيق مثل هذه النتائج في جميع الأوقات؟

طرق البحث في علم الأحياء

للحصول على المعرفة ، من الضروري استخدام طرق مختلفة للحصول عليها. وهذا ينطبق أيضًا على العلوم البيولوجية. لذلك ، يحتوي هذا التخصص على مجموعة من التدابير الخاصة به التي تسمح بتجديد بنك أصبع منهجي وواقعي. هذه الأساليب البحثية في المدرسة تؤثر بالضرورة على هذا الموضوع ، لأن هذه القضية هي الأساس. لذلك ، تتم مناقشة هذه الأساليب حتى في دروس التاريخ الطبيعي أو علم الأحياء في الصف الخامس.

ما هي طرق البحث؟

1. وصف.
2. في علم الأحياء.
3. تجربة.
4. مقارنة.
5. طريقة النمذجة.
6. بطريقة تاريخية.
7. خيارات حديثة تعتمد على استخدام أحدث التطورات في التكنولوجيا والمعدات الحديثة. على سبيل المثال: التحليل الطيفي الإلكتروني والفحص المجهري وطريقة التلوين واللوني وغيرها.

كلهم كانوا دائمًا مهمين ، وما زالوا كذلك حتى اليوم. ومع ذلك ، من بينها واحد ظهر أولاً ولا يزال الأهم.

طريقة الملاحظة في علم الأحياء

هذه النسخة من الدراسة هي الحاسمة والأولى والمهمة. ما هي الملاحظة؟ هذا هو الحصول على معلومات مثيرة للاهتمام حول الكائن بمساعدة الحواس. بمعنى ، يمكنك فهم نوع الكائن الحي أمامك بمساعدة أعضاء السمع والبصر واللمس والشم والتذوق.

هذه هي الطريقة التي تعلم بها أسلافنا التمييز بين عناصر الكتلة الحيوية. هذه هي الطريقة التي يستمر بها البحث في علم الأحياء حتى يومنا هذا. بعد كل شيء ، من المستحيل أن تعرف كيف تطفو كاتربيلر وتخرج فراشة من شرنقة ، إذا لم تراقبها بأم عينيك ، وتصلح كل لحظة من الزمن.

وهناك المئات من هذه الأمثلة. يلاحظ جميع علماء الحيوان وعلماء الفطريات وعلماء النبات وعلماء الأحياء وغيرهم من العلماء الكائن المحدد ويتلقون معلومات كاملة عن هيكلها وأسلوب حياتها وتفاعلها مع البيئة وخصائص العمليات الفسيولوجية وغيرها من التفاصيل الدقيقة للتنظيم.

لذلك ، تعتبر طريقة الملاحظة في علم الأحياء هي الأكثر أهمية ، وتاريخيًا هي الأولى والأكثر أهمية. وبجوارها مباشرة توجد طريقة أخرى للبحث - الوصف. بعد كل شيء ، لا يكفي أن نلاحظ ، تحتاج أيضًا إلى وصف ما تمكنت من رؤيته ، أي لإصلاح النتيجة. في المستقبل ، سيصبح هذا قاعدة معرفية نظرية حول كائن معين.

لنأخذ مثالا. إذا احتاج عالم الأسماك إلى إجراء بحث في مجال نوع معين من الأسماك ، على سبيل المثال ، سمك الفرخ الوردي ، فإنه أولاً وقبل كل شيء يدرس القاعدة النظرية الموجودة بالفعل ، والتي تم تجميعها وفقًا لملاحظات العلماء قبله. بعد ذلك ، ينتقل إلى الملاحظات بنفسه ويسجل بعناية جميع النتائج التي تم الحصول عليها. بعد ذلك يتم إجراء سلسلة من التجارب ومقارنة النتائج مع تلك التي كانت متاحة بالفعل من قبل. لذا اتضح أن السؤال: أين ، على سبيل المثال ، يمكن أن تتكاثر هذه الأنواع من الأسماك؟ ما هي الشروط التي يحتاجونها لهذا وإلى أي مدى يمكن أن تختلف؟

من الواضح أن طريقة المراقبة في علم الأحياء ، وكذلك الوصف والمقارنة والتجربة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمركب واحد - طرق دراسة الحياة البرية.

تجربة

هذه الطريقة نموذجية ليس فقط في العلوم البيولوجية ، ولكن أيضًا للكيمياء والفيزياء وعلم الفلك وغيرها. يسمح لك بالتحقق بصريًا من أحد الافتراضات المطروحة نظريًا. بمساعدة التجربة ، يتم تأكيد الفرضيات أو دحضها ، ويتم إنشاء النظريات ويتم طرح البديهيات.

تم بشكل تجريبي اكتشاف دوائر الدورة الدموية في الحيوانات ، والتنفس والتمثيل الضوئي في النباتات ، بالإضافة إلى عدد من العمليات الحيوية الفسيولوجية الأخرى.

النمذجة والمقارنة

المقارنة هي طريقة تسمح لك برسم خط تطوري لكل نوع. هذه هي الطريقة التي يقوم عليها تلقي المعلومات ، والتي على أساسها يتم تصنيف تصنيف الأنواع ، يتم بناء شجرة الحياة.

النمذجة ، من ناحية أخرى ، أكثر رياضية ، خاصة إذا تحدثنا عن طريقة الكمبيوتر لبناء نموذج. تتضمن هذه الطريقة إنشاء مثل هذه المواقف على دراسة الكائن الذي لا يمكن ملاحظته في الظروف الطبيعية. على سبيل المثال ، كيف سيؤثر هذا الدواء أو ذاك على جسم الإنسان.

الطريقة التاريخية

إنه يكمن وراء تحديد أصل وتشكيل كل كائن حي ، وتطوره وتحوله في مسار التطور. بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، تم بناء النظريات وطرح الفرضيات حول ظهور الحياة على الأرض ، وتطور كل مملكة من مملكة الطبيعة.

علم الأحياء في الصف الخامس

من المهم جدًا غرس اهتمام الطلاب بالعلوم المعنية في الوقت المناسب. تظهر اليوم الكتب المدرسية "علم الأحياء. الصف الخامس" ، والملاحظة فيها هي الطريقة الرئيسية لدراسة هذا الموضوع. هذه هي الطريقة التي يتقن بها الرجال تدريجياً العمق الكامل لهذا العلم ، ويفهمون معناها وأهميتها.

لكي تكون الدروس ممتعة ولكي يغرس الأطفال الاهتمام بما تتم دراسته ، يجب تخصيص المزيد من الوقت لهذه الطريقة بالذات. بعد كل شيء ، فقط عندما يلاحظ الطالب نفسه سلوك الخلايا وبنيتها من خلال المجهر ، سيكون قادرًا على إدراك الفائدة الكاملة لهذه العملية ومدى دقتها وأهميتها. لذلك ، وفقًا للمتطلبات الحديثة ، فإن النهج النشط لدراسة الموضوع هو مفتاح الاستيعاب الناجح للمعرفة من قبل الطلاب.

وإذا عكس الأطفال كل عملية قيد الدراسة في مذكرات ملاحظات في علم الأحياء ، فسيظل أثر الموضوع معهم مدى الحياة. هذه هي الطريقة التي يتشكل بها العالم من حولنا.

دراسة متعمقة للموضوع

إذا تحدثنا عن فصول متخصصة تهدف إلى دراسة أعمق وأكثر تفصيلاً للعلوم ، فعلينا أن نتحدث عن أهم شيء. بالنسبة لهؤلاء الأطفال ، يجب تطوير برنامج خاص للدراسة المتعمقة لبيولوجيا ، والذي سيتم بناؤه على الملاحظات في الميدان (الممارسة الصيفية) ، وكذلك على البحث التجريبي المستمر. يجب أن يقتنع الأطفال أنفسهم بالمعرفة النظرية الموضوعة في رؤوسهم. عندها تصبح الاكتشافات الجديدة والإنجازات وولادة علماء العلوم ممكنة.

دور التربية البيولوجية لأطفال المدارس

بشكل عام ، يحتاج الأطفال إلى دراسة علم الأحياء ، ليس فقط لأنه يجب أن تكون الطبيعة محبوبة ومحافظة عليها وحمايتها. ولكن أيضًا لأنه يوسع آفاقهم بشكل كبير ، ويسمح لهم بفهم آليات تدفق عمليات الحياة ، ومعرفة أنفسهم من الداخل ومعالجة صحتهم بعناية.

إذا كنت تخبر الأطفال بشكل دوري عن إنجازات علم الأحياء الحديث وكيف تؤثر على حياة الناس ، فسوف يفهمون هم أنفسهم أهمية العلم وأهميته. سوف يتشبعون بالحب من أجله ، مما يعني أنهم سيحبون موضوعه - الحياة البرية.

إنجازات علم الأحياء الحديث

هناك بالطبع العديد من هؤلاء. إذا حددنا إطارًا زمنيًا لا يقل عن خمسين عامًا ، فيمكننا سرد النجاحات البارزة التالية في مجال العلم المعني.

1. فك رموز جينوم الحيوانات والنباتات والبشر.
2. فتح آليات انقسام الخلايا وموتها.
3. الكشف عن جوهر تدفق المعلومات الجينية في الكائن الحي النامي.
4. استنساخ الكائنات الحية.
5. إنتاج (تخليق) المواد الفعالة بيولوجيا والأدوية والمضادات الحيوية والأدوية المضادة للفيروسات.

تسمح الإنجازات المماثلة للبيولوجيا الحديثة للإنسان بالتحكم في بعض أمراض الإنسان والحيوان ، ومنعها من التطور. إنها تسمح بحل العديد من المشكلات التي تجاوزت الناس في القرن الحادي والعشرين: أوبئة الفيروسات الرهيبة ، والجوع ، ونقص مياه الشرب ، والظروف البيئية السيئة ، وغيرها.

وصف قصير:

سازونوف ف. طرق البحث الحديثة في علم الأحياء [مورد إلكتروني] // عالم الحركة ، 2009-2018: [موقع]. تاريخ التحديث: 22.02.2018 ..__. 201_). مواد عن طرق البحث الحديثة في علم الأحياء وأقسامه والتخصصات ذات الصلة.

مواد عن طرق البحث الحديثة في علم الأحياء وأقسامه والتخصصات ذات الصلة

رسمفي: الفروع الرئيسية لعلم الأحياء.

حاليًا ، يتم تقسيم علم الأحياء بشكل مشروط إلى مجموعتين كبيرتين من العلوم.

بيولوجيا الكائنات الحية: علوم النبات (علم النبات) ، الحيوانات (علم الحيوان) ، الفطريات (علم الفطريات) ، الكائنات الحية الدقيقة (علم الأحياء الدقيقة). تدرس هذه العلوم مجموعات فردية من الكائنات الحية ، وهيكلها الداخلي والخارجي ، ونمط الحياة ، والتكاثر والتطور.

علم الأحياء العام: المستوى الجزيئي (البيولوجيا الجزيئية ، الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة الجزيئي) ، الخلوية (علم الخلايا) ، الأنسجة (علم الأنسجة) ، الأعضاء وأنظمتها (علم وظائف الأعضاء ، علم التشكل والتشريح) ، السكان والمجتمعات الطبيعية (علم البيئة). بمعنى آخر ، علم الأحياء العام يدرس الحياة على مستويات مختلفة.

يرتبط علم الأحياء ارتباطًا وثيقًا بالعلوم الطبيعية الأخرى. لذلك ، عند التقاطع بين علم الأحياء والكيمياء ، ظهرت الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية ، بين علم الأحياء والفيزياء - الفيزياء الحيوية ، بين علم الأحياء وعلم الفلك - بيولوجيا الفضاء. علم البيئة ، الذي يقع عند تقاطع علم الأحياء والجغرافيا ، يُعتبر الآن في كثير من الأحيان علمًا مستقلاً.

مهام الطلاب في المقرر التدريبي الأساليب الحديثة في البحث البيولوجي

1. الإلمام بمجموعة متنوعة من طرق البحث في مختلف مجالات علم الأحياء.

القرار والإبلاغ:
1) كتابة مقال تعليمي مراجعة حول طرق البحث في مختلف مجالات علم الأحياء. الحد الأدنى لمتطلبات محتوى الملخص: وصف 5 طرق بحث ، صفحة 1-2 (خط 14 ، مسافات 1.5 ، هوامش 3-2-2-2 سم) لكل طريقة.
2) عرض تقرير (يفضل أن يكون في شكل عرض تقديمي) عن إحدى الطرق الحديثة في علم الأحياء: المجلد 5 ± 1 صفحة.
مخرجات التعلم المتوقعة:
1) المعرفة السطحية بمجموعة واسعة من طرق البحث في علم الأحياء.
2) فهم متعمق لإحدى طرق البحث ونقل هذه المعرفة لمجموعة الطلاب.

2. إجراء التدريس التربوي والبحث العلمي من تحديد الأهداف إلى الاستنتاجات باستخدام المتطلبات اللازمة لتصميم تقرير البحث العلمي.

حل:
الحصول على البيانات الأولية في فصول المختبر والمنزل. يُسمح بإجراء جزء من هذه الدراسة في الوقت اللامنهجي.

3. التعرف على طرق البحث العامة في علم الأحياء.

حل:
دورة محاضرة وعمل مستقل مع مصادر المعلومات. تقرير عن مثال الحقائق من تاريخ علم الأحياء: المجلد 2 ± 1 صفحات.

4. تطبيق المعارف والمهارات والقدرات المكتسبة لإجراء وتصميم أبحاثهم الخاصة في شكل عمل بحثي و / أو ورقة مصطلح و / أو عمل مؤهل نهائي.

تعريف المفاهيم

طرق البحث هي طرق لتحقيق هدف العمل البحثي.

طريقة علمية هي مجموعة من التقنيات والعمليات المستخدمة في بناء نظام المعرفة العلمية.

حقيقة علمية - هذه نتيجة الملاحظات والتجارب التي تحدد الخصائص الكمية والنوعية للأشياء.

الأساس المنهجي البحث العلمي هو مجموعة من أساليب المعرفة العلمية المستخدمة لتحقيق الهدف من هذه الدراسة.

طرق علمية عامة وتجريبية وأسس منهجية -.

يستخدم علم الأحياء الحديث توحيد المناهج المنهجية ، ويستخدم "وحدة التصنيف الوصفي والنهج التوضيحي-التعريفي ؛ وحدة البحث التجريبي مع عملية التنظير المكثف للمعرفة البيولوجية ، بما في ذلك إضفاء الطابع الرسمي عليها وإضفاء الطابع الحسابي عليها وإضفاء البديهية عليها "[Yarilin A.A. تصبح "سندريلا" أميرة ، أو مكانة علم الأحياء في التسلسل الهرمي للعلوم. // "البيئة والحياة" رقم 12 ، 2008. ص 4-11. S.11].

أهداف طرق البحث:

1. "تقوية القدرات المعرفية الطبيعية للإنسان وتوسيعها واستمرارها".

2. "وظيفة التواصل" ، أي الوساطة بين الموضوع وموضوع الدراسة [Arshinov V.I. التآزر كظاهرة لعلم ما بعد غير الكلاسيكي. م: معهد الفلسفة RAS، 1999. 203 ص. ص 18].

طرق البحث العامة في علم الأحياء

ملاحظة

ملاحظة - هذه دراسة للعلامات الخارجية والتغيرات المرئية في كائن ما خلال فترة زمنية معينة. على سبيل المثال ، مراقبة نمو وتطور الشتلات.

الملاحظة هي نقطة البداية لجميع أبحاث العلوم الطبيعية.

في علم الأحياء ، هذا ملحوظ بشكل خاص ، لأن موضوع دراسته هو الإنسان والطبيعة الحية المحيطة به. بالفعل في المدرسة ، في دروس علم الحيوان وعلم النبات وعلم التشريح ، يتم تعليم الأطفال إجراء أبسط البحوث البيولوجية من خلال مراقبة نمو وتطور النباتات والحيوانات وحالة أجسامهم.

تعتبر الملاحظة كوسيلة لجمع المعلومات ترتيبًا زمنيًا أول طريقة بحث ظهرت في ترسانة علم الأحياء ، أو بالأحرى ، حتى سابقتها ، التاريخ الطبيعي. وهذا ليس مفاجئًا ، لأن الملاحظة تقوم على القدرات الحسية للإنسان (الإحساس ، الإدراك ، التمثيل). علم الأحياء الكلاسيكي هو في الغالب علم الأحياء القائم على الملاحظة.لكن ، مع ذلك ، لم تفقد هذه الطريقة أهميتها حتى يومنا هذا.

قد تكون الملاحظات مباشرة أو غير مباشرة ، مع أو بدون مساعدات فنية. لذلك ، يرى عالم الطيور طائرًا من خلال منظار ويمكنه سماعه ، أو يمكنه إصلاح الأصوات بجهاز خارج النطاق المسموع للأذن البشرية. يراقب اختصاصي الأنسجة قسم الأنسجة الثابتة والملطخة بالمجهر. وبالنسبة لعالم الأحياء الجزيئية ، يمكن أن تكون الملاحظة هي إصلاح التغير في تركيز الإنزيم في أنبوب الاختبار.

من المهم أن نفهم أن الملاحظة العلمية ، على عكس العادية ، ليست بسيطة ، ولكنها هادفدراسة الأشياء أو الظواهر: وتجرى لحل المشكلة ويجب ألا يتشتت انتباه الراصد. على سبيل المثال ، إذا كانت المهمة هي دراسة الهجرات الموسمية للطيور ، فسنلاحظ توقيت ظهورها في مناطق التعشيش ، ولا شيء غير ذلك. لذا فإن الملاحظة التخصيص الانتقائيخارج الواقع جزء معينبعبارة أخرى الجانب وإدراج هذا الجزء في النظام قيد الدراسة.

في الملاحظة ، ليس فقط دقة ودقة ونشاط المراقب أمرًا مهمًا ، ولكن أيضًا حياده ومعرفته وخبرته والاختيار الصحيح للوسائل التقنية. يفترض بيان المشكلة أيضًا وجود خطة مراقبة ، أي تخطيطهم. [كاباكوفا د. الملاحظة والوصف والتجربة باعتبارها الأساليب الرئيسية لعلم الأحياء // مشاكل وآفاق تطوير التعليم: مواد دولية. علمي أسيوط. (بيرم ، أبريل 2011). I. Perm: Mercury، 2011. S. 16-19.].

الطريقة الوصفية

الطريقة الوصفية - هذا هو تثبيت العلامات الخارجية المرصودة لأشياء الدراسة مع تخصيص الأساسي ورفض التافه. وقفت هذه الطريقة على أصول علم الأحياء كعلم ، لكن تطورها كان مستحيلًا بدون استخدام طرق بحث أخرى.

تسمح لك الأساليب الوصفية أولاً بوصف الظواهر التي تحدث في الحياة البرية ثم تحليلها ، ومقارنتها ، وإيجاد أنماط معينة ، وكذلك التعميم ، واكتشاف أنواع وفئات جديدة وما إلى ذلك. بدأ استخدام الأساليب الوصفية في العصور القديمة ، لكنها اليوم لم تفقد أهميتها وتستخدم على نطاق واسع في علم النبات ، وعلم السلوك ، وعلم الحيوان ، وما إلى ذلك.

طريقة المقارنة

طريقة المقارنة - هذه دراسة لأوجه التشابه والاختلاف في التركيب ومسار عمليات الحياة وسلوك الكائنات المختلفة. على سبيل المثال ، مقارنة بين أفراد من جنسين مختلفين ينتمون إلى نفس الأنواع البيولوجية.

يسمح لك بدراسة كائنات الدراسة من خلال مقارنتها مع بعضها البعض أو مع كائن آخر. يسمح لك بتحديد أوجه التشابه والاختلاف بين الكائنات الحية ، وكذلك أجزائها. تتيح البيانات التي تم الحصول عليها دمج الأشياء المدروسة في مجموعات وفقًا لعلامات التشابه في الهيكل والأصل. على أساس الطريقة المقارنة ، على سبيل المثال ، تم بناء تصنيف النباتات والحيوانات. تم استخدام هذه الطريقة أيضًا لإنشاء نظرية الخلية وتأكيد نظرية التطور. حاليًا ، يتم استخدامه في جميع مجالات علم الأحياء تقريبًا.

تم إنشاء هذه الطريقة في علم الأحياء في القرن الثامن عشر. وأثبتت فعاليتها في حل العديد من أكبر المشكلات. بمساعدة هذه الطريقة وبالاقتران مع الطريقة الوصفية ، تم الحصول على المعلومات التي سمحت في القرن الثامن عشر. وضع الأسس لتصنيف النباتات والحيوانات (K. Linnaeus) ، وذلك في القرن التاسع عشر. لصياغة نظرية الخلية (M. Schleiden and T. Schwann) وعقيدة الأنواع الرئيسية للتطور (K. Baer). تم استخدام الطريقة على نطاق واسع في القرن التاسع عشر. في تجسيد نظرية التطور ، وكذلك في إعادة هيكلة عدد من العلوم البيولوجية على أساس هذه النظرية. ومع ذلك ، فإن استخدام هذه الطريقة لم يترافق مع ظهور علم الأحياء خارج حدود العلم الوصفي.
تستخدم الطريقة المقارنة على نطاق واسع في مختلف العلوم البيولوجية في عصرنا. تكتسب المقارنة قيمة خاصة عندما يكون من المستحيل إعطاء تعريف للمفهوم. على سبيل المثال ، باستخدام المجهر الإلكتروني ، غالبًا ما يتم الحصول على الصور ، والمحتوى الحقيقي غير معروف مسبقًا. فقط مقارنتها مع الصور المجهرية الضوئية تسمح للمرء بالحصول على البيانات المطلوبة.

الطريقة التاريخية

يسمح لك بتحديد أنماط تكوين وتطوير الأنظمة الحية ، وهياكلها ووظائفها ، لمقارنتها بالحقائق المعروفة سابقًا. تم استخدام هذه الطريقة ، على وجه الخصوص ، بنجاح من قبل تشارلز داروين لبناء نظريته التطورية وساهم في تحويل علم الأحياء من علم وصفي إلى علم توضيحي.

في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. بفضل أعمال تشارلز داروين ، وضعت الطريقة التاريخية على أسس علمية لدراسة أنماط ظهور وتطور الكائنات الحية ، وتشكيل بنية ووظائف الكائنات الحية في الزمان والمكان. مع إدخال هذه الطريقة في علم الأحياء ، كانت هناك تغييرات نوعية كبيرة. لقد حولت الطريقة التاريخية علم الأحياء من علم وصفي بحت إلى علم توضيحي يشرح كيف نشأت الأنظمة الحية المتنوعة وكيف تعمل. في الوقت الحاضر ، أصبح الأسلوب التاريخي ، أو "النهج التاريخي" منهجًا عامًا لدراسة ظواهر الحياة في جميع العلوم البيولوجية.

الطريقة التجريبية

تجربة - هذا تحقق من صحة الفرضية المطروحة بمساعدة التأثير المستهدف على الكائن.

التجربة (التجربة) هي ابتكار مصطنع في ظل ظروف خاضعة للرقابة لحالة تساعد في الكشف عن الخصائص المخفية بعمق للكائنات الحية.

ترتبط الطريقة التجريبية لدراسة الظواهر الطبيعية بالتأثير النشط عليها من خلال إجراء التجارب (التجارب) في ظل ظروف خاضعة للرقابة. تتيح هذه الطريقة للفرد دراسة الظواهر بمعزل عن بعضها وتحقيق إمكانية تكرار النتائج عند إعادة إنتاجها في نفس الظروف. توفر التجربة كشفًا أعمق ، من طرق البحث الأخرى ، عن جوهر الظواهر البيولوجية. بفضل التجارب ، توصل العلم الطبيعي بشكل عام وعلم الأحياء بشكل خاص إلى اكتشاف القوانين الأساسية للطبيعة.
لا تخدم الأساليب التجريبية في علم الأحياء فقط إجراء التجارب والحصول على إجابات للأسئلة ذات الاهتمام ، ولكن أيضًا لتحديد صحة الفرضية التي تمت صياغتها في بداية دراسة المادة ، وكذلك لتصحيحها أثناء العمل. في القرن العشرين ، أصبحت طرق البحث هذه رائدة في هذا العلم بسبب ظهور المعدات الحديثة لإجراء التجارب ، على سبيل المثال ، التصوير المقطعي ، المجهر الإلكتروني ، وما إلى ذلك. في الوقت الحاضر ، تُستخدم على نطاق واسع تقنيات الكيمياء الحيوية ، وتحليل حيود الأشعة السينية ، والكروماتوغرافيا ، وكذلك تقنية الأقسام فائقة الرقة ، وطرق الزراعة المختلفة ، والعديد من الأساليب الأخرى على نطاق واسع في علم الأحياء التجريبي. أدت الأساليب التجريبية ، جنبًا إلى جنب مع نهج منظم ، إلى توسيع القدرات المعرفية للعلوم البيولوجية وفتحت طرقًا جديدة لتطبيق المعرفة في جميع مجالات النشاط البشري تقريبًا.

أثيرت مسألة التجربة كأحد أسس معرفة الطبيعة في وقت مبكر من القرن السابع عشر. الفيلسوف الإنجليزي ف.بيكون (1561-1626). ترتبط مقدمة علم الأحياء بعمل دبليو هارفي في القرن السابع عشر. لدراسة الدورة الدموية. ومع ذلك ، تم إدخال الطريقة التجريبية على نطاق واسع في علم الأحياء فقط في بداية القرن التاسع عشر ، علاوة على ذلك ، من خلال علم وظائف الأعضاء ، حيث بدأ استخدام عدد كبير من الأساليب الآلية ، مما جعل من الممكن تسجيل وتوصيف حصر الوظائف كميًا. لهيكلة. بفضل أعمال F. Magendie (1783-1855) ، G.Helmholtz (1821-1894) ، I.M. Sechenov (1829-1905) ، وكذلك كلاسيكيات التجربة C. Bernard (1813-1878) و I.P. بافلوفا (1849-1936) ، ربما كان علم وظائف الأعضاء هو أول العلوم البيولوجية التي أصبحت علمًا تجريبيًا.
الاتجاه الآخر الذي دخلت فيه الطريقة التجريبية إلى علم الأحياء هو دراسة الوراثة وتنوع الكائنات الحية. هنا يعود الفضل الرئيسي إلى G.Mendel ، الذي ، على عكس أسلافه ، استخدم التجربة ليس فقط للحصول على بيانات حول الظواهر قيد الدراسة ، ولكن أيضًا لاختبار الفرضية التي تمت صياغتها على أساس البيانات التي تم الحصول عليها. كان عمل G.Mendel مثالًا كلاسيكيًا لمنهجية العلوم التجريبية.

لإثبات الطريقة التجريبية ، كان العمل الذي تم إجراؤه في علم الأحياء الدقيقة من قبل L. ذو اهمية قصوى. في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. بعد L. Pasteur ، R. Koch (1843-1910) ، D. Lister (1827-1912) ، I.I. ميتشنيكوف (1845-1916) ، د. إيفانوفسكي (1864-1920) ، س. Vinogradsky (1856-1890) ، M. Beyernik (1851-1931) وآخرون ، في القرن التاسع عشر. تم إثراء علم الأحياء أيضًا من خلال إنشاء الأسس المنهجية للنمذجة ، والتي تعد أيضًا أعلى شكل من أشكال التجربة. يعد اختراع L. Pasteur و R. Koch وعلماء الأحياء المجهرية الآخرين لطرق إصابة حيوانات المختبر بالكائنات الدقيقة المسببة للأمراض ودراسة التسبب في الأمراض المعدية مثالًا كلاسيكيًا على النمذجة التي مرت في القرن العشرين. وتستكمل في عصرنا ليس فقط بنمذجة الأمراض المختلفة ، ولكن أيضًا عمليات الحياة المختلفة ، بما في ذلك أصل الحياة.
بدءًا من الأربعينيات على سبيل المثال. القرن ال 20 شهدت الطريقة التجريبية في علم الأحياء تحسينات كبيرة من خلال زيادة دقة العديد من التقنيات البيولوجية وتطوير تقنيات تجريبية جديدة. وبالتالي ، تم زيادة دقة التحليل الجيني وعدد من الطرق المناعية. تم إدخال زراعة الخلايا الجسدية ، وعزل الطفرات الكيميائية الحيوية للكائنات الدقيقة والخلايا الجسدية ، وما إلى ذلك ، في ممارسة البحث.بدأت الطريقة التجريبية في التخصيب على نطاق واسع بطرق الفيزياء والكيمياء ، والتي تبين أنها شديدة للغاية. قيمة ليس فقط كطرق مستقلة ، ولكن أيضًا في تركيبة مع الطرق البيولوجية. على سبيل المثال ، تم توضيح التركيب والدور الجيني للحمض النووي نتيجة الاستخدام المشترك للطرق الكيميائية لعزل الحمض النووي والطرق الكيميائية والفيزيائية لتحديد بنيته الأولية والثانوية ، والطرق البيولوجية (التحويل والتحليل الجيني للبكتيريا) ، إثبات دورها كمادة وراثية.
في الوقت الحاضر ، تتميز الطريقة التجريبية بإمكانيات استثنائية في دراسة ظواهر الحياة. يتم تحديد هذه الاحتمالات من خلال استخدام أنواع مختلفة من الفحص المجهري ، بما في ذلك الفحص المجهري الإلكتروني بتقنية الأقسام شديدة الرقة ، والطرق البيوكيميائية ، والتحليل الجيني عالي الدقة ، والطرق المناعية ، وطرق الزراعة المختلفة والمراقبة في الجسم الحي في الخلايا والأنسجة وزراعة الأعضاء ، وسم الأجنة ، والتخصيب في المختبر ، وطريقة الذرات المسمى ، وتحليل حيود الأشعة السينية ، والنبيذ الفائق ، والقياس الطيفي ، واللوني ، والرحلان الكهربي ، والتسلسل ، وبناء جزيئات الحمض النووي المؤتلفة النشطة بيولوجيًا ، وما إلى ذلك. تسببت الجودة الجديدة المتأصلة في الطريقة التجريبية تغييرات نوعية في النمذجة كذلك. إلى جانب النمذجة على مستوى الأعضاء ، يجري حاليًا تطوير النمذجة على المستويين الجزيئي والخلوي.

طريقة النمذجة

تعتمد النمذجة على تقنية مثل تشبيه - هذا استنتاج حول تشابه الأشياء في بعض الاحترام بناءً على تشابهها في عدد من النواحي الأخرى.

نموذج هي نسخة مبسطة من كائن أو ظاهرة أو عملية ، لتحل محلها في جوانب معينة.

النموذج هو شيء أكثر ملاءمة للعمل معه ، أي أنه شيء يسهل رؤيته وسماعه وتذكره وكتابته ومعالجته ونقله ووراثته وتجربته بسهولة مقارنة بكائن النمذجة (نموذج أولي ، أصلي ).
كاركيشينكو ن. أساسيات النمذجة الحيوية. - م: VPK، 2005. - 608 ص. ص 22.

النمذجة - هذا ، على التوالي ، هو إنشاء نسخة مبسطة من كائن أو ظاهرة أو عملية.

النمذجة:

1) إنشاء نسخ مبسطة من كائنات المعرفة ؛

2) دراسة كائنات المعرفة على نسخها المبسطة.

طريقة النمذجة - هذه هي دراسة خصائص كائن معين من خلال دراسة خصائص كائن آخر (نموذج) ، وهو أكثر ملاءمة لحل مشاكل البحث ويكون في تطابق معين مع الكائن الأول.

النمذجة (بالمعنى الواسع) هي الطريقة الرئيسية للبحث في جميع مجالات المعرفة. تُستخدم طرق النمذجة لتقييم خصائص الأنظمة المعقدة واتخاذ قرارات تستند إلى أسس علمية في مجالات مختلفة من النشاط البشري. يمكن فحص النظام الحالي أو المخطط له بشكل فعال باستخدام النماذج الرياضية (التحليلية والمحاكاة) من أجل تحسين عملية تشغيل النظام. يتم تطبيق نموذج النظام على أجهزة الكمبيوتر الحديثة ، والتي تعمل في هذه الحالة كأداة مجرب مع نموذج النظام.

تسمح لك النمذجة بدراسة أي عملية أو ظاهرة ، وكذلك اتجاه التطور من خلال إعادة إنشائها في شكل كائن أبسط باستخدام التقنيات والمعدات الحديثة.

نظرية النمذجة - نظرية استبدال الكائن الأصلي بنموذجه ودراسة خصائص الشيء على نموذجه.
النمذجة - أسلوب بحث يقوم على استبدال الكائن الأصلي محل الدراسة بنموذجه والعمل به (بدلاً من الكائن).
نموذج (كائن أصلي) (من lat. modus - "قياس" ، "حجم" ، "صورة") - كائن مساعد يعكس أهم شيء لدراسة الأنماط والجوهر والخصائص وميزات هيكل وعمل الكائن الأصلي.
عندما يتحدث الناس عن النمذجة ، فإنهم عادة ما يقصدون نمذجة بعض الأنظمة.
نظام - مجموعة من العناصر المترابطة ، متحدة لتحقيق هدف مشترك ، معزولة عن البيئة وتتفاعل معها كوحدة متكاملة ، وفي نفس الوقت تظهر خصائص النظام الرئيسية. تم تحديد 15 خاصية رئيسية للنظام ، والتي تشمل: الظهور (الظهور) ؛ الكمال. الهيكلة. نزاهة؛ التبعية للهدف تَسَلسُل؛ ما لا نهاية؛ راحة. الانفتاح. اللارجعة. وحدة الاستقرار الهيكلي وعدم الاستقرار ؛ اللاخطية. تعدد التباين المحتمل للهياكل الفعلية ؛ حرجية. عدم القدرة على التنبؤ في المنطقة الحرجة.
عند استخدام أنظمة النمذجة ، يتم استخدام طريقتين: الكلاسيكي (الاستقرائي) ، والأول تاريخيًا ، والنظامي ، والذي تم تطويره مؤخرًا.

النهج الكلاسيكي. تاريخيا ، كان النهج الكلاسيكي لدراسة الكائن ، نمذجة النظام ، هو أول من تطور. ينقسم الكائن الحقيقي المراد تصميمه إلى أنظمة فرعية ، ويتم تحديد البيانات الأولية (D) للنمذجة ويتم تعيين الأهداف (T) ، مما يعكس جوانب معينة من عملية النمذجة. استنادًا إلى مجموعة منفصلة من البيانات الأولية ، فإن الهدف هو نمذجة جانب منفصل لعمل النظام ؛ على أساس هذا الهدف ، يتم تكوين مكون معين (K) من النموذج المستقبلي. يتم دمج مجموعة المكونات في نموذج.
الذي - التي. يتم تلخيص المكونات ، كل مكون يحل المهام الخاصة به ويتم عزله عن أجزاء أخرى من النموذج. نحن نطبق النهج فقط على الأنظمة البسيطة ، حيث يمكن تجاهل العلاقة بين المكونات. يمكن ملاحظة جانبين مميزين للنهج الكلاسيكي: 1) هناك حركة من الخاص إلى العام عند إنشاء نموذج ؛ 2) يتكون النموذج (النظام) الذي تم إنشاؤه من خلال تلخيص مكوناته الفردية ولا يأخذ في الاعتبار ظهور تأثير نظامي جديد.

نهج النظم - مفهوم منهجي يقوم على الرغبة في بناء صورة كاملة للشيء قيد الدراسة ، مع مراعاة عناصر الكائن المهمة للمشكلة التي يتم حلها ، والروابط بينها والصلات الخارجية مع الكائنات الأخرى والبيئة. مع تعقيد كائنات النمذجة ، أصبح من الضروري مراقبتها من مستوى أعلى. في هذه الحالة ، يعتبر المطور هذا النظام بمثابة نظام فرعي من رتبة أعلى. على سبيل المثال ، إذا كانت المهمة هي تصميم نظام تحكم مؤتمت لمؤسسة ما ، فمن وجهة نظر نهج منظم ، يجب ألا ننسى أن هذا النظام جزء لا يتجزأ من نظام التحكم الآلي للجمعية. يعتمد نهج النظام على اعتبار النظام ككل متكامل ، ويبدأ هذا الاعتبار أثناء التطوير بالشيء الرئيسي - صياغة هدف الأداء. من المهم بالنسبة لنهج النظام تعريف بنية النظام - مجموع الروابط بين عناصر النظام ، مما يعكس تفاعلها.

هناك مناهج هيكلية ووظيفية لدراسة بنية النظام وخصائصه.

في النهج الهيكلي تم الكشف عن تكوين العناصر المختارة للنظام والروابط بينها.

في من الناحية الوظيفية تعتبر خوارزميات سلوك النظام (وظائف - خصائص تؤدي إلى تحقيق الهدف).

أنواع النمذجة

1. نمذجة الكائن ، حيث يعيد النموذج إنتاج الخصائص الهندسية أو الفيزيائية أو الديناميكية أو الوظيفية للكائن. على سبيل المثال ، نموذج الجسر ، نموذج السد ، نموذج الجناح
الطائرات ، إلخ.
2. المحاكاة التناظرية ، حيث يتم وصف النموذج والأصل بعلاقة رياضية واحدة. ومن الأمثلة على ذلك النماذج الكهربائية المستخدمة لدراسة الظواهر الميكانيكية والهيدروديناميكية والصوتية.
3. النمذجة الأيقونية ، حيث تعمل المخططات والرسومات والصيغ كنماذج. ازداد دور نماذج الإشارات خاصة مع التوسع في استخدام أجهزة الكمبيوتر في بناء نماذج الإشارات.
4. ترتبط ارتباطا وثيقا مع رمز النمذجة العقلية ، حيث تكتسب النماذج طابعًا بصريًا عقليًا. مثال في هذه الحالة هو نموذج الذرة الذي اقترحه بوهر في ذلك الوقت.
5. تجربة النموذج. أخيرًا ، هناك نوع خاص من النمذجة هو التضمين في التجربة ليس للكائن نفسه ، ولكن لنموذجه ، والذي بسببه يكتسب الأخير طابع تجربة نموذجية. يشير هذا النوع من النمذجة إلى أنه لا يوجد خط صارم بين أساليب المعرفة التجريبية والنظرية.
يرتبط عضويا بالنمذجة المثالية - البناء العقلي للمفاهيم والنظريات حول الأشياء غير الموجودة وغير المجدية في الواقع ، ولكن تلك التي يوجد لها نموذج أولي أو نظير قريب في العالم الحقيقي. من الأمثلة على الأشياء المثالية التي يتم إنشاؤها بواسطة هذه الطريقة المفاهيم الهندسية لنقطة أو خط أو مستوى ، إلخ. تعمل جميع العلوم مع هذا النوع من الأشياء المثالية - غاز مثالي ، جسم أسود تمامًا ، تكوين اجتماعي اقتصادي ، الدولة ، إلخ.

طرق النمذجة

1. النمذجة الكاملة - تجربة على الشيء قيد الدراسة ، والتي ، في ظل ظروف تجريبية مختارة بشكل خاص ، تعمل كنموذج لنفسها.
2. النمذجة الفيزيائية - تجربة على منشآت خاصة تحافظ على طبيعة الظواهر ، ولكنها تعيد إنتاج الظواهر في شكل متغير كميًا.
3. النمذجة الرياضية - استخدام نماذج ذات طبيعة فيزيائية تختلف عن الكائنات المحاكاة ، ولكن لها وصف رياضي مشابه. يمكن دمج النمذجة الكاملة والمادية في فئة واحدة من نماذج التشابه المادي ، حيث أنه في كلتا الحالتين يكون النموذج والنموذج الأصلي متماثلين في الطبيعة المادية.

يمكن تصنيف طرق النمذجة إلى ثلاث مجموعات رئيسية: تحليلية وعددية ومحاكاة.

1. تحليلي طرق النمذجة. تجعل الطرق التحليلية من الممكن الحصول على خصائص النظام باعتبارها بعض وظائف معلمات أدائه. وبالتالي ، فإن النموذج التحليلي هو نظام معادلات ، يتم في حله الحصول على المعلمات اللازمة لحساب خصائص مخرجات النظام (متوسط ​​وقت معالجة المهمة ، الإنتاجية ، وما إلى ذلك). تعطي الطرق التحليلية القيم الدقيقة لخصائص النظام ، ولكنها تستخدم فقط لحل فئة ضيقة من المشاكل. وأسباب ذلك هي على النحو التالي. أولاً ، نظرًا لتعقيد معظم الأنظمة الحقيقية ، فإن وصفها الرياضي الكامل (نموذج) إما غير موجود ، أو لم يتم تطوير الطرق التحليلية لحل النموذج الرياضي الذي تم إنشاؤه بعد. ثانيًا ، عند اشتقاق الصيغ التي تستند إليها الأساليب التحليلية ، يتم وضع افتراضات معينة لا تتوافق دائمًا مع النظام الحقيقي. في هذه الحالة ، يجب التخلي عن استخدام الأساليب التحليلية.

2. عددي طرق النمذجة. تتضمن الطرق العددية تحويل النموذج إلى معادلات ، يمكن حلها بواسطة طرق الرياضيات الحسابية. إن فئة المشكلات التي يتم حلها بهذه الطرق أوسع بكثير. نتيجة لتطبيق الطرق العددية ، يتم الحصول على القيم التقريبية (التقديرات) لخصائص خرج النظام بدقة معينة.

3. محاكاة طرق النمذجة. مع تطور تكنولوجيا الكمبيوتر ، تم استخدام طرق المحاكاة على نطاق واسع لتحليل الأنظمة التي تسود فيها التأثيرات العشوائية.
يتمثل جوهر نمذجة المحاكاة (IM) في محاكاة عملية تشغيل النظام في الوقت المناسب ، مع مراعاة نفس نسب مدة العمليات كما في النظام الأصلي. في الوقت نفسه ، يتم تقليد الظواهر الأولية التي تتكون منها العملية ، ويتم الحفاظ على هيكلها المنطقي وتسلسل التدفق في الوقت المناسب. نتيجة لتطبيق IM ، يتم الحصول على تقديرات لخصائص مخرجات النظام ، والتي تعد ضرورية عند حل مشاكل التحليل والتحكم والتصميم.

في علم الأحياء ، على سبيل المثال ، من الممكن بناء نموذج لحالة الحياة في الخزان بعد مرور بعض الوقت عندما تتغير معلمة أو معلمتان أو أكثر (درجة الحرارة ، تركيز الملح ، وجود الحيوانات المفترسة ، إلخ). أصبحت هذه التقنيات ممكنة بسبب تغلغل أفكار ومبادئ علم التحكم الآلي في علم الأحياء - علم التحكم.

يمكن أن يعتمد تصنيف أنواع النمذجة على ميزات مختلفة. اعتمادًا على طبيعة العمليات المدروسة في النظام ، يمكن تقسيم النمذجة إلى حتمية وعشوائية ؛ ثابت وديناميكي منفصل ومستمر.
حتمية تستخدم المحاكاة لدراسة الأنظمة التي يمكن التنبؤ بسلوكها بيقين مطلق. على سبيل المثال ، المسار الذي تسلكه سيارة أثناء الحركة المتسارعة بانتظام في ظل ظروف مثالية ؛ جهاز لتربيع رقم ، إلخ. وفقًا لذلك ، تستمر عملية حتمية في هذه الأنظمة ، والتي يتم وصفها بشكل مناسب بواسطة نموذج حتمي.

العشوائية تُستخدم النمذجة (الاحتمالية) لدراسة نظام ، لا تعتمد حالته على التأثيرات الخاضعة للرقابة فحسب ، بل أيضًا على التأثيرات غير المنضبطة ، أو يوجد في حد ذاته مصدر العشوائية. تشمل الأنظمة العشوائية جميع الأنظمة التي تشمل الأشخاص ، مثل المصانع والمطارات وأنظمة وشبكات الكمبيوتر والمحلات التجارية وخدمات المستهلك وما إلى ذلك.
ثابتة تستخدم النمذجة لوصف الأنظمة في أي وقت.

متحرك تعكس النمذجة التغيير في النظام بمرور الوقت (يتم تحديد خصائص مخرجات النظام في نقطة زمنية معينة حسب طبيعة إجراءات الإدخال في الماضي والحاضر). ومن أمثلة الأنظمة الديناميكية الأنظمة البيولوجية والاقتصادية والاجتماعية ؛ أنظمة اصطناعية مثل مصنع ، مؤسسة ، خط إنتاج ، إلخ.
منفصلة تُستخدم المحاكاة لدراسة الأنظمة التي يتم فيها قياس خصائص المدخلات والمخرجات أو تغييرها بشكل منفصل بمرور الوقت ، وإلا يتم استخدام المحاكاة المستمرة. على سبيل المثال ، الساعة الإلكترونية ، عداد الكهرباء عبارة عن أنظمة منفصلة ؛ مزولة ، أجهزة تسخين - أنظمة مستمرة.
اعتمادًا على شكل تمثيل كائن (نظام) ، يمكن تمييز النمذجة العقلية والواقعية.
في حقيقي النمذجة (الطبيعية) ، يتم إجراء دراسة خصائص النظام على كائن حقيقي ، أو من جانبه. المحاكاة الحقيقية هي الأكثر ملاءمة ، لكن قدراتها محدودة ، مع مراعاة خصائص الأشياء الحقيقية. على سبيل المثال ، يتطلب إجراء محاكاة حقيقية باستخدام نظام تحكم آلي للمؤسسة ، أولاً ، إنشاء نظام تحكم آلي ؛ ثانياً ، إجراء تجارب مع المؤسسة ، وهو أمر مستحيل. تتضمن المحاكاة الحقيقية تجربة إنتاج واختبارات معقدة تتمتع بدرجة عالية من الموثوقية. نوع آخر من المحاكاة الحقيقية هو فيزيائي. في النمذجة الفيزيائية ، يتم إجراء الدراسة على منشآت تحافظ على طبيعة الظاهرة ولها تشابه مادي.
عقلي تُستخدم المحاكاة لمحاكاة الأنظمة غير القابلة للتحقيق عمليًا في فترة زمنية معينة. أساس النمذجة العقلية هو إنشاء نموذج مثالي قائم على تشبيه ذهني مثالي. هناك نوعان من النمذجة العقلية: التصويرية (البصرية) والرمزية.
في مجازيًا النمذجة على أساس الأفكار البشرية حول الأشياء الحقيقية ، يتم إنشاء نماذج بصرية مختلفة تعرض الظواهر والعمليات التي تحدث في الكائن. على سبيل المثال ، نماذج جزيئات الغاز في النظرية الحركية للغازات في شكل كرات مرنة تعمل على بعضها البعض أثناء الاصطدام.
في مبدع تصف النمذجة النظام المحاكى باستخدام العلامات والرموز التقليدية ، على وجه الخصوص ، في شكل صيغ رياضية وفيزيائية وكيميائية. تعد النماذج الرياضية هي أقوى فئة من نماذج الإشارات وأكثرها تطورًا.
نموذج رياضي - هذا كائن تم إنشاؤه بشكل مصطنع في شكل صيغ رياضية ورمزية تعرض وتعيد إنتاج البنية والخصائص والعلاقات والعلاقات بين عناصر الكائن قيد الدراسة. علاوة على ذلك ، يتم النظر فقط في النماذج الرياضية ، وبالتالي ، النمذجة الرياضية.
النمذجة الرياضية - طريقة بحث تعتمد على استبدال الكائن الأصلي محل الدراسة بنموذجها الرياضي والعمل به (بدلاً من الكائن). يمكن تقسيم النمذجة الرياضية إلى تحليلي (AM) , التقليد (MI) , مجتمعة (كم) .
في أكون يتم إنشاء نموذج تحليلي للكائن في شكل معادلات جبرية ، تفاضلية ، ذات فرق محدود. يتم فحص النموذج التحليلي إما بالطرق التحليلية أو بالطرق العددية.
في هم يتم إنشاء نموذج محاكاة ، يتم استخدام طريقة النمذجة الإحصائية لتنفيذ نموذج المحاكاة على جهاز كمبيوتر.
في كم تتحلل عملية تشغيل النظام إلى عمليات فرعية. لأولئك منهم ، حيثما أمكن ذلك ، استخدام الأساليب التحليلية ، خلاف ذلك - المحاكاة.

فهرس

1. Aivazyan S.A. ، Enyukov I.S ، Meshalkin L.D. الإحصاء التطبيقي: أساسيات النمذجة ومعالجة البيانات الأولية. - م: "المالية والإحصاء" 1983. - 471 ص.
2. ألسوفا أوك. نمذجة الأنظمة (الجزء 1): مبادئ توجيهية للعمل المخبري في مجال "النمذجة" لطلاب الدورات III - IV من AVTF. - نوفوسيبيرسك: دار نشر NGTU ، 2006. - 68 ثانية. نمذجة النظم (الجزء 2): مبادئ توجيهية للعمل المخبري في مجال "النمذجة" لطلاب المساقات III - IV من AVTF. - نوفوسيبيرسك: دار النشر NGTU ، 2007. - 35 ص.
3. ألسوفا أوك. نظم النمذجة: كتاب مدرسي. البدل / موافق. السوفا. - نوفوسيبيرسك: دار النشر NSTU ، 2007 - 72 ص.
4. بوروفيكوف ف. الإحصاء 5.0. فن تحليل بيانات الكمبيوتر: للمحترفين. الطبعة الثانية. - سانت بطرسبرغ: بيتر ، 2003. - 688 ص.
5. وينتزل إي. بحوث العمليات. - م: المدرسة العليا 2000. - 550 ص.
6. جوباريف في. النماذج الاحتمالية / نوفوسيب. الهندسة الكهربائية في تي. - نوفوسيبيرسك ، 1992. - الجزء الأول. - 198 ثانية ؛ الجزء 2. - 188 ص.
7. جوباريف في. تحليل النظام في الدراسات التجريبية. - نوفوسيبيرسك: دار نشر NSTU ، 2000. - 99 ص.
8. دينيسوف أ.أ ، كوليسنيكوف د. نظرية أنظمة التحكم الكبيرة: Proc. بدل للجامعات. - L. Energoizdat ، 1982. - 288 ص.
9. درابر ن. ، سميث ج. تحليل الانحدار التطبيقي. - م: الإحصاء ، 1973.
10. كاربوف يو. نمذجة محاكاة الأنظمة. مقدمة في النمذجة باستخدام AnyLogic 5. - سانت بطرسبرغ: BHV-Petrburg ، 2005. - 400 صفحة.
11. كيلتون دبليو ، لوي أ. نمذجة المحاكاة. كلاسيك CS. الطبعة الثالثة. - سانت بطرسبرغ: بيتر ؛ كييف: 2004. - 847 ص.
12. Lemeshko B.U. ، Postovalov S.N. تقنيات الحاسوب لتحليل البيانات ودراسة الأنماط الإحصائية: Proc. مخصص. - نوفوسيبيرسك: دار النشر NGTU ، 2004. - 120 صفحة.
13. نمذجة النظم. ورشة العمل: Proc. بدل للجامعات / ب. سوفيتوف ، S.A. ياكوفليف. - الطبعة الثانية ، المنقحة. وإضافية - م: المدرسة العليا 2003. - 295 ص.
14. Ryzhikov Yu.I. نمذجة المحاكاة. النظرية والتقنيات. - سانت بطرسبرغ: طباعة CROWN ؛ م: Alteks-A ، 2004. - 384 ص.
15. سوفيتوف ب يا ، ياكوفليف S.A. نمذجة النظم (الطبعة الثالثة). - م: المدرسة العليا 2001. - 420 ص.
16. نظرية العمليات العشوائية وتطبيقاتها الهندسية: Proc. بدل للجامعات / ES وينتزل ، لوس أنجلوس أوفتشاروف. - الطبعة الثالثة. مُراجع وإضافية - م: دار النشر "الأكاديمية" 2003. - 432 ص.
17. Tomashevsky V. ، Zhdanova E. نمذجة المحاكاة في بيئة GPSS. - م: الأكثر مبيعًا ، 2003. - 416 ص.
18. خاتشاتوروفا إس. الطرق الرياضية لتحليل النظام: Proc. بدل. - نوفوسيبيرسك: دار النشر NGTU ، 2004. - 124 ص.
19. محاكاة نظام شانون ر - الفن والعلوم. - م: مير 1978.
20. شريبر ت. النمذجة على GPSS. - م: Mashinostroenie ، 1980. - 593 ص.
21. Arseniev B.P.، Yakovlev S.A. تكامل قواعد البيانات الموزعة. - سان بطرسبرج: لان ، 2001. - 420 ص.

تجربة- طريقة البحث في علم الأحياء ، حيث يغير المجرب بوعي الظروف ويلاحظ كيفية تأثيرها على الكائنات الحية. يمكن إجراء التجربة في المختبر وفي الهواء الطلق.

في علم الأحياء الدقيقة العملي ، يتم استخدامه لتشخيص الأمراض المعدية ، وعزل وتحديد مسببات الأمراض النقية ، وتحديد وتحديد السموم الخارجية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه على نطاق واسع في علم الأحياء الدقيقة التجريبي وعلم المناعة ، وكذلك للتحكم في الاستعدادات المناعية.

الطريقة التجريبية حساسة للغاية. تكون الطريقة التجريبية محددة للغاية ويمكن استخدامها في المراحل المبكرة من المرض في حالات عزل الصقور الصافية وإحداث تغيرات مناعية في الحيوان. تتمثل عيوب الطريقة التجريبية في التعقيد والتكلفة العالية ومدة الدراسة وخطر التلوث المختبري. لذلك ، يتم استخدامه في الحالات التي تكون فيها الطرق الأخرى غير فعالة وإذا كانت هناك شروط ضرورية لحفظ حيوانات المختبر.

يرتبط استخدام الطريقة التجريبية في علم الأحياء باسم ويليام هارفي ، الذي استخدمها في دراساته في دراسة الدورة الدموية. لكن بدأ استخدامه على نطاق واسع في علم الأحياء فقط منذ بداية القرن التاسع عشر ، في المقام الأول في دراسة العمليات الفسيولوجية. تتيح الطريقة التجريبية دراسة ظاهرة الحياة هذه أو تلك بمساعدة التجربة. تم تقديم مساهمة كبيرة في الموافقة على الطريقة التجريبية في علم الأحياء من قبل G.Mendel ، الذي درس الوراثة وتنوع الكائنات الحية ، وكان أول من استخدم التجربة ليس فقط للحصول على بيانات حول الظواهر المدروسة ، ولكن أيضًا للاختبار تمت صياغة الفرضية على أساس النتائج التي تم الحصول عليها. أصبح عمل G Mendel مثالًا كلاسيكيًا لمنهجية العلوم التجريبية.

في القرن العشرين. أصبحت الطريقة التجريبية هي الطريقة الرائدة في علم الأحياء. أصبح هذا ممكنًا بسبب ظهور أدوات جديدة للبحث البيولوجي (المجهر الإلكتروني ، التصوير المقطعي ، إلخ) واستخدام طرق الفيزياء والكيمياء في علم الأحياء.

في الوقت الحاضر ، تُستخدم أنواع مختلفة من الفحص المجهري على نطاق واسع في التجارب البيولوجية ، بما في ذلك الفحص المجهري الإلكتروني بتقنية الأقسام فائقة الرقة ، والطرق البيوكيميائية ، وطرق الزراعة المختلفة والمراقبة في الجسم الحي لمزارع الخلايا والأنسجة والأعضاء ، وطريقة الذرات المسمى ، X - تحليل حيود الأشعة ، التنبيذ الفائق ، اللوني ، إلخ. ليس من قبيل المصادفة أنه في النصف الثاني من القرن العشرين. لقد تطور اتجاه كامل في علم الأحياء - إنشاء أحدث الأدوات وتطوير طرق البحث.

في الأبحاث البيولوجية ، يتم استخدام النمذجة بشكل متزايد ، والتي تعتبر أعلى شكل من أشكال التجربة. وهكذا ، يجري العمل النشط على نمذجة الكمبيوتر لأهم العمليات البيولوجية ، والاتجاهات الرئيسية للتطور ، وتطوير النظم البيئية أو حتى المحيط الحيوي بأكمله (على سبيل المثال ، في حالة التغيرات المناخية العالمية أو التكنوجينية).

الطريقة التجريبية ، جنبًا إلى جنب مع النهج البنيوي للنظام ، وعلم الأحياء المحول جذريًا ، وسّع قدراته المعرفية وفتح طرقًا جديدة لاستخدام المعرفة البيولوجية في جميع مجالات النشاط البشري.